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2012年度 機械

機械 問9

次の文章は、太陽光発電設備におけるパワーコンディショナに関する記述である。
近年、住宅に太陽光発電設備が設置され、低圧配電線に連系されることが増えてきた。連系のためには、太陽電池と配電線との間にパワーコンディショナが設置される。パワーコンディショナは (ア) と系統連系用保護装置とが一体になった装置である。パワーコンディショナは、連系中の配電線で事故が生じた場合に、太陽光発電設備が (イ) 状態を継続しないように、これを検出して太陽光発電設備を系統から切り離す機能をもっている。パワーコンディショナには、 (イ) の検出のために、電圧位相や (ウ) の急変などを常時監視する機能が組み込まれている。ただし、配電線側で発生する (エ) に対しては、系統からの不要な切り離しをしないよう対策がとられている。

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。

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: パワーコンディショナ

2012年度 機械

機械 問10

交流電圧 \(v_{a}\) \([ \text{V} ]\) の実効値 \(V\) \([ \text{V} ]\) が \(100 \ [ \text{V} ]\) で、抵抗負荷が接続された図1に示す半導体電力変換装置において、図2に示すようにラジアンで表した制御遅れ角 \(\alpha \ [ \text{rad} ]\) を変えて出力直流電圧 \(v_{d} \ [ \text{V} ]\) の平均値 \(V_{d} \ [ \text{V} ]\) を制御する。
度数で表した制御遅れ角 \(\alpha \ [ ^\circ ]\) に対する \(V_{d} \ [ \text{V} ]\) の関係として、適切なものを次の1～5のうちから一つ選べ。
ただし、サイリスタの電圧降下は、無視する。

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

2012年度 機械

機械 問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の大きな負荷を減速するときには、 (ア) によって電動機を駆動する場合、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。

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

2012年度 機械

機械 問12

次の文章は、電気加熱に関する記述である。
導電性の被加熱物を交番磁束内におくと、被加熱物内に起電力が生じ、渦電流が流れる。 (ア) 加熱はこの渦電流によって生じるジュール熱によって被加熱物自体が昇温する加熱方式である。抵抗率の (イ) 被加熱物は相対的に加熱されにくい。
また、交番磁束は (ウ) 効果によって被加熱物の表面近くに集まるため、渦電流も被加熱物の表面付近に集中する。この電流の表面集中度を示す指標として電流浸透深さが用いられる。電流浸透深さは、交番磁束の周波数が (エ) ほど浅くなる。したがって、被加熱物の深部まで加熱したい場合には、交番磁束の周波数は (オ) 方が適している。

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: 電熱・照明・電気化学 論点: 電熱・照明

2012年度 機械

機械 問13

図は演算増幅器を使った回路である。入力電圧 \(\dot{V}_1 \ [ \text{V} ]\) に対する出力電圧 \(\dot{V}_2 \ [ \text{V} ]\) の比の値として、正しいものを次の1～5のうちから一つ選べ。
ただし、演算増幅器は理想的(入力インピーダンスは無限大、増幅度は無限大、出力インピーダンスは零)であるとし、入力電圧、出力電圧ともに演算増幅器の動作範囲内であるとする。
\(R_1 = 10 \ [ \text{k}\Omega ]\)、\(R_2 = 120 \ [ \text{k}\Omega ]\)

分野: 機械総合 論点: 電気機器論点: 電子回路

2012年度 機械

機械 問14

図のような論理回路において、入力A、B及びCに対する出力Xの論理式、並びに入力を \(A=0\)、\(B=1\)、\(C=1\) としたときの出力Y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。

分野: 論理回路・情報 論点: 論理回路論点: 論理ゲート

2012年度 機械

機械 問15(a)

図1は、単相インバータで誘導性負荷に給電する基本回路を示す。負荷電流 \(i_o\) と直流電流 \(i_d\) は図示する矢印の向きを正の方向として、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

出力交流電圧の1周期に各パワートランジスタが1回オンオフする運転において、図2に示すように、パワートランジスタ \(S_1 \sim S_4\) のオンオフ信号波形に対して、負荷電流 \(i_o\) の正しい波形が (ア) ～ (ウ)、直流電流 \(i_d\) の正しい波形が (エ)、(オ) のいずれかに示されている。その正しい波形の組合せを次の1～5のうちから一つ選べ。

分野: 誘導機 論点: 誘導機論点: トランジスタ特性

2012年度 機械

機械 問15(b)

