第一種電気主任技術者 一次「機械」の一問一答

第一種電気主任技術者 一次の機械に関する一問一答（全75問）の正解と解説の一覧です。上の一問一答で実際に解いてから、ここで復習・確認できます。

1. 問1．直流分巻電動機の回転速度は、電機子電圧を一定とすれば界磁磁束に反比例して変化する。

   正解：○（正しい）

   解説：直流機の回転速度nは n=(V-Ia*Ra)/(k*φ) で表され、界磁磁束φに反比例する。界磁弱め制御で定格以上の高速回転が可能となる基本原理である。

2. 問2．直流直巻電動機は、無負荷運転時にトルクが大きくなりすぎて巻線が焼損するため、無負荷運転は避ける必要がある。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくは、直巻電動機は無負荷でトルクが減少するのではなく、磁束φが小さくなり回転速度が無限大に発散して飛散する危険があるため無負荷運転は禁止される。焼損ではなく機械的破壊が問題。

3. 問3．直流電動機の電機子反作用は、ブラシ位置を回転方向と逆方向に若干移動させること（不整流帯への移動）で軽減できる。

   正解：○（正しい）

   解説：正しい。電機子反作用で幾何学的中性軸が移動するため、新しい中性軸に合わせてブラシを移動させる。発電機ではブラシを回転方向（前方）へ、電動機では回転方向と逆（後方）へ移すのが基本であり、本文は電動機の正しい記述である。

4. 問4．直流発電機の電圧変動率は、無負荷電圧から定格電圧を引き、定格電圧で除した値で定義される。

   正解：○（正しい）

   解説：電圧変動率ε=(V0-Vn)/Vn×100[%]で、V0は無負荷端子電圧、Vnは定格電圧。分巻発電機で5〜10%程度、複巻発電機で平複巻ならほぼ0%となる。

5. 問5．直流電動機の始動時には始動抵抗を挿入して始動電流を制限するが、これは始動時に逆起電力が定格値と等しいため過大電流が流れるためである。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくは、始動時はn=0で逆起電力E=k*φ*n=0となり、Ia=V/Raとなって定格の10〜20倍の電流が流れる。逆起電力は定格値ではなく零であることが過大電流の原因。

6. 問6．三相かご形誘導電動機の二次入力P2、機械的出力Pm、二次銅損Pc2、すべりsの間にはP2:Pc2:Pm=1:s:(1-s)の関係が成立する。

   正解：○（正しい）

   解説：二次入力P2を1とすると、すべりsの定義からPc2=s*P2、Pm=(1-s)*P2となる。これは誘導機の基本電力収支関係で、効率計算やトルク解析の出発点となる。

7. 問7．誘導電動機のトルクは電源電圧に比例し、電源電圧が10%低下するとトルクは約10%低下する。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくは、誘導機トルクはT∝V^2の関係。V'=0.9V のとき T'=0.81T となり低下率は19%。電圧の一乗に比例ではなく二乗に比例である。

8. 問8．三相誘導電動機の比例推移とは、巻線形誘導機において二次抵抗を変化させてもトルク特性曲線そのものの形状（最大トルク値）は変化せず、ピーク位置（すべり）だけが移動する性質である。

   正解：○（正しい）

   解説：最大トルクTmax=(V1^2)/(2*ω1*(R1+sqrt(R1^2+X^2))) は二次抵抗R2'に無関係。一方、最大トルク時のすべりsm=R2'/sqrt(R1^2+X^2)はR2'に比例し、始動トルク制御に用いる。

9. 問9．誘導電動機のベクトル制御では、固定座標系のまま電機子電流を一括制御することで、直流電動機と同等の高速応答性を実現する。

   正解：×（誤り）

   解説：誤り。正しくは、ベクトル制御は回転磁界座標（d-q軸）に変換し、d軸電流（励磁分）とq軸電流（トルク分）を独立分離制御する。固定座標一括制御では直流機等価特性は得られない。

10. 問10．単相誘導電動機は始動トルクがゼロのため、コンデンサ始動や分相始動などの補助手段を用いて回転磁界を生成する必要がある。

    正解：○（正しい）

    解説：単相巻線のみでは交番磁界しか発生せず始動できない。主巻線と位相のずれた補助巻線（コンデンサ・抵抗による分相）で楕円回転磁界を作り始動する。家庭用扇風機等で使用。

