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平成22年度 電験三種 解答・解説

解答一覧

理 論

電 力

機 械

法 規

問 1 問 2 問 3 問 4 問 5 問 6 問 7 問 8 問 9 問 10 問 11 問 12 問 13 問 14 問 15（a） 問 16（a） 問 17（a） 問 18（a） 2 1 4 2 5 4 3 4 4 5 5 1 4 5 2 4 3 4 1 3 3 2 （b） （b） （b） （b） 問 1 問 2 問 3 問 4 問 5 問 6 問 7 問 8 問 9 問 10 問 11 問 12 問 13 問 14 問 15（a） 問 16（a） 問 17（a） 5 4 2 3 2 3 1 3 5 1 4 4 3 2 3 4 5 3 2 4 （b） （b） （b） 問 1 問 2 問 3 問 4 問 5 問 6 問 7 問 8 問 9 問 10 問 11 問 12 問 13 問 14 問 15（a） 問 16（a） 問 17（a） 問 18（a） 4 1 2 1 5 4 1 3 4 5 3 3 2 2 3 3 2 1 2 1 2 3 （b） （b） （b） （b） 問 1 問 2 問 3 問 4 問 5 問 6 問 7 問 8 問 9 問 10 問 11（a） 問 12（a） 問 13（a） 3 1 4 5 3 3 2 5 1 4 4 2 4 5 5 2 （b） （b） （b）

理

論

解

答

平成

22年度

問 1 答・・・（２） （イ）a 領域：点Ａより左側の任意の点Ｐの電位V は（_P APXとする）







               X X X Q X Q X Q V_P 3 4 4 4 4 1   ＞0 a 領域においては全ての点で正電位で、0[Ｖ]の電位は存在しない。 （ロ）aｂ領域：点Ａより右側の任意の点Ｐの電位V は（_P APX、X ＜  とする）



X



X X Q X Q X Q V_P                 5 4 4 4 4 1   [Ｖ] aｂ領域においては、点Ａより右方向 5 4 X の点においてV ＝0 となる。_P （ハ）ｂ領域：点Ｂより右側の任意の点Ｐの電位V は（_P BPXとする）



X



X X Q X Q X Q V_P           _      3 4 4 4 1   [Ｖ] ｂ領域においては、点Ｂより右方向 3   X の点においてV ＝0 となる。_P 問 2 答・・・（１） 極板面積S , 極板間隔 d 、真空中の誘電率₀、比誘電率_rの平行板コンデンサの 静電容量C は d S C0r [Ｆ] ・・・(1) このコンデンサにＶ[Ｖ]の電圧を加えた時、内部電界をE 、蓄えられる電荷を Q とすると d V E [V/m]・・・(2) d SV CV Q_{ }0r _{[Ｃ]・・・(3)} (イ）電界E は（2）式より比誘電率とは無関係となり、コンデンサＡとコンデンサＢの内部電界は 等しい。 （ロ）コンデンサＡの蓄積電荷Q とコンデンサＢの蓄積電荷_A Q は_B d SV d SV Q_A 0r 0 [Ｃ]（_r 1） d SV d SV Q r B 0 0 4   _  [Ｃ]（_r 4） ∴Q_B 4Q_A 問 3 答・・・（４） 磁界中を導体が移動すれば起電力を誘導する。 磁束密度がB [Ｔ]で導体が磁界と垂直な方向に速度 v [m/s]で移動するとき、

誘導起電力e [Ｖ]は、導体の長さを  [m]とすると、eBv[Ｖ]で表される。 144 . 0 4 6 . 0 10 6_ 2_{  }  _{B v}  e  [Ｖ] 導体ＰＱで誘導された起電力は 10[Ω]の抵抗を通じて電流が流れるから 0144 . 0 10 144 . 0 _   R V I 電流 0.0144 10 144 . 0 _   R V I [Ａ] 問 4 答・・・（２） 問 5 答・・・（５） （イ）12［Ω］に流れる電流I ［Ａ］は PI2R［Ｗ］より I ＝ 12 27 ＝1.5［Ａ］ （ロ）12［Ω］の端子電圧V ［Ｖ］は V ＝12×1.5＝18［Ｖ］ （ハ）従って、30［Ω］の端子電圧は 90-18＝72［Ｖ］ 30［Ω］の抵抗に流れる電流は 30 72 ＝2.4［Ａ］ （二）従って、抵抗Ｒに流れる電流は 2.4―1.5＝0.9［Ａ］ （ホ）未知抵抗R の端子電圧は 18［Ｖ］で、 R に流れる電流は 0.9［Ａ］であるから R ＝ 8 . 0 18 ＝20［Ω］ 問 6 答・・・（４） （イ）図 1 より端子ａ－ｂ間の電圧V =80[Ｖ]_ab ab V ：V =80：20＝_bc R ：₁ R ＝4：1₂ （抵抗の直列接続の場合、電圧と抵抗は比例の関係） ∴R ＝₁ 4R ・・・(1)₂ （ロ）図 2 より端子ａ－ｂ間の電圧V =100―5＝85 [Ｖ]_ab ｂ－ｃ間の合成抵抗 R =_bc 150 150 ₂  R R [Ω] F A H A B A H 導体に電流が流れるとアンペアの右ネジの法則に従う磁界が生じる。 導体Ａに流れる電流によって生じる磁界H は_A 右図のようになり、導体Ｂ上では下向きとなる。 導体Ｂ上で左手の法則を適用すると電磁力F は 導体Ａの方を向く。 同様に、導体Ｂに流れる電流によって生じる磁界を求め 導体Ａ上で左手の法則を適用すると電磁力Ｆは導体Ｂの 方を向く。

