電験三種過去問検索

2018年度機械

機械問1

界磁磁束を一定に保った直流電動機において、\(0.5 \Omega\)の抵抗値をもつ電機子巻線と直列に始動抵抗(可変抵抗)が接続されている。この電動機を内部抵抗が無視できる電圧 \(200 \text{V}\)の直流電源に接続した。静止状態で電源に接続した直後の電機子電流は\(100 \text{A}\)であった。

この電動機の始動後、徐々に回転速度が上昇し、電機子電流が\(50 \text{A}\)まで減少した。トルクも半分に減少したので、電機子電流を\(100 \text{A}\)に増やすため、直列可変抵抗の抵抗値を\(R_1 [\Omega]\) から \(R_2 [\Omega]\)に変化させた。\(R_1\)及び\(R_2\)の値の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

ただし、ブラシによる電圧降下、始動抵抗を調整する間の速度変化、電機子反作用及びインダクタンスの影響は無視できるものとする。

分野: 直流機論点: 直流機

2018年度機械

機械問2

いろいろな直流機に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 直流機論点: 直流機

2018年度機械

機械問3

定格出力\(11.0 \text{kW}\)、定格電圧\(220 \text{V}\)の三相かご形誘導電動機が定トルク負荷に接続されており、定格電圧かつ定格負荷において滑り \(3.0 \%\)で運転されていたが、電源電圧が低下し滑りが\(6.0 \%\)で一定となった。滑りが一定となったときの負荷トルクは定格電圧のときと同じであった。このとき、二次電流の値は定格電圧のときの何倍となるか。最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、電源周波数は定格値で一定とする。

分野: 誘導機論点: 誘導機

2018年度機械

機械問4

三相誘導電動機の始動においては、十分な始動トルクを確保し、始動電流は抑制し、かつ定常運転時の特性を損なわないように適切な方法を選定することが必要である。次の文章はその選定のために一般に考慮される特徴の幾つかを述べたものである。誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 誘導機論点: 誘導機

2018年度機械

機械問5

次の文章は、同期発電機の種類と構造に関する記述である。

同期発電機では一般的に、小容量のものを除き電機子巻線は (ア) に設けて、導体の絶縁が容易であり、かつ、大きな電流が取り出せるようにしている。界磁巻線は (イ) に設けて、直流の励磁電流が供給されている。

比較的 (ウ) の水車を原動機とした水車発電機は、\(50 \text{Hz}\)又は\(60 \text{Hz}\)の商用周波数を発生させるために磁極数が多く、回転子の直径が軸方向に比べて大きく作られている。

蒸気タービン等を原動機としたタービン発電機は、 (エ) で運転されるため、回転子の直径を小さく、軸方向に長くした横軸形として作られている。磁極は回転軸と一体の鍛鋼又は特殊鋼で作られ、スロットに巻線が施される。回転子の形状から (オ) 同期機とも呼ばれる。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)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。

分野: 直流機論点: 直流機

2018年度機械

機械問6

定格容量\(P [\text{kV}\cdot\text{A}]\)、定格電圧 \(V [\text{V}]\)の星形結線の三相同期発電機がある。電機子電流が定格電流の\(40 \%\)、負荷力率が遅れ \(86.6 \%\) (\(\cos 30^\circ=0.866\))、定格電圧でこの発電機を運転している。このときのベクトル図を描いて、負荷角 \(\delta\) の値\([^\circ]\)として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

ただし、この発電機の電機子巻線の1相当たりの同期リアクタンスは単位法で \(0.915 \text{p.u.}\)、1相当たりの抵抗は無視できるものとし、同期リアクタンスは磁気飽和等に影響されず一定であるとする。

分野: 直流機論点: 直流機論点: 単位判定

2018年度機械

機械問7

次の文章は、ステッピングモータに関する記述である。

ステッピングモータはパルスモータとも呼ばれ、駆動回路に与えられた (ア) に比例する (イ) だけ回転するものである。したがって、このモータはパルスを周期的に与えたとき、そのパルスの (ウ) に比例する回転速度で回転し、入力パルスを停止すれば回転子も停止する。

ステッピングモータはパルスが送られるたびに定められた角度 \([\theta]\) を1ステップとして回転する。この1パルス当たりの回転角度を (エ) という。ステッピングモータには、永久磁石形、可変リラクタンス形、ハイブリッド形などがあり、永久磁石形ステッピングモータでは、無通電状態でも回転子位置を (オ) 力が働く特徴がある。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)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。

