《機械》〈電動機応用〉[H28:問5] 直流電気鉄道における電動機制御に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★★(難しい)

次の文章は,直流電気鉄道における電動機制御に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選べ。

直流電気鉄道用の電動機には,大きな始動トルクを必要とすることから,かつては主として直流\( \ \fbox {  (1)  } \ \)電動機が採用されてきた。直流電動機の抵抗制御は古くから使われてきた方式で,構成は簡単であるがエネルギー効率が悪い欠点をもっていた。その後パワーエレクトロニクス技術で使用した\( \ \fbox {  (2)  } \ \)が導入されるに至り,よりきめ細かい直流電動機の制御が可能となり,抵抗器の省略による始動時の損失低減と\( \ \fbox {  (3)  } \ \)ブレーキによる省エネルギー化が図られ,総合的なエネルギー変換効率の向上が進んだ。
現在の新製車両には,車両保守の省力化,車両装置の小形・軽量化,及び車両の高性能化が可能な\( \ \fbox {  (4)  } \ \)電動機方式が多く採用されている。この方式では,大容量の電力変換装置一台で複数台の\( \ \fbox {  (4)  } \ \)電動機を駆動しており,車輪径のばらつきやレールと車輪間の粘着差によるそれぞれの車輪の回転速度差を電動機の\( \ \fbox {  (5)  } \ \)で吸収できる特長をもっている。

〔問5の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&(イ)& ブラシレス      &(ロ)& 界磁電流   &(ハ)& 電 磁 \\[ 5pt ] &(ニ)& 誘 導   &(ホ)& 内部相差角      &(ヘ)& 電力回生 \\[ 5pt ] &(ト)& 位相制御   &(チ)& 直 巻   &(リ)& ディスク \\[ 5pt ] &(ヌ)& 同 期   &(ル)& 永久磁石    &(ヲ)& 直並列制御 \\[ 5pt ] &(ワ)& 分 巻   &(カ)& 滑 り   &(ヨ)& チョッパ制御
\end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

電気鉄道の歴史からの問題で,電験のテキストにはなかなか掲載されていない難しい問題です。問題文から,ある程度類推し2~3問程度正答できると理想です。

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【解答】

(1)解答:チ
1990年頃までは,主に直巻電動機が使われており,速度制御に抵抗制御を使用していましたが,抵抗損により非常に効率が悪い運転をしていました。

(2)解答:ヨ
パワーエレクトロニクス技術の発展によりチョッパ制御が可能となり,スイッチのオンオフで平均電圧をコントロールすることで速度制御ができるようになりました。

(3)解答:ヘ
電力回生ブレーキはブレーキ時にエネルギーを回収することで,エネルギー効率を上げることができます。

(4)解答:ニ
現在では半導体デバイスを利用した三相かご形誘導電動機が主流となっています。

(5)解答:カ
誘導電動機は車輪の回転速度差を電動機の滑りで吸収します。



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