ab V ：V =_bc R ：₁ 150 150 2 2  R R

＝85：15＝17：3

・・・（2） （ハ）（1）、（2）の式を解くとR ＝250［Ω］ 、₁ R ＝62.5［Ω］₂ （ニ）図 3 よりR には電流が流れないから、 I =₂ 250 100 ＝0.40［Ａ］ 問 7 答・・・（３） 問 8 答・・・（４） 2 1 cos より X_L  3R 2 3 cos より X_L X_C R 3 1   上式より、 3 2 3 1 3 3 1 R R R R X X_C  _L     問 9 答・・・（４） Ｙ結線平衡三相回路において I_I_P、V_  3V_P、 P P P PI V I V P3 cos3 （R のみの回路であるからφ＝0）の各式が成り立つ。 問題図を書き換えると図のようになる。Ｙ→Δ変換であるから ａ´ ｂ´ ｃ´ ａ ｂ ｃ 100[Ｖ] 100[Ｖ] 200[Ｖ] Zab c b Z  a c Z   9 12 j Z Z Z Z_ab  _bc _ca    _〔Ω〕 ∴Z = ₁₂2 _92 _＝15[Ω] P = 2 2 2 15 200 12 15 100 12 15 100 12                        ≒3,200[Ｗ] 消費電力は、P_I2R_より 容量性リアクタンスを接続する前のインピーダンス三角形 接続後のインピーダンス三角形



1

2

3

R

L

X

 R 3 2 L X C L X X  C X 1

問 10 答・・・（５） （イ）コンデンサの初期電荷は 0 であるから、コンデンサC を流れる電流を阻止するものは 0 と考える。 そのときの合成抵坑は 3 2 3 2 1 _{R R} R R R   [Ω] （ロ）定常状態に達した時、R には電流が流れないからそのときの合成抵坑は₃ R₁R₂ （ハ）電流と抵坑は反比例するから





: 2:1 : 3 2 3 2 1 2 1 0           R R R R R R R I I 上式を解く _          3 2 3 2 1 2 1 2 _{R R} R R R R R ∴





2 1 1 2 2 3 _{R R} R R R R    [Ω] 問 11 答・・・（５） 問 12 答・・・（１） 電子放出に次の三つがある。 （イ）金属を高温に熱するとその表面から電子が飛び出す。これを熱電子放出という。 （ロ）金属の表面の電界の強さをある値以上にすると、常温でもその金属の表面から電子が 飛び出す。これを電界放出という。 （ハ）金属に高速度の電子が衝突すると、そのエネルギーをもらって金属の表面から電子が 飛び出す。これを二次電子放出という。 － ＋ ① ② ＋ ＋ ：正孔 〔Ｔ〕 B 〔Ａ〕 I d qvB qE F 断面積の広い導体中に電流を通しこれと直角に磁界をあてると、電流と なっている電子流は左手法則による方向に押しやられ、電流と磁界に直 角な面に（＋）、（－）の電位差を生ずる。これをホール効果という。 （イ）Ｐ形半導体の場合 正孔は外部電界Ｅによって静電気力qE の 力を受け加速される。 磁界が作用しているからqvB の ローレンツ力を受ける。 そのために、①には＋、②には－の起電力 H V を生じる。 d BI R V_H  _H  [Ｖ] （ロ）Ｐ形半導体の場合 キャリアは電子であり、（イ） 反対方向に起電力V を生じる。_H

問 13 答・・・（４） 図 1 のアドミタンス L j r C j Y      1  _が 図２のアドミタンス L j R C j Y P    1  1   _{で表されればよい。} 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 L r L j L r r C j L r L j r C j L j r C j Y                                        2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 _{1 1} L r L L j L r L r C j      

L



≫

r

であるので、

 

j L r L C j L L j L r C j         _{2 2}  _{2 2}   1 ₂  1  この式と図２のアドミタンスの式を 見比べると、

 

r L R_P 2   であることがわかる。 問 14 答・・・（５）

A

M

1

R

2

R

A

1

3

A



10 (r m) 〕 〔m 〔m〕

A

1

R

2

R

A

1

3

A



10 (r m) 〕 〔m 〔m〕

M

（ア）3Ａ端子を使用するとき 1 R [ｍΩ]が分流器の働き 2 rR に 0.5[Ａ]、R に 2.5[Ａ]流れる₁



2 10



2.5 1 5 . 0 R   R ・・・(1) （イ）1Ａ端子を使用するとき 2 1 R R  [ｍΩ]が分流器の働き r に 0.5[Ａ]、R₁R₂に 0.5[Ａ]流れる 10 2 1 R  R ・・・(2)

（ウ）計器の内部抵抗r 、分流器の抵抗R 、倍率 m とするとき_S R ＝_S



m1



r m ＝ S R r  1 ＝



1 2



10 1 R R   → r ＝10 R_S R₁R₂ （エ）式（1）、（2）よりR ＝₁ 3 10 [ｍΩ] R ＝₂ 3 20 [ｍΩ] 3Ａを最大目盛とする電流計の内部抵抗はrR₂、とR が並列となるから₁ その合成抵抗計算式は 3 10 3 50 3 10 3 50   であり、計算結果は 9 25 [ｍΩ]である。 問 15 解答・・・（ａ）－（２） （ｂ）－（４） Δ回路を Y 回路に変換すると、下図のような等価回路になる。 （b） 端子 abc に線間電圧 200[Ｖ]を加えた時、相電圧は200 3 [Ｖ] 1 相の抵抗は 6 5R ＝5× 6 30 ＝25[Ω] この回路で消費される電力P は P =3×





