Microsoft Word - 機械模擬№２.doc

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ただきよたけすえ
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1 第 3 種機械第回 A 問題 ( 配点は問題当たり 5 点 ) 問. 直流電動機が回転しているとき, 導体は磁束を切るので起電力を誘導する. この起電力の向きは, フレミングの ( ア ) によって定まり, 外部から加えられる直流電圧とは逆向き, すなわち電機子電流を減少させる向きとなる. このため, この誘導起電力は逆起電力と呼ばれている. 直流電動機の機械的負荷が増加して ( イ ) が低下すると, 逆起電力は ( ウ ) する. これにより, 電機子電流が増加するので ( エ ) も増加し, 機械的負荷の変化に対応するようになる. 上記の記述中の空白箇所 ( ア ),( イ ),( ウ ) 及び ( エ ) に記入する語句として, 正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか. ( ア ) ( イ ) ( ウ ) ( エ ) () 右手の法則回転速度減少電動機の入力 () 右手の法則磁束密度増加電動機の入力 (3) 左手の法則回転速度増加電動機の入力 (4) 左手の法則磁束密度増加電機子反作用 (5) 左手の法則回転速度減少電機子反作用 - -

2 問. ( ア ) 電池として最も広く利用されている鉛蓄電池は, 陽極に ( イ ) を極板物質として用い, 陰極に ( ウ ), 電解液に ( エ ) を用いたものである. その起電力は約 ( オ ) [V] である. 上記の記述中の空白箇所 ( ア ),( イ ),( ウ ),( エ ) 及び ( オ ) に記入する字句として, 正しいものを組み合わせたものはどれか. ( ア ) ( イ ) ( ウ ) ( エ ) ( オ ) () 一次ニッケル鉛硫酸 () 一次鉛二酸化鉛水酸化ナトリウム.5 (3) 二次鉛二酸化鉛水酸化ナトリウム.5 (4) 二次鉛二酸化鉛硫酸 (5) 二次二酸化鉛鉛硫酸 - -

3 問 3. 三相同期発電機があり, 定格出力は 5000[kV A], 定格電庄は 6.6[kV], 短絡比は. である. この発電機の同期インピーダンス [Ω] の値として, 最も近いのは次のうちどれか. ().64 () 4.57 (3) 7.9 (4) 3.7 (5)

4 問 4.4 極の三相誘導電動機があり,,000[kW],3,000[V],50[Hz], 滑り 3.0[%] で運転している. 発生トルク [N m] の値として, 正しいのは次のうちどれか. () 3,80 () 5,300 (3) 6,560 (4) 0,60 (5) 3,0-4 -

5 問 5. 単相変圧器 3 台を用いて, 三相結線を行ったところ, 表のような測定結果が得られた. 表中の空白箇所 ( ア ), ( イ ) 及び ( ウ ) に記入する数値として, 正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか. ただし, 各変圧器とも一次側に 00[V] を加えたときの二次側の電圧は 00[V] である. ( ア ) ( イ ) ( ウ ) () () (3) (4) (5)

6 問 6. 変圧器の極性とは, その端子に現れる誘導起電力の相対的方向を表したものである. 単相変圧器において, 一次端子記号を U 及び V, 二次端子記号を u 及び v とすれば,U と u が外箱の同じ側にある変圧器は ( ア ), 対角線上にある変圧器は ( イ ) である. 台の変圧器を並列に接続して運転する場合, これらの変圧器の一次巻線及び二次巻線について, それぞれの極性が同一となるように接続しなければならない. もし, いずれかの巻線で誤って逆の接続をすると, 台の変圧器の二次電圧の起電力が二次巻線によって形成される ( ウ ) で同方向直列に接続されることになる. この場合, 巻線のインピーダンスは小さいので, 非常に大きな ( エ ) 電流が流れて巻線が焼損する. 上記の記述中の空白箇所 ( ア ),( イ ),( ウ ) 及び ( エ ) に記入する語句として, 正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか. ( ア ) ( イ ) ( ウ ) ( エ ) () 減極性加極性閉回路循環 () 減極性加極性並列回路負荷 (3) 加極性減極性閉回路循環 (4) 加極性減極性並列回路循環 (5) 加極性減極性直列回路負荷 - 6 -

7 問 7. 次に挙げる電気加熱のうち, 使用する周波数が最も高いのはどれか. 正しいものを選べ. () 抵抗加熱 () プラズマ加熱 (3) 誘電加熱 (4) 誘導加熱 (5) アーク加熱 - 7 -

8 問 8. 三相ブリッジ整流回路の結線として, 正しいものは下図のうちどれか. ただし,U, V 及び W は三相電源に接続される端子とし,( 十 ) 及び ( 一 ) は直流出力端子とする

