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2022年度 下期 機械

機械 問9

変圧器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: 変圧器 論点: 変圧器

2022年度 上期 機械

機械 問9

いろいろな変圧器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: 変圧器 論点: 変圧器

2022年度 上期 機械

機械 問10

図1は直流チョッパ回路の基本構成図を示している。降圧チョッパを構成するデバイスを図2より選んで回路を構成したい。(ア)〜(ウ)に入るデバイスの組合せとして、正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
ただし、図2に示す図記号の向きは任意に変更できるものとする。

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論点: チョッパ回路

2022年度 下期 機械

機械 問10

図に示す出力電圧波形を得ることができる電力変換回路として、正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。ただし、回路中の交流電源は正弦波交流電圧源とする。

（注：問題画像は単相混合ブリッジまたは単相全制御ブリッジと抵抗負荷の波形選択問題です。図(5)の回路はサイリスタ4個の単相全制御ブリッジに見えます）

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

2022年度 上期 機械

機械 問11

かごの質量が250kg, 定格積載質量が1500kgのロープ式エレベータにおいて、釣合いおもりの質量は、かごの質量に定格積載質量の40%を加えた値とした。
このエレベータで、定格積載質量を搭載したかごを一定速度100m/min で上昇させるときに用いる電動機の出力の値 [kW]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、機械効率は75%, 加減速に要する動力及びロープの質量は無視するものとする。

分野: 機械総合 論点: 電気機器

2022年度 下期 機械

機械 問11

電動機で駆動するポンプを用いて、毎時80m³の水をパイプへ通して揚程 40mの高さに持ち上げる。ポンプの効率は72%,電動機の効率は93%で、パイプの損失水頭は0.4mであり、他の損失水頭は無視できるものとする。このとき必要な電動機入力 [kW] 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。ただし、水の密度は \(1.00\times10^{3} \, \text{kg/m}^{3}\), 重力加速度は \(9.8 \, \text{m/s}^{2}\) とする。

分野: 機械総合 論点: 電気機器

2022年度 上期 機械

機械 問12

次の文章は、ナトリウムー硫黄電池に関する記述である。

大規模な電力貯蔵用の二次電池として、ナトリウムー硫黄電池がある。この電池は (ア) 状態で使用されることが一般的である。(イ) 極活性物質にナトリウム、 (ウ) 極活性物質に硫黄を使用し、仕切りとなる固体電解物質には、ナトリウムイオンだけを透過する特性がある (エ) を用いている。
セル当たりの起電力は (オ) Vと低く、容量も小さいため、実際の電池では、多数のセルを直並列に接続して集合化し、モジュール電池としている。この電池は、鉛蓄電池に比べて単位質量当たりのエネルギー密度が3倍と高く、長寿命な二次電池である。

上記の記述中の空白箇所 (ア)〜(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・照明論点: 単位判定

2022年度 下期 機械

機械 問12

電気加熱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: 機械総合 論点: 電気機器

2022年度 下期 機械

機械 問13

次の文章は、電気通信に関する記述である。
電気通信において、信号に変換された情報を伝える媒体を伝送路と呼ぶ。伝送路などから混入し、送りたい信号を変化させてしまうことがある不要な成分を (ア) という。
身近な通信手段の一つとして電話がある。地域間をまたがる電話網において多数の通話を効率的に中継するために、1本の伝送路を用いて同時に多数の通話を伝送する技術を (イ) という。
無線通信では、送りたい情報を信号波と呼ばれる電気信号に変換した後、送信機によって、周波数のより高い搬送波と呼ばれる信号と合成し、(ウ) を作る。(ウ) を作り出したり、受信機において (ウ) から信号波を取り出す方式はいくつかある。
アナログ信号をディジタル信号に変換する A-D変換においては、アナログ信号の最高周波数に対して、その2倍以上の周波数で (エ) を行えば、(エ) された信号から元のアナログ信号を再現できる。これを (エ) 定理という。
画像や音声、ビデオなどの情報をそのまま記録・伝送しようとすると、データのサイズが大きくなるために、データの (オ) が行われる。静止画像の代表的な (オ) 方法としてJPEG という国際標準規格がある。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(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: 機械総合 論点: 電気機器

