問 題
次の文章は、直流電動機の運転に関する記述である。
分巻電動機では始動時の過電流を防止するために始動抵抗が( ア )回路に直列に接続されている。
直流電動機の速度制御法には界磁制御法・抵抗制御法・電圧制御法がある。静止レオナード方式は( イ )制御法の一種であり、主に他励電動機に用いられ、広範囲の速度制御ができるという利点がある。
直流電動機の回転の向きを変えることを逆転といい、一般的には、応答が速い( ウ )電流の向きを変える方法が用いられている。
電車が勾配を下るような場合に、電動機を発電機として運転し、電車のもつ運動エネルギーを電源に送り返す方法を( エ )制動という。
上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)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
- 界磁 抵抗 界磁 発電
- 界磁 抵抗 電機子 発電
- 界磁 電圧 界磁 回生
- 電機子 電圧 電機子 回生
- 電機子 電圧 界磁 回生
解 説
( ア )に関して、直流電動機は定格運転を続けているときには安定した電流が流れています。しかし、電動機が止まっている状態から始動するときは、まだ逆起電力が生じていないために、電機子電流が大きくなってしまいます。
定格電流を大きく上回る電流が流れてしまうと故障や事故につながる恐れがあるため、分巻電動機では電機子回路に対して抵抗を直列に接続することで、始動時の電流があまり大きくなり過ぎないようにします。よって、( ア )には「電機子」が入ります。
( イ )に関して、問題文の記述の通り、直流電動機の速度制御法には界磁制御法・抵抗制御法・電圧制御法があり、それぞれ以下の変数を変えることで直流電動機の回転速度を制御できます。
- 電圧制御法：端子電圧V [V]
- 抵抗制御法：電機子巻線の抵抗Ra[Ω]
- 界磁制御法：磁束Φ [Wb]
このうち電圧制御法の代表例として、静止レオナード方式、ワードレオナード方式、直流チョッパ方式が挙げられます。よって、( イ )には「電圧」が入ります。
( ウ )に関して、直流電動機は電機子または界磁の向きを反対にすることで、その回転方向を逆転させることができます。電機子を反対にしても界磁を反対にしても構いませんが、一般的には、応答が速い電機子電流の向きを変える方法が用いられています。
よって、( ウ )には「電機子」が入ります。
( エ )に関して、選択肢を見ると、この文章は発電制動または回生制動の説明文であることがわかります。
発電制動とは、大きな負荷を減速させる際、上昇する直流電圧を下げるために、抵抗を使って電動機からの電力を消費させる方法です。電力を消費することで電動機を減速させるので、その分の電力はなくなります。
一方、回生制動の場合は電力を消費するのではなく、逆変換できる整流器を介して交流電源に電力を戻すことで、他の用途などに有効に使うこともできます。回生とは、「回して生かす」という字の通り、余ったエネルギーを電力に変換して何かほかのところで有効利用する、という意味です。
よって、( エ )の文章では「電車のもつ運動エネルギーを電源に送り返す方法」とあるので、( エ )には「回生」が入ります。
以上から、( ア )は「電機子」、( イ )は「電圧」、( ウ )は「電機子」、( エ )は「回生」となるので、正解は(4)です。
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