単相ブリッジ整流回路

◆機械「単相ブリッジ整流回路に関する問題」

単相１００（Ｖ）の交流電源を単相ブリッジ整流回路によって整流した場合、
直流側の平均電圧はほぼ何ボルトになるか。
ただし、交流側のインピーダンスは無視する。

解答

９０（Ｖ）

解説

単相ブリッジ整流回路なので、全波整流波形となる。平均値Ｅavは、

Ｅav＝２／π　×√２　×１００＝９０（Ｖ）

単巻変圧器

◆機械「単巻変圧器に関する問題」

１次電圧１００Ｖ、２次電圧１１０Ｖの単巻変圧器がある。
二次電流が１０Ａのとき、自己容量を求めなさい。

解答

１００（ＶＡ）

解説

Ｐs＝（１１０－１００）×１０＝１００（ＶＡ）

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

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

５

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

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）

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。

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）

自動制御

◆機械「自動制御に関する問題」

次の自動制御に関する記述中の空白箇所に入れるべき最も適切な答えを
解答群の中より選びなさい。

「　１　」自動制御系は、「　２　」に「　３　」を追従させることができ、
更に、「　４　」に外乱が加わったとしても、その影響を小さくするこができる。

解答群
ａ．フィードバック　　ｂ．非線形　　ｃ．線形　　ｄ．制御量
ｅ．目標値　　ｆ．操作量　　ｇ．制御装置　　ｈ．制御対象
ｉ．プロセス　　Ｊ．調節器　　

解答

１－ａ
２－ｅ
３－ｄ
４－ｈ

解説

フィードバック制御は、目標値と制御量を比較し、常に目標値に制御量を
一致させようと訂正動作する制御で、閉ループからなる。
フィードバック制御の動作には、オンオフ動作、比例動作、微分動作、
積分動作などがあり、それぞれを組合わせて最適な制御を行う。

情報処理

◆機械「情報処理に関する問題」

次の文章の空白に入れるべき最も適切な答えを解答群の中より選びなさい。

ディスプレイ装置でのカラー画像データは、赤、青、緑の３成分の色情報として
扱われる。
各成分を８段階の濃淡情報で扱うと成分ごとに「　１　」ビット必要で、
「　２　」種類の色を表現でき、２５６段階の濃淡情報で取り扱うと
成分ごとに「　３　」ビット必要で、「　４　」種類の色を表現できる。
標準規格ＶＧＡのサイズである横６４０ドット×縦４８０ドットの
画像データを、上記２５６段階の濃淡情報で扱うと、全体で「　５　」
キロバイトのデータ量となる。
この画像を３０画面／秒で転送する場合、データを１／８０に圧縮すれば
２７６５キロビット／秒の回線が必要になる。

解答群
ａ．ＮＴＳＣ　　ｂ．ＳＶＧＡ　　ｃ．ＶＧＡ　　ｄ．４０９６
ｅ．３２７６８　　ｆ．１６７７万　　ｇ．３　　ｈ．４
ｉ．８　　Ｊ．１６　　ｋ．５１２　　ｌ．９２１．６
ｍ．３２７６

解答

１－ｇ
２－ｋ
３－ｉ
４－ｆ
５－ｌ

解説

カラーディスプレイの画像データは、赤、青、緑の３成分ＲＧＢの
色情報として扱われる。
各成分を８段階の濃淡情報で扱うと、成分ごとに８＝２＾3となるから
３ビット必要で、２＾3×２＾3×２＾3＝５１２種類の色を表現できる。
２５６段階の濃淡情報で扱うと、成分ごとに２５６＝２＾8となり、
８ビット必要で２＾8×２＾8×２＾8＝１６７７万色の色を表現できる。

横６４０ドット×縦４８０ドットの画像データを２５６段階の濃淡情報で
扱うとＲＧＢ全体で、
６４０×４８０×８×３＝７３７２８００　ビット
７３７２８００／８＝９２１．６　キロバイト
のデータ量となる。
この画像を３０画面／秒で転送する場合、データを１／８０に圧縮すれば、

９２１．６×３０×　１／８０　×８＝２７６５　キロビット／秒

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機に関する問題」

次の三相誘導電動機に関する記述で誤っているのはどれか。

１．５馬力のモーターは出力３．７ｋｗである。
２．通常、５０Ｈｚの三相誘導電動機を６０Ｈｚで運転することは可能である。
３．三相誘導電動機は電圧一定で、周波数が下がると電流も減少する。
４．密閉型のモーターは、開放型に比べて大形になる。
５．定格はモーターの構造や巻線の被覆材料によっても異なる。

解答

３．

解説

２００Ｖ５０Ｈｚのモーターを、２００Ｖ６０Ｈｚで運転しても良い。
ただし、５０Ｈｚよりも低い周波数での運転の時には、
注意しなければならない。
周波数が下がると電流が流れやすくなると同時に、磁束密度の限界値を
越えるからだ。
交流モーターでは、周波数と電圧とは、ほぼ比例の関係で運転するのが良い。

自動制御

◆機械「自動制御に関する問題」

次の目的に適合する自動制御方式を選びなさい。

１．炬燵（コタツ）の温度制御
２．２槽式洗濯機の制御
３．温度調節器を複数連携する制御
４．電源電圧変動に対する供給負荷電力制御
５．不快な思いをさせずに速度制御

ａ．フィードフォワード制御
ｂ．フィードバック制御
ｃ．カスケード制御
ｄ．シーケンス制御
ｅ．ファジィ制御

解答

１－ｂ
２－ｄ
３－ｃ
４－ａ
５－ｅ

解説

「温度の計測」 → 「制御演算」 → 「操作量(操作出力値)の出力」 →
「温度の変化」 → 「温度の計測」 → ・・・
という閉じたループにより制御を行うが、この閉じたループを
「閉ループ制御(closed loop control)」といい、閉ループを作り加えた操作量
(操作出力値)の結果にあたる”温度変化”を帰還(feed back)して制御する方法を
「フィードバック制御（ＦＢ制御）」と呼ぶ。

フィードバック制御の欠点を補うために用いられるのがフィードフォワード制御
フィードフォワード制御は、制御を乱す外的要因が発生した場合に、
それが”温度の乱れ”などの影響として現れる前に、前もってその影響を
極力なくすように必要な修正動作を行う制御方式

トルク

◆機械「トルクに関する問題」

はずみ車効果がＧＤ＾2（ｋｇ・ｍ＾2）、回転速度がＮ（ｒｐｍ）のときの
回転体の運動エネルギーを求める式は次の内どれか。

１．ＧＤ＾2Ｎ＾2／４
２．ＧＤ＾2／Ｎ＾2
３．ＧＤ＾2Ｎ＾2／７３０
４．ＧＤ＾2Ｎ＾2／９８０
５．Ｎ＾2／ＧＤ＾2

解答

３．ＧＤ＾2Ｎ＾2／７３０

解説

慣性モーメントとはずみ車効果
回転体の運動エネルギーＥ（Ｊ）は、次式で表される。

Ｅ＝（１／２）Ｇｒ＾2＝（１／２）Ｇ（２πＲ・Ｎ／６０）＾2
＝（１／２）Ｇ（ωＲ）＾2
＝（１／２）ＧＲ＾2ω＾2
＝（１／２）（ＧＤ＾2／４）ω＾2
＝（１／２）Ｊω＾2
＝ＧＤ＾2Ｎ＾2／７３０　　（Ｊ）

ＧＲ＾2：慣性モーメント
ＧＤ＾2：はずみ車効果
ω：角速度

電力用変圧器

◆機械「電力用変圧器に関する問題」

次の電力用変圧器に関する記述で誤っているのはどれか。

１．電力用変圧器の全損失は無負荷損と負荷損からなる

２．無負荷損の主体は、鉄損であり、負荷の大きさに関係なく一定である

３．負荷損は銅損と漂遊負荷損の和であり、負荷電流の二乗に比例して増減する

４．変圧器に付属する冷却装置などの補機類の損失も全損失に含める

５．変圧器の効率は負荷損が無負荷損と等しくなる負荷点において最大となる

解答

４．「補機類の損失は含めない」が正解

解説

無負荷損は鉄心に発生する鉄損（渦電流損＋ヒステリシス損）の他、
励磁電流により巻線中に発生する損失、絶縁物中に発生する誘電体損がある。
負荷損は負荷電流により巻線中に発せする抵抗損（銅損）及び漂遊負荷損がある。
補機損は冷却機等に使用するファン、ポンプモーターの電力があるが、
効率を計算する場合の全損失は無負荷損と負荷損の和とし、補機損は含めない。

同期電動機

◆機械「同期電動機に関する問題」

次の同期電動機に関する記述で誤っているのはどれか。

１．回転磁界と同じ速さで回転する
２．力率が調整できる
３．効率がよい
４．ランニングコストが安く、長時間運転負荷に有利
５．保守が簡単

解答

５．保守が簡単

解説

１.同期速度で回転し負荷の大きさによる速度変化は無い
２．界磁巻線への直流励磁の大きさを変えて力率を調整することができる
３．効率が良い
４．定速駆動の場合、誘導電動機よりイニシャルコストは高いが、
力率、効率が良いのでランニングコストが安く、長時間運転負荷には有利
５．励磁用スリップリングとブラシを持ち保守がやや面倒

誘導電動機

◆機械「誘導電動機に関する問題」

二次誘導起電力と二次周波数の問題

定格周波数５０Ｈｚ、１２極の三相誘導電動機が４７５ｒｐｍで運転している。
停止時の二次誘導起電力を２００ｖとするとき、運転時の二次誘導起電力と
二次周波数をもとめよ。

解答

二次誘導起電力　　１０（ｖ）
二次周波数　　　　２．５（Ｈｚ）

解説

同期速度をＮｓ（ｒｐｍ）、すべりをｓとすると、
Ｎｓ＝１２０×５０／１２＝５００
ｓ＝（５００－４７５）／５００＝０．０５

したがって、二次誘導起電力Ｅ2s（ｖ）、二次周波数ｆ2（Ｈｚ）は、
Ｅ2s＝ｓＥ2＝０．０５×２００＝１０（ｖ）

ｆ2＝ｓｆ1＝０．０５×５０＝２．５（Ｈｚ）

同期発電機

◆機械「同期発電機に関する問題」

２極、５０Ｈｚの三相同期発電機の電機子巻線が、単層巻、毎極毎相の
みぞ数１４、毎みぞの導体数１、毎極の基本波有効磁束が２．３Ｗｂである
ときの誘導起電力を求めなさい。
ただし、分布巻係数０．９５５、短節巻係数１とし、結線は星形とする。

解答

誘導起電力（端子）１１８００Ｖ

解説

１相の起電力Ｅ0は、
Ｅ0＝４．４４ｆｗΦＫdＫp　（ｖ）

全導体数は、
１４×３×２×１＝８４

１相の直列コイル巻数ｗは、
ｗ＝８４／（３×２）＝１４
ゆえに
Ｅ0＝４．４４×５０×１４×２．３×０．９５５×１＝６８３０（ｖ）

星形結線であるから、端子電圧（線間）Ｖiは、
Ｖi＝√３Ｅ0＝１．７３２×６８３０＝１１８００（Ｖ）

空気調和

◆機械「空気調和に関する問題」

次の空気調和システムの自動制御に関する記述に適合する答えを
解答群の中より選びなさい。

人間を対象とする快感空調においては室内温湿度設定条件の幅は比較的広い。
制御温度を一定とする「　１　」を採用すると、省エネルギー化はもとより
保健衛生的にも空調の目的に反する結果となることがあるので、
「　２　」温度の変動に合せて室内温度の設定点を変動させる「　３　」
制御や、「　４　」方式においてダンパ開度や室温の状況に応じて
行う給気温度「　５　」制御など、設定温度の最適化が省エネルギーに
大きな役割を演じる。

解答群
ａ．設定温湿度
ｂ．追従制御
ｃ．変風量
ｄ．変水量
ｅ．定値制御
ｆ．外気
ｇ．湿度
ｈ．日射補償
ｉ．冷水温度
ｊ．定風量
ｋ．定水量
ｌ．外気補償
ｍ．微分
ｎ．積分
ｏ．リセット

解答

１－ｅ．定値制御
２－ｆ．外気
３－ｌ．外気補償
４－ｃ．変風量
５－ｏ．リセット

解説

快感空調においては、制御遅れなどによる無駄時間が大きいとき、
室温の状況に応じて給気温度リセット制御を行い精度を良くしている。
また、外気温度に応じて設定値を変更し、快感度を向上させる外気補償制御も
加えられ、設定温度の最適化により省エネルギーが図られている。

直流直巻電動機

◆機械「直流直巻電動機に関する問題」

直流直巻電動機の電源極性を逆にするとどうなるか。

１．回転方向は変わらない
２．逆転する
３．回転しない
４．速度が過大になる
５．発電機となる

解答

１．回転方向は変わらない

解説

直巻電動機では、無負荷にすると速度が
過大になり極めて危険であるから、つねに負荷をもっ
ている電車等が適している。始動の際にも負荷をかけ
ておくことが肝要で、無負荷で始動すると直ちに過大
な速度に達する。

回転方向を転換させる方法として、
１．電機子の電流方向を変える　
２．主界磁の電流方向を変える　
の２つの方法がある。

かご形誘導電動機

◆機械「かご形誘導電動機に関する問題」

次のかご形誘導電動機に関する記述で文中の空白に適合する答えを解答群の
中より選びなさい。

かご形誘導電動機は「　１　」形として使用される場合が多かったが、
最近はインバータを用いて「　２　」を制御して回転速度を変化させる
可変速運転が一般的となっている。
この場合、インバータに含まれる「　３　」成分による損失を考慮しても、
巻線形誘導電動機の「　４　」制御による方法に比べて、省エネルギー効果が
大きく、保守も容易である。
インバータ出力は通常、「　５　」／周波数　が一定の制御が行われ
電動機磁気回路内の磁束を一定に保ち、低速運転時の過励磁による
加熱、騒音、振動の防止を図っている。

解答群
ａ．変速
ｂ．鉄損
ｃ．銅損
ｄ．磁界
ｅ．定速
ｆ．二次抵抗
ｇ．電圧
ｈ．電流
ｉ．高調波
ｊ．二次周波数
ｋ．一次周波数

解答

（１）－ｅ．定速
（２）－一次周波数　
（３）－ｉ．高調波　
（４）－ｆ．二次抵抗
（５）－ｇ．電圧
　

解説

産業用インバータの使用目的
１．省エネルギー：必要な風量、流量に応じた速度制御運転による駆動電力の
低減
２．品質向上、生産性向上：ラインの速度を上げる
３．自動化、省力化：複数の電動機の同期運転・比例制御
４．快適性向上：ショックレスの加速、減速による乗り心地の向上
５．保守性の向上：無負荷時低速度運転などによる機械の超寿命化

電気加熱

◆機械「電気加熱に関する問題」

次の電気加熱に関する記述に適合する答えを解答群の中より選びなさい。

１．鉄の溶解や金属の熱処理
２．塗装の焼付け、乾燥や樹脂の硬化
３．食品の調理、冷凍品の解凍やゴムの加硫
４．１５００～２５００℃の非酸化雰囲気中で非金属発熱体として使用する材料
５．１０００～１４００℃の酸化雰囲気中で金属発熱体として使用する材料

解答群
ａ．抵抗加熱
ｂ．赤外線加熱
ｃ．アーク加熱
ｄ．誘導加熱
ｅ．誘電加熱
ｆ．マイクロ波加熱
ｇ．炭化けい素
ｈ．鉄クロムアルミ系
ｉ．タングステン
ｊ．カーボン

解答

（１）－ｄ．誘導加熱
（２）－ｂ．赤外線加熱　
（３）－ｆ．マイクロ波加熱　
（４）－ｊ．カーボン
（５）－ｈ．鉄クロムアルミ系
　

解説

誘導加熱：高周波を用いて金属の急速加熱、表面処理を行うものと
低周波を用いて金属の溶解、圧延等を行うものがある。
赤外線加熱：塗装の焼付け、乾燥や樹脂の硬化、保温等表面加熱に適する。
マイクロ波加熱：食品の調理、解凍、例として電子レンジ
単体金属発熱体の内、タングステンやモリブデンは高温で酸化されやすく、
還元雰囲気、中性雰囲気または真空中でなければ使用できない。
合金発熱体である、鉄クロムアルミ系は酸化雰囲気で１０００～１４００℃で
使用される。

自動制御

◆機械「自動制御に関する問題」

次の自動制御に関する記述の空白に適合する答えを解答群の中より選びなさい。

自動制御は、大きく分けて（１）「　　　」と（２）「　　　」の
２種類がある。
（１）の制御は、制御量の値を目標値と比較し、両者を一致させるように
（３）「　　　」を行う制御である。
この制御系は、信号が一巡するように閉じられているので、（４）「　　　」
制御系である。
（２）の制御は、あらかじめ定められた順序に従って制御の各段階を逐次
進めていく制御で、（５）「　　　」制御系である。

（ア）比例制御　　　　　（イ）開回路　　　　　　（ウ）閉回路
（エ）シーケンス制御　　（オ）フィードバック　　（カ）ループ
（キ）訂正動作　　　　　（ク）変換　　　　　　　（ケ）測定

解答

（１）－（オ）フィードバック
（２）－（エ）シーケンス制御　
（３）－（キ）訂正動作　
（４）－（ウ）閉回路
（５）－（イ）開回路　

解説

フィードバック制御には、定値制御（例：電圧、回転速度などを一定制御する
自動調整装置）と追従制御（例：自動平衡形計器）、比率制御、プログラム制御
がある。
シーケンス制御には、例：自動洗濯機、自動販売機、旋盤、工作機械などがある。