11. 問11．三相誘導電動機の同期速度Nsは Ns=120f/p [min^-1] で表されるが、ここでpは極対数である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、Ns=120f/p の式におけるpは極数（poles）であり、極対数（pole pairs）ではない。極対数を用いる場合はNs=60f/p となる。50Hz・4極ならNs=1500min^-1。

12. 問12．同期発電機の電機子反作用において、遅れ力率負荷の場合は減磁作用、進み力率負荷の場合は増磁作用が現れる。

    正解：○（正しい）

    解説：遅れ電流は界磁磁束と逆向きの磁束を作り端子電圧を低下させる（減磁）。進み電流は同方向で増磁となり端子電圧上昇。系統電圧調整の基本で、調相運転にも応用される。

13. 問13．同期発電機の短絡比Kは、無負荷で定格電圧を発生させる界磁電流を、三相短絡で定格電流を流す界磁電流で割った値である。

    正解：○（正しい）

    解説：K=If0/Ifs。短絡比が大きいほど電機子反作用が小さく安定度が高いが、機器が大形・高価となる。水車発電機で0.9〜1.2、タービン発電機で0.5〜0.7程度。

14. 問14．同期電動機のV曲線は、横軸に電機子電流、縦軸に界磁電流をとり、出力一定のもとで力率が遅れから進みへ変化するV字状の特性曲線である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、V曲線は横軸に界磁電流、縦軸に電機子電流をとる。軸の対応関係が逆。最低点が力率1で、強め励磁で進み、弱め励磁で遅れ力率となる。

15. 問15．同期発電機の並列運転条件には、起電力の大きさ・周波数・位相・波形・相回転（相順）の5つの一致が必要である。

    正解：○（正しい）

    解説：5条件が揃わないと横流（循環電流）が流れ機器損傷の恐れがある。同期検定器で位相を確認し、相順は相回転計で事前確認する。シンクロスコープが代表的同期投入装置。

16. 問16．変圧器の%インピーダンスは、定格電流を流したときのインピーダンス降下を定格電圧に対する百分率で表したものであり、短絡電流計算に用いる。

    正解：○（正しい）

    解説：%Z=(In*Z)/Vn×100。短絡電流Is=In*(100/%Z)。電力系統での短絡容量計算や保護協調設計の基礎で、配電用変圧器では3〜6%程度。

17. 問17．変圧器の最大効率は、鉄損が銅損の二倍のときに得られ、その負荷率は sqrt(鉄損/2倍銅損) で求められる。

    正解：×（誤り）

    解説：最大効率条件は鉄損Pi＝銅損m^2*Pc。負荷率はm=sqrt(Pi/Pc)。鉄損二倍の条件は誤り。配電変圧器は負荷率30〜50%で最大効率となるよう設計される。

18. 問18．三相変圧器のY-Δ結線では、一次と二次の線間電圧の間に30度の位相差が生じる。

    正解：○（正しい）

    解説：Y結線側は相電圧と線間電圧の位相が30度ずれるが、Δ結線側は同位相のため、結線方式の違いから30度位相差が発生する。並列運転時の結線群一致条件で重要。

19. 問19．変圧器の並列運転条件には、極性・巻線比・%インピーダンス・内部抵抗とリアクタンスの比の一致が必要であり、三相では相回転の一致のみ追加で必要となる（角変位の一致は不要）。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、三相変圧器では相回転に加え角変位（結線群、例：Yy0/Dd0/Yd1/Dy11等）の一致が必須。角変位が異なると一次二次に位相差が生じ、大循環電流で焼損する。

20. 問20．単巻変圧器は一次と二次が独立した巻線を持ち、絶縁性能が高いという利点があるため、高電圧で大容量の変圧器に好適である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、単巻変圧器は一次と二次が共通巻線を持ち、絶縁性能は低い。利点は小形・軽量・低コスト・高効率で、変圧比が1に近い用途（始動用・系統連系昇圧）に適する。一次二次絶縁は不可。

