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2009年5月30日 (土)

防爆構造の電気機械器具

◆法規「防爆構造の電気機械器具に関する問題」

次の内耐圧防爆構造の電気機械器具を施設しなければならないのはどれか。

(1)石油類などの危険物を貯蔵する場所。
(2)塗装工場などで引火性物質の蒸気が充満する場所に施設する場合。
(3)アルミニュームなどの爆発性粉じんが存在する場所。
(4)小麦粉その他の可燃性粉じんが存在し、電気工作物が点火源となって
爆発する恐れのある場所に施設する場合。
(5)火薬取締法に規定する火薬庫に施設する場合。

解答

(2)

解説

(1)石油類などの危険物を貯蔵する場所。
安全増し構造の照明器具等

(2)塗装工場などで引火性物質の蒸気が充満する場所に施設する場合。
内耐圧防爆構造の電気機械器具を施設

(3)アルミニュームなどの爆発性粉じんが存在する場所。
粉じん防爆特殊防塵構造の電気機械器具を施設

(4)小麦粉その他の可燃性粉じんが存在し、電気工作物が点火源となって
爆発する恐れのある場所に施設する場合。
空気中に浮遊した状態で爆発的に燃焼する
粉じん防爆普通防塵構造の電気機械器具を施設

(5)火薬取締法に規定する火薬庫に施設する場合。
白熱灯、蛍光灯以外の電気機械器具の施設は禁止

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2009年5月29日 (金)

誘導発電機

◆機械「誘導発電機に関する問題」

つぎに示す三相誘導発電機励磁方式で単独運転が不可能なのはどれか。

1.かご形三相誘導発電機可変電圧可変周波数制御インバータ法
2.かご形三相誘導発電機他励方式
3.かご形三相誘導発電機自励方式
4.巻線形三相誘導発電機二次励磁方式

解答

2.

解説

1.かご形三相誘導発電機可変電圧可変周波数制御インバータ法
特徴
単独運転できる。
単独運転時の安定度が小さい。
高速な制御装置が必要である。

用途
回生制動

2.かご形三相誘導発電機他励方式
特徴
安定度が大きい。
単独運転できない。

用途
小出力の水力発電・風力発電。

3.かご形三相誘導発電機自励方式
特徴
単独運転できる。
単独運転時の安定度が小さい。

用途
小出力で単独運転の水力発電・風力発電。

4.巻線形三相誘導発電機二次励磁方式
特徴
可変速運転ができる。
単独運転できる。
励磁電源が必要。

用途
出力によって回転数を変化させたほうが効率が良くなる原動機(固定翼水車など)
と組み合わせる発電。

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2009年5月28日 (木)

マーレーループ法

◆電力「マーレーループ法に関する問題」

地中配電線路において、図に示すマレーループ法により求めた事故点までの
距離X(km)を求めなさい。
ただし、ケーブルの長さはともに3.0km、R1とR2の抵抗の比は
2:1とする。

図:vol137fig2

V137fig2_2

 

解答

2(km)

解説
ケーブルの全長をL、
R2=aとすると、ブリッジの平衡条件より、
x(1000-a)=a(2L-x)
x=2aL/1000 (m)

R2=aとすると、
R1=2a
全体が1000なので
3a=1000
a=333.3

L=3000(m)より、

x=(2×333.3×3000)/1000
=2000=2(km)

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2009年5月27日 (水)

キルヒホッフの法則

◆理論「キルヒホッフの法則に関する問題」

図の回路に流れる電流I1、I2、I3の大きさを求めなさい。
図:v136fig1a

V135fig1a

解答

I1=22/7(A)
I2=-10/7(A)
I3=12/7(A)

解説
前回はこの問題を「鳳・テブナンの定理」を使って解きましが、
今回は「キルヒホッフの法則」を用いて解くことにします。

I1+I2-I3=0      ・・・(1)
I1-2I2=10-6=4   ・・・(2)
2I2+4I3=4       ・・・(3)

(3)に(1)を代入
I2+2(I1+I2)=2
2I1+3I2=2      ・・・(4)

(2)より
I1=2I2+6       ・・・(5)

(4)に(5)を代入
2(2I2+6)+3I2=2
I2=-10/7

したがって、
I1=2I2+6
=2(-10/7)+(42/7)
=22/7

2I3=2-I2
I3=1/2 ×(2+10/7)
=12/7

この問題は重ねの理、鳳・テブナンの定理、キルヒホッフの法則の3つの
方法で解くことができる。

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2009年5月26日 (火)