同期発電機の短絡比

◆機械「同期発電機の短絡比に関する問題」

同期発電機の短絡比ｓは次の式によって現されるが、式中の空白に適合する
組み合わせとして正しいのはどれか。

ｓ＝
｛（ａ）の発生に要する励磁電流｝／｛（ｂ）時に定格電流を流すときの励磁電流｝

１．（ａ）定格電流　　　　（ｂ）１線地絡
２．（ａ）定格周波数　　　（ｂ）三相短絡
３．（ａ）三相短絡電流　　（ｂ）定格電圧
４．（ａ）無負荷定格電圧　（ｂ）三相短絡
５．（ａ）定格電流　　　　（ｂ）定格周波数

解答

４．

解説

短絡比の大なる同期機は、鉄心の量が多くなり、機械の寸法や重量が大きくなり、
鉄損や機械損などの固定損が大きくなり、効率が低下し価格も高くなる。
そのかわり、電機子反作用、電圧変動率が小さくなり、過負荷耐量が大きく
なりことから、安定度や線路充電容量が大きくなります。（鉄機械）
　短絡比の小さい同期機は、電機子巻線の量が標準より多くなり、
機械の寸法や重量が小さくなって銅機械と呼ばれる。

交流電磁石

◆機械「交流電磁石に関する問題」

つぎに示す交流電磁石の特徴で誤っているものを選びなさい。

１．磁束が交番するので、塊状鉄心だとうず電流を生じる
（鉄心は成層鉄心を用いる）
２．浮遊負荷損を生じるので、良質の鉄心材料を必要とする
３．吸引力は２倍の周波数で脈動する
４．励磁電流の大きさは磁路や空隙の変化で大きく変わる
５．高速動作に適する

解答

２．

解説

２．ヒステリシス損を生じるので、良質の鉄心材料を必要とする

変圧器

◆機械「トランス(変圧器）に関する問題」

つぎに示すトランス(変圧器）の中でアーク溶接器に使用するものを選びなさい。

１．スコットトランス
２．絶縁トランス
３．高漏れトランス
４．アモルファストランス
５．単巻トランス

解答

３．

解説

１．スコットトランス
三相回路から相当大容量の単相負荷を、変圧器の結線により三相回路に
平衡負荷として取りたい場合、たとえば単相の電気炉や非常用電源の
単相負荷等でこのような場合、最も広く用いられているのがこのスコット
結線方式のトランスです。

２．絶縁トランス
般的な機器に使用されているトランスは、入力側の線と出力側の線がつながって
おらず、電気的には絶縁状態にあり、入力側の電気は電磁誘導によって出力側に
伝わります。
このように、入力と出力が分離しているトランスを絶縁トランスといいます。

３．高漏れトランス
特に漏れ磁束を多くした変圧器で、負荷電流が流れると二次端子電圧が
著しく降下（垂下特性という）し、負荷電流はほぼ一定となる。

４．アモルファストランス
鉄心にアモルファス合金を採用して全損失を約４０％にまで低減、
アモルファス合金とは、鉄やボロン、けい素などを原材料に、溶融状況から急激に
冷却することで作られる非結晶の固体です。
けい素鋼帯と比べて無負荷損失（ヒステリシス損＋渦電流損）を約１／５に
低減することができます。

５．単巻トランス
電源側、負荷側が同一巻線になっており、電圧を変換するためだけのみの目的に
使用します。
変圧比が小さい場合には、絶縁式と比べ、小型で軽量です。
三相複巻で入力４００Ｖ、出力２００Ｖの１００ｋＶＡでは、重量が５００ｋｇ
程度にもなりますが、単巻した時には、３５０ｋｇ程度となります。
変圧比が小さければ小型になり、変圧比が大きくなれば大きくなります。

三相誘導電動機の速度制御

◆機械「三相誘導電動機の速度制御に関する問題」

インバータによる三相誘導電動機の速度制御は、つぎにあげる方式のどれに
相当するか。

１．周波数制御
２．極数変換による制御
３．端子電圧を変えて行う制御
４．二次抵抗による制御
５．縦続法

解答

１．

解説

１．周波数制御
電源の周波数を変えると同期速度が変わるので電動機の回転数も可変できる。

２．極数変換による制御
電動機の固定子巻線の接続を変える事によって極数を変えると同期速度が変わる
ので電動機の回転数を変えることができる。

３．端子電圧を変えて行う制御
始動補償器のような三相変圧器をもちいて、電動機に加わる電圧を調整して
負荷の所要トルクと平衡させた速度を得るもので速度制御範囲は狭い。

４．二次抵抗による制御
二次抵抗法による始動法と全く同じ方法で、抵抗器の抵抗値を変える事に
よって電動機の速度を制御する。

５．縦続法
極数の異なる二つの電動機を同軸に接続し、一方は電源につなぎ、その
スリップリングからの二次出力を他方の固定子巻線に接続すると、
回転速度は二つの電動機の極数の和を極数とする電動機の回転数となる。

Ｎ＝１２０ｆ／（ｐ1＋ｐ2）
ｆ：電源周波数Ｈｚ
ｐ1、ｐ2：二つの電動機の極数

変圧器のパーセントインピーダンス

◆機械「変圧器のパーセントインピーダンスに関する問題」

容量５０ＫＶＡ、定格１次電圧６６００Ｖの変圧器がある。
いま、２次端子を短絡して、１次端子に４００Ｖの交流電圧を加えたとき、
定格電流と同じ電流が流れた。
パーセントインピーダンス降下及び１次短絡電流を求めなさい。

解答

パーセントインピーダンス降下
６．１（％）

１次短絡電流
１２４．３（Ａ）

解説

％ｚ＝（４００／６６００）×１００＝６．１（％）

１次定格電流Ｉ1n＝５０×１０００／６６００＝７．５８（Ａ）
Ｉs＝７．５８×（１００／６．１）＝１２４．３（Ａ）

電熱

◆機械「電熱に関する問題」

家庭用の風呂に水を１８０ｋｇいれ、２時間かかって４２度ｃの温度に
温めるには、何キロワットの電熱器を必要とするか。
ただし、水の温度は始めに１５度ｃとし、電熱器の効率は８５％とする。

解答

３．３２（ＫＷ）

解説

１５度ｃの水１８０ｋｇを４２度ｃに温めるのに必要な熱量Ｑ1は、
Ｑ1＝１８０（４２－１５）　（ｋｃａｌ）

これに対して、効率０．８５の容量Ｐ（ＫＷ）の電熱器で２時間通電する
熱量Ｑ2（ｋｃａｌ）は、
Ｑ2＝Ｐ×２×８６０×０．８５　（ｋｃａｋ）
Ｑ1＝Ｑ2であるから、
１８０（４２－１５）＝Ｐ×２×８６０×０．８５
よって、
Ｐ＝｛１８０（４２－１５）｝／（２×８６０×０．８５）
＝３．３２（ｋｗ）

コンピュータ

◆機械「コンピュータに関する問題」

つぎに示す１０進数を１６進数に変換しなさい。

１．（３０）10
２．（２５６）10
３．（３２７６７）10

解答

１．１Ｅ
２．１００
３．７ＦＦＦ

解説

１０進数を１６で割っていき、そのつど余りを求め、下位からの数値にする。

解法：v141fig3

１０進数　0～9　10　11　12　13　14　15　
１６進数　0～9　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　Ｆ　

コンピュータ

◆機械「コンピュータに関する問題」

つぎに示す１６進数を１０進数に変換しなさい。

１．（３Ｂ）16
２．（ＣＣ）16
３．（ＦＦＦＦ）16

解答

１．５９
２．２０４
３．６５５３５

解説

１．（３Ｂ）16
＝３×１６＾1＋１１×１６＾0＝５９

２．（ＣＣ）16
＝１２×１６＾1＋１２×１６＾0＝２０４

３．（ＦＦＦＦ）16
＝１５×１６＾3＋１５×１６＾2＋１５×１６＾1＋１５×１６＾0
＝６５５３５

１０進数　0～9　10　11　12　13　14　15　
１６進数　0～9　Ａ　Ｂ　Ｃ　Ｄ　Ｅ　Ｆ　

コンピュータ

◆機械「コンピュータに関する問題」

つぎに示す１０進数を２進数に変換しなさい。

１．（１４）10
２．（２０）10
３．（１００）10

解答

１．１１１０
２．１０１００
３．１１００１００

解説

１０進数を２で割っていき、そのつど余り（０か１）を求め、下位からの
数値にする。

解法：v139fig3

コンピュータ

◆機械「コンピュータに関する問題」

つぎに示す２進数を１０進数に変換しなさい。

１．（１０００）2
２．（１００００１）2
３．（１０１０１０）2

解答

１．８
２．３３
３．４２

解説

１．（１０００）2＝１×２＾3＋０×２＾2＋０×２＾1＋０×２＾0
＝８＋０＋０＋０＝８

２．（１００００１）2
＝１×２＾5＋０×２＾4＋０×２＾3＋０×２＾2＋０×２＾1＋１×２＾0
＝３２＋０＋０＋０＋０＋１＝３３

３．（１０１０１０）2
＝１×２＾5＋０×２＾4＋１×２＾3＋０×２＾2＋１×２＾1＋０×２＾0
＝３２＋０＋８＋０＋２＋０＝４２

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。

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

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）

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。

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

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

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）

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

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）

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）

ブラシ材料

◆機械「ブラシ材料に関する問題」

次の文中の空白に適当な答えを記入しなさい。

金属黒鉛質ブラシは、（１）「　　　」、砲金、黄銅などの微粉と
（２）「　　　」微粉を配合して作ったものであるから、
（３）「　　　」抵抗および（４）「　　　」抵抗が少ない。
電流密度が高く、摩擦係数が小さいので、
ブラシの（５）「　　　」が少ないのが特徴である。

解答

（１）銅
（２）黒鉛
（３）固有
（４）接触
（５）発熱

解説

金属黒鉛ブラシは、摩擦抵抗が１０～３５Ａ／ｃｍ＾2
接触抵抗による電圧降下が０．０２～０．４Ｖである。
ともに他の材料と比較して小さい。
低電圧大電流直流機や交流機に使用される。

空調送風機

◆機械「空調送風機に関する問題」

一般ビルの空気調和装置用に多翼送風機を使用して、
風量１０００ｍ＾3／ｍｉｎ、風圧１５０ｍｍＡｑの空気を送出する場合、
この送風機用電動機の所要出力を求めよ。
ただし、送風機の効率は５３％、余裕係数は１．２５とする。

解答

５７．８（ＫＷ）

解説

Ｐ＝（ｋＱＨ）／（６１２０η）　（ＫＷ）
＝（１．２５×１０００×１５０）／（６１２０×０．５３）
＝５７．８（ＫＷ）

ｋ：余裕係数（１．１５～１．５０）
Ｑ：風量（ｍ＾3／ｍｉｎ）
Ｈ：風圧（ｍｍＡｑ）
η：送風機の効率

同期電動機

◆機械「同期電動機に関する問題」

文中の空白に適合する答えを記入しなさい。

同期電動機は、一般に（１）「　　　」形として使用される場合が多い。
同期電動機には（２）「　　　」装置が必要である。
同期電動機が一定電圧、一定周波数の電源に接続され、一定の負荷を
負って運転しているとき、励磁電流を（３）「　　　」させると、電機子電流の
誘導起電力に対する位相がこれまでよりも進み側に変化し、励磁電流を
（４）「　　　」させると、これまでよりも遅れ側に変化する性質がある。
この性質を同期電動機の（５）「　　　」と呼んでいる。

解答

（１）定速
（２）励磁
（３）増加
（４）減少
（５）Ｖ特性

解説

同期電動機の供給電圧及び負荷を一定にして、励磁電流を変化させると、
電機子電流の大きさが変化するほか、供給電圧と電機子電流の位相関係
すなわち力率も変化する。
この励磁電流と電機子電流との関係はＶ曲線と呼ばれている。
Ｖ曲線の最低点が力率１００％で、励磁電流が増加すれば進み力率、
逆に励磁電流が減少すれば遅れ力率になる。

電熱

◆機械「電熱に関する問題」

ある電熱器の電熱線の断面積が長時間の使用で一様に１０［％］減少した。
また,修理のため,長さが１０［％］減少した。
この電熱器の消費電力はもとの値の何倍になるか。

解答

１倍

解説

電熱線の抵抗は、断面積に反比例し、電熱線の長さに比例する。
ただし、同一電力で使用する場合、細くて短いほうが発熱体の
表面電力密度が大きくなり、温度が高くなる。

変圧器のＶ結線

◆機械「変圧器のＶ結線に関する問題」

単相６６００Ｖ／２１０・１０５Ｖ、５０ＫＶＡの変圧器２台が
Ｖ結線されている。
この変圧器を６３００Ｖの３相平衡電源に接続したとき、２次端子間電圧Ａは
何Ｖになるか。

図：v126q3

解答

１００．２（Ｖ）

解説

２側端子間電圧ＶAは、
ＶA＝６３００×（１０５／６６００）＝１００．２（Ｖ）

直流分巻発電機

◆機械「直流分巻発電機に関する問題」

磁極数６、電機子導体数４００、各磁極の磁束０．０１（Ｗｂ）、
回転数１２００（ｒｐｍ）の直流分巻発電機における誘導起電力を求めよ。
ただし、電機子巻線は波巻とする。

解答

誘導起電力は２４０（Ｖ）

解説

磁極対数をｐ、電機子導体数をｚ、毎極の磁束をΦ（Ｗｂ）、
回転数をＮ（ｒｐｍ）、電機子回転数を２ａとすれば、誘導起電力Ｅ（Ｖ）は、

Ｅ＝２ｐΦ（Ｎ／６０）・（ｚ／２ａ）＝ｐｚ／（６０ａ）　・（ΦＮ）

＝（３×４００）／（６０×１）　×０．０１×１２００
＝２４０（Ｖ）

直流発電機

◆機械「直流発電機に関する問題」

図に示す直流発電機の励磁方式において、（ア）、（イ）及び（ウ）の
それぞれについて正しい名称を組み合わせたのは、つぎのうちどれか。

図：

　　
　　　（ア）　　　（イ）　　　（ウ）
１．　分巻　　　　直巻　　　　複巻
２．　分巻　　　　複巻　　　　直巻
３．　他励　　　　分巻　　　　和動
４．　複巻　　　　差動　　　　他励
５．　複巻　　　　分巻　　　　直巻

解答

５．

解説

電機子との接続が直列式か並列式かに着目。
（ア）は複巻式のうちの内分巻形（分巻界磁巻線が直巻界磁巻線よりも
電機子に近い内側にある。）

直流発電機

◆機械「直流発電機に関する問題」

２台の直流発電機が並列運転している。
その内部抵抗は、Ｇ1が０．０４Ω、Ｇ2が０．０６Ωである。
負荷電流は１００Ａである。
この場合の、負荷の電力Ｐ（ｋｗ）と、
発電機Ｇ1、Ｇ2の損失電力を求めなさい。

解答

１０．６４（ｋｗ）

解説

Ｇ1側について、負荷端子での電圧Ｖを考えると、
Ｇ1の負担する電流をＩ1とすれば、
Ｖ＝１０８－０．０４Ｉ1（Ｖ）
同様にＧ2側について考えれば、負荷端子電圧は、
Ｖ’＝１１０－０．０６×（１００－Ｉ1）（Ｖ）

ＶとＶ’は等しいはずだから、
１０８－０．０４Ｉ1＝１１０－０．０６（１００－Ｉ1）
これを整理すると、
０．１Ｉ1＝４
∴Ｉ1＝４／０．１＝４０（Ａ）

よって、Ｇ2の負担電流は１００－４０＝６０
以上から、Ｇ1の損失電力Ｐl1は、
Ｐl1＝ｒ1Ｉ1＾2＝０．０４×（４０）＾2＝６４（ｗ）

Ｇ2の損失電力Ｐl2は、
Ｐl2＝ｒ2Ｉ2＾2＝０．０６×（６０）＾2＝２１６（ｗ）
また、負荷の電力Ｐは、端子電圧Ｖが、
Ｖ＝１０８－１．６＝１０６．４

（∵電圧降下はｒ1Ｉ1から０．０４×４０＝１．６となる。Ｇ1がわについて）
であるから、Ｐ＝ＶＩにより、
Ｐ＝１０６．４×１００＝１０．６４（ｋｗ）

同期発電機

◆機械「同期発電機に関する問題」

同期発電機の三相短絡特性はつぎのどの関係を表したものか。

１．端子電圧と界磁電流
２．端子電圧と電機子電流
３．電機子電流と界磁電流
４．内部誘導起電力と電機子電流
５．内部誘導起電力と界磁電流

解答

３．

解説

三相同期発電機は一般に商用の交流電源として用いられており、容量の極めて
大きなものが多い。原動機の種類によって水車発電機、タービン発電機、
エンジン発電機などがある。無負荷飽和曲線、三相短絡曲線、
抵抗負荷時の負荷特性を測定して、同期発電機の電圧変動率、重要な定数で
ある同期インピーダンス（正相インピーダンス）、短絡比などを算出する。

送風機

◆機械「送風機に関する問題」

次の空白に適当な答えを記入しなさい。

送風機は一般に、（１）「　　　」(慣性モーメントの４倍）が電動機回転子の
（２）「　　　」より非常に（３）「　　　」いため、加速に（４）「　　　」
い時間を要する。
したがって、かご形誘導電動機では、回転子導体の（５）「　　　」が十分
大きくないと過熱したり、始動の繰り返しで焼損の恐れがある。

解答

（１）ＧＤ＾2
（２）ＧＤ＾2
（３）大き
（４）長
（５）熱容量

解説

送風機の特徴は、ＧＤ＾2が大きいことである。
始動時には、静止摩擦トルクのため定格トルクの２０～３０％程度の
始動トルクを要する。
送風量の調節は、ダンパの開閉による方法と電動機の速度制御による
方法があるが、後者のほうが小風量時の損失が少なく風量調節を要する
場合は、経済的である。

