問1 長さl[m]の導体を磁束密度B[T]の磁束の方向と直角に置き，速度v[m/s]で導体及び磁束に直角な方向に移動すると，導体にはフレミングの (ア) の法則により，e＝ (イ) [V]の誘導起電力が発生する。 1極当たりの磁束がΦ[Wb]，磁極数がp，電機子総導体数がZ，巻線の並列回路数がa，電機子の直径がD[m]なる直流機が回転速度n[min⁻¹]で回転しているとき，周辺速度はv＝πDn/60[m/s]となり，直流機の正負のブラシ間には (ウ) 本の導体が (エ) に接続されるので，電機子の誘導起電力Eは，E＝ (オ) [V]となる。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(5) (ア)右手 (イ)Blv (ウ)Z/a (エ)直列 (オ)pZnΦ/(60a)

問2 界磁磁束を一定に保った直流電動機が，電機子電圧24 V，電機子電流3.0 Aで一定速で駆動されている。このときの直流電動機の回転数は1 500 min⁻¹，出力トルクは0.4 N·mであった。この直流電動機の電機子巻線の抵抗値[Ω]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし，ブラシによる電圧降下，及び電機子反作用は無視できるものとし，考慮すべき損失は電機子巻線の銅損のみとする。

(1) 1.0

問3 巻線形誘導電動機のトルク−回転速度曲線は，電源電圧及び (ア) が一定のとき，発生するトルクと回転速度との関係を表したものである。この曲線は，ある滑りの値でトルクが最大となる特性を示す。このトルクを最大トルク又は (イ) トルクと呼んでいる。この最大トルクは (ウ) 回路の抵抗には無関係である。巻線形誘導電動機のトルクは (ウ) 回路の抵抗と滑りの比に関係するので， (ウ) 回路の抵抗がk倍になると，前と同じトルクが前の滑りのk倍の点で起こる。このような現象は (エ) と呼ばれ，巻線形誘導電動機の始動特性の改善及び速度制御に広く用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) (ア)電源周波数 (イ)停動 (ウ)二次 (エ)比例推移

問4 電源に接続された三相誘導電動機が駆動されている。電源の線間電圧V_nは400 V，電源から供給される線電流I_lは25.8 A，力率は0.8である。この場合の滑りsが4 ％であり，鉄損P_iおよび一次銅損P_c1の値は，共に，二次銅損P_c2の値の1/2である。この場合の二次銅損P_c2の値[W]として最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし，その他の損失は無視できるものとする。

(3) 550

問5 次の文章は，三相同期発電機に関する記述である。三相同期発電機は，水車を原動機とする水車発電機や，蒸気タービンを原動機とするタービン発電機などに用いられている。水車発電機では，水車の回転速度が比較的 (ア) ため，発電機の極数を (イ) しなければならない。また，水車発電機の回転子は，軸方向に比べて直径が (ウ) なっている。タービン発電機の回転子は，水車発電機に比べて回転速度が (エ) ので，回転子の機械的強度の関係から，回転子の直径は軸方向の長さに比べて (オ) した設計になっている。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) (ア)小さい (イ)大きく (ウ)大きく (エ)大きい (オ)小さく

問6 定格出力11 000 kV·A，定格電圧6 600 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]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) 69

問7 次の文章は，交流機における電機子巻線法に関する記述である。電機子巻線法には，1相のコイルをいくつかのスロットに分けて配置する (ア) と，集中巻がある。 (ア) の場合，各極各相のスロット数は (イ) となる。 (ア) において，コイルピッチを極ピッチよりも短くした巻線法を (ウ) と呼ぶ。この巻線法を採用すると， (エ) は小さくなるが，コイル端を短くできることや， (オ) が改善できるなどの利点があるため，一般的によく用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(4) (ア)分布巻 (イ)2以上 (ウ)短節巻 (エ)誘導起電力 (オ)電圧波形

問8 次の文章は，単相単巻変圧器に関する記述である。巻線の一部が一次と二次との回路に共通になっている変圧器を単巻変圧器という。巻線の共通部分を (ア) ，共通でない部分を (イ) という。単巻変圧器では， (ア) の端子を一次側に接続し， (イ) の端子を二次側に接続して使用すると通常の変圧器と同じように動作する。単巻変圧器の (ウ) は，二次端子電圧と二次電流との積である。単巻変圧器は，巻線の一部が共通であるため，漏れ磁束が (エ) ，電圧変動率が (オ) 。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) (ア)分路巻線 (イ)直列巻線 (ウ)負荷容量 (エ)少なく (オ)小さい

