クレーン・デリック運転士 過去問
令和5年(2023年)4月
問27 (原動機及び電気に関する知識 問7)

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問題

クレーン・デリック運転士試験 令和5年(2023年)4月 問27(原動機及び電気に関する知識 問7) (訂正依頼・報告はこちら)

クレーンの巻線形三相誘導電動機の速度制御方式などに関する記述として、適切でないものは次のうちどれか。
  • 二次抵抗制御は、回転子の巻線に接続した抵抗器の抵抗値を変化させて速度制御するもので、始動時には二次抵抗を全抵抗挿入状態から順次短絡することにより、緩始動することができる。
  • 渦電流ブレーキ制御は、電気的なブレーキのためブレーキライニングのような消耗部分がなく、制御性も優れている。
  • サイリスター一次電圧制御は、電動機の回転数を検出し、指定された速度と比較しながら制御するため、極めて安定した速度が得られる。
  • 電動油圧押上機ブレーキ制御は、機械的な摩擦力を利用して制御するため、ブレーキライニングの摩耗を伴う。
  • ダイナミックブレーキ制御は、巻下げの速度制御時に電動機の一次側を交流電源から切り離し、一次側に直流電源を接続して通電し、直流励磁を加えることにより制動力を得るものであるが、つり荷が重い場合には低速での巻下げができない。

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この過去問の解説 (3件)

01

この問題では、巻線形三相誘導電動機における速度制御方式やブレーキ制御に関する記述についての正誤を 判断し、不適切なものを特定する必要があります。

選択肢1. 二次抵抗制御は、回転子の巻線に接続した抵抗器の抵抗値を変化させて速度制御するもので、始動時には二次抵抗を全抵抗挿入状態から順次短絡することにより、緩始動することができる。

この記述は正しいです。 

二次抵抗制御は、巻線形三相誘導電動機の回転子回路に抵抗を挿入して速度制御を行う方式です。始動時に は抵抗を全挿入し、その後抵抗値を段階的に減少させることで、滑らかな始動を実現します。

選択肢2. 渦電流ブレーキ制御は、電気的なブレーキのためブレーキライニングのような消耗部分がなく、制御性も優れている。

この記述は正しいです。 

渦電流ブレーキは、電気的な制動方式の一つで、ブレーキライニングのような機械的な消耗部品を使用しない ため、耐久性に優れます。また、制御性が高いことから、精密な停止や速度調整が可能です。

選択肢3. サイリスター一次電圧制御は、電動機の回転数を検出し、指定された速度と比較しながら制御するため、極めて安定した速度が得られる。

この記述は正しいです。 

サイリスター一次電圧制御は、一次電圧を調整して電動機の速度を制御する方式で、フィードバック制御を用いることで安定した速度制御が可能です。この方式は、高精度な制御が求められる場面で使用されます。

選択肢4. 電動油圧押上機ブレーキ制御は、機械的な摩擦力を利用して制御するため、ブレーキライニングの摩耗を伴う。

この記述は正しいです。 

電動油圧押上機ブレーキは、摩擦力を利用して制動する機械式ブレーキの一種です。この方式は、摩擦面の摩耗が発生するため、定期的な点検や部品交換が必要です。

選択肢5. ダイナミックブレーキ制御は、巻下げの速度制御時に電動機の一次側を交流電源から切り離し、一次側に直流電源を接続して通電し、直流励磁を加えることにより制動力を得るものであるが、つり荷が重い場合には低速での巻下げができない。

この記述は誤りです。

ダイナミックブレーキ制御は、一次側に直流電流を流すことで回転子に制動トルクを発生させる方式ですが、吊荷が重い場合でも低速での巻下げが可能です。「つり荷が重い場合には低速での巻下げができない」という記述は誤りです。

まとめ

本問の正解は5番です。ダイナミックブレーキ制御は、重い吊荷でも低速での巻下げが可能であるため、記述の内容が正確ではありません。
他の選択肢はすべて正しい記述であり、巻線形三相誘導電動機の速度制御やブレーキ制御における基本的な特徴を示しています。

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02

クレーンの巻線形三相誘導電動機の速度制御方式などに関する問題です。

見慣れない言葉が多く難しい内容ですが、何度も読んで順番に覚えていきましょう。

選択肢1. 二次抵抗制御は、回転子の巻線に接続した抵抗器の抵抗値を変化させて速度制御するもので、始動時には二次抵抗を全抵抗挿入状態から順次短絡することにより、緩始動することができる。

正しい記述です。

二次抵抗制御は、回転子の巻線に接続した抵抗器の抵抗値を変化させて速度制御するもので、始動時には二次抵抗を全抵抗挿入状態から順次短絡することにより、緩始動することができます。

