理論解答平成 27 年度問 1 答 (2) 解説 (1) C A F d C F d Q C (2) E V d Q C 1 V/m d Q d E ( 2) E (3) (4) V E Q C Q A d V V/m d Q d V A A (5) Q CV V C d Q d V V d

Size: px

Start display at page:

Download "理論解答平成 27 年度問 1 答 (2) 解説 (1) C A F d C F d Q C (2) E V d Q C 1 V/m d Q d E ( 2) E (3) (4) V E Q C Q A d V V/m d Q d V A A (5) Q CV V C d Q d V V d"

さゆりいそみ
4 years ago
Views:

1 理論解答平成 7 年度問答 () () C A F d C F d Q C () E d Q C /m d Q d E ( ) E () (4) E Q C Q A d /m d Q d A A (5) Q C C d Q d d E d Q 問答 () C A 0 l F E W l Q C l Q Q /m 0 A Q l Q l Q J 0 A 0 A ( ) 問答 () r r B.5 max 7.5 H 0 H/m 0 H/m max 7.5 0

2 次に, 比透磁率 μr を求める μ0 μr μ から μr T 0 A/m 問 4 答 (5) 図において, 各電流の値を求めると, 60 5 A A 5 A A A 6 各抵抗値は, オーの法則から, 0 5 R 40 Ω R 90 Ω 4 6 R 0 0 Ω 問 5 答 (5) Q 起電力の向き r Ω e (t) P d m R 三角形ループがソレノイドの外側から内側に入り込むときの e(t) を示す図

3 QR 辺が,x0 に到着したときの,QR 辺の起電力は,Bud で負の値 ( 下向き ) である (y 方向を正とすると, 起電力は -y 方向となる ) QP 辺と PR 辺の起電力の和は,x0 の点では 0,x w m 点では Bud で負の値 ( 下向き ) である 0 < x < w の間は,QP 辺と PR 辺の y 方向の長さは,0 ~ d m の間を直線状に増加するので, 起電力も 0 ~ Bud の間を直線状に変化する QR 辺が x0 を通過するとき, 合成起電力が 0 となることから三角形ループがソレノイドの外側から内側に入り込むときの e(t) を示す図は,(5) となる問 6 答 () 合成抵抗 R 0 は, R 0 E Ω ブリッジは平衡しているので,4R 8R 4 より R R 4 S を閉じたときの R と R の並列合成抵抗は, Ω R と R 4 の並列合成抵抗は,R R 4 を代入して RR 4 R R R4 R R R R R Ω.0 Ω Ω 問 7 答 (4) ()()()(5) は正しい記述である () コンデンサには, 直流電流は流れない () コイルに直流電流が流れてもコイルの両端の電圧は零である () 電線の抵抗値は, 長さに比例し, 断面積に反比例する (4) 並列合成抵抗は, 各抵抗値の逆数の和の逆数であるよって逆数の和という記述は誤っている (5) 並列接続した, コンデンサの合成静電容量は, 各静電容量の和である

4 問 8 答 () 回路の有効電力 (P) は, 電流の乗 ( ) と抵抗値 (R) に比例する有効電力 P は, R W 問 9 答 () C00μF と C4900μF の直列合成静電容量は, 和分の積より μF C900μF と 90μF の並列合成静電容量は, μF C 0μF C 900μF C C4 00μF 900μF 90μF C の電圧 ( 図の ) は,in を C0μF と 990μF の逆比例配分により求める 0 in in C4 の電圧 (out) は, 電圧を C00μF と C4900μF の逆比例配分により求める out よって, out in in in 0 990μF in in in

5 問 0 答 () [R-L 回路 ] スイッチ S を閉じたとき,L は開路, 一定時間経過後 L は短絡して考える L は短絡 i は E/R L は短絡 i は E/R r はE L は短絡 l は 0 L は開路 i は 0 L は開路 r i は 0 も 0 L は開路 i は0 l はE [R-C 回路 ] スイッチ S を閉じたとき,C は短絡, 一定時間経過後 C は開路して考える C は開路 i は 0 C は開路 i は 0 r も 0 C は開路 c は E C は短絡 i は E/R C は短絡 i は E/R r は E C は短絡 c は 0 5

6 問答 (4) レーザダイオードは, 図のような層構造を成している p 形層と n 形層に挟まれた層を ( ア ) 活性層といい, この層は上部の p 形層及び下部の n 形層とは性質の異なる材料で作られている前後の面は半導体結晶による自然な反射鏡になっているレーザダイオードに ( イ ) 順電流を流すと, ( ア ) 活性層の自由電子が正孔と再結合して消滅するとぎ光を放出するこの光が二つの反射鏡の間に閉じ込められることによって, ( ウ ) 誘導放出が起き, 同じ波長の光が多量に生じ, 外部にその一部が出力される光の特別な波長だけが共振状態となって ( ウ ) 誘導放出が誘起されるので, 強い同位相のコヒーレントな光が得られる問答 (5) 電子の運動方程式により,x 方向の加速度 a を求める ee ma ee N a m/s m 偏向板を通過する時間 t は, t l s 偏光板を通過後の電子の z 軸との角度を i とすると tan at ee m x 方向の速度成分 u は, l eel m u tan ele m ele m 発光点までの偏向距離 X は, X d tan d ele m elde m m 問答 () ()()(4)(5) は正しい記述である () コレクタ損失とは, コレクタ電流とコレクタエミッタ間電圧との積であるコレクタ電流とコレクタベース間電圧との積であるという記述は誤りである () コレクタ損失が大きいと, 発熱のためトランジスタが破壊されることがある 6

