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2014年度 機械

機械 問13

シーケンス制御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: 自動制御 論点: 自動制御

2014年度 機械

機械 問14

次のフローチャートに従って作成したプログラムを実行したとき、印字される A, B の値として、正しい組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

[フローチャート]
開始 -> [10->A, 2->B] -> [A+B->A] -> [A:40] (判定)
(>の場合) -> [A, Bを印字] -> 終了
(<=の場合) -> [B^2+1->B] -> [A+B->A]へ戻る

分野: 論理回路・情報 論点: 論理回路

2014年度 機械

機械 問15(a)

周波数が60Hzの電源で駆動されている4極の三相同期電動機（星形結線）があり、端子の相電圧 \( V [\text{V}] \) は \( \dfrac{400}{\sqrt{3}}\text{V} \)、電機子電流 \( I_M [\text{A}] \) は200A、力率1で運転している。1相の同期リアクタンス \( x_s [\Omega] \) は1.0\(\Omega\)であり、電機子の巻線抵抗、及び機械損などの損失は無視できるものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

上記の同期電動機のトルクの値 [N・m] 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: 直流機 論点: 直流機論点: 力率

2014年度 機械

機械 問15(b)

周波数が60Hzの電源で駆動されている4極の三相同期電動機（星形結線）があり、端子の相電圧 \( V [\text{V}] \) は \( \dfrac{400}{\sqrt{3}}\text{V} \)、電機子電流 \( I_M [\text{A}] \) は200A、力率1で運転している。1相の同期リアクタンス \( x_s [\Omega] \) は1.0\(\Omega\)であり、電機子の巻線抵抗、及び機械損などの損失は無視できるものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

上記の同期電動機の端子電圧及び出力を一定にしたまま界磁電流を増やしたところ、電機子電流が \( I_{M1} [\text{A}] \) に変化し、力率 \(\cos\theta\) が \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\) \( (\theta=30^{\circ}) \) の進み負荷となった。出力が一定なので入力電力は変わらない。図はこのときの状態を説明するための1相の概略のベクトル図である。このときの1相の誘導起電力 \( E [\text{V}] \) として、最も近い \( E \) の値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 直流機 論点: 直流機論点: 力率

2014年度 機械

機械 問16(a)

図のように他励直流機を直流チョッパで駆動する。電源電圧は \( E=200\,\text{V} \) で一定とし、直流機の電機子電圧を \( V \) とする。 \( Q_{1} \) 及び \( Q_{2} \) をオンオフ動作させるときのスイッチング周波数は500Hzであるとする。なお、本問では直流機の定常状態だけを扱うものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

この直流機を電動機として駆動する場合、 \( Q_{2} \) をオフとし、 \( Q_{1} \) をオンオフ制御することで、 \( V \) を調整することができる。電圧 \( V_{1} \) の平均値が150Vのとき、1周期の中で \( Q_{1} \) がオンになっている時間の値 [ms] 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: 直流機 論点: 直流機論点: チョッパ回路

2014年度 機械

機械 問16(b)

図のように他励直流機を直流チョッパで駆動する。電源電圧は \( E=200\,\text{V} \) で一定とし、直流機の電機子電圧を \( V \) とする。 \( Q_{1} \) 及び \( Q_{2} \) をオンオフ動作させるときのスイッチング周波数は500Hzであるとする。なお、本問では直流機の定常状態だけを扱うものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

\( Q_{1} \) をオフして \( Q_{2} \) をオンオフ制御することで、電機子電流の向きを(a)の場合と反対にし、直流機に発電動作（回生制動）をさせることができる。この制御において、スイッチングの1周期の間で \( Q_{2} \) がオンになっている時間が0.4 msのとき、この直流機の電機子電圧 \( V [\text{V}] \) として、最も近い \( V \) の値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 直流機 論点: 直流機論点: チョッパ回路

2014年度 機械

機械 問17(a)

均等放射の球形光源（球の直径は30cm）がある。床からこの球形光源の中心までの高さは3mである。また、球形光源から放射される全光束は12000lmである。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

球形光源直下の床の水平面照度の値 [lx] 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、天井や壁など、周囲からの反射光の影響はないものとする。