9 問 9. 最大積載荷重が 5 [t], 平衡錘の重量が [t] の巻上機がある. 巻上げ速度 60 [m/min] の場合, 装置の機械効率を 80 [%] とすれば, 電動機の所要出力 P [kw] はいくらか. 正しい値を次の中から選べ. () 7 () 6 (3) 35 (4) 4 (5)

10 問 0. コンパクト形蛍光ランプは, ガラス管を折り曲げ, 接合などして発光管をコンパクトな形状に仕上げた ( ア ) の蛍光ランプである. コンパクト形蛍光ランプの発光管は, 一般の直管形蛍光ランプに比べて管径が細く, 輝度は ( イ ). コンパクト形蛍光ランプでは, 発光管内の水銀の ( ウ ) を最適な状態に維持するために水銀をアマルガムの状態で封入してある. 上記の記述中の空白箇所 ( ア ),( イ ) 及び ( ウ ) に記入する語句として, 正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか. ( ア ) ( イ ) ( ウ ) () 片口金高い温度 () 片口金低い蒸気圧 (3) 両口金高い蒸気圧 (4) 片口金高い蒸気圧 (5) 両口金低い温度 - 0 -

11 問. 電気分解に関する記述として, 正しいものを組み合わせたのは次のうちどれか. ( ア ) カセイソーダ溶液で電解するのをソーダ電解という. ( イ ) 亜鉛の電解採取では, 亜鉛は陰極に析出し, 陽極では酸素が発生する. ( ウ ) 金属クロムやマンガンは, 水溶液電解ではつくれない. ( エ ) 金属ナトリウムは, 食塩の溶融塩電解でつくられる. ( オ ) アルミニウムの電解精製では, 高純度アルミニウムは電解浴槽上に浮かぶ. () ( ア ), ( ウ ), ( オ ) () ( イ ), ( ウ ), ( エ ) (3) ( ウ ), ( エ ), ( オ ) (4) ( イ ), ( エ ), ( オ ) (5) ( ア ), ( ウ ), ( エ ) - -

12 問. 電気炉の壁の外面に垂直に小穴をあけ, 温度計を挿入して壁の外面から 0[cm] と 30[cm] の箇所で壁の内部温度を測定したところ, それぞれ 7[ ] と 4[ ] の値が得られた. 炉壁の熱伝導率を 0.94[W/(m.K)] とすれば, この炉壁からの単位面積当たりの熱損失 [W/m ] の値として, 正しいのは次のうちどれか. ただし, 壁面に垂直な方向の温度こう配は一定とする. () 5 () 49 (3) 65 (4) 39 (5),

13 問 3. 自動制御系の制御偏差に関する記述のうち, 誤っているのは次のうちどれか. () 制御偏差とは, 目標値と制御量の差をいう. () 過渡応答において, 十分時間が経過して制御偏差が一定値に落ち着いたときの値を定常偏差という. (3) ステップ入力の場合の定常偏差を定常位置偏差またはオフセットという. (4) ランプ入力の場合の定常偏差を定常速度偏差という. (5) 良い制御系では, 定常偏差をなるべく小さくすることが望ましいが, そのためには一巡伝達関数のゲインをなるべく小さくする必要がある

14 問 4. 計算機システムの信頼性に関して, いくつかのサブシステムを結合する場合, 結合の形態によってシステム全体の信頼性に差異が生ずる. 図の S,S 及び S3 の結合形態のなかで信頼性の高い順に並べたのは () から (5) までのうちどれか. ただし, 平均故障間隔 (MTBF) 及び平均修復時間 (MTTR) は各サブシステムとも同じとする. () ( ウ ) > ( ア ) > ( イ ) () ( イ ) > ( ウ ) > ( ア ) (3) ( イ ) > ( ア ) > ( ウ ) (4) ( ウ ) > ( イ ) > ( ア ) (5) ( ア ) > ( イ ) > ( ウ ) - 4 -

15 B 問題 ( 配点は問題当たり (a) 5 点,(b) 5 点計 0 点 ) 問 5. 単相変圧器があり, 負荷 86[kW], 力率.0 で使用したときに最大効率 98.7[%] が得られる. この変圧器について, 次の (a) 及び (b) に答えよ. (a) この変圧器の無負荷損 [W] の値として, 最も近いのは次のうちどれか. () 466 () 566 (3) 667 (4) 850 (5),33 (b) この変圧器を負荷 0[kW], 力率.0 で使用したときの効率 [%] の値として, 最も近いのは次のうちどれか. () 94.4 () 95.7 (3) 96.6 (4) 97. (5)

