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第三種電気主任技術者の過去問 令和3年度(2021年) 機械 問43

問題

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次の文章は、直流電動機に関する記述である。ただし、鉄心の磁気飽和、電機子反作用、電機子抵抗やブラシの接触による電圧降下は無視できるものとする。

分巻電動機と直巻電動機はいずれも界磁電流を電機子と同一の電源から供給できる電動機である。分巻電動機において端子電圧と界磁抵抗を一定にすれば、負荷電流が増加したとき界磁磁束は( ア )、トルクは負荷電流に( イ )する。直巻電動機においては負荷電流が増加したとき界磁磁束は( ウ )、トルクは負荷電流の( エ )に比例する。

上記の記述中の空白箇所( ア )〜( エ )に当てはまる組合せとして、正しいものを次の( 1 )〜( 5 )のうちから一つ選べ。
   1 .
ア:一定で  イ:比例   ウ:増加し  エ:2乗
   2 .
ア:一定で  イ:反比例  ウ:一定で  エ:1乗
   3 .
ア:一定で  イ:比例   ウ:一定で  エ:2乗
   4 .
ア:増加し  イ:反比例  ウ:減少し  エ:1乗
   5 .
ア:増加し  イ:反比例  ウ:増加し  エ:2乗
( 第三種 電気主任技術者試験 令和3年度(2021年) 機械 問43 )
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この過去問の解説 (2件)

1

(ア)分巻電動機は、界磁回路と電機子回路が並列に接続されています。そのため、端子電圧と界磁抵抗が一定なら「電圧/抵抗」で電流が一定になり、界磁磁束も一定になります。

(イ)分巻電動機のトルクTは、「(pz/2πa)×ΦIa」で求めることができます。この式の通りトルクは負荷電流Iaに比例します。

(ウ)直巻電動機は、界磁回路と電機子回路が直列に接続されています。そのため、負荷電流=界磁電流となるので負荷電流が増加するのは界磁電流が増加するのと同じです。界磁電流が増加するので、界磁磁束も増加します。

(エ)直巻電動機のトルクは負荷電流の2乗に比例します。トルクを求める公式は「(pz/2πa)×ΦIa」ですが、ΦがIaに比例して大きくなるので負荷電流の2乗に比例することになるのです。

以上より、【ア:一定で イ:比例 ウ:増加し エ:2乗】となります。

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0

直巻電動機・・・電動機と界磁巻線が直列に電源に接続されている。

分巻電動機・・・電動機と界磁巻線が並列に電源に接続されている。

直流電動機のトルク・・・磁束と電機子電流の積に比例する。

分巻電動機の端子電圧と界磁抵抗が一定であれば、界磁巻線に流れる電流は「一定」になります。

また、トルクは負荷電流が大きいほど大きくなるので「比例」関係にあります。

直巻電動機の場合は、負荷電流と界磁電流が等しいため、負荷電流の増加に従って、界磁磁束は「増加」します。

トルクは磁束、電機子電流の積に比例し、磁束は電機子電流に比例するため、「2乗に比例」することになります。

よって1が正解です。

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