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2008年1月31日 (木)

誘導起電力

◆理論「誘導起電力に関する問題」

1000回巻のコイルを通り抜ける磁束を0.1(S)間に0.01(wb)だ
け変化させた。このコイルに誘起する起電力に大きさ(V)はいくらになるか。

解答

100(V)

解説

e=-dΦ/dt (V)

誘導起電力は磁束(Wb)の変化に比例し、
磁束が変化する時間(S)に反比例する。
また、巻数Nに比例する。

したがって、

e=1000×0.01/0.1=100(V)

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2008年1月30日 (水)

低圧幹線

◆法規「低圧幹線に関する問題」
次の問題の空白に当てはまる数字を書きなさい。

低圧屋内幹線は,次により施設しなければならない.
1.電線は,低圧屋内幹線の各部分ごとに,原則として,その部分を通じて供給され
る電気使用機械器具の定格電流の合計以上の許容電流のあるものであること.
ただし、負荷のうち電動機など起動電流の大きい電気機械器具の定格電流の合計が
他の定格電流の合計より大きい場合は次の許容電流以上のもの。

(イ)電動機等の定格電流の合計が(1)「   」A以下の場合
(その定格電流値の(2)「   」倍)+(他の負荷の定格電流の合計)

(ロ)電動機等の定格電流の合計が(1)「   」A超過の場合
(その定格電流値の(3)「   」倍)+(他の負荷の定格電流の合計)

解答
(1)50
(2)1.25
(3)1.1

解説
低圧屋内幹線の電源側電路に施設する過電流遮断器は、原則として低圧屋内幹線
の許容電流以下の定格電流のものであること.

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2008年1月29日 (火)

直流電動機

◆機械「直流電動機に関する問題」

定格出力5(kW),定格電流25(A),電機子回路の抵抗0.6(Ω)の
他励直流電動機がある.始動電流を50(A)に制限するためには,
始動抵抗を何(Ω)としなければならないか.正しい値を次のうちから選べ.

解答
3.4(Ω)

解説

定格電圧Vは、
V=5×1000/25=200(V)

始動電流を50(A)に制限するための始動抵抗Rは、
50=200/(0.6+R)
R=(200/50)-0.6=3.4(Ω)

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2008年1月28日 (月)

直列コンデンサ

◆電力「直列コンデンサに関する問題」

直列コンデンサを設置した送電線路に関する次の記述のうち,
誤っているのはどれか.

(1)長距離送電が可能
である.
(2)短絡電流が減少する.
(3)送電電力が増大する.
(4)安定度が向上する.
(5)送電線のリアクタンスとあいまって,共振現象を発生する危険性がある.

解答

(2)

解説

1)直列コンデンサ

  直列コンデンサは、回路に容量リアクタンスを直列に挿入して線路リアクタンスを
  補償することにより、電圧降下や電圧変動の改善を行うものである。
  代表的な適用例には電鉄負荷がある。

2)直列コンデンサ
  
  容量性インピーダンスで誘導性インピーダンスを補償し、電圧降下を救済する。

  直列コンデンサに印加される過電圧の要因
  a.線路短絡故障時の故障電流が流れた場合
  b.大きな負荷が急激に印加された場合
  c.分数調波振動によるコンデンサ瞬時過電圧
    (実設備には分数調波抑制リアクトルが付属)

3)直列コンデンサ
送電線の送電容量を増強するために,最近,直列コンデンサが設置されはじめているが,
とくに九州電力の山家変電所においては,わが国最初の22万Vのものが設置された。

スエーデンでは38万Vの直列コンデンサが引きつゞいて設置されており,
将来における50万V,65万Vの計画系統にも直列コンデンサを施設する予定である
といわれている。

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2008年1月25日 (金)

ひずみ波交流

◆問題1.理論「ひずみ波交流に関する問題」

V=100sinωt+40sin3ωt+20sin5ωt+10sin7ωt〔V〕で表される
非正弦波交流電圧の波形のひずみ率〔%〕を求めよ.