問9 定格容量100 kV·A，定格一次電圧6.3 kVで特性の等しい単相変圧器が2台あり，各変圧器の定格負荷時の負荷損は1 600 Wである。この変圧器2台をV-V結線し，一次電圧6.3 kVにて90 kWの三相平衡負荷をかけたとき，2台の変圧器の負荷損の合計値[W]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし，負荷の力率は1とする。

(4) 864

問10 図に示す太陽光発電用パワーコンディショナに関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(1) パワーコンディショナは降圧チョッパとインバータを組み合わせて太陽電池の直流電圧を交流電圧に変換制御する機器である。

問11 図に示すように，電動機が減速機と組み合わされて負荷を駆動している。このときの電動機の回転速度n_mが1 200 min⁻¹，トルクT_mが100 N·mであった。減速機の減速比が6，効率が0.96のとき，負荷の回転速度n_L[min⁻¹]，軸トルクT_L[N·m]及び軸入力P_L[kW]の値として，最も近いものを組み合わせたのは次のうちどれか。

(2) n_L＝200, T_L＝576, P_L＝12.1

問12 面積25 m²，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]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(4) 400

問13 次の文章は，プロセス制御に関する記述である。プロセス制御にはPID制御が非常によく用いられている。その中で積分動作は主として (ア) 特性の改善に，微分動作は (イ) 特性の改善に有効であり，また， (ウ) 動作は両方の特性を，ともにある程度改善することができる。これらの動作をディジタル処理を介して行う方法が最近よく用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) (ア)定常 (イ)過渡 (ウ)比例

問14 図の論理回路に，図に示す入力A，B及びCを加えたとき，出力Xとして正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3)

問15(a) 定格電圧6 600 V，定格出力8 MV·Aの三相同期発電機がある。この三相同期発電機において，界磁電流が200 Aにおける無負荷端子電圧は6 600 Vであり，この界磁電流での三相短絡電流は800 Aであった。この三相同期発電機の突極性は無視し，電機子巻線抵抗及び鉄損と機械損は十分小さく，計算上は無視できるものとする。この三相同期発電機における一相分の同期インピーダンス[Ω]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) 4.76

問15(b) 問15(a)と同じ三相同期発電機（定格電圧6 600 V，定格出力8 MV·A，一相分の同期インピーダンスZ_s≒4.76 Ω）を端子電圧6 600 V，力率1.0で運転したところ，負荷角は30°であった。このときの発電機の出力[MW]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) 5.28

問16(a) 図1に示す降圧チョッパの回路は，電圧Eの直流電源，スイッチングするパワー半導体デバイスS，ダイオードD，リアクトルL，及び抵抗Rの負荷から構成されている。また，図2には，図1の回路に示すダイオードDの電圧v_Dと負荷の電流i_Rの波形を示す。降圧チョッパの回路動作に関し，図3〜図5に，実線で示した回路に流れる電流のループと方向を示した三つの電流経路を考える。図2の時刻t₁及び時刻t₂において，それぞれどの電流経路となるか。正しい組合せを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(5) 時刻t₁：電流経路(A), 時刻t₂：電流経路(B)

問16(b) 問16(a)と同じ降圧チョッパで，電圧Eが100 V，降圧チョッパの通流率が50 ％，負荷抵抗Rが2 Ωとする。パワー半導体デバイスSは周期Tの高周波でスイッチングし，リアクトルLの平滑作用により，図2に示す電流i_Rのリプル成分は十分小さいとする。電流i_Rの平均値I_R[A]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) 25.0

問17(a)（選択問題）どの方向にも光度が等しい均等放射の点光源がある。この点光源の全光束は3 000 lmである。この点光源を図のように配置した。水平面から点光源までの高さは2 mであり，点光源の直下の点AとBとの距離は1.5 mである。この点光源の平均光度[cd]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) 239

問17(b)（選択問題）問17(a)と同じ均等放射の点光源（全光束3 000 lm，平均光度約239 cd）を水平面から2 mの高さに配置し，点光源直下の点Aから水平距離1.5 mの点Bにおける水平面照度を求める。水平面B点における水平面照度の値[lx]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3) 31

問18(a)（選択問題）次の論理回路について答えよ。図1に示す論理回路の真理値表として，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(3)

問18(b)（選択問題）図1に示す論理回路を2組用いて図2に示すように接続して構成したとき，A，B及びCの入力に対する出力S₂及びT₂の記述として，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

(2) A=0, B=1, C=0を入力したときの出力は，S₂=1, T₂=0である。

第三種電気主任技術者試験 令和6年度下期（2025年3月） 機械

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第三種電気主任技術者試験令和6年度下期（2025年3月）機械

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