分野: 電動機制御論点: 電動機制御

2018年度機械

機械問8

次の文章は、変圧器、直流電動機、誘導電動機及び同期電動機の共通点や相違点に関する記述である。

a. (ア) と (イ) の等価回路は、電源からの電流が励磁電流と負荷電流に分かれるなど、原理及び構成に共通点が多い。相違点は、 (ア) における二次側の負荷抵抗値が、滑り \(s\) によって変化するところである。
b. 磁束を与える界磁電流と、トルクに比例する電機子電流を独立して制御できる (ウ) は、広範囲な回転速度で精密なトルクの制御ができる。構造が簡単で丈夫なため広く使われている (ア) も、インバータを用いた制御によって、 (ウ) と同様な運転特性をもたせることができる。
c. (ウ) と (エ) は、界磁電流で励磁を制御するなど、原理及び構成に共通点が多い。相違点は、 (エ) の出力に負荷角が関与するところである。

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。

分野: 直流機論点: 直流機

2018年度機械

機械問9

定格一次電圧\(6000 \text{V}\)、定格二次電圧\(6600 \text{V}\)の単相単巻変圧器がある。消費電力\(200 \text{kW}\)、力率\(0.8\) (遅れ)の単相負荷に定格電圧で電力を供給する。単巻変圧器として必要な自己容量の値 \([\text{kV}\cdot\text{A}]\)として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、巻線のインピーダンス、鉄心の励磁電流及び鉄心の磁気飽和は無視できる。

分野: 変圧器論点: 変圧器論点: 力率

2018年度機械

機械問10

貯水池に集められた雨水を、毎分\(300 \text{m}^3\)の排水量で、全揚程\(10 \text{m}\)を揚水して河川に排水する。このとき、\(100 \text{kW}\)の電動機を用いた同一仕様のポンプを用いるとすると、必要なポンプの台数は何台か。最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、ポンプの効率は\(80 \%\)、設計製作上の余裕係数は\(1.1\)とし、複数台のポンプは排水を均等に分担するものとする。

分野: 機械総合論点: 電気機器

2018年度機械

機械問11

次の文章は、直流を交流に変換する電力変換器に関する記述である。

図は、直流電圧源から単相の交流負荷に電力を供給する (ア) の動作の概念を示したものであり、 (ア) は四つのスイッチ\(S_1 \sim S_4\)から構成される。スイッチ \(S_1 \sim S_4\) を実現する半導体バルブデバイスは、それぞれ (イ) 機能をもつデバイス (例えばIGBT)と、それと逆並列に接続した (ウ) とからなる。

この電力変換器は、出力の交流電圧と交流周波数とを変化させて運転することができる。交流電圧を変化させる方法は主に二つあり、一つは、直流電圧源の電圧\(E\)を変化させて、交流電圧波形の (エ) を変化させる方法である。もう一つは、直流電圧源の電圧\(E\)は一定にして、基本波1周期の間に多数のスイッチングを行い、その多数のパルス幅を変化させて全体で基本波1周期の電圧波形を作り出す (オ) と呼ばれる方法である。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)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。

分野: パワーエレクトロニクス論点: パワーエレクトロニクス

2018年度機械

機械問12

次の文章は、リチウムイオン二次電池に関する記述である。

リチウムイオン二次電池は携帯用電子機器や電動工具などの電源として使われているほか、電気自動車の電源としても使われている。
リチウムイオン二次電池の正極には (ア) が用いられ、負極には (イ) が用いられている。また、電解液には (ウ) が用いられている。
放電時には電解液中をリチウムイオンが (エ) へ移動する。リチウムイオン二次電池のセル当たりの電圧は (オ) V程度である。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)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。

分野: 電熱・照明・電気化学論点: 電熱・照明

2018年度機械

機械問13

図のようなブロック線図で示す制御系がある。出力信号\(C(j\omega)\)の入力信号\(R(j\omega)\)に対する比、すなわち \(\dfrac{C(j\omega)}{R(j\omega)}\) を示す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 自動制御論点: 自動制御

2018年度機械

機械問14

図のように、入力信号A, B及びC、出力信号Zの論理回路がある。この論理回路には排他的論理和(EX-OR)を構成する部分と排他的否定論理和(EX-NOR)を構成する部分が含まれている。
この論理回路の真理値表として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 論理回路・情報論点: 論理回路論点: 論理ゲート

2018年度機械

機械問15(a)

