《機械》〈回転機〉[H26:問3]三相かご形誘導電動機に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,三相かご形誘導電動機に関する記述である。

定格負荷時の効率を考慮して二次抵抗値は,できるだけ\(\fbox {  (ア)  }\)する。滑り周波数が大きい始動時には,かご形回転子の導体電流密度が\(\fbox {  (イ)  }\)となるような導体構造(たとえば深溝形)にして,始動トルクを大きくする。

定格負荷時は,無負荷時より\(\fbox {  (ウ)  }\)であり,その差は\(\fbox {  (エ)  }\)。このことから三相かご形誘導電動機は\(\fbox {  (オ)  }\)電動機と称することができる。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)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。

\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) & 小さく & 不均一 & 低速度 & 小さい & 定速度 \\
\hline
(2) & 大きく & 不均一 & 低速度 & 大きい & 変速度 \\
\hline
(3) & 小さく & 均 一 & 低速度 & 小さい & 定速度 \\
\hline
(4) & 大きく & 均 一 & 高速度 & 大きい & 変速度 \\
\hline
(5) & 小さく & 不均一 & 高速度 & 小さい & 変速度 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

本問のような誘導電動機も基本的には等価回路を書いて解くことになります。本問は誘導電動機の特性に関する問題なので,基本的には等価回路と特性を暗記しておく必要があると思います。

1.誘導電動機の等価回路
誘導電動機の等価回路は図1のようになります。ここで\({\dot V}_{1}\)は一次電圧,\({\dot I}_{1}\)は一次電流,\({\dot I}_{0}\)は励磁電流,\({\dot I}_{2}\)は二次電流,\(r_{1}\)は一次巻線抵抗,\(r_{2}^{\prime }\)は二次抵抗の一次換算値,\(x_{1}\)は一次漏れリアクタンス,\(x_{2}^{\prime }\)は二次漏れリアクタンスの一次換算値,\(s\)は滑りとなります。

2.深溝かご形電動機
深溝かご形回転子の構造は図2のようになり,深溝かご形回転子は回転子に深いスロットを設け,そこに導体を入れたような構造となっています。始動時回転子内の漏れ磁束は外側ほど小さくなり,始動時ほとんどの電流が導体の外側を流れ,抵抗が大きくなります。その後回転数が上がると,電流は一様に分布するようになり,抵抗が小さくなります。

【解答】

解答:(1)
(ア)
ワンポイント解説「1.誘導電動機の等価回路」の通り,二次抵抗が大きくなると,二次銅損が大きくなり,効率は悪くなります。したがって,二次抵抗値は小さくする必要があります。

(イ)
ワンポイント解説「2.深溝かご形電動機」の通り,始動時はほとんどの電流が導体を外側を流れ,不均一になります。

(ウ)
(エ)
誘導電動機の定格負荷時は無負荷時より若干小さくなります。

(オ)
誘導電動機の回転数はほとんど変わらないので定速度電動機と呼ばれます。