誘導電動機

◆機械「誘導電動機に関する問題」

定格周波数６０Ｈｚに設計された三相誘導電動機を同一電圧及び同一出力の
もとに周波数５０Ｈｚで使用するとき、温度上昇は（ア）「　　　」し、
回転速度は（イ）「　　　」する。
また、無負荷電流は（ウ）「　　　」する。

上記の空白箇所に記入する字句として、正しいものを組合わせたのは次の内
どれか。

　　　（ア）　　（イ）　　（ウ）
（１）増加　　　減少　　　増加
（２）増加　　　減少　　　減少
（３）減少　　　増加　　　増加
（４）増加　　　増加　　　増加
（５）増加　　　増加　　　減少

解答

（１）

解説

回転する電動機は、軸を持ち回転する回転子(ロータ: Rotor)と、回転子と
相互作用して回転モーメントを発生させる固定子(ステータ: State)、
回転子の回転を外部に伝える回転軸、回転軸を支える軸受、損失により発生した
熱を冷却する冷却装置などから構成される。

同期インピーダンス

◆機械「同期インピーダンスに関する問題」

同期発電機の無負荷飽和曲線、短絡曲線において、
無負荷で定格電圧Ｖnを発生するのに必要な励磁電流Ｉfn＝１００Ａ、
定格電流Ｉn（Ａ）と等しい三相短絡電流Ｉs（Ａ）を流すのに必要な
励磁電流Ｉfn＝１３０（Ａ）、
定格電圧Ｖn＝６０００（Ｖ）
の三相同期発電機がある。
Ｉn＝４００（Ａ）のとき、短絡比ｓ、百分率同期インピーダンス％Ｚs、
同期インピーダンスＺsを求めよ。

解答

ｓ＝１．３
％Ｚs＝７６．９（％）
Ｉs＝５２０（Ａ）
Ｚs＝６．６６（Ω）

解説

ｓ＝Ｉfs／Ｉfn＝１３０／１００＝１．３

％Ｚs＝１００／ｓ＝１００／１．３＝７６．９（％）

Ｉs＝ｓ×Ｉn＝１．３×４００＝５２０（Ａ）

Ｚs＝Ｖn／√３Ｉs＝６０００／（√３×５２０）＝６．６６（Ω）

変圧器

◆機械「変圧器に関する問題」

次の内変圧器の２次巻線に生じる誘導起電力をしめす式として正しいのはどれか。

１．Ｅ2＝１．１１ｆＮ2Φm　（Ｖ）
２．Ｅ2＝２．２２ｆＮ2Φm　（Ｖ）
３．Ｅ2＝３．３３ｆＮ2Φm　（Ｖ）
４．Ｅ2＝４．４４ｆＮ2Φm　（Ｖ）
５．Ｅ2＝５．５５ｆＮ2Φm　（Ｖ）

Ｅ2：２次巻線の誘導起電力（Ｖ）
ｆ：周波数（Ｈｚ）
Ｎ2：２次巻線の巻数
Φm：最大磁束（Ｗｂ）

解答

４．

解説

Ｅa2＝Ｎ2（ΔΦ／Δt）＝４ｆＮ2Φm

実効値＝平均値×波形率（正弦波では、１．１１）の関係から、
上式を実効値に変換したものが、
Ｅ2＝４．４４ｆＮ2Φm　（Ｖ）
である。

変圧器

◆機械「変圧器に関する問題」

１次電圧３．３ＫＶ、２次電圧２２ＫＶ、６０００ＫＶＡ、
パーセントインピーダンス５％、Δ－Δの三相変圧器がある。
この変圧器の等価回路１相分のインピーダンスをオーム値で示せ。

解答群

１次側から見たインピーダンスは０．０９(Ω）
２次側から見たインピーダンスは４．０（Ω）

解答

１次側から見たインピーダンスＺ（Ω）と２次側から見たインピーダンス
ｚ（Ω）を求める。
このインピーダンスは線間の値であるから、等価回路で表すには、
ΔをＹに換算するため１／３倍する必要がある。

１次、２次定格電圧をＶ1、Ｖ2、
１次、２次定格電流をＩ1、Ｉ2とすると、１次及び２次側から見た
インピーダンスＺ、ｚ（Ω）は、

Ｚ＝％Ｚ／１００　×　Ｖ1／Ｉ1　（Ω)

Ｉ1＝（２０００×１０＾3）／（３．３×１０＾3）＝６０６（Ａ）

Ｚ＝５／１００　×（３．３×１０＾3）＝０．２７２（Ω）

Ｉ2＝（２０００×１０＾3）／（２２×１０＾3）＝９０．９（Ａ）

ｚ＝％Ｚ／１００　×（Ｖ2／Ｉ2）＝５／１００　×（２２×１０＾3）／９０．９
＝１２．１（Ω）

等価回路１相分のインピーダンスをＺ’、ｚ’とすると

Ｚ’＝Ｚ／３≒０．０９（Ω）
ｚ’＝ｚ／３≒４．０（Ω）

電機子反作用

◆機械「電機子反作用に関する問題」

次にあげる電機子反作用の記述で誤っているのはどれか。

１．同期機では力率の違いによる増磁・減磁作用が起きる

２．直流機では主磁束が減少する

３．直流機では中性点が移動する

４．直流機では整流子片間電圧が不均一になる

５．誘導機では電機子反作用はおきない

解答群

５．

解答

誘導機にも電機子反作用はあり、滑りによって反作用が変化する。
１．反作用（二次）電流の大きさにより、力率が決まる。
２．最高出力の制限（端子電圧からの制限）

変圧器の騒音対策

◆機械「変圧器の騒音対策に関する問題」

次にあげる変圧器の騒音対策の例で誤っているのはどれか。

１．できるだけ低騒音の機器を採用する
２．本体を鋼板やコンクリートなどの防音壁で覆う
３．本体と防音壁の間に吸音材を取り付ける
４．本体に防振ゴムを取り付ける
５．変圧器基礎の強化

解答群

５．

解答

基礎の強化は、振動対策になるが騒音対策とはならない。
その他、住宅地から遠く離れた場所に設置するなどの対策がとられる。

％インピーダンス電圧

◆機械「％インピーダンス電圧に関する問題」

次の問題のａに適合する答えを解答群の中より選びなさい。

変圧器の定格容量が６［ｋＶＡ］、定格一次電圧が６，０００［Ｖ］、
％インピーダンス電圧１８０［Ｖ］の％ｚは　(　　ａ　　)　［％］である。

解答群

１．－３３３
２．－３０
３．－３
４．－０．３
５．－０．０３

解答

３．

解説

％ｚ＝｛短絡した２次側に定格電流を流す１次電圧｝／｛１次定格電圧｝
＝１８０／６０００＝０．０３＝３％

鉛蓄電池

◆機械「鉛蓄電池の充電に関する問題」

次にあげる鉛蓄電池の充電方法に対応する説明をＡ．～Ｅ．より選びなさい。

１．初充電
２．浮動充電
３．一般の充電
４．急速充電
５．補充電

Ａ．電源に変動があっては困る機器の電源用蓄電池などでは普段は一定電圧で
常に充電しておく。
Ｂ．自動車用電池などをとくに短時間に充電したいときに用いる。電池の寿命の
点からは好ましくない。
Ｃ．完全な充電状態にするために小電流で充電し、液の濃度で完了を知る。
ときどき補充電をすることが電池の容量維持のため望ましい。
Ｄ．製造後最初に行う充電で、低電流で長時間かける。
Ｅ．かなり放電の進んだ電池の場合１０時間前後の時間をかけて充電が完了する
ように充電する。

解答

１．－Ｄ．
２．－Ａ．
３．－Ｅ．
４．－Ｂ．
５．－Ｃ．

解説

充放電を繰り返して使用できる電池を蓄電池または充電池と呼び鉛蓄電池、
ニッカド電池が代表的である。鉛蓄電池は希硫酸（用途により濃度が異なり
比重１.２～１.３）中に酸化鉛（正極）と鉛（負極）とを配したものである
が放電に伴って両電極に硫酸鉛が生成し電解液の硫酸が減少して濃度が低くなる。
充電はこれをもとに戻す働きをし電圧や液の濃度で充電状態の監視ができる。

アンテナ

◆機械「アンテナに関する問題」

次にあげるアンテナの内、一般地上波テレビの受信に最も一般的に
使用されているのはどれか。

１．ホイップ（ロッド）アンテナ

２．ダイポールアンテナ

３．八木・宇田アンテナ

４．パラボラアンテナ

５．ループアンテナ

解答

３．

解説

八木・宇田アンテナ
テレビアンテナなどに使用されているものです。指向性が強くなるので送信局に
方向を合わせます。このアンテナはダイポールアンテナの前後に電波を導く
導波器と電波を反射させる反射器をつけたものです。

過給器

◆機械「過給器に関する問題」

次は常用発電機に採用される過給器に関する記述である。誤っているのはどれか。

１．過給器とは、通常なら無駄に排出されるエンジン排気ガスのエネルギーを
再利用した、一種のエアーポンプである。

２．排気ガスは、まずタービンホイールアッセンブリー（ホットサイド）を
駆動する。

３．コンプレッサーホイールが回転することによって、大量の空気を圧縮状態で
エンジンの燃焼室に送り込むことができる。

４．圧縮された空気は密度も増しているため、より多くの燃料を送り込むことが
できる。

５．過給器により圧縮された空気と燃料の混合ガスは、温度が上昇すると
ノッキングの原因になるので冷却する必要がある。

解答

本設問の記述には、誤りはない。

解説

過給器（スパーチャージャ）
エンジンの出力を上げるためには、密度の高い空気をどれだけ大量にエンジン
に取込めるかが鍵になります。過給器は、圧力の高い空気を強制的にシリンダ内
に送り込む装置で、排気の圧力でタービンを回転させて駆動させる方式と、
エンジンのクランクシャフトから動力を得る方式があります。

マグネトロン

◆機械「マグネトロンに関する問題」

次はマグネトロンに関する記述である。誤っているのはどれか。

１．電子レンジの心臓部ともいえるのは、「マグネトロン」と呼ばれる一種の
真空管である。

２．二極真空管を利用して、マイクロ波発振用のマグネトロンを開発したのは
アメリカのハルである（１９２１年）。

３．ハル考案によるマグネトロンは、陽極は円筒形になっていて、
中心軸には線状の陰極が設けられている。

４．中心軸方向に磁界を加えることによって、真空管はマイクロ波を発生する
マグネトロンへと変身する。

５．電子の振動と電界の周期的変化のタイミングをうまく合わせると、
出力アンテナからマイクロ波を発生させることができる。

解答

本設問の記述には、誤りはない。

解説

１９２８年、大阪大学の岡部金次郎は円筒形の陽極を分割することで、
より強いマイクロ波を発生できることを発見した。
これが現在の分割型マグネトロンの始まりである。

電子レンジのマグネトロンから出るマイクロ波の周波数は２４５０メガヘルツ
［２４億５千万ヘルツ］と国際的にきめられている。マイクロ波は電波の
一種なので、電波障害を起こさないように、世界で統一されている。

比例動作

◆機械「比例動作に関する問題」

次は空調自動制御における比例動作に関する記述である。誤っているのはどれか。

１．比例動作はＩ動作とも呼ばれる。

２．比例動作は比例帯内で、現在値と設定値の偏差に比例した操作量を
働かす動作を言う。

３．比例帯の目安は、装置によって異なるが、２～１０％となる。

４．比例動作だけでは、オフセット（残留偏差）が生じる為、積分動作を加え、
設定値との偏差をなくすような制御を行うことが一般的である。

５．オフセットとは、設定値と現在値とのズレ（偏差）が一定の値で、
永続的に続くものである。

解答

１．

解説

１．比例動作はＰ動作とも呼ばれる。
・・・が正解。

ＯＮ－ＯＦＦ制御のような不安定な制御結果を改善する方法として、
操作量を０％と１００％の２つの状態だけではなく、ある範囲内の制御量の
変化に応じて０～１００％の間を連続的に変化させるように考えられたのが
比例制御である。

真空遮断器

◆機械「真空遮断器に関する問題」

３．６ＫＶ～７．２ＫＶの所内回路用に適用される遮断器は次の内どれか。

１．真空遮断器（ＶＣＢ）

２．ガス遮断器（ＧＣＢ）

３．磁気吹消遮断器（ＭＢＢ）

４．油遮断器（ＯＣＢ）

５．空気遮断器（ＡＢＢ）

解答

１．

解説

真空遮断器は、受変電設備の主遮断器として、電路を開閉する目的で設置される。
電路の開閉は、停電作業時などに手動で開閉する場合や、過電流継電器（ＯＣＲ
）と組み合わせて、自動的に過負荷電流や短絡電流を遮断する場合などがある。
主遮断装置として要求される機能は、負荷電流はもちろん、事故などにおける
短絡電流を遮断できることである。

変圧器の冷却方式

◆機械「変圧器の冷却方式に関する問題」

小、中容量の油入変圧器の冷却方式で最も一般的なのは次の内どれか。

１．油入自冷式(ONAN)

２．油入風冷式(ONAF)

３．送油水冷式(OFWF)

４．送油自冷式(OFAN)

５．送油風冷式(OFAF)

解答

１．

解説

小、中容量の油入変圧器の冷却方式は油入自冷式が一般的である。

ルミネセンス

◆機械「ルミネセンスに関する問題」

次のルミネセンスに関する記述で誤っているのはどれか。

１．放射ルミネセンスは別名フォトルミネセンス：ＰＬと呼ばれる。

２．電気ルミネセンス はエレクトロルミネセンス：ＥＬと呼ばれる。

３．電界ルミネセンスはエレクトロルミネセンス：ＥＬと呼ばれる 。

４．陰極線ルミネセンスは別名カソードルミネセンス：ＣＬと呼ばれる。

５．電気照明ではないのだが、ホタルの光などは生体ルミネセンスと呼ばれる
　　ことがある。

解答

２．

解説

電気ルミネセンス は、
放電現象によって発生する発光現象。ＥＬとは違う。
(ex.水銀ランプ、ナトリウムランプ、ネオンランプ、メタルハライドランプ)

液晶ディスプレイ

◆機械「液晶ディスプレイに関する問題」

次の液晶ディスプレイに関する記述で誤っているのはどれか。

１．液晶とは「液体」と「結晶」の合成語である。

２．液晶にもいろいろな種類があるが、その中には「スメクティック液晶」
「ネマティック液晶」「コレステリック液晶」などがある。

３．液晶自体に、自ら光を発する力がある。

４．一般の液晶ディスプレイでは、ノーマリー・ホワイトが採用されている。

５．パソコン用ディスプレイに需要が多い。

解答

３．

解説

液晶自体には、自ら光を発する力はない。

液晶ディスプレイ（えきしょうディスプレイ、Liquid Crystal Display、略語LCD）
は液晶の素子を組み込んだ画像表示装置（コンピュータディスプレイなど）である。
単にLCDと呼ぶときは液晶ディスプレイではなく、
その部品の一つである液晶パネル（LCDパネルとも）を指すこともある。

液晶ディスプレイなど液晶を使用した表示装置のことを指して、
単に「液晶」と呼ぶこともある。

液晶テレビ、携帯電話、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ等の
画像表示装置として、広く用いられている。

プラズマディスプレイ

◆機械「プラズマディスプレイに関する問題」

次のプラズマディスプレイに関する記述で誤っているのはどれか。

１．視野角が広い。
２．コントラストが高い。
３．大形化が容易だが、小型化が難しい。
４．液晶ディスプレイと比較して消費電力が大きい。
５．パソコン用ディスプレイに需要が期待される。

解答

５．

解説

１．プラスの粒子（この場合は原子核）とマイナスの粒子（電子）が
ほぼ同等の数だけ自由に入り乱れて振舞っている状態を
「プラズマ(plasma)」と呼んでいる。

２．雷を挙げることができる。これは空気との摩擦によって帯電し、
高電圧の状態になった雷雲どうしの放電によって生じる高濃度のプラズマ
である。

３．低温低圧のプラズマ放電を「グロー放電」といい、
高温では「アーク放電」という。

４．低温)プラズマでは、多くの分子は基底状態にあるが、
電離した高エネルギーの電子がいくつか存在している。
この高速電子が中性の原子や分子に衝突してその粒子を励起する。
これらの粒子が励起状態から基底状態に戻るときに発光する。
これによってプラズマの存在を知ることができる。

５．プラズマディスプレイはこの原理を利用して、小さなプラズマ発光装置を
たくさんつくり、それをつなげて情報信号で制御することでディスプレイに
したものである。

プラス面
　・大画面
　　32型～60型超
　・薄型・軽量
　　一般的にいってCRTの10分の1の厚さ、6分の1の重量
　・視野角
　　160°以上でブラウン管並の広視野角
　・画質
　　歪みのない鮮明表示・自発光による高画質
　・磁気の影響を受けにくい

マイナス面
　・価格の問題
　　CRTと同等になることは考えにくいが、業界では1インチ一万円以下に
　　なると普及するとされている
　・消費電力
　　LCDが標準150Wに対し、プラズマは250W
　・小型化
　　最近では32型が可能になったが、基本的に小型化は難しい。
　　消費電力などの点も含めて、用途に応じて液晶とのすみわけが
　　進むと思われる。