絶縁耐力試験

◆法規「絶縁耐力試験に関する問題」

次の電路の絶縁耐力試験に関する記述で誤っているのはどれか。

(1)最大使用電圧が6900Vの電路の試験電圧は10500Vである。
(2)最大使用電圧が25000Vの中性点非接地式電路の試験電圧は
最大使用電圧の1.25倍の電圧である。
(3)最大使用電圧が70000Vの中性点接地式電路の試験電圧は
最大使用電圧の1.1倍の電圧である。
(4)最大使用電圧が200000Vの中性点直接接地式の変電所における
電路の試験電圧は最大使用電圧の0.64倍の電圧である。
(5)最大使用電圧が70000Vの整流器に接続される電路の試験電圧は、
交流側及び直流高電圧側に接続されている電路は、交流側または直流側
最大使用電圧の1.25倍の電圧である。

解答

(1)

解説

標準電圧6600vの高圧電路の最大使用電圧は、
公称電圧6000vの1.15倍で6900vになる。
試験電圧は、最大使用電圧の1.5倍なので10350vになる。

電路の絶縁耐力試験
表:v136fig4

Zetuentairyokusiken

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2009年5月25日 (月)

揚水ポンプ

◆機械「揚水ポンプに関する問題」

ビルの屋上に設置した高置水槽に、毎分10m^3の水をポンプで揚水したい。
全揚程を12m、ポンプの効率を80%、余裕係数を1.1とすると、
ポンプ用電動機の所要出力を求めなさい。

図:v136fig3

Yousuipomp

解答

27(KW)

解説

P=(kQH)/(6.12η) (KW)
k:余裕係数
Q:揚水量(m^3/min)
H:全揚程(m)
η:ポンプ効率(小数)

より、

P=(1.1×10×12)/(6.12×0.8)≒27(KW)

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2009年5月23日 (土)

水力発電

◆電力「水力発電に関する問題」

出力20000(KW)、有効落差80(m)の水力発電所がある。
水位が減少して有効落差が60mになった。
このとき水車に流入する流量Q(m^3/s)を求めよ。
ただし、水車および発電機の総合効率は80%で一定とする。

解答

27.6(m^3/s)

解説

有効落差80mのときの流量Q1(m^3/s)を求める。
Q1=20000/(9.8×80×0.8)=31.9(m^3/s)

有効落差が減少したときの流量Q2(m^3/s)は、
落差と流量の関係、
Q=kH^(1/2)
Q:流量(m^3/s)
H:有効落差(m)
k:比例定数
より、
Q2=31.9×(60/80)^(1/2)=27.6(m^3/s)

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2009年5月21日 (木)

鳳・テブナンの定理

◆理論「鳳・テブナンの定理に関する問題」

図の回路に流れる電流I1、I2、I3の大きさを求めなさい。
図:v136fig1a

V135fig1a_2

解答

I1=22/7(A)
I2=-10/7(A)
I3=12/7(A)

解説
前回はこの問題を「重ねの理」を使って解きましが、
今回は「鳳・テブナンの定理」を用いて解くことにします。

問題の図の回路を端子a-bで切り離し、「鳳・テブナンの定理」を適用する。
図:v136fig12

V136fig12

「鳳・テブナンの定理」は、
電源を含む回路網中の2点a,b間に新しく抵抗Rをつなぐと、
そこに流れる電流Iは、つなぐ前のab間に現れている電圧V0を、
端子abから見た電転側の合成抵抗R0と抵抗Rとの和で割った
ものに等しい。
       I=V0/(R0+R)

R0=(1×2)/(1+2)=2/3
抵抗4Ωを切り離した後の閉回路を流れる電流I0は、
I0=(10-4)/3=2(A)
したがって、
V0=2×2+4=8(V)

I3=8/(2/3 +4)=12/7

I2={12/7 × 1/(1+2)}-2=-10/7

I1={12/7 × 2/(1+2)}+2=22/7

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2009年5月20日 (水)

電路の絶縁

◆法規「電路の絶縁に関する問題」

次の電路の絶縁に関する記述で誤っているのはどれか。

(1)電路の絶縁には、線間絶縁と大地間絶縁がある。
(2)絶縁抵抗とは電気を通すことをさえぎる力の大きさのことで,
この値は大きいことほど良い。
(3)単相3線式(中性点接地)100/200V幹線の絶縁抵抗値は、
0.2MΩ以上である。
(4)三相3線式(中性点非接地)420V幹線の絶縁抵抗値は、
0.4MΩ以上である。
(5)三相3線式(中性点接地)420V幹線の絶縁抵抗値は、
0.2MΩ以上である。

