第二種電気主任技術者(一次) 全分野の一問一答
📖 第二種電気主任技術者(一次)「全分野」の全450問と解説(一覧)
第二種電気主任技術者(一次)の全分野に関する一問一答(全450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。
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問1.水力発電所の理論水力P[kW]は、流量Q[m^3/s]と有効落差H[m]を用いてP=9.8QHで表される。
正解:○(正しい)
解説:正しい。理論水力は水の単位体積質量1000kg/m^3と重力加速度9.8m/s^2の積から9.8QH[kW]となり、これに水車効率と発電機効率を乗じたものが発電端出力です。
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問2.揚水発電は、電力需要の少ない夜間に上池の水を下池に落として発電し、需要の多い昼間に下池から上池へ汲み上げて蓄える方式である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。揚水発電は需要の少ない夜間に下池から上池へ揚水(電気エネルギーで位置エネルギーに変換)し、需要ピーク時の昼間に上池から放水して発電します。記述は昼夜が逆です。
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問3.ペルトン水車は高落差・小流量の発電所に適した衝動水車で、ノズルから噴出するジェットをバケットで受けて回転させる構造である。
正解:○(正しい)
解説:正しい。ペルトン水車はジェットの運動エネルギーをバケットに与える衝動水車で、200〜800m程度の高落差地点に用いられます。フランシス水車は中落差用の反動水車として広く採用されています。
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問4.カプラン水車は固定羽根のプロペラ水車で、運転中に羽根角度を変えることはできず、低落差・大流量の地点で部分負荷効率も常に高い。
正解:×(誤り)
解説:誤り。カプラン水車は可動羽根を持つ反動水車で、落差・流量変動に応じて羽根角度を運転中に調整できる点が特徴です。固定羽根のプロペラ水車とは区別され、広い負荷域で高効率を維持できます。
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問5.水車の比速度nsは、単位落差・単位出力に換算した回転速度を表し、ペルトン水車の比速度はカプラン水車より大きい。
正解:×(誤り)
解説:誤り。比速度はペルトン水車が最も小さく(10〜25程度)、フランシス水車が中間、カプラン水車が最も大きい(200〜900程度)。比速度は水車選定の重要指標であり、落差と流量から適切な機種を選びます。
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問6.汽力発電において、復水器の真空度を高くすると排気圧力が下がりタービンの熱落差が増加するため、熱効率は向上する。
正解:○(正しい)
解説:正しい。復水器真空度を上げて排気圧力を下げると、蒸気の有効熱落差が拡大して仕事量が増えるため、ランキンサイクルの理論熱効率は向上します。冷却水温度が低いほど真空度は高くなります。
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問7.ボイラ給水中の溶存酸素は化学的に不活性であり、配管や節炭器の腐食原因にはならないため、脱気器による除去は不要である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。溶存酸素は鉄を酸化させて点食を引き起こすため、給水ライン上の脱気器(一般には不活性ガス通気と加熱)で物理的に除去し、さらにヒドラジン等の脱酸素剤で化学的に処理する必要があります。
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問8.再熱サイクルは、高圧タービンから出た蒸気を再びボイラで加熱して中圧・低圧タービンに送ることで、終段の蒸気湿り度を低減し熱効率も向上させる方式である。
正解:○(正しい)
解説:正しい。再熱サイクルにより最終段の蒸気乾き度を高く保てるためタービン翼の壊食を防ぎ、平均吸熱温度上昇による熱効率向上も得られます。大容量機ではほぼ標準装備となっています。
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問9.再生サイクルは、タービン中段から蒸気を抽気して復水器を冷却する方式で、ボイラでの加熱量を増やして熱効率を上げる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。再生サイクルは抽気蒸気で給水加熱器を介して給水温度を上げる方式です。給水温度上昇によりボイラ低温域の加熱量が減少し、平均吸熱温度が上がるため熱効率が向上します。記述は誤った内容です。
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問10.コンバインドサイクル発電は、ガスタービンの排熱で蒸気を発生させ蒸気タービンも回す方式で、最新の1500℃級では総合熱効率が60%を超える。
正解:○(正しい)
解説:正しい。ガスタービンの高温排ガス(500〜600℃)を排熱回収ボイラで利用するため、ブレイトンサイクルとランキンサイクルを組み合わせ、最新の1700℃級では送電端効率63%以上に達します。
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問11.BWR(沸騰水型原子炉)は、原子炉圧力容器内で水を沸騰させた蒸気を直接タービンに送る方式で、PWRよりも一次系の圧力が高い。
正解:×(誤り)
解説:誤り。BWRの運転圧力は約7MPaで、PWRの約15MPaよりも低いです。BWRは蒸気発生器を持たず原子炉で直接蒸気を発生させるため低圧で沸騰させる必要があり、構造が単純な反面タービン側にも放射能対策が必要です。
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問12.PWR(加圧水型原子炉)では、一次冷却系を高圧で沸騰させずに保ち、蒸気発生器を介して二次系で蒸気を発生させる。
正解:○(正しい)
解説:正しい。PWRは一次系を約15MPaに加圧し沸騰を抑え、蒸気発生器で熱交換した二次系蒸気でタービンを回します。タービン系の放射能汚染がBWRより小さい利点があります。
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問13.原子炉の核燃料サイクルにおいて、再処理工場ではプルトニウムを抽出せず使用済燃料をそのまま地層処分するのが軽水炉サイクルの基本である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。核燃料サイクルでは再処理工場で使用済燃料からウランとプルトニウムを抽出して再利用(MOX燃料化)するのが基本構想です。直接処分はワンススルー方式で、サイクル方式とは区別されます。
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問14.太陽光発電は直流出力なのでパワーコンディショナで交流に変換し、最大電力点追従制御(MPPT)により日射条件に応じた最大電力を取り出す。
正解:○(正しい)
解説:正しい。PVモジュールはI-V特性上に最大電力点が存在し、温度や日射で変動するため、パワーコンディショナがDC-DCコンバータでインピーダンスを調整し最大電力点で動作させる制御を行います。
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問15.風力発電のプロペラ型風車では、出力は風速の二乗に比例して増加するため、定格風速までは風速2倍で出力4倍となる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。風車の取り出せる出力は風速の3乗に比例(P=0.5ρAv^3×Cp)するため、風速2倍では出力8倍となります。立地選定では平均風速が極めて重要となります。
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問16.地熱発電のフラッシュ方式は、地下から取り出した熱水を減圧して蒸気を発生させ、その蒸気でタービンを回す方式である。
正解:○(正しい)