7 () A 級電力増幅回路の電源効率は,50% 以下である (4) B 級電力増幅回路では, 無信号時にコレクタ電流が流れないので電力の無駄を少なくできる (5) C 級電力増幅回路は, 高周波の電力増幅に使用される問 4 答 () 問題図の波形の平均値は,8/4 である整流形の電圧計は, トルクが平均値で, 目盛りは.( 正弦波の波形率 ) 倍されているので, 電圧計の指示値は 4# となる問 5 答 (a) (4), (b) (5) 5cm 0 00mA ( ) 0 4.5cm r 0 50mA.8 実験 Ⅰ から E 実験 Ⅱ から実験 Ⅲ から E x (a).8 0 r 6 X r X 0.05 (b) 問 6 答 (a) (5), (b) () (a) コンデンサ個のΔ 結線で接続した回路を Y 結線に変換するときの等価となるコンデンサの値は, 倍すればよい C#9 nf 7

8 (b) b-c-d 間を Y 結線回路に変換すると下図のようになる 9μF μF 9μF 9μF μF 4.5μF と 6μF の並列合成静電容量は, μF a-d 間の合成静電容量 C0 は,0.5μF と 9μF の直列接続になるので, 合成静電容量は, 和分の積から μF 9 問 7 答 (a) (), (b) () 5Ω 6mH 与えられた式交流波形の式 00 6 sin (00 t ) から e a e a Esin ( ft ) のような一般式と比較すると e a 実効値周波数 00 sin ( 50 t) 電圧の実効値は, E 00 周波数は, f 50 Hz となる L6mH のリアクタンス XL は, X L L f L.4 50 R-L の合成インピーダンス Z は, Ω Z Ω (a) 三相電力 P は, P R kw 8

9 (b) 負荷力率は力率 R Z 5 5 であり, 有効電力と無効電力の大きさは等しいので, 設問 (a) より負荷の無効電力は 000 W である C を接続したとき,i a の波形が e a の波形に対して位相が 0 遅れる条件から, 負荷が抵抗負荷であることがわかるコンデンサを接続することで無効電力が 0 となる条件を求めればよいので, f C 000 ( コンデンサの容量 var 負荷の無効電力 var ) よって, C F 問 8 答 (a) (), (b) (5) (a) 演算増幅器は, その二つの入力端子に加えられた信号の ( ア ) 差動成分を高い利得で増幅する回路である演算増幅器の入力インピーダンスは極めて ( イ ) 大きいため, 入力端子電流は ( ウ ) ほぼ零とみなしてよい一方, 演算増幅器の出力インピーダンスは非常に ( エ ) 小さいため, その出力端子電圧は負荷による影響を ( オ ) 受けにくいさらに, 演算増幅器は利得が非常に大きいため, 抵抗などの部品を用いて負帰還をかけたときに安定した有限の電圧利得が得られる (b) R R4 R R 左側と右側の反転増幅回路の電圧増幅度 A と A は, R 00 R4 90 A A - R 0 R 0 A A - ] 5g ]- g 5 # よって, 出力電圧は, # ] g 電圧利得 A db は, 0 A 0 log 0 5 0log 0 # 0# ] log 0+ log 0 0-log 0 g 0# ] g ]. 5 " 4] dbg 9

10 電力問答 (5) 解答平成 7 年度 ( ア ) 計算式 PtgQH を単位系で計算すれば, kg m m kg m e o# c m# c m# ] mg e o # c m# ] mg & ] kg$ m/s $ m/sg m s s s s P ( イ ) kg m/s N ( ウ ) トルクの単位 N m で, 仕事の単位 J 及び電力量 W s と等しい N m J W s である ( エ ) 仕事の単位 J を秒 s で割れば電力 ( 仕事率 ) W と等しい ( オ ) 水の密度 t の単位 kg/m は, 容積 m が比重をとすれば, t 000 kg より,k の単位となるよって,P9.8QH は, kw である問答 (4) 図の再生タービンは, タービンの中間から膨張 ( 仕事 ) 途中の蒸気を取り出し ( 抽気 ), その蒸気で給水を加熱し, 熱効率をはかるものである抽気による出力低下を伴うが, 復水器での熱量損失を減少できるので, 結果的に効率が上がる図の再熱サイクルは, 高圧中圧からの排気蒸気を取り出し, 再加熱してタービンの低圧段に戻し, さらに仕事をさせるタービンである図は, 再生サイクルと再熱サイクルを組み合わせたもので, 大容量汽力発電所で採用されているよって (4) の記述の過熱器は, 誤りで再熱器である G 0

11 問答 (4) 重油の全熱量 Q kj は, Q44 000# 00# #0 6 kj ボイラ効率 hb, タービン室効率 ht, 発電機効率 hg, 所内率 L とすれば,( 各効率は小数点表示 ) P# 600 hb# ht# hg# ] - Lg Q hb# 0. 47# 0. 98# ] g 5000# 0 # # 0 G h B 5000# 0 # & 85] % g 48400# 0 # 0. 47# 0. 98# ] g B G なお, 設備利用率 a % は, 5000# 0 a # ] % g 0 000# 0# 4 T L 問 4 答 () 軽水炉には, 沸騰水型 (BWR) と加圧水型 (PWR) があり, 図と図の図で, 冷却材と減速材に軽水を使用する BWR PWR 問 5 答 () () 分散型電源からの逆潮流は, 系統側電圧より電流が進みとなるよって受電点の力率は系統側から見た場合は, 遅れ力率である逆潮流とは, 分散電源から系統側に電流が流れることをいう