解答

(2)

解説

電路の絶縁抵抗の場合は,低圧電路では電気法規においてはその絶縁抵抗値を,
下表-1に示す値以上とする。
表:v135fig4

V135fig4

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2009年5月19日 (火)

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機の同期速度に関する問題」

次の三相誘導電動機の同期速度に関する記述の中より誤っているものを選びなさい。

(1)50Hz、4極の三相誘導電動機の同期速度は1500rpmである。
(2)60Hz、6極の三相誘導電動機の同期速度は1200rpmである。
(3)三相誘導電動機が同期速度で回転しているとき、トルクの発生はゼロである。
(4)三相誘導電動機にかける周波数の大きさによって回転数が変化する。
(5)三相誘導電動機の極数が大きいほうが回転数も多い。

解答

(5)

解説

三相誘導電動機の同期速度は次式より与えられる。

Ns=120f/p (rpm)

Ns:同期速度
f:周波数
p:極数

三相誘導電動機の回転速度を制御するときは、周波数または極数を変えると
確実に回転速度を制御することができる。
電圧を変えてもあまり回転速度は変わらない。

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2009年5月18日 (月)

揚水発電

◆電力「揚水発電に関する問題」

次の揚水発電に関する記述の中より誤っているものを選びなさい。

(1)ポンプ水車には、フランシス形と斜流形がある。
(2)斜流形のランナの形状は、水車専用機とほとんど同様である。
(3)水車運転時の最高効率の回転速度はポンプ運転時と同じである。
(4)ポンプ水車の比速度 Ns は水車と異なる。
(5)ポンプ水車は水車運転時とポンプ運転時の回転方向が異なる。

解答

(3)

解説

揚水発電
 夜間電力などの余剰な電力を使って、下部のダム(調整池)から上部の
ダム(貯水池)に水を汲み上げ、それを再度下部の貯水池に落とすことで
発電する方法。落差を大きくすれば発電力も上がる。電力会社は、ピーク時
など電力の必要な時に有効活用できると説明していて、特に24時間運転の
原子力発電の夜間電力消化に活用したいとしているが、自然豊かな山奥に
発電所や送電塔を建設するケースが多いため、各地で反対運動が起きている。

ポンプ水車は水車運転時とポンプ運転時の回転方向が異なり、
水車運転時の最高効率の回転速度とポンプ運転時のそれとは一般に異なる。
そのため両方の回転速度を変えることが考えられるが、発電電動機の
構造が複雑になるので普通は同一回転速度で運転される。
したがって、回転速度は水車とポンプ水車の最適回転速度の中間に定める。

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2009年5月16日 (土)

重ねの理

◆理論「重ねの理に関する問題」

図の回路に流れる電流I1、I2、I3の大きさを求めなさい。
図:v135fig1a

V135fig1a

解答

I1=22/7(A)
I2=-10/7(A)
I3=12/7(A)

解説

問題の図の回路(a)を図(b)と図(c)に分け、それぞれ電流の和をとる。
図:v135fig1abc

V135fig1abc

図(b)の合成抵抗R1は、
R1=1+(2×4)/(2+4)=1+8/6=7/3(Ω)

I11=10/(7/3)=30/7(A)
I12=30/7 ×4/(2+4)=60/21(A)
I13=30/7 ×2/(2+4)=30/21(A)

図(c)の合成抵抗R2は、
R2=2+(1×4)/(1+4)=2+4/5=14/5(Ω)

I22=4/(14/5)=20/14=10/7(A)
I21=10/7 ×4/(1+4)=8/7(A)
I23=10/7 ×1/(1+4)=2/7(A)

I1=I11-I21=30/7 -(8/7)=22/7(A)
I2=-I12+I22=-60/21 +(10/7)=-10/7(A)
I3=I13+I23=30/21 +(2/7)=12/7(A)

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2009年5月15日 (金)

電圧の種別

◆法規「電圧の種別に関する問題」

次の電圧の種別に関する記述で誤っているのはどれか。

(1)直流750Vは低圧である。
(2)交流750Vは低圧である。
(3)直流7000Vは高圧である。
(4)交流7000Vは高圧である。
(5)交流9000Vは特別高圧である。

解答

(2)