21. 問21．三相整流回路の脈動率（リプル率）は、単相全波整流より大きく、三相全波（ブリッジ）整流では約48%となる。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、脈動率は単相全波48%、三相半波17%、三相全波4.2%と相数増加で減少する。三相全波4.2%が正しく、48%は単相全波の値。

22. 問22．PWMインバータでは、搬送波（三角波）と信号波（正弦波）の比較によりパルス幅を変調し、フィルタを通して正弦波出力を得る。

    正解：○（正しい）

    解説：三角波比較変調(SPWM)が基本方式。変調率ma=V信号波振幅/V搬送波振幅で出力電圧振幅を制御。空間ベクトル変調(SVM)では直流電圧利用率が1.155倍に向上する。

23. 問23．降圧チョッパ（バックコンバータ）の出力電圧Voは、入力電圧Vin・通流率Dを用いてVo=Vin/D で表される。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、降圧チョッパの正しい関係は Vo=D*Vin（0≦D≦1）で出力は常に入力以下。Vo=Vin/Dでは出力が入力を超え、降圧の性質と矛盾する。

24. 問24．サイリスタは、ゲート信号で導通するがゲート信号では消弧できず、主電流をゼロにする必要があるため自己消弧能力を持たない。

    正解：○（正しい）

    解説：サイリスタ（SCR）はゲートトリガでON、消弧はアノード電流ゼロ待ち。これに対しGTO・IGBT・MOSFETは自己消弧能力を有する。系統転流型インバータに用いられる。

25. 問25．IGBTはMOSFETの高速性とバイポーラトランジスタの大電流耐性を併せ持つデバイスで、数kV・数kAクラスの中大容量電力変換に広く用いられる。

    正解：○（正しい）

    解説：Insulated Gate Bipolar Transistor。電圧駆動・自己消弧型で、数十kHzまでのスイッチング可能。鉄道車両駆動・産業用インバータ・電気自動車駆動の主力デバイス。

26. 問26．GTO（ゲートターンオフサイリスタ）は、正のゲート電流で点弧するが消弧はアノード電流ゼロ待ちの素子である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、GTOは負ゲート電流で消弧可能な自己消弧型素子。アノード電流ゼロ待ちで消弧するのはSCR（通常サイリスタ）の特徴。GTOの定義そのものに反する。

27. 問27．ポンプの所要動力Pは、流量Q・全揚程H・効率ηに対して P=ρgQH/η で表され、流量を二倍にすると所要動力は二倍となる。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、ポンプ相似則では、回転数比に対しQ∝N、H∝N^2、P∝N^3 となる。流量を2倍にするには回転数を2倍にする必要があり、所要動力は8倍となる。インバータ駆動による省エネ根拠。

28. 問28．送風機（遠心式）の動力削減には、流量制御方法としてインバータによる回転数制御よりダンパ制御の方が大幅に省エネとなる。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、ダンパ制御は管路抵抗増加で動力ほぼ一定。回転数制御はP∝N^3で50%流量時に動力12.5%となり大幅省エネ。回転数制御がダンパ制御より省エネ。

29. 問29．サーボモータでは、位置・速度・電流の3重マイナーループ制御が一般的で、外側ループほど応答が速く設計される。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、内側ループほど応答が速く設計する。電流ループ（最内・kHz級）→速度ループ→位置ループ（最外・遅）。外側ほど遅い設計でないと安定性が保てない。

30. 問30．搬送機（コンベヤ）駆動電動機の容量計算では、起動時の慣性負荷（GD^2効果）と定常運転負荷の両方を考慮する必要がある。

    正解：○（正しい）

    解説：起動時所要トルク=慣性トルク+定常負荷トルク。長距離・大重量コンベヤでは慣性が支配的となり、過大電動機選定や始動装置（ソフトスタータ）が必要。GD^2は弾み車効果。

31. 問31．LED照明の発光効率は2020年代に200lm/W以上に達するものもあり、蛍光灯（100lm/W前後）や白熱電球（15lm/W前後）に比べて圧倒的に高効率である。

    正解：○（正しい）

    解説：LEDは半導体接合での電子-正孔再結合発光で、量子効率が高い。長寿命40,000時間以上、調光容易、低UV・低赤外で照明用途の主流。蛍光体材料の進歩で高効率化が進む。

