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直流機の特性と計算 ミニテスト【第2回】

直流機の特性と計算」のミニテスト第2回(全5問)です。

直流機の特性と計算 ミニテスト

第1回 第2回 第3回

テストの使い方

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第1問

直巻電動機を無負荷運転してはならない理由として、正しいものはどれか。

(1)逆起電力がゼロになるため
(2)界磁電流が流れなくなるため
(3)磁束が減少し回転速度が異常に上昇するため
(4)電機子が過熱するため
(5)ブラシが摩耗するため

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正解:(3)磁束が減少し回転速度が異常に上昇するため
直巻電動機は界磁巻線が電機子と直列なので、負荷が軽い → Ia ↓ → φ ↓。N ∝ 1/φ なので磁束が小さくなると回転速度が異常に上昇(過速度)し、機械が破壊される危険があります。

第2問

直流発電機の電圧変動率の定義として、正しいものはどれか。

(1)(V₀ − Vn)÷ V₀ × 100
(2)(V₀ − Vn)÷ Vn × 100
(3)(Vn − V₀)÷ Vn × 100
(4)V₀ ÷ Vn × 100
(5)Vn ÷ V₀ × 100

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正解:(2)(V₀ − Vn)÷ Vn × 100
電圧変動率 ε =(無負荷電圧 V₀ − 定格電圧 Vn)÷ 定格電圧 Vn × 100 [%]
分母は定格電圧 Vnです。送電線の電圧降下率と同じく、定格値を基準にします。

第3問

分巻電動機で、端子電圧 100 V、電機子抵抗 0.5 Ω、電機子電流 20 A のとき 1,000 min⁻¹ で回転している。電機子電流が 10 A に減少したとき、回転速度 [min⁻¹] に最も近いものはどれか。ただし磁束は一定とする。

(1)950
(2)1,000
(3)1,028
(4)1,056
(5)1,100

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正解:(4)1,056
φ 一定のとき N ∝ E
E₁ = 100 − 0.5 × 20 = 90 V
E₂ = 100 − 0.5 × 10 = 95 V
N₂ = 1,000 × 95/90 = 1,056 min⁻¹
負荷が軽くなると RaIa の降下が減り、わずかに速度が上がります。これが分巻電動機の「ほぼ定速度」特性です。

第4問

直流電動機の損失のうち、可変損(負荷によって変動する損失)はどれか。

(1)ヒステリシス損
(2)渦電流損
(3)電機子銅損
(4)軸受摩擦損
(5)風損

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正解:(3)電機子銅損
電機子銅損 = RaIa² は電機子電流の 2 乗に比例するため、負荷によって変動する可変損です。鉄損(ヒステリシス損・渦電流損)と機械損(摩擦損・風損)は負荷にほぼ無関係な固定損です。

第5問

直巻電動機のトルク T と電機子電流 Ia の関係として、正しいものはどれか(磁気飽和前)。

(1)T ∝ Ia
(2)T ∝ Ia²
(3)T ∝ √Ia
(4)T ∝ 1/Ia
(5)T は Ia に無関係

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正解:(2)T ∝ Ia²
直巻電動機では界磁電流 = 電機子電流なので、φ ∝ Ia。
T ∝ φIa = Ia × Ia = Ia²
このため起動時(Ia が大きい)に非常に大きなトルクが出ます。電車やクレーンに直巻電動機が使われる理由です。

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