解説

電圧は、次の区分により低圧、高圧及び特別高圧の3種とする。

一 低圧 直流にあっては750V以下、交流にあっては600V以下のもの

ニ 高圧 直流にあっては750Vを、交流にあっては600Vを超え、
     7000V以下のもの

三 特別高圧 7000Vを超えるもの

図:v134fig4

V134fig4

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2009年5月14日 (木)

電子部品

◆機械「電子部品に関する問題」

次の(1)~(5)の電子部品に対応する画像を図の中より選びなさい。

(1)トランジスタ
(2)発光ダイオード(LED)
(3)ダイオード
(4)サイリスタ(SCR)
(5)電界効果トランジスタ
図:v134fig3

V134fig3

解答

(1)-(d)
(2)-(a)
(3)-(e)
(4)-(c)
(5)-(b)

解説

(1)トランジスタ
増幅器、発振器、変調器、スイッチ
(2)発光ダイオード(LED)
表示装置、照明、信号、記録
(3)ダイオード
整流、過電圧保護、逆電圧保護
(4)サイリスタ(SCR)
スイッチ、インバーター
(5)電界効果トランジスタ
デジタル回路用半導体素子

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2009年5月13日 (水)

1線当たりの送電電力

◆電力「1線当たりの送電電力に関する問題」

線電流I(A)、負荷力率cosθを一定とした場合において、
単相2線式に対する単相3線式の1線当たりの送電電力Pの
比率は何%になるか求めなさい。
ただし、電圧V(V)は下図のとおりとする。
図:v134fig11

V134fig11


解答

133(%)

解説

1線当たりの送電電力を、単相2線式を100%として表すと、下表のとおりである。
表:v134fig12

V134fig12

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2009年5月12日 (火)

ジュールの法則

◆理論「ジュールの法則に関する問題」

20オームの抵抗に5Aの電流を30分間流した。
このときに発生する熱エネルギーで30℃の水10リットルを過熱すると、
水の温度は何(℃)になるか。

解答

51.6(℃)

解説

発生する熱量
H1=0.24I^2Rt
=0.24×5^2×20×30×60=216(kcal)

水がT(℃)まで上昇するのに必要な熱量
H2=10(T-30)(kcal)

H1=H2として、
216=10(T-30)
よって
T=(216+300)/10=51.6(℃)

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2009年5月11日 (月)

接地抵抗

◆法規「接地抵抗に関する問題」

変圧器の高圧側の1線地絡電流の値が2Aとすると、B種接地工事の値は
なんオームになるか。
ただし、高圧側と低圧側の混触により高圧側の電路を自動的に遮断する
装置は設けられていない。

解答
75オーム未満とする

解説

RB<150/2=75(オーム)

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2009年5月10日 (日)

照度

◆機械「照度に関する問題」

縦60cm、横90cmの机に120lmの光束が照射したとき、この机の
表面の照度を求めなさい。

解答

222(lx)

解説

E=120/(0.6×0.9)=222(lx)

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2009年5月 9日 (土)

三相誘導電動機の始動法

◆電力「三相誘導電動機の始動法に関する問題」

つぎの図中の結線図は三相誘導電動機の始動法を示している。
(1)~(5)の始動法に対応する結線図を選びなさい。

V133fig21

(1)コンドルファ始動法

(2)インバータ始動法

(3)リアクトル始動法

(4)全電圧始動法

(5)スターデルタ始動法

解答

(1)-(C)
(2)-(E)
(3)-(B)
(4)-(D)
(5)-(A)

解説

(1)始動補償器とリアクトル始動を組合わせている
(2)ショックのないスムーズな始動が可能
(3)設置スペースが小さく比較的安価なので大容量のポンプ等に用いられる
(4)小容量機に一般的
(5)最も一般的に用いられるが始動時ショックがある

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2009年5月 8日 (金)

直流回路

◆理論「直流回路に関する問題」

下図の図記号に示す電気部品を用いてこれらを導線で接続し、豆電球を
点灯する回路を構成し、回路図を示しなさい・

図v133fig1

V133fig1

解説

電圧を計るということは、電源電圧を計るという意味の他に、
端子間の電圧降下を計るという意味があります。

V133fig2

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2009年5月 7日 (木)