解説:正しい。フラッシュ方式は気水分離器で減圧蒸発させた蒸気のみをタービンに供給します。バイナリー方式は低沸点媒体(ペンタン等)を熱交換器で蒸発させて使用し、低温熱水でも利用可能です。
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問17.変圧器の鉄損には、磁束密度の最大値の2乗にほぼ比例するヒステリシス損と、周波数および磁束密度の2乗に比例する渦電流損がある。
正解:×(誤り)
解説:誤り。ヒステリシス損は周波数fと磁束密度の1.6〜2乗(Steinmetzの式)に比例し、渦電流損はf^2×Bm^2×t^2に比例します。記述はヒステリシス損の周波数依存を欠いており不正確です。
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問18.変圧器の銅損は負荷電流の2乗に比例し、鉄損は印加電圧の変化が小さければほぼ一定であるため、最高効率は鉄損=銅損の点で得られる。
正解:○(正しい)
解説:正しい。効率η=出力/(出力+鉄損+銅損)を負荷率で微分してゼロとおくと、無負荷損(鉄損)と負荷損(銅損)が等しいときに最大効率となります。配電用は50〜70%負荷で最大効率設計が一般的です。
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問19.ガス遮断器(GCB)は、SF6ガスの優れた絶縁性能とアーク消弧能力を利用した遮断器で、高電圧大容量の主要遮断器として用いられる。
正解:○(正しい)
解説:正しい。SF6ガスは空気の約3倍の絶縁耐力とアーク消弧後の電気的強度回復の速さを持ち、154kV以上の系統では主流の遮断器です。ただしSF6は強力な温室効果ガスのため漏洩管理が重要となります。
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問20.断路器は無負荷の回路を開閉するための機器であるが、構造上アーク消弧機構を有するため負荷電流や短絡電流の遮断にも使用できる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。断路器(DS)はアーク消弧機構を持たず、機器の点検時に明確な絶縁区間を作るためのものです。負荷電流や短絡電流の遮断能力はなく、必ず遮断器で電流を遮断した後に操作する必要があります。
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問21.避雷器の制限電圧は、雷インパルス電流が流れた際に避雷器両端に現れる電圧の最大値であり、これより機器の耐電圧(BIL)を高く設計する。
正解:○(正しい)
解説:正しい。BIL(基準絶縁強度)は制限電圧に余裕(裕度20%以上)を持たせて設定し、雷サージから機器を保護します。最近はZnO(酸化亜鉛形)素子でギャップレス構造が主流となっています。
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問22.電力用コンデンサは遅相無効電力を吸収して系統電圧を下げる作用があり、分路リアクトルは進相無効電力を供給して電圧を上げる作用がある。
正解:×(誤り)
解説:誤り。コンデンサは進相無効電力を供給して電圧を上昇させ、分路リアクトルは遅相無効電力を吸収して電圧を低下させる作用です。記述は両者の作用が逆になっています。両者で調相設備を構成します。
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問23.架空送電線のたるみD[m]は、径間S[m]、電線の単位長さあたり荷重W[N/m]、水平張力T[N]を用いてD=WS^2/(8T)で近似できる。
正解:○(正しい)
解説:正しい。両支持点が同じ高さの場合のたるみは放物線近似でWS^2/(8T)です。実長LはL≒S+8D^2/(3S)となり、設計では氷雪荷重・風圧荷重・温度変化を考慮する必要があります。
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問24.コロナ放電は導体表面の電位の傾きが空気の絶縁破壊強度(約30kV/cm、波高値)を超えると発生し、コロナ損や電波障害の原因となる。
正解:○(正しい)
解説:正しい。標準状態の絶縁破壊電界は約30kV/cm(波高値)で、これを超えると電離・発光現象が生じます。多導体化や太径化、表面平滑化でコロナ臨界電圧を上げて抑制することができます。
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問25.送電線の誘導障害には静電誘導と電磁誘導があり、静電誘導は送電線電流に、電磁誘導は送電線電圧に比例する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。静電誘導は送電線「電圧」に、電磁誘導は送電線「電流(特に地絡時の零相電流)」に比例します。記述は両者が逆になっており、三相のねん架や中性点接地方式の選定で抑制する対策が取られます。
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問26.CVケーブル(架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル)は、OFケーブルと比べて誘電体損が小さく給油設備が不要だが、水トリーによる絶縁劣化に注意が必要である。
正解:○(正しい)
解説:正しい。架橋ポリエチレンは誘電正接tanδが小さく低損失ですが、水分と電界が共存すると樹枝状の水トリーが発生し絶縁破壊の原因となります。乾式設計と止水構造が重要となります。
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問27.直流送電は、短距離小容量送電や同一周波数系統内の連系に最も適しており、交流送電と比べて変換所コストは低くなる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。直流送電は長距離大容量送電や異周波数系統間の連系で有利な方式です。変換所コストは交流送電と比べて高くなる欠点があり、ある程度以上の距離・容量でなければ経済性が成立しません。
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問28.FACTS機器のSVC(静止形無効電力補償装置)は、サイリスタ制御により高速に無効電力を調整して系統電圧を安定化させる装置である。
正解:○(正しい)
解説:正しい。SVCはサイリスタ制御リアクトル(TCR)とサイリスタ投入コンデンサ(TSC)の組合せで、ミリ秒オーダーで無効電力を連続的に制御し電圧変動・フリッカ・系統安定度改善に寄与します。
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問29.中性点直接接地方式は、地絡時の健全相対地電圧上昇が大きく機器絶縁を高くする必要があり、地絡電流が小さいため通信線への誘導障害も小さい。
正解:×(誤り)
解説:誤り。直接接地方式は健全相の対地電圧上昇が「小さく」機器絶縁を「低く」できる利点があります。一方、地絡電流は大きくなるため高速度遮断と通信線への誘導対策が必要となります。
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問30.消弧リアクトル接地方式は、変圧器中性点をリアクトルで接地し、1線地絡時に対地静電容量電流と打ち消すことで地絡電流を抑制する方式である。
正解:○(正しい)
解説:正しい。同調点付近に調整したリアクトルで充電電流と逆位相の電流を流し、地絡点の電流をほぼゼロにしてアーク自己消滅を狙う方式です。66kV系統などで採用されています。
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問31.配電線の電圧降下は、抵抗R・リアクタンスXと負荷の有効電流・無効電流から、近似的にΔV=√3(RcosθI+XsinθI)で求められる(三相3線式)。
正解:×(誤り)
解説:誤り。標準的な近似式は ΔV=√3 I(Rcosθ+Xsinθ) です。RとXのそれぞれにcosθ・sinθを別々に乗じる形ではなく、線電流Iに括弧内全体を乗じる形となります。記述の式は誤った表現です。
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問32.配電線の力率改善のために負荷側に進相コンデンサを並列接続すると、無効電流が減少して線路損失と電圧降下が減少する。
正解:○(正しい)
