電験三種、H29年度機械問１の解説動画を投稿しました。
今回も、文字で補足しつつ説明します。
問題の概要
問題はこちらになります。直流電動機に関する問題です。
電動機には、他に誘導電動機や同期電動機がよく出題されますが、
直流電動機は、考え方や解き方についてそれらの基礎になるといえます。
また、出題頻度は比較的多く、難易度は比較的簡単です。
ぜひ理解し、解けるようにしておくべき問題です。
ポイント：等価回路
この問題のポイントは、等価回路を書くことです。
直流電動機は、他励、直巻、分巻が電験３種ではよく出題されます。
他励は、この問題の等価回路と同じなので後ほど説明します。
直巻は、界磁巻線と電機子回路が直列になっています。
また、分巻は、界磁巻線と電機子回路が並列になっています。
直流電動機の問題は、この等価回路を書くことができるかが鍵となります。
他励の等価回路
この問題の等価回路は、界磁に永久磁石を用いていることから、
このような等価回路となります。他励の等価回路ですね。
静止時
静止時は誘導起電力が0になります。
これを利用すると、単純にオームの法則から電機子抵抗が求められます。
12V÷4A＝3Ω ですね。簡単です。
運転時
同じように、運転時についても等価回路から計算します。
抵抗は、静止時の計算からわかっています。3Ωです。
そして、電流が1Aであるため、電機子抵抗での電圧降下は、3Vです。
つまり、運転時の誘導起電力は、12V – 9V = 3Vとなります。
これに基づき、電気的な入力と電動機の出力電力が求められますね。
入力：12V×1A=12W 出力：9V×1A=9W
最後に、効率を求めます。出力÷入力ですね。
答えは、７５％になりました。
まとめ
以上です。直流電動機の基本に関する問題でした。
この問題は、中でも基礎となるレベルの問題であり、非常に簡単です。
電気機器の問題に共通して言えることですが、等価回路を覚えましょう。
等価回路さえ覚えてしまえば、簡単な電気回路の計算で解くことができます。
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