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2009年10月30日 (金)

水力発電所

◆電力「水力発電所に関する問題」

総落差100m、損失落差3m、流量12m^3/s、水車効率88%
発電機効率94%の水力発電所がある。
この発電所の出力(KW)を求めなさい。

解答

9436(KW)


解説

有効落差=100-3=97(m)

出力P=9.8×12×97×0.88×0.94=9436(KW)

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2009年10月29日 (木)

コンデンサ

◆理論「コンデンサに関する問題」

静電容量が1Fの電気二重層コンデンサに直流電圧12Vを印加した。
充電完了後に蓄えられるエネルギー(J)を求めなさい。

解答

72(J)


解説

W=1/2(CV^2)
=1/2 ×(1×12^2)
=72(J)


電気二重層コンデンサとは電力貯蔵デバイスでありバックアップ電源、
電気自動車などに応用されうる可能性を持つ次世代デバイスであり、
その構造はコンデンサにおける誘電体の代わりに電気二重層を誘電体として
利用したものである。
電気二重層とは、固体と液体など、二つの異なる層が接触すると、
その界面に正負の電荷が蓄えられる状態をいう。

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2009年10月28日 (水)

電路の絶縁

◆法規「電路の絶縁に関する問題」

電技において、大地から絶縁する必要のない電路の部分として次のうち
誤っているのはどれか。

1. 電路に接地工事を施す場合の接地点
2. 電気ボイラー
3. 電気柵用電源装置
4. 複線式電気鉄道の帰線
5. 電気浴器

解答

解説

電技によれば、
単線式電気鉄道の帰線(架空単線式又はサイドレール方式電気鉄道の
レールおよびそのレールに接続する電線をいう)

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2009年10月27日 (火)

同期機

◆機械「同期機に関する問題」

出力10000KVA、電圧6600V、同期インピーダンス3.6Ω/相の
三相同期機の短絡比を求めなさい。

解答

1.21

解説

定格電流I(A)は、
I=P/(√3V)=10000×10^3/(√3×6600)
=874(A)

%同期インピーダンス%Zsは、
%Zs=ZsI/(V/√3) ×100
=3.6×874/(6600/√3) ×100=82.6(%)

ゆえに、
Ks=100/%Zs=100/82.6=1.21

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2009年10月26日 (月)

配電損失

◆電力「配電損失に関する問題」

受電端線間電圧6KVの三相3線式は電線路に、負荷電力1800KW、
力率90%の負荷を接続した。
このとき、電力損失率Lrは何%になるか求めなさい。
ただし、電線1条当たりの抵抗を0.23Ωとする。


解答

1.42%

解説

負荷電流I(A)は、
I=1800×10^3/(√3×6000×0.9)
=192.5(A)

電路損失Pl(W)は、
Pl=3×192.5^2×0.23=25569(W)

電力損失率Lr(%)は、
Lr=25569/(1800×10^3)=1.42(%)

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2009年10月24日 (土)

コンデンサ

◆理論「コンデンサに関する問題」

静電容量が100μFと50μFのコンデンサを並列に接続したものに、
150μFのコンデンサを直列に接続した。合成静電容量を求めなさい。


解答

75μF

解説

C={150×(50+100)}/{150+(50+100)}
=75μF

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2009年10月23日 (金)

接地工事

◆法規「接地工事に関する問題」

A種接地工事の接地線の最小太さ(直径)は、原則として、何mmか。
正しい値を選びなさい。

1. 1.6
2. 2.6
3. 3.2
4. 4.0
5. 5.0

解答

解説

電技によれば、
引張強さ1.04kN以上の金属または直径2.6mm以上の軟導線
となっている。

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2009年10月20日 (火)

導電材料

◆機械「導電材料に関する問題」

次の記述は、一般的な導電材料として必要な条件に関するものである。
誤っているのはつぎのうちどれか。

1.導電率が大きいこと
2.比較的引張り強さが大きいこと
3.線・板などに加工が容易なこと
4.耐食性に優れていること
5.線膨張率が大きいこと


解答

解説

導電材料は電気を通しやすい物質である。
電線の材料として適する条件は、
1.低効率が小さいこと
2.機械的強度が大
3.加工容易
4.耐食性に優れる(化学的に安定)
5.熱変化小
6.安価

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2009年10月19日 (月)

電動機

◆電力「電動機に関する問題」

ある電動機の巻線抵抗を測ったところ、20℃のとき1.0(Ω)であった、
75℃では何Ωとなるか。
ただし、巻線は銅導体であるものとする。

解答

1.22(Ω)


解説

銅導体の20℃における抵抗温度係数は、

1/(235+20)=1/255
だから、
75℃の抵抗は、

1.0×{1+ (1/255)(75-20)}=1.22(Ω)

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2009年10月17日 (土)

電磁力

◆理論「電磁力に関する問題」

真空中にr(m)の間隔で平行に置かれた無限長の2本の直線導体がある。
この導体の一方にI1(A)、他方にI2(A)の電流が流れているとき、
それぞれの導体1m当たりに働く力F(N/m)を表す式を示しなさい。