解説:正しい。負荷の遅相無効電力をコンデンサで補償することで線路に流れる電流が減少し、I^2Rの線路損失とI(Rcosθ+Xsinθ)の電圧降下が共に低減します。設備容量にも余裕が生まれます。
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問33.配電方式の単相3線式は、100Vと200Vを同時に供給できるが、中性線断線時には100V機器の電圧が常にゼロとなり安全である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。単相3線式の中性線が断線すると、両外線の負荷が不平衡な場合、軽負荷側の100V機器に過電圧(最悪200V近く)が印加される危険があります。安全のため中性線にはヒューズや遮断器を入れないのが原則です。
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問34.導電材料として用いられる電気用銅は、軟銅と硬銅があり、引張強さは硬銅の方が大きいが導電率は軟銅の方が高い。
正解:○(正しい)
解説:正しい。冷間加工された硬銅は引張強度が約400N/mm^2と高い一方、軟銅(焼鈍銅)は導電率が約101%IACSと高く加工性に優れます。架空送電線には強度が必要なため硬銅撚線が用いられます。
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問35.鋼心アルミより線(ACSR)は、中心にアルミ素線、外周に亜鉛めっき鋼線を配したもので、軽量で導電性が高く長径間送電に適する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。ACSRは中心に「鋼線」、外周に「アルミ素線」を配します。鋼で機械的強度を、アルミで導電性を確保する構造で、記述は内外が逆になっており不正確です。長径間に適する点は事実です。
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問36.絶縁油は変圧器の絶縁と冷却を兼ねる液体絶縁材料で、酸化劣化や水分混入で絶縁耐力が低下するためシリカゲル吸湿呼吸器等で水分管理を行う。
正解:○(正しい)
解説:正しい。鉱油系絶縁油は絶縁とともに自然または強制循環で熱を運ぶ役割を持ち、水分は絶縁耐力を著しく低下させるため、コンサベータと吸湿呼吸器で外気との接触を制御します。
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問37.磁性材料の方向性けい素鋼板は、特定方向の磁束密度を高めるよう圧延・熱処理した冷間圧延材で、大容量変圧器の鉄心に用いられ鉄損が小さい。
正解:○(正しい)
解説:正しい。方向性けい素鋼板は{110}<001>のGoss方位を発達させ圧延方向の透磁率を高めた材料で、変圧器のように磁束方向が固定の機器で鉄損低減効果が大きく、無方向性は回転機に使われます。
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問38.フェライト磁性材料は金属磁性材料に比べて電気抵抗率が低く、高周波領域では渦電流損が大きくなるため使用できない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。フェライトは酸化物セラミックで電気抵抗率が「高く」、高周波領域でも渦電流損が小さいため、スイッチング電源やインバータ用変圧器の高周波コアとして広く用いられます。
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問39.理論水力1000kWの水力発電所で、水車効率90%、発電機効率95%のとき、発電端出力[kW]に最も近いのはどれか。
- ア.805 kW
- イ.855 kW
- ウ.905 kW
- エ.950 kW
正解:イ.855 kW
解説:発電端出力=理論水力×水車効率×発電機効率=1000×0.90×0.95=855kW。総合効率は0.855となり、機器効率の積で算出します。水力発電では水車効率と発電機効率を分けて評価することが重要です。
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問40.有効落差80m、流量25m^3/sの水力発電所で、総合効率(水車・発電機)85%としたとき、発電端出力に最も近い値はどれか。
- ア.13300 kW
- イ.15000 kW
- ウ.16700 kW
- エ.19600 kW
正解:ウ.16700 kW
解説:理論水力P0=9.8QH=9.8×25×80=19600kW。発電端出力=P0×η=19600×0.85≒16660kW。選択肢中16700kWが最も近い値となり、設計時の出力計算の典型例です。
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問41.水車の種類と適用落差範囲の組合せとして適切なものはどれか。
- ア.クロスフロー水車 — 超高落差専用
- イ.カプラン水車 — 高落差小流量
- ウ.ペルトン水車 — 低落差大流量
- エ.フランシス水車 — 中落差
正解:エ.フランシス水車 — 中落差
解説:ペルトンは200〜800mの高落差衝動水車、フランシスは50〜500mの中落差反動水車、カプラン(プロペラ)は5〜80m程度の低落差大流量に適します。クロスフローは小水力で数十m級です。
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問42.汽力発電のランキンサイクルにおいて、熱効率を向上させる方策として最も効果が小さいものはどれか。
- ア.給水ポンプ容量の増大
- イ.再熱・再生サイクル採用
- ウ.復水器真空度の向上
- エ.主蒸気の高温高圧化
正解:ア.給水ポンプ容量の増大
解説:復水器真空度向上・蒸気の高温高圧化・再熱・再生はいずれも平均吸熱温度上昇または平均放熱温度低下に寄与し効率向上効果が大きい一方、ボイラ給水ポンプの容量を単純に増やすこと自体は所内動力を増やすだけで熱効率向上には直結しません。
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問43.ボイラの構成機器のうち、主な目的が「燃焼用空気を加熱して熱効率を高めること」であるものはどれか。
- ア.過熱器
- イ.空気予熱器
- ウ.節炭器(エコノマイザ)
- エ.脱気器
正解:イ.空気予熱器
解説:空気予熱器は煙道ガスの熱で燃焼用空気を予熱し、ボイラ効率を高めます。節炭器(エコノマイザ)は給水加熱、過熱器は飽和蒸気を過熱蒸気にする機器、脱気器は溶存ガス除去用です。役割を整理して覚えることが重要です。
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問44.コンバインドサイクル発電の特徴として誤っているものはどれか。
- ア.熱効率が60%以上に達する高効率発電である
- イ.ガスタービン入口温度上昇で効率向上する
- ウ.復水器が不要で冷却水を一切必要としない
- エ.起動・停止時間が短く負荷追従性が高い
正解:ウ.復水器が不要で冷却水を一切必要としない
解説:コンバインドサイクルは熱効率が高く、起動時間も汽力に比べ短い特徴があります。ガスタービン入口温度を高くするほど効率が向上します。冷却水は蒸気タービン側で必要なため、汽力単独に比べ復水器規模は縮小しますがゼロにはなりません。
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問45.原子炉の減速材として軽水を用い、燃料として低濃縮ウランを使用し、原子炉内で直接蒸気を発生させる型式はどれか。
- ア.PWR
- イ.GCR
- ウ.CANDU
- エ.BWR
正解:エ.BWR
解説:BWR(沸騰水型原子炉)は軽水を減速材兼冷却材として用い、炉内で直接沸騰させて発生した蒸気をタービンへ送ります。PWRは蒸気発生器経由、CANDUは重水+天然ウラン、GCRは黒鉛減速・CO2冷却の方式です。
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問46.風車の出力特性に関する記述として、最も適切なものはどれか。
- ア.風車出力は風速の3乗に比例しBetz限界が存在する
- イ.風車出力は風速の2乗に比例する
- ウ.風車出力は風のエネルギーの最大100%を取り出せる
- エ.風速が大きいほど常に出力が増加する
正解:ア.風車出力は風速の3乗に比例しBetz限界が存在する
解説:風車の理論最大出力は風速の3乗に比例し、Betz限界により風のエネルギーの最大59.3%しか取り出せません。風速がカットアウト風速を超えると安全のため停止します。Cpは羽根設計と運転条件で決まり一定ではありません。