選択肢2. 渦電流ブレーキ制御は、電気的なブレーキのためブレーキライニングのような消耗部分がなく、制御性も優れている。

正しい記述です。

渦電流ブレーキ制御は、電気的なブレーキのためブレーキライニングのような消耗部分がなく、制御性も優れています。

選択肢3. サイリスター一次電圧制御は、電動機の回転数を検出し、指定された速度と比較しながら制御するため、極めて安定した速度が得られる。

正しい記述です。

サイリスター一次電圧制御は、電動機の回転数を検出し、指定された速度と比較しながら制御するため、極めて安定した速度が得られます。

選択肢4. 電動油圧押上機ブレーキ制御は、機械的な摩擦力を利用して制御するため、ブレーキライニングの摩耗を伴う。

正しい記述です。

電動油圧押上機ブレーキ制御は、機械的な摩擦力を利用して制御するため、ブレーキライニングの摩耗を伴います。

そのため、定期的な点検が必要です。

選択肢5. ダイナミックブレーキ制御は、巻下げの速度制御時に電動機の一次側を交流電源から切り離し、一次側に直流電源を接続して通電し、直流励磁を加えることにより制動力を得るものであるが、つり荷が重い場合には低速での巻下げができない。

ダイナミックブレーキ制御は、巻下げの速度制御時に電動機の一次側を交流電源から切り離し、一次側に直流電源を接続して通電し、直流励磁を加えることにより制動力を得るものですが、つり荷が重い場合ではなく、軽い場合には低速での巻下げができません。

まとめ

三相誘導電動機の速度制御方式に関する問題は頻出しているので、しっかり理解して覚えて下さい。

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03

クレーンのモーター制御は、専門用語が多くて戸惑うかもしれませんが、それぞれの制御方式が「何が得意で、何が苦手か」という性格を掴めば解けるようになります。

 

この問題を解くための最大の鍵は、「ダイナミックブレーキ(発電制動)」の弱点を正しく理解しているかどうかです。

ダイナミックブレーキの性格

重い荷物:モーターが勢いよく回されるので、強いブレーキ力が生まれる(得意)。

軽い荷物(空荷):モーターがあまり回されないので、ブレーキ力がほとんど生まれない(苦手)。

 

「ダイナミックブレーキは、軽い荷物をゆっくり下ろすのが苦手」。

この一点を知っていれば、正解(誤り)を見抜くことができます。

選択肢1. 二次抵抗制御は、回転子の巻線に接続した抵抗器の抵抗値を変化させて速度制御するもので、始動時には二次抵抗を全抵抗挿入状態から順次短絡することにより、緩始動することができる。

× 正しい記述です。

 

巻線形モーターの基本となる制御です。

回転子(二次側)につながった抵抗器の抵抗値を大きくすると、電流が抑えられ、滑らかにスタートすることができます。

始動時に抵抗を最大(全抵抗挿入)にしておき、徐々に抵抗を減らしていく(短絡していく)ことで、ショックのない「緩始動(かんしどう)」が可能です。

選択肢2. 渦電流ブレーキ制御は、電気的なブレーキのためブレーキライニングのような消耗部分がなく、制御性も優れている。

× 正しい記述です。

 

磁石の力(渦電流)を利用してブレーキをかける方式です。

物理的にこすり合わせるわけではない非接触の「電気的なブレーキ」なので、ブレーキライニングのような消耗部品がなく、メンテナンスが楽で制御性能も優れています。

選択肢3. サイリスター一次電圧制御は、電動機の回転数を検出し、指定された速度と比較しながら制御するため、極めて安定した速度が得られる。

× 正しい記述です。

 

サイリスター(半導体)を使って電圧を調整する方式です。

この方式の強みは、常に「今の速度」をセンサーで監視し、目標速度とズレていたら自動で修正する「フィードバック制御」を行っている点です。

そのため、負荷が変動しても極めて安定した速度を保つことができます。

選択肢4. 電動油圧押上機ブレーキ制御は、機械的な摩擦力を利用して制御するため、ブレーキライニングの摩耗を伴う。

× 正しい記述です。

 

本来は停止用に使うメカニカルブレーキを、半効き状態(引きずり状態)にして、無理やり速度を抑える制御方法です。

物理的なブレーキライニング(摩擦材)をドラムに押し付けて、その摩擦力で制御するため、当然ながらライニングは激しく摩耗します。

熱も持ちやすい方式です。

選択肢5. ダイナミックブレーキ制御は、巻下げの速度制御時に電動機の一次側を交流電源から切り離し、一次側に直流電源を接続して通電し、直流励磁を加えることにより制動力を得るものであるが、つり荷が重い場合には低速での巻下げができない。

〇 誤った記述(正解)です。

 

ダイナミックブレーキは、モーターに直流を流して発電機として働かせ、その抵抗でブレーキをかける方式です。

このブレーキ力は、回転速度や負荷(荷物の重さ)に依存します。

 

重い荷物であればよく効くのですが、「つり荷が軽い場合」は発電力が弱く、十分なブレーキ力が得られません。

そのため、軽い荷物を低速で下ろすことができない(制御できない)のが最大の欠点です。

 

記述にある「つり荷が重い場合には~できない」というのは逆です

重い荷物には有効で、軽い荷物が苦手です。

まとめ

【重要ポイント】

ダイナミックブレーキ:重い荷物は得意だが、軽い荷物(空荷)は苦手

電動油圧押上機ブレーキ:半ブレーキを使うので摩耗する。

渦電流ブレーキ:磁気で止めるので摩耗しない

二次抵抗制御:抵抗を使って緩始動する。

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