図1は、単相インバータで誘導性負荷に給電する基本回路を示す。負荷電流 \(i_o\) と直流電流 \(i_d\) は図示する矢印の向きを正の方向として、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

単相インバータの特徴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: 誘導機 論点: 誘導機論点: トランジスタ特性

2012年度 機械

機械 問16(a)

三相同期電動機が定格電圧3.3 [kV] で運転している。
ただし、三相同期電動機は星形結線で1相当たりの同期リアクタンスは 10 \([ \Omega ]\) であり、電機子抵抗、損失及び磁気飽和は無視できるものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

負荷電流(電機子電流)110 [A]、力率 \(\cos \phi = 1\) で運転しているときの1相当たりの内部誘導起電力 [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: 直流機論点: 力率

2012年度 機械

機械 問16(b)

三相同期電動機が定格電圧3.3 [kV] で運転している。
ただし、三相同期電動機は星形結線で1相当たりの同期リアクタンスは 10 \([ \Omega ]\) であり、電機子抵抗、損失及び磁気飽和は無視できるものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

上記(a)の場合と電圧及び出力は同一で、界磁電流を1.5倍に増加したときの負荷角(電動機端子電圧と内部誘導起電力との位相差)を \(\delta'\) とするとき、\(\sin \delta'\) 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: 直流機論点: 力率

2012年度 機械

機械 問17(a)

間口10[m]、奥行き40 [m] のオフィスがある。夏季の節電のため、天井の照明を間引き点灯することにした。また、間引くことによる冷房電力の削減効果も併せて見積もりたい。節電電力(節電による消費電力の減少分)について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

このオフィスの天井照明を間引く前の作業面平均照度は 1000 [lx] (設計照度)である。間引いた後は750 [lx] (設計照度)としたい。天井に設置してある照明器具は2灯用蛍光灯器具(蛍光ランプ 2本と安定器)で、消費電力は 70 [W] である。また、蛍光ランプ 1本当たりのランプ光束は 3520 [lm] である。照明率0.65、保守率0.7としたとき、天井照明の間引きによって期待される節電電力 [W] 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: 電熱・照明・電気化学 論点: 電熱・照明論点: 照度

2012年度 機械

機械 問17(b)

間口10[m]、奥行き40 [m] のオフィスがある。夏季の節電のため、天井の照明を間引き点灯することにした。また、間引くことによる冷房電力の削減効果も併せて見積もりたい。節電電力(節電による消費電力の減少分)について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

この照明の節電によって照明器具から発生する熱が減るためオフィスの空調機の熱負荷(冷房負荷)も減る。このため、冷房電力の減少が期待される。空調機の成績係数 (COP)を3とすると、照明の節電によって減る空調機の消費電力は照明の節電電力の何倍か。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

2012年度 機械

機械 問18(a)

図は、マイクロプロセッサの動作クロックを示す。マイクロプロセッサは動作クロックと呼ばれるパルス信号に同期して処理を行う。また、マイクロプロセッサが1命令当たりに使用する平均クロック数をCPIと呼ぶ。1クロックの周期T [s] をサイクルタイム、1秒当たりの動作クロック数を動作周波数と呼ぶ。
次の(a)及び(b)の問に答えよ。

2.5 [GHz] の動作クロックを使用するマイクロプロセッサのサイクルタイム [ns] の値として、正しいものを次の1～5のうちから一つ選べ。

分野: 機械総合 論点: 電気機器

2012年度 機械

機械 問18(b)

図は、マイクロプロセッサの動作クロックを示す。マイクロプロセッサは動作クロックと呼ばれるパルス信号に同期して処理を行う。また、マイクロプロセッサが1命令当たりに使用する平均クロック数をCPIと呼ぶ。1クロックの周期T [s] をサイクルタイム、1秒当たりの動作クロック数を動作周波数と呼ぶ。
次の(a)及び(b)の問に答えよ。

CPI = 4のマイクロプロセッサにおいて、1命令当たりの平均実行時間が 0.02 [\(\mu\text{s}\)] であった。このマイクロプロセッサの動作周波数 [MHz] の値として、正しいものを次の1～5のうちから一つ選べ。

分野: 機械総合 論点: 電気機器

2011年度 機械

機械 問1

次の文章は、直流発電機の電機子反作用とその影響に関する記述である。
直流発電機の電機子反作用とは、発電機に負荷を接続したとき (ア) 巻線に流れる電流によって作られる磁束が (イ) 巻線による磁束に影響を与える作用のことである。電機子反作用はギャップの主磁束を (ウ) させて発電機の端子電圧を低下させたり、ギャップの磁束分布に偏りを生じさせてブラシの位置と電気的中性軸とのずれを生じさせる。このずれがブラシがある位置の導体に (エ) を発生させ、ブラシによる短絡等の障害の要因となる。
ブラシの位置と電気的中性軸とのずれを抑制する方法の一つとして、補極を設けギャップの磁束分布の偏りを補正する方法が採用されている。

