電験三種過去問検索

2015年度電力

電力問17(a)

図に示すように、線路インピーダンスが異なるA, B回線で構成される 154 kV 系統があったとする。A回線側にリアクタンス5%の直列コンデンサが設置されているとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。なお、系統の基準容量は、10 MV・Aとする。

A回線: \(X_L = 15\%\), \(X_C = 5\%\)
B回線: \(X_L = 10\%\)

図に示す系統の合成線路インピーダンスの値 [%] 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: 送電論点: 送電線

2015年度電力

電力問17(b)

図に示すように、線路インピーダンスが異なるA, B回線で構成される 154 kV 系統があったとする。A回線側にリアクタンス5%の直列コンデンサが設置されているとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。なお、系統の基準容量は、10 MV・Aとする。

A回線: \(X_L = 15\%\), \(X_C = 5\%\)
B回線: \(X_L = 10\%\)

送電端と受電端の電圧位相差 \(\delta\) が30度であるとき、この系統での送電電力 \(P\) の値[MW]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、送電端電圧 \(V_s\), 受電端電圧 \(V_r\) は、それぞれ 154 kV とする。

分野: 送電論点: 送電線

2015年度機械

機械問1

4極の直流電動機が電機子電流 250 A, 回転速度 \( 1200 \text{ min}^{-1} \) で一定の出力で運転されている。電機子導体は波巻であり、全導体数が 258, 1極当たりの磁束が 0.020 Wb であるとき、この電動機の出力の値 [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、波巻の並列回路数は2である。また、ブラシによる電圧降下は無視できるものとする。

分野: 直流機論点: 直流機

2015年度機械

機械問2

次の文章は、直流機に関する記述である。

図は、ある直流機を他励発電機として運転した場合と分巻発電機として運転した場合との外部特性曲線を比較したものである。回転速度はいずれも一定の同じ値であったとする。このとき、分巻発電機の場合の特性は (ア) である。

また、この直流機を分巻発電機として運転した場合と同じ極性の端子電圧を外部から加えて分巻電動機として運転すると、界磁電流の向きは発電機運転時と (イ) となり、回転方向は (ウ) となる。これらの向きの関係から、分巻機では、電源電圧を誘導起電力より低くすることで、電動機運転の状態から結線を変更せずに (エ) ができ、エネルギーを有効に利用できる。

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

2015年度機械

機械問3

誘導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: 誘導機論点: 誘導機

2015年度機械

機械問4

定格電圧, 定格電流, 力率 1.0 で運転中の三相同期発電機がある。百分率同期インピーダンスは 85% である。励磁電流を変えないで無負荷にしたとき、この発電機の端子電圧は定格電圧の何倍になるか。最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、電機子巻線抵抗と磁気飽和は無視できるものとする。

分野: 直流機論点: 直流機論点: 力率

2015年度機械

機械問5

図は、同期発電機の無負荷飽和曲線(A) と短絡曲線 (B) を示している。図中で \( V_{n} \) [V] は端子電圧(星形相電圧)の定格値, \( I_{n} \) [A] は定格電流, \( I_{s} \) [A] は無負荷で定格電圧を発生するときの界磁電流と等しい界磁電流における短絡電流である。この発電機の百分率同期インピーダンス \( \%Z_{S} \) [%] 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: 同期機論点: 同期機論点: 短絡

2015年度機械

機械問6

次の文章は、小形モータに関する記述である。

小形直流モータを分解すると、N極とS極用の2個の永久磁石, 回転子の溝に収められた3個のコイル、3個の (ア) で構成されていた。一般に (イ) の溝数を減らすと、エアギャップ磁束が脈動し、トルクの脈動が増える。そこで、希土類系永久磁石には大きな (ウ) があるので、溝をなくしてエアギャップにコイルを設け、トルク脈動の低減を目指した小形モータも作られている。

小形 (エ) には、永久磁石を回転子の表面に設けた SPMSM という機種、永久磁石を回転子に埋め込んだ IPMSM という機種、突極性を大きくした鉄心だけの SynRM という機種などがある。小形直流モータは電池だけで運転されるものが多いが、小形 (エ) は、円滑な (オ) が困難なため、インバータによって運転される。