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問47.太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナの主な機能として誤っているものはどれか。
- ア.最大電力点追従(MPPT)制御
- イ.蓄電池の充放電制御(蓄電池非搭載時)
- ウ.直流から交流への変換
- エ.単独運転検出による系統保護
正解:イ.蓄電池の充放電制御(蓄電池非搭載時)
解説:パワーコンディショナはMPPT制御、DC-AC変換、系統連系保護(単独運転検出等)が主な機能です。蓄電池がない一般的なPVシステムでは充放電制御は行いません(蓄電池併設システムでは別途PCSが担当します)。
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問48.地熱発電のバイナリー方式の特徴として最も適切なものはどれか。
- ア.燃焼器でガスを燃やしてタービンを回す
- イ.高温の蒸気を直接タービンに送り発電する
- ウ.低沸点媒体を熱交換器で蒸発させて発電する
- エ.高圧水を減圧して蒸気にする
正解:ウ.低沸点媒体を熱交換器で蒸発させて発電する
解説:バイナリー方式はペンタンやアンモニア等の低沸点媒体を熱交換器で蒸発させてタービンを回すため、80〜150℃程度の比較的低温の地熱流体でも利用可能です。フラッシュ方式は150℃以上の高温流体が必要となります。
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問49.変圧器の電圧変動率εは、百分率抵抗降下p[%]、百分率リアクタンス降下q[%]、負荷力率cosθのとき近似的にどのように表されるか。
- ア.ε=pcosθ−qsinθ
- イ.ε=psinθ−qcosθ
- ウ.ε=psinθ+qcosθ
- エ.ε=pcosθ+qsinθ
正解:エ.ε=pcosθ+qsinθ
解説:電圧変動率は近似式 ε≒pcosθ+qsinθ で表されます。遅れ力率で正の値、進み力率で負(電圧上昇)となります。より厳密には2次項を含む式となりますが、通常はこの一次近似で十分です。
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問50.定格容量500kVAの変圧器の鉄損が2kW、全負荷銅損が5kWである。最高効率となる負荷率に最も近い値はどれか。
- ア.約 63 %
- イ.約 80 %
- ウ.約 40 %
- エ.約 100 %
正解:ア.約 63 %
解説:最高効率の条件は鉄損Pi=負荷率^2×全負荷銅損Pc。負荷率α=√(Pi/Pc)=√(2/5)≒0.632で約63%。配電用変圧器の最大効率点を50〜70%付近に設計するのはこのためです。
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問51.高圧遮断器の遮断方式と消弧媒体の組合せとして適切でないものはどれか。
- ア.ガス遮断器 — SF6ガス
- イ.真空遮断器 — 窒素ガス
- ウ.空気遮断器 — 圧縮空気
- エ.油遮断器 — 絶縁油
正解:イ.真空遮断器 — 窒素ガス
解説:ガス遮断器はSF6ガス、真空遮断器は高真空、空気遮断器は圧縮空気、油遮断器は絶縁油を消弧媒体とします。「真空遮断器が窒素ガスを消弧媒体とする」は誤りで、真空中の電子の急速拡散により消弧します。
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問52.ZnO形避雷器の特徴として最も適切なものはどれか。
- ア.応答時間が遅く雷インパルスに弱い
- イ.常時大きな漏れ電流が流れる
- ウ.強い非直線V-I特性によりギャップレス構造が可能
- エ.炭化けい素(SiC)より制限電圧が必ず高い
正解:ウ.強い非直線V-I特性によりギャップレス構造が可能
解説:ZnO(酸化亜鉛形)避雷器は強い非直線V-I特性を持ち、ギャップを設けなくても常時電流が極めて小さいため、ギャップレス構造が可能です。応答性も速く制限電圧の安定性が高いのが特徴となります。
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問53.電力用コンデンサに直列リアクトル(標準6%)を接続する主な目的として最も適切なものはどれか。
- ア.コンデンサ容量を増加させるため
- イ.投入時の進相無効電力を増やすため
- ウ.コンデンサの絶縁耐力を上げるため
- エ.高調波電流の増大を抑制し回路を誘導性に保つため
正解:エ.高調波電流の増大を抑制し回路を誘導性に保つため
解説:直列リアクトルはコンデンサに流入する高調波(特に第5調波)の増大を抑制し、回路を誘導性に保ち突入電流も抑えます。リアクタンス比6%は第5調波(500/600Hz相当)共振を避けるために選定されます。
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問54.径間200m、電線質量2kg/m、水平張力20000Nの架空送電線のたるみ[m]として最も近い値はどれか。重力加速度は9.8m/s^2とする。
- ア.4.9 m
- イ.6.4 m
- ウ.3.5 m
- エ.8.2 m
正解:ア.4.9 m
解説:W=2×9.8=19.6N/m、D=WS^2/(8T)=19.6×200^2/(8×20000)=19.6×40000/160000=4.9m。たるみは径間とともに2乗で増加するため、長径間設計では張力管理が重要となります。
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問55.送電線のコロナ放電を抑制する方策として効果が小さいものはどれか。
- ア.多導体化(複導体・4導体)
- イ.電線表面の塗装色を黒系に変更
- ウ.導体太径化
- エ.電線表面の平滑化
正解:イ.電線表面の塗装色を黒系に変更
解説:多導体化・太径導体・スペーサ最適化は導体表面電界を下げる有効な対策です。一方、電線色を黒系に変更することはコロナ抑制と直接関係せず、表面電界には影響しません。表面電界を下げることが本質となります。
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問56.送電線における誘導障害のうち、地絡時に大きな問題となる電磁誘導障害の主な原因はどれか。
- ア.送電線の対地静電容量による電圧結合
- イ.コロナ放電による電磁波放射
- ウ.地絡時の零相電流による磁気結合
- エ.高調波電流による熱的影響
正解:ウ.地絡時の零相電流による磁気結合
解説:電磁誘導障害は地絡時の零相電流(不平衡電流)が並行する通信線に磁気的に結合して誘起電圧を生じます。中性点接地方式の選定・送電線のねん架・通信線の遮へい等で抑制する対策が取られます。
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問57.地中送電に用いられるCVケーブルの絶縁劣化現象として、絶縁体内に侵入した水分と電界の作用により樹枝状に進展するものはどれか。
- ア.熱劣化
- イ.電気トリー
- ウ.コロナ劣化
- エ.水トリー
正解:エ.水トリー
解説:水トリーは絶縁体(架橋ポリエチレン)中に水分と電界が共存することで樹枝状に発生・進展する現象で、長期的な絶縁劣化の主因です。電気トリーは部分放電に伴うもので、より急速に絶縁破壊に至ります。
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問58.直流送電の利点として誤っているものはどれか。
- ア.変圧器による電圧変換が直接容易
- イ.長距離海底ケーブル送電で有利
- ウ.周波数の異なる系統間の連系が可能
- エ.安定度限界を受けず大容量送電が可能
正解:ア.変圧器による電圧変換が直接容易
解説:直流送電は長距離送電で誘電体損・充電電流がない、非同期連系が可能、安定度限界を受けない等の利点があります。一方、変圧が容易なのは交流の特徴で、直流は変圧器が直接使えず変換装置を要するため、変圧の容易さは利点ではありません。
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問59.FACTS機器のうち、自励式変換器を用いて無効電力を高速かつ電圧によらず連続的に補償できるものはどれか。
- ア.TCR(サイリスタ制御リアクトル)
- イ.STATCOM(自励式静止形無効電力補償)
- ウ.TSC(サイリスタ投入コンデンサ)
- エ.SVC(他励式SVC)
正解:イ.STATCOM(自励式静止形無効電力補償)
