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2008年7月31日 (木)

水の運動エネルギー

◆電力「水の運動エネルギーに関する問題」

水力発電所の水圧管内における単位体積当たりの水が保有している
運動エネルギー(J/m^3)を表す式として、正しいのは次の内どれか。
ただし、水の速度は水圧管の同一断面において管路方向に均一とする。
また、ρは水の密度(kg/m^3)、νは水の速度(m/s)を表す。

(1)1/2(ρ^2)・(ν^2)
(2)1/2(ρ^2)・ν
(3)2ρ・ν
(4)1/2(ρ)・(ν^2)
(5)√(2ρν)

解答

(4)1/2(ρ)・(ν^2)

解説

重力の加速度をg(m/s^2)とすると単位体積の水の質量m0(kg)は

m0=w0/g (kg)

速度ν(m/s)で流れているときの水の単位体積当たりの運動エネルギーは

1/2(m0)(ν^2)=w0ν^2/(2g)

単位体積の水がこれと等しい位置のエネルギーを有するものとし
w0H(kg・m)とすると

w0H=w0ν^2/(2g)

∴H=ν^2/(2g) (m)

このν^2/(2g)を速度水頭という。

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2008年7月30日 (水)

正弦波交流電圧

◆理論「正弦波交流電圧に関する問題」

実効値が100Vで基準の電圧よりも30度進んだ電圧v1と
120度遅れた電圧v2があり、瞬時値は下記により与えられる。

v1=100√2sin(2πft+π/6)

v2=100√2sin(2πft-2π/3)

次の式(イ)、(ロ)、の式でどちらがv1を表しているか。

(イ)-50-j86.6 (V)
(ロ)86.6+j50 (V)

解答

(ロ)86.6+j50 (V)

解説
実効値
V1=100∠30°
=100ε^j30°
=100(COS30°+jSIN30°)
=86.6+j50 (V)

V2=100∠-120°
=100ε^-j120°
=100{COS(-120°)+jSIN(-120°)}
=-50-j86.6 (V)

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2008年7月29日 (火)

保安原則

◆法規「保安原則に関する問題」

電機設備技術基準における記述で、次の空白に適合する答えを記入しなさい。

電路は、大地から(1)[   ]しなければならない。
ただし、構造上やむを得ない場合であって通常予見される使用状態を考慮し
危険の恐れのない場合、又は(2)[   ]による高電圧の侵入等の異常が
発生した際の危険を回避するための(3)[   ]その他の保安上必要な
措置を講ずる場合は、この限りでない。

解答

(1)絶縁
(2)混触
(3)接地

解説

前項の場合にあっては、その絶縁性能は、台22条及び第58条の規定を
除き、事故時に想定される異常電圧を考慮し、絶縁破壊による危険の
恐れがないものでなければならない。

変成器内の巻線と当該変成器内の他の巻線との間の絶縁性能は、
事故時に想定される異常電圧を考慮し、絶縁破壊による危険のおそれが
ないものでなければならない。

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2008年7月28日 (月)

誘導電動機

◆機械「誘導電動機に関する問題」

三相誘導電動機がある。
全負荷におけるすべりが5%、このときの二次抵抗損が5.25(KW)
であったとすると、同期ワットはいくらか。
また、この電動機の同期速度が1000(rpm)であったとすると、
トルクは、いくらになるか。

解答

同期ワット:105.2(KW)

トルク:1000(N・m)

解説

二次銅損Pc2=sP2
P2=Pc2/s=5.25/0.05=105(KW)

s:すべり
P2:二次入力(同期ワット)(W)

トルクT=P2・(60/2πns) (N・m)
=105×10^3×(60/2π・1000)=1000(N・m)

ns:同期速度(rpm)

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2008年7月27日 (日)

発電機

◆電力「発電機の電力配分に関する問題」

つぎの空白に適合する答えを記入しなさい。

2台の発電機A,Bが同一母線に接続されて並行運転を行っている。
いま、発電機Aの励磁を増加させると2台の発電機の間に(1)[   ]が
流れる。
この電流は、発電機Aに対しては(2)[   ]、
発電機Bに対しては(3)[   ]となる。
このこの結果、もし2台の発電機が遅れ力率で運転していたとすれば、
発電機Aの(4)[   ]は(5)[   ]し、Bのそれは、
(6)[   ]する。
発電機Aの原動機(7)[   ]を調整して入力を増加させると、
発電機Aの(8)[   ]が増加する。