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。

分野: 直流機 論点: 直流機論点: 短絡

2011年度 機械

機械 問2

次の文章は、誘導電動機の始動に関する記述である。
a. 三相巻線形誘導電動機は、二次回路を調整して始動する。トルクの比例推移特性を利用して、トルクが最大値となる滑りを (ア) 付近になるようにする。具体的には、二次回路を (イ) で引き出して抵抗を接続し、二次抵抗値を定格運転時よりも大きな値に調整する。
b. 三相かご形誘導電動機は、一次回路を調整して始動する。具体的には、始動時はY結線,通常運転時は\(\triangle\)結線にコイルの接続を切り替えてコイルに加わる電圧を下げて始動する方法、 (ウ) を電源と電動機の間に挿入して始動時の端子電圧を下げる方法、及び (エ) を用いて電圧と周波数両者を下げる方法がある。
c. 三相誘導電動機では、三相コイルが作る磁界は回転磁界である。一方、単相誘導電動機では、単相コイルが作る磁界は交番磁界であり、主コイルだけでは始動しない。そこで、主コイルとは (オ) が異なる電流が流れる補助コイルやくま取りコイルを固定子に設けて、回転磁界や移動磁界を作って始動する。

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

2011年度 機械

機械 問3

次の文章は、巻線形誘導電動機に関する記述である。
三相巻線形誘導電動機の二次側に外部抵抗を接続して、誘導電動機を運転することを考える。ただし、外部抵抗は誘導電動機内の二次回路にある抵抗に比べて十分大きく、誘導電動機内部の鉄損,銅損及び一次、二次のインダクタンスなどは無視できるものとする。
いま、回転子を拘束して、一次電圧\(V_1\)として200 [V] を印加したときに二次側の外部抵抗を接続した端子に現れる電圧 \(V_{2s}\) は140 [V] であった。拘束を外して始動した後に回転速度が上昇し、同期速度 \(1~500 [\text{min}^{-1}]\) に対して1200 \([\text{min}^{-1}]\) に到達して、負荷と釣り合ったとする。
このときの一次電圧 \(V_{1}\) は200 [V] のままであると、二次側の端子に現れる電圧 \(V_{2}\) は (ア) [V]となる。
また、機械負荷に \(P_{m}\) [W] が伝達されるとすると、一次側から供給する電力 \(P_{1}\) [W], 外部抵抗で消費される電力 \(P_{2c}\) [W] との関係は次式となる。

\[ P_{2c} = \text{(イ)} \times P_{1} \]
\[ P_{2c} = \text{(ウ)} \times P_{m} \]

接続する外部抵抗には、このような運転に使える電圧・容量の抵抗器を選択しなければならない。
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: 誘導機 論点: 誘導機

2011年度 機械

機械 問4

次の文章は、同期発電機に関する記述である。
Y結線の非突極形三相同期発電機があり、各相の同期リアクタンスが3 [\(\Omega\)] , 無負荷時の出力端子と中性点間の電圧が 424.2 [V] である。この発電機に1相当たり \(R+jX_L\) [\(\Omega\)] の三相平衡Y結線の負荷を接続したところ各相に 50 [A] の電流が流れた。接続した負荷は誘導性でそのリアクタンス分は3 [\(\Omega\)] である。ただし、励磁の強さは一定で変化しないものとし、電機子巻線抵抗は無視するものとする。
このときの発電機の出力端子間電圧 [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

2011年度 機械

機械 問5

交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

2011年度 機械

機械 問6

次の文章は、交流電気機器の損失に関する記述である。
a. 磁束が作用して鉄心の電気抵抗に発生する (ア) は、鉄心に電流が流れにくいように薄い鉄板を積層して低減する。
b. コイルの電気抵抗に電流が作用して発生する (イ) は、コイルに電流が流れやすいように導体の断面積を大きくして低減する。
c. 磁性材料を通る磁束が変動すると発生する (ウ)、及び変圧器には存在しない (エ) は、機器に負荷をかけなくても存在するので無負荷損と称する。
d. 最大磁束密度一定の条件で (オ) は周波数に比例する。

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: 変圧器 論点: 変圧器