12 よって, この記述が誤りである () 逆潮流によって, 低圧需要家の電圧が上昇するので,SR を設置し, 分散型電源の電圧を低減させる () 比較的大容量の分散型電源では, 専用線連系や負荷分割等系統側の増強により, 系統の電圧上昇対策により電圧の低減を行う (4) 電力変換装置 ( インバータ ) は, 高調波電流が発生するので, フィルターを設置する (5) 変圧器 (6600/0) の巻線比が 60 の場合は, 二次側電圧の 60 倍の電圧が一次側電圧となり, 配電線電圧が上昇する問 6 答 (5) 保護リレーには, 次のものがある電流リレ - 電圧リレ - 過電流継電器地絡過電流継電器不足電流継電器過電圧継電器地絡過電圧継電器不足電圧継電器比率差動継電器方向継電器距離継電器機器の過負荷保護や短絡保護に用いる過電流継電器に比べて動作電流が小さく, 機器の地絡保護に用いる動作電流が一定値以下になった場合に動作するもので, 交流発電機の界磁保護などに用いる過電圧保護や電圧調整などに用いる過電圧継電器より動作が低く ( 零相電圧で動作 ), 地絡保護に用いる回転機の不足電圧保護や電圧調整, 地絡事故などの目的で用いる故障による不平衡率が一定比率以上になった場合に動作するもので発電機用比率差動継電器, 変圧器用比率差動継電器, 母線用比率差動継電器などがある電圧と電流の位相から故障の方向を検出して動作する継電器である故障点の電気的距離が一定値以内の場合に動作する (5) 高圧需要家に構内事故が発生した場合は, 構内側を遮断し, 配電線に事故波及しないようにするよって, 需要家の保護リレーが配電用変電所の保護リレーよりも, 先に遮断しなければならない問 7 答 () 避雷器はその特性要素の非直線抵抗特性により, 過電圧サージに伴う電流のみを大地に放電させ, 続流を短時間で遮断するサージ電流に続いて交流電流が大地に放電するのを阻止する作用を備えている避雷器には, 酸化亜鉛 (ZnO) 素子を使用したギャップレス避雷器 ( 酸化亜鉛形避雷器 ) とけい素 (Si) 素子を使用した直列ギャップ付き弁抵抗形避雷器があるこのため, 避雷器は電力系統を地絡状態に陥れることなく過電圧の波高値をある抑制された電圧値

13 に低減することができるこの抑制された電圧を避雷器の制限電圧という一般に発変電所用避雷器で処理の対象となる過電圧サージは, 雷過電圧と開閉過電圧である避雷器で保護される機器の絶縁は, 当該避雷器の制限電圧に耐えればよいこととなり, 機器の絶縁強度設計のほか発変電所構内の機器配置などをも経済的, 合理的に決定することができるこのような考え方を絶縁協調という制限電圧とは, 放電しているときの, 避雷器の両端電圧である放電電圧とは, 避雷器が放電を開始する電圧である電圧雷サージ機器類避雷器保護ギャップ問 8 答 (5) 時間 t ( ア ) 多導体の架空送電線において, 風速が数 ~ 0 m/s で, 電線が振動することをサブスパンという ( イ ) 微風が架空電線に直角に当たると, 電線の背後にカルマン渦が発生して電線が上下に振動することを微風振動といい, 電線が軽く長径間程発生しやすいこの対策として, ダンパの取り付けや, 電線支持点に電線と同種の線を巻き付ける ( ウ ) ( イ ) の対策として, アーマロッドを用いる ( エ ) 送電線に氷雪が付着した状態で強い風を受けると電線に振動が発生するこれをギャロッピングいうまた, 氷雪落下の反動で電線が跳ね上がる現象のスリートジャンプがあるがいし電線支持点アーマロッド電線補強アークホーンがいし保護懸垂クランプ電線 ( おもり ) 防振用ダンパ振動エネルギー吸収問 9 答 () () がいしの塩害対策として, がいしの洗浄, がいし表面へのはっ水性物質の塗布の採用があるが, 多導体方式は, 送電電流の低減を目的とするものなので, この記述が誤りとなる電線スペーサ磁気本の場合複導体で水平配列本の場合導体で正三角形配列 4 本の場合 4 導体で正方形配列セメントキャップ (a) 長幹がいし

14 問 0 答 () ケーブル心線本の静電容量 C F 及び抵抗 R X, それぞれに流れる電流を C A, R A, 相電圧 E A, 誘電損角 d 及び角周波数 ~ rad/s とすれば, 図の等価回路となり, その電流ベクトルは, 図となる一相分の誘電体 P W は, R tan d ` R C C ~ CE tan d P E R ~ CE tand 上式に題意の数値を代入すると,( 相分 ) C C R E C R C : R E P P ~ CE tand # rfce tand # r# 50# 0. 4## 5 0 # e # o # 0. 0# 0 88] Wg & 88] Wg - - 問答 () () 架空設備が地中化されることにより, 街並みの景観が向上する () 設備の建設費用は, 架空配電線路より高額である () 変圧器等を施設するためのスペースが歩道などに必要である (4) 台風や雷に際しては, 架空配電線路より設備事故が発生しにくいため, 供給信頼度が高い (5) いったん線路の損壊事故が発生した場合の復旧は, 架空配電線路の場合より長時間となる図, は地中配電線路に使われる C ケーブルで, 図は対地静電容量により, 受電端電圧が送電端電圧よりも高くなるこれをフェランチ効果という ( ) ( ) C C C ( ) ( ) L( ) ER ES X 90 R ER ES( ) ES ER R X 4