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機に関する問題」

三相誘導電動機が一定電圧で運転中に周波数が下った時の現象で誤っている
のはどれか。

１．回転速度が低下する。
２．漏れリアクタンスが増加する。
３．ギャップの磁束密度が増加する。
４．励磁電流が増加する。
５．力率が低下する。

解答

２．

解説

周波数が下がると、同期速度１２０ｆ／ｐが低下するので、回転数も低下し、
漏れリアクタンス２πｆＬも低下する。

同期機

◆機械「同期機に関する問題」

つぎに示す同期機の特徴の中で誤っているのはどれか。

１．回転子が永久磁石あるいは直流電磁石でできている。
２．回転磁界と同じ速度で回る。
３．回転速度を同期速度といい、極数で決まる。
４．現在使われている交流発電機は、ほとんどが同期速度で回転させる
同期発電機である。
５．ブラシレス発電機は、回転軸に取り付けたシリコン整流器で交流を
直流に変換し、励磁電流として用いている。

解答

３．

解説

３．回転速度を同期速度といい、極数と周波数で決まる。・・・が正解。

同期速度 Ns (rpm) は、交流電源の周波数 f (Hz) と、
磁極の数 p により決定する。
Ｎs＝１２０ｆ／ｐ

同期速度と、実際の回転子の回転速度とが等しい状態を、
「同期した状態」という。
同期速度と実際の回転速度とが同期する回転機を同期機（どうきき）、そ
うでないものを非同期機（ひどうきき）という。

同期機においても、負荷が大きすぎると同期速度と実
際の回転速度とが一致しなくなる。 そうした状態を脱調（だっちょう）
といい、通常の同期機はひとたび脱調すると自力で同期状態に
復帰することが困難なため、すぐに運転を停止させることが望ましい。

サーボ機構

◆機械「サーボ機構に関する問題」

サーボ機構において、制御量とするものとして、次の内誤っているのはどれか。

１．位置
２．速度
３．加速度
４．方位
５．重量

解答

５．重量

解説

サーボ機構とは、ある物体の角度、位置、姿勢など、
その幾何学的な位置を自動制御する技術を総称している。
そして、サーボ機構の場合には入力信号に比べて出力の制御を
する力が大きくなるのが普通である。

ＵＰＳ

◆機械「ＵＰＳに関する問題」

ＵＰＳにおいて、交流を直流に変換する部分はつぎのＡ，Ｂの内どちらか。

Ａ．コンバータ
Ｂ．インバータ

解答

Ａ．コンバータ

解説
電池や発電機を内蔵し、停電時でもしばらくの間コンピュータに
電気を供給する装置。ユーザはこの間に安全にシステムを
終了することができる。

回路は、入力の交流電力を直流に変換するコンバータや、直流電力を
交流電力に変換するインバータなどで構成されている。

【常時インバータ方式】
常時整流器（交流から直流に常時変換する機器）からインバータ
（直流から交流に逆変換する機器）を通して、
正弦波（電圧が時間とともに同じ変化をくりかえしている状態）
出力で給電する方式

【常時商用方式】
　平常時は常に商用電源から供給し、停電などの電源障害が発生したときは、
出力側スイッチを内蔵されているバッテリに切り替え、
インバータから給電する方式。

【ラインインタラクティブ方式】
　常時インバータ方式と常時商用方式の持つメリット、
デメリットを最大公約数的に活かした方式

電池

◆機械「電池に関する問題」

次の電池に関する記述で誤っているのはどれか。

１．電池は大別して、化学電池、物理電池、生物電池等に分けられる。
２．１次電池は、充電して何度も使用することができる。
３．２次電池には、鉛電池、ニッケル・カドミウムアルカリ電池、
ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等がある。
４．物理電池には、太陽電池、熱起電力電池原子力電池等がある。
５．生物電池には、酵素電池や微生物電池がある。

解答

２．１次電池は、充電して何度も使用することができる。

解説

二次電池は充電して何度でも使える電池のことであり、
一次電池は放電が一度きりの電池のことである。

変圧器の過負荷運転

◆機械「変圧器の過負荷運転に関する問題」

次の変圧器の過負荷運転が可能な条件について間違っているのはどれか。

１．周囲温度低下による場合
２．温度上昇試験記録が規定温度上昇値に達しない場合
３．短時間過負荷の場合
４．負荷率が上昇した場合
５．冷却方式を改善した場合（ファン取付け等の場合）

解答

４．負荷率が上昇した場合

解説

油入変圧器運転指針
油入変圧器の過負荷運転については、油入変圧器運転指針（電気学会技術
報告１部第１４３号昭和６１年）によって運用されており、
次のような過負荷運転ができる。

１．周囲温度低下による場合
２．温度上昇試験記録が規定温度上昇値に達しない場合
３．短時間過負荷の場合
４．負荷率が低下した場合
５．冷却方式を改善した場合（ファン取付け等の場合）
６．種々の条件が重なった場合

電熱

◆機械「電熱に関する問題」

１気圧で２０（℃）の水５．６（ｌ）を一定の割合で加熱し、４時間で全ての
水を蒸発させるには、何ＫＷの電熱装置を必要とするか。
ただし、水の蒸発熱を５４０（ｋｃａｌ／ｋｇ）とし、また、電熱装置の
効率を７０（％）とする。

解答

１．４（ＫＷ）

解説

所要電力をＰとすると、

Ｐ＝［５．６×｛（１００－２０）＋５４０｝］／（８６０×４×０．７）
＝１．４（ＫＷ）

直流電動機

◆機械「直流電動機に関する問題」

６極、波巻の直流電動機が１０００（ｒｐｍ）で回転している。
電機子電流５０（Ａ）、枚極の有効磁束０．０１（Ｗｂ）、電機子全導体数
１４４０とすれば、このときのトルクの値はいくらになるか。

解答

３４４（Ｎ・ｍ）

解説

直流電動機のトルクをτとすれば、出力の式から、

ＥＩ＝ωτ＝２π（Ｎ／６０）τ　・・・（１）

また、逆起電力Ｅは、発電機の誘導起電力と同じで、
Ｅ＝（ｐＺＮφ）／（６０ａ）　・・・（２）

（２）を（１）に代入して、τについて整理する。

τ＝６０×（Ｉ／２πＮ）×（ｐＺＮφ／６０ａ）＝ＩｐＺφ／２πａ

波巻ではａ＝２であるから、求めるトルクは、

５０×６×１４４０×０．１×（１／２π・２）＝３４４（Ｎ・ｍ）

変圧器

◆機械「変圧器に関する問題」

変圧器の一次側（巻数Ｎ1）を二次側（巻数Ｎ2）に換算した場合の簡易等価
回路の換算係数に関する記述のうち、誤っているのはどれか。
ただし、この変圧器の巻数比（Ｎ1／Ｎ2）はａとする。

１．一次側の電圧は１／ａ倍
２．一次側の電流はａ倍
３．励磁電流はａ倍
４．一次側のインピーダンスは（１／ａ＾2）倍
５．励磁アドミタンスは（１／ａ＾2）倍

解答

５．励磁アドミタンスは（１／ａ＾2）倍

解説

変圧器の一次側を二次側に換算した場合の等価回路では、

・二次電圧Ｅ2´は、Ｅ1／ａ

・二次電流Ｉ2´は、ａＩ1
また、二次インピーダンスＺ2´は、
Ｅ2´／Ｉ2´＝Ｅ1／（ａ／ａＩ1）＝（１／ａ＾2）×（Ｅ1／Ｉ1）
＝Ｚ1／ａ＾2

励磁アドミタンスＹ0´は、アドミタンスがインピーダンスの逆である
ことから、
Ｙ0´＝ａ＾2Ｙ0

したがって、励磁電流Ｉ0´は、
Ｅ2´Ｙ0´＝（Ｅ1／ａ）×ａ＾2Ｙ0＝ａＩ0

熱流

◆機械「熱流に関する問題」

面積２５（ｍ＾2）、厚さ１０（ｃｍ）、熱伝導率０．４（Ｗ／ｍ・ｋ）の
壁がある。
この壁の内外面の温度差が４（Ｋ）に保たれているとき、熱伝導によって
この壁を伝わる熱流（Ｗ）の値を求めよ。

解答

４００（Ｗ）

解説

熱回路の熱流・温度差・熱抵抗・熱伝導率は、電気回路の電流・電気抵抗
・導電率にそれぞれ相似している。
したがって、

熱流＝温度差／熱抵抗＝４／［（１／０．４）×（０．１／２５）]＝４００（Ｗ）

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２００（％）で回転していて、その二次入力が
２３０（Ｗ）である場合の二次銅損（Ｗ）の値を求めよ。

解答

４６０（Ｗ）

解説

二次銅損（回転子損失）Ｐc2は、すべりｓのとき、
Ｐc2＝ｓＰ2＝２×２３０＝４６０（Ｗ）

変圧器

◆機械「変圧器の渦電流損に関する問題」

変圧器の１次電圧を同じ値に保ち、周波数５０（Ｈｚ）で使用する場合の
鉄心中に生じる渦電流損は、周波数６０（Ｈｚ）で使用する場合の何倍
となるか。

解答

１．０倍

解説

変圧器の渦電流損Ｐeは、
Ｐe＝ｋ（ｆＢm）＾2
磁束密度Ｂmは、

Ｂm＝ｋ´（Ｖ1／ｆ）
だから、

Ｐe＝ｋ"Ｖ1＾2
ここで、１次電圧Ｖ1が同じなら、Ｐeは周波数ｆに無関係。
よって、１．０倍。

全光束

◆機械「全光束に関する問題」

ある光源の平均球面光度が２００（ｃｄ）でった。
この光源の全光束（ｌｍ）を求めよ。

解答

２５１３（ｌｍ）

解説

光度Ｉ（ｃｄ）、光束Ｆ（ｌｍ）、立体角ω（ｓｒ）とすると、
Ｆ＝ωＩ
ゆえに、
Ｆ＝４π×２００＝２５１３（ｌｍ）

電動機

◆機械「電動機に関する問題」

次の文章の空白に適合する答えを記入しなさい。

直流電動機は、（１）「　　　」方式と呼ばれる（２）「　　　」制御により、
回転速度を広範囲に変えることができるが、その構造上、出力と回転速度の
限界が低く保守に手間がかかるので、これを克服する方法として、
（３）「　　　」を（４）「　　　」電動機として用いることが実用化
されている。

解答

（１）レオナード
（２）電圧
（３）かご形誘導電動機
（４）可変速

解説

直流電動機は速度制御に優れた特性をもっているが、整流子やブラシなどが
あり構造が複雑となり、また高速運転においては整流不良の問題も生じて
くるため、出力と回転速度に制限を生じる。
従来、かご形誘導電動機は定速度運転に用いられていたが、近年、半導体素子の
進歩により可変電圧可変周波数装置が実用化され、この装置を用いることにより、
可変速電動機として用いることができるようになった。
かご形誘導電動機は、直流電動機のように整流の問題がなく、また構造も
簡単であるため、可変速範囲が広くとれ保守も容易になるなど特徴がある。

交流電動機

◆機械「交流電動機に関する問題」

次の文章の空白に適合する答えを記入しなさい。

（１）「　　　」電動機、（２）「　　　」電動機に代表される交流電動機には
周波数できまる（２）「　　　」速度がある。
（１）「　　　」電動機では電圧を下げたり、二次側に外部抵抗を挿入して
回転速度を変えられるが、滑りが増加するために二次回路の損失の割合が増加し、
（３）「　　　」が低下する。
これを改善して回転速度を変えるためには周波数を変えるとともに、
交流電動機の誘導起電力やインピーダンス変化に合わせて電圧も変える
必要がある。
このために、（４）「　　　」により商用電源を直流に変換し、
さらにトランジスタなどのオフ機能を持つ（５）「　　　」形半導体素子を
用いた逆変換装置により、直流から可変電圧・可変周波数の交流に
変換する方式が使われている。

解答

（１）誘導
（２）同期
（３）効率
（４）順変換装置
（５）自己消弧

解説

半導体素子のオン－オフ時間の比率を連続的に変えるＰＷＭ制御では
出力波形を正弦波に近づけ、高調波による交流電動機の損失の増加を
極力抑えている。
加減速が頻繁なエレベータなどでは、減速時に電動機を発電機として
動作させて運動エネルギーを商用電源に返還するため、
順変換装置にも逆返還装置と同じ構成が使用されている。
商用電源電流の高調波が少なくなり、さらに、力率が１に
なるように無効電力が０に制御されるので、皮相電力が低減され、
省エネルギーとともに電源設備容量の低減を図ることができる。

直流分巻電動機

◆機械「直流分巻電動機に関する問題」

ある直流分巻電動機が、端子電圧２００（ｖ）で負荷トルク１３０（Ｎ・ｍ）
の負荷を負って運転しているとき、回転速度１４７０（ｒ／ｍｉｎ）であった。
運転時の出力を求めよ。

解答

２０．０（ｋｗ）

解説

出力Ｐは、トルクをＴ（Ｎ・ｍ）、回転角速度をω（ｒａｄ／ｓ）とすると、
Ｐ＝２ωＴ×１０＾-3（ｋｗ）
で表される。
ゆえに、
Ｐ＝２π（１４７０／６０）×１３０×１０＾-3
＝２０．０（ｋｗ）

同期電動機

◆機械「同期電動機に関する問題」

内部相差角（負荷角）４５（ｄｅｇ）で、１０００（ｋｗ）の出力で
運転している同期電動機がある。
内部相差角が６０（ｄｅｇ）になるときの出力は何ｋｗか。
端子電圧及び界磁電流は変わらないものとする。

解答

１２２０（ｋｗ）

解説

Ｐ＝ＶＥ・ｓｉｎ（σ／Ｘs）より
出力Ｐと内部相差角の正弦は比例する。
Ｐ／１０００＝ｓｉｎ６０　／ｓｉｎ４５
Ｐ＝１０００×（ｓｉｎ６０　／ｓｉｎ４５）
＝１２２０（ｋｗ）

直流分巻電動機

◆機械「直流分巻電動機に関する問題」

電機子抵抗０．４（Ω）、界磁抵抗５５（Ω）の直流分巻電動機がある。
これに定格電圧１１０（Ｖ）を加えたとき、始動電流はいくらになるか。
また、始動電流を定格電流の１．５倍に制限するには、電機子回路に
いくらの始動抵抗を入れればよいか。
ただし、定格状態で運転しているときの逆電力は１００（Ｖ）とする。

解答

始動電流２７７（Ａ）
始動抵抗２．４６（Ａ）

解説

（１）端子電圧をＶ（Ｖ）、電機子抵抗をｒa（Ω）、界磁抵抗をｒf（Ω）
とすると、始動電流Ｉs（Ａ）は、
Ｉs＝（Ｖ／ｒa）＋（Ｖ／ｒf）＝（１１０／０．４）＋（１１０／５５）
＝２７５＋２＝２７７（Ａ）

（２）定格状態における逆起電力をＥ（Ｖ）とすれば、定格電流Ｉ（Ａ）は、
Ｉ＝（Ｖ－Ｅ）／ｒa　＋（Ｖ／ｒf）
＝（１１０－１００）／０．４　＋２＝２７（Ａ）

始動電流を定格電流の１．５倍としたときの電機子電流Ｉ'a（Ａ）は、
Ｉ’a＝２７×１．５－２＝３８．５（Ａ）

したがって、始動抵抗をＲ（Ω）とすれば、
Ｖ＝Ｉ’a・ｒa＋Ｉ’a・Ｒ

ゆえに、
Ｒ＝（Ｖ－Ｉ’a・ｒa）／Ｉ’a＝（１１０－３８．５×０．４）／３８．５
＝９４．６／３８．５≒２．４６（Ω）

照明

◆機械「照明に関する問題」

次の照明に関する各値の単位を記入しなさい。

（１）光度
（２）光束
（３）照度
（４）光束発散度
（５）輝度

解答

（１）光度　カンデラ（ｃｄ）
（２）光束　ルーメン（ｌｍ）
（３）照度　ルクス（ｌｘ）
（４）光束発散度　ラドルクス（ｒｌｘ）
（５）輝度　ニト（ｎｔ）

解説

（１）光度　Ｉ＝Ｆ／ω
（２）光束　Ｆ＝Ｉω
（３）照度　Ｅ＝δＦ／δＳ
（４）光束発散度　Ｒ＝Ｆ／Ｓ
（５）輝度　Ｂ＝Ｉθ／Ｓθ

デジタル／アナログ

◆機械「デジタル／アナログに関する問題」

デジタル制御方式の方がアナログ制御方式より優れている点として、
誤っているのは次の内どれか。

１．種々の複雑な制御方式を実現できる。
２．制御装置としてドリフトを生じない。
３．サンプリング時間に制御特性が依存しない。
４．ノイズ除去や制御性の改善が容易である。
５．大規模なプラントを制御するのに適している。

解答

３．

解説

サンプルによって、連続信号をパルス波に変えることをサンプリングという。
サンプリングの時間の波長によって、連続信号の情報が左右される。

短絡比

◆機械「短絡比に関する問題」

短絡比の小さい同期発電機を短絡比の大きい同期発電機と比較した場合の
記述として誤っているのはどれか。

１．固定子、回転子間のギャップが小さい
２．電圧変動率が小さい
３．同期インピーダンスが小さい
４．重量が軽い
５．効率が高い

解答

３．

解説

短絡比は同期機の体格を表す目安になる。
短絡比の大きいものは、
同期インピーダンスを小さくするため、ギャップを大きく、
電機子巻数を少なく設計する。
このため、界磁アンペア回数が大きくなり、
界磁や電機子の寸法及び重量が大きくて、
銅に比べて鉄の使用量の多い鉄機械となる。
短絡比の小さい機械は、鉄よりも銅を多く使うので、
小型で軽量の銅機械となる。