分野: 電熱・照明・電気化学 論点: 電熱・照明論点: 照度

2014年度 機械

機械 問17(b)

均等放射の球形光源（球の直径は30cm）がある。床からこの球形光源の中心までの高さは3mである。また、球形光源から放射される全光束は12000lmである。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

球形光源の光度の値 [cd] と輝度の値 [cd/\(\text{m}^2\)] との組合せとして、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

2014年度 機械

機械 問18(a)

図はJK-フリップフロップ (FF1, FF2, FF3) と論理回路Dを用いた非同期式カウンタ回路とそのタイムチャートである。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

カウンタ回路における論理回路Dは、(ア) 回路で、その役割は出力 (CBA) が2進数でカウンタの最大数 (イ) になった後、次のクロック入力の立ち下がりによって出力 (CBA) を2進数で (ウ) にすることである。

分野: 論理回路・情報 論点: 論理回路論点: 論理ゲート

2014年度 機械

機械 問18(b)

図はJK-フリップフロップ (FF1, FF2, FF3) と論理回路Dを用いた非同期式カウンタ回路とそのタイムチャートである。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

タイムチャートにおいて、クロック入力のパルス6の立ち下がりでFF1のQ出力は1から0へ変化する。FF1の立ち下がりはFF2を動作させ、0から1に変化させる。図の時点でFF2及びFF3のQ出力はともに (ア) である。これら二つの (ア) は論理回路Dに入力され、その出力は (イ) となる。この (イ) は三つのJK-フリップフロップのCLR入力端子に入って、b時点において、クリアされている。a時点からb時点までのFF2のQに現われるパルスは、パルス幅が非常に狭いため、カウンタの出力 (ウ) としてはカウントされない。カウンタは再びカウントを開始する。クロック入力のパルス6が1から0に変化する時刻と、FF2及びFF3が最終的にb時点でクリアされる時刻とには時間遅れが生じている。これは論理回路Dとフリップフロップの入出力における信号の (ウ) 遅れに起因している。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)及び(ウ)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: 論理回路・情報 論点: 論理回路論点: 論理ゲート

2013年度 機械

機械 問1

直流電動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

2013年度 機械

機械 問2

図は、磁極数が2の直流発電機を模式的に表したものである。電機子巻線については、1巻き分のコイルを示している。電機子の直径 \(D\) は 0.5 [m]、電機子導体の有効長 \(l\) は 0.3 [m]、ギャップの磁束密度 \(B\) は、図の状態のように電機子導体が磁極の中心付近にあるとき一定で 0.4 [T]、回転速度は 1200 \([min^{-1}]\) である。図の状態におけるこの1巻きのコイルに誘導される起電力 \(e\) [V] の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

分野: 直流機 論点: 直流機

2013年度 機械

機械 問3

三相誘導電動機の回転磁界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

2013年度 機械

機械 問4

二次電流一定（トルクがほぼ一定の負荷条件）で運転している三相巻線形誘導電動機がある。滑り 0.01 で定格運転しているときに、二次回路の抵抗を大きくしたところ、二次回路の損失は30倍に増加した。電動機の出力は定格出力の何 [%] になったか、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

分野: 誘導機 論点: 誘導機

2013年度 機械

機械 問5

次の文章は、一般的な三相同期電動機の始動方法に関する記述である。
同期電動機は始動のときに回転子を同期速度付近まで回転させる必要がある。一つの方法として、回転子の磁極面に施した (ア) を利用して、始動トルクを発生させる方法があり、(ア) は誘導電動機のかご形 (イ) と同じ働きをする。この方法を (ウ) 法という。この場合、(エ) に全電圧を直接加えると大きな始動電流が流れるので、始動補償器、直列リアクトル、始動用変圧器などを用い、低い電圧にして始動する。
他の方法には、誘導電動機や直流電動機を用い、これに直結した三相同期電動機を回転させ、回転子が同期速度付近になったとき同期電動機の界磁巻線を励磁し電源に接続する方法があり、これを (オ) 法という。この方法は主に大容量機に採用されている。
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

2013年度 機械

機械 問6

定格電圧 6.6 [kV]、定格電流 1050 [A] の三相同期発電機がある。この発電機の短絡比は 1.25 である。
この発電機の同期インピーダンス \(Z_s\) [\(\Omega\)] の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

