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電験3種過去問【2013年機械 問4】

【誘導機】巻線形誘導電動機の出力計算《計算問題》

 二次電流一定(トルクがほぼ一定の負荷条件)で運転している三相巻線形誘導電動機がある。滑り 0.01 で定格運転しているときに,二次回路の抵抗を大きくしたところ,二次回路の損失は 30 倍に増加した。電動機の出力は定格出力の何 [%] になったか,最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

 (1) 10 (2) 30 (3) 50 (4) 70 (5) 90


「出典:平成26年度第三種電気主任技術者試験(機械)」

解答と解説はこちら

解答

(4)が正しい

解説

 三相かご形誘導電動機の簡易等価回路に関する問題です。しっかり理解しておけば、このような変化球のような問題にも対応できます。

 題意での,滑り 0.01 で定格運転(二次電流 I [A] )しているときの,簡易等価回路( 1 相分)の二次抵抗を r₂’ [Ω] とする。このときの,二次回路の損失 Pc2 [W] は

\(\ \ \ \displaystyle P_{c2}= 3I^2r_2′ …➀\\ \\ \)

 題意より,二次回路の抵抗を R₂’ [Ω] へと大きくしたところ,二次回路の損失は 30 倍に増加した。このとき,二次電流 I [A] は一定であるので,

\(\ \ \ \displaystyle 30P_{c2}= 3I^2R_2′ …➁\\ \\ \)

式➀,➁より,

\(\ \ \ \displaystyle 30(3I^2r_2′)= 3I^2R_2’\\ \ \ \ R_2’=30r_2’\\ \\ \)

 二次回路の抵抗を大きくした後の,電動機の滑り s は,すべりの比例推移より

\(\ \ \ \displaystyle \frac{r_2′}{0.01}=\frac{R_2′}{s}\\ \ \ \ ∴\displaystyle \frac{r_2′}{0.01}=\frac{30r_2′}{s}\\ \ \ ∴s=0.3\\ \)

以上より,定格出力 Po2 と,二次抵抗を R₂’ [Ω] へと大きくしたときの出力 Po2′ の比は,二次出力と二次銅損と滑りの関係から以下のようになる。

\(\ \ \ \displaystyle \frac{P_{o2}’}{P_{o2}}=\frac{\frac{(1-0.3)30P_{c2}}{0.3}}{\frac{(1-0.01)P_{c2}}{0.01}}\\ \ \ \ \displaystyle =0.707\\ \\ \)


追加学習は誘導電動機の学習帳及び三相誘導電動機の各種特性

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