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

2015年度機械

機械問7

三相電源に接続する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

2015年度機械

機械問8

一次側の巻数が \( N_1 \)、二次側の巻数が \( N_2 \) で製作された、同一仕様3台の単相変圧器がある。これらを用いて一次側を \( \Delta \) 結線、二次側を Y 結線として抵抗負荷、一次側に三相発電機を接続した。発電機を電圧 440 V, 出力 100 kW, 力率 1.0 で運転したところ、二次電流は三相平衡の 17.5 A であった。この単相変圧器の巻数比 \( \dfrac{N_{1}}{N_{2}} \) 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、変圧器の励磁電流、インピーダンス及び損失は無視するものとする。

分野: 変圧器論点: 変圧器論点: 力率

2015年度機械

機械問9

次の文章は、電力変換器の出力電圧制御に関する記述である。

商用交流電圧を入力とし同じ周波数の交流電圧を出力とする電力変換器において、可変の交流電圧を得るには (ア) を変える方法が広く用いられていて、このときに使用するパワーデバイスは (イ) が一般的である。この電力変換器は (ウ) と呼ばれる。

一方、一定の直流電圧を入力とし交流電圧を出力とする電力変換器において、可変の交流電圧を得るにはパルス状の電圧にして制御する方法が広く用いられていて、このときにオンオフ制御デバイスを使用する。デバイスの種類としては、デバイスのゲート端子に電流ではなくて、電圧を与えて駆動する (エ) を使うことが最近では一般的である。この電力変換器はインバータと呼ばれ、基本波周波数で1サイクルの出力電圧が正又は負の多数のパルス列からなって、そのパルスの (オ) を変えて1サイクル全体で目的の電圧波形を得る制御がPWM制御である。

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

2015年度機械

機械問10

図のような直流チョッパがある。
直流電源電圧 \( E=400 \) V, 平滑リアクトル \( L=1 \) mH, 負荷抵抗 \( R=10 \) \( \Omega \), スイッチSの動作周波数 \( f=10 \) kHz, 通流率 \( d=0.6 \) で回路が定常状態になっている。Dはダイオードである。このとき負荷抵抗に流れる電流の平均値 [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論点: チョッパ回路

2015年度機械

機械問11

次の文章は、太陽光発電システムに関する記述である。

図1には、商用交流系統に接続して電力を供給する太陽光発電システムの基本的な構成の一つを示す。
シリコンを主な材料とした太陽電池は、通常1V以下のセルを多数直列接続した数十ボルト以上の直流電源である。電池の特性としては、横軸に電圧を、縦軸に (ア) をとると、図2のようにその特性曲線は上に凸の形となり、その時々の日射量、温度などの条件によって特性が変化する。使用するセル数をできるだけ少なくするために、図2の変化する特性曲線において、△印で示されている最大点で運転するよう制御を行うのが一般的である。

この最大点の運転に制御し、変動する太陽電池の電圧を一定の直流電圧に変換する図1のA部分は (イ) である。現在家庭用などに導入されている多くの太陽光発電システムでは、この一定の直流電圧を図1のB部分のPWMインバータを介して商用周波数の交流電圧に変換している。交流系統の端子において、インバータ出力の電流位相は交流系統の電圧位相に対して通常ほぼ (ウ) になるように運転され、インバータの小形化を図っている。

一般的に、インバータは電圧源であり、その出力が接続される交流系統も電圧源とみなせる。そのような接続には、 (エ) 成分を含む回路要素を間に挿入することが必須である。

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: パワーエレクトロニクス論点: パワーエレクトロニクス

2015年度機械

機械問12

毎分 5 m³ の水を実揚程 10 m のところにある貯水槽に揚水する場合、ポンプを駆動するのに十分と計算される電動機出力 P 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、ポンプの効率は 80%, ポンプの設計、工作上の誤差を見込んで余裕をもたせる余裕係数は 1.1 とし、さらに全揚程は実揚程の 1.05 倍とする。また、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