同期発電機

◆機械「同期発電機に関する問題」

定格電圧３３００（Ｖ）、定格電流２１０（Ａ）の三相同期発電機がある。
この発電機の電機子端子を開放した状態で界磁電流を増加していくと、
１２０（Ａ）に達したとき定格電圧が発生した。
次に、その電機子端子を短絡して同じ１２０（Ａ）の界磁電流を与えると、
短絡電流は定格電流の１．４倍であった。
この発電機の同期インピーダンス（Ω)の値をもとめよ。
ただし、発電機の回転速度は一定とする。

解答

１１．３(Ω）

解説

星形結線１相の電圧　Ｅn＝Ｖn／√３＝３３００／√３＝１９０５（Ｖ）

無負荷で定格電圧を発生しているときに端子を三相短絡すると、
永久短絡電流はＩsである。
Ｉs＝１２０×１．４＝１６８（Ａ）

同期インピーダンスＺs＝Ｅn／Ｉs＝１９０５／１６８＝１１．３(Ω）

変圧器

◆機械「変圧器に関する問題」

単相変圧器の負荷の力率が１のときの電圧変動率が２（％）である。
この変圧器の負荷の力率が０．６になったときの電圧変動率を求めよ。
ただし、全抵抗と全リアクタンスの比は１：５である。

解答

９．２（％）

解説

ε＝ｑr・ｃｏｓθ＋ｑx・ｓｉｎθ

ε：電圧変動率
ｑr：パーセント抵抗降下（％）
ｑx：パーセントリアクタンス降下（％）
ｃｏｓθ：負荷力率（％）

題意より、ｃｏｓθ＝１のときの電圧変動率ε1は２（％）でるから、
この条件を上式に代入して、
ε1＝ｑr×１＋ｑx×０＝２
∴ｑr＝２（％）

ｑxは題意より、ｑrの５倍であるから、
ｑx＝５ｑr＝５×２＝１０（％）
したがって、力率０．６におけるこの変圧器の電圧変動率ε2（％）、

ε＝ｑr・ｃｏｓθ＋ｑx・ｓｉｎθ
＝２×０．６＋１０・√（１－０．６＾2）
＝１．２＋１０×０．８
＝９．２（％）

巻上機

◆機械「巻上機に関する問題」

最大積載荷重が２０００（ｋｇ）、平衡重りの重量が５００（ｋｇ）の巻上機が
ある。
巻上速度５０（ｍ／ｍｉｎ）の場合、機械効率を８０（％）とすれば、
電動機の所要出力はいくらか。

解答

１５．３（ＫＷ）

解説

実際の巻上荷重　Ｗ＝２０００－５００＝１５００（ｋｇ）

巻上速度＝５０（ｍ／ｍｉｎ）＝５０／６０　（ｍ／ｓ）

Ｐ＝｛９．８×１５００×（５０／６０）／０．８｝×１０＾-3
＝１５．３（ＫＷ）

動力

◆機械「物体の移動に要する動力に関する問題」

重量５００（ｋｇｆ）の物体を速度２（ｍ／ｓ）で引き上げる場合の
所要動力を求めよ。

解答

９．８（ｋｗ）

解説

物体引き上げに要する力　Ｆ＝５００×９．８（Ｎ）であるから、
所要の動力Ｐは、

Ｐ＝５００×９．８×２×１０＾-3＝９．８（ｋｗ）

変圧器の全負荷効率

◆機械「変圧器の全負荷効率に関する問題」

ある変圧器の負荷力率１００（％）における全負荷効率は９９．０（％）である。
この変圧器の負荷力率８０（％）における全負荷効率（％）を求めよ。

解答

９８．８（％）

解説

力率１００％のときの損失率＝ｐ／Ｐ＝０．０１
力率８０％のときの損失率＝０．０１／０．８＝０．０１２５

効率η＝１－０．０１２５≒０．９８８

同期発電機

◆機械「同期発電機に関する問題」

定格出力１１０００（ＫＶＡ）、定格電圧６６００（Ｖ）の三相同期発電機が
ある。三相短絡電流７５０（Ａ）を流すのに必要な界磁電流が５４（Ａ）で
ある場合、この発電機の定格電流に等しい三相短絡電流を流すのに必要な
界磁電流（Ａ）を求めよ。

解答

６９．３（Ａ）

解説

定格電流
Ｉ＝１１０００×１０＾3／（√３・６６００）＝９６２．３（Ａ）

界磁電流
Ｉf＝（９６２．３／７５０）×５４＝６９．３（Ａ）

ポンプ

◆機械「ポンプ動力に関する問題」

三相誘導電動機に直結したポンプがある。
ポンプの出力が１００（ＫＷ）、効率が７５（％）、
また、電動機の効率が８８（％）、力率が９０（％）であったとすると、
電動機のＫＶＡ入力はいくらになるか。

解答

１６８（ＫＶＡ）

解説

ポンプ入力＝電動機出力Ｐ2

Ｐ2＝１００／０．７５＝１３３．３（ＫＷ）

電動機入力Ｐ1（ＫＶＡ）

Ｐ1＝１３３．３／（０．８８×０．９）＝１６８（ＫＷ）

燃料電池

◆機械「燃料電池に関する問題」

水素・酸素燃料電池において１０（ｋｇ）の水素が消費された。
電池電圧が０．８（Ｖ）、電流効率が９０（％）であるとき、
得られる電気エネルギーは何ｋｗｈとなるか。
ただし、水素の原子量は１．０、ファラデー定数は２７（Ａｈ／ｍｏｌ）とする。

解答

１９４（ｋｗｈ）

解説

水素分子１（ｍｏｌ）は２（ｇ）にあたるから、
１０（ｋｇ）の水素は５０００（ｍｏｌ）になる。
よって、得られる電気エネルギーは、

Ｐ＝０．８×２７×２×５０００×０．９
＝１０４．４×１０＾3（ｗｈ）≒１９４（ｋｗｈ）

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機のすべりに関する問題」

定格出力１０（ＫＷ）の三相誘導電動機が全負荷運転しているとき、
二次抵抗損が５００（Ｗ）であったとすると、
そのときのすべりはいくらか。

解答

４．７６（％）

解説

Ｐ2：二次入力（ＫＷ）
ｓ：すべり
Ｐc2：二次銅損（ＫＷ）

Ｐc2＝ｓＰ2

Ｐ2＝１０＋０．５＝１０．５（ＫＷ）

０．５＝ｓ×１０．５
ｓ＝０．５／１０．５＝０．４７６≒４．７６（％）

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機に関する問題」

全負荷運転中のすべりが４％、定格出力が１００ＫＷの三相誘導電動機がある。
この電動機の一次入力、二次入力、二次抵抗損、及び二次効率はいくらか。
ただし、電動機の全負荷効率は９０％とする。

解答

一次入力：１１１．１（ＫＷ）
二次入力：１０４．２（ＫＷ）
二次抵抗損：４．２（ＫＷ）
二次効率：９６（％）

解説

一次入力Ｐ2＝Ｐ0／η＝１００／０．９＝１１１．１（ＫＷ）

二次入力Ｐ2＝Ｐ0／（１－ｓ）
＝１００／（１－０．０４）＝１０４．２（ＫＷ）

二次抵抗損Ｐc2＝ｓ・Ｐ2＝０．０４×１０４．２＝４．２（ＫＷ）

二次効率η0＝Ｐ0／Ｐ2＝１－ｓ＝１－０．０４＝０．９６→９６（％）

変圧器の騒音対策

◆機械「変圧器の騒音対策に関する問題」

次の変圧器の騒音対策に関する記述で誤っているのはどれか。

１．鉄筋コンクリート造りの電気室の中に変圧器を設置する。
２．変圧器に防振ゴムを取り付ける。
３．コンクリート製の遮音壁を設ける。
４．油入変圧器からＦ種モールド変圧器に変更する。
５．高効率遮音板を採用する。

解答

４．

解説

近年、不燃化ということで、乾式モールド変圧器の採用が推奨されている。
省スペース、防災上の点からは有利であるが、
省エネ、騒音対策の面では、乾式モールド変圧器は必ずしも有利とならない。

変圧器

◆機械「変圧器の％インピーダンス電圧に関する問題」

つぎの変圧器における、
％抵抗電圧、％リアクタンス電圧、％インピーダンス電圧を表す式の空白
（１）～（５）にあてはまる答を解答群の中より選びなさい。

％抵抗電圧　ｑr＝｛Ｗ75／（１）｝×１００　（％）

％リアクタンス電圧　ｑx＝｛（２）／Ｖ｝×１００（％）　

＝［√｛Ｅz＾2－（（３）／Ｉ）＾2｝／Ｅ]×１００（％）

％インピーダンス電圧　ｚ＝√｛（４）＋（５）｝　（％）

解答群

（イ）ｐ　（ロ）ｑ　（ハ）ｐ＾2　（ニ）ｑ＾2　（ホ）Ｗ75
（ヘ）Ｗt　（ト）ＶＩ　（チ）Ｅ　（リ）ＩＸ　（ル）Ｉ

解答

（１）－（ト）
（２）－（リ）
（３）－（ヘ）
（４）－（ハ）又は（ニ）
（５）－（ニ）又は（ハ）

解説

Ｗt：インピーダンスワット
一方の巻線を短絡し他方の巻線に定格電流を流すにたる定格周波数の
電圧を加えたときの入力（電力ワット）
｛測定時の温度ｔ（℃）における負荷損｝
・・・この試験をインピーダンス試験という

Ｗ75：Ｗtを７５（℃）に換算した値

Ｖ：測定端子間の定格電圧（Ｖ）
Ｉ：測定端子間の定格電流（Ａ）

Ｅz：インピーダンスボルト（インピーダンスワット測定時における
端子に加えた電圧）（Ｖ）
ＩＸ：リアクタンス電圧（Ｖ）

％抵抗電圧ｑrの式でＶＩは変圧器の容量を示し、Ｗ75は全負荷時の
負荷損の７５℃換算値と考えられるから、
ｑrは全負荷時の負荷損／容量の％値である。

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）

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）

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）

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）

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]

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）

電子・通信

◆機械「電子・通信に関する問題」

つぎの電子・通信に関する記述で誤っているのはどれか。

１．サーミスタは、電気抵抗が温度により大きく変化する素子であり、一般に、
正の温度係数のものがよく使われる。

２．トランジスタを多段増幅回路に使用したとき、エミッタ接地方式が最も実用的な
回路であるといわれるのは、入力インピーダンスと出力インピーダンスの差が
他の接地方式に比べ最も小さい等の利点による。

３．ゲルマニウムダイオードの順方向の動作電圧は、シリコンダイオードに比べ小さい。

４．電力線から誘導作用によって通信線へ誘起こされる電磁誘導電圧は、
一般に、電力線の電圧に比例して大きくなる。

５．平衡対ケーブルにおいて、心線間のコンダクタンスの値が小さいとき、
漏えいする電流が少なく絶縁が良好である。

解答

１．

解説

サーミスタ：
温度が変わると著しく電気抵抗が変わる半導体。種々の測定器や制御器に用いられる。
サーミスタ（Thermistor ）は、Thermally Sensitive Resistor （熱に敏感な抵抗体）
の総称で、負の温度係数を有するNTC サーミスタを一般にサーミスタと呼んでいる。
サーミスタは金属酸化物を主原料とし高温にて焼結して得られるセラミック半導体で、
その製造法、構造によって各種の形状、特性があり温度測定、温度補償などに広く
利用されている。

直流発電機

◆機械「直流発電機に関する問題」

定格電圧Ｖ２００（Ｖ）の直流発電機が全負荷運転している。
電機子回路の抵抗はＲa０．１（Ω）、界磁回路の抵抗はＲf１０（Ω）である。
全負荷時の誘導起電力Ｅaが２２２（Ｖ）のとき、出力を求めよ。

解答

４０（ＫＷ）

解説

電機子電流Ｉa
Ｉa＝（Ｅa－Ｖ）／Ｒa＝（２２２－２００）／０．１＝２２０（Ａ）

界磁電流Ｉf
Ｉf＝Ｖ／Ｒf＝２００／１０＝２０（Ａ）

定格負荷電流ＩL
ＩL＝Ｉa－Ｉf＝２２０－２０＝２００（Ａ）

出力Ｐは
Ｐ＝Ｖ・ＩL＝２００×２００＝４００００＝４０（ＫＷ）

光束発散度

◆機械「光束発散度に関する問題」

縦４０ｃｍ、横９０ｃｍの平板から４００ｌｍの光束が放射されているときの
光束発散度を求めなさい。

解答

１１１１（ｌｍ／ｍ＾2）

解説

Ｍ＝Ｆ／Ａ
＝４００／（０．４×０．９）＝１１１１（ｌｍ／ｍ＾2）

Ｍ：光束発散度（ｌｍ／ｍ＾2）
Ｆ：光束（ｌｍ）
Ａ：光源の面積（ｍ＾2）

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機に関する問題」

６極，周波数５０（Ｈｚ）の三相誘導電動機が，滑り３［％］，
トルク１５［ｋｇｆ・ｍ］で回転しているときの機械的出力［ｋＷ］
を求めよ。

解答

１４．９６［ｋＷ］

解説

ｐ＝６極，ｆ＝５０［Ｈｚ］の同期速度は，
１２０ｆ／ｐ［ｒ／ｍｉｎ］＝１２０×５０／６＝１０００［ｒ／ｍｉｎ］
＝１０００／６０［ｒ／ｓ］＝１６．７［ｒ／ｓ］である．

機械的出力は，
Ｐｏ＝２π×１６．７［ｒ／ｓ］×（１－０．０３）×９．８×１５／１０００
＝１４．９６［ｋＷ］
となる．

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機の同期ワットに関する問題」

三相誘導電動機の機械的出力Ｐｍを５００Ｗ、すべりｓを２％とするとき
「同期ワットで表されたトルク」を求めなさい。

解答

５１０．２（Ｗ）

解説

誘導機がすべりｓで回転しているときのトルクそのままで同期速度で
回転したと考えるときに生ずる仮定的な機械的出力を同期ワットという。
この値は二次入力に等しく、トルクに比例した値であるので、
トルクを表すのに同期ワットを用いることがある。

三相誘導電動機の機械的出力及びすべりをそれぞれＰｍ，ｓとするとき
「同期ワットで表されたトルク」は、

Ｐ2：二次入力（同期ワット）
Ｉ2・ｒ2：二次銅損
Ｐｍ：機械的出力

Ｐｍ＝Ｐ2－Ｉ2・ｒ2＝（１－ｓ）・Ｐ2
Ｐ2＝Ｐｍ／（１－ｓ）

＝５００／（１－０．０２）＝５１０．２（Ｗ）

単巻変圧器

◆機械「単巻変圧器に関する問題」

次の単巻変圧器に関する記述で誤っているのはどれか。

（１）単巻変圧器は分路巻線と直列巻線からなっている。
（２）単巻変圧器は銅損が少ない。
（３）単巻変圧器は電圧変動率が大きい。
（４）単巻変圧器は低圧側も高圧側と同じ絶縁にしなければならない。
（５）単巻変圧器は一般変圧器より小型化できる。

解答

（３）

解説

（１）単巻変圧器は分路巻線と直列巻線からなっており、お互いに独立で
はなく、一部共通になっている。
（２）分路巻線には一次電流と二次電流の差が流れるため銅損が少なくなる。
（３）分路巻線は共通なので漏れ磁束がなく電圧変動率が良い。
（４）一次巻線と二次巻線が共通になっているために、その間が絶縁されず
低圧側も高圧側と同じ絶縁にしなければならない。
（５）出力容量に比べて自己容量が小さいので、一般変圧器より小型化できる。

同期発電機

◆機械「同期発電機に関する問題」

下記の同期発電機に関する記述の空白に適合する答を解答群より選びなさい。

同期発電機を（１）［　　　］のまま定格速度で運転し、
受電端を開放した長距離送電線に接続すると（２）［　　　］により、
同期発電機に（３）［　　　］電流が流れる。
この場合は、電機子反作用が（４）［　　　］作用であるため
電圧がひとりでに上昇し、定格電圧よりも甚だしく高い電圧となる。
これを（５）［　　　］現象という。

解答群

（イ）充電（進み）　（ロ）充電（遅れ）　（ハ）無励磁　（ニ）過励磁
（ホ）自己励磁　（へ）残留電圧　（ト）フェランチ　（チ）増磁
（リ）減磁　（ヌ）ヒステリシス

解答

（１）－（ハ）
（２）－（ヘ）
（３）－（イ）
（４）－（チ）
（５）－（ホ）

解説

同期発電機の電気子反作用は、
（１）誘導起電力と電機子電流が同相のときは、時速分布を歪ませる
交叉磁化作用または横軸作用となる。

（２）電流が起電力より９０度遅れているときは、界磁束を弱める
減磁作用または直軸反作用となる。

電流が電圧より９０度進んでいるときは界磁束を強める増磁作用または
磁化作用となる。受電端を開放した送電線は大きな静電容量を持つので、
この増磁作用により残留電圧による進み電流でひとりでに
電圧が上昇する。

変圧器の電圧変動率

◆機械「変圧器の電圧変動率に関する問題」

ある変圧器に力率０．８（遅れ）の負荷がかかっている。
百分率抵抗降下は４％である。
又、百分率リアクタンス降下が３％であるとき、
この変圧器の電圧変動率を求めよ。

