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電験3種過去問【2021年機械 問5】

2022年4月24日

【同期機】三相同期電動機の特性《空所問題》

 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担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\fbox{(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\fbox{(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
\fbox{(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\fbox{(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。\fbox{(エ)}を抑制するには、始動巻線も兼ねる\fbox{(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) (イ) (ウ) (エ) (オ)
(1) 負荷角 \pi 脱出トルク 乱調 界磁巻線
(2) 力率角 \pi 制動トルク 同期外れ 界磁巻線
(3) 負荷角 \frac{\pi}{2} 脱出トルク 乱調 界磁巻線
(4) 力率角 \frac{\pi}{2} 制動トルク 同期外れ 制動巻線
(5) 負荷角 \frac{\pi}{2} 脱出トルク 乱調 制動巻線

 

解答と解説はこちら

解答

(5)

解説

 三相同期電動機が負担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\fbox{負荷角}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\fbox{π/2}[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
\fbox{脱出トルク}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\fbox{乱調}といい、電源の電圧や周波数が変動した場合にも生じる。\fbox{乱調}を抑制するには、始動巻線も兼ねる\fbox{制動巻線}を設けたり、はずみ車を取り付けたりする。