解説:STATCOM(自励式無効電力補償装置)はGTO・IGBT等の自己消弧素子による電圧形変換器で、SVCと異なり系統電圧が低下しても無効電力出力を維持できます。SVCはサイリスタによる他励式となります。
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問60.中性点接地方式のうち、1線地絡時の地絡電流が最も小さくなる方式はどれか。
- ア.直接接地方式
- イ.抵抗接地方式
- ウ.消弧リアクトル接地方式
- エ.非接地方式
正解:ウ.消弧リアクトル接地方式
解説:消弧リアクトル接地(ペーターゼンコイル)は対地静電容量電流と逆位相の電流をリアクトルから供給し打ち消すため、地絡電流をほぼゼロにできます。一方、直接接地は地絡電流が最も大きくなります。
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問61.187kV以上の超高圧系統で広く採用される中性点接地方式とその主な理由の組合せとして最も適切なものはどれか。
- ア.非接地方式 — 誘導障害が小さい
- イ.消弧リアクトル接地 — 機器絶縁を低くできる
- ウ.抵抗接地方式 — 地絡電流をゼロにできる
- エ.直接接地方式 — 健全相の対地電圧上昇を抑え絶縁低減
正解:エ.直接接地方式 — 健全相の対地電圧上昇を抑え絶縁低減
解説:187kV以上の系統では直接接地(または抵抗接地)が採用され、健全相の対地電圧上昇を抑制して機器絶縁階級を低くできることが主な理由です。地絡電流は大きくなるため高速度遮断と通信線対策が必要となります。
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問62.三相3線式の配電線で、線路抵抗0.2Ω、リアクタンス0.3Ω、線電流100A、力率0.8(遅れ)のとき、概略の電圧降下[V]として最も近い値はどれか。
- ア.59 V
- イ.47 V
- ウ.76 V
- エ.29 V
正解:ア.59 V
解説:ΔV=√3 I(Rcosθ+Xsinθ)=1.732×100×(0.2×0.8+0.3×0.6)=1.732×100×(0.16+0.18)=1.732×100×0.34≒58.9V。約59Vが最も近い値で、配電設計の基本計算です。
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問63.負荷100kW、力率0.7(遅れ)の負荷を力率0.95に改善するために必要なコンデンサ容量[kvar]として最も近い値はどれか。
- ア.35 kvar
- イ.69 kvar
- ウ.52 kvar
- エ.85 kvar
正解:イ.69 kvar
解説:改善前無効電力Q1=P×tan(cos^-1 0.7)=100×1.020=102.0kvar。改善後Q2=100×tan(cos^-1 0.95)=100×0.329=32.9kvar。Qc=Q1−Q2≒69kvar。力率改善コンデンサの基本計算です。
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問64.配電方式の特徴に関する記述として最も適切なものはどれか。
- ア.単相2線式は電圧降下が最も小さい
- イ.三相3線式は中性線断線で機器に過電圧がかかる
- ウ.単相3線式は100V/200V同時供給ができ平衡時に中性線電流ゼロ
- エ.三相4線式は日本の一般家庭向け標準方式
正解:ウ.単相3線式は100V/200V同時供給ができ平衡時に中性線電流ゼロ
解説:単相3線式は中性線の活用で電圧降下と銅損を低減し100V/200V併用が可能。三相3線式は動力配電に、三相4線式は欧米で一般的、単相2線式は最も基本的な方式となっています。
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問65.配電線の電圧調整方法として、変電所からみて末端方向に向けて電圧を順次調整する装置はどれか。
- ア.LRT(負荷時タップ切替変圧器)
- イ.SC(電力用コンデンサ)
- ウ.SR(分路リアクトル)
- エ.SVR(ステップ式電圧調整器)
正解:エ.SVR(ステップ式電圧調整器)
解説:SVR(自動電圧調整器)は配電線途中に設置して下流側の電圧を自動制御する単巻変圧器型の装置です。LRTは変電所変圧器のタップ切替、SCはコンデンサ、SRはリアクトルで主に無効電力調整に使われます。
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問66.高圧配電線が地絡したときに使用される地絡継電器の動作原理として最も適切なものはどれか。
- ア.零相電流(三相和)を零相変流器で検出
- イ.周波数の変動を検出
- ウ.線間電圧の不平衡を検出
- エ.高調波含有率を検出
正解:ア.零相電流(三相和)を零相変流器で検出
解説:地絡時には三相電流の和(零相電流)が発生するため、ZCTで零相電流を検出し動作します。電圧要素も併用する地絡方向継電器(DGR)では零相電圧(GPT/ZPD)との位相関係で方向判別を行います。
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問67.導電材料の特徴に関する記述として誤っているものはどれか。
- ア.軟銅の導電率は約101%IACSである
- イ.同断面積ではアルミニウムが銅より低抵抗である
- ウ.硬銅は軟銅より引張強さが大きい
- エ.鋼心アルミより線は架空送電線に広く用いられる
正解:イ.同断面積ではアルミニウムが銅より低抵抗である
解説:アルミニウムは銅の約61%の導電率(IACS)を持ち、同じ抵抗にするには断面積を約1.6倍にする必要があります。重さは銅の約1/3で軽量。よって「同断面積でアルミが銅より低抵抗」は誤りです。
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問68.絶縁材料の絶縁耐力に関する記述として最も適切なものはどれか。
- ア.空気の絶縁耐力は圧力に依存せず一定である
- イ.絶縁油の絶縁耐力は水分混入で増加する
- ウ.SF6ガスの絶縁耐力は空気の約3倍である
- エ.固体絶縁の絶縁破壊電圧は厚みに完全比例する
正解:ウ.SF6ガスの絶縁耐力は空気の約3倍である
解説:気体絶縁では一般に圧力上昇とともに絶縁耐力が増加します(パッシェン曲線の高圧側)。SF6ガスは空気の約3倍の絶縁耐力を持ちます。固体絶縁は厚みに対して絶縁破壊電圧は単純比例しません(厚み効果)。
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問69.けい素鋼板に関する記述として最も適切なものはどれか。
- ア.けい素含有率を高めると渦電流損が増加する
- イ.無方向性けい素鋼板は変圧器の鉄心に主に用いられる
- ウ.けい素鋼板は積層せず一体材として使用するのが一般的
- エ.方向性けい素鋼板は圧延方向の透磁率が高い
正解:エ.方向性けい素鋼板は圧延方向の透磁率が高い
解説:けい素鋼板はけい素含有率を高めると電気抵抗率が増加し渦電流損が減少しますが、磁気特性は飽和磁束密度がやや低下します。方向性は変圧器用、無方向性は回転機用に使い分けて利用されます。
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問70.高周波スイッチング電源の変圧器コアに広く用いられる磁性材料はどれか。
- ア.ソフトフェライト
- イ.無方向性けい素鋼板
- ウ.希土類磁石(NdFeB)
- エ.方向性けい素鋼板
正解:ア.ソフトフェライト
解説:ソフトフェライト(Mn-Zn系等)は電気抵抗率が高く高周波での渦電流損が極めて小さいため、kHz〜MHz帯のスイッチング電源・インバータ・通信用変圧器に多用されます。電源小型化の鍵となります。
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問71.発電方式とその主な特徴の組合せとして適切でないものはどれか。
- ア.原子力 — 燃料費比率が小さいベース電源
- イ.揚水発電 — ベースロード電源として常時運転
- ウ.石油火力 — 起動性に優れピーク電源
- エ.石炭火力 — 燃料費中程度のミドル電源
正解:イ.揚水発電 — ベースロード電源として常時運転
解説:原子力は燃料費比率が小さくベース電源、汽力(石炭)は燃料費が中程度でミドル、揚水と石油火力はピーク電源として運用されます。「揚水発電がベースロード電源」は誤りで、揚水は需要ピーク時のピーク電源です。
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問72.変電所の保護装置に関して、変圧器内部の油中分解ガス・油の急激な流れを検出する装置はどれか。
