《機械》〈回転機〉[H29:問2]直流機の回生制動に関する論説問題

【問題】

【難易度】★★☆☆☆(やや易しい)

界磁に永久磁石を用いた磁束一定の直流機で走行する車があり,上り坂では電動機運転を,下り坂では常に回生制動(直流機が発電機としてブレーキをかける運転)を行い,一定の速度(直流機が一定の回転速度)を保って走行している。
この車の駆動システムでは,直流機の電機子銅損以外の損失は小さく無視できる。電源の正極側電流,直流機内の誘導起電力など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。

(1) 上り坂における正極側の電流は,電源から直流機に向かって流れている。

(2) 上り坂から下り坂に変わるとき,誘導起電力の方向が反転する。

(3) 上り坂から下り坂に変わるとき,直流機が発生するトルクの方向が反転する。

(4) 上り坂から下り坂に変わるとき,電源電圧を下げる制御が行われる。

(5) 下り坂における正極側の電流は,直流機から電源に向かって流れている。

【ワンポイント解説】

図1の直流機の等価回路において,\(V > E\)の時,直流電動機となり,\(I_{a}\)は図の左方向に流れます。一方,\(V < E\)の時,直流発電機となり,電機子電流\(I_{\mathrm {a}}\)は図の右方向に流れます。

1.直流機のトルク\(T\)
極数\(p\),全電機子導体数\(Z\),磁束\(\phi \),電機子巻線並列回路数\(a\),電機子電流\(I_{a}\)とすると,
\[
T=\frac {pZ}{2\pi a}\phi I_{\mathrm {a}}=k\phi I_{\mathrm {a}}
\] となる。

【解答】

解答:(2)
上り坂から下り坂に変わると,電機子電流\(I_{\mathrm {a}}\)が反転しますが,回転方向はそのままであり,誘導起電力\(E=k\phi N\)も同方向のままとなります。

(1) 上り坂における正極側の電流は,電源から直流機に向かって流れている。

(2) 上り坂から下り坂に変わるとき,誘導起電力の方向が反転する。

(3) 上り坂から下り坂に変わるとき,直流機が発生するトルクの方向が反転する。

(4) 上り坂から下り坂に変わるとき,電源電圧を下げる制御が行われる。

(5) 下り坂における正極側の電流は,直流機から電源に向かって流れている。