直流機22【電験3種 機械】分巻発電機の固定損とは？平成22年度 A問題2 完全解説

電験3種の機械科目で問われる直流分巻発電機の損失。本記事では、平成22年度 A問題2で出題された、効率から全損失を求めて固定損を切り出す計算問題を解説します。

カギは 入力＝出力／η で全損失を出し、そこから界磁回路損（VIf）と電機子抵抗損（rₐIₐ²）を引くこと。分巻発電機では \( I_a=I_n+I_f \) になる点も重要です。

平成22年度 機械科目 A問題2：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【直流機】 平成22年度 A問題2

直流発電機の損失は、固定損、直接負荷損、界磁回路損及び漂遊負荷損に分類される。

定格出力 50 kW、定格電圧 200 V の直流分巻発電機がある。この発電機の定格負荷時の効率は 94 % である。このときの発電機の固定損 [kW] の値として、最も近いのは次のうちどれか。
ただし、ブラシの電圧降下と漂遊負荷損は無視するものとする。また、電機子回路及び界磁回路の抵抗はそれぞれ 0.03 Ω 及び 200 Ω とする。

(1) 1.10　　(2) 1.12　　(3) 1.13　　(4) 1.30　　(5) 1.32

出題のポイント：Iₐ＝Iₙ＋I_fと損失の引き算

分巻発電機では界磁巻線が端子と並列で、電機子電流Iₐは負荷電流I_nと界磁電流I_fの和になります。効率から機械入力と出力の差で全損失を求め、抵抗値から計算できる界磁回路損と電機子抵抗損を差し引けば、残りが固定損です。本問では漂遊負荷損とブラシ損を無視します。

ポイント解説：全損失から界磁損と電機子抵抗損を引く

効率 94 % から全損失が計算できます。全損失のうち、界磁回路損と電機子抵抗損は与えられた抵抗値から計算できるので、残りが固定損です。

問題の解説：固定損は1.10 kW

まとめ：分巻発電機の固定損

項目	値
電機子電流 Iₐ＝Iₙ＋If	251 A
全損失 Pₗ＝P/η−P	3.19 kW
界磁回路損 VIf／電機子抵抗損 rₐIₐ²	0.2 kW／1.89 kW
固定損	1.10 kW（答(1)）

発電機の効率の基本は【機械】令和2年度A問題2、B問題での発電機の効率計算は【機械】平成18年度B問題15をどうぞ。