解答

45.8(%)

解説
波形ひずみ率σは、基本波に対する各調波の二乗和の平方である。

σ=√(40^2+20^2+10^2)/100=0.458
 =45.8(%)

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2008年1月24日 (木)

接地線

◆法規「接地線の太さに関する問題」
(1)
特別高圧架空電線路において架空地線に裸硬銅線を使用した
場合,最小太さ[mm]は次のうちどれか。

(2)
A種接地工事に使用する電線の最小太さ(mm^2)。

(3)
D種接地工事において、A種またはD種とB種接地工事が連絡しない場合で、
かつ埋込みまたは打込み接地極による場合の使用する電線の
最大太さ(mm^2)(これ以上太くする必要のない太さ)。

解答

(1):4.0(mm)

(2):5.5(mm^2)

(3):14(mm^2)

解説

接地箇所と接地極を結ぶ導体、すなわち接地線は各種別ごとに
定められた太さの軟銅線またはこれと同等以上の強さ及び太さの
容易に腐食しにくい金属線であって、故障の際に流れる電流を
安全に通ずることができるものでなければならない。

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2008年1月23日 (水)

ベルト車

◆機械「ベルト車に関する問題」

電動機の駆動軸にベルト掛けした直径50(cm)のプーリが
1800(r/min)で回転し11(kW)の動力を伝達しているとき,プーリに働く力(N)はいくらか。

解答

233.5(N)

解説

プーリに働く力Tは、

T=11000/{0.5π×(1800/60)}=233.5(N)

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2008年1月22日 (火)

系統の安定度

◆電力「系統の安定度に関する問題」

電力系統の安定度向上に関するA群の記述に対応する説明を
B群の中より選びなさい。

A群
(1)短絡比を大きくする
(2)制動巻線をつける
(3)はずみ車効果を大きくする
(4)速応励磁方式を採用する

B群
(a)乱調防止
(b)静止形
(c)磁気回路の飽和
(d)GD^2

解答
(1)-(c)
(2)-(a)
(3)-(d)
(4)-(b)

解説

電力系統の安定度とは、
同期発電機の運転において、安定度は重要な問題で、
定態安定度と過渡安定度がある。

定態安定度は、発電機の負荷を徐々に増加した場合、
どの範囲まで安定な運転ができるかの度合いをいう。

過渡安定度は、急激な負荷変動、線路の開閉、短絡故障などによって
過渡状態を生じ、その過渡状態の経過後において、
なお安定運転を継続しうる度合いをいう。

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2008年1月20日 (日)

RL直列回路

◆理論「RL直列回路に関する問題」

RL直列回路に,v=80√3sinωt(V)の交流電圧を加えたら
i=2√3sinωt(ωt-π/3)(A)の電流が流れた.抵抗R(Ω)とリアクタンスX(Ω)の正しい
組み合わせを求めよ。

解答

抵抗R:20(Ω)

リアクタンスX:34.6(Ω)

解説

電圧は電流よりもπ/3位相が遅れている。

インピーダンスZ=(80√3/2√3)∠(-π/3)

        =40∠(-π/3)

したがって、

R=40×COS(π/3)=20(Ω)

X=40×SIN(π/3)=34.6(Ω)

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2008年1月18日 (金)

受変電設備容量

◆法規「受変電設備容量に関する問題」

自家用電気工作物の負荷設備容量が800kW,需要率がO.7、
不等率0.9であるとき,必要とする受変電設備容量〔kVA〕は
次のうちどれか.
ただし,負荷設備の総合力率をO.8とする。

解答

630(KVA)

解説

W=800×0.7×0.9/0.8=630(KVA)

この問題の場合、需要率と不等率の間にそれほど大きな意味の違いは、
ないといえる。
負荷設備がいくつかの大きなブロックに分けられるとき、
不等率が意味を持つことがあるかもしれない。

この問題は、必要な受電変圧器の容量を問うている。
通常は、合計容量が負荷設備と同等容量の変圧器を設計する。
しかし、本問のように需要率、不等率が明らかな場合は、
変圧器の容量を小さくすることもある。

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2008年1月17日 (木)

光度、輝度

◆機械「光度、輝度に関する問題」

すべての方向の光度が200(cd)である直径30(cm)の球形光源の
輝度(cd/m^2)の値を求めよ。

解答

707.4(cd/m^2)

解説

発光面のその方向の輝度とは、
その方向の光度Iをその方向の見掛けの面積S’で
割った値をいう。

L=I/S’=I/(πr^2)
=200/(π・0.3^2)=707.4(cd/m^2)

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2008年1月16日 (水)