無負荷で一次電圧\(6600 \text{V}\)、二次電圧\(200 \text{V}\)の単相変圧器がある。一次巻線抵抗 \(r_1 = 0.6 \Omega\)、一次巻線漏れリアクタンス \(x_1 = 3 \Omega\)、二次巻線抵抗 \(r_2 = 0.5 \text{m}\Omega\)、二次巻線漏れリアクタンス \(x_2 = 3 \text{m}\Omega\)である。計算に当たっては、二次側の諸量を一次側に換算した簡易等価回路を用い、励磁回路は無視するものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

この変圧器の一次側に換算したインピーダンスの大きさ \([\Omega]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 変圧器論点: 変圧器論点: 力率

2018年度機械

機械問15(b)

無負荷で一次電圧\(6600 \text{V}\)、二次電圧\(200 \text{V}\)の単相変圧器がある。一次巻線抵抗 \(r_1 = 0.6 \Omega\)、一次巻線漏れリアクタンス \(x_1 = 3 \Omega\)、二次巻線抵抗 \(r_2 = 0.5 \text{m}\Omega\)、二次巻線漏れリアクタンス \(x_2 = 3 \text{m}\Omega\)である。計算に当たっては、二次側の諸量を一次側に換算した簡易等価回路を用い、励磁回路は無視するものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

この変圧器の二次側を\(200 \text{V}\)に保ち、容量\(200 \text{kV}\cdot\text{A}\)、力率\(0.8\)(遅れ)の負荷を接続した。このときの一次電圧の値 \([\text{V}]\)として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 変圧器論点: 変圧器論点: 力率

2018年度機械

機械問16(a)

図1に示す降圧チョッパの回路は、電圧\(E\)の直流電源、スイッチングする半導体バルブデバイス\(S\)、ダイオード\(D\)、リアクトル\(L\)及び抵抗\(R\)の負荷から構成されている。また、図2には、図1の回路に示すダイオード\(D\)の電圧 \(v_D\) と負荷の電流 \(i_R\) の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

降圧チョッパの回路動作に関し、図3～図5に、実線で示した回路に流れる電流のループと方向を示した三つの電流経路を考える。図2の時刻 \(t_1\) 及び時刻 \(t_2\) において、それぞれどの電流経路となるか。正しい組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: パワーエレクトロニクス論点: パワーエレクトロニクス論点: チョッパ回路

2018年度機械

機械問16(b)

図1に示す降圧チョッパの回路は、電圧\(E\)の直流電源、スイッチングする半導体バルブデバイス\(S\)、ダイオード\(D\)、リアクトル\(L\)及び抵抗\(R\)の負荷から構成されている。また、図2には、図1の回路に示すダイオード\(D\)の電圧 \(v_D\) と負荷の電流 \(i_R\) の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

電圧 \(E\) が\(100 \text{V}\)、降圧チョッパの通流率が\(50 \%\)、負荷抵抗\(R\)が\(2 \Omega\)とする。デバイス\(S\)は周期\(T\)の高周波でスイッチングし、リアクトル\(L\)の平滑作用により、図2に示す電流\(i_R\)のリプル成分は十分小さいとする。電流の平均値 \(I_R [\text{A}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: パワーエレクトロニクス論点: パワーエレクトロニクス論点: チョッパ回路

2018年度機械

機械問17(a)

どの方向にも光度が等しい均等放射の点光源がある。この点光源の全光束は \(15000 \text{lm}\) である。この点光源二つ (A及びB)を屋外で図のように配置した。地面から点光源までの高さはいずれも\(4 \text{m}\)であり、AとBとの距離は\(6 \text{m}\)である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、考える空間には、A及びB以外に光源はなく、地面や周囲などからの反射光の影響もないものとする。

図において、点光源Aのみを点灯した。Aの直下の地面A'点における水平面照度の値 \([\text{lx}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 電熱・照明・電気化学論点: 電熱・照明論点: 照度

2018年度機械

機械問17(b)

どの方向にも光度が等しい均等放射の点光源がある。この点光源の全光束は \(15000 \text{lm}\) である。この点光源二つ (A及びB)を屋外で図のように配置した。地面から点光源までの高さはいずれも\(4 \text{m}\)であり、AとBとの距離は\(6 \text{m}\)である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、考える空間には、A及びB以外に光源はなく、地面や周囲などからの反射光の影響もないものとする。

図において、点光源Aを点灯させたまま、点光源Bも点灯した。このとき、地面C点（A'とB'の中点）における水平面照度の値 \([\text{lx}]\) として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 電熱・照明・電気化学論点: 電熱・照明論点: 照度