第三種電気主任技術者の過去問
令和3年度(2021年)
機械 問47

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問題

第三種 電気主任技術者試験 令和3年度(2021年) 機械 問47 (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章は、三相同期電動機に関する記述である。

三相同期電動機が負荷を担って回転しているとき、回転子磁極の位置と、固定子の三相巻線によって生じる回転磁界の位置との間には、トルクに応じた角度 δ[rad]が発生する。この角度 δ を( ア )という。
回転子が円筒形で2極の三相同期電動機の場合、トルク T[N・m]は δ が( イ )[rad]のときに最大値になる。さらに δ が大きくなると、トルクは減少して電動機は停止する。同期電動機が停止しない最大トルクを( ウ )という。
また、同期電動機の負荷が急変すると、δ が変化し、新たな δ’ に落ち着こうとするが、回転子の慣性のために、δ’ を中心として周期的に変動する。これを( エ )といい、電源の電圧や周波数が変動した場合にも生じる。( エ )を抑制するには、始動巻線も兼ねる( オ )を設けたり、はずみ車を取り付けたりする。

上記の記述中の空白箇所( ア )〜( オ )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。
  • ア:負荷角  イ:π   ウ:脱出トルク  エ:乱調    オ:界磁巻線
  • ア:力率角  イ:π   ウ:制動トルク  エ:同期外れ  オ:界磁巻線
  • ア:負荷角  イ:π/2  ウ:脱出トルク  エ:乱調    オ:界磁巻線
  • ア:力率角  イ:π/2  ウ:制動トルク  エ:同期外れ  オ:制動巻線
  • ア:負荷角  イ:π/2  ウ:脱出トルク  エ:乱調    オ:制動巻線

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この過去問の解説 (2件)

01

(ア)回転子磁極の位置と、固定子の三相巻線によって生じる回転磁界の位置との間に生じる角度を【負荷角】と言います。

負荷角は、誘導起電力と端子電圧とがなす角度のことです。

(イ)三相同期電動機のトルクはsinδに比例します。よって、sinが最も大きくなるδ=【π/2】のとき、トルクが最大となります。

(ウ)同期電動機が停止しない最大のトルクを【脱出トルク】と言います。このトルクを超えると同期外れが起こってしまいます。

(エ)同期電動機の負荷が急変したとき、新しい負荷角を中心として周期的に変動することを【乱調】と言います。

乱調がさらにひどくなると脱調(同期外れ)になり、同期速度を保てなくなります。

(オ)乱調を抑制する方法として、【制動巻線】を設けることや、はずみ車を取り付けたりすることなどがあります。

以上より、【ア:負荷角 イ:π/2 ウ:脱出トルク エ:乱調 オ:制動巻線】となります。

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02

同期速度で回転する電動機に負荷がかかると、回転磁界と回転子磁極の間にずれ角δを保って回転を続けます。これは負荷に比例して増加するので「負荷角」とよびます。

この時の出力はsinδの関数で表現されるため「π/2」で最大値を取ります。この時のトルクを「脱出トルク」と呼びます。

負荷が急変すると、新しい負荷角を中心に振動現象が起こります。これを「乱調」といいます。

これを抑制するには、始動巻線を兼ねる「制動巻線」を設けることで対応できます。

よって正解は5です。

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