25 3 200 2 ＝1,600[Ｗ] 問 16 解答・・・（ａ）－（３） （ｂ）－（４）

a

b

c

2

R

2 R 2 R 3 R

3

R

3 R (a) 端子 ac に単相交流 100[Ｖ]を加えるから b 相は無関係となる。 ac 間の合成抵坑は 3 5R [Ω] ac 間の消費電力はP =

_

_

3 R 5 1002 ＝200[Ｗ] これよりR =30[Ω] a b c _{d e} f 電圧コイル 電流コイル 接続図 （a）積算電力量計は誘導形計器であり、 円板上に生じる移動磁界によってうず電流 が流れ、この電流と磁界の電磁作用により、 円板には移動磁界の方向に駆動トルクを生 ずる。 円板が回転すると、回転速度に比例した 制御トルクが制御磁石と円板の間に生じ 両者が平衡する速度で回転する。

（ｂ）誤差率

＝

 100 t t T [%] t [s]： P [Ｗ]のとき、円板の N 回転に要する時間 T [s]：その計器が誤差が 0 のときに P [Ｗ]で N 回転に要する時間 P =3[ｋＷ]で N =61 回転に要する時間はt ＝60[s] この電力量計 1[ｋＷ・ｈ]当たりの回転数は 1200[rev] 従って、3[ｋＷ・ｈ]当たりの回転数は 3600[rev]、3600[s]で 3600[rev]であるから N =61 回転に要する時間はT ＝61[s] 誤差率 100 1.7 60 60 61 100       t t T  [％] 問 17 解答・・・（ａ）－（１） （ｂ）－（３） （a）Ｃ点にq を置くと、図 1 点Ｃのような電気力が働く。（正三角形の１辺を「₀ r 」とする。） 2 0 9 9 4 10 10 9 r q F F_AC  _BC       （三角形ＡＢＣが正三角形でF_AC F_BC よりF_AC F_C） 次に、Ｄ点にq を置くと、図 1 の点Ｄような電気力が働く。₀





2 0 9 9 5 . 0 10 4 10 9 r q F F_AD  _BD       9 10 4 10 8 2 0 9 9_   _      r q F F F_{D AD BD} ∴F_D 8F_C （ｂ）平行電界による電気力F₁ qE0 q.5 ₀[Ｎ]（ＢからＡに向かう向き） Ａ、Ｂの点電荷による電気力 0 ₀ 9 9 2 ₃₆ 10 4 10 9 q q F        （ＡからＢに向かう向き） ∴ q₀ 0.5q₀ 0.5q₀ 2109 9 0 410 q [Ｃ]

A

B

C

D

AC

F

C

F

BC

F

AD

F

BD

F

r

r

r 5 . 0 図１ 図２ A B C 1 F F₂

問 18 解答・・・（ａ）－（３） （ｂ）－（２） （a）オペアンプの特徴の一つ：入力インピーダンスは∞、出力インピーダンスは 0 （ｂ）与えられた図を書き換える。 （図 1）の場合 電圧増幅度 1 11 1 2 _   R R A_V （図 2）の場合 電圧増幅度 3 20 1 2 _   R R A_V 出力電圧V₀₁ 110.66.6[Ｖ] 出力電圧 0.45 3 3 20 02         V [Ｖ] ＋ －

10

1



R

〔k〕

100

2



R

〔k〕 図１ ＋ － 〕 〔k 〕 〔k

30

1



R

200

2



R

図２

 





で表される。 ギー 風力発電機のエネル となり、 として 空気の密度を となり、 過する空気の量は として、単位時間に通 風車の受風面積を ーギーは、 とすると、運動エネル 、空気の質量を 風速を ３ ３ ２ 3 2 2 2 1 2 1            S E S m S S m m ] [kg/m ] [m ] [m J [kg] [m/s]

電

力

解

答

平成

22年度

問１ 答…(5) 衝動水車には、位置水頭を速度水頭に変えた流水をランナ に作用させる構造のペルトン水車がある。ペルトン水車は、 ノズルから流出するジェットをランナに作用させた後、図の ように空気中を通過して放水する。ペルトン水車には吸出し 管はない。 問２ 答…(4) 排ガスに含まれているばいじんを除去するため、電気集じん装置が用いられている。 平板の集じん極の中間に放電極のピアノ線を置いて、集じん極を正、放電極を負として40 ～60〔kV〕の直流電圧を印加し、集じん極の間にガスを通して集じんする。ガス中のばい じんは負に帯電され、クーロン力により集じん極上に層状に集じん堆積される。集じん効 率は90～99％と高い。 問３ 答…(2) コンバインドサイクル発電の特徴 長所 ①熱効率が高い（43～50％） ②部分負荷に対応するため単位ユニットの増減を行うので熱効率の低下が少ない。 ③起動停止時間が短く速応牲がよい。→(2) ④同一出力のタービンプラントに比べ温排水量が60～80％ですむ。 短所 ①使用燃料により性能の影響を受けるので、LNG、LPGまたは灯油などクリーンな燃 料が使われる。 ②最大出力が外気温度により影響されるので、定格出力を決定するときに考慮する 問４ 答…(3) 加圧水形原子炉(PWR)は、原子炉で発生した熱は冷却材を沸騰させることなく取り出され、 蒸気発生器を介してタービン系統に伝達されるので、一次系統の放射能がタービン系統に 移行しない。このため点検保守が容易であるが、構成がやや複雑になる。 炉心の反応度の制御は、制御棒クラスタの出入りおよび冷却材中のほう酸濃度の調整に よる。 問５ 答…(2)