15 問答 (5) この方式は, ~ k の電源変電所から, 複数 ( 普通は回線 ) の回線を引き込み受電用断路器, 変圧器, ネットワークプロテクタを経て, 共通のネットワーク母線に接続される受電方式である右図に, この受電設備の基本結線を示す高層ビルなど, 一ヵ所に集中した負荷へのネットワーク方式をスポットネットワーク方式と呼び, 一般需要家を含めて供給するネットワーク方式をレギュラーネットワーク方式という (5) スポットネットワーク方式において, ネットワーク母線で故障が発生したときは, 受電が不可能である CB k 地中線 CB CB 変電所 Y Y バスダクト NWR ネットワークフロテクタリレー引込ケーブル受電用断路器ネットワーク変圧器 Y k /. k k 合成装置 WH プロテクタ遮断器ネットワーク母線テイクオフ遮断器幹線保護装置 ( テイクオフヒーズ ) 問答 () 図, 図に示すように, 電力 P,P, 送電端線間電圧 S, 配電線抵抗 R,R', 配電線の断面積 S, S', 線路電流,', 配電線の重さ W, 線路のこう長 L, 配電線の比重 g, 力率 cosi とすれば, P S cos i P S lcos i 配電線の重さW SLg SlLg ` S Sl 題意より, 許容電流は導体の断面積に比例するので, l P P S$ lcos i S cos i # 00 # 00 5] % g S lcos i S lcos i R R S R R r P cos S R r P cos 5

16 問 4 答 () () 鉄心材料は, 保持力が小さく, 飽和磁束密度が大きい程良い電気機器の磁束を通す鉄心材料は, ヒステリシスループ内の面積が小さいほど, 損失は少ないので, うず電流損を少なくするため, うすいケイ素鋼板を積層にして用いる電気機器に用いられる鉄心材料の損失は, ヒステリシスループによる損失と, 起電力によるうず電流による損失があるそれらを小さくするには次の性質をもったものが望ましい残留磁束密度および保磁力が小さいこと飽和磁束密度が大きいこと透磁率が大きく, 一定であること 4 抵抗が大きいこと 5 機械的に安定であることコイルに交流を流して電流の向きを周期的に変えると, その循環ごとに, ちょうどヒステリシスループ内の面積に比例してエネルギー ( 電力 ) が鉄の中で熱に変わって消費され, これによって鉄の温度上昇をきたすようになるこの電力損をヒステリシス損というヒステリシス損 6 W h f B m.? + ] W/kgg 磁束 z が変化するときに発生する起電力はこの板又は固体を貫通しようとする磁束の変化を打ち消すように, うず状に電流が流れるこのために導体の抵抗によって熱を発生するこの電力損失をうず電流損というこのうず電流損を少なくするために薄鋼板を重ね互いに絶縁した成層鉄心を用いるうず電流損 W e? t f B m ] W/kgg 鉄心の厚さ t の乗に比例する鉄損ヒステリシス損 (80 % ) うず電流損 (0 % ) ( 飽和磁束密度 ) 残留磁気 ( 残留磁束密度 ) ( 保磁力 ) H C B S B r B ( 磁束密度 ) 0 H C ヒステリシスループ H ( 磁化力 ) 問 5 答 (a) (), (b) (5) (a) 0f 回転数と周波数は比例するので, 次式でも表される dn p - ] min g n n-n f-f n n f n # 00] % g 00] % g 速度調定率 P-P P - P P n P n f 速度調定率 000# # 00 5 `f 59.7] Hzg 6

17 (b) 水車発電機の P は, 定格 00 MW で,60 % 負荷より, 変化後の出力 P MW は, 速度調定率 # 0. 6-P 00 # 00 `P 0] MWg 問 6 答 (a) (), (b) () (a) 負荷 Aの皮相電力 Sa 800 k A, 力率 cosia0.9 より, 有効電力 Pa kw, 無効電力 Qa kvar は, P a S acos ia 800# Qa Sasin ia 800# 負荷 Bの皮相電力 Sb k A, 有効電力 Pb 000 kw 力率 cosib0.85 より, 無効電力 Qb kvar は, P b Qb Sbsin ib cos ib $ sin i 000 # 負荷 Aと負荷 Bの無効電力の合計値 Q kvar は, QQa+Qb kvar b 800m 400m b a f R b X b R a X a 負荷 B 000 k W 遅れ力率 0.85 負荷 A 800 k A 遅れ力率 0.9 (b) a-b 間線路抵抗 Rb とリアクタンス Xb,a-f 間線路抵抗 Ra とリアクタンス Xa は, R b # ] Xg X b # ] Xg R a # ] Xg Xa # ] Xg b 点の電位 b 000 より, 負荷 Bの負荷電流 b A 及び b A は, 7