解答

F=2(I1×I2)×(1/r)×10^-7(N/m)

解説

真空中にr(m)の間隔で平行に置かれた無限長の2本の直線導体の一方に
I1(A)、I2(A)の電流が流れているとき、I1がI2のところに作る
磁束密度B1及びI2がI1のところにつくる磁束密度B2は、
B1=(μ0I1)/2πr(T)
B2=(μ0I2)/2πr(T)

ここで、μ0は真空中の透磁率で、4π×10^-7(H/m)である。

したがって、電流I1がI2に及ぼす力F1及びI2がI1に及ぼす力F2は、
単位長あたり、

F1=B1I2=(μ0I1I2)/2πr (N/m)
F2=B2I1=(μ0I1I2)/2πr (N/m)

F1=F2=(μ0I1I2)/2πr=(4π×10^-7×I1I2)/2πr
=2(I1×I2)×(1/r)×10^-7(N/m)

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2009年10月15日 (木)

足場金具等

◆法規「足場金具等に関する問題」

電技によれば、架空電線路の支持物には、取扱者が昇降に使用する足場金具等を
地表上「何m」未満に施設してはならないとされているか。


解答

1.8m

解説

架空電線路の支持物には、取扱者が昇降に使用する足場金具等を
地表上1.8m未満に施設しないこと、ただし、次の各号のいずれかに
該当する場合はこの限りでない。

一 足場金具等を内部に格納できる構造を有する支持物を施設する場合。

ニ 支持物に昇塔防止のための装置を施設する場合。

三 支持物の周辺に取扱者以外の者が立ち入らないように、さく、へい等を
施設する場合。

四 支持物を山地等であって人が容易に立ち入るおそれがない場合に
施設する場合。

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2009年10月13日 (火)

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機に関する問題」

定格周波数50(Hz)、定格回転速度1450(rpm)の4極、
三相誘導電動機がある。
定格出力22(KW)、定格出力時の効率91.2(%)である。
つぎの各問いに答えなさい。

1.電動機の定格運転時における固定損と負荷損を求めなさい。
ただし、固定損と負荷損の比率は1:2である。

2.電動機の定格運転時におけるすべり(%)と、トルク(N・m)を
もとめなさい。

解答

固定損:0.708(KW)
負荷損:1.415(KW)
すべり:3.33(%)
トルク:145(N・m)


解説

P0/Pi=0.912
22=0.912Pi
Pi=24.123

損失=24123-22=2.123(KW)

固定損=2.123×(1/3)=0.708(KW)
負荷損=2.123×(2/3)=1.415(KW)

Ns=120×50/4=1500(rpm)
すべりs=(1500-1450)/1500=3.33(%)

トルクT=P/ω=22000/{1450×(2π/60)}=145(N・m)

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2009年10月11日 (日)

高圧配電線

◆電力「高圧配電線に関する問題」

三相三線式高圧配電線の末端に遅れ力率80%の平衡三相負荷が接続されて
いる。負荷の端子電圧が6300(V)で一定のとき、電圧降下率が3(%)
である場合の負荷電力(KW)を求めなさい。
ただし、線路の抵抗及びリアクタンスは、それぞれ0.45(Ω)及び
0.6(Ω)とする。

解答

1323(KW)


解説

電圧降下率
ε=ΔV/V

0.03=ΔV/6300
ΔV=163(V)

ΔV=√3I(rcosθ+xsinθ)
163=√3I(0.45×0.8+0.6×0.6)
I=151.6(A)

P=√3VIcosθ
 =√3×6300×151.6×0.8 /1000
 =1323(KW)

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2009年10月 9日 (金)

コンピュータ

◆理論「コンピュータに関する問題」

解像度600ドット/インチ、4096色で読取り・出力を行う
イメージスキャナを用いて、20cm×25cmのカラー写真を非圧縮で
読込み、64キロビット/秒の高速デジタル回線で伝送すると時間は
およそ何分かかるか。
ただし、回線効率は100%、1インチ=2.5cmとする。

解答

90分


解説

1画面は、20cm×25cm=8インチ×10インチであり、解像度が
600ドット/インチなので、1画面当たりのドット数は、
(8×600)×(10×600)=28800000(ドット)
となる。

また、4096色=2^4×2^4×2^4を赤、緑、青(RGB)で、
それぞれ4階調で表現すると、
4×3=12(ビット)
要するので、1画面当たりのデータ量は、
12×28800000=345600000(ビット)
となる。

データ伝送時間は、
データ伝送時間=(伝送データ量)/(伝送速度×回線効率)
なので、

データ伝送時間=345600000/(64×10^3)=5400(秒)
=90(分)

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2009年10月 8日 (木)

低圧屋内配線

◆法規「低圧屋内配線に関する問題」

低圧屋内配線の幹線の施設方法で誤っているのはどれか。

1.幹線は損傷を受ける恐れのない場所に施設する。
2.電動機などが接続されている幹線の過電流遮断器は、所定の範囲内において
幹線の許容電流以上の定格のものが使用できる。
3.2.の過電流遮断器の定格の最大は、幹線の許容電流の3倍である。
4.電動機などの負荷容量が全負荷容量の50%以下の幹線の許容電流は、
供給される電気使用機械器具の定格電流の合計値以上であること。
5.幹線の許容電流が、電源側の幹線の過電流遮断器の定格の55%以上の
場合は、当該幹線の過電流遮断器は省略できる。

解答

3.