- ア.過電流継電器(OCR)
- イ.比率差動継電器(RDF)
- ウ.ブッフホルツ継電器
- エ.距離継電器(ZR)
正解:ウ.ブッフホルツ継電器
解説:ブッフホルツ継電器は変圧器本体とコンサベータの間の配管に設置され、内部故障で発生する油中ガスを上部フロートで、急激な油流動を下部フロートで検出し、それぞれ警報・遮断信号を出します。
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問73.送電線の架線金具・付属品とその主な目的の組合せとして適切でないものはどれか。
- ア.アーマロッド — 支持点での電線疲労防止
- イ.ダンパ — 微風振動の抑制
- ウ.スペーサ — 多導体の素導体間隔保持
- エ.アークホーン — コロナ放電の抑制
正解:エ.アークホーン — コロナ放電の抑制
解説:アーマロッド(補強線)は支持点付近の電線疲労を防ぐ補強材、ダンパは振動防止、スペーサは多導体間隔保持。アークホーンはがいし両端に取り付け、フラッシオーバ時のアークをがいしから離して破損を防ぐ装置で、コロナ抑制が主目的ではありません。
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問74.配電線の電力損失を低減する方策として最も効果が小さいものはどれか。
- ア.需要家側機器の高調波抑制(配電線損失目的)
- イ.力率改善コンデンサの設置
- ウ.電線の太径化
- エ.配電電圧の昇圧(6.6→22kV)
正解:ア.需要家側機器の高調波抑制(配電線損失目的)
解説:配電電圧の昇圧(6.6→22kV等)、力率改善、電線太径化は線路電流または抵抗を下げて損失を低減します。一方、需要家側機器の高調波発生抑制は損失低減には限定的で、配電線損失への直接効果は他の対策より小さくなります。
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問75.電力系統の周波数調整に関する記述として最も適切なものはどれか。
- ア.周波数調整は経済負荷配分(EDC)のみで行う
- イ.短周期の周波数変動はガバナフリー(GF)で対応する
- ウ.周波数は需要のみで決まり供給側制御は不要である
- エ.周波数調整に発電機の出力変更は使われない
正解:イ.短周期の周波数変動はガバナフリー(GF)で対応する
解説:周波数調整は短周期成分をGF(ガバナフリー)、中短周期をLFC(負荷周波数制御)、長周期をEDC(経済負荷配分)が担当します。需要と供給の瞬時アンバランスは周波数の変化として現れるため、複数時間域で分担して制御します。
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問76.電気事業法の目的は、電気事業の運営を適正かつ合理的ならしめることによって電気の使用者の利益を保護し、電気事業の健全な発達を図るとともに、電気工作物の工事、維持及び運用を規制することによって公共の安全を確保し、環境の保全を図ることである。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法第1条に規定される目的条文の通りです。電気事業の規律と電気工作物の保安規制という二本柱の構成で、使用者保護・事業発達・公共安全・環境保全の4つを目的としています。
根拠:電気事業法 第1条 (出典: e-Gov法令検索)
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問77.電気事業法上、一般送配電事業者は自らが維持し及び運用する送電用及び配電用の電気工作物により、その供給区域において託送供給及び電力量調整供給を行う事業をいう。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法第2条第1項第8号に定義される一般送配電事業の通りです。送電事業者が高圧送電網を、一般送配電事業者が送配電網を担い、最終保障供給や離島供給の義務も負います。
根拠:電気事業法 第2条 (出典: e-Gov法令検索)
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問78.電気事業法における小売電気事業を営もうとする者は、経済産業大臣の許可を受けなければならない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。小売電気事業は許可制ではなく登録制です(電気事業法第2条の2)。2016年4月の電力小売全面自由化に伴い参入規制が緩和され、登録によって参入できる制度となっています。
根拠:電気事業法 第2条の2 (出典: e-Gov法令検索)
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問79.電気事業法上、発電事業を営もうとする者は経済産業大臣に届出を行わなければならない。
正解:○(正しい)
解説:発電事業は届出制です(電気事業法第27条の27)。1万kW以上の発電設備で電気を供給する者などが該当し、事業開始前に届出が必要です。許可制ではない点に注意が必要です。
根拠:電気事業法 第27条の27 (出典: e-Gov法令検索)
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問80.電気事業法における事業用電気工作物とは、一般用電気工作物及び小規模事業用電気工作物以外の電気工作物をいう。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法第38条第2項の定義通りです。2023年改正により小規模事業用電気工作物の区分が新設され、10kW以上50kW未満の太陽光発電設備等がこれに含まれることになりました。
根拠:電気事業法 第38条 (出典: e-Gov法令検索)
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問81.自家用電気工作物の設置者は、その電気工作物の工事、維持及び運用に関する保安を確保するため、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。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法第43条の規定通りです。原則として有資格者の中から選任しますが、外部委託承認制度(主任技術者制度の解釈と運用)により電気保安法人等への委託も可能です。
根拠:電気事業法 第43条 (出典: e-Gov法令検索)
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問82.第一種電気主任技術者免状を有する者は、すべての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することができる。
正解:○(正しい)
解説:第一種電気主任技術者は電圧の制限なく全ての事業用電気工作物を監督できます。第二種は電圧17万V未満、第三種は電圧5万V未満(出力5,000kW以上の発電所を除く)の範囲となります。
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問83.第二種電気主任技術者免状の交付を受けている者は、電圧22万Vの送電線路に関する保安監督業務を行うことができる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。第二種電気主任技術者の監督範囲は電圧17万V未満です。22万Vは17万Vを超えるため監督できず、第一種電気主任技術者の選任が必要です。電圧階級と免状種別の対応は頻出論点です。
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問84.第三種電気主任技術者は、電圧5万V未満の事業用電気工作物(出力5,000kW以上の発電所を除く)の保安監督を行うことができる。
正解:○(正しい)
解説:電気主任技術者の選任等に関する省令に基づく区分通りです。第三種は5万V未満かつ発電所出力5,000kW未満が原則で、太陽光・風力発電所のメガソーラー級では第二種以上が必要となる場合があります。
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問85.保安規程は、事業用電気工作物の使用の開始後、遅滞なく経済産業大臣に届け出ればよい。
正解:×(誤り)
解説:誤り。保安規程は事業用電気工作物の使用開始前に届け出る必要があります(電気事業法第42条第1項)。事後届出ではなく事前届出が原則で、変更したときも遅滞なく届け出る義務があります。