解答

(1)無効循環電流
(2)遅電流
(3)進電流
(4)無効電力
(5)増加
(6)減少
(7)調速機
(8)有効電力

解説

並行運転中の発電機には、端子電圧が等しくなるように誘起起電力が発生している。
発電機Aの界磁電流を増加させると、Aの誘起起電力が増加し、この平衡が
破れてA,Bの間に循環電流が流れる。
この無効循環電流は、励磁を強めた発電機Aに対しては、遅れ電流となるから、
無効電力を増加させ、また電機子反作用によりAの誘起起電力を減少させる
作用をする。
また、発電機Bに対しては、進電流となるから無効電力を減少させ、
電機子反作用により誘起起電力を増加させる作用をする。

有効電力を増加させるためには、調速機を調整して、入力を増加させる。

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2008年7月25日 (金)

交流回路

◆理論「交流回路に関する問題」

コンデンサ30(μF)に電流I=12SIN2000t(A)が
流れた。このインダクタンスの両端に生ずる電圧を求めよ。

         C=30〔μF〕
    ┌────||────┐
    │                    │
    │                     │
    │                      │
  I↑  │                        │
     │                          │
    

解答

200SIN(2000t-90°)

解説

コンデンサCに生じる電圧降下は、
e=I×(1/ωC)
=12SIN(2000t)×{1/(2000×30×10^-6)}
=200SIN(2000t-90°)

注:ω=2000、電流は電圧よりも90°位相が進むので-90°となる。

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2008年7月24日 (木)

特高変圧器

◆法規「特高変圧器に関する問題」

特別高圧を直接低圧に変成する変圧器を施設できる場合で誤っているのは
次の内とれか。

1.大容量の電気炉に電気炉に電気を供給すための変圧器

2.発電所の所内用の変圧器

3.使用電圧22000Vの変圧器で特別高圧側巻線と低圧巻線が混触した
ときに自動的に変圧器を電路から遮断する装置を取りつけたもの

4.直流式電気鉄道用信号回路に電気を供給するための変圧器

5.使用電圧が66000Vの変圧器で特別高圧側巻線と低圧側巻線の
間に7オームのB種接地を施した金属製の混食防止板を有するものを設置した

解答

4.

解説

特別高圧を直接低圧に変成する変圧器は次の各号に掲げるものを除き
施設しないこと。

一、電気炉等電流の大きな電気を消費するための変圧器

二、発電所又は、変電所、開閉所若しくは、これらに準ずる場所の
所内用の変圧器

三、第133条第1項に規定する特別高圧架空電線路に接続する変圧器

四、使用電圧が35000V以下の変圧器であって、その特別高圧側と
低圧巻線が混触したとき自動的に変圧器を電路から遮断するための
装置を取りつけたもの

五、使用電圧が100000V以下の変圧器であって、その特別高圧側
巻線と低圧側巻線との間にB種接地工事(第19条の規定により計算した
値が10を超える場合は、接地抵抗が10Ω以下のものに限る)
を施した金属製の混食防止板を有するもの

六、交流式電気鉄道用信号回路に電気を供給するための変圧器

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2008年7月23日 (水)

照明

◆機械「照明に関する問題」

各方向に一様に10cdの光束をもつ点光源の全光束はいくらか。

解答

125.6(lm)

解説

ΔF-ΔωI より ΔF=4πI
F=4π×10=125.6(lm)

立体角ω=A/r^2=4πr^2/r^2=4π(sr)ステラジアン

A:球面上の表面積(m^2)

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2008年7月22日 (火)

変圧器

◆電力「変圧器の効率に関する問題」

5KVAの単相変圧器の無誘導全負荷における、銅損が120W、
鉄損が80Wとすると、全負荷の1/2の無誘導負荷における
効率はいくらか。

解答

95.8(%)

解説

η={(出力)/(出力+損失)}×100 (%)
={(V2n・I2n・COSθ)/(V2n・I2n・COSθ+Pi+Pc)}
                           ×100 (%)

