電験１種過去問【2019年機械制御問3】

2019年12月1日2024年9月18日

【電動機応用・パワエレ】負荷トルク特性、慣性モーメント、入力電力の正負と負電力処理法《計算問題》

　ダイオード整流器、PWM制御インバータ及び誘導電動機からなるドライブシステムがある。滑りによる損失を含めてこのドライブシステムの損失は全て無視するものとして、次の問に答えよ。

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解答

公式標準解答

（1）電動機の負荷特性とドライブシステムの入力電力
　トルクが速度の 2 乗に比例する特性では、負荷トルク T ∝ ω₀² なので、それぞれに ω₀ を掛けることによって、入力電力は ω₀³ に比例し、 P₀=k₁ω₀³ (k₁は定数)となる。
　定トルク特性では、負荷トルク T は ω₀ に関係なく一定なので、それぞれに ω₀ を掛けることによって、入力電力は ω₀ に比例し、 P₀=k₂ω₀ (k₂は定数)となる。

（2）定トルク負荷の加減速と誘導電動機の入力電力
　P₁=ωT₁=\(ω\left(J\frac{dω}{dt}+T_L\right)=ωJ\frac{dω}{dt}+ωT_L\)=P_a+P_c…（答）

（4）誘導電動機の入力電力が負になるときの対処の例
　ダイオード整流器を使用するのであれば、直流回路に電力を消費する抵抗とその電流を制御するスイッチを設け、直流電圧が過大にならないようスイッチをオンオフ制御する発電運転を行う。あるいは、直流回路からチョッパを介して二次電池を接続し、直流電圧が過大にならないように電池の充放電制御を行う。
　あるいは、ダイオード整流器を回生用 PWM コンバータに置き換え、直流電圧が一定になるように PWM コンバータで電圧制御を行う。