2015年度機械

機械問13

次の文章は、電気加熱に関する記述である。

電気ストーブの発熱体として石英ガラス管に電熱線を封入したヒータがよく用いられている。この電気ストーブから室内への熱伝達は主に放射と (ア) によって行われる。また、このヒータからの放射は主に (イ) である。
一方,交番電界中に被加熱物を置くことによって被加熱物を加熱することができる。一般に物質は抵抗体, 誘電体, 磁性体などの性質をもち、被加熱物が誘電体の場合、交番電界中に置かれた被加熱物には交番電流が流れ、被加熱物自身が発熱することによって被加熱物が加熱される。このとき、加熱に寄与するのは交番電流のうち交番電界 (ウ) 電流成分である。この原理に基づく加熱には (エ) がある。

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: 電熱・照明・電気化学論点: 電熱・照明

2015年度機械

機械問14

次の真理値表の出力を表す論理式として、正しい式を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

（真理値表）
| A | B | C | D | X |
|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |

分野: 論理回路・情報論点: 論理回路

2015年度機械

機械問15(a)

定格出力 15 kW, 定格電圧 220 V, 定格周波数 60 Hz, 6極の三相巻線形誘導電動機がある。二次巻線は星形(Y) 結線でスリップリングを通して短絡されており、各相の抵抗値は 0.5 \( \Omega \) である。この電動機を定格電圧、定格周波数の電源に接続して定格出力(このときの負荷トルクを \( T_n \) とする)で運転しているときの滑りは 5% であった。
計算に当たっては、L形簡易等価回路を採用し、機械損及び鉄損は無視できるものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

速度を変えるために、この電動機の二次回路の各相に 0.2 \( \Omega \) の抵抗を直列に挿入し、上記と同様に定格電圧, 定格周波数の電源に接続して上記と同じ負荷トルク \( T_n \) で運転した。このときの滑りの値 [%] 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: 誘導機論点: 誘導機論点: 短絡

2015年度機械

機械問15(b)

定格出力 15 kW, 定格電圧 220 V, 定格周波数 60 Hz, 6極の三相巻線形誘導電動機がある。二次巻線は星形(Y) 結線でスリップリングを通して短絡されており、各相の抵抗値は 0.5 \( \Omega \) である。この電動機を定格電圧、定格周波数の電源に接続して定格出力(このときの負荷トルクを \( T_n \) とする)で運転しているときの滑りは 5% であった。
計算に当たっては、L形簡易等価回路を採用し、機械損及び鉄損は無視できるものとして、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

電動機の二次回路の各相に上記(a)と同様に 0.2 \( \Omega \) の抵抗を直列に挿入したままで、電源の周波数を変えずに電圧だけを 200 V に変更したところ、ある負荷トルクで安定に運転した。このときの滑りは上記(a)と同じであった。この安定に運転したときの負荷トルクの値 [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: 誘導機論点: 誘導機論点: 短絡

2015年度機械

機械問16(a)

図に示すように、LED1個が、床面から高さ 2.4 m の位置で下向きに取り付けられ、点灯している。このLEDの直下方向となす角(鉛直角)を \( \theta \) とすると、このLEDの配光特性 ( \( \theta \) 方向の光度 \( I(\theta) \) [cd])は、LED直下方向光度 \( I(0) \) を用いて \( I(\theta)=I(0) \cos\theta \) で表されるものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

床面A点における照度が 20 lx であるとき、A点がつくる鉛直角の方向 \( \theta_{A} \) の光度 \( I(\theta_{A}) \) の値 [cd] 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LED以外に光源はなく、天井や壁など、周囲からの反射光の影響もないものとする。

分野: 電熱・照明・電気化学論点: 電熱・照明論点: 照度

2015年度機械

機械問16(b)

図に示すように、LED1個が、床面から高さ 2.4 m の位置で下向きに取り付けられ、点灯している。このLEDの直下方向となす角(鉛直角)を \( \theta \) とすると、このLEDの配光特性 ( \( \theta \) 方向の光度 \( I(\theta) \) [cd])は、LED直下方向光度 \( I(0) \) を用いて \( I(\theta)=I(0) \cos\theta \) で表されるものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。

このLED直下の床面B点の照度の値 [lx] として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 電熱・照明・電気化学論点: 電熱・照明論点: 照度