解説

この場合の最大限は2.5倍である。


前号の過電流遮断器は、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。
ただし、低圧屋内幹線に電動機が接続される場合は、その電動機等の定格電流の
3倍に、他の電気使用機械器具の定格電流の合計を加えた値
(その値が当該低圧屋内幹線の許容電流を2.5倍した値を超える場合は、
その許容電流を2.5倍した値)以下の定格電流のもの
(当該低圧屋内幹線の許容電流が100Vを超える場合であって、その値が
過電流遮断器の標準の定格に該当しないときは、その値の直近上位のもの
を含む。)を使用することができる。

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2009年10月 6日 (火)

誘導電動機

◆機械「誘導電動機に関する問題」

誘導電動機の始動トルクは、始動電圧の何乗に比例するか。正しい値を次の内
より選びなさい。

1.1/2
2.1
3.3/2
4.2
5.3


解答

4.

解説

始動トルクは次式によって示される。

τs=3Is^2・r2
=(3V1^2・r2´)/{(r1+r2´)^2+(x1+x2´)^2}
・・・・・(同期ワット)

したがって、始動トルクは始動電圧の二乗に比例する。

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2009年10月 5日 (月)

内雷

◆電力「内雷に関する問題」

配電系統に発生する異常電圧に対する絶縁協調で、内雷に対してとられている
ものはどれか。

1.アレスタ
2.線路の絶縁
3.架空地線
4.埋設地線
5.段絶縁


解答

2.


内雷
架空送電線に発生する異常電圧には、系統の内部原因によって生ずる内部異常
電圧(内雷)と、種に雷によって生ずる外部異常電圧(外雷)とがある。

内部異常電圧
a.アーク地絡
b.開閉異常電圧
c.直列共振による異常電圧

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2009年10月 3日 (土)

電子の運動

◆理論「電子の運動に関する問題」

平等電界に直角方向で入射した電子が描く軌跡は、次の内どれか。

1.直線
2.円
3.放物線
4.双曲線
5.だ円


解答

3.


解説

電界E(V/m)の中で、電子は、
F=qE(N)
の力を受け陽極に向かって運動する。

電子が平等電界と直角に一定速度で入射した場合は、電界方向の速度成分が
生じ、速度は変わらない。運動の軌跡はx=ky^2の形となり放物線を描く。

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2009年10月 2日 (金)

移動電線

◆法規「移動電線に関する問題」

低圧の移動電線の接続で、差込接続器その他これに類する器具を用いずに
直接接続が認められているものはどれか。

1.屋内配線と移動電線を接続する場合
2.電気使用機械器具と接続する場合で、人が容易に触れる恐れの無いように
施設した端子金物にコードをねじ止めする場合
3.使用電圧300V以下の電気使用機械器具に接続する場合
4.コード相互を接続する場合
5.絶縁電線と接続する場合で、接続箇所を絶縁電線の絶縁物と同等以上の
絶縁効力のあるもので十分被覆する場合

解答

2.


解説

移動電線の接続で直接接続が認められているのは、2.の他に、

・屋内配線、屋側配線または屋外配線との接続で移動電線をちょう架して
施設する場合

・多心コードまたは、多心キャプタイヤケーブルの1線を接地線として
使用する場合で、移動電線tp電気機械器具をねじ止めにより
接続するときに、接地線に利用する心線と電気使用機会器具との接続

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2009年10月 1日 (木)

電熱

◆機械「電熱に関する問題」

100V、600Wの電熱器用ニクロム線発熱体の太さと長さを算出しなさい。
ただし、発熱体の表面電力密度は、5W/cm^2、ニクロム線の抵抗率は、
120μΩ・cmとする。


解答

発熱体の直径 0.07cm
発熱体の長さ 546cm


解説

発熱体の抵抗をR(Ω)、長さをL(cm)、直径をd(cm)とすれば、
電圧と電力から必要な抵抗Rは、
600=100^2/R  → R=100/6 (Ω)

表面電力密度から必要なdとLは、
5πdL=600  → L=120/πd (cm)

発熱体の寸法からきまる抵抗Rは、
R=(120×10^-6×L)/(πd^2/4) (Ω)

上記より

100/6={120×10^-6×(120/πd)/(πd^2/4)
∴d={(3456×10^-8)/π^2}≒0.07 (cm)

したがって、
L=120/(π×0.07)=546 (cm)

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