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第三種電気主任技術者への道（機械編）

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R4年度の電験三種受験に向け勉強中。 R3年度は理論科目だけ合格。 電力科目に目処がついたので次は機械科目。 ブログを勉強のアウトプット用に活用してます。 あまり人に見てもらうこ…
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H27 機械 問15 三相巻線形誘導電動機

誘導機のB問題をもう一つ。

(a)
色々情報あるけれど、トルク比例推移の関係から、変更前後の滑りと二次側抵抗がわかればよい。

当初の滑りをs₁、抵抗をr₁
変更後の滑りをs₂、抵抗をr₂とすると、

　r₁／s₁＝r₂／s₂
　s₂＝s₁ × r₂／r₁
　　＝0.05 × (0.5+0.2)／0.5
　　＝0.07 → 7.0[％]

よって(4)が正解。

(b)
トルクの問題なので、とり

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機械13 誘導電動機のトルク

誘導電動機機に関係の公式としてもう一つ覚えておく　ものとして、トルクを求める公式がある。

誘導電動機のトルクT[N•m]は、二次(負荷側)の入力P[W]に比例して、同期速度Nₛ[1/min]に反比例する。
式にして表すと、

　T＝60P₂／2πNₛ

また、機械(定格)出力Pₘと機械の回転速度Nを用いて、

　T＝60Pₘ／2πN

とも表せる。

ここで60は同期速度を1秒あたりに変換するた

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H29 機械 問15 三相誘導機のトルク比例推移

誘導機のB問題。
この辺は確実に取れるようにしておきたい。

(a)
定格出力P、定格電圧V、力率cosθおよび効率ηが与えられているので、定格電流Iは、

　P＝√3VIcosθ
　I＝P／(√3Vcosθ)
    ＝15×1000／(√3×400×0.9)
    ≒ 24.056[A]

効率ηが与えられているので、一次側の電流をI₁とすると、

　I／I₁＝η
　I₁＝I／η
     

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H22 機械 問4 誘導機のトルク比例推移

極数と周波数が与えられているので、まずは同期速度Nₛを求める。

　Nₛ＝120f／p
　　＝120×50／4
　　＝1,500[1/min]

全負荷時の滑りをs₁とすると、問題文より

　s₁＝0.04

回転数を1,200[1/min]とした時の滑りをs₂とすると、

　s₂＝(Nₛ－N)／Nₛ
　　＝(1,500－1,200)／1,500
　　＝0.2

全負荷時の抵抗r₁は0.5[Ω]と

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機械12 誘導機のトルク比例推移

三相巻線形誘導電動機は、スリップリングにより二次回路(回転子側の回路)に抵抗を接続することで、同じ回転数でトルクを調整することができる。
二次回路の抵抗r₂とすると、r₂は滑りsと比例関係となる。

　r₂／s＝一定

これをトルク比例推移という。

なお、三相かご形誘導電動機は二次側の抵抗を変えるのが難しいので、この関係は使えない。

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R1 機械 問3 誘導電動機の効率

誘導電動機の効率をηとすると、

　η＝出力／入力

ここで、出力Pは問題文で与えられている。

一方、入力の情報はなく、代わりに一次銅損、二次銅損、鉄損の値は全て等しく、その他の損失は無視でるという条件が与えられている。

つまり、一次銅損、二次銅損、鉄損のどれかが分かれば、それを３倍することでこの誘導電動機の損失が分かり、出力に損失を足すことで、元の入力を算出することがてきる。

また、極数p

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機械11 誘導機の滑り

三相誘導電動機では、同期速度の方が回転子の速度よりも速い。このときの、同期速度に対する同期速度と回転子の回転速度の差を「滑り」といい、以下の公式で求められる。

　s＝（Nₛ－N）／Nₛ

　s：滑り
　Nₛ：同期速度[1/min]
　N：回転子の回転速度[1/min]