32. 問32．照度E[lx]は、光源からの距離r[m]に反比例し、入射角θの正弦に比例する関係に従う。

    正解：×（誤り）

    解説：正しくは逆二乗則 E=(I*cosθ)/r^2。距離の二乗に反比例（一乗ではない）、入射角は余弦cosθ（正弦sinθではない）。法線方向で最大照度となる。

33. 問33．蛍光ランプは水銀蒸気の放電で発生する紫外線を蛍光体で可視光に変換するが、点灯には安定器が必要で、瞬時始動はできない。

    正解：×（誤り）

    解説：蛍光ランプの説明は概ね正しいが「瞬時始動できない」は誤り。インバータ式（電子安定器）やラピッドスタート式では瞬時始動が可能。スタータ式のみ点灯まで数秒要する。

34. 問34．グレアとは、視野内に過度に輝度の高い部分があることで生じる視覚障害や不快感であり、UGRでは値が大きいほど良好な照明環境を示す。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、UGRは値が小さいほどグレアが少なく良好。事務所では19以下が推奨。10〜30の範囲で評価し、大きい値は不快グレアが強いことを意味する。

35. 問35．誘導加熱は、高周波電界中に置いた絶縁体に渦電流を流し、ジュール熱で加熱する方式で、表皮効果により表面が集中加熱される。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、誘導加熱は高周波磁界中に置いた導体（絶縁体ではない）の渦電流で加熱する。絶縁体を高周波電界で加熱するのは誘電加熱で、両者は原理が異なる。

36. 問36．誘電加熱は、絶縁物（誘電体）を高周波電界中に置き、誘電体損で発熱させる方式で、加熱周波数は数MHz〜数GHzが用いられる。

    正解：○（正しい）

    解説：発熱量P=2πf*ε*εr*tanδ*E^2*V に比例。電子レンジ（2.45GHz）、木材乾燥（13.56MHz等ISMバンド）、ビニル溶接で実用化。水分子等の双極子振動で発熱。

37. 問37．ヒートポンプの成績係数COPは、得られる熱量を投入電力で割った値で、エアコンや給湯機（エコキュート）では3〜5以上の値が得られる。

    正解：○（正しい）

    解説：COP=Qh/W。熱力学第二法則のカルノーCOPがCOPmax=Th/(Th-Tc)で上限。電熱（COP=1）に対し3〜5倍の熱を得られるため、暖房・給湯で省エネ手段の主役。

38. 問38．抵抗加熱では、被加熱物に直接電流を流す直接抵抗加熱と発熱体からの熱伝達による間接抵抗加熱があり、前者は小電流・高電圧電源が必要である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、直接抵抗加熱は被加熱物自身を発熱体とし、低抵抗のため大電流・低電圧電源が必要。高電圧・小電流電源では十分な発熱が得られない。

39. 問39．PLC（プログラマブルロジックコントローラ）は、入力部・演算部・出力部・メモリ・電源で構成され、ラダー図やST言語等で制御プログラムを記述する。

    正解：○（正しい）

    解説：IEC 61131-3で5言語標準化（LD/FBD/SFC/ST/IL）。リレー回路置換から発展し、サイクリック動作（スキャン）でI/O処理→演算→出力を繰返す。工場自動化の中核。

40. 問40．ファジィ制御は、二値論理ではなく「メンバシップ関数」によって0から1までの連続値で帰属度を表現し、IF-THEN型のルール群で制御を行う。

    正解：○（正しい）

    解説：前件部条件のファジィ集合への帰属度に応じて推論し、重心法等で出力を非ファジィ化（デファジィ化）。家電・列車自動運転で実用化。エキスパート知識の組込が容易。

41. 問41．シーケンス制御は、あらかじめ定められた順序や条件に従って各段階を逐次進めていく制御で、フィードバック制御と対比される。

    正解：○（正しい）

    解説：JIS Z 8116定義。順序制御・条件制御・時限制御の組合せで構成。エレベータ、信号機、洗濯機等に応用。閉ループ制御と異なり目標値追従ではない開ループ制御。

