電験三種過去問検索

2013年度電力

電力問17(a)

図に示すように、定格電圧66 [kV] の電源から送電線と三相変圧器を介して、二次側に遮断器が接続された系統を考える。三相変圧器の電気的特性は、定格容量20 〔MV・A〕,一次側線間電圧66 [kV],二次側線間電圧6.6 [kV],自己容量基準での百分率リアクタンス 15.0 [%] である。一方、送電線から電源側をみた電気的特性は、基準容量100 [MV・A]の百分率インピーダンスが 5.0 [%]である。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、百分率インピーダンスの抵抗分は無視するものとする。

基準容量を10 [MV・A] としたとき、変圧器の二次側から電源側をみた百分率リアクタンス [%] 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: 送電論点: 送電線論点: 短絡

2013年度電力

電力問17(b)

図に示すように、定格電圧66 [kV] の電源から送電線と三相変圧器を介して、二次側に遮断器が接続された系統を考える。三相変圧器の電気的特性は、定格容量20 〔MV・A〕,一次側線間電圧66 [kV],二次側線間電圧6.6 [kV],自己容量基準での百分率リアクタンス 15.0 [%] である。一方、送電線から電源側をみた電気的特性は、基準容量100 [MV・A]の百分率インピーダンスが 5.0 [%]である。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。
ただし、百分率インピーダンスの抵抗分は無視するものとする。

図のAで三相短絡事故が発生したとき、事故電流 [kA]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、変圧器の二次側からAまでのインピーダンス及び負荷は、無視するものとする。

分野: 送電論点: 送電線論点: 短絡

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

2013年度機械

機械問11

次の文章は、照明用LED（発光ダイオード）に関する記述である。
効率の良い照明用光源としてLEDが普及してきた。LEDに順電流を流すと、LEDのpn接合部において電子とホールの (ア) が起こり、光が発生する。
LEDからの光は基本的に単色光なので、LEDを使って照明用の白色光をつくるにはいくつかの方法が用いられている。代表的な方法として、(イ) 色LEDからの (イ) 色光の一部を (ウ) 色を発光する蛍光体に照射し、そこから得られる (ウ) 色光にLEDからの (イ) 色光が混ざることによって疑似白色光を発生させる方法がある。この疑似白色光のスペクトルのイメージをよく表わしているのは図 (エ) である。

分野: 電熱・照明・電気化学論点: 電熱・照明論点: ホール効果

2013年度機械

機械問12

次の文章は、電気めっきに関する記述である。
金属塩の溶液を電気分解すると (ア) に純度の高い金属が析出する。この現象を電着と呼び、めっきなどに利用されている。ニッケルめっきでは硫酸ニッケルの溶液にニッケル板（(イ)）とめっきを施す金属板（(ア)）とを入れて通電する。硫酸ニッケルの溶液は、ニッケルイオン（(ウ)）と硫酸イオン（(エ)）とに電離し、ニッケルイオンがめっきを施す金属板表面で電子を (オ) 金属ニッケルとなり、金属板表面に析出する。めっきは金属製品の装飾のほか、金属材料の耐食性や耐摩耗性を高める目的で利用されている。

分野: 機械総合論点: 電気機器

2013年度機械

機械問13

図は、フィードバック制御におけるブロック線図を示している。この線図において、出力 \(V_{2}\) を、入力 \(V_{1}\) 及び外乱 \(D\) を使って表現した場合、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

2013年度機械

機械問14

図の論理回路に、図に示す入力 \(A\), \(B\) 及び \(C\) を加えたとき、出力 \(X\) 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15(a)

定格容量 10 [kV・A]、定格一次電圧 1000 [V]、定格二次電圧 100 [V] の単相変圧器で無負荷試験及び短絡試験を実施した。高圧側の回路を開放して低圧側の回路に定格電圧を加えたところ、電力計の指示は 80 [W] であった。
次に、低圧側の回路を短絡して高圧側の回路にインピーダンス電圧を加えて定格電流を流したところ、電力計の指示は 120 [W] であった。

巻線の高圧側換算抵抗 \(r_{12}\) [\(\Omega\)] 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: 変圧器論点: 変圧器論点: 短絡

2013年度機械

機械問15(b)

定格容量 10 [kV・A]、定格一次電圧 1000 [V]、定格二次電圧 100 [V] の単相変圧器で無負荷試験及び短絡試験を実施した。高圧側の回路を開放して低圧側の回路に定格電圧を加えたところ、電力計の指示は 80 [W] であった。
次に、低圧側の回路を短絡して高圧側の回路にインピーダンス電圧を加えて定格電流を流したところ、電力計の指示は 120 [W] であった。

力率 \(\cos\phi=1\) の定格運転時の効率 [%] 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: 変圧器論点: 変圧器論点: 短絡

2013年度機械

機械問16(a)

図は、パルス幅変調制御（PWM制御）によって 50 [Hz] の交流電圧を出力するインバータの回路及びその各部電圧波形である。直流の中点Mからみて端子 A 及び B に発生する瞬時電圧をそれぞれ \(v_{A}\) [V] 及び \(v_{B}\) [V] とする。端子 A と B との間の電圧 \(v_{A-B}=v_{A}-v_{B}\) [V] に関する次の(a)及び(b)の問に答えよ。

\(v_{A}\) [V] 及び \(v_{B}\) [V] の 50 [Hz] の基本波成分の振幅 \(V_{A}\) [V] 及び \(V_{B}\) [V] は、それぞれ \(\frac{V_{s}}{V_{c}}\times\frac{V_{d}}{2}\) [V] で求められる。ここで、\(V_{c}\) [V] は搬送波（三角波）\(v_{c}\) [V] の振幅で 10 [V]、\(V_{s}\) [V] は信号波（正弦波）\(v_{sA}\) [V] 及び \(v_{sB}\) [V] の振幅で 9 [V]、\(V_{d}\) [V] は直流電圧 200 [V] である。\(v_{A-B}\) [V] の 50 [Hz] 基本波成分の振幅は \(V_{A-B}=V_{A}+V_{B}\) [V] となる。\(v_{A-B}\) [V] の基本波成分の実効値 [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: パワーエレクトロニクス論点: パワーエレクトロニクス

2013年度機械

機械問16(b)

図は、パルス幅変調制御（PWM制御）によって 50 [Hz] の交流電圧を出力するインバータの回路及びその各部電圧波形である。直流の中点Mからみて端子 A 及び B に発生する瞬時電圧をそれぞれ \(v_{A}\) [V] 及び \(v_{B}\) [V] とする。端子 A と B との間の電圧 \(v_{A-B}=v_{A}-v_{B}\) [V] に関する次の(a)及び(b)の問に答えよ。

\(v_{A-B}\) [V] は、高調波を含んでいるため、高調波も含めた実効値 \(V_{rms}\) [V] は、小問(a)で求めた基本波成分の実効値よりも大きい。波形が 5 [ms] ごとに対称なので、実効値は最初の 5 [ms] の区間で求めればよい。5 [ms] の区間で電圧を出力している時間の合計値を \(T_{s}\) [ms] とすると実効値 \(V_{rms}\) [V] は次の式で求められる。
\[ V_{rms}=\sqrt{\frac{T_{s}}{5}}\times V_{d} \, [V] \]
実効値 \(V_{rms}\) [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: パワーエレクトロニクス論点: パワーエレクトロニクス