問６ 答…(3) A] [kV . . A] [kV . . . 0.8 A] [kV . . . . . 0.7 ･ は、 量 挿入するコンデンサ容 ･ は、 の無効電力 ・負荷の力率 ･ ≒ は、 の無効電力 ・負荷の力率 ２ 5 13 5 37 51 5 37 8 0 6 0 50 51 02 1 50 7 0 714 0 50 7 0 7 0 1 50 2 1 2 2 1 1                Q Q Q Q Q Q Q Q C C 問７ 答…(1) 電力系統主要場所での変圧器の結線 発電所の変電所（発電機端子電圧６～25kV→昇圧）：Δ－Ｙ 送電用変電所（500kV→275～154kV→154～66kV降圧：Ｙ-Ｙ－Δ 三次のΔ結線は、第３調波の吸収して線路に流出させない、調相設備及び所内の電源 配電用変電所（154～66kV→6。6kV降圧）：Ｙ－Δ 問８ 答…(3) 中性点設置の目的 1. １線地絡時に健全相の電圧の上昇、これを抑制して、線路や機器の安全を確保し、かつ 絶縁レベルの低減を図って系統全体としての経済性を向上させる｡ 2. 保護継電器の動作を迅速に、かつ確実にして、事故範囲の波及拡大防止や設備損傷の局 限化とともに、１線地絡時の系統の安定度確保、通信線への誘導障害の低減、保安の確 保などを図る｡ 中性点接地方式の比較 非接地 抵抗接地 消弧ﾘｱｸﾄﾙ接地 直接接地 地絡電流 の大きさ 小 中 最小 最大 地絡時の 電磁誘導 小 中 最小 最大 地絡時に 健全相に 現われる 電圧 大 中(抵抗値が大きくな ると 線 間 電圧 に 近 づ く) 中 小 絶縁レベ ル 最 高 中 中 最 小 保護継電 器の動作 困 難 確 実 困 難 確 実 適用電圧 高圧配電線 66～154kV 66～77kV 187kV 以上 問９ 答…(5) 変流器は普通。二次側が短絡または電流計のような低インピーダンスが接続されており、 負荷電流による一次アンペアターンを二次アンペアターンで打消し、変流器鉄心にはわず かな磁束が存在する状態で動作しているが、二次側を閉路したり、二次側に高インピー ダンス機器を接続して十分な二次アンペアタ－ンがとれない状態にすると、一次アンペア

ｶﾙﾏﾝ渦 振動 氷雪 揚力 ターンによる磁束によって鉄心の鉄損が増して過熱されるとともに、鉄心が極度に飽和し て、二次側に高電圧が発生して、巻線の絶縁を脅かすことになる。 このため、変流器の二次側は絶対に開路してはならない。 問 10 答…(1) 振動の種類 振動発生原因・内容 障 害 防止対策 微風振動 電線と直角方向に微風が吹くと、電線の背にう ず(カルマン渦)が生じて電線が鉛直方向に振動 を起こす振動。 平地で長径間の場所、直径が大きい割に軽い 電線(ACSR)、また、時間帯的には早朝や日没時 に発生しやすい。 素 線 切 れ →断線 ダンパ ア－マロッド ギャロッピング 電線に氷雪が付着して、その断面が非対称にな り、これに風が当たると揚力が発生し振動が生 じる。 素線切れ →断線 相間短絡 ダンパスペ－サ ねじれ防止ダン パ スリ－トジャンプ 積雪の落下による電線の跳ね上がりによる振 動。 相間短絡 電 線 の 上 下 配 列 のオフセット 問 11 答…(4) ケーブルの常時許容電流を増加させるには、損失の低減(導体の大サイズ化、比誘電率の小 さい絶縁材料、耐熱性の向上)、発生する熱を取り去るケーブルの冷却(管路式の管路を利用し て冷却水を循環させる外部冷却方式、OFケーブル内部に冷却媒体を通す内部冷却方式)などが ある。 問 12 答…(4) 高圧力ットアウトは、変圧器を電路から区分する働きと、中に収めたヒューズにより変 圧器二次側短絡や変圧器内部故障などのときに、変圧器を電路より遮断して、変圧器を保 護すると同時に事故の拡大・波及を防止する働きがある。 雷サージなどの短時間大電流では溶断しない。 問 13 答…(3) c. 混触や誘導障害のおそれがないよう「電気設備技術基準の解釈」で電力線と通信線の 離隔距離を確保するよう規定している。 d. 管路式ではなく暗きょ式である。 問14 答…(2) 炭化水素系の絶縁油は鉱油よりも、流動点が低く、水素ガス吸収性がよい、不平等電界 下での雷インパルス電圧に対して絶縁耐力が優れており、ポリプデンは重合度の調整が容 易であり、広範囲の粘度の製品ができるため、鉱油やアルキルベンゼンと混合して用いる ことができる。ケーブル，コンデンサに使用されている。

 

% . . . 4 42 424 0 26400 10 4400 3600 24 95 0 10 600 3600 3 3           ≒ 発電端熱効率 BH PT 













 

% . . . . . G T B G T B 8 89 898 0 99 0 45 0 4 0 _        ≒ ボイラ効率 発電機効率 タービン室効率 ボイラ効率 発電端効率         80MVA 基 準 ％ZG=1.5 ％ 80MVA 33kV/11kV ％ZA=18.3 ％ 遮 断 器 IS

 

A .