根拠:電気事業法 第42条 (出典: e-Gov法令検索)
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問86.保安規程には、事業用電気工作物の工事、維持又は運用に関する保安についての記録に関することを記載しなければならない。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法施行規則第50条で保安規程の記載事項が定められており、保安業務の組織、保安教育、巡視・点検、運転又は操作、災害対策、保安記録などが必須項目とされています。
根拠:電気事業法施行規則 第50条 (出典: e-Gov法令検索)
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問87.電気事業法上、事業用電気工作物の工事計画について経済産業大臣の認可を受けたものについては、使用前検査を受ける必要はない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。認可を受けた工事計画に係る工事についても、使用開始前に使用前自主検査または使用前検査を実施し、その結果を経済産業大臣に届け出る必要があります(電気事業法第51条等)。
根拠:電気事業法 第51条 (出典: e-Gov法令検索)
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問88.電気主任技術者免状の交付を受けた者が、電気事業法又は同法に基づく命令の規定に違反したときは、経済産業大臣は、その免状の返納を命ずることができる。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法第44条第4項の規定通りです。返納命令は法令違反に対する行政処分で、保安監督業務の信頼性確保のための制度です。免状の交付・返納要件は試験頻出論点です。
根拠:電気事業法 第44条 (出典: e-Gov法令検索)
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問89.電気設備技術基準において、低圧とは直流にあっては750V以下、交流にあっては600V以下のものをいう。
正解:○(正しい)
解説:現行の電気設備技術基準第2条で、低圧は直流750V以下・交流600V以下と定義されています。高圧はこれを超え7,000V以下、特別高圧は7,000Vを超えるものです。電圧区分は基本中の基本です。
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問90.電気設備技術基準において、特別高圧とは10,000Vを超える電圧をいう。
正解:×(誤り)
解説:特別高圧は7,000Vを超える電圧と定義されています(電技第2条)。10,000Vは誤りで、6.6kV配電は高圧、22kV・66kV・154kV・275kV等の送電・配電は特別高圧に該当します。
根拠:電気設備に関する技術基準を定める省令 第2条 (出典: e-Gov法令検索)
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問91.電気設備技術基準の解釈において、A種接地工事の接地抵抗値は10Ω以下と規定されている。
正解:○(正しい)
解説:電技解釈第17条でA種接地工事の接地抵抗は10Ω以下と規定されています。高圧又は特別高圧用の機械器具の鉄台・金属製外箱に施す接地で、確実な大地への放電経路を確保する目的です。
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問92.D種接地工事の接地抵抗値は、原則として50Ω以下とすることが電技解釈で定められている。
正解:×(誤り)
解説:誤り。D種接地工事の接地抵抗値は100Ω以下が原則です(電技解釈第17条)。0.5秒以内に自動遮断する装置がある場合は500Ω以下に緩和されます。50Ωという数値は規定されていません。
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問93.C種接地工事は、300Vを超える低圧用の機械器具の鉄台・金属製外箱の接地に用いられ、接地抵抗値は10Ω以下が原則とされる。
正解:○(正しい)
解説:電技解釈第17条の通りです。0.5秒以内に自動遮断する装置がある場合は500Ω以下に緩和されます。動力用400V級電動機の外箱接地などが典型例で、A種と同じ10Ω以下が必要です。
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問94.電気事業法における自家用電気工作物の電気主任技術者の選任は、設置者の使用人その他これに準ずる者でなければならず、外部の電気保安法人等への委託は一切認められていない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。電気事業法第43条第2項に基づく外部委託承認制度により、一定要件のもとで電気保安法人や個人事業者への委託(兼任)が認められています。出力2,000kW未満等の要件があります。
根拠:電気事業法 第43条 (出典: e-Gov法令検索)
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問95.電気事業法上、自家用電気工作物の設置者は、事故が発生した場合、電気関係報告規則に基づき経済産業大臣(産業保安監督部長)へ事故報告を行う必要がある。
正解:○(正しい)
解説:電気関係報告規則第3条に基づく事故報告義務の通りです。感電死傷事故、電気火災、主要電気工作物の損壊、波及事故などが対象で、速報24時間以内・詳報30日以内が基本となります。
根拠:電気関係報告規則 第3条 (出典: e-Gov法令検索)
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問96.電気工事士法において、第一種電気工事士免状の交付を受けるためには、第一種電気工事士試験に合格し、かつ電気に関する5年以上の実務経験を有する必要がある。
正解:○(正しい)
解説:電気工事士法第4条の2の規定通りです。第一種は500kW未満の自家用電気工作物の電気工事に従事するため、試験合格+実務経験5年(一定の学歴で3年)の両方が交付要件です。
根拠:電気工事士法 第4条の2 (出典: e-Gov法令検索)
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問97.労働安全衛生法に基づく特別教育は、低圧の充電電路の敷設・修理等の業務に労働者を従事させる場合には不要である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。労働安全衛生規則第36条第4号により、低圧(直流750V以下・交流600V以下)の充電電路の取扱業務でも特別教育が義務付けられています。高圧・特別高圧は安全衛生教育に加え技能講習等も必要です。
根拠:労働安全衛生規則 第36条 (出典: e-Gov法令検索)
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問98.需要率とは、ある期間中の最大需要電力を、その期間中の設備容量の合計で除した値である。
正解:○(正しい)
解説:需要率=最大需要電力/設備容量の通りです。すべての設備が同時に最大で使用されることは少ないため、通常1未満となります。変圧器容量算定や受電設備設計の基本指標です。
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問99.負荷率は、ある期間中の最大需要電力を、その期間中の平均需要電力で除した値であり、一般に1より大きい値となる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。負荷率の定義は平均需要電力/最大需要電力で、通常1以下の値です。問題文は分母分子が逆転しています。負荷率が高いほど設備の利用効率が良く、経済的な運用であることを示します。
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問100.不等率とは、各個負荷の最大需要電力の和を、合成最大需要電力で除した値であり、通常1以上となる。
正解:○(正しい)
解説:不等率=個別最大需要電力の和/合成最大需要電力で、各負荷の最大が同時に発生しないため通常1以上となります。配電系統の合成負荷計算で重要で、変電所・幹線容量設計に用いられます。