16 問 6. 半径 [m] の円形テーブルの中心の直上 [m] の高さに, 各方向に一様な配光を有する 500 [cd] の点光源がある. 次の (a) および (b) について答えよ. (a) 円形テーブルの平均照度 [lx] はいくらか. 正しい値を次のうちから選べ. () 6 () 73 (3) 8 (4) 93 (5) 306 (b) 円形テーブルの中心の照度は, 円形テーブルの平均照度の何倍になるか. 正しい値を次のうちから選べ. ().6 ().7 (3).8 (4).9 (5).0-6 -

17 問 7 及び問 8 は選択問題ですから, このうちから問を選んで解答してください. ( 選択問題 ) 問 7. 図のブロック線図は, 二重のフィードバックループを有するフイードバック制御系である. このフイードバック制御系について, 次の (a) 及び (b) に答えよ. (a) このフイードバック制御系の伝達関数 C(s) /R(s) の式として, 正しいのは次のうちどれか. () () (3) ( ) (4) (5) ( ) (b) 偏差 E(s) と入力 R(s) の比 E(s) /R(s) を表す式として, 正しいのは次のうちどれか. () () ( ) (3) (4) (5) ( ) - 7 -

18 ( 選択問題 ) 問 8. 図に示す論理回路において, 次の (a) および (b) に答えよ. (a) 4 個のパルスが入力されたとき,(X,X,X3) の状態として, 正しいのは次のうちどれか. () (0, 0,) () (,0, 0) (3) (0,,) (4) (,,) (5) (0,,) (b) 図において, 出力 Z に H が出力されるのは, 入カパルスが何個入ったときか. 正しい値を次のうちから選べ. () 3 () 4 (3) 5 (4) 6 (5) 7-8 -

19 問答 () ( ア ) フレミング右手の法則は起電力の方向, フレミング左手の法則は力の方向を示す. ( イ ) 機械的負荷が増加すると回転速度は低下する. ( ウ ) E =kφn より, 回転速度 n が減少すると逆起電力 E も低下する. ( エ ) 電動機の入力は電機子電流に比例して増加する

20 問答 (5) 二次電池として現在使用されているものには, 鉛蓄電池, アルカリ蓄電池, 酸化銀蓄電池, リチウムイオン電池などがあるが, 鉛蓄電池が最も広く使用されている. リチウムイオン電池は, 次世代の二次電池として多種多様のものが出現している

21 問 3 答 (3) 単位法表示の同期インピーダンス Z pu[p.u.] は, 短絡比が K =. より Z pu K [p.u.] 求める同期インピーダンス Z [Ω] は, 定格出力が P n=5000[kv A], 定格電圧が V n=6.6[kv] [kv] より, Z pu ZI ZP Z 3 puvn を変形して, (6.6 0 ) Z 7. 9 [Ω] 3 V P n n n / 3 Vn n - -

22 問 4 答 (3) 電動機の同期速度 n s [min - ] は, 極数が p =4[ 極 ], 周波数が f =50[Hz] より, n s 0 f [min ] p 4 発生トルク T [N m] は,P =ωt より, T 3 P P ns 500 ( s) ( 0.03) [N m] - -

23 問 5 答 () 00 5 ( ア ) 5 [V] ( イ ) 電圧比が : より [V] ( ウ ) [V] 3-3 -

24 問 6 答 () 減極性は V-v 端子を短絡して U-V 間に電圧 E を印加したとき,(U-u 端子間測定電圧 ) < E となるもの. これに対し加極性の場合は,(U-u 端子間測定電圧 ) > E となる. 台並列接続で二次側の極性を誤接続すると, 台運転時の二次短絡電流と同じ大きな循環電流が流れるので注意が必要である

25 問 7 答 (3) マグネトロンによって,450[MHz] の周波数で加熱するマイクロ波加熱も誘電加熱の一種である

26 問 8 答 (5) ダイオ-ドの向きから電流が流れるかどうかを考える

27 問 9 答 (5) 電動機の所要出力 P [kw] は, 最大積載荷重が W =5 [t], 平衡錘の重量が w = [t], 巻上げ速度が W =60 [m/min], 装置の機械効率がη=0.8 より, V 60 P 9.8( W w) 9.8 ( ) [W] 49 [kw]

28 問 0 答 (4) コンパクト形蛍光ランプは, 蛍光ランプをコンパクトな形状にしたもので直管形蛍光ランプに比べて管径が細く, 輝度が高い. また, 発光管内の水銀の蒸気圧を最適な状態に維持するために水銀をアマルガムの状態で封入してある