 

kA . . . % % 3 21 10 2 21 5 1 3 18 100 10 11 3 10 80 100 3 3 3 6            ≒ 三相短絡電流 G A n S _{Z Z} V P I



MV A



48 . 20 40 2 . 19 3 . 18 2 . 19 P Z % Z % Z % P P B A B A A          は， Ａ変圧器の分担電力

 

 

 

A

 

A . . . . A . . . . V . . c b 25 25 50 50 25 0 3 0 75 3 25 0 25 1 0 9 0 25 2 1 0 25 2 75 3 2 12 2                      C ab b ab ab ab bc bc C ab ac bc i i i r i r i 間の１線の電圧降下 －     





 

 

 

V . . . . . . . sin cos c a . c a . 0.1 0.9 0.25 0.3 c a 075 6 125 1 95 4 100 8 0 6 0 1500 1 0 100 1500 33 0 1 0 33 0 2                                  間の電圧降下 － タンス 間の往復線路のリアク － 間の往復線路の抵抗 － V Q X V P R XI RI X R ac    問 15 答…(a)＝(3) (b)＝(4) (a) (b) 問 16 答…(a)＝(5) (b)＝(3) (a) 定格遮断電流≧21.3[kA]→25[kA] (b) Ｂ変圧器の百分率インピーダンスを80[MVA]の基準の値に換算すると， 問 17 答…(a)＝(2) (b)＝(4) (a) (b)

 

% . % 192 50 80 12    B Z

機

械

解

答

平成

22 年度

問1 答（4） （ア）他励電動機 （イ） 比例 （ウ） 比例 （エ）反比例 回転数n〔min－１_{〕は，電圧方程式を変形して以下のように表される．} V =E ＋ ra I a＝Kφn＋ r a I から 〔_min-1〕  K I r V n_  a 問2 答（1） 定格負荷時の発電機入力P i〔W〕は，定格出力がP0＝50〔kW〕で効率がη＝94〔％〕より， 〕 〔 ≒53191 W 100 94 10 50 100 3 0 _{ }  _   P Pi 定格負荷時の損失p ℓ〔W〕は，p ℓ=P i－ P0＝53191－50000＝3191〔W〕 定格負荷時の負荷電流I〔A〕は，P0 =VIより， 250 200 10 50 3 0 _  _  V P I 〔A〕 界磁電流I f〔A〕は， 1 200 200    f f r V I 〔A〕 電機子電流I a〔A〕は，I a=I＋I f =250＋1＝251〔A〕 界磁回路損p ℓf〔W〕は，p ℓf=I f２rf =1２×200＝200〔W〕 直接負荷損p ℓa〔W〕は，p ℓa=I a２ra=251２×0.03≒1890〔W〕 発電機の固定損p ℓc〔kW〕は，p ℓc=p ℓ－p ℓf－p ℓa =3191－200－1890=1101〔W〕 ≒11〔kW〕 問3 答（2） （ア）回転磁界 （イ）スリップリング （ウ）電動機 （エ）発電機 誘導機は，滑りs の値により以下のように制動機，誘導電動機および誘導発電機として機能 する． s＞1 ：制動機 1＞ s ＞0 ：誘導電動機 s＜0 ：誘導発電機 問4 答（1） 極数p＝4[極] ，周波数f ＝50[Hz]の同期速度n s[min－１]は， ] [min 500 1 4 50 120 120 _-1     p f n_s 回転速度がn 1=1200 [min－１]のときの滑りs 1は， 2 . 0 500 1 200 1 500 1 1 1      s s n n n s 回転速度がn 1=1200 [min－１]のときに，滑りがs n＝0.04 の全負荷時と同じトルクを発生させるた めに二次回路の挿入する抵抗R [Ω]は，比例推移より，各相の抵抗がr ＝0.5[Ω]から

1 s R r s r n   を変形して _{1 0.5 2.0 [ ]} 04 . 0 2 . 0 1 1 _{  }      _          r s s R n 問5 答（5） （ア）励磁 （イ） 空げき （ウ） 始動 （エ）周波数 （オ）同期速度 励磁電流を加減したときの特性がV 曲線として表される． 問6 答（4） （ア）変圧器 （イ）誘導機 （ウ）直流機 （エ）同期機 変圧器と誘導機の等価回路は類似している．ともに磁束を介して起電力を発生する点で共 通性がある． 問7 答（1） 6〔%〕のリアクトルの容量Q L〔kV･A〕は，進相コンデンサ設備がQ C＝50〔kV･A〕 より， Q L＝0.06Q C＝0.06×50＝3〔kV･A〕 一相のリアクトルの容量q L〔kV･A〕は，q L＝Q C÷3＝3÷3＝1〔kV･A〕 リアクトル一相のインダクタンスL〔mH〕は，q L＝X L I ２＝2πf L I ２より， 20 . 0 131 50 2 10 1 2 2 3 2 _{  } ≒   