18 P b bbcos i ` b Pb 000# ] Ag bcos ib # 000# b b cosi- jsin ig 6. 7# j i 5. 4-j. 5 a 点の電位 a は, a b+ b] Rbcosib+ Xbsin ibg 000+ # 6. 7# _ 0. 9# # i 06] g a-b 間の電圧降下 vb 6 負荷 Aの負荷電流 a A 及び a A は, Sa aa ` a Sa 800# ] Ag a # 06 a 996. cosia- jsin iag 996. # 09. -j i j44. ] Ag a-f 間の電流 A 及び A は, o o a+ o b j j. 5 4-j75. 9] Ag ] Ag a-f 間の電圧降下 vf は, v f R ] acosa+ Xasin iag # 6# _ # # i. 8] g f-b 間の電圧降下 fb は, fb vb+vf 問 7 答 (a) (), (b) (4) (a) A 回線のコイル XL を XLA, コンデンサ XC を,B 回線のコイル XL を XLB とすれば, 合成線路インピーダンスの値 %Z は, 直並列回路より, " jx LA+ jx C jx LB j5 j5 j0 %Z ] - g, # ] - g # j5 5. 0] % g jx LA+ ]-jx Cg# jx LB j5- j5+ j0 (b) 送電端電圧 s, 受電端電圧 r, リアクタンス X Ω,P BMA 基準で,%Z5 % 時のリアクタンス Ω は, PB X % Z r 5# ] 54# 0 g % Z # 00 `X ] Xg r 00P B 00# 0# 0 送電電力 P MW は, Sr 54# 0 # 54# 0 P sin d # # ] MWg X

19 機械解答平成 7 年度問答 (4) 直流電動機の逆起電力 E は, 極数が p4 極, 回転速度が N 00 min -, 電機子導体は波巻であり並列回路数が a, 全導体数が Z58 本であるから, pz 4 58 E φ N a 60 電動機の出力 P kw は, 電機子電流が 50 A より, PE06.4# W 5.6 kw 問答 () 分巻機発電機は, 電機子回路と励磁回路が並列接続されているので, 電機子電流が大きくなって電機子回路の電圧降下が大きくなると, 励磁回路の電圧も下がり磁束が減少するので, 端子電圧も他励発電機より低下するまた分巻機は電機子回路と励磁回路が並列接続されているので, 端子電圧の極性が同じであれば励磁電流の方向も同じとなるため, 分巻機発電機のときと分巻電動機ときの回転方向は同じになる問答 (5) 二重かご形誘導電動機は, 回転子が外側スロットと, 内側スロットが設けられた二重のスロット構造を有しており, それぞれのスロットには導体が埋め込まれている始動時は, 回転子に作用するすべり周波数が高いので, 内側スロットに埋め込まれた導体には表皮効果で電流が流れないが, 回転数が上昇してすべり周波数が小さくなると, 内側スロットに埋め込まれた導体にも電流が流れるようになるしたがって, 内側スロットに埋め込まれた導体の抵抗値を, 外側スロットに埋め込まれた導体の抵抗値より大きくして, 始動トルクを得ているのではない問 4 答 (4) 同期インピーダンス Z S 85 % は, リアクタンス降下電圧を X, 一相の定格電圧をとすると, 次のように表される 9

20 X Z s % リアクタンス降下電圧 X X は, 上式より, 85 X 0.85 s 00 力率 cosi.0 で運転中の一相の誘導起電力 E は E d n + ( X) d n + d0.85 n 無負荷時は, この誘導起電力 n E.. E が端子電圧になり, 定格電圧に対する倍率 n は, 問 5 答 (5) s 短絡比 K の記号式は, K n f f 発電機の同期インピーダンス Z pu p.u. は, 短絡比 K の逆数であるから次式となる Z pu K f f f f p.u. 百分率同期インピーダンス z s % は, 同期インピーダンス Z pu p.u. に 00 を掛けて, z s Z pu 00 f f 00 % 問 6 答 () 小形同期モータには,SPMSM,PMSM,SynRM などの機種がある SPMSM は, 回転子であるロータの表面に永久磁石が貼り付けられているが,PMSM は, ロータの内部に直線状の磁石が埋め込まれている SynRM は, 永久磁石を使わないリラクタンスモータのことで, 電磁石の吸引力によって発生する力で駆動する問 7 答 () D-Y や Y-D 結線における一次電圧と二次電圧の位相差は 0 で,45 ではない 0

21 問 8 答 () 二次側線間電圧をは, 力率が.0 で, 出力が P00 kw, 二次電流が 7.5 A であるから, P cos より, P cos 7.5 二次側相電圧を E は,Y 結線であるから, 00 E 905 一次側相電圧 E は,Δ 結線であるから線間電圧と同じで E 440 となる変圧器の巻数比 a は, N a N E E 905 問 9 答 () サイリスタはゲート電流によって, アノードカソード間のオンを制御することができるが, オフを制御することはできない GBT( 絶縁ゲートバイポーラトランジスタ ) は, ゲート電圧を正にしたり, 負にしたりすることで電流のオンオフ制御ができるこれらのパワーデバイスは, 電力変換器の目的に応じて用いられる問 0 答 (4) 負荷抵抗の平均電圧 E d は, 直流電源電圧が E400 で, 通流率が d0.6 より, E ded400#0.640 負荷抵抗 R0 X を流れる電流値 A は, E 40 d 4.0 A R 0 問答 () 問題の図の A 部分は GBT のスイッチング素子で制御される昇圧チョッパ回路である太陽電池に並列接続されたコンデンサの充電電圧は,A 部分で昇圧された直流電圧になり,B 部分の PWM インバータで商用周波数の交流電圧に変換される PWM インバータは小形化されており, インバータ出力の電流位相は電圧位相とほぼ同相で運転される