1/n負荷のとき(ただし、定格負荷のときはn=1とする)
η(1/n)=[{(1/n)V2n・I2n・COSθ}/
    {(1/n)V2n・I2n・COSθ+Pi+(1/n)^2・Pc}]
                           ×100 (%)

=[{(1/2)5000}/
{(1/2)5000+80+(1/2)^2・120}]
                           ×100 (%)
=95.8(%)

Pi:鉄損
Pc:銅損

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2008年7月20日 (日)

交流回路

◆理論「交流回路に関する問題」

インダクタンス0.01(H)に電流I=5COS2000t(A)が
流れた。このインダクタンスの両端に生ずる電圧を求めよ。

         L=0.01〔H〕
    ┌────☆☆────┐
    │                    │
    │                     │
    │                      │
  I↑  │                        │
     │                          │
    

解答

100COS(2000t+90°)  (V)

解説

インダクタンスLに生じる電圧降下は、
e=I×ωL=5COS(2000t)×2000×0.01
=100COS(2000t+90°)  (V)

注:ω=2000、電流は電圧よりも90°位相が遅れるので+90°となる。

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2008年7月19日 (土)

配線工事

◆法規「ショーウインドウ内の配線工事に関する問題」

ショーウインドウ又はショーケース内の配線工事に関する規制事項として
誤っているのは次のうちどれか。

1.電線は断面積0.75(mm^2)以上のコード又はキャプタイヤケーブル
であること。

2.電線は、乾燥した木材、コンクリート、石材等の造営材にその被覆を
損傷しないように、適当な留め具で取り付けること。

3.電線の取り付け点間の距離は1m以下とすること。

4.配線に支持させる電球又は器具の重量は0.3(Kg)以下であること。

5.ショーウインドウ又はショーケース内の低圧配線と他の使用電圧が
300(V)以下の低圧屋内配線との接続は、差込接続器その他これに
類する器具で行うこと。

解答

4.

解説

乾燥した場所に施設し、かつ、内部を乾燥した状態で使用する
ショウウインドウ又はショウケース内の使用電圧が300V以下の
低圧屋内配線は、外部から見えやすい箇所に限り、コード又は
キャプタイヤケーブルを造営材に接触して施設することができる。

「配線には電球又は器具の重量を支持させないこと」との規定がある。

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2008年7月18日 (金)

直流電動機

◆機械「直流電動機に関する問題」

磁極数4、波巻、電機子巻線の全導体数300、電機子抵抗0.1(Ω)の
直流分巻電動機がある。いま、端子電圧200V、電機子電流50(A)、
1磁極当たりの磁束0.02(Wb)で運転するとき、電機子に生じる
逆起電力と電動機の回転速度を求めよ。

解答

195(V)、975(rpm)

解説

E=200-0.1×50=195(V)

Km=(60×2)/(4×300)=0.1より

n=0.1×(195/0.02)=975(rpm)

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2008年7月17日 (木)

汽力発電所

◆電力「汽力発電所に関する問題」

最大出力375MWの発電機により、年負荷率70%の運転実績の汽力発電所
がある。
この発電所の1年間(平年)における発電端での発電電力量はいくらか。

解答

2299.5×10^6(KWH)

解説

発電機の最大出力
PG=375×10^3(KW)

年間負荷率 Lf=0.7でその1年間(平年)の発電時間
T=365×24=8760(h)

したがって、発電端での発電電力量WGは、
WG=PG×Lf×T
=375×10^3×0.7×8760
=2299.5×10^6(KWH)

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2008年7月15日 (火)

交流回路

◆理論「交流回路に関する問題」

図の回路に100〔V〕の正弦波交流を加えたとき,
抵抗R2に流れる電流I2の値を求めよ。

         X=4〔Ω〕
    ┌─────☆☆────┐
    │                      │
    │                  ┌─┴─┐
    │                  │      │
   I↑│              R1= □      □R2=
     │              4〔Ω〕□      □6〔Ω〕
     │                  │      │I2
    │                  └─┬─┘ ↓
    │                      │
    └───―【~】―────┘
         100
         〔V〕

解答

8.6(A)