低圧配電線

◆電力「低圧配電線に関する問題」

低圧配電線路において、単相2線式の代わりに、
単相3線式を採用した場合、
電線1条当たりの配電電力は何倍となるか。
ただし、線間電圧V、線電流I及び力率φは一定とし、
単相3線式配電線路は完全に平衡しているものとする。

解答

4/3倍

解説

P1=I・V・COSφ/2

P2=2I・V・COSφ/3

P2/P1=(2/3)/(1/2)=4/3

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2008年1月15日 (火)

百分率誤差

◆理論「百分率誤差に関する問題」

ある低圧回路電圧の真の値が100Vのとき、
測定値は100.5Vであった。
誤差ε及び百分率誤差ε’を求めよ。

解答

誤差ε:0.5(V)

百分率誤差ε’:0.5(%)

解説

測定誤差の原因としては、計器の誤差、読み取りなど測定者に
よる誤差、測定方法や回路構成上の誤差、測定環境による誤差などがある。

計測における測定値をM,真値をT、
誤差ε、百分率誤差ε’、
補正α、百分率補正α’とすると、

ε=M-T

ε’=(M-T)/T×100=(M/T-1)×100(%)

α=T-M=-ε

α’=(T-M)/M×100=(T/M-1)×100(%)

百分率誤差ε’と百分率補正α’にはつぎのような関係がある。
(1+ε’/100)(1+α’/100)=(M/T)・(T/M)=1

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2008年1月14日 (月)

保安規定

◆法規「保安規定に関する問題」

次の文中の空白に当てはまる語句を記入しなさい。
電気事業法では、
自家用電気工作物を設置する者は、すべて保安規定を作成し、
電気工作物の工事、維持又は運用が最初に行われるときまでに、
その設置場所を管轄する「   」に届け出なければならない。
と規定している。

解答

経済産業局長

解説

1.電気工作物の工事、維持又は運用に関する業務を管理する者の
職務及び組織に関すること。

2.電気工作物の工事、維持又は運用に従事する者に対する
保安教育に関すること。

3.電気工作物の工事、維持又は運用に関する保安のための巡視、点検
及び検査に関すること。

4.電気工作物の運転又は操作に関すること。

5.発電所の運転を相当期間停止する場合における保全の方法に関すること。

6.災害その他非常の場合にとるべき措置に関すること。

7.電気工作物の工事、維持又は運用に関する保安に関し必要な事項。

8.その他電気工作物の工事、維持又は運用に関する保安に関し必要な事項。

保安規定のねらいは、自主保安体制の確立にあり、それぞれの事業場の
特性に合った保安管理が行われるようその内容を一律に決めなかったと
ころにある。
それはあくまでも自主的に各々の特殊性を考慮して定められるべきものである。

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2008年1月11日 (金)

送風機

◆機械「送風機に関する問題」

空気調和機(AHU)の送風機に出力37KWの電動機が
使用されている。
風圧150(mmH20)の空気を送出する場合の
風量を求めよ。
ただし、送風機の効率ηは0.55、余裕率kを1.25とする。

解答

209.4(m^3/min)

解説

P=k・Q・h/(6120・η) (KW)

P:電動機の所用出力(KW)
k:電動機の出力に余裕を見込む係数
h:送風機の効率
Q:風量(m^3/min)
h:風圧(mH2O)

Q=(6120・P・η)/(k・h) (m^3/min)

=(6120×37×0.55)/(1.25×0.15)
=209.4(m^3/min)

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2008年1月 9日 (水)

電圧降下

◆電力「電圧降下に関する問題」

単相2線式200Vのロードヒーティング盤(10KW)に、
キュービクルから60mの配線をする場合の電圧降下を
求めよ。
但し、ケーブルサイズは22sqと38sqについて
求めるものとし、
電線の抵抗は、
万国標準軟銅、長さ1m、断面積1mm^2、20℃
の容積固有抵抗、1/58=0.017241(Ω・m/mm^2)
より導くものとする。
また、銅電線の導電率は0.97とする。

解答

22sq・・・4.85V
38sq・・・2.81V

解説

22sqの場合
(0.017241/22)/0.97=0.0008079

負荷電流I
I=10×10^3/200=50(A)

電圧降下△V22=0.0008097×60×2×50
=4.85(V)

38sqの場合
(0.017241/38)/0.97=0.0004677

負荷電流I
I=10×10^3/200=50(A)

電圧降下△V22=0.0004677×60×2×50
=2.81(V)