解答

５（％）

解説

電圧変動率εは
ε＝ｐＣＯＳθ＋ｑＳＩＮθ　（％）

ｐ：％抵抗降下電圧
ｑ：％リアクタンス降下電圧

ε＝４×０．８＋３×０．６＝５（％）

巻線型三相誘導電動機

◆機械「巻線型三相誘導電動機に関する問題」

６極の巻線型三相誘導電動機が５０Ｈｚの電源に接続されて
運転中である。
その二次巻線には１．５Ｈｚの電流が流れている。
この電動機の回転速度を求めよ。

解答

９７０（ｒｐｍ）

解説

Ｎｓ＝１２０ｆ／ｐ＝（１２０×５０）／６＝１０００（ｒｐｍ）

Ｎ＝１０００×（１－（１．５／５０））＝９７０（ｒｐｍ）

この電動機はすべりが３％で運転している。

電機子反作用

◆機械「電機子反作用に関する問題」

次の文中の空白に当てはまる答を記入しなさい。

三相同期発電機の電機子反作用は、（１）［　　　］電流の位相によって
変り、（２）［　　　］と同相のときは、（３）［　　　］作用、
９０度遅れ位相ののときは（４）［　　　］作用を、
また、９０度進み位相のときは（５）［　　　］作用をする。

解答

（１）負荷
（２）誘導起電力
（３）交さ磁化
（４）減磁
（５）増磁

解説

三相交流発電機の電機子巻線に電流が流れると、
同期速度の回転磁界を生ずる。
この磁束の大部分は界磁に作用して、主磁束を変化させる。

この電機子反作用は、電機子電流の位相によって、
直軸反作用と横軸反作用がある。

スター・デルタ始動法

◆機械「スター・デルタ始動法に関する問題」

次の文中の空白に当てはまる答を解答群の中から選びなさい。

誘導電動機のスターデルタ始動法は、固定子巻線を（１）[　　　]結線として
始動し全速度近く加速したとき（２）[　　　]結線に切換えて運転する
方法である。
始動のときには、各相の巻線に定格電圧の（３）[　　　]の電圧が加わる
から始動電流・（４）[　　　]ともにデルタ結線で始動する場合の
（５）［　　　］になる。

解答

（１）スター
（２）デルタ
（３）１／√３
（４）トルク
（５）１／３

解説

低圧三相誘導電動機は、比較的小容量のものに関しては、始動器を
用いない全電圧始動法が用いられるが、電動機が大容量になると
電源容量が小さい場合には電圧降下により起動が困難となったり、
配線用遮断器のトリップを起すことがある。
また、電源の状況によっては他の機器の運転に支障をきたしたり、
電灯にちらつきを生じることもある。
そこで、始動電流を制限して安全に電動機を起動させるために、
始動器を用いるが、その代表的なものがスターデルタ始動法である。
この方式は、制御回路が簡単でスペースをあまり取らず、
安価であるという特徴をもっているが、
始動時のトルクがあまり大きくないので、破砕機などの始動トルクを
必要とする機械には適用できない。
したがって、始動補償器などの方式を検討しなければならない。

電車

◆機械「電車の所要出力に関する問題」

電車のけん引力を６２００Ｎ、列車速度を９０Ｋｍ／ｈ、
動力伝達効率を０．９３とすると、電動機の所要出力はいくらか。
電動機は１台とする。

解答

１６６．７（ＫＷ）

解説

けん引に要する動力Ｐは、速度をＶ、引張力をＦ、伝達効率をηとすれば、

Ｐ＝ＦＶ／η

電車の速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、

Ｖ＝９０×１０００／３６００＝２５（ｍ／ｓ）

Ｐ＝６２００×２５／（０．９３×１０００）＝１６６．７（ＫＷ）

誘導電動機

◆．機械「誘導電動機のすべりに関する問題」

誘導電動機に関する次の各問の答を解答群の中から選びなさい。

１．通電後、回転子が静止しているときのすべりは何％か。
２．無負荷時、ほとんど同期速度で運転しているときの、すべりは何％か。
３．６極の三相誘導電動機が電源の周波数５０Ｈｚで、毎分９５０回転
する場合のすべりは何％か。

解答群

ａ．０　ｂ．５０　ｃ．１００　ｄ．２５　ｅ．７５
ｆ．１　ｇ．２　　ｈ．５　　　ｉ．７　　ｊ．９

解答

１－ｃ
２－ａ
３－ｈ

解説
１．回転子が静止しているとき　　ｎr＝０
ゆえに、
Ｓ＝（ｎ0－ｎr）／ｎ0＝１・・・１００％

２．無負荷のとき　　ｎr＝ｎ0
ゆえに、
Ｓ＝（ｎ0－ｎr）／ｎ0＝０

３．
ｎ0＝（１２０×５０）／６＝１０００（ｒｐｍ）

Ｓ＝（１０００－９５０）／１０００＝０．０５又は　５％

エレベータ

◆機械「エレベータに関する問題」

最大積載荷重５００Ｋｇ、昇降速度毎分６０ｍの
エレベータ用電動機の容量を求めよ。
但し、昇降箱の重量は７００Ｋｇ、平衡おもりの重量は５００Ｋｇとする。
エレベータの機械効率を０．７８、余裕率を１．０とする。

解答

電動機は１１ＫＷを選定する

解説

電動機の所要出力：Ｐ（ＫＷ）
エレベータの機械効率：η
余裕率：ｋ
上昇速度：Ｖ（ｍ／ｓ）
巻上げ重量：ｍ0（Ｋｇ）
積載荷重：　ｍ （Ｋｇ）
昇降箱重量：ｍC（Ｋｇ）
平衡おもり：ｍb（Ｋｇ）

巻上げ重量ｍ0＝ｍ＋ｍC－ｍb＝５００＋７００－５００＝７００（Ｋｇ)

Ｐ＝（９．８・ｋ・ｍ0・Ｖ）／η　（Ｗ）
＝（９．８×１．０×７００×（６０／６０））／０．７８
＝８７９５（Ｗ）
したがって、電動機は１１ＫＷを選定する。

電熱

◆機械「電熱に関する問題」
次の１から５の用途に対応するヒーターを解答群の中より選びなさい。

１．軒先凍結防止ヒーター（ルーフヒーター）
２．配管凍結防止ヒーター
３．ロードヒーティング
４．焼き付け塗装
５．電気温水器

解答群
イ.面状発熱体
ロ.赤外線ランプ
ハ.テープヒーター
ニ.シーズヒーター
ホ.電熱線ユニット

解答

１－イ
２－ハ
３－ホ
４－ロ
５－ニ

解説

イ.面状発熱体
ルーフヒーティングは屋根の下地とカラートタンの間に敷設することから
面状の発熱体を使用することが多い。

ロ.赤外線ランプ
２００ｗ～５００ｗのレフランプ式のものを複数集めて使用する。
平面を均一に加熱できる特徴がある。

ハ.テープヒーター
最近多く使われている制御ヒーターケーブルは、
２本の導線間に電圧（AC100Vまたは200V単相)を加えることにより、２本の導線
を包んでいる黒色ポリマー体が発熱する。このポリマー体は、ヒーターが置か
れている物体表面および周囲の温度環境に応じて発熱する量（出力）を変化させ
ながらバランス良く暖める。
・異常加熱を起こさず安全
・重ね施工が出来る
・抵抗線ヒーターと比べ、断線・焼き切れの心配がない
・平坦な形状で柔軟性があり、取り付け作業が簡単
・周囲状況に応じて発熱量を適切にコントロールし、経済的
などの特徴がある。

ニ.シーズ・ヒーター(sheath heater)
もともとは、
耐熱被覆が赤熱するニクロム線の電熱コンロ。俗称は「蚊取り線香」。
の意味。
最近では、発熱線を金属管に入れて石英粉などの耐熱性のある絶縁物を
充填したものをいう。投げ込みヒータともいう。

ホ.電熱線ユニット
ロードヒーティングに使われるヒーターの主流は、電熱線を波上に延ばして
ユニット形式にしたもの。１ｍ＾2当り２００から３００Ｗを敷設する。

変圧器

◆機械「変圧器の絶縁油に関する問題」

次にあげる変圧器の絶縁油に求められる性質で誤っているのはどれか。
１．絶縁耐力の高いこと
２．冷却作用の大きいこと
３．水分・ガス・塵質などの含有量の少ないこと
４．粘度が高く、熱の放散のよいこと
５．引火点の高いこと

解答

４．粘度が高く、熱の放散のよいこと
（正解は、粘度が低く、熱の放散がよいこと）

解説

その他に、
凝固点の低いこと、科学的に安定で金属を腐食しないこと
（酸又はアルカリを含有しないこと）、油の劣化の原因となる物質を
含有しないことなどがある。

誘導電動機の負荷時間率

◆機械「誘導電動機の負荷時間率に関する問題」

1サイクルの運転が、正転10秒、停止20秒、逆転15秒、停止15秒の
電動機がある、負荷時間率を求めよ。

解答

４１．７（％）

解説

負荷時間率（％ＥＤ）は次式によって求められる。

％ＥＤ＝｛運転時間／（運転時間＋停止時間）｝×１００

＝｛（１０＋１５）／（１０＋１５＋２０＋１５）｝×１００
＝４１．７（％）

定格出力で異常なく運転を続けうる時間を時間定格といい、
銘板に記載している、また、電動機は、一定連続の負荷をかけるととか、
間欠的に使うとかいろいろのモードで運転される。
このような時間的な使用状態を使用と名付けている。

使用には、連続使用、短時間使用、反復使用などがあり、
定格には、連続定格、短時間定格、反復定格、等価定格などがある。
定格はモータに保証された使用限度である。

メカトロニクス

◆機械「メカトロニクスに関する問題」

メカトロニクスのシステム構成には、
センサ（知覚）、コンピュータ（判断）、アクチュエータ（動作）等が
あるが、この中でセンサには具体的にどのようなものがるか述べなさい。

解答

１．熱電子変換素子（温度センサ）
熱電対、サーミスタ、半導体温度センサ、測温抵抗体

２．光電変換素子
光電管、光電子増倍管、光起電力セル、ホトトランジスタ
光導電素子（ｃｄｓ）、ホトダイオード（ＰＤ）

３．感圧素子（圧力センサ）
半導体ひずみゲージ、感圧ダイオード、感圧トランジスタ、圧電半導体

４．その他のセンサ
磁気センサ、超音波センサ、ガスセンサ、温度センサ

解説

メカトロニクスとはメカニクス（Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ：機械学）
またはメカニズム（Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ：機構）と
エレクトロニクス（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ：電子工学）
さらに情報の各技術を組み合せてシステム化した応用範囲の広い
技術である。
特に、近年では、コンピュータ・ＬＳＩをはじめとする
急速な技術開発に伴い目覚しく発展している。

変圧器の並行運転

◆機械「変圧器の並行運転に関する問題」

次にあげる単相変圧器の並行運転の条件で誤っているのはどれか。

１．各変圧器の極性が一致していること
２．各変圧器の巻数比が等しく、一次及び二次の定格電圧が等しいこと
３．各変圧器の％インピーダンスが容量に比例していること
４．各変圧器のインピーダンス角が等しいこと

解答

３．各変圧器の％インピーダンスが容量に比例していること
（各変圧器の％インピーダンスが容量に反比例していること）が正しい

解説

三相変圧器の並行運転の条件は上記の単相変圧器の条件に加えて、

５．一次、二次線間誘起電力の位相偏位（角変位）が等しいこと
６．相回転が合致していること

同期発電機

◆機械「同期発電機に関する問題」

定格電圧６６００Ｖ、定格出力５０００（ＫＶＡ）の三相同期発電機を
定格回転速度で運転したとき、励磁電流２００Ａに相当する
無負荷端子電圧及び三相短絡電流がそれぞれ６６００（Ｖ）
及び６００（Ａ）であった。
この発電機の短絡比は？

解答

１．３７

解説

定格出力をＰ（ＫＶＡ）、定格電圧をＶ（Ｖ）とすると、
定格電流Ｉ（Ａ）は、

Ｉ＝Ｐ×１０＾3／（√３・Ｖ）
＝５０００×１０＾3／（√３×６６００）＝４３７．４（Ａ）

励磁電流２００（Ａ）のときの短絡電流をＩs（Ａ）とすると、
短絡比ＫSは次の式から求められる。
Ｉsは題意から６００（Ａ）であるから、

Ｋs＝Ｉs／Ｉ＝６００／４３７．４＝１．３７

エレベータ

◆機械「エレベータの４象限運転に関する問題」

トラクション式のエレベータにおいて、
下記の４つの運転状態のとき、駆動用の誘導電動機が、
エネルギーを消費する場合はＡを
エネルギーを発生する場合はＢを
記入しなさい。

１．カゴ内が満員で定格速度上昇しているとき
２．カゴ内が無負荷で定格速度上昇しているとき
３．カゴ内が無負荷で定格速度下降しているとき
４．カゴ内が満員で定格速度下降しているとき

解答

１．－Ａ
２．－Ｂ
３．－Ａ
４．－Ｂ

解説

現在、多くのエレベータは、昇降路の直上に交流電動機と巻上げ機を設置し、
巻上げ機の綱車にロープをつるべ式に掛けて、ロープの一端はかごを、
多端にはつり合いおもりを取付けている。こうのような方式をトラクション式
と呼んでいる。
つり合いおもりの重量は、（かごの自重＋定員（定格積載荷重）の５０％）に
設定されているのが一般的である。
このため、エレベータは、乗っている乗客の重量とその運動方向によて
力行（エネルギーの消費）、回生（エネルギーの発生：発電）の
４象限運転を行う。

変圧器

◆機械「変圧器に関する問題」

次の文中の空白に適当な答を記入しなさい。

変圧器は、周囲温度や（１）［　　　］の変動によって油温が変化し、
油の容積が変化する。これを変圧器の（２）［　　　］作用という。
これにより、変圧器内部に湿気を含む空気が持ち込まれ、
（３）［　　　］作用によって不溶性の（４）［　　　］を生じる。
このため絶縁油の絶縁耐力と（５）［　　　］が低下する。

解答

（１）負荷　（２）呼吸　（３）酸化　（４）スラッジ　（５）冷却

解説

呼吸作用は次のようにして起きる。負荷が変化すると、絶縁油の体積が
変化かする。絶縁油の体積が変化すると外箱内の気圧と大気圧とに
差を生じ空気が出入する。
スラッジは、絶縁油中のほとんどの成分である炭化水素が空気中の
酸素と反応して生成されるもので、不溶性の固体物質である。
スラッジはコイルの部分に沈積すると冷却を妨げる。

空気中の湿気が絶縁油に進入すると、機器絶縁物中に進入してその劣化
を来すのみならず電解の作用によって糸状に伸び絶縁破壊の原因になる。
絶縁油の劣化は空気中の酸素及び水分によるものが大きい。
したがって、劣化防止策としては、
（ａ）絶縁油を空気に触れさせない）コンサベータ、窒素ガス封入、
密閉構造タンク
（ｂ）酸素を吸着させる（活性アルミナ）
（ｃ）酸化作用を防止する（酸化防止剤の添加）

などがあるが、（ａ）の方法が広く採用される。

◆機械「直流機の巻線法に関する問題」

以下の表の空白に当てまる答えを解答群の中から選びなさい。

下表は直流機の電機子巻線の重ね巻と波巻の比較である。

　　　　　　　　　　重ね巻　　　　　　　　波巻

ブラシ数　　　　　極数に同じ　　　　極数に関係なく２で良い

電機子巻線
並列回路数　　　［　（１）　］　　　極数に関係なく２

適用例　　　　　［　（２）　］　　　［　（３）　］

解答群

（Ａ）低電圧、大電流　　（Ｂ）高電圧、小電流
（Ｃ）極数に同じ　　　　（Ｄ）極数に関係なく２

解答

（１）－（Ｃ）　　（２）－（Ａ）　　（３）－（Ｂ）

解説

電機子の巻線方式には重ね巻と波巻がある。
重ね巻は並列回路数２ａと磁極数２ｐが等しいので、
端子電圧Ｅは、

Ｅ＝ｐφ（Ｎ／６０）・（ｚ／ｐ）
＝φｚ（Ｎ／６０）　（Ｖ）

また波巻は、並列回路数２ａ＝２（磁極数に無関係）
であるから、ａ＝１とおくと、

Ｅ＝ｐφ（Ｎ／６０）・（ｚ／ａ）＝ｐφ（Ｎ／６０）ｚ　（Ｖ）

ｐ：Ｎ，Ｓ　２極を１組とした組数
φ：１次極の磁束（Ｗｂ）
Ｎ：回転数（ｒｐｍ）
ｚ：電機子巻線の導体総数（本）
ａ：並列回路数は２ａと表す

直流電動機

◆機械「直流電動機に関する問題」

ある直流電動機が出力５（ｋＷ），回転速度Ｎ／ｍｉｎで運転している．
このときのトルクτ（Ｎｍ）の値を求めなさい。

解答

８０Ｎｍ

解説

τ＝Ｐ／（２πＮ／６０）
＝５０００・６０／（２π・６００）
＝８０（Ｎｍ）

Ｐ＝Ｅ・Ｉa＝２π（Ｎ／６０）τ

このように、直流電動機の出力は、
逆起電力と電機子電流との積に等しく、
また、トルクと回転速度の積に比例する。

同期機

◆機械「同期機に関する問題」

無負荷で定格電圧を発生して、定格速度で運転中の三相同期発電機の
端子を突然に三相短絡させた、このとき突発短絡電流は
定格電流の８倍、永久短絡電流は定格電流の１．２５倍であった。
この発電機の同期リアクタンス及び漏れリアクタンスは
何％か、ただし抵抗分は無視する。

解答

漏れリアクタンス：１２．５（％）

同期リアクタンスは８０（％）

解説

Ｉs＝Ｉ×１００／％ｘ（Ａ）

％ｘ＝Ｉ／Ｉs　×１００（％）

突発短絡電流Ｉs’は漏れ電流ｘ’によって制限されるので、

％ｘ’＝Ｉ／Ｉs’　×１００
＝Ｉ／８Ｉ　×１００＝１２．５（％）

また、永久短絡電流Ｉsは同期リアクタンスｘsによって制限されるから、

％ｘs＝Ｉ／１．２５Ｉ　×１００＝８０（％）

短絡が発生しても電機子反作用はすぐに現れない。
したがって、短絡直後の電流は、電機子漏れリアクタンスによって
制限される。
時間がたつと、電機子反作用が現れるので、電流はリアクタンスにより
制限される。

短絡電流Ｉsと定格電流Ｉとの関係は、
％リアクタンスを％ｘとすれば次のように表される。

Ｉs＝Ｉ×１００／％ｘ

インバータ

◆機械「インバータに関する問題」

つぎのインバータに関する記述でＡ群の各ブロックに対応する説明を
Ｂ群の中から選びなさい。

Ａ群
（１）コンバータ部

（２）インバータ部

（３）コントロール部

（４）ベースドライブ部

Ｂ群
（Ａ）
インバータの出力電圧、周波数をコントロールする中枢部である。

（Ｂ）
商用電源から加えられた交流電圧をダイオードで整流し、直流として
コンデンサに蓄積する。
コンデンサで蓄積され平滑された直流電圧はインバータ部に加えられる。

（Ｃ）
コントロール回路の司令によりインバータ部のトランジスタのベースを
駆動する。

（Ｄ）
直流電圧をトランジスタのスイッチングにより可変周波、可変電圧の
交流に変換し、モーターに供給する。

解答

（１）－（Ｂ）
（２）－（Ｄ）
（３）－（Ａ）
（４）－（Ｃ）

解説

インバータは「逆変換」という意味である。
インバータ内部では５０／６０Ｈｚの交流電源を一旦直流に変換し
さらに希望する周波数の交流に逆変換している。

モーター（誘導電動機）の回転数はどうしたら変えられるか。

回転数（ｒ／ｍｉｎ）＝（１２０ｆ／Ｐ）・（１－Ｓ）

ｆ：電源周波数（Ｈｚ）
Ｐ：モーター極数
Ｓ：すべり（％）

回転数を変えるには、

１）極数（Ｐ）を変える
２）周波数（ｆ）を変える
３）すべり（Ｓ）を変える

インバータは２）の周波数を変える方法により回転数を制御する。

光束

◆機械「光束に関する問題」

つぎの空白に当てはまる数字を書きなさい。

入射する放射エネルギーを，人間の眼が光として感じることので
きる波長のうち，[(ア)]（ｍμ）のとき，最も明るく感じ，その
値は[(イ)](ｌｍ／Ｗ）である.

