次の文章は、直流機に関する記述である。
図は、ある直流機を他励発電機として運転した場合と分巻発電機として運転した場合との外部特性曲線を比較したものである。回転速度はいずれも一定の同じ値であったとする。このとき、分巻発電機の場合の特性は (ア) である。
また、この直流機を分巻発電機として運転した場合と同じ極性の端子電圧を外部から加えて分巻電動機として運転すると、界磁電流の向きは発電機運転時と (イ) となり、回転方向は (ウ) となる。これらの向きの関係から、分巻機では、電源電圧を誘導起電力より低くすることで、電動機運転の状態から結線を変更せずに (エ) ができ、エネルギーを有効に利用できる。
上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)及び(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(2)。(ア) 分巻発電機は負荷電流が増加すると、端子電圧の低下に伴い界磁電流も減少するため、他励発電機よりも電圧降下が著しくなります。したがって、垂下特性が大きい曲線 B が分巻発電機です。
詳細解説
正解は(2)です。
(ア) 分巻発電機は負荷電流が増加すると、端子電圧の低下に伴い界磁電流も減少するため、他励発電機よりも電圧降下が著しくなります。したがって、垂下特性が大きい曲線 B が分巻発電機です。
(イ) 分巻機において、外部端子電圧の極性が同じであれば、並列に接続された界磁巻線に流れる電流の向きは、発電機でも電動機でも 同じ向き です。
(ウ) 電動機として運転する場合、電機子電流の向きは発電機とは逆になります（発電機は流出、電動機は流入）。界磁電流（磁束の向き）が同じで、電機子電流が逆になると、発生トルクの向きも逆になります。発電機のトルクは回転を妨げる方向（制動トルク）、電動機のトルクは回転を助ける方向（駆動トルク）です。したがって、発電機と同じ方向に回転し続けます（回転方向は 同じ向き）。
(エ) この特性を利用して、電動機運転状態から電源電圧を誘導起電力より低くすると、電流が電源へ逆流し（発電機動作となり）、エネルギーを電源に戻すことができます。これを 回生制動 といいます。
外部特性曲線は、負荷電流が増えたときの端子電圧の落ち方を読むのが決め手です。分巻発電機は界磁電流も端子電圧に影響されるため、他励発電機より電圧降下が大きい曲線になります。
以上より、選択肢(2)が正解です。