22 問答 (5) 実揚程 H 0 m を.05 倍した全揚程 H m は, H.05H.05#00.5 m 電動機出力 P kw は, 毎分の揚水量が Q0 m /min, ポンプの効率がη 0.80, 余裕係数が k. より, Q P 9.8 H k 60 η kqh kw 考 ] 6. ` ] 6.η 問答 () 電気ストーブの室内への熱伝達は, 主に放射と対流である電気ストーブの近くに行けば, 赤外線放射で暖かいし, 電気ストーブをつけている室の空気は対流によって温められているから室全体が暖かくなってくる誘電体加熱は, マイクロ波加熱の一種であり, 誘電体損失角で表される交番磁界の同相成分が高周波領域では等価的に抵抗として作用することを応用したものである問 4 答 () 真理値表で X となる論理式の論理和を求め, 吸収則, 同一則, 分配則, ドモルガンの定理を使って整理すると, X A B C D + A B C D + A B C D + A B C D + A B C D + A B C D + A B C D + A B C D A B C ( D + D) + A B C ( D + D) + A B D ( C + C) + A B C ( D + D) A B C + A B C + A B D + A B C A B ( C + C) + A B D + A B C A B+ A B D + A B C A B+ A B+ A B D + A B C A B+ A ( B+ B D) + A B C A B+ A B D + A B C A B+ A ( B+ D) + A B C A B+ A B+ A D + A B C A B+ A D + A B C

23 なお, 別解として, この問題は真理値表から以下のようなカルノー図を描いて求めることもできるこのカルノー図の領域から, 出力の論理式は直ちに求めることができる X A B+ A D+ A B C 問 5 答 (a) (4), (b) () (a) 回転数を変えるため, 二次回路に R0. X の抵抗を挿入したときの滑り s は, 抵抗を挿入する前の滑りが s で各相の抵抗が r0.5 X であるから, 比例推移より, r r + R r+ R を変形して s s s r s 滑り s 0.07 のパーセント表示は,ʻs ʼ7.0 % (b) 定格周波数が f 60 Hz, 極数が p6 極の同期速度 n s min - は, 0 f 0 60 n s 00 min - p 6 滑りが s のときの回転数 n 0 min - は, n 0n s(-s ) 00#(-0.05) 40 min - このときの負荷トルク T n N m は, 定格出力が P n5 kw より,P n~ nt n から Pn Pn 5 0 Tn 5.7 N m nn 40 n この負荷トルク T n N m は, 定格電圧 n0 の乗に比例し, 機械出力の等価抵抗 - s0 r X に比例する周波数を変えずに電圧を 00 に変更したときの負荷トルク s0 T N m は, 比例定数を K とすると次のように表される - s0 - s0 Kn d n r n d n r Tn s0 s0 T -s - s K d n ( r+ R) d n ( r+ R) s s 負荷トル T N m は, 上式より, -s 0.07 d n ( r+ R) - 00 d n ( ) s 0.07 T Tn s n d n r d n s N

24 問 6 答 (a) (4), (b) () (a) A 点の水平面照度 E h0 lx の記号式は, 高さを h.4 m, 距離を d. m とすると, E h ( ) A cos ( A ) ( ) h A ( h + d ) h + d h + d 鉛直角 i A 方向の光度 (i A) cd は上式より, ( ) A h A ( h + d ( ) ( ) h + d.4 +. E lx h h (b) 鉛直角 i A 方向の光度 (i A) cd の記号式は, h ( A ) (0)cos A (0) h + d 鉛直角が i A0 の光度 (i A) cd は, 上式より, h + d.4 +. (0) ( A) cd h.4 B 点の照度 E B lx は, E B (0) 79 h.4.4 ) 問 7 答 (a) (), (b) () (a) 全体の周波数伝達関数 W(j~) の記号式は, 周波数伝達関数 G ( j ) が直結のフィードバッ j T ク接続になっているから, C ( j ) G( j ) j T K W ( j ) K K R ( j ) + G( j ) + j T + j T 時定数 T0.s, ゲイン係数 K0 の周波数伝達関数 W(j~) は, K W ( j ) + j T 0 + j0. (b) 周波数伝達関数 W(j~) のゲイン g db は, g 0log W( j~ ) 0log 0log 0log log + ( ~ T) K-0log 0-0log 0 K 0 0 ( + ~ T ( ~ ) ( ~ ) db ) 4

25 ~ rad/s の範囲を, 上式より,~0,0 < ~ <,~5 および ~50 に分けて考える ~0 rad/s のとき, 0 g 0-0log ( ) 0-0log 0 ~ < rad/s のとき, 0 g 0-0log ( ) 0-0log 0 ~5 rad/s のとき, 0 db 0 db 0 0 g 0-0log ( ) 0-0log ( ) 7 db ~50 rad/s のとき, g 0-0log ( ) 0-0log ( ) 考 log log a n x n log a x ] 以上の結果から, ボード線図のゲイン特性は () のようになる 0 db 問 8 答 (a) (), (b) (4) (a) コンピュータの回路では, さまざまな周波数のクロック信号が必要とされるので, 可変周波数発生回路によって, 個の水晶発振器からさまざまな周波数を持ったクロック信号を生成している中央処理装置 CPU のクロック周波数と LAN の周波数は異なるから,CPU のクロック周波数が LAN の通信速度を変化させることはない (b) EEPROM は利用者が内容を書き換え可能な ROM であり, 印加する電圧を読み取りのときよりも高くすることで何回も記憶内容の消去再書き込みが可能である高い電圧は最近の EEPROM ではチップ内部で発生させるようになっている EPROM の記憶内容を消去再書き込みは, 通常は機器から一旦取り外す必要があるが,EEPROM の場合は回路設計により, 機器に取り付けたまま消去再書き込みが可能である 5