2022年度 上期 機械

機械 問13

文字や音声、画像などの情報を電気信号や光信号に変換してやりとりすることを電気通信といい、様々な用途や場所で利用されている。電気通信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: 機械総合 論点: 電気機器

2022年度 下期 機械

機械 問14

次の文章は、メカトロニクスの概要と構成要素に関する記述である。
メカトロニクスは (ア) 技術, (イ) 技術,情報技術を統合した技術である。これにより、メカニズム (機構)によってつくられた従来の (ア) に、マイクロコンピュータなどの (イ) 部品を組み込んで、高性能で多機能な機械装置が実現できる。
メカトロニクス製品の構成要素には、 (ウ), (エ), (オ) 及びインタフェースがある。 (ウ) は、機械の圧力,力,速度,加速度,温度などの物理量を計測する。 (エ) は、電気,油圧,空気圧などのエネルギーを機械的な動きに変換する。 (オ) は、(ウ) で計測した情報を処理して (エ) への指令を生成する制御装置としての役割を果たす。インタフェースは、 (ウ) や(エ) の扱う電気信号と (オ) が処理できるディジタル信号との変換を担当する。

上記の記述中の空白箇所(ア)~(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: 機械総合 論点: 電気機器

2022年度 上期 機械

機械 問14

次の文章は、電子機械の構成と基礎技術に関する記述である。

ディジタルカメラや自動洗濯機など我々が日常で使う機器、ロボット、生産工場の工作機械など、多くの電子機械はメカトロニクス技術によって設計・製造され、運用されている。機械にマイクロコンピュータを取り入れるようになり、メカトロニクス技術は発展してきた。
電子機械では、外界の情報や機械内部の運動状態を各種センサにより取得する。大部分のセンサ出力は電圧または電流の信号であり時間的に連続に変化する (ア) 信号である。電気、油圧、空気圧などのエネルギーを機械的な動きに変換するアクチュエータも (ア) 信号で動作するものが多い。これらの信号はコンピュータで構成される制御装置で (イ) 信号として処理するため、信号の変換器が必要となる。(ア) 信号から (イ) 信号への変換器を (ウ) 変換器、その逆の変換器を (エ) 変換器という。センサの出力信号は (ウ) 変換器を介してコンピュータに取り込まれ、コンピュータで生成されたアクチュエータへの指令は (エ) 変換器を介してアクチュエータに送られる。その間必要に応じて信号レベルを変換する。このような、センサやアクチュエータとコンピュータとの橋渡しの機能をもつものを (オ) という。

上記の記述中の空白箇所 (ア)〜(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: 機械総合 論点: 電気機器

2022年度 下期 機械

機械 問15(a)

図は、抵抗、インダクタンス、キャパシタンスで構成された RLC 回路である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
（図：入力電圧 \(\dot{V}_{i}\) に対して、RとLが直列に入り、出力側に並列にCが入っている回路。出力電圧はCの両端電圧 \(\dot{V}_{o}\)）

図において、入力電圧 \(\dot{V}_{i}\) に対する出力電圧 \(\dot{V}_{o}\) の伝達関数 \(G(j\omega)\) \((=\dfrac{\dot{V}_{0}}{\dot{V}_{i}})\) を求め、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

2022年度 上期 機械

機械 問15(a)

図は、出力信号を入力信号 \(x\) に一致させるように動作するフィードバック制御系のブロック線図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図において、 \(K=5\), \(T=0.1\) として、入力信号からフィードバック信号までの一巡伝達関数(開ループ伝達関数)を表す式を計算し、正しいものを次の(1)〜(5)から一つ選べ。

分野: 自動制御 論点: 自動制御

2022年度 下期 機械

機械 問15(b)

図は、抵抗、インダクタンス、キャパシタンスで構成された RLC 回路である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
（図：入力電圧 \(\dot{V}_{i}\) に対して、RとLが直列に入り、出力側に並列にCが入っている回路。出力電圧はCの両端電圧 \(\dot{V}_{o}\)）

図において、\(R=1 \, \Omega\), \(L=0.01 \, \text{H}\), \(C = 100 \, \mu\text{F}\) とした場合、(a)で求めた伝達関数を表すボード線図(ゲイン特性図)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: 自動制御 論点: 自動制御

2022年度 上期 機械

機械 問15(b)