42. 問42．産業用通信プロトコルのEtherCATは、マスタ-スレーブ方式のリアルタイムイーサネットで、フレームを各スレーブが通過時に処理する「オンザフライ」方式により高速・低遅延を実現する。

    正解：○（正しい）

    解説：1サイクル100μs以下、ジッタ1μs以下を実現。サーボ駆動・モーションコントロールの主流。他にPROFINET・CC-Link IE・SERCOS IIIなどが代表的産業用フィールドネットワーク。

43. 問43．誘導電動機の二次抵抗を大きくするとトルク特性曲線は比例推移し、最大トルクの値は増加する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、最大トルクの値は二次抵抗R2'に無関係（Tmax=(V1^2)/(2ω1(R1+sqrt(R1^2+X^2)))）。R2'を変えるとピーク発生のすべりが移動するのみ。これが比例推移の本質。

44. 問44．同期発電機の自己励磁現象は、無負荷で長距離送電線（容量性負荷）に接続したとき、進み電流による増磁作用で端子電圧が異常上昇する現象である。

    正解：○（正しい）

    解説：短絡比が小さいタービン発電機で顕著。対策として短絡比を大きくする、分路リアクトル設置、保護リレー設置等が行われる。揚水発電所等で問題となる。

45. 問45．変圧器の鉄損は、ヒステリシス損と渦電流損から成り、ヒステリシス損はfとBmの2乗に、渦電流損はfとBmの1.6乗に比例する。

    正解：×（誤り）

    解説：正しくはヒステリシス損Ph∝f*Bm^1.6（スタインメッツ式）、渦電流損Pe∝(f*Bm*t)^2/ρ。1.6乗と2乗の対応関係が逆である。

46. 問46．三相全波整流（ブリッジ）回路の直流出力電圧の平均値Vdは、相電圧実効値E（線間電圧V=sqrt(3)*E）に対してVd=(3*sqrt(2)/π)*V≒1.35V となる。

    正解：○（正しい）

    解説：Vd=(3sqrt(6)/π)*E=(3sqrt(2)/π)*V。線間電圧200V系で約270V、6600V系で約8900Vの直流が得られる。サイリスタ制御では cos α 倍され、α=90度で零となる。

47. 問47．ステッピングモータは、入力電圧の大きさに比例した角度だけ回転する位置決め制御に適したモータで、開ループ制御が可能である。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、ステッピングモータは入力パルス数（電圧の大きさではない）に比例して回転する。1パルスごとにステップ角（1.8度等）だけ回転し、デジタル制御に適する。

48. 問48．三相誘導電動機の始動法のうち、Y-Δ始動法では始動電流と始動トルクがともに直入始動の1/sqrt(3)に減少する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、Y-Δ始動では始動電流・始動トルクともに直入始動の1/3となる（1/sqrt(3)は相電圧倍率）。中小容量電動機の代表的始動法で、加速後Δ結線に切替える。

49. 問49．リニア誘導電動機（LIM）は、回転形誘導機を直線状に展開した構造で、磁気浮上式鉄道（HSST、リニモ等）の推進に用いられる。

    正解：○（正しい）

    解説：一次側に三相巻線、二次側にアルミ等の導体板。回転機と異なりエンドエフェクト（端効果）により効率がやや低い。空港アクセス鉄道・短距離輸送に実用化。

50. 問50．永久磁石同期電動機（PMSM）は、回転子に永久磁石を埋込みあるいは表面装着し、電機子電流とのベクトル制御により高効率・高出力密度を実現する。

    正解：○（正しい）

    解説：IPM（埋込）はリラクタンストルクも利用可能で弱め磁束制御に優れる。SPM（表面）はトルク制御容易。電気自動車・産業用サーボ・エアコンで主流化。

51. 問51．電力用半導体素子のスイッチング損失は、ターンオン・ターンオフ時の電圧電流積の時間積分で表され、スイッチング周波数に反比例して減少する。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、スイッチング損失P_sw=(E_on+E_off)*fsw で周波数に比例して増加する。反比例ではない。高周波化は変圧器小型化に有利だが損失増加というトレードオフがある。

