《機械》〈回転機〉[H26:問5]三相同期発電機の電機子反作用に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆(やや難しい)

次の文章は,三相同期発電機の電機子反作用に関する記述である。

三相同期発電機の電機子巻線に電流が流れると,この電流によって電機子反作用が生じる。図1は,力率1の電機子電流が流れている場合の電機子反作用を説明する図である。電機子電流による磁束は,図の各磁極の\(\fbox {  (ア)  }\)側では界磁電流による磁束を減少させ,反対側では増加させる交差磁化作用を起こす。

     

次に遅れ力率0の電機子電流が流れた場合を考える。このときの磁極と電機子電流との関係は図2\(\fbox {  (イ)  }\)となる。このとき,\(\mathrm {N}\)及び\(\mathrm {S}\)両磁極の磁束はいずれも\(\fbox {  (ウ)  }\)する。進み力率0の電機子電流のときには逆になる。

電機子反作用によるこれらの作用は,等価回路において電機子回路に直列に接続された\(\fbox {  (エ)  }\)として扱うことができる。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(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。
\[
\begin{array}{ccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) \\
\hline
(1) & 右 & \mathrm {A} & 減 少 & リアクタンス \\
\hline
(2) & 右 & \mathrm {B} & 増 加 & リアクタンス \\
\hline
(3) & 左 & \mathrm {A} & 減 少 & 抵 抗 \\
\hline
(4) & 左 & \mathrm {B} & 減 少 & リアクタンス \\
\hline
(5) & 左 & \mathrm {A} & 増 加 & 抵 抗 \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

電機子反作用の原理に関する問題です。電機子反作用に関しては本問の方が,参考書を見るよりも理解できるかもしれません。

【解答】

解答:(1)
(ア)
図1において,右ねじの法則に沿って各部に発生する磁束を描くと図1-1のようになり,電機子電流の磁束と界磁電流の磁束が磁極の左側では磁束が同方法であり,右側では逆方向となります。よって右側では界磁電流による磁束を減少させます。

(イ)
(ウ)
遅れ力率0の時の磁極と電機子電流との関係は図3のようになり,このとき,\(\mathrm {N}\)及び\(\mathrm {S}\)両磁極の磁束はいずれも減少します。これを減磁作用と言います。一方,進み力率0の時の磁極と電機子電流との関係は図4のようになり,このとき,\(\mathrm {N}\)及び\(\mathrm {S}\)両磁極の磁束はいずれも増加します。これを増磁作用と言います。

(エ)
電機子反作用による作用は,リアクタンスとして扱うことができます。