2013年3月29日 (金)

変圧器の効率

◆機械「変圧器の効率に関する問題」
定格出力100(KVA)の変圧器を定格負荷で運転したとき、
鉄損が1500(W)、銅損が2000(W)になった。
このときの変圧器の効率を求めなさい。
ただし、負荷の力率は70(%)とする。
解答
240(V)
解説
η=出力/(出力+損失)
η=100×10^3×0.7/(100×10^3×0.7+1500+2000)
×100
=95.2(%)

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2013年1月 9日 (水)

直流機

◆機械「直流機に関する問題」
総極数6、電機子導体数400、各極の磁束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なさい。
ただし、電機子巻線は波巻とする。
解答
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)、電機子回路数を2aとすれば、
誘導起電力E(V)、
E=2pφ(N/60)・(z/2a)=(pz/60a)φN
=(3×400/(60×1))×0.01×1200
=240(V)

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2012年10月 9日 (火)

三相同期発電機

◆機械「三相同期発電機に関する問題」
定格電圧6600(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)の値を求めなさい。
ただし、発電機の回転速度は一定とする。
解答
2.05(h)
解説
短絡電流は、
Is=210×1.4=294(A)
求めるインピーダンスは、
z=(3300/√3)/294=6.5(Ω)

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2012年9月 1日 (土)

電気温水器

◆機械「電気温水器に関する問題」

容量10(KW)の電気温水器に水温10℃の水が300(kg)入っている。
この水を60℃まで上昇させるのに何時間かかるか。
ただし、水の比熱を4.19(KJ/kg・K)とし、
この温水器の効率を85(%)とする。

解答

2.05(h

解説

加熱時間T
T=C×m×(t2-t1)/(3600Pη)
=(4.19×300×(60-10))/(3600×10×0.85)
=2.05(h)

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2012年8月 2日 (木)

金属溶解

◆機械「金属溶解に関する問題」

誘導炉により1(t)の鋳鋼を通電後、1時間で溶解するのに
必要とする電力を求めなさい。
ただし、鋳鋼の溶解前の温度は20℃、溶解潜熱314(KJ/kg)、
比熱は0.67(KJ/kg・K)、融点は1535℃とし、
誘導炉の効率は80(%)とする。


解答

461.5(KW)

解説

金属溶解の所要電力
P=Q/(3600Tη)
=m{C(t2-t1)+q}/(3600Tη)(kw)
m:金属の質量(kg)
C:金属の比熱(KJ/kg・K)
(t2-t1):加熱開始温度から溶解点までの温度上昇
q:金属の溶解潜熱(KJ/kg)
T:所要時間(h)
η:溶解炉の効率

P=
10^3×{0.67×(1535-20)+314}/(3600×1×0.8)
=461.5(KW)

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2012年7月 8日 (日)

変圧器

◆機械「変圧器に関する問題」

定格出力50(KVA)の単相変圧器2台を使用してV結線とした。
力率70%の三相負荷に最大何KWまで供給できるか。


解答

60.6(KW)


解説

単相変圧器V結線の利用率
利用率=(V結線の出力)/(設備容量)=√3P/2P
=0.866
P:単相変圧器1台の定格出力(KVA)

最大供給電力
Pm=2P×利用率×力率=2×50×0.866×0.7=60.6(KW)

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2012年6月17日 (日)

三相誘導電動機

◆機械「三相誘導電動機に関する問題」

6極、50Hz、定格回転速度950(rpm)の誘導電動機を
同一トルクのまま600(rpm)で運転するには、
二次回路に各相何倍の抵抗を挿入すればよいか。


解答

7倍の抵抗を挿入

解説

同期速度Ns=120×50/6=1000(rpm)
n=ns(1-s)
より、
n=950(rpm)のとき、ns(1-s1)=950
s1=0.05

n=600(rpm)のとき、ns(1-s1)=600
s2=0.4

r2/0.05=(r2+R)/0.4
0.4/0.05=(r2+R)/r2
R=7r2

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2012年5月30日 (水)

発熱体

◆機械「発熱体に関する問題」

直径4(mm)、長さ2(m)の電熱線がある。
この電熱線を電源に接続したところ、
5(kw)の電力を消費した。
電熱線の表面電力密度(W/m^2)を求めなさい。


解答

198944(W/m^2)


解説

表面電力密度
Ps=P/(πdl) (W/m^2)

P:電力(W)
d:発熱体の直径(m)
l:発熱体の長さ(m)

Ps=5×10^3/(π×4×10^-3×2)
=198944(W/m^2)

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2012年3月25日 (日)

照明

◆機械「照明に関する問題」

点光源からある方向に、0.25(sr)の立体角に600(lm)の
光束が放射されている。
その方向の光度(cd)を求めなさい。


解答

2400(cd)


解説

ω:光源の立体角(sr)
F:全光束(lm)
I:光度(cd)

I=F/ω

=600/0.25=2400(cd)

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2012年2月15日 (水)

照明

◆機械「照明に関する問題」

透過率0.6の完全拡散性の半透明板を照度200(lx)で照らした
とき、裏側から見た場合の輝度(cd/m^2)はいくらか。

解答

38.2(cd/m^2)


解説

L:輝度(cd/m^2)
M:裏側の光束発散度(lm/m^2)
τ:透過率
E:板表面の照度(lx)

L=M/π=τE/π=(0.6×200)/π=38.2(cd/m^2)

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