電動機応用21【電験3種 機械】インバータ駆動電動機の回生時の発電制動と回生制動の仕組み！平成24年 A問題11 完全解説

今回は平成24年度 機械科目 A問題11を解説します。交流電源－整流器－平滑コンデンサ－インバータで構成される回路で電動機を駆動するとき、大きな慣性負荷を減速する際の発電制動・回生制動の仕組みを問う空欄補充問題です。

慣性モーメントの大きな負荷を減速するとき、電動機からインバータに電力が流れ込み直流電圧が上昇します。抵抗とパワー半導体デバイスの直列回路で電力を消費するのが発電制動、交流電源に電力を戻すのが回生制動です。

平成24年度 機械科目 A問題11：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 【電動機応用】 平成24年度 A問題11

　次の文章は，電動機の運転に関する記述である。

　交流電源－整流器－平滑用コンデンサ－インバータで構成される回路によって電動機を駆動する場合，〔(ア)〕の大きな負荷を減速するときには，電動機からインバータに電力が流れ込む。

　このとき直流電圧が上昇するので，〔(イ)〕とパワー半導体デバイスとの直列回路を平滑用コンデンサと並列に設け，パワー半導体デバイスをスイッチングして電流を調整することによって，電動機からの電力を消費させることができる。この方法を一般に〔(ウ)〕制動と呼んでいる。

　一方，電力を消費するのではなく，逆変換できる整流器を介して交流電源に電力を戻し，他の用途などに有効に使うこともできる。この方法を一般に〔(エ)〕制動と呼んでいる。

　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。

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。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）
(1)	慣性モーメント	抵抗	発電	回生
(2)	慣性モーメント	抵抗	降圧	発電
(3)	摩擦係数	抵抗	降圧	発電
(4)	慣性モーメント	リアクトル	発電	回生
(5)	摩擦係数	リアクトル	降圧	回生

出題のポイント：減速時の電力が直流リンクへ戻る

慣性モーメントの大きな負荷を減速すると、電動機は発電機として働き、インバータを通じて直流リンクへ電力を戻すため直流電圧が上昇します。通常の整流器はこの電力を交流電源へ戻せないので、抵抗で消費するか、逆変換可能な整流器を使って回生します。

ポイント解説：抵抗で消費する方法と電源へ戻す方法

慣性モーメントの大きな負荷を減速するとき、電動機は発電機として動作し電力をインバータ側に送り返すため、直流電圧が上昇します。

抵抗とパワー半導体デバイスの直列回路を平滑コンデンサに並列に設けて電力を熱として消費する方法を発電制動、逆変換できる整流器を介して交流電源に電力を戻す方法を回生制動と呼びます。

問題の解説：4つの空欄を電力経路で判定

STEP1　（ア）減速時に電力が流れ込む原因を判定する

慣性モーメント（ア）の大きな負荷を減速するとき、電動機が発電機として働き、インバータ側に電力が流れ込みます。

STEP2　（イ）（ウ）発電制動の仕組みを確認する

上昇した直流電圧を、抵抗（イ）とパワー半導体デバイスの直列回路で消費させる方法を発電（ウ）制動と呼びます。

STEP3　（エ）回生制動の仕組みを確認する

電力を消費せず、逆変換できる整流器を介して交流電源に電力を戻す方法を回生（エ）制動と呼びます。組合せは(1)です。

答え：(1)

まとめ

（ア）	慣性モーメント
（イ）	抵抗
（ウ）	発電
（エ）	回生
答え	(1)

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