供給電圧・周波数

◆法規「供給電圧・周波数に関する問題」

電気事業法において、電気事業者が電気を供給する場所の電圧・周波数として
誤っているのはどれか。

(1)電灯回路(100V系)の電源電圧を106Vとした

(2)電灯回路(100V系)の電源電圧を96Vとした

(3)動力回路(200V系)の電源電圧を220Vとした

(4)動力回路(200V系)の電源電圧を186Vとした

(5)東京電力管内の周波数を50.5(Hz)とした

解答

(5)

解説

電気事業法 第26条
電気事業者(卸電気事業者を除く)は、その供給する電気の電圧及び周波数の
値を通商産業省令で定める値に維持するように努めなければならない。

電気事業法施行規則
法第26条第1項の通商産業省令で定める電圧の値は、その電気を供給する
場所においてつぎの表の左欄に掲げる標準電圧に応じて同表の右欄に
掲げるとおりとする。
表v132fig4

V132fig4_2

法第26条第1項の通商産業省令で定める周波数の値は、その者が供給する
でんきの標準周波数に等しい値とする。

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2009年5月 5日 (火)

トランジスタ

◆機械「トランジスタに関する問題」

図のようなNPN型トランジスタのコレクタに10mAを流したい。
図のベース抵抗の値をいくらにすればよいか。
ただし、β=50、ベース・エミッタ接合の順電圧を0.5Vとする。

図v132fig3

V132fig3_2

解答

20(kΩ)

解説

まず、ベース電流(IB)を求める。
IB=Ic/β=10mA/50=0.2(mA)

R両端の電位差(E)は、
E=4.5-0.5=4.0(V)

ゆえに、
r=E/IB=4.0/(0.2mA)=20(kΩ)

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2009年5月 4日 (月)

直流送電

◆電力「直流送電に関する問題」

つぎの直流送電の長所に関する記述で誤っているのはどれか。

(1)ケーブル送電に有利で、線路の建設費が安価

(2)高調波対策が不要

(3)安定度の問題が無く、大電力長距離送電に有利

(4)非同期連系ができるので、迅速な潮流制御ができる

(5)直流連系しても短絡容量が増加しない

解答

(2)

解説

直流送電系統構成
図v132fig2

V132fig2

短所としてつぎのような問題がある。

(a)送受電端に交流・直流変換装置が必要
   受電端に無効電力源が必要(調相器など)

(b)漏れ電流などによる地中埋設物に対する電食問題が生じる

(c)高調波障害対策が必要

(d)高電圧大電流の直流しゃ断は困難

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2009年5月 3日 (日)

鳳・テブナンの定理

◆理論「鳳・テブナンの定理の値に関する問題」

下図の回路の端子a,b間に抵抗R=6(Ω)をつないだときに、
この抵抗に流れる電流Iを求めなさい。

図v132fig1

V132fig1

解答

3(A)

解説

まず、回路の循環電流I0を求めると、
I0=20/(6+4)=2(A)

つぎに端子a,b間に現れる開放電圧V0を求めると、
V0=20-4×2=12(V)
V0=6×2=12(V)

端子a,bから見た回路の合成抵抗R0(Ω)は、
(この計算をするときは、電源は短絡する)
R0=(6×4)/(6+4)=2.4(Ω)

端子a,bに抵抗R=6(Ω)をつないだときの電流I(A)は、
鳳・テブナンの定理より、
I=V0/(R0+R)=12/(2.4+1.6)=3(A)

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2009年5月 2日 (土)

電線

◆法規「電線に関する問題」

低圧以上の電路に使用される材料の内、広義の電線に含まれないのは
次の内どれか。
1.VVFケーブル
2.レースウエイ
3.ケースウエイ
4.トロリーワイヤー
5.バスダクト

解答

2.

解説

レースウエイは「金属線ぴ」である。

強電
電線とは,「強電流電気の伝送に使用する電気導体、絶縁物で被覆した
電気導体又は絶縁物で被覆した上を保護被覆で保護した電気導体をいう。」
弱電
「弱電流電線とは,弱電流電気の伝送に使用する電気導体,絶縁物で被覆した
電気導体又は絶縁物で被覆した上を保護被覆で保護した電気導体という。」

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2009年5月 1日 (金)

変圧器

◆機械「変圧器に関する問題」

単相変圧器の二次側端子間に5オームの抵抗を接続して、一次端子に
500Vの電圧をかけたところ、一次電流は2Aになった。
このときの二次電流の値を求めなさい。
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。

解答

14.1(A)

解説

P1=VI1=500×2=1000(W)

P2=I2^2・R より
1000=I2^2×5
I2=√(1000/5)=14.1(A)

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