電動力応用 ミニテスト【第2回】

正解：（3）3.38
流量比は1.5、揚程比は1.5²＝2.25。軸動力は流量×揚程÷効率に比例するので、
P₂/P₁＝1.5×2.25＝3.375
≒3.38倍です。
（1）1.50は流量比、（2）2.25は揚程比との混同です。（4）4.50、（5）6.75はそれぞれ正しい積の4/3倍、2倍で、この条件からは得られません。
同じ管路でも実揚程がある場合は、速度変更後の運転点が相似になるとは限りません。実機の許容回転速度も別途確認します。参考：日本電気技術者協会・流体機械の所要出力。

正解：（3）2.8
搬送部で必要な動力はFv＝5,000×0.5＝2,500 W。軸から搬送部へ90 ％が伝わるので、
P＝2,500÷0.9≒2,778 W
＝2.778 kW≒2.8 kWです。
（1）2.3は効率を逆に掛けた2.25 kWの丸め値、（2）2.5は損失を無視した値です。（4）3.3、（5）5.0なら搬送部へ2.97 kW、4.5 kWが伝わり、必要な2.5 kWを上回ります。
電気入力を求めるなら、さらに電動機自身の効率で割ります。ここでの90 ％は電動機効率ではありません。参考：日本電気技術者協会・動力と仕事。

正解：（3）2倍
同じ羽根車の相似な流れでは、流速と回転速度の比が一定です。通過面積も同じなので、流量比Q₂/Q₁は回転速度比n₂/n₁と等しく、2倍になります。
（1）1倍、（2）√2倍はいずれも指定した速度比と一致しません。（4）4倍は揚程比、（5）8倍は効率一定とした軸動力比です。
これは相似点の比較であり、どんな配管でも速度を2倍にすれば流量が必ず2倍になるという意味ではありません。管路との交点については日本電気技術者協会・回転数制御と運転点を参照してください。

正解：（2）軸動力が回転速度の3乗に比例するため
流量は速度の1乗、揚程は2乗に比例するため、その積に比例する軸動力は3乗で変わります。速度を80 ％にすれば0.8³＝0.512、元の51.2 ％で、削減率は48.8 ％です。
（1）力率の改善はこの機械的な関係の理由ではありません。（3）銅損は残り、（4）揚程も変わり、（5）効率100 ％にはなりません。
電動機・インバータの損失まで含めた省電力量や、弁制御との優劣は運転条件で変わります。実揚程が大きい系へ3乗則をそのまま当てはめず、運転点と必要揚程を確認します。

正解：（2）機構で失われる動力を補うため
η＝負荷動力÷機構への入力なので、機構への入力＝L/ηです。これを電動機が軸から供給します。η＝0.8なら必要軸出力はLの1.25倍です。
（1）電圧降下と（4）力率は電気側の量で、この機械効率の定義ではありません。（3）定常負荷でも損失は生じます。（5）余裕係数は必要に応じて別に掛けるもので、効率とは異なります。
「機構への入力」は電動機の軸出力を指します。電動機の電気入力を求めるには、さらに電動機効率で割ります。エレベータの負荷動力は、かご・積載物・釣合いおもりの条件も踏まえて求めます。参考：電動力応用の効率と出力の整理。