fI V q L L _〔mH〕 問8 答（3） 単相変圧器の巻数比

a

は，定格一次電圧が 3 6600 1 V 〔V 〕，定格二次電圧が 3 110 2  V 〔V 〕 60 3 1103 6600 2 1 _{ }  V V a 一次側に換算した三相分の二次抵抗R 12〔kΩ〕は， R 12＝

a

２R 0＝60２×10＝36000＝36〔kΩ〕 一次側に換算した一相分の二次抵抗R〔kΩ〕は， R ＝R 12÷3＝36÷3＝12〔kΩ〕 問9 答（4） （ア）絶縁耐力 （イ） 消弧耐力（ウ） 真空容器 （エ）避雷器 真空遮断器は油入遮断器と比べ，大幅に小型化できる特徴がある． 問10 答（5） ダイオードD は，還流ダイオードとも言われ，オンオフ制御デバイス Q がオフ状態のときも，イン ダクタンスLに蓄えている電磁エネルギーを電流として，抵抗Rに連続して流すための素子である．

問11 答（3） （ア）小数点表記の効率であるから，ηを100 で割ったものである． （イ）kW （ウ） 差 （エ）小さく （オ）回生 問12 答（3） マイクロ波加熱は，誘電体損失係数の大きい物しか加熱出来ない．電子レンジは，マイクロ波加熱の 一種であり，食品の誘電体損失角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13 答（2） 電源の入力電圧ve〔V〕と出力電圧vp〔V〕の関係は，比例定数をk1とすると，vp＝k1ve 入力電圧がve＝1〔V〕のとき，出力電圧はvp＝90〔V〕より比例定数をk1は， 90 1 90 1    e p v v k 電流センサーの出力電圧v f〔V〕と負荷電流i L〔A〕の関係は，比例定数をk2とすると v f＝k2i L 比例定数をk2は，負荷電流がi L＝50〔A〕のとき，電流センサーの出力電圧がv f＝10〔V〕より 2 . 0 50 10 2    L f i v k 出力電圧v p〔V〕と，目標値設定電圧v r〔V〕の関係は，以上の関係を代入して，              R v k v k i k v k v v k v k vp 1 e 1( r f) 1( r 2 L) 1 r 2 p 上式を移行して整理すると， R k k v k v r p ₁ 1 _{1 2} 1   目標値設定電圧がv r＝8〔V〕のときの出力電圧vp〔V〕は， ] V [ 72 2 1 2 . 0 90 1 8 90 1 1 1 2 1 _        R k k v k v r p 負荷電流i L〔A〕は， 36 [A] 2 72    R v i_L p 問14 答（2） 真理値表でX＝1 となる論理式を求め，ド・モルガンの定理を使って整理すると， B A C A B A C A C C B A B B C A C B A C B A C B A C B A X      (  ) (  )     上式の論理式を満たす論理回路は（2）である． 問15 答 (ａ)－（3） (ｂ)－（3） （a）抵抗器負荷を接続したとき，同期リアクタンスX ＝1〔Ω〕の両端電圧V x〔V〕は，無負荷時の相電圧 E ＝200〔V〕が，Vr ＝173〔V〕に低下することより，

100

173

200

2 2 2 2

_

_

_

_≒



_x x

E

V

V

〔V〕 電機子電流I〔A〕は，Vx ＝XI〔V〕から，

100

1

100 





X

V

I

x _〔A〕 （b）三相同期発電機の出力P〔kW〕は，抵抗器負荷の線間電圧がV ＝300〔V〕より，

52

51961

100

300

3

3









≒



VI

P

〔kW〕 問16 答 (ａ)－（2） (ｂ)－（1） （a）平滑リアクトルが電磁エネルギーを蓄える効果で抵抗負荷を流れる電流は一定となり，交 流電源の電圧がωt ＝πやωt ＝2πの零クロス点でも，サイリスタはオフしない． （b）誘導性負荷の直流電圧Ed〔V〕の式は



































        

cos

cos

2

cos

2

sin

2

1

1

_

_

_

_

_

_

_







e

d

t





E

td

t

E

t



E

E

_d   cos 2 2 E  ≒0 E.9 cos〔V〕 上式に 2





 を代入すると， _{0 [V]} 2 cos 9 . 0 cos 9 . 0    E  E  Ed なお、誘導性負荷の場合、必ず0 E.9 cos となるので、このことを暗記していれば積分計算は不要。 問17 答 (ａ)－（2） (ｂ)－（1） （a）光源 A の光度I A(Θ) ＝1000cosθ〔ｃｄ〕を，鉛直に対する角αに変換すると， IA(α) ＝1000 sinα〔ｃｄ〕 点P の水平面照度EhA〔lx〕は，





76.8 ) 5 . 1 2 ( 5 . 1 2 1000 ) ( 1000 cos sin 1000 cos _{2 2 2 2 2 2 2 2} 2 2 2 ) ( _           d h hd d h d h I E A hA







 _〔lx〕 （b）光源 B の光度I B〔ｃｄ〕は，全光束がF＝5000〔lm〕で立体角がω＝4π〔sr〕より，

398

4

5000

≒









F

I

_B 〔ｃｄ〕 光源B による点 P の水平面照度E hB〔lx〕は，





51[lx] 5 . 1 2 2 ) 5 . 1 2 ( 398 cos 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ≒           d h h d h I d h I E B B hA