解答

(ア)５５５

(イ)６８０

解説

光として目に感じる波長の範囲は、およそ３８０～７６０ｎｍである。
これ以外では、いくら放射束が強くても目には光りとして感じない。

ある波長λでΦλ（Ｗ）の放射束があり、
その光束がＦλ（ｍ）であったとすれば、両者の比Ｆλ／Φλ（ｌｍ／Ｗ）
を視感度という。

目に光りとして感じる放射束であっても、波長によって感じ方が異なり、
目に光りとして最も良く感じる波長は５５５（ｎｍ）である。

この波長の放射束１（Ｗ）は６８０（ｌｍ）の光束に相当する。

光束Ｆと放射束Φλとの間には次式の関係がある。

Ｆ＝∫Ｆλ＝６８０Φλ・（比視感度）　（ｌｍ）

○放射束を視感によって測ったものが光束である。

天井クレーン

◆機械「天井クレーンに関する問題」

定格荷重５０tの天井クレーンがある。クラブ重量３０t、
クレーンの全重量１００t、巻上げ速度２ｍ／ｍｉｎ、
横行及び走行速度２０ｍ／ｍｉｎ、横行抵抗２７ｋｇ／ｔ、
走行抵抗２５ｋｇ／ｔとし、
また機械的効率はいずれも７０％とすれば、各電動機の
容量はそれぞれ何ＫＷか。

解答

巻上げ電動機容量：２３．３ＫＷ
横行電動機容量：１０．１ＫＷ
走行用電動機容量：１７．５ＫＷ

解説

巻上げ重量Ｆ（Ｎ）、速度Ｖ（ｍ／ｓ）、効率ηとしたとき、
巻上げ電動機容量Ｐ1は、

Ｐ1＝ＦＶ／η＝９．８×５０×１０＾3×（２／６０）×（１／０．７）
　　≒２３．３×１０＾3（Ｗ）

横行電動機及び走行電動機容量をＰ2およびＰ3とすると

Ｐ2＝９．８（５０＋３０）×２７×（２０／６０）×（１／０．７）
　　≒１０．１×１０＾3（Ｗ）

Ｐ3＝９．８（１００＋５０）×２５×（２０／６０）×（１／０．７）
　　≒１７．５×１０＾3（Ｗ）

同期発電機

◆機械「同期発電機に関する問題」

ある三相円筒形同期発電機の無負荷誘導起電力13750〔V〕，端子電圧11000〔V〕で
このときの最大出力は30000〔kW〕であるという．同期リアクタンス〔Ω〕はいくらか．
ただし，電機子抵抗は無視できるものとする．

解答

５Ω

解説

出力Ｐ0は近似式によれば、

Ｐ0＝（ＥＶ／Ｘs）ＣＯＳ（９０－δ）（Ｗ）

Ｅ：１相の誘導起電力（Ｖ）
Ｖ：１相の端子電圧（Ｖ）
Ｘs：１相の同期リアクタンス（Ω）
δ：ＥとＶの相差角（ｄｅｇ）０とする。

Ｘs＝ＥＶ／Ｐ0＝１３７５０×１１０００／（３００００×１０００）
　 ≒５（Ω））

誘導電動機

◆機械「誘導電動機に関する問題」

誘導電動機の端子電圧が定格電圧より低下した場合の記述で
誤っているものは?

(1)始動電流は減少
(2)最大トルクは減少
(3)全負荷速度は減少
(4)全負荷温度上昇は減少
(5)滑りは増加
(6)力率は上昇

解答

(4)全負荷温度上昇は減少

解説

三相誘導電動機、１８．５ＫＷ、４Ｐ、２２０Ｖ、６０Ｈｚ
において、
全負荷運転時、定格電圧の２２０Ｖから１９８Ｖに電圧が低下した場合、

１．入力は２０．３ＫＷから２０．３５ＫＷに増加する。
２．電流は５８．７Ａから６４．９Ａに増加する。
３．効率は９１．４％から９０．９％に低下する。
４．力率は９０．８％から９１．５％に上昇する。
５．すべりは１．９４％から２．４４％に増加する。
６．トルクは１０．１７ｋｇ・ｍから１０．２３Ｋｇ・ｍに増加する。

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）

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）

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)

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）

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）

漏電遮断器

◆機械「漏電遮断器に関する問題」

１００Ｖの低圧回路において、
漏電箇所の抵抗が１０００（Ω）、大地の抵抗が１（Ω）、
変圧器のＢ種接地抵抗が４（Ω）のときに、
漏電遮断器に検出される漏れ電流を求めよ。

解答

９９．５（ｍＡ）

解説

電路が地絡故障を起こすと地絡箇所から大地へ電流が流れ、
変圧器のＢ種接地線に環流する漏れ電流となる。
したがって、漏れ電流は地絡箇所の大地との抵抗、
大地の抵抗及び変圧器のＢ種接地抵抗の和で
電圧を除した値となる。

漏れ電流Ｉr＝
（電源の対地電圧Ｖ×１０００）／（Ｒ1＋Ｒ2＋Ｒ3）　（ｍＡ）

Ｒ1：地絡箇所の抵抗（Ω）
Ｒ2：大地の抵抗（Ω）
Ｒ3：変圧器のＢ種接地抵抗（Ω）

Ｉr＝（１００×１０００）／（１０００＋１＋４）＝９９．５（ｍＡ）

変圧器の過負荷運転

◆機械「変圧器の過負荷運転に関する問題」

電気学会（ＪＥＣ）の「油入変圧器運転指針」では、
自冷式または水冷式油入変圧器の
２４時間以内における１回の短時間過負荷に対して、
過負荷前の負荷が５０％のとき、過負荷時間が１時間以内であれば、
何％の過負荷が許されるか。

解答

１５０％

解説

変圧器は、特定の条件がかなうならば、定格出力をこえる負荷で
あっても、なんら損傷を与えること無く、短時間あるいは連続に
運転することができる。

変圧器過負荷運転指針としては、電気学会の「油入変圧器運転指針」
（昭和４６年６月）がある。

ａ．周囲温度の低下による過負荷
最高周囲温度が３０℃より１℃下がるごとに
（水冷式では冷却水最高温度が２５℃より１℃下がるごとに）
変圧器出力に対し、０．８％だけ過負荷させることができる。
だだし、０℃以下は対象外である。

ｂ．温度上昇試験記録による過負荷
規定の温度上昇限度より試験値が５℃以上低い場合は、
その差１℃ごとに定格出力に対して、１％だけ過負荷させる
ことができる。

ｃ．短時間過負荷
２４時間以内における１回の短時間過負荷に対して、
変圧器は以下の数値だけ過負荷とすることができる。

定格出力の倍数（％）

自冷式または水冷式

過負荷前の負荷（％）　　９０　　　　７０　　　　５０
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
過負荷時間（ｈ）
０．５　　　　　　　　１４７　　　１５０　　　１５０

　　１　　　　　　　　１３３　　　１３９　　　１４５

　　２　　　　　　　　１２０　　　１２５　　　１２９

　　４　　　　　　　　１１０　　　１１４　　　１１５

電気防食法

◆機械「電気防食法に関する問題」

次の文中の空白に適当な用語を記入しなさい。

（１）「　　　」作用による金属の腐食は、
電流の（２）「　　　」する側で発生する。
これを防ぐ方法には、被防食金属が（３）「　　　」極
となるよう外部（４）「　　　」電源を用いる方法と、
（５）「　　　」化傾向の大きな金属を用いる方法がある。

解答

（１）局部電池
（２）流出
（３）陰
（４）直流
（５）イオン

解説

局部電池作用による腐食
不純物を含んだ金属を土壌中や海水に入れると、
局部電池が構成され、イオン化傾向の大きい金属側が
陽イオンとなって溶け出し、しだいに腐食される。

電気的な腐食を防ぐには、外部直流電源による外部電源法と、
電池作用を応用した起電力防食法の二つの電気防食がある。

用途は、地中埋設鉄管や鉛管、化学工場で海水を利用する鉄管、
鋼管、工場の冷却器、熱交換器、火力発電所の復水器
などの防食に広く用いられている。

外部直流電源による方法
地中に埋設された鉄管を例にとって考えると、
被防食金属（鉄管）の近傍に補助電極を埋設し、
鉄管には、直流電源の陽極を接続し、
補助電極には陰極を接続する。
こうすると、補助電極から鉄管に向かって電流が流れる。
この電流によって局部電池作用による電流を打ち消す。
補助電極では、腐食がおきるが、鉄管は電流が流出しないので、
腐食が起きない。

電池作用による方法
地中に埋設された鉄管を例にとって考えると、
被防食金属（鉄管）の近傍に
被防食金属よりイオン化傾向の大きい金属製の補助電極を埋設し、
両者を抵抗を介して導線で接続する。
こうすると、補助電極の側から鉄管に向かって電流が流れるので、
鉄管は腐食しない。

注：イオン化傾向／陽イオンについて・・・

けいこにかなこになおみにめぐみ。ある日突然てっちゃんと、
K       Ca      Na       Mg      Al     ZnFe            

ニッ○ンパブリカ、ホテルに急行。はがしてあがいて、パンティー洗う。
Ni Sn    Pb       (H)     Cu     Hg      Ag        Pt        Au

ニッ○ンに「パブリカ」っていう車はないのですが、
どこかのメーカーであったらしいです。　By:ウチの化学のセンセー。

水銀灯

◆機械「水銀灯に関する問題」

次の水銀灯に関する問題に答えなさい。

（１）蛍光高圧水銀ランプは次のどの放電を利用したものか。

（ａ）グロー放電　（ｂ）アーク放電　（ｃ）火花放電

（２）高圧水銀灯の寿命（Ｈ）は、およそいくらか。

（３）高圧水銀ランプ、メタルハライドランプなどの高輝度放電灯を
総称して何と読んでいるか。

解答

（１）－（ｂ）

（２）１２０００（時間）

（３）ＨＩＤランプ

解説

蛍光高圧水銀ランプは、
演色性を改善するために、外管に蛍光物質を塗り赤色不足を補っている。
さらに着色ガラスを外管に用いるなどして演色性を高めたものがあり、
効率は４０～６０ｌｍ／Ｗ、寿命は１２０００時間程度である。

水銀ランプの発光管中に金属ハロゲン化合物を添加し、
水銀の発光スペクトルに金属の発光スペクトルを加え、
効率と演色性を改善したものをメタルハライドランプと呼び、
効率は７０～９０ｌｍ／Ｗ、寿命は９０００時間程度である。

昇圧器

◆機械「昇圧器に関する問題」

一次電圧２００Ｖ、二次電圧２２０Ｖ、自己容量１ＫＶＡの単巻変圧器を
配電線路の昇圧器としてしようする場合、二次側に接続できる負荷の
最大を求めよ。

解答

１１（ＫＶＡ）

解説

自己容量＝昇圧分×負荷電流

Ｗ＝ｅＩ2＝Ｉ2・（Ｖ2－Ｖ1）

自己容量＝２０×Ｉ2＝１０００（ＶＡ）

ゆえに

Ｉ2＝１０００／２０＝５０（Ａ）

したがって負荷の最大は、

Ｐ＝２２０×５０×１０＾-3＝１１（ＫＶＡ）

溶接機

◆機械「溶接機に関する問題」

文中の空白に適合する答を解答群の中より選びなさい。

抵抗溶接は、溶接すべき母材を合わせ、その接触部に
電流を流し（１）「　　　」によるジュール熱によって
加熱溶融し、圧力を加えて行う溶接である。
アーク溶接に比べて温度が（２）「　　　」く、
溶接後の変形が少なく、溶接電流が大きいという
特徴がある。
また、（３）「　　　」生産に適した高効率溶接が可能である。

アーク溶接は、溶接するべき金属材料（母材）と溶接用電極との
間に発生した（４）「　　　」熱により、金属を加熱溶融して
接合させるものである。
電源として交流と直流が用いられ、アーク安定化のため、
電源の外部特性は（５）「　　　」特性を持たせなければ
ならない。

解答群
（ア）誘導抵抗（イ）接触抵抗（ウ）低（エ）電極（溶接棒）
（オ）少な（カ）大き（キ）小量（ク）多量（ケ）アーク
（コ）直流（サ）交流（シ）垂下

解答

（１）－（イ）　（２）－（ウ）　（３）－（ク）
（４）－（ケ）　（５）－（シ）

解説

抵抗溶接
抵抗溶接は、溶接する部材の接触部に電流を流し、
ここに発生する抵抗熱により加熱溶融し、圧力を加えて
行う溶接。
スポット溶接、プロジェクション溶接、シーム溶接、
バット溶接、フラッシュ溶接、高周波抵抗溶接
などがある。

アーク溶接
アーク溶接には、大別して、溶接棒を母材の溶接部に
溶かし込む溶極式と、溶接電極はほとんど溶けず添加棒を
入れて溶かし込む非溶極式がある。
被覆アーク溶接、炭素アーク溶接、炭酸ガスアーク溶接、
ＭＩＧ溶接、タングステンイナート溶接などがある。

変圧器

◆機械「変圧器の結線方式」

次にあげる変圧器の結線方式の内、１相故障時または
軽負荷時にＶ－Ｖ結線に変更し運転を出来るのはどれか。

１．スター・スター（Ｙ-Ｙ）結線

２．デルタ・デルタ（△-△）結線

３．デルタ・スター（△-Ｙ）結線

解答
２

解説
１．スター・スター（Ｙ-Ｙ）結線
中性点Ｏを接地すれば保護が容易。
各相の電圧が線間電圧の１／√3で絶縁が容易。
各相に循環電流が流れない。

中性点を接地しないと電位が不安定。
中性点を接地すると励磁電流の第３調波成分が線路に流れ、
通信線に誘導障害を発生する。
Ｖ結線にできない。

２．デルタ・デルタ（△-△）結線
１相故障時または軽負荷時にＶ－Ｖ結線にできる。
励磁電流の第３調波成分が△回路を循環して外部に流れない。

中性点がないので接地保護が困難
各相の変圧比、インピーダンスが相違すると循環電流が流れる。

３．デルタ・スター（△-Ｙ）結線
中性点Ｏが接地できる。
励磁電流の第３調波成分が△回路を循環して外部に流れない。

Ｖ結線にできない。
１次、２次電圧に位相差（角変位）３０度を生ずる。

短絡比

◆機械「短絡比に関する問題」

短絡比の小さい同期機の特徴を表しているものは、つぎのうちどれか。
１．同期インピーダンスが小
２．ギャップが大
３．界磁アンペアが大
４．重量が大
５．銅機械である

解答

５．銅機械である

解説

短絡比は同期機の体格を表す目安になる。
短絡比の大きいものは、同期インピーダンスを小さくするため、
ギャップを大きく、電機子巻き数を少なく設計する。
このため界磁アンペア回数が大きくなり、界磁や電機子の
寸法及び重量が大きくて、銅に比べて鉄の使用量の多い
鉄機械となる。
短絡比の小さい機械は、鉄よりも銅を多くつかうので、
小形で計量の銅機械となる。

変圧器の冷却方式

◆機械「変圧器の冷却方式に関する問題」

次の文章の空白部分に適合する答を記入しなさい。

油入自冷式変圧器は、損失による発生熱を、外箱に接する
空気の（１）「　　　」および熱放射によって放出する。
発生熱は寸法の約（２）「　　　」乗に比例し、
放熱面積は（３）「　　　」乗に比例するため、
容量が大きくなると外箱に（４）「　　　」を付けたり
波形にしたり、あるいは放熱器を取り付けて
放熱面積を（５）「　　　」くしている。