分野: 同期機 論点: 同期機論点: 短絡

2013年度 機械

機械 問7

次の a から d の電動機を用いた駆動システムがある。
a. 電機子用、界磁用の二つの直流電源で駆動される他励直流電動機
b. 電機子及び界磁共用の一つの直流電源で駆動される直流直巻電動機
c. 定格の電圧と定格の周波数との比を保って、電圧と周波数とを制御する交流電源で駆動され、一次抵抗及び漏れインダクタンスを無視できる三相誘導電動機
d. 定格の0.9倍の電圧と定格の周波数との比を保って、電圧と周波数とを制御する交流電源で駆動され、一次抵抗及び漏れインダクタンスを無視できる三相誘導電動機

これらの駆動システムにおいて、ある速度で運転している電動機の負荷トルクが増加した場合に以下の運転をするとき、トルクの発生に寄与する電動機内の磁束の変動について考える。
a, b のシステムでは、直流電源で電機子電流を増加して、電動機の速度を一定に保つ。
c, d のシステムでは、交流電源の電圧と周波数を維持すると、滑りと一次電流は増加するが、滑りが小さいとすれば電動機の速度はほぼ一定に保たれる。
この運転において、a, b のシステムでは電機子電流に対して、また、c, d のシステムでは一次電流に対して、電動機内の磁束がほぼ比例して変化するのはどの駆動システムであるか。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

2013年度 機械

機械 問8

次の文章は、単相単巻変圧器に関する記述である。
巻線の一部が一次と二次との回路に共通になっている変圧器を単巻変圧器という。巻線の共通部分を (ア)、共通でない部分を (イ) という。
(ア) の端子を一次側に接続し、(ア) と (イ) の端子を二次側に接続して使用すると通常の変圧器と同じように動作する。単巻変圧器の (ウ) は、二次端子電圧と二次電流との積である。
単巻変圧器は、巻線の一部が共通であるため、漏れ磁束が (エ)、電圧変動率が (オ) なる。

分野: 変圧器 論点: 変圧器

2013年度 機械

機械 問9

次の文章は、図に示すような平滑コンデンサをもつ単相ダイオードブリッジ整流回路に関する記述である。
図の回路において、平滑コンデンサの電流 \(i_c\) は、交流電流 \(|i_s|\) を整流した電流 \(|i_s|\) と負荷に供給する電流 \(i_d\) との差となり、電圧 \(v_d\) は (ア) 波形となる。この平滑コンデンサをもつ整流回路は、負荷側からみると直流の (イ) として動作する。
交流電源は、負荷インピーダンスに比べ電源インピーダンスが非常に小さいことが一般的であるので、通常の用途では交流の (ウ) として扱われる。この回路の交流電流は、正負の (エ) 波形となる。これに対して、図には示していないが、リアクトルを交流電源と整流回路との間に挿入するなどして、波形を改善することが多い。

分野: 機械総合 論点: 電気機器

2013年度 機械

機械 問10

電動機ではずみ車を加速して、運動エネルギーを蓄えることを考える。
まず、加速するための電動機のトルクを考える。加速途中の電動機の回転速度を \(N\) \([min^{-1}]\) とすると、そのときの毎秒の回転速度 \(n\) \([s^{-1}]\) は①式で表される。
(ア) ... ①
この回転速度 \(n\) \([s^{-1}]\) から②式で角速度 \(\omega\) [rad/s] を求めることができる。
(イ) ... ②
このときの電動機が1秒間にする仕事、すなわち出力を \(P\) [W] とすると、トルク \(T\) [N・m] は③式となる。
(ウ) ... ③
③式のトルクによってはずみ車を加速する。電動機が出力し続けて加速している間、この分のエネルギーがはずみ車に注入される。電動機に直結するはずみ車の慣性モーメントを \(I\) \([kg\cdot m^{2}]\) として、加速が完了したときの電動機の角速度を \(\omega_{0}\) [rad/s] とすると、このはずみ車に蓄えられている運動エネルギー \(E\) [J] は④式となる。
(エ) ... ④
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: 電動機制御 論点: 電動機制御