この速度差(滑り)があることによりトルクが生じ、電動機として働くことができる。

これも具体的な使い方は過去問により練習する。

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機械10 誘導機の同期速度

三相誘導電動機は、固定子に三相交流電流を流すことで回転磁界が発生し、回転磁界によって回転子トルクが生じて回転する。

この時の回転磁界の速度のことを同期速度といい、以下の公式で求めることができる。

　Nₛ＝120f／p

　Nₛ：同期速度[1/min]
　f：周波数[Hz]
　p：極数

使い方は実際の過去問で練習する。

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H25 機械 問3 三相誘導機の回転磁界

(1)
三相誘導電動機の一次側とは固定子のこと。
固定子に三相交流が流れると、回転磁界が発生する。
三相同期電動機についてはまだ触れてないけれど、電機子巻線が回転磁界をつくる。
ということでこの設問は正しい。

(2)
三相電源のいずれか2線を入れ替えると磁界の回転方向は逆転する。
詳しい理由は説明できないけれど、直感的にはわかる。なのでこれも正しい。(いずれ理解できるだろう。。)

(3)
正転

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H26 機械 問3 三相かご形誘導電動機の特性

三相かご形誘導電動機についての問題。

(ア)
定格負荷時には、余計な抵抗がない方が効率は良くなる。なので、「小さく」が正しい。

(イ)
始動時はトルクを大きくしたいので、回転子導体の抵抗を大きくするために、導体電流密度は「不均一」の方が良い。

(ウ)(エ)(オ)
三相誘導電動機の回転速度については、トルク速度曲線のグラフを見れば分かりやすい。
定格負荷時は無負荷時よりも速度はやや少ない(低速

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H28 機械 問3 三相誘導電動機の原理

(ア)
交番磁界は単相のはなし。
設問は三相誘導電動機なので、回転磁界が正解。

(イ)
電磁誘導は、電流や磁界の変化を打ち消す向きに発生するので、打ち消すが正解。

(ウ)(エ)
固定子巻線は電源から電流を流すので一次、回転子巻線は誘導磁束によって回転するので二次。

(オ)
誘導起電力Eは、回転磁界の回転速度(同期速度：nₛ）と回転子の回転速度nの差（nₛ－n）に比例するので、回転子が停止して

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H23 機械 問2 誘導電動機の始動

誘導機について引き続き文章題にて知識吸収。

三相誘導機は、始動電流が大きく、始動トルクが小さいという性質があるらしく、それを改善するために始動方法を工夫している。

a.
三相巻線形誘導機について。
滑りは0〜1の値を取り、滑りがが大きいほどトルクは大きくなる。
始動時は回転子は止まっている状態で、磁束が回転し始めるので滑りは最大。この時に最大トルクが発生するように調整する。
なので(ア)は1。

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H22 機械 問3 誘導機のトルク発生原理

誘導機の知識を文章題から吸収。

(ア)
交番磁界とは、N極とS極の向きが単純に交互に入れ替わる磁界。
回転磁界とは、N極とS極がの向きが回転するようにして入れ替わる磁界。
交番磁界は単相の話。設問は三相誘導機についてなので、回転磁界が正解。

(イ)
整流子は直流機の構成部材。
設問は誘導機なのでスリップリングが正解。

(ウ)
界磁の回転磁束と同じ向きに回転子を回転させることで回転子をトルクを

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H27 機械 問3 誘導機に関する記述

誘導機の知識問題。

(1)
三相かご形は積層鉄心、棒状の導体、導体環がキーワード。
後段の二次起電力のくだりはよく理解できてないけれど、そういうことと覚えておく。

(2)
三相巻線形はスリップリングがキーワード。
こちらもトルク比例推移のところはよくわからないが、そういうことらしい。

(3)
単相誘導電動機の話。
「始動巻線にコンデンサ等を直列に付加するこたによって回転磁界をつくる」というと

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