26 法規解答平成 6 年度問答 (5) 電気事業法及び施行規則の内容で, 自家用電気工作物についての問題である自家用電気工作物とは, 電気事業の用に供する電気工作物及び一般用電気工作物以外の電気工作物であって, 次のものが該当する a. ( ア ) 小出力発電設備以外の発電用の電気工作物と同一の構内 ( これに準ずる区域内を含む以下同じ ) に設置するもの b. 他の者から ( イ )600 を超える電圧で受電するもの c. 構内以外の場所 ( 以下構外という ) にわたる電線路を有するものであって, 受電するための電線路以外の電線路こより ( ウ ) 構外の電気工作物と電気的に接続されているもの d. 火薬類取締法に規定される火薬類 ( 煙火を除く ) を製造する事業場に設置するもの e. 鉱山保安法施行規則が適用される石炭坑に設置するもの問答 (4) 電気用品安全法及び施行令に基づく電気用品に関する問題である a. ( ア ) 特定電気用品は, 構造又は使用方法その他の使用状況からみて特に危険又は障害が発生するおそれが多い電気用品であって, 具体的な電線については電気用品安全法施行令で定めるものをいう b. 定格電圧が ( イ )00 以上 600 以下のコードは, 導体の公称断面積及び線心の本数に関わらず, ( ア ) 特定電気用品である c. 電気用品の電線の製造又は ( ウ ) 輸入の事業を行う者は, その電線を製造し又は ( ウ ) 輸入する場合においては, その電線が経済産業省令で定める技術上の基準に適合するようにしなければならない d. 電気工事士は, 電気工作物の設置又は変更の工事に ( ア ) 特定電気用品の電線を使用する場合, 経済産業省令で定める方式による記号がその電線に表示されたものでなければ使用してはならない ( エ ) < PS > E はその記号の一つである 6

27 問答 (4) 解釈第条,9 条,50 条電磁誘導作用による人の健康影響の防止より変電所又は開閉所は, 通常の使用状態において, 当該施設からの電磁誘導作用により ( ア ) 人の ( イ ) 健康に影響を及ぼすおそれがないよう, 当該施設の付近において ( ア ) 人によって占められる空間に相当する空間の ( ウ ) 磁束密度の測定値が, 商用周波数において ( エ )00nT 以下になるように施設しなければならない問 4 答 () 解釈第 7 条避雷器等の施設における, 高圧及び特別高圧の電路の避雷器等の施設についての記述である雷電圧による電路に施設する電気設備の損壊を防止できるよう, 当該電路中次の各号に掲げる箇所又はこれに近接する箇所には, 避雷器の施設その他の適切な措置を講じなければならないただし, 雷電圧による当該電気設備の損壊のおそれがない場合は, この限りでない a. 発電所又は ( ア ) 変電所若しくはこれに準ずる場所の架空電線引込口及び引出口 b. 架空電線路に接続する ( イ ) 配電用変圧器であって, ( ウ ) 過電流遮断器の設置等の保安上の保護対策が施されているものの高圧側及び特別高圧側 c. 高圧又は特別高圧の架空電線路から ( エ ) 供給を受ける ( オ ) 需要設備の引込口問 5 答 (5) 解釈第 4 条高圧又は特別高圧と低圧との混触による危険防止施設より, 高圧電路又は特別高圧電路と低圧電路とを結合する変圧器 ( 鉄道若しくは軌道の信号用変圧器又は電気炉若しくは電気ボイラーその他の常に電路の一部を大地から絶縁せずに使用する負荷に電気を供給する専用の変圧器を除く ) に施す接地工事に関する記述である高圧電路又は特別高圧電路と低圧電路とを結合する変圧器には, 次のいずれかの箇所に ( ア )B 種接地工事を施すこと a. 低圧側の中性点 b. 低圧電路の使用電圧が ( イ ) 00 以下の場合において, 接地工事を低圧側の中性点に施し難いときは, ( ウ ) 低圧側の端子 c. 低圧電路が非接地である場合においては, 高圧巻線又は特別高圧巻線と低圧巻線との間に設けた金属製の ( エ ) 混触防止板 7

28 問 6 答 () 解釈第 47 条常時監視をしない発電所の施設より a. 随時巡回方式は, ( ア ) 技術員が ( イ ) 適当な間隔をおいて発電所を巡回し, ( ウ ) 運転状態の監視を行うものであること b. 随時監視制御方式は, ( ア ) 技術員が, ( エ ) 必要に応じて発電所に出向き, ( ウ ) 運転状態の監視又は制御その他必要な措置を行うものであること c. 遠隔常時監視制御方式は, ( ア ) 技術員が, ( オ ) 制御所に常時駐在し, 発電所の ( ウ ) 運転状態の監視及び制御を遠隔で行うものであること問 7 答 () 低高圧架空電線の高さは, 解釈第 68 条より道路を横断する場合は, 路面上 6m 以上である () の低圧架空電線を道路の路面上 5m の高さに施設したの記述は不適切である ()()(4)(5) は, 解釈の条件を満たしているので適切である () 高圧架空電線を車両の往来が多い道路の路面上 7m の高さに施設した () 低圧架空電線にケーブルを使用し, 車両の往来が多い道路の路面上 5m の高さに施設した () 建造物の屋根 ( 上部造営材 ) から.m 上方に低圧架空電線を施設するために, 電線にケーブルを使用した (4) 高圧架空電線の水面上の高さは, 船舶の航行等に危険を及ぼさないようにした (5) 高圧架空電線を, 平時吹いている風等により, 植物に接触しないように施設した問 8 答 () 解釈第 76 条可燃性ガス等の存在する場所の施設より, 電線はキャブタイヤケーブル以外のケーブルであることとなっている可燃性のガスが漏れ又は滞留し, 電気設備が点火源となり爆発するおそれがある場所の屋内配線に関する工事例で,() のキャブタイヤケーブルを使用したは不適切である ()()(4)(5) は, 適切である () 金属管工事により施設し, 薄鋼電線管を使用した () 金属管工事により施設し, 管相互及び管とボックスその他の附属品とを 5 山以上ねじ合わせて接続する方法により, 堅ろうに接続した () ケーブル工事により施設し, キャブタイヤケーブルを使用した (4) ケーブル工事により施設し,M ケーブルを使用した (5) 電線を電気機械器具に引き込むときは, 引込口で電線が損傷するおそれがないようにした 8

