次の文章は、直流電動機に関する記述である。ただし、鉄心の磁気飽和,電機子反作用,電機子抵抗やブラシの接触による電圧降下は無視できるものとする。
分巻電動機と直巻電動機はいずれも界磁電流を電機子と同一の電源から供給できる電動機である。分巻電動機において端子電圧と界磁抵抗を一定にすれば、負荷電流が増加したとき界磁磁束は (ア), トルクは負荷電流に (イ) する。直巻電動機においては負荷電流が増加したとき界磁磁束は (ウ) トルクは負荷電流の (エ) に比例する。
上記の記述中の空白箇所 (ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
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要点
正解は(1)。分巻電動機は界磁回路が並列なので、端子電圧と界磁抵抗が一定なら磁束は一定、トルクは電機子電流に比例します。直巻電動機は磁束が負荷電流とともに増え、未飽和ならトルクは電流の2乗に比例します。
詳細解説
正解は(1)です。
直流電動機の特性に関する問題です。
・分巻電動機: 界磁回路と電機子回路が並列に接続されています。端子電圧と界磁抵抗が一定であれば、界磁電流は一定となり、界磁磁束 \(\phi\) も (ア) 一定 となります。トルク \(T\) は \(T = k\phi I_a\) で表され、\(\phi\) が一定のため、トルクは負荷電流（電機子電流 \(I_a\)）に (イ) 比例 します。
・直巻電動機: 界磁回路と電機子回路が直列に接続されています。負荷電流が増加すると界磁電流も増加するため、界磁磁束は (ウ) 増加 します（磁気飽和を無視する場合、\(\phi \propto I_a\)）。トルク \(T = k\phi I_a\) において \(\phi \propto I_a\) であるため、トルクは負荷電流の (エ) 2乗 に比例します（\(T \propto I_a^2\)）。
以上より、選択肢(1)が正解です。
