減速比 6 の減速機では,出力側(負荷側)の回転速度は入力側の 1/6 になり,トルクは損失がなければ 6 倍になる。効率 0.96 を考慮すると次のとおり。
令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問11
図に示すように,電動機が減速機と組み合わされて負荷を駆動している。このときの電動機の回転速度 n_m が 1 200 min⁻¹,トルク T_m が 100 N·m であった。減速機の減速比が 6,効率が 0.96 のとき,負荷の回転速度 n_L [min⁻¹],軸トルク T_L [N·m] 及び軸入力 P_L [kW] の値として,最も近いものを組み合わせたのは次のうちどれか。

選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
詳細Layer 2展開閉じる
【負荷の回転速度】
n_L = n_m ÷ 6 = 1 200 ÷ 6 = 200 min⁻¹
補足Layer 3展開閉じる
【負荷の軸トルク】
減速機の入力動力 P_m と出力動力 P_L の関係は P_L = 0.96 × P_m。動力は P = ωT = (2πn/60)·T なので,
(2π·n_L/60)·T_L = 0.96 × (2π·n_m/60)·T_m
T_L = 0.96 × (n_m / n_L) × T_m = 0.96 × 6 × 100 = 576 N·m
【負荷の軸入力】
P_L = (2π × 200 / 60) × 576 ≒ 20.94 rad/s × 576 N·m ≒ 12 064 W ≒ 12.1 kW
(検算)電動機の出力 P_m = (2π × 1 200 / 60) × 100 ≒ 125.66 rad/s × 100 N·m ≒ 12 566 W。これに効率 0.96 を掛けると 12 566 × 0.96 ≒ 12 064 W ≒ 12.1 kW となり,一致する。
したがって,n_L = 200 min⁻¹,T_L = 576 N·m,P_L = 12.1 kW の組合せ (5) が正しい。
各選択肢の解説
- (1)
n_L = 7 200 min⁻¹,T_L = 576 N·m,P_L = 4 147 kW
誤り。n_L = 7 200 min⁻¹ は 1 200 × 6 であり,減速ではなく増速として計算した値である(正しくは 1 200 ÷ 6 = 200 min⁻¹)。T_L = 576 N·m は正しいが,P_L = 4 147 kW は正しい値 12.1 kW と一致しない。数値上 4 147 は 7 200 × 576 ÷ 1 000 ≒ 4 147 に等しく,回転速度 [min⁻¹] を角速度 [rad/s] に換算(×2π/60)せずに掛け合わせた値に相当する。
- (2)
n_L = 7 200 min⁻¹,T_L = 16.0 N·m,P_L = 12.1 kW
誤り。n_L = 7 200 min⁻¹ は減速比を掛けて増速として扱った値である。T_L = 16.0 N·m は 100 ÷ 6 × 0.96 = 16.0 であり,トルクを減速比で割っている点で誤り(減速機ではトルクは減速比倍に増える)。P_L = 12.1 kW 自体は正しい値だが,回転速度とトルクが誤っているため組合せとして不適。
- (3)
n_L = 7 200 min⁻¹,T_L = 16.0 N·m,P_L = 4 147 kW
誤り。n_L = 7 200 min⁻¹(増速として計算),T_L = 16.0 N·m(トルクを減速比で割っている)はいずれも誤り。P_L = 4 147 kW も,電動機出力 約 12.6 kW に効率 0.96 を掛けた正しい値 12.1 kW と一致しない。この肢の n_L と T_L から求めても (2π × 7 200 / 60) × 16.0 ≒ 12 064 W であり,4 147 kW とは整合しない。
- (4)
n_L = 200 min⁻¹,T_L = 16.0 N·m,P_L = 12.1 kW
誤り。n_L = 200 min⁻¹ と P_L = 12.1 kW は正しいが,T_L = 16.0 N·m は 100 ÷ 6 × 0.96 であり,トルクを減速比で割っている点で誤り。実際に (2π × 200 / 60) × 16.0 ≒ 335 W となり,P_L = 12.1 kW とも整合しない。正しくは T_L = 100 × 6 × 0.96 = 576 N·m。
- (5)
n_L = 200 min⁻¹,T_L = 576 N·m,P_L = 12.1 kW
正しい。n_L = 1 200 ÷ 6 = 200 min⁻¹,T_L = 100 × 6 × 0.96 = 576 N·m,P_L = (2π × 200 / 60) × 576 ≒ 12 064 W ≒ 12.1 kW であり,3 つの値がすべて一致する。
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