図は、出力信号を入力信号 \(x\) に一致させるように動作するフィードバック制御系のブロック線図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

(a)で求めた一巡伝達関数において、 \(\omega\) を変化させることで得られるベクトル軌跡はどのような曲線を描くか、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

分野: 自動制御 論点: 自動制御

2022年度 上期 機械

機械 問16(a)

図1は、IGBTを用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧 \(E_d\) [V]は、一定値と見なせる。出力端子には、インダクタンス \(L\) [H]の誘導性負荷が接続されている。
図2は、このインバータの動作波形である。時刻 \(t=0\)sでIGBT \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオンにすると、出力電圧 \(v_a\) は \(E_d\) [V]となる。 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]で \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオンにすると、出力電圧 \(v_a\) は \(-E_d\) [V]となる。これを周期 \(T\) [s]で繰り返して方形波電圧を出力する。
このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、デバイス (IGBT及びダイオード)での電圧降下は無視するものとする。

\(t=0\)s において \(i_a=-I_p\) [A]とする。時刻 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]の直前では \(Q_1\) 及び \(Q_2\) がオンしており、出力電流は直流電源から \(Q_1 \to \text{負荷} \to Q_2\) の経路で流れている。 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s] で IGBT \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオンにした。その直後(図2で、 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]から、出力電流が0Aになる \(t=t_r\) [s]までの期間)、出力電流が流れるデバイスとして、正しい組合せを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

分野: パワーエレクトロニクス 論点: パワーエレクトロニクス

2022年度 下期 機械

機械 問16(a)

図1は、IGBTを用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧 \(E_{d}\) [V]は、一定値と見なせる。出力端子には、インダクタンス \(L\) [H]で抵抗値 \(R\) [\(\Omega\)]の誘導性負荷が接続されている。この電圧形インバータの出力電圧 \(v_{0}\)、出力電流 \(i_{0}\) が図2のようになった。インバータの動作モードを図2に示す①~④として本モードは周期 \(T\) [s] で繰り返されるものとする。なお、上下スイッチの短絡を防ぐデッドタイムは考慮しない。
次の(a)及び(b)の問に答えよ。

図2に示した区間①~④において電流が流れているデバイス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。

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: 短絡

2022年度 上期 機械

機械 問16(b)

図1は、IGBTを用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧 \(E_d\) [V]は、一定値と見なせる。出力端子には、インダクタンス \(L\) [H]の誘導性負荷が接続されている。
図2は、このインバータの動作波形である。時刻 \(t=0\)sでIGBT \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオンにすると、出力電圧 \(v_a\) は \(E_d\) [V]となる。 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]で \(Q_1\) 及び \(Q_2\) のゲート信号をオフにするとともに \(Q_3\) 及び \(Q_4\) のゲート信号をオンにすると、出力電圧 \(v_a\) は \(-E_d\) [V]となる。これを周期 \(T\) [s]で繰り返して方形波電圧を出力する。
このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、デバイス (IGBT及びダイオード)での電圧降下は無視するものとする。

図1の回路において \(E_d=100\)V, \(L=10\)mH, \(T=0.02\)s とする。\(t=0\)sにおける電流値を \(-I_p\) として、 \(t=\dfrac{T}{2}\) [s]における電流値を \(I_p\) としたとき、 \(I_p\) の値 [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

2022年度 下期 機械

機械 問16(b)

図1は、IGBTを用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧 \(E_{d}\) [V]は、一定値と見なせる。出力端子には、インダクタンス \(L\) [H]で抵抗値 \(R\) [\(\Omega\)]の誘導性負荷が接続されている。この電圧形インバータの出力電圧 \(v_{0}\)、出力電流 \(i_{0}\) が図2のようになった。インバータの動作モードを図2に示す①~④として本モードは周期 \(T\) [s] で繰り返されるものとする。なお、上下スイッチの短絡を防ぐデッドタイムは考慮しない。
次の(a)及び(b)の問に答えよ。

電源電圧 \(E_{d}\) が100V、インダクタンス \(L\) を2mHとし、抵抗 \(R\) を1\(\Omega\)とすると、区間①②の電流は \(-I_{p}\) [A] から \(I_{p}\) [A] まで時定数 \(\tau\) [s]で増加する。\(\tau\) に最も近い値を次の(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: 短絡