光源A と光源 B の両方を点灯したときの点 P の水平面照度E h〔lx〕は， E h ＝EhA＋E hB＝76.8＋51≒128〔lx〕

問18 答 (ａ)－（2） (ｂ)－（3） （a）r進数表示の等式：(122)r－(42)r＝(40)rを10 進数表示の等式に変換して整理すると， 1×r２_＋2×r１_＋2×r０_－(4×r１_＋2×r０_)＝4×r１_＋0×r０ r２_{＋2r＋2－4r－2＝4r} r２_－6r＝0 r (r －6)＝0 より r＝0，r＝6 r≠0 であるから，r＝6 である． （b）（ア）10 進数の 8 を，2 進数の 7 ビット表示に直すと (8)10＝(000 1000)2 10 進数の－8 を，2 進数の 8 ビット表示に直すと，左端が“1”で (－8)10＝(1000 1000)2 （イ）2 進数(000 1000)2の2 の補数は，“0” と“1”を反転させたあと，“1” を加える． (111 0111)2＋(1)2＝(111 1000)2 したがって，10 進数の－8 は，左端が“1”あるから， (－8)10＝(1111 1000)2 （ウ）0.000〔V〕を指示する 2 進数(1000 0000)2を10 進数に直すと，(1000 0000)2＝ (80)10＝(128)10 D－A 変換器の感度v〔V〕は，(0000 0000)2のとき－5.000〔V〕であるから，

0390625

.

0

128

5000 



v

〔V〕 2 進数(0111 1000)2を10 進数に直すと，(0111 1000)2＝ (78)16＝(120)10 0.000〔V〕を出力する 10 進数(128)10と(120)10の差dは，d ＝(128)10－(120)10＝(8)10 (0111 1000)2の出力電圧V〔V〕は，V＝－vd ＝－0.0390625×8＝0.3125〔V〕

法

規

解

答

平成２２年度

問１ 答…(３) 事業法第 42 条（保安規程）、施行規則第 65 条（工事計画の事前届出）、事業法第 43 条 （主任技術者）からの出題 42 条抜粋：事業用電気工作物を設置する者は、保安規程を定め、事業用電気工作物の使用 の開始前に、経済産業大臣に届け出なければならない。 65 条別表第二法抜粋：発電所設置の工事（出力 500[kW]以上の太陽電池発電所の設置、出 力 500[kW]以上の燃料電池発電所の設置、出力 500[kW]以上の風力発電所の設置 43 条：事業用電気工作物を設置する者は、事業用電気工作物の工事、維持及び運用に関す る保安の監督をさせるため、経済産業省令で定めるところにより、主任技術者免状の交付 を受けている者のうちから、主任技術者を選任しなければならない。 問２ 答…(1) 電気工事士法施行規則第１条の２からの出題 工事士法で自家用電気工作物から除かれる電気工作物は、 発電所、変電所、最大電力 500[kW]以上の需要設備、送電線路（発電所相互間、変電所相互間又は発電所と変電所との 間の電線路（専ら通信の用に供するものを除く。以下同じ。）及びこれに附属する開閉所そ の他の電気工作物をいう。）及び保安通信設備とする。 問３ 答…(4) 電気関係報告規則第３条第２項（自家用電気工作物を設置する者の事故報告） ａ 感電又は死傷した事故（死亡又は病院若しくは診療所に治療のため入院した場合に 限る．→(2) ｂ 電気火災事故（工作物にあっては，その半焼以上の場合に限る．）→(3) ｃ 破損事故又は電気工作物の誤操作若しくは電気工作物を操作しないことにより，公 共の財産に被害を与え，道路，公園，学校その他の公共の用に供する施設若しくは工作 物の使用を不可能にさせた事故又は社会的に影響を及ぼした事故→(1) ｄ 一般電気事業者の一般電気事業の用に供する電気工作物又は特定電気事業者の特定 電気事業の用に供する電気工作物と電気的に接続されている電圧 3,000V 以上の自家用電 気工作物の破損事故又は自家用電気工作物の誤操作若しくは自家用電気工作物を操作し ないことにより一般電気事業者又は特定電気事業者に供給支障を発生させた事故→(5) 速報：事故の発生を知った時から 48 時間以内可能な限り速やかに 詳報：事故の発生を知った日から起算して 30 日以内 報告先：所轄産業保安監督部長 問４ 答…(5) 解釈第213条（屋側又は屋外に施設する移動電線の施設）からの出題 3項：屋側又は屋外に施設する低圧の移動電線と低圧の屋側配線若しくは屋外配線又は電気 使用機械器具との接続は、ちょう架用線にちょう架して施設する場合を除き、差込み接続 器を用いること。 4 項：屋側又は屋外に施設する高圧の移動電線と電気使用機械器具とは、ボルト締めその

 

 

