第三種電気主任技術者・2018年度・機械

2018年度 機械 問3

定格出力11.0kW11.0 \text{kW}、定格電圧220V220 \text{V}の三相かご形誘導電動機が定トルク負荷に接続されており、定格電圧かつ定格負荷において滑り 3.0%3.0 \%で運転されていたが、電源電圧が低下し滑りが6.0%6.0 \%で一定となった。滑りが一定となったときの負荷トルクは定格電圧のときと同じであった。このとき、二次電流の値は定格電圧のときの何倍となるか。最も近いものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし、電源周波数は定格値で一定とする。

出典:第三種電気主任技術者 2018年度 機械 問3

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正答:(4)

要点

正解は(4)。誘導電動機のトルクTTは、電圧VVと滑りssを用いて T∝V2sr2T \propto \dfrac{V^2 s}{r_2} (低すべり領域)と近似できる。トルクが一定であることから、 ここで、s1=0.03,s2=0.06s_1 = 0.03, s_2 = 0.06であるため、 二次電流I2I_2は、I2≈sVr2I_2 \approx \dfrac{s V}{r_2} と近似できる。

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誘導電動機のトルクTTは、電圧VVと滑りssを用いて T∝V2sr2T \propto \dfrac{V^2 s}{r_2} (低すべり領域)と近似できる。
トルクが一定であることから、
V12s1=V22s2 V_1^2 s_1 = V_2^2 s_2
ここで、s1=0.03,s2=0.06s_1 = 0.03, s_2 = 0.06であるため、
V12×0.03=V22×0.06⇒V2=V12 V_1^2 \times 0.03 = V_2^2 \times 0.06 \quad \Rightarrow \quad V_2 = \dfrac{V_1}{\sqrt{2}}
二次電流I2I_2は、I2≈sVr2I_2 \approx \dfrac{s V}{r_2} と近似できる。
定格時の電流をI2nI_{2n}、電圧低下時の電流をI2′I_2'とすると、
I2′I2n=s2V2s1V1=0.060.03×12=2×0.707=1.414 \dfrac{I_2'}{I_{2n}} = \dfrac{s_2 V_2}{s_1 V_1} = \dfrac{0.06}{0.03} \times \dfrac{1}{\sqrt{2}} = 2 \times 0.707 = 1.414
よって、約1.41倍となる。

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