52. 問52．アクティブフィルタ（能動フィルタ）は、高調波電流を検出し逆位相の補償電流をPWMインバータで注入することで、系統高調波を抑制する装置である。

    正解：○（正しい）

    解説：受動フィルタと異なり負荷変動・系統定数変化に追従可能。並列形（電流補償）と直列形（電圧補償）がある。高調波ガイドラインJIS C 61000-3対応で需要拡大中。

53. 問53．電動機の機械損は、軸受摩擦損・ブラシ摩擦損・風損から成り、回転速度の二乗に比例する成分（軸受摩擦損）を含む。

    正解：×（誤り）

    解説：誤り。正しくは、軸受摩擦損は回転速度Nの一乗に比例。風損がN^2〜N^3に比例する成分で高速機では支配的。軸受摩擦と風損の依存性記述が逆。

54. 問54．電気鉄道用主電動機は、近年ベクトル制御によるかご形誘導電動機や永久磁石同期電動機（PMSM）が主流となっており、直流電動機は新造車両ではほとんど採用されない。

    正解：○（正しい）

    解説：VVVFインバータ制御の普及により、保守容易・小型軽量のかご形誘導機が主流化。最新車両ではPMSMによる高効率化が進む。直流機は界磁制御・整流子保守の煩雑さで衰退。

55. 問55．三相かご形誘導電動機において、二次入力P2=15kW、すべりs=0.05のとき、二次銅損Pc2と機械的出力Pmはそれぞれ次のうちどれか。

    • ア．Pc2=3.0kW, Pm=12.0kW
    • イ．Pc2=1.5kW, Pm=13.5kW
    • ウ．Pc2=0.75kW, Pm=14.25kW
    • エ．Pc2=0.05kW, Pm=14.95kW

    正解：ウ．Pc2=0.75kW, Pm=14.25kW

    解説：P2:Pc2:Pm=1:s:(1-s)の関係より Pc2=s*P2=0.05×15=0.75kW、Pm=(1-s)*P2=0.95×15=14.25kW。誘導機の基本電力収支関係。

56. 問56．定格出力100kVA、無負荷損（鉄損）1kW、定格負荷時の銅損2kWの単相変圧器がある。最大効率時の負荷率はいくらか。

    • ア．0.71（71%）
    • イ．0.82（82%）
    • ウ．1.00（100%）
    • エ．0.50（50%）

    正解：ア．0.71（71%）

    解説：最大効率時の負荷率m=sqrt(Pi/Pc)=sqrt(1/2)=0.707≒0.71。鉄損と銅損が等しい点が最大効率点となるため、銅損Pc*m^2=Pi が成立する。

57. 問57．電源周波数50Hz、6極の三相誘導電動機がすべり3%で運転している。回転速度はいくらか。

    • ア．1000min^-1
    • イ．950min^-1
    • ウ．925min^-1
    • エ．970min^-1

    正解：エ．970min^-1

    解説：同期速度Ns=120f/p=120×50/6=1000min^-1。実回転速度N=Ns(1-s)=1000×(1-0.03)=970min^-1。6極機の代表的回転速度で、ポンプ・送風機駆動に多用。

58. 問58．降圧チョッパの入力電圧Vin=200V、通流率D=0.4のとき、出力電圧Voはいくらか（電流連続モード）。

    • ア．80V
    • イ．50V
    • ウ．120V
    • エ．500V

    正解：ア．80V

    解説：降圧チョッパ（バックコンバータ）の出力電圧 Vo=D*Vin=0.4×200=80V。常に入力以下となる。電気自動車のDC-DC変換、太陽光MPPT制御に応用。

59. 問59．直流電動機の電機子電圧V=220V、電機子電流Ia=50A、電機子抵抗Ra=0.2Ωのとき、逆起電力Eはいくらか。

    • ア．220V
    • イ．215V
    • ウ．210V
    • エ．230V

    正解：ウ．210V

    解説：電動機の電圧方程式 V=E+Ia*Ra より E=V-Ia*Ra=220-50×0.2=210V。電動機では逆起電力が電源電圧より小さく、その差が電機子抵抗降下となる。