分間加える。 て 上記試験電圧を連続し 直流耐圧試験電圧 公称電圧 最大使用電圧 交流耐圧試験電圧 10 V V . . . 1.25 . . 57500 2 28750 2 28750 25 1 1 1 15 1 22000 1 1 15 1                 _  t t V V 他の方法により堅ろうに接続すること。 5 項： 特別高圧の移動電線は、屋側又は屋外に施設しないこと。 問５ 答…(3) 解釈第 41 条 (避雷器の施設)からの出題 高圧および特別高圧の電路中の次に掲げる箇所またはこれに近接する箇所には、避雷器 を施設する。 ①発電所または変電所もしくはこれに準ずる場所の架空電線引込口及び引出口 ②35,000[Ｖ]以下の特別高圧架空電線路に接続する配電用変圧器の高圧側及び特別高圧側 ③高圧架空電線路から供給を受ける受電電力の容量が 500[kW]以上の需要場所の引込口 ④特別高圧架空電線路から供給を受ける需要場所の引込口 問６ 答…(3) 解釈第 170 条第４項（低圧屋内幹線の施設）からの出題 ４項：低圧屋内幹線の電源側電路には、当該低圧屋内幹線を保護する過電流遮断器を施設 すること。ただし、次のいずれかに該当する場合は、この限りでない。 イ低圧屋内幹線の許容電流が当該低圧屋内幹線の電源側に接続する他の低圧屋内幹線を保 護する過電流遮断器の定格電流の 55％以上である場合。 ロ過電流遮断器に直接接続する低圧屋内幹線又はイに掲げる低圧屋内幹線に接続する長さ 8m 以下の低圧屋内幹線であって、当該低圧屋内幹線の許容電流が当該低圧屋内幹線の電 源側に接続する他の低圧屋内幹線を保護する過電流遮断器の定格電流の 35％以上であ る場合。 ハ過電流遮断器に直接接続する低圧屋内幹線又はイ若しくはロに掲げる低圧屋内幹線に接 続する長さ 3m 以下の低圧屋内幹線であって、当該低圧屋内幹線の負荷側に他の低圧屋 内幹線を接続しない場合。 問７ 答…(2) 解釈第 134 条（地中電線路の施設）からの出題 第 3 項：地中電線路を暗きょ式により施設する場合は、暗きょにはこれに加わる車両その 他の重量物の圧力に耐えるものを使用し、かつ、地中電線に耐燃措置を施し、又は暗きょ 内に自動消火設備を施設すること。 第４項１号：地中電線路を直接埋設式により施設する場合は、地中電線は車両その他の重 量物の圧力を受けるおそれがある場所においては 1.2ｍ以上、その他の場所においては 60cm 以上の土冠で施設すること。ただし、使用するケーブルの種類、施設条件等を考慮し、 これに加わる圧力に耐えるよう施設する場合はこの限りでない。 問８ 答…(5) 解釈第 14 条第２項（電路の絶縁耐力）からの出題

 

A 14.9 . 3 -CT の二次電流 ≒7000 000212≒ 75 5 6600 210 _{ }   _s RS I I

 

.

 

s 0.7

 

s .       666 0 10 2 1 5 80 5 3 9 14 3 2 ≒ ≒ T I N RS 問９ 答…(1) 解釈第 178 条（金属管工事）からの出題 第１項：2 号…電線は，より線であること。ただし，短小な金属管に収めるもの又は直径 3.2mm（アルミ線にあっては，4mm）以下のものは，この限りでない。(4) ３号…金属管内では，電線に接続点を設けないこと。（1）が誤り 第２項：2 号…管の厚さは，次によること。 イ コンクリートに埋め込むものは，1.2mm 以上。(3) 第３項：3 号…湿気の多い場所又は水気のある場所に施設する場合は，防湿装置を施すこ と。(5) 4 号…低圧屋内配線の使用電圧が 300V 以下の場合は，管には，D 種接地工事を施 すこと。ただし．次のいずれかに該当する場合は，この限りでない。 イ 管の長さ（2 本以上の管を接続して使用する場合は，その全長をいう。以下 同じ。）が 4m 以下のものを乾燥した場所に施設する場合。(2) 問 10 答…(4) ・進相コンデンサを変圧器の二次側に設置すれば、変圧器の漏洩インダクタンスが一種の チョークコイルの役目を果たすので、変圧器一次側からみた場合、第５次高調波以上に 対しては誘導性に作用するから効果が大きい。 問 11 答…(a)＝(4) (b)＝(2) (a) (b)

 

   40 3 1 5 600 ≦ B R ～ 100V Ｖe B R D R g I 10mA Ｒm =6000Ω =40Ω

 

V 60 10 10 6000  3    e V

 





 

         60 60 1 6000 1 40 60 100 100 D D D D B e g g B R R R R R V I I R ≦ から、 ≪ を流れる が ③ この電流の殆ど は、 に流れる電流 ② A 3.2mm Ｄ Ｌ ＝1m [ mm] Ｄ ＋ １ ２[ mm] 垂 直 投 影 面 積 厚 さ ６mm

 

N . . 680 15 980 1 10 5 2 3 980 10 3 3             _L D W甲









 

N . . 720 13 490 1 10 12 5 2 3 490 10 12 3 3               _L D W乙 問 12 答…(a)＝(4) (b)＝(5) (a) 解釈第 19 条により、150Ｖを超えた場合に、１秒以内に自動的に電路を遮断する装置 が設けられているから、600Ｖを超えなければよい。この抵抗値の 1/3 に維持されてい るから、 (b) 地絡時の等価回路は図のようになる。 ① 人体に流れる電流が 10mA であるから、 ケースの対地電圧Ｖe は、 問 13 答…(a)＝(5) (b)＝(2) 解釈第 57 条（風圧荷重の種別とその適用）からの出題 (a) 高温季においては、甲種風圧荷重Ｗ_甲を適用する。 (b) 低温季においては、乙種風圧荷重Ｗ乙を適用する。 乙種風圧荷重では，電線周囲に厚さ 6[mm]の 氷雪が付着した状態であるから，