【電験三種:機械】令和2年度 問3

電験三種令和2年度機械問3 令和2年度

概要

誘導電動機の回路定数の測定に関する論説問題です。
一次巻線の抵抗測定、無負荷試験、拘束試験について、目的や方法等を把握していなければ解答できないので、難しい問題だったことでしょう。

キーワード
一次巻線の抵抗測定、無負荷試験、拘束試験

 

問題

三相かご形誘導電動機の等価回路定数の測定に関する記述として、誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
ただし、等価回路としては一次換算した一相分の簡易等価回路(L形等価回路)を対象とする。

  1. 一次巻線の抵抗測定は静止状態において直流で行う。
    巻線抵抗値を換算するための基準巻線温度は絶縁材料の耐熱クラスによって定められており、75℃や115℃などの値が用いられる。
     
  2. 一次巻線の抵抗測定では、電動機の一次巻線の各端子間で測定した抵抗値の平均値から、基準巻線温度における一次巻線の抵抗値を定められた数式を用いて計算する。
     
  3. 無負荷試験では、電動機の一次巻線に定格周波数の定格一次電圧を印加して無負荷運転し、一次側において電圧[V]、電流[A]及び電力[W]を測定する。
     
  4. 拘束試験では、電動機の回転子を回転しないように拘束して、一次巻線に定格周波数の定格一次電圧を印加して通電し、一次側において電圧[V]、電流[A]及び電力[W]を測定する。
     
  5. 励磁回路のサセプタンスは無負荷化試験により、一次二次の合成漏れリアクタンスと二次抵抗は拘束試験により求められる。

 

答え

(4)

 

解説テキスト リンク

 

回答解説

(1)

一次巻線の抵抗測定は静止状態において直流で行う。
巻線抵抗値を換算するための基準巻線温度は絶縁材料の耐熱クラスによって定められており、75℃や115℃などの値が用いられる。 ➡ 正しい


基準巻線温度とは、モーターの巻線(コイル)の抵抗値が温度によって変化するため、負荷損(銅損)や短絡インピーダンスなどの特性値を算出・規定する際、統一的な基準として設定された特定の巻線の温度(通常は75℃・115℃など)のことです。

基準巻線温度は耐熱クラスによって定められており、
B種:75℃、F種:115℃がよく使われます。

したがって、(1)は正しいです。

  

(2)

一次巻線の抵抗測定では、電動機の一次巻線の各端子間で測定した抵抗値の平均値から、基準巻線温度における一次巻線の抵抗値を定められた数式を用いて計算する。
➡ 正しい


問題文の通りです。
銅線使用時の基準巻線温度における一次巻線の抵抗値の補正式は、次式で表されます。
※計算問題として出ることは無いと思われるので、覚える必要はないです。

\(\displaystyle R_s=R \frac{235+t_s}{235+t}\)

\(R_s\):基準巻線温度の抵抗値
\(R\):測定した抵抗値

\(t_s\):基準巻線温度
\(t\):測定時の温度

 

 

(3)

無負荷試験では、電動機の一次巻線に定格周波数の定格一次電圧を印加して無負荷運転し、一次側において電圧[V]、電流[A]及び電力[W]を測定する。
➡ 正しい


問題文の通りです。
無負荷試験の方法を、ざっくり書くと下記のような手順になります。

  1. 軸に何も負荷をかけない状態とし、定格周波数の電源を準備し、定格線間電圧を一次側(固定子)に印加して電動機を起動。
  2. 入力が安定したら、線間電圧\(V[V]\)、線電流\(I_L[A]\)、三相入力電力\(P[W]\)を測定、記録する。
  3. 励磁アドミタンス\(Y_0\)、励磁コンダクタンス\(g_0\)、励磁サセプタンス\(b_0\)を計算で求める。

 

(4)

拘束試験では、電動機の回転子を回転しないように拘束して、一次巻線に定格周波数の定格一次電圧を印加して通電し、一次側において電圧[V]、電流[A]及び電力[W]を測定する。
➡ 赤線の部分が間違い


拘束試験の方法を、ざっくり書くと下記のような手順になります。

  1. 回転子を固定して動かなくする。
    回転子が動かないことで、滑りs=1の始動状態を作ることが出来ます。
  2. 入力する電圧を0Vから徐々に上げる。
     ※定格電圧を与えてしまうと、大電流が流れて焼損します。
  3. 定格電流になった時点の入力電圧V[V]・負荷電流I[A]・有効電力P[W]を測定する。
  4. 測定結果から、インピーダンスZ[Ω]、一次抵抗+二次抵抗R[Ω]、漏れリアクタンスX[Ω]を計算する。

 

(5)

励磁回路のサセプタンスは無負荷化試験により、一次二次の合成漏れリアクタンスと二次抵抗は拘束試験により求められる。
➡ 正しい


問題文の通りです。
無負荷試験と拘束試験では、それぞれ次の回路パラメータを求めることが出来ます。

無負荷試験
 ・励磁コンダクタン \(g_0[S]\)
 ・励磁サセプタンス \(b_0[S]\)
 ・励磁アドミタンス \(Y=g_0+jb_0[S]\)

拘束試験
 ・一次抵抗+二次抵抗 \(R=r_1+r′_2[Ω]\)
 ・一次漏れリアクタンス+二次漏れリアクタンス \(X=x_1+x′_2[Ω]\)

 

 

 

  

出典元

一般財団法人電気技術者試験センター (https://www.shiken.or.jp/index.html)
令和2年度 第三種電気主任技術者試験 機械科目問題問3

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