解答

（１）対流
（２）３
（３）２
（４）ひれ（放熱板）
（５）大き

解説

冷却方式の種類

１．乾式自冷式
空気の対流によって冷却する方式で、２２ＫＶ以下の
計器用変圧器や低圧の変圧器に用いる。

２．乾式風冷式
乾式変圧器を送風機で強制通風して冷却するもので、
２２ＫＶ以下の地下変電所や電気炉用変圧器など、
火災を特に予防する場所に用いる。

３．油入自冷式
構造が簡単で取扱いや保守も容易であるため、
柱上変圧器から中型の電力用変圧器まで広く用いられる。

４．油入風冷式
送風機で強制冷却するもので、大型の電力用変圧器に
広く用いる。

５．送油水冷式
冷却水を循環させて冷却する方式で、屋内や地下式で
使用する大型の電力用変圧器に用いる。

６．送油自冷式
冷却した油を強制循環する方式で、大型の電力用
変圧器に最も広く用いられている。

誘導電動機の起動方式

◆機械「誘導電動機の起動方式」

下記の文中の空白部分に当てはまる答を解答群の中より選びなさい。

３相誘導電動機は容量が大きくなると、始動時の電流が
大きくなり、同一電源に接続されている機器に悪影響を
与えたり、配線用遮断器のトリップなども起きる恐れがある。
そこで（１）「　　　」以上の電動機には適当な
始動装置を取り付けることが推奨されている。

始動装置の中で最も一般的なものが（２）「　　　」
始動装置である。
この装置では、始動時の電流は（３）「　　　」となるが、
始動トルクも（４）「　　　」となり、大きく低下する。

解答群
（Ａ）コンドルファ　（Ｂ）始動補償機　（Ｃ）スターデルタ
（Ｄ）１／√３　　　（Ｅ）１／２　　　（Ｆ）１／３
（Ｇ）３．７　　　　（Ｈ）５．５　　　（Ｉ）１１

解答

（１）－（Ｈ）
（２）－（Ｃ）
（３）－（Ｄ）
（４）－（Ｆ）

解説

かご形三相誘導電動機の始動は、電動機の大きさや
用途に応じて以下の方式より選び使い分ける。

１．スターデルタ始動法
２．直列リアクタ法
３．一次抵抗始動法

４．始動補償器法
（単巻トランス）

５．コンドルファ始動法
始動補償器の中で、
始動加速から運転に切り替えるとき、
いったん単巻トランスの中性点を開いて
リアクタ始動の形にした後運転状態にする
方法をコンドルファ始動法という。

６．サイリスタ限流始動法

７．インバータ始動法

インバータ

◆機械「インバータに関する問題」

次の文章はインバータに関する記述である。
文中の空欄に当てはまる答を解答群の中から
選びなさい。

インバータとは可変電圧・可変周波数（１）「　　　」の
交流を作りだしモーターの速度制御を行うものである。
インバータの内部では５０／６０Ｈｚの交流電源を
一旦、直流に変換しさらに希望する周波数の交流に
（２）「　　　」する。

インバータは周波数を変えて誘導電動機の回転数を
制御するが、この他に回転数制御の方法としては、
極数を変える方法や、（３）「　　　」を変える
方法がある。

解答群
（Ａ）電圧　（Ｂ）順変換　（Ｃ）逆変換
（Ｄ）すべり（Ｅ）ＣＶＣＦ（Ｆ）ＶＶＶＦ

解答
（１）－（Ｆ）
（２）－（Ｃ）
（３）－（Ｄ）

解説

インバータの代表的な使用例

日常生活での例
１．インバータエアコン
２．エレベータ
３．インバータ電車
東海道新幹線”のぞみ”
東北、上越新幹線”ＭＡＸ”
山の手線、地下鉄

公共、生活関連
１．上下水道のポンプ駆動（水圧調整）
２．ビル空調（風圧調整）
３．東京ドームの館内圧力調整（ファン駆動）

生産設備
１．ホイスト、クレーン
２．工作機械、金属加工機械
３．コンベア
４．真空ポンプ

巻き上げ機

◆機械「巻き上げ機に関する問題」

積載荷重１０００Ｋｇ、昇降速度毎分１５０ｍの
巻き上げ機用電動機の容量を求めよ。
ただし、巻き上げ機の機械効率を７５％余裕率を１．０とする。

解答
３２．７ＫＷ

解説

Ｐ＝ｋＦｖ／η

　＝１×５８００×（１５０／６０）×（１０＾-3）／０．７５
　＝３２．７

実際には３７ＫＷを選定する。

変圧器のＶ結線

◆機械「変圧器のＶ結線に関する問題」

単相２１０－１０５Ｖ　１００ＫＶＡの変圧器２台を
Ｖ結線としたときの出力はいくらになるか。

解答
１７３．２（ＫＶＡ）

解説
Ｖ結線は、△－△結線から一相を除いたもので、
最大三相平衡負荷は、
△－△結線の場合の５７．７％に減少する。

（Ｖ結線出力）／（△結線出力）＝（√３Ｖ2・Ｉ2）／（３Ｖ2・Ｉ2）
＝０．５７７

問題の場合

（√３×２１０×２７５）／（３×２１０×２７５）＝０．５７７

変圧器の利用率は８６．６％となる。
問題の場合

利用率＝Ｖ結線出力／設備容量＝（√３Ｖ2・Ｉ2）／（２Ｖ2・Ｉ2）
＝（√３×２１０×２７５）／（２×２１０×２７５）＝０．８６６

したがって、出力は
Ｗ＝１００×２×０．８６６＝１７３．２（ＫＶＡ）

この結線を使用した場合、電圧変動率が大きく、
かつ各相で異なるため
二次電圧がやや不平衡となる。

電気加熱

◆機械「電気加熱に関する問題」

Ａ群の電気加熱方式に対応する説明をＢ群より選びなさい。

　　　Ａ群　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ群
（１）抵抗加熱　　　　　　　　　（イ）ＩＨと呼ばれる
（２）アーク加熱　　　　　　　　（ロ）放射熱、焼付塗装、暖房
（３）誘導加熱　　　　　　　　　（ハ）特に高温で閃光を発生する
（４）誘電加熱　　　　　　　　　（ニ）電子の運動エネルギーで加熱
（５）赤外線加熱　　　　　　　 （ホ）電流によるジュール熱を利用
（６）電子ビーム加熱　　　　　（ヘ）双極子が交流電界で回転運動し摩擦熱を発生

解答
（１）－（ホ）
（２）－（ハ）
（３）－（イ）
（４）－（へ）
（５）－（ロ）
（６）－（ニ）

解説

電気加熱の特徴

１．高い温度が得られる・・・アーク加熱ではアーク柱の温度が５０００～６０００Ｋ
２．内部加熱が可能・・・電子レンジ（誘電加熱）
３．局部加熱、急速加熱、均一加熱が可能
４．炉気制御が容易・・・ガスの発生が少ないので、真空中や特別なガス中での
加熱や溶解ができる
５．温度調節や操作が容易・・・衛生的でもあり作業環境も良く、遠方操作や
自動制御も容易
６．熱効率が良い
７．製品の品質、部留まりがよい・・・制御・調節が簡単であるから、品質むらが
生じにくく、不良品が少ない
８．放射熱の投射方向を任意に変えられる

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２００（Ｖ）、入力電流２１（Ａ）
回転速度１２００（ｒｐｍ）で運転されている。
この場合の発生トルク（Ｎ・ｍ）を計算せよ。

ただし、界磁回路の抵抗は２００（Ω）、
電機子回路の抵抗は０．２（Ω）とする。

解答

３１．２　（Ｎ・ｍ）

解説

電機子電流Ｉaは、

Ｉa＝２１－（２００／２００）＝２０（Ａ）

電機子誘導起電力Ｅは、

Ｅ＝Ｖ－Ｉa・ｒa＝２００－２０×０．２
＝１９６　（Ｖ）

電動機出力Ｐ0は、

Ｐ0＝Ｅ・Ｉa＝１９６×２０＝３９２０　（Ｗ）

よって発生トルクＴは、Ｐ0＝ωＴより

Ｔ＝Ｐ0／ω＝Ｐ0／（２πＮ／６０）

＝３９２０／（２π×１２００／６０）≒３１．２　（Ｎ・ｍ）

絶縁の種類

◆機械「絶縁の種類に関する問題」
Ａ群の絶縁種別に対応する許容最高温度（℃）をＢ群から選びなさい。

　　Ａ群　　　　　　　　Ｂ群
（１）Ａ種　　　　（イ）　９０℃
（２）Ｂ種         (ロ）１０５℃
（３）Ｃ種　　　　（ハ）１２０℃
（４）Ｅ種　　　　（ニ）１３０℃
（５）Ｆ種　　　　（ホ）１５５℃
（６）Ｈ種　　　　（ヘ）１８０℃
（７）Ｙ種　　　　（ト）１８０℃超過

解答

（１）－（ロ）
（２）－（ニ）
（３）－（ト）
（４）－（ハ）
（５）－（ホ）
（６）－（ヘ）
（７）－（イ）

解説
ＪＥＣ　１４７（１９６０）抜粋

Ｙ種　９０℃
たとえば、木綿・絹・紙などの材料で構成され、ワニス類を含浸せず、
または油中に浸さないものをいう。

Ａ種　１０５℃
たとえば、木綿・絹・紙などの材料で構成され、ワニス類を含浸し、
または油中に浸したものをいう。

Ｅ種　１２０℃
ポリエステルの絶縁物。

Ｂ種　１３０℃
たとえば、マイカ・石綿・ガラス繊維などの材料を
接着剤とともに用いて構成されたものをいう。

Ｆ種　１５５℃
たとえば、マイカ・石綿・ガラス繊維などの材料をシリコーンアルキッド
樹脂などの接着剤とともに用いて構成されたものをいう。

Ｈ種　１８０℃
たとえば、マイカ・石綿・ガラス繊維などの材料をシリコーン樹脂または
同等の性質をもった材料からなる接着剤とともに用いたものをいう。
ゴム状及び個体状のシリコーン樹脂または同等の性質をもった材料を
単独に用いた場合を含む。

Ｃ種　１８０℃超過
たとえば、生マイカ・石綿・磁気などを単独で用いて構成されたもの、
または接着剤とともに用いたものをいう。

同期電動機

◆機械「同期電動機に関する問題」

定格電圧（４４０Ｖ）定格電流２００（Ａ）の三相同期発電機がある。
これに電流２００（Ａ）、力率８０（％）の負荷を接続して運転するとき、
必要な原動機の出力（ＫＷ）はいくらか。

解答
１４７（ＫＷ）

解説

原動機の出力Ｐ（ＫＷ）は、

Ｐ＝√３×４４０×２００×０．８５×（１／０．８８）×（１／１０００）
　≒１４７　（ＫＷ）

原動機（ディーゼルエンジン等）の出力は１４７ＫＷ以上ということになる。
ただし、原動機には皮相電力ではなく有効電力がかかることに注意する必要が
ある。力率改善をすれば発電機にはさらに負荷がかけることが可能だが、
原動機は過負荷となる。
また、接続する負荷の起動容量を考慮する必要がある。
単機大容量の誘導電動機などの場合、原動機が起動容量に
耐えたれない場合がある。

変圧器の並列運転

◆機械「変圧器の並列運転に関する問題」
一次及び二次定格電圧がそれぞれ等しいＡ，Ｂ２台の単相変圧器がある。
Ａは定格出力１０ＫＶＡ、インピーダンス電圧５％、
Ｂは定格出力３０ＫＶＡ、インピーダンス電圧３％、
抵抗と漏れリアクタンスの比あ両変圧器とも等しいものとする。
この２台の変圧器を並列に接続して共通の負荷をかけ、
各変圧器の分担する負荷が定格出力を超えないようにするとき、
共通の負荷は何ＫＶＡまでかけられるか。
また、そのときの各変圧器の分担する負荷はそれぞれ何ＫＶＡか。

解答

共通負荷は３６ＫＶＡ、分担はＡ変圧器６ＫＶＡ、Ｂ変圧器３０ＫＶＡ

解説
変圧器のインピーダンス電圧は同じ容量（ＫＶＡ）ベースに換算してから、
負荷分担の計算をする。

容量ベースを３０ＫＶＡ、共通負荷をＰ（ＫＶＡ）とすると、

Ａ変圧器の分担＝Ｐ×３／（１５＋３）＝（１／６）Ｐ　（ＫＶＡ）

Ｂ変圧器の分担＝Ｐ×１５／（１５＋３）＝（５／６）Ｐ　（ＫＶＡ）

Ａ変圧器の分担を１０ＫＶＡとすると、Ｐ＝６０ＫＶＡとなり、
Ｂ変圧器の分担は５０ＫＶＡで過負荷となる。

Ｂ変圧器の分担を３０ＫＶＡとすると、Ｐ＝３６ＫＶＡとなり、
Ａ変圧器の分担は６ＫＶＡになる。

誘導電動機の同期速度

◆機械「誘導電動機の同期速度に関する問題」

（１）８極、５０Ｈｚの三相誘導電動機の同期速度（ｒｐｍ）はいくらか。

（２）三相誘導電動機（５０Ｈｚ、４極）の全負荷時における回転数が
１４４０（ｒｐｍ）である。この場合すべりは何％か。

（３）４極、５０Ｈｚの三相誘導電動機がすべり５％で運転しているとき、
二次入力は８（ＫＷ）であった。二次銅損を求めよ。

（４）出力１００ＫＷ、全負荷におけるすべり４％の三相誘導電動機がある。
この電動機の二次入力を求めよ。

解答
（１）７５０（ｒｐｍ）　　（２）４（％）
（３）４００（Ｗ）　　　　（４）１０４．２（ＫＷ）

解説
（１）
Ｎs＝１２０ｆ／Ｐ＝１２０×５０／８＝７５０（ｒｐｍ）

（２）
Ｎs＝１２０ｆ／Ｐ＝１２０×５０／４＝１５００（ｒｐｍ）
Ｓ＝（Ｎs－Ｎ）／Ｎs＝（１５００－１４４０）／１５００＝０．０４

（３）
二次銅損Ｐc2は
Ｐc2＝Ｓ・Ｐs＝０．０５×８０００＝４００　（Ｗ）

（４）
二次入力Ｐ2は
Ｐ0＝Ｐ2・（１－Ｓ）より
１００＝Ｐ2（１－０．０４）
Ｐ2＝１０４．２（ＫＷ）

変圧器の短絡試験に関する問題

◆機械「変圧器の短絡試験に関する問題」
６６００Ｖ／１０５Ｖ、１００ＫＶＡの単相変圧器の二次側を短絡し、
一次側に１６５Ｖの電圧を印加したとき、定格電流が流れるという。
この状態で一次側端子に定格電圧が加わると、短絡電流は
定格電流の何倍になるか。また、％インピーダンスはいくらか。

解答

変圧器の定格電流をＩ（Ａ）、一次端子に定格電圧Ｖ1（Ｖ）を加えたときの、
短絡電流をＩS（Ａ）、インピーダンス電圧をＶ（Ｖ）とすると、

ＩS＝Ｉ×（Ｉ1／Ｖ）＝Ｉ×（６６００／１６５）＝４０Ｉ

％Ｚ＝（Ｖ／Ｖ1）×100＝（１６５／６６００）×１００＝２．５（％）

よって、短絡電流は定格電流の４０倍、％インピーダンスは２．５％である。

解説
変圧器のインピーダンスは、印加電圧の周波数が変わらない限り
一定である。したがって短絡電流は、印加電圧に比例して流れる。
また、％インピーダンスは、インピーダンス電圧（問題では１６５Ｖ）を
定格電圧に対する、％で表したものに等しい。

三相誘導電動機の全負荷電流に関する問題

◆機械「三相誘導電動機の全負荷電流に関する問題」
１０ＫＷ、三相２００Ｖ、効率及び力率が８５％の
誘導電動機の全負荷電流（Ａ）は、いくらになるか。

解答群
（１）１０　（２）２０　（３）３０　（４）４０　（５）５０

解答
（４）

解説
全負荷電流Ｉmは、
定格出力Ｐが表されているので、これを力率Ｐｆと効率ηで除して、
入力皮相電力Ｗを求め、さらに定格電圧Ｖと三相の場合ルート３で除して、
全負荷電流（定格電流）を求める。

Ｉm＝（１０×１０＾３）／（０．８５×０．８５×２００×ＳＱＲ（３））
　≒４０　（Ａ）

直流発電機に関する問題

◆

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機械「直流発電機に関する問題」

定格電圧１００Ｖ、定格出力１０ＫＷの直流分巻発電機があり、
電機子回路の抵抗Ｒa＝０．０４３（Ω）、界磁抵抗Ｒk＝２０（Ω）である。
全負荷における誘導起電力Ｅ、および電機子銅損Ｗcをもとめよ。

解答

Ｅ＝１０４．５（Ｖ）

Ｗc＝４７４（Ｗ）

解説
誘導起電力は定格電圧Ｖ（端子電圧）に電機子回路の電圧降下を
加えたものになる。
電機子電流Ｉaは、
Ｉa＝負荷電流＋界磁電流
　　＝（１０×１０＾３）／１００＋１００／２０＝１０５（Ａ）

よって誘導起電力Ｅは、
Ｅ＝Ｖ＋Ｉa・Ｒa
　＝１００＋０．０４３×１０５＝１０４．５（Ｖ）

電機子銅損は電機子電圧降下に電機子電流を掛けたものになる。
Ｗc＝Ｉa＾２・Ｒa
　 ＝１０５＾２×０．０４３＝４７４（Ｗ）