60. 問60．光度100cdの点光源直下2mの水平面照度はいくらか。

    • ア．5lx
    • イ．25lx
    • ウ．10lx
    • エ．50lx

    正解：イ．25lx

    解説：逆二乗則 E=I/r^2=100/2^2=25lx（直下のためcosθ=1）。水平面照度は法線方向と一致。照度計算の基本公式で道路・屋外照明設計の出発点。

61. 問61．三相全波整流回路（ブリッジ）に線間電圧Vac=400V（実効値）を入力したとき、無制御時の直流平均出力電圧Vdはいくらか。

    • ア．約360V
    • イ．約565V
    • ウ．約630V
    • エ．約540V

    正解：エ．約540V

    解説：Vd=(3sqrt(2)/π)*V=1.35×400≒540V。三相全波整流の代表式。サイリスタ制御整流ではcosα倍され、直流電鉄や電気化学用電源で使用。

62. 問62．同期発電機の三相短絡電流Isを定格電流Inで割った値（短絡比に近い量）は、%同期インピーダンス%Zsを用いて次のどれで表されるか。

    • ア．Is/In = 100/%Zs
    • イ．Is/In = %Zs/100
    • ウ．Is/In = sqrt(%Zs/100)
    • エ．Is/In = %Zs

    正解：ア．Is/In = 100/%Zs

    解説：%Zs=(In*Zs)/Vn×100 より、短絡時はIs=Vn/Zs=In×(100/%Zs)。%同期インピーダンスが小さいほど短絡電流が大きく、機器の機械的強度設計に影響。

63. 問63．誘導電動機のトルクは電源電圧の二乗に比例する。電源電圧が定格の90%に低下したとき、トルクは定格電圧時の何%となるか。

    • ア．95%
    • イ．90%
    • ウ．81%
    • エ．100%

    正解：ウ．81%

    解説：T∝V^2 より、T'/T=(0.9)^2=0.81=81%。電圧低下時にトルク不足で始動失敗や脱出（stall）が生じる根拠。系統電圧安定化が重要な理由。

64. 問64．極数4、電源周波数60Hzの三相誘導電動機の同期速度はいくらか。

    • ア．3600min^-1
    • イ．1500min^-1
    • ウ．3000min^-1
    • エ．1800min^-1

    正解：エ．1800min^-1

    解説：Ns=120f/p=120×60/4=1800min^-1。60Hz地域での4極機代表値。50Hz地域では1500min^-1。電源周波数と極数で一義的に決まる。

65. 問65．ヒートポンプの暖房COP=4の機器に1kWの電力を投入したとき、得られる暖房熱量はいくらか。

    • ア．1kW
    • イ．2kW
    • ウ．3kW
    • エ．4kW

    正解：エ．4kW

    解説：COP=Qh/W より Qh=COP*W=4×1=4kW。電熱（COP=1）の4倍の熱量を得られ、エアコン・エコキュート等で省エネを実現する基本原理。

66. 問66．永久磁石同期電動機（PMSM）の特徴として、最も適切なものはどれか。

    • ア．回転子はかご形構造で、回転子側で電気的損失が大きい
    • イ．回転子に磁化された永久磁石を持つため、励磁電流が不要で高効率となる
    • ウ．ブラシと整流子を必要とし、保守頻度が高い
    • エ．始動には外部からの始動巻線励磁が必須である

    正解：イ．回転子に磁化された永久磁石を持つため、励磁電流が不要で高効率となる

    解説：PMSMは回転子永久磁石で励磁され、回転子に銅損が発生しない。高効率・高出力密度・小型化が可能でEV・産業サーボ・エアコンで主流。ベクトル制御と組み合わせ広い速度範囲で使用。

67. 問67．シーケンス制御の説明として、最も適切なものはどれか。

    • ア．ファジィ集合論を用いて曖昧さを扱う制御
    • イ．あらかじめ定められた順序や条件に従って各段階を逐次進めていく制御
    • ウ．制御量と目標値の偏差を常時検出し、偏差をゼロにする方向に動作する制御
    • エ．電力系統の周波数を一定に保つ自動周波数制御

    正解：イ．あらかじめ定められた順序や条件に従って各段階を逐次進めていく制御

    解説：JIS Z 8116定義。順序制御・条件制御・時限制御の組合せ。エレベータ・信号機・洗濯機等に応用される開ループ制御。Aは閉ループ（フィードバック）制御の説明。

