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電験２種過去問【2019年機械 問2】

2022年8月8日

【同期機】同期発電機の特性曲線《空所問題》

次の文章は、同期発電機の特性曲線に関する記述である。文中の\(\fbox{空所欄}\)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

  1. 無負荷飽和曲線
    　同期発電機を定格回転速度、無負荷で運転している場合の界磁電流に対する\(\fbox{（１）}\)の関係を示す曲線を無負荷飽和曲線という。界磁電流の増加に伴い鉄心が飽和するため、界磁電流と\(\fbox{（１）}\)の関係は比例関係にならず、いわゆる飽和特性を示す曲線になる。
  2. 短絡特性曲線
    　同期発電機の端子を短絡し、定格回転速度で運転した場合の、界磁電流に対する\(\fbox{（２）}\)の関係を示す曲線を短絡特性曲線という。端子短絡状態では、電機子反作用による\(\fbox{（３）}\)で界磁起電力の大部分が打ち消されるため界磁電流を増加させても鉄心は磁気飽和せず、特性曲線はほぼ直線となる。
    　無負荷飽和曲線と短絡特性曲線が得られると、同期発電機の短絡比を求めることができ、この短絡比と単位法(p.u.)で表した\(\fbox{（４）}\)は互いに逆数の関係になる。
  3. 負荷飽和曲線
    　同期発電機を定格回転速度で運転し、電機子電流一定で力率一定の負荷をかけた場合の界磁電流に対する\(\fbox{（１）}\)の関係を示す曲線を負荷飽和曲線という。負荷飽和曲線のなかで特に電機子電流値が定格で\(\fbox{（５）}\)の負荷をかけた場合の曲線を\(\fbox{（５）}\)飽和曲線といい、無負荷飽和曲線をポーシェの三角形を用いて平行移動することでもこの飽和曲線を描くことができる。

［問２の解答群］

\(\small{\begin{array}{ccc}
(ｲ)&出力　　　　　　　&(ﾛ)&交差磁化作用&(ﾊ)&定トルク　　　　　\\
(ﾆ)&端子電圧　　　　　&(ﾎ)&減磁作用　　&(ﾍ)&零相電流　　　　　\\
(ﾄ)&零力率　　　　　　&(ﾁ)&電機子電流　&(ﾘ)&短絡インピーダンス\\
(ﾇ)&過渡リアクタンス　&(ﾙ)&差動電流　　&(ｦ)&容量性　　　　　　\\
(ﾜ)&同期インピーダンス&(ｶ)&反磁性効果　&(ﾖ)&励磁電圧　　　　　\\
\end{array}}\)

解答と解説はこちら

解答

\(\small{\begin{array}{cc}
\hline(1)&(ﾆ)&端子電圧\\
\hline(2)&(ﾁ)&電機子電流\\
\hline(3)&(ﾎ)&減磁作用\\
\hline(4)&(ﾜ)&同期インピーダンス\\
\hline(5)&(ﾆ)&\displaystyle \frac{B’_m}{2}\cos(\theta +\omega t)\\
\hline\end{array}}\)

解説

  1. 無負荷飽和曲線
    　同期発電機を定格回転速度、無負荷で運転している場合の界磁電流に対する\(\fbox{(ﾆ)端子電圧}\)の関係を示す曲線を無負荷飽和曲線という。界磁電流の増加に伴い鉄心が飽和するため、界磁電流と\(\fbox{(ﾆ)端子電圧}\)の関係は比例関係にならず、いわゆる飽和特性を示す曲線になる。
  2. 短絡特性曲線
    　同期発電機の端子を短絡し、定格回転速度で運転した場合の、界磁電流に対する\(\fbox{(ﾁ)電機子電流}\)の関係を示す曲線を短絡特性曲線という。端子短絡状態では、電機子反作用による\(\fbox{(ﾎ)減磁作用}\)で界磁起電力の大部分が打ち消されるため界磁電流を増加させても鉄心は磁気飽和せず、特性曲線はほぼ直線となる。
    　無負荷飽和曲線と短絡特性曲線が得られると、同期発電機の短絡比を求めることができ、この短絡比と単位法(p.u.)で表した\(\fbox{(ﾜ)同期インピーダンス}\)は互いに逆数の関係になる。
  3. 負荷飽和曲線
    　同期発電機を定格回転速度で運転し、電機子電流一定で力率一定の負荷をかけた場合の界磁電流に対する\(\fbox{(ﾆ)端子電圧}\)の関係を示す曲線を負荷飽和曲線という。負荷飽和曲線のなかで特に電機子電流値が定格で\(\fbox{(ﾄ)零力率}\)の負荷をかけた場合の曲線を\(\fbox{(ﾄ)零力率}\)飽和曲線といい、無負荷飽和曲線をポーシェの三角形を用いて平行移動することでもこの飽和曲線を描くことができる。

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Posted by ちゅん