解説

R=(R1・R2)/(R1+R2)=2.4(Ω)

Z=2.4+j4

|Z|=√(2.4^2+4^2)=4.66(Ω)

I=100/4.7=21.5(A)

I2=I×{(R1/(R1+R2)}
=21.5×{4/(4+6)}=8.6(A)

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2008年7月14日 (月)

変圧器

◆法規「特別高圧を直接低圧に変成する変圧器に関する問題」

特別高圧を直接低圧に変成する変圧器は,次の各号のいずれかに
掲げる場合を除き,施設してはならない.とされているが、

次の内、誤っているのはどれか。

1.発電所等公衆が立ち入らない場所に施設する場合
2.混触防止措置が講じられている等危険のおそれがない場合
3.特別高圧側の巻線と低圧側の巻線とが混触した場合に自動的に電路が
遮断される装置をする場合
4.通信線への誘導障害防止の措置をする場合
5.安全上の適切な措置が講じられている場合

解答

4.通信線への誘導障害防止の措置をする場合

解説

特別高圧を直接低圧に変成する変圧器の施設制限
第13条 特別高圧を直接低圧に変成する変圧器は,次の各号のいずれかに
掲げる場合を除き,施設してはならない.

一 発電所等公衆が立ち入らない場所に施設する場合
二 混触防止措置が講じられている等危険のおそれがない場合
三 特別高圧側の巻線と低圧側の巻線とが混触した場合に自動的に電路が
遮断される装置の施設その他の保安上の適切な措置が講じられている場合

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2008年7月13日 (日)

直流分巻電動機

◆機械「直流分巻電動機に関する問題」

直流分巻電動機が入力電圧120(V)、入力電流16(A)、
回転速度1400(r/min)で運転されている。
この場合の発生トルクを求めよ。
ただし、界磁回路の抵抗は120(Ω)、電機子回路の抵抗は0.4(Ω)とする。

解答

11.7(N・m)

解説

界磁電流
If=120/120=1(A)

電機子電流
Ia=16-1=15(A)

電動機出力
P=(16-1)×120-(0.4×15^2)=1710(W)

トルクをTとすると、
P=2π(N/60)・T
1710=2π・(1400/60)・T
T=11.7(N・m)

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2008年7月12日 (土)

速度調定率

◆電力「速度調定率に関する問題」

最大出力20000(KW)、使用水量33(m^3/s)、
最大出力時の有効落差が70(m)の水力発電所がある。
負荷遮断試験を行った結果、その発電機の回転速度は
負荷時200(r/min)、最大値245(r/min)、
安定後200(r/min)であった。
この場合の速度調定率を求めよ。

解答

22.5(%)

解説

速度調定率
R={(N2-N1)/N}/{(P1-P2)/P}×100(%)

N2:発電機出力P2(KW)のときの回転数(r/min)
N1:発電機出力P1(KW)のときの回転数(r/min)

N:定格回転数(r/min)

R={(245-200)/200}/{(20000-0)/20000}
=22.5(%)

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2008年7月11日 (金)

三相回路

◆理論「三相回路に関する問題」
図のような等しいインピーダンスZを星形に接続した回路がある。
この回路に三相平衡電源200Vを接続したとき、
消費電力を求めよ。
だたし、図中のZ=10{COS(π/3)+jSIN(π/3)}とする。

   ────────┐
  ↑   ↑          |
  |   |          Z
  |  200V         |
  |   |        /\
 200V  ↓       Z        Z
  |  ___/         \
  |   ↑                |
  |  200V               |
  ↓   ↓                |
   ───────────┘

解答

2(KW)

解説

星形の三相平衡回路は3つの等しい単相回路に分解できる。

Z=10{COS(π/3)+jSIN(π/3)}
=5+j8.66

|Z|=√(5^2+8.66^2)=10

力率COSθ=COS・ATAN(8.66/5)=0.5

相電圧v=200/√3=115.5(V)

電流I=115.5/10=11.55(A)

求める電力は単相回路で消費される電力を3倍したものである。
P=3×115.5×11.55×0.5/1000=2(KW)

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2008年7月 9日 (水)

電気工作物

◆法規「電気工作物から除かれる工作物に関する問題」

次にあげる工作物の内、電気事業法で定めれている、
電気工作物から除かれる工作物として誤っているのはどれか。

1.鉄道営業法、軌道法、鉄道事業法が適用され若しくは準用される
車両若しくは搬器

2.船舶安全法、が適用される船舶若しくは海上自衛隊の使用する船舶

3.道路運送車両法に規定する自動車に設置される工作物

4.航空法に規定する航空機に設置される工作物

5.消防法に規定する火薬庫に設置される工作物

解答

5.

