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第三種電気主任技術者令和7年度 下期機械問 2

令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問2

難度標準

界磁に永久磁石を用いた小形直流電動機がある。この電動機の電機子に 12 V の電圧を加えたところ,無負荷の状態で 3 000 min⁻¹ で回転した。この電圧を維持したまま負荷を与えて,2 A の電機子電流を流したところ,損失が 3 W 発生した。このときの回転数[min⁻¹]として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

ただし,ブラシによる電圧降下及び電機子反作用は無視できるものとし,損失は電機子巻線の銅損しか存在しないものとする。

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

界磁は永久磁石なので、磁束 Φ は一定です。このため逆起電力 E は回転数 N に比例します(E = kΦN、kΦ は一定)。

詳細Layer 2
展開

【無負荷時】損失は電機子巻線の銅損だけで、機械損(摩擦損・風損)も鉄損もありません。そのため無負荷では、損失を補うためのトルクが要りません。発生トルクは T = kΦIa なので、トルクが 0 なら電機子電流も Ia = 0 です。電流が流れないので電機子抵抗での電圧降下も 0 になり、逆起電力は電源電圧と等しく E₀ = 12 V です。このときの回転数は N₀ = 3 000 min⁻¹ です。

補足Layer 3
展開

【負荷時】電機子電流は Ia = 2 A、銅損は Ia²·Ra = 3 W です。

電機子抵抗:Ra = 3 ÷ 2² = 0.75 Ω

電機子抵抗での電圧降下:Ia·Ra = 2 × 0.75 = 1.5 V

逆起電力:E = V − Ia·Ra = 12 − 1.5 = 10.5 V

【回転数】E ∝ N なので

N = N₀ × E ÷ E₀ = 3 000 × 10.5 ÷ 12 = 2 625 min⁻¹

よって正答は (4) です。

各選択肢の解説

(1)

3 429

誤り。3 429 ≒ 3 000 × 12 ÷ 10.5 で、逆起電力の比を逆向きに掛けた値です。磁束が一定の直流電動機に負荷をかけると、電機子抵抗での電圧降下で逆起電力が下がるため、回転数も下がります。電源電圧が一定なら、無負荷時の 3 000 min⁻¹ を上回ることはありません。

(2)

3 000

誤り。無負荷時の回転数そのものです。負荷時は 2 A の電機子電流が流れ、1.5 V の電圧降下が生じます。逆起電力が 10.5 V に下がるので、回転数は 3 000 min⁻¹ を下回ります。

(3)

2 813

誤り。2 813 ≒ 3 000 × 11.25 ÷ 12 で、電圧降下を 0.75 V(逆起電力 11.25 V)とした値です。これは電機子抵抗 Ra = 0.75 Ω の数値を、そのまま電圧降下とした場合に相当します。実際の電圧降下は Ia·Ra = 2 × 0.75 = 1.5 V です。

(4)

2 625

正しい。Ra = 3 ÷ 2² = 0.75 Ω なので、逆起電力は E = 12 − 2 × 0.75 = 10.5 V です。回転数は N = 3 000 × 10.5 ÷ 12 = 2 625 min⁻¹ となります。

(5)

2 250

誤り。2 250 = 3 000 × 9 ÷ 12 で、電圧降下を 3 V(逆起電力 9 V)とした値です。これは正しい電圧降下 1.5 V の 2 倍で、条件と合いません。

この解説は?
AI生成

解説は公式の問題文・公式解答を基に作成しています。 事実誤認・選択肢の取り違え・最新法令の反映漏れ等を含む可能性があるため、 重要な判断は必ずリンク先の公式資料でご確認ください。

最終更新:

出典:令和7年度下期第三種電気主任技術者試験 機械科目 問2。問題文・選択肢を読みやすく整形。

検証プロセス・誤り報告フローは 運営透明性レポートで公開しています。

分野「機械」の学習ポイント

この問題の理解を「分野全体の力」に広げるための足がかり

何が問われるか
本問の分野で問われる代表的な知識・用語の整理。
学習の進め方
正解/誤答の選択肢ごとに「なぜ正しい / なぜ違うのか」を1行ずつ言語化すると定着する。
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機械
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