第三種電気主任技術者・2013年度・機械

2013年度 機械 問2

図は、磁極数が2の直流発電機を模式的に表したものである。電機子巻線については、1巻き分のコイルを示している。電機子の直径 DD は 0.5 [m]、電機子導体の有効長 ll は 0.3 [m]、ギャップの磁束密度 BB は、図の状態のように電機子導体が磁極の中心付近にあるとき一定で 0.4 [T]、回転速度は 1200 [min−1][min^{-1}] である。図の状態におけるこの1巻きのコイルに誘導される起電力 ee [V] の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

2013年度 機械 問2の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2013年度 機械 問2

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正答:(3)

要点

正解は(3)。したがって、最も近い値は 7.54 [V] です。

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1巻きのコイル(導体数2本)に誘導される起電力 ee を求めます。
導体1本あたりの誘導起電力 e1e_1 は、フレミングの右手の法則より e1=Blve_1 = Blv で表されます。

まず、回転速度 vv [m/s] を求めます。
v=πDN60=π×0.5×120060=10π [m/s] v = \pi D \dfrac{N}{60} = \pi \times 0.5 \times \dfrac{1200}{60} = 10\pi \, \text{[m/s]}

1巻きのコイルは直列に接続された2本の導体(往復分)として作用するため、コイル全体の起電力 ee は導体2本分となります。
e=2×B⋅l⋅v e = 2 \times B \cdot l \cdot v
e=2×0.4×0.3×10π e = 2 \times 0.4 \times 0.3 \times 10\pi
e=2.4π≈2.4×3.14159=7.5398... e = 2.4 \pi \approx 2.4 \times 3.14159 = 7.5398...

したがって、最も近い値は 7.54 [V] です。

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