解説

(電気工作物から除かれる工作物)

第一条 電気事業法(以下「法」という。)第二条第一項第十二号の政令で
定める工作物は、次のとおりとする。

一 鉄道営業法(明治三十三年法律第六十五号)、軌道法
(大正十年法律第七十六号)若しくは鉄道事業法(昭和六十一年法律第九十二号
)が適用され若しくは準用される車両若しくは搬器、船舶安全法
(昭和八年法律第十一号)が適用される船舶若しくは海上自衛隊の使用する
船舶又は道路運送車両法(昭和二十六年法律第百八十五号)第二条第二項に
規定する自動車に設置される工作物であつて、これらの車両、搬器、船舶及び
自動車以外の場所に設置される電気的設備に電気を供給するためのもの以外のもの

二 航空法(昭和二十七年法律第二百三十一号)第二条第一項に規定する航空機に
設置される工作物

三 前二号の掲げるもののほか、電圧三十ボルト未満の電気的設備であつて
、電圧三十ボルト以上の電気的設備と電気的に接続されていないもの

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2008年7月 8日 (火)

電熱

◆機械「電熱に関する問題」

水温が15[℃]の水が800[L]入っている水槽に20[kW]の
投込式のヒーターを入れ,水温を65[℃]まで上昇させる
時間[h]として,正しいのは次のどれか.
ただし,加熱効率は100[%]とする.
 

解答

2.32時間

解説

800L=800Kgの水を15℃から65℃まで上昇させるのに
要する熱量は、
800[Kg]×(65-15)[℃]×1[kcal/Kg・℃]
=40000[kcal]

20[KW]×T[h]×860[kcal/kwh]=17200T[kcal]

17200T=40000
T=2.32[h]

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2008年7月 7日 (月)

原子力発電

◆電力「原子力発電に関する問題」

次の各原子炉に対応する略号を(イ)~(ホ)から選びなさい。

(1)沸騰水型軽水炉
(2)加圧水型軽水炉
(3)高速増殖炉
(4)新型転換炉
(5)軽水冷却黒鉛減速炉

(イ)ATR
(ロ)BWR
(ハ)LWGR 
(ニ)PWR
(ホ)FBR

解答

(1)沸騰水型軽水炉 -(ロ)BWR 
(2)加圧水型軽水炉 -(ニ)PWR
(3)高速増殖炉 -(ホ)FBR
(4)新型転換炉 -(イ)ATR
(5)軽水冷却黒鉛減速炉-(ハ)LWGR 

解説

沸騰水型軽水炉BWR (Boiling Light Water Reactor)
炉内で冷却水を沸騰させ、その蒸気で直接タービンを回して発電するので
、蒸気発生器がいらない。その分、熱損失も少ない。
タービンを回す蒸気は一次冷却水そのもので放射能を含むので、
放射線管理が複雑になる。

加圧水型軽水炉PWR(Pressurized Light Water Reactor)
まずアメリカで潜水艦用の動力炉として開発され、
のち陸上発電所用に転用され、大型化された。
炉内は加圧され、水が沸騰しない。この高温水を使って蒸気発生器で
蒸気をつくり、タービンを回して発電する。

高速増殖炉FBR(fast breeder reactor)
燃やした以上のプルトニウムを炉の中で生産する。高速中性子によって
プルトニウム239を増やすものが高速増殖炉、
ウラン資源の利用率が数十倍になる。

新型転換炉ATR(Advanced thermal Reactor)
原型炉「ふげん」電気出力16万5000KW
MOX燃料使用

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2008年7月 6日 (日)