68. 問68．電力変換装置のスイッチング素子のうち、自己消弧能力を持たないものはどれか。

    • ア．MOSFET
    • イ．IGBT
    • ウ．GTO
    • エ．サイリスタ（SCR）

    正解：エ．サイリスタ（SCR）

    解説：サイリスタ（SCR）はゲートトリガで点弧するが消弧はアノード電流ゼロ待ち。IGBT・GTO・MOSFETは電圧/電流制御で自己消弧可能。系統転流型インバータ用。

69. 問69．誘電加熱（高周波加熱）に最も用いられる周波数帯はどれか。

    • ア．商用周波数（50/60Hz）
    • イ．数kHz
    • ウ．数MHz〜数GHz
    • エ．数十Hz以下の低周波

    正解：ウ．数MHz〜数GHz

    解説：誘電体損利用のためISMバンド（13.56MHz、27.12MHz、2.45GHz等）が使用される。電子レンジ2.45GHz、木材乾燥13.56MHz等。発熱量P∝f*εr*tanδ*E^2。

70. 問70．次のうち、PWMインバータの変調方式として標準的でないものはどれか。

    • ア．空間ベクトル変調（SVM）
    • イ．正弦波PWM（SPWM）
    • ウ．ヒステリシス電流制御
    • エ．直接電流注入方式（DCI）

    正解：エ．直接電流注入方式（DCI）

    解説：DCIは標準的PWM方式名ではない。SPWM（三角波比較）、SVM（空間ベクトル・直流利用率1.155倍）、ヒステリシス電流制御（瞬時電流追従）が代表的PWM方式。

71. 問71．Y-Δ始動法を用いた三相誘導電動機において、始動電流と始動トルクは直入始動と比べてそれぞれ何倍になるか。

    • ア．1/3倍
    • イ．1/2倍
    • ウ．1/sqrt(3)倍
    • エ．1/sqrt(2)倍

    正解：ア．1/3倍

    解説：Y結線では相電圧が線間電圧の1/sqrt(3)、電流（相電流=線電流）は1/sqrt(3)倍。線電流に換算するとさらに1/sqrt(3)倍で計1/3。トルクはV^2に比例するため(1/sqrt(3))^2=1/3。

72. 問72．産業用ネットワークのうち、サーボ駆動用にサイクル100μs以下を実現するリアルタイムイーサネット規格はどれか。

    • ア．HART
    • イ．Modbus RTU
    • ウ．EtherCAT
    • エ．RS-232C

    正解：ウ．EtherCAT

    解説：EtherCATはオンザフライ処理で1サイクル100μs以下・ジッタ1μs以下を実現し、モーションコントロールの主流。RS-232Cは点対点シリアル、Modbus RTUは数十ms、HARTはアナログ重畳デジタル通信。

73. 問73．送風機をインバータ駆動で回転数を50%にしたとき、所要動力は元の動力の何%になるか（相似則による）。

    • ア．50%
    • イ．25%
    • ウ．12.5%
    • エ．6.25%

    正解：ウ．12.5%

    解説：ターボ機械の相似則 P∝N^3 より、P'/P=(0.5)^3=0.125=12.5%。回転数50%で動力1/8。インバータ駆動による省エネ効果の根拠で、空調・換気で大幅な省エネを実現。

74. 問74．同期電動機のV曲線において、最低点（電機子電流最小点）の力率はいくらか。

    • ア．進み0.8
    • イ．遅れ0.8
    • ウ．1.0
    • エ．0

    正解：ウ．1.0

    解説：V曲線最低点では無効電力がゼロとなり力率1.0となる。界磁電流を弱めると遅れ力率（不足励磁）、強めると進み力率（過励磁）。同期調相機として無効電力補償に応用。

75. 問75．次のうち、LED照明の発光効率（lm/W）として2020年代に達成されている代表的水準はどれか。

    • ア．約100lm/W
    • イ．約60lm/W
    • ウ．約15lm/W
    • エ．200lm/W以上

    正解：エ．200lm/W以上

    解説：2020年代のLEDは200lm/Wを超える製品も登場。白熱電球15lm/W、蛍光灯100lm/W前後、HID（高圧ナトリウム）150lm/Wに対し、最も高効率な人工光源として主流化。