29 問答 (4) 正解は, まちがっている ( ア ) と ( ウ ) を含まない (4) である

30 問答 (4) 熱抵抗 R [K/W] は, 電気炉の平均面積を S [m ] とすると, R S 0.94 S S [K/W] 単位面積当たりの熱損失 p [W/m ] は, P p 39 [W/m ] S RS RS 0.3 S 0.3 S

31 問 3 答 (5) 制御偏差について,()~(4) の記述は正しいが,(5) の記述のゲインをなるべく小さくする必要があるが誤りである

32 問 4 答 () ( ア ) は, 直列段数が 3 段で最も信頼性が低くなる. ( イ ) は, システムが並列回路で構成されているので, 最も信頼性が高い. ( ウ ) は,( ア ) と ( イ ) の中間の信頼度である. 正常に稼動している時間 MTBF 稼働率は = 全時間 MTBF MTTR それぞれの全稼働率 αt は,α=0.8 と仮定すると ( ア ) は,αT=α 3 =0.8 3 =0.5 ( イ ) は,αT=α+α -α 3 = =0.98 ( ウ ) は,αT=α -α 3 = =0.768 (0 ) - 3 -

33 問 5 答 (a)- () (b)-(4) (a) 最大大効率 ηm=98.7[%] は鉄損 ( 無負荷損 ) = 負荷損のときに生じるので, 鉄損 p i[w] は, [%] から, 00 p m [W] p 98.7 i i (b) 負荷 0[kW] のときの負荷損 p c'[w] は, 負荷の乗に比例するので, p ' c p i [W] 負荷 0[kW] のときの効率 η[%] は, [%]

34 問 6 答 (a)- (4) (b)-() (a) 円形テ-ブルの平均照度 E a [lx] は, テ-ブルの半径が a = [m], 点光源の光度が I =500 [cd] より, 立体角をω[sr], テ-ブルへの入射光束を F [lm] とすると E a F a I I I 500 ( cos ) ( cos 45) ( a a a ) 93 [lx] (b) 円形テ - ブルの中心の照度 E o [lx] および平均照度 E a [lx] に対する倍率 n は, E I 500 E 500 [lx] n h E a

35 問 7 答 (a)- (3) (b)-() (a) 内側のフィ - ドバック系の伝達関数 3 は, 3 フィ - ドバック系全体の伝達関数 0 は, ) ( 3 3 ) ( ) ( 0 R C s s (b) 偏差 E(s) は, ) ( ) ( ) ( 0 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( } ) ( { s s s s s s s R R R R C R E 偏差 E(s) と入力 R(s) の比は ) ( ) ( ) ( R E s s

36 問 8 答 (a)- () (b)-(4) (a) JK フリップフロップは, クロック入力端子 C にとがついているから, 負論理のエッジトリガ形である. 三つの JK フリップフロップは, 入力端子 J および K が全て電圧 +V に共通接続されているから, クロック入力端子 C にパルスが入るごとに出力端子 Q の状態が交互に切り換わるトグル動作を行う. したがつて, クロック入力端子 C に入ったパルスがハイレベルからローレベルに変るとき出力端子 Q の状態が変わる. この 3 つの JK フリップフロップで構成されるアップカウンタの最初の状態が (X,X,X3) = (0,0,0) とすれば,4 個のパルスが入ったとき,(X,X,X3) の状態は,(0,0,) となる. (b) 出力 Z に H が出力には,(X,X,X3) = (0,,) のときである. この状態は, JK フリップフロップの出力が (Q,Q,Q3) = (,,0) のときであり, 入カパルスが 6 個入ったときである

高校卒程度技術 ( 電気 ) 専門試験問題問 1 次の各問いに答えなさいなお解答欄に計算式を記入し解答すること円周率 π は 3.14 で計算すること (1)40[Ω] の抵抗に 5[A] の電流を流した時の電圧 [V] を求めなさい (2) 下の回路図においてa-b 間の合成抵抗 [Ω]

高校卒程度技術 ( 電気 ) 専門試験問題問 1 次の各問いに答えなさいなお解答欄に計算式を記入し解答すること円周率 π は 3.14 で計算すること (1)40[Ω] の抵抗に 5[A] の電流を流した時の電圧 [V] を求めなさい (2) 下の回路図においてa-b 間の合成抵抗 [Ω] 高校卒程度技術 ( 電気 ) 専門試験問題問 1 次の各問いに答えなさいなお解答欄に計算式を記入し解答すること円周率 π は 3.14 で計算すること (1)40[Ω] の抵抗に 5[A] の電流を流した時の電圧 [V] を求めなさい (2) 下の回路図においてa-b 間の合成抵抗 [Ω] を求めなさい 40[Ω] 26[Ω] a b 60[Ω] (3) ある電線の直径を 3 倍にし長さを