デルタ・スター変換

◆理論「デルタ・スター変換に関する問題」

R(Ω)の抵抗が3個デルタに結線されている。
これを星形に変換した場合、抵抗値Ra、Rb、Rcは何Ωになるか。

     /\
    R   R
   /      \
    ̄ ̄ R  ̄ ̄

      ↓

      |
     Ra
      |
     /\
    Rc  Rb
  /      \

解答

Ra=Rb=Rc=R/3

解説

Ra=(R・R)/(R+R+R)=R^2/3R=R/3
  =Rb=Rc

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2008年7月 5日 (土)

感電等の防止

◆法規「感電等の防止に関する問題」

「電気設備技術基準」では、配線による感電等の防止に関し、
次のように規定している。

1.配線は、施設場所の状況及び(イ)「   」に応じ、
感電又は(ロ)「   」のおそれが無いように施設しなければ
ならない。

2.移動電線を電気機械器具と接続する場合は、接続不良による
感電又は(ロ)「   」のおそれが無いように施設しなければ
ならない。

3.(ハ)「   」の移動電線は、上記の1及び2の規定に
かかわらず、施設してはならない。

上記の記述中の空白箇所(イ)、(ロ)、(ハ)に記入する字句
として、正しいものを組み合わせたのは次の内どれか.

  (イ)       (ロ)        (ハ)
(1)環境       損傷       高圧又は特別高圧
(2)環境       事故       特別高圧
(3)電圧       火災       特別高圧
(4)電圧       事故       高圧又は特別高圧
(5)電流       火災       特別高圧

解答

(3)

解説

特別高圧の移動電線は、第1項及び前項の規定にかかわらず、
施設してはならない。
ただし、充電部分に人が触れた場合に人体に危害を及ぼすおそれがなく
、移動電線と接続することが必要不可欠な電気機械器具に接続する
ものは、この限りでない。

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2008年7月 3日 (木)

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機に関する問題」

三相誘導電動機がすべり3(%)で運転している。
このとき、電動機の二次銅損が147(W)であるとすると、
電動機の出力(KW)はいくらになるか。
ただし、機械損は無視するものとする。

解答

4.8(KW)

解説

二次銅損:I2^2・r2=s・P2

147=0.03×P2
P2=147/0.03=4900

Pm=P2-I2^2・r2=4900-147=4753≒4.8(KW)

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2008年7月 2日 (水)

架空送電線路

◆電力「架空送電線路に関する問題」

次の架空送電線路の事故に関する用語に対応する対策を解答群
の中から選びなさい。

1.雷害
2.塩害
3.ギャロッピング
4.微風振動
5.雪害

解答群

(イ)ひれ付電線 (ロ)相間絶縁スペーサ (ハ)架空地線
(ニ)碍子個数の増加 (ホ)ダンパ

解答

1.-(ハ)
2.-(ニ)
3.-(ロ)
4.-(ホ)
5.-(イ)

解説

1.雷害
雷には、内雷と外雷があるが、外雷に対しては架空地線の遮蔽効果は有効
フラッシュオーバーから碍子を守るためにはアークホーンが取り付けられる。

2.塩害
碍子個数の増加による過絶縁や活線洗浄が行われる。

3.ギャロッピング
電線の真横から強い風が吹き付けることにより、電線に揚力が発生し
浮き上がる現象である。
相間短絡を起こさないようにスペーサを取り付ける。

4.微風振動
風による電線の振動が電線の固有振動数と合致したときに、揺れが大きく
なる現象である。ダンパを取付て振動を吸収する。

5.雪害
着雪の重みで電線の切断や鉄塔の倒壊を引き起こす。
一時的に過電流をながして雪や氷を溶かす方法もあるが、
電線の形状を工夫することにより着雪を防止できる。

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2008年7月 1日 (火)

倍率器

◆理論「倍率器に関する問題」

内部抵抗3(KΩ)、最大目盛1(V)の電圧計を使用して最大100(V)
まで測定できるようにするために必要な倍率器の抵抗(KΩ)の値を求めよ.

解答

297(KΩ)

解説

Rm=[(V0-V)/V]×R
=[(100-1)/1]×3=297(KΩ)

V:電圧計の最大目盛(V)
V0:最大測定電圧(V)
Rm:倍率器の抵抗(KΩ)
R:内部抵抗(Ω)

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