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2025年度 上期 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

2025年度 上期 機械

機械 問2

界磁に永久磁石を用いた小形直流電動機があり、電源電圧は定格の12V, 回転を始める前の静止状態における始動電流は4A, 定格回転数における定格電流は1Aである。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。
ただし、ブラシによる電圧降下及び電機子反作用は無視できるものとし、損失は電機子巻線による銅損しか存在しないものとする。

分野: 直流機 論点: 直流機

2025年度 上期 機械

機械 問3

三相かご形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: 誘導機論点: 誘導機の特性

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機械 問4

一般的な三相かご形誘導電動機がある。
出力が大きい定格運転条件では、誘導機の等価回路の電流は、「二次電流≫励磁電流」であるから、励磁回路を省略しても特性をほぼ表現できる。さらに、「二次抵抗による電圧降下≫その他の電圧降下」となるので、一次抵抗と漏れリアクタンスを省略しても、おおよその特性を検討できる。
このような電動機でトルク一定負荷の場合に、電流80Aの定格運転から電源電圧と周波数を共に5%下げて回転速度を少し下げた。このときの電動機の電流の値[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: 誘導機 論点: 誘導機

2025年度 上期 機械

機械 問5

2台の同期発電機を並列運転するためには、両発電機の （ア） に加えて、電圧の大きさ及び （イ） が一致していなければならない。発電機の並列に際し、これらの条件が一つでも満足されていなければ、並列と同時にじょう乱が発生するので、 （ウ） を用いてこれらの3条件が一致した同期状態にあることを確認したうえで並列する必要がある。

上記の記述中の空白箇所（ア）～（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: 同期機 論点: 同期機

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機械 問6

定格出力7500kV・A, 定格電圧(線間電圧)3300Vの星形結線三相同期発電機がある。また、定格電流に等しい持続短絡電流を流すのに必要な界磁電流は200A, 無負荷で定格電圧を発生するのに必要な界磁電流は240Aであった。発電機の出力端で三相短絡事故が発生したときに発電機の巻線に流れる持続短絡電流の実効値[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: 同期機 論点: 同期機論点: 短絡

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機械 問7

次の文章は、スイッチトリラクタンスモータ (SRM)に関する記述である。
一般に、SRM の構造は、固定子の巻線が （ア）、回転子の形状が （イ） となっている。固定子の巻線に流す電流をスイッチで切り替えると、 （イ） の回転子が、固定子の磁極に引き付けられて回転する。
このモータは、回転子の構造が簡単で強固であるため、 （ウ） に適している。また、ネオジムなどの （エ） を使用せず、鉄心と巻線のみで磁気回路を構成できる特長を有する。

上記の記述中の空白箇所（ア）～（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: 電動機制御論点: SRM

2025年度 上期 機械

機械 問8

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）～（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

2025年度 上期 機械

機械 問9

ある変圧器の負荷力率100%における全負荷効率は98%である。この変圧器の負荷力率 80%における全負荷効率 [%]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: 力率

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機械 問10

図のような直流チョッパがある。
直流電源電圧 \(E=400\text{V}\) 平滑リアクトル \(L=1\text{mH}\), 負荷抵抗 \(R=10\Omega\), スイッチSの動作周波数 \(f=10\text{kHz}\), 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

2025年度 上期 機械

機械 問11

巻上機によって電動機出力4kWで質量 900kgの物体を一定速度で巻き上げているときの巻上速度の値[m/s] 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90%, ロープの質量及び加速に要する動力については考慮しないものとする。なお、重力加速度は9.8 m/s²とする。

分野: 機械総合 論点: 電気機器

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機械 問12

図に示すような幅6m, 奥行き8mの長方形の駐車場の四隅に柱を立て、各柱の地上から5mの頂点に全光束5000lmのランプを設置した。駐車場の中心Oの水平面照度 [lx]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、各ランプは均等光源とする。

分野: 電熱・照明・電気化学 論点: 電熱・照明論点: 照度

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機械 問13

一般のフィードバック制御系においては、制御系の安定性が要求され、制御系の特性を評価するものとして、 （ア） 特性と過渡特性がある。
サーボ制御系では、目標値の変化に対する追従性が重要であり、過渡特性を評価するものとして、 （イ） 応答の遅れ時間, 立上り時間, （ウ） などが用いられる。

上記の記述中の空白箇所（ア）～（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: 電動機制御 論点: 電動機制御論点: サーボ制御

2025年度 上期 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

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機械 問15(a)

三相誘導電動機について、次の(a)及び(b)に答えよ。

一次側に換算した二次巻線の抵抗 \(r_2'\) と滑り \(s\) の比 \(\dfrac{r_2'}{s}\) が、他の定数(一次巻線の抵抗 \(r_1\), 一次巻線のリアクタンス \(x_1\), 一次側に換算した二次巻線のリアクタンス \(x_2'\))に比べて十分に大きくなるように設計された誘導電動機がある。この電動機を電圧 \(V\) の電源に接続して運転したとき、この電動機のトルク \(T\) と滑り \(s\)、電圧 \(V\) の関係を表す近似式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
ただし、\(k\) は定数である。

分野: 誘導機 論点: 誘導機

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機械 問15(b)

三相誘導電動機について、次の(a)及び(b)に答えよ。

上記(a)で示された条件で設計された定格電圧220V, 同期速度 \(1200 \text{min}^{-1}\) の三相誘導電動機がある。この電動機を電圧 220Vの電源に接続して、一定トルクの負荷で運転すると、 \(1140 \text{min}^{-1}\) の回転速度で回転する。この電動機に供給する電源電圧を200V に下げたときの電動機の回転速度 [\(\text{min}^{-1}\)] 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、電源電圧を下げたとき、負荷トルクと二次抵抗は変化しないものとする。

分野: 誘導機 論点: 誘導機

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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。IGBT \(Q_1\) 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 \(V\)（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

2025年度 上期 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。IGBT \(Q_1\) 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 \(V\) の値 [V]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

2025年度 上期 機械

機械 問17(a)

(選択問題)
熱効率が70%で一定の電熱装置について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

0℃の氷5kgを加熱したところ 30min ですべて0℃の水になった。融解熱が 334 kJ/kgのとき電熱装置の消費電力の値 [kW]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

分野: 電熱・照明・電気化学 論点: 電熱・照明

2025年度 上期 機械

機械 問17(b)

(選択問題)
熱効率が70%で一定の電熱装置について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。

電熱装置の消費電力が1.7kWのとき, 0℃の水5kgが50℃になるのに要する時間 [min]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、水の比熱は4.2 kJ/(kg・K)とする。

分野: 電熱・照明・電気化学 論点: 電熱・照明