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2008年1月 8日 (火)

交流積算電力計

◆理論「交流積算電力計に関する問題」

200(V)単相交流回路に,電流計及び単相電力量計を接続した
ところ,負荷電流は10(A),電力量計の円盤の回転数は1分間に20であった.この
負荷の力率として正しいのは次のうちどれか.ただし,電力量計の計器定数を
1000(回転/kWh)とする

解答 

負荷力率:60%

解説

負荷の皮相電力W
W=E・I=200×10/1000=2(KVA)

1分間に20回転を1時間に直すと、
N=20×60=1200(回転/H)

P=1200/1000=1.2(KWH)

Pf=P/W=1.2/2=0.6
・・・60%

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2008年1月 6日 (日)

屋内配線設計

◆法規「屋内配線設計に関する問題」
単相100V及び単相200Vで使用する負荷設備の
合計が10KWのとき、内線規定によれば分電盤における、
単相3線式、主幹配線用遮断器の容量は何アンペアとするのが
適当か。

解答

開閉器の定格    100A
過電流遮断器の定格 100A

解説

平衡が完全にとれるように分岐回路分けがされた場合は、
5KWづつとなり、電流は50Aである。
内線規定によれば、不平衡率は最大140%以内となっているので、
これを逆に考えれば、140%の不平衡に耐える設計としなければならない。

したがって、
Im=50×1.4=90(A)
が1線あたりの最大想定負荷電流となる。

よって、内線規定では
開閉器の定格    100A
過電流遮断器の定格 100A
を選定することになる。

この場合、電線サイズは
がいし引き工事では22mm^2以上、
ケーブル工事、電線管工事では38mm^2以上の
電線、ケーブルを使用する。

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2008年1月 5日 (土)

ポンプの揚水量

◆機械「ポンプの揚水量に関する問題」

出力15(KW)の水中ポンプがある。
総揚程が50(m)とき、揚水量(t/H)を求めよ。
ただし、余裕係数を1.1、ポンプ効率を0.8とする。

解答

80.1(T/H)

解説
揚水量
Q=(P・η)/(9.8kH)(m^3/S)

P:電動機出力(KW)
k:余裕係数
Q:揚水量(m^3/S)
H:総揚程(m)

Q=(15×0.8)/(9.8×1.1×50)=0.022(m^3/S)

時間当たりの揚水量になおすと、
 =0.022×3600=80.1(m^3/S)
                 (T/H)

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2008年1月 4日 (金)

電線の弛み計算

◆電力「電線の弛み計算に関する問題」
径間100mの鉄塔に電線を張る場合、、たるみと電線実長はいくらか。
ただし、電線1m当たりの重量を1Kg、
氷雪、風圧荷重はなく、
電線の水平張力を1000Kgとする。

解答

たるみ:1.25(m)

電線実長:100.04(m)

解説

たるみ
D=(W・S^2)/(8T)

W:電線1m当たりの重量(Kg)
S:径間(m)
T:電線の水平張力(Kg)

D=(W・S^2)/(8T)
 =(1×100^2)/(8×1000)=1.25(m)

電線実長
L=S+(8D^2)/(3S)
 =100+(8×1.25^2)/(3×100)=100.04(m)

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2008年1月 3日 (木)

電力の計算

◆理論「電力の計算に関する問題」
(1)
抵抗値20(Ω)ヒーターに、電圧200(V)を加えたとき、
消費される電力を求めなさい。
(2)
100W、200Vの白熱電球に、電圧200Vを加えたとき、流れる
電流と白熱電球の抵抗を求めなさい。
(3)
あるヒーターに電圧200Vを加えたところ、1(A)の電流が流れた。
このヒーターを5時間使用すると、この時間に消費される電力量はいくらか。
(4)
60(W)の白熱電球を5時間、800Wのヒーターを10時間使用した
ときの全体の電力量を求めなさい。

解答
(1)
2000W
(2)
0.5A、400Ω
(3)
1KWH
(4)
8.3KWH

解説
(1)
P=V・I=200×(200/20)=2000(W)

(2)
I=P/V=I・V/V=100/200=0.5(A)

R=V/I=200/0.5=400(Ω)

(3)
W=P・t=V・I・t=(200×1×5)/1000
=1(KWH)

(4)
W=P1・t1+P2・t2=(60×5+800×10)/1000
=8.3(KWH)

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