29 問 9 答 () 解釈第 0 条における, 分散型電源の系統連系設備に係る用語の定義の一部である a. 解列とは, ( ア ) 電力系統から切り離すことをいう b. 逆潮流とは, 分散型電源設置者の構内から, 一般電気事業者が運用する ( イ ) 電力系統側へ向かう ( イ ) 有効電力の流れをいう c. 単独運転とは, 分散型電源を連系している ( ア ) 電力系統が事故等によって系統電源と切り離された状態において, 当該分散型電源が発電を継続し, 線路負荷に ( イ ) 有効電力を供給している状態をいう d. ( ウ ) 能動的方式の単独運転検出装置とは, 分散型電源の有効電力出力又は無効電力出力等に平時から変動を与えておき, 単独運転移行時に当該変動に起因して生じる周波数等の変化により, 単独運転状態を検出する装置をいう e. ( エ ) 受動的方式の単独運転検出装置とは, 単独運転移行時に生じる電圧位相又は周波数等の変化により, 単独運転状態を検出する装置をいう問 0 答 (4) 変流器の変流比は変化しないので,(4) の二次側の抵抗値により変流比は変化するの記述は誤っている ()()()(5) は正しい記述である () 変流器は, 一次電流から生じる磁束によって二次電流を発生させる計器用変成器である () 変流器は, 二次側に開閉器やヒューズを設置してはいけない () 変流器は, 通電中に二次側が開放されると変流器に異常電庄が発生し, 絶縁が破壊される危険性がある (4) 変流器は, 一次電流が一定でも二次側の抵抗値により変流比は変化するので, 電涜計の選択には注意が必要になる (5) 変流器の通電中に, 電流計をやむを得ず交換する場合は, 二次側端子を短絡して交換し, その後に短絡を外す問答 (a) (4), (b) () kn 45 T0 9

30 (a) 支線に加わる張力を T0 とすると T 0 cos 45c T 0 cos 45c ] kng 支線に要求される引張強さの最小値 T0' は, 安全率が.5 より T0 l #. 5 ] 7. 6] kng (b) 電線の重量と風圧荷重の合成荷重 w8 N/m, 径間距離 S40 m, 水平張力 T8.6#0 /. N を公式に代入すると ws 8# 40 D ] 0.8] mg 8T 8. 6# 0 8#. 問答 (a) (), (b) () (a) k の計算式で,0 以下の場合は i0 とするので k 60-i k は, 表から同一管内の電線数が 4 以下の場合の値から k0.6 同一管内の電線数は 5 本であるが, 中性線の電線は電線数に算入しないので, 電線数 4 の値を採用する (b) 絶縁電線に要求される許容電流値は, 許容電流電流減少係数負荷の定格電流より A A B # ] 47.6] Ag 0. 6 A 47.6] Ag 問答 (a) (4), (b) () (a) 三相負荷の皮相電力 S は, 90 S 00] k$ Ag 09. 結線としたとき, 負荷に接続できる容量 S は, S # 50 ] 86.6] k$ Ag このバンクは, k A の過負荷となる (b) D 結線におけるバンクの定格容量 SD は, SD#5050 k A 力率が 0.96 のとき, 消費電力 P は, P50# kw kw i 50 k A 0

問の標準解答 () 遮へい失敗事故 : 雷が電力線を直撃してアークホーンにフラッシオーバが発生する逆フラッシオーバ事故 : 架空地線あるいは鉄塔への雷撃によって架空地線あるいは鉄塔の電位が上昇し, 架空地線と導体間, 又はアークホーンにフラッシオーバが発生する () 架空地線の弛度を電力線のそれ

問の標準解答 () 遮へい失敗事故 : 雷が電力線を直撃してアークホーンにフラッシオーバが発生する逆フラッシオーバ事故 : 架空地線あるいは鉄塔への雷撃によって架空地線あるいは鉄塔の電位が上昇し, 架空地線と導体間, 又はアークホーンにフラッシオーバが発生する () 架空地線の弛度を電力線のそれ平成 4 年度第二種電気主任技術者二次試験標準解答配点 : 一題当たり 3 点電力管理科目 4 題 3 点 = 点機械制御科目題 3 点 = 6 点 < 電力管理科目 > 問の標準解答 () 電動機出力 ( ポンプ入力 )= 電動機入力電動機効率なので, A P M = P Mi h M B 又はC P Mi = M f M D 又はE P G = G f G 3 () G M なので,

理論 解答 平成 27 年度 問 1 答 (2) 解説 (1) C A F d C F d Q C (2) E V d Q C 1 V/m d Q d E ( 2) E (3) (4) V E Q C Q A d V V/m d Q d V A A (5) Q CV V C d Q d V V d

理論解答平成 27 年度問 1 答 (2) 解説 (1) C A F d C F d Q C (2) E V d Q C 1 V/m d Q d E ( 2) E (3) (4) V E Q C Q A d V V/m d Q d V A A (5) Q CV V C d Q d V V d