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問101.力率改善のため負荷に並列にコンデンサを接続すると、無効電力が減少し、電源側の皮相電力(VA)が減少して送電損失が低減する。
正解:○(正しい)
解説:進相コンデンサにより遅れ無効電力を補償し、力率を1に近づける効果があります。皮相電力が減少することで電流も減り、I²Rで表される送電損失も低減します。電気施設管理の基本論点です。
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問102.電気事業法上、配電事業は2022年改正で創設された新事業類型ではなく、戦前から続く伝統的な事業類型である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。配電事業は2022年4月施行の改正電気事業法で新たに創設された事業類型です。地域マイクログリッドや再エネ地産地消の担い手として位置付けられ、許可制で参入規制が課されています。
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問103.電技解釈における高圧架空電線路の電線として絶縁電線を使用する場合(市街地以外)の引張強さは、5kN以上又は直径3mm以上の硬銅線でなければならない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。電技解釈第65条で、市街地以外の高圧絶縁電線は引張強さ8.01kN以上又は直径5mm以上の硬銅線が必要です。市街地ではさらに14.51kN以上又は直径8mm以上が要求されます。
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問104.電気主任技術者の外部委託承認制度では、自家用電気工作物の出力が3,000kW以上の発電所であっても委託契約を結べば外部委託は可能である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。外部委託承認制度の対象は出力2,000kW未満の発電所、電圧7,000V以下で受電する需要設備等に限られます(電気事業法施行規則第52条の2)。それを超える設備は専任の主任技術者選任が必要です。
根拠:電気事業法施行規則 第52条の2 (出典: e-Gov法令検索)
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問105.電気事業法上、事業用電気工作物を設置する者は、技術基準に適合するように維持しなければならず、適合していないと認める場合は経済産業大臣が改善命令や使用制限を命じることができる。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法第40条の技術基準適合命令の規定通りです。設置者の自主保安を基本としつつ、公共の安全確保の観点から国が改善・修理・使用制限等を命ずる権限を有しています。
根拠:電気事業法 第40条 (出典: e-Gov法令検索)
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問106.発電用太陽電池設備において、出力50kW未満の太陽光発電設備は小規模事業用電気工作物に該当し、保安規程の届出や主任技術者の選任は不要である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。10kW以上50kW未満の太陽光発電設備等が小規模事業用電気工作物に該当し、保安規程・主任技術者選任は不要ですが、技術基準適合維持義務と基礎情報届出義務があります。10kW未満は一般用電気工作物です。
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問107.電気設備技術基準の解釈において、地中電線路の直接埋設式の場合、車両等の重量物の圧力を受けるおそれがある場所では深さ0.6m以上に埋設すればよい。
正解:×(誤り)
解説:誤り。電技解釈第120条で、車両等の重量物の圧力を受けるおそれがある場所では1.2m以上の埋設深さが必要です。それ以外の場所が0.6m以上で、両者の区別を取り違えないことが重要です。
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問108.電気事業法における登録特定送配電事業者は、自らが維持し及び運用する送電用及び配電用の電気工作物により、特定の供給地点で小売供給又は振替供給を行う事業をいう。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法第2条第1項第14号の規定通りです。工業団地・大規模商業施設等の特定の供給地点(特定区域内)で送配電と小売供給を一体的に行う事業形態であり、自営線供給とも呼ばれます。
根拠:電気事業法 第2条 (出典: e-Gov法令検索)
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問109.電気主任技術者の兼任は、設置者の使用人としての立場では原則として認められておらず、必ず外部の電気保安法人を介して行わなければならない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。兼任は設置者の使用人としても可能で、同一設置者の複数事業場間や、産業保安監督部長の承認を得て他社の事業場との兼任も可能です。外部委託(保安法人)とは別の制度です。
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問110.電技解釈における低圧屋内配線の合成樹脂管工事は、湿気の多い場所又は水気のある場所には施設してはならない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。合成樹脂管工事は耐湿性に優れ、湿気の多い場所・水気のある場所にも施設可能です(電技解釈第158条)。金属管工事の防湿装置施設や、ケーブル工事と並ぶ汎用的な配線方法です。
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問111.電気事業法における発電事業者は、許可制であり、経済産業大臣の事業許可がなければ事業を開始できない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。発電事業は届出制です(電気事業法第27条の27)。許可制は一般送配電事業・送電事業・配電事業の3類型で、発電事業及び小売電気事業はそれぞれ届出制・登録制となっており参入規制の強さが異なります。
根拠:電気事業法 第27条の27 (出典: e-Gov法令検索)
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問112.電技解釈において、特別高圧の屋外配電線路の地上高は、市街地・市街地外問わず一律6m以上と規定されている。
正解:×(誤り)
解説:誤り。電技解釈第87条で特別高圧架空電線の地上高は電圧・場所により異なります。例えば35kV以下では市街地6m・市街地外5m、35kV超では市街地等10m・市街地外6m等と細かく区分されています。
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問113.電気事業法における主任技術者免状は、第一種・第二種・第三種電気主任技術者免状の3区分に加え、ダム水路主任技術者免状やボイラー・タービン主任技術者免状が存在する。
正解:○(正しい)
解説:電気事業法施行規則第52条で7種類の主任技術者免状が定められています。電気部分(電気主任技術者)と機械部分(ダム水路・ボイラー・タービン主任技術者)で監督範囲が分かれています。
根拠:電気事業法施行規則 第52条 (出典: e-Gov法令検索)
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問114.電気事業法上、電気事業の類型として規定されているのは、次のうちどれか。
- ア.一般送配電事業、送電事業、特定電気事業、発電事業、小売電気事業
- イ.一般電気事業、卸電気事業、特定電気事業、特定規模電気事業
- ウ.一般送配電事業、送電事業、配電事業、特定送配電事業、発電事業、小売電気事業
- エ.送配電事業、卸供給事業、自由化電気事業、小売電気事業
正解:ウ.一般送配電事業、送電事業、配電事業、特定送配電事業、発電事業、小売電気事業
解説:電気事業法第2条で規定される事業類型は、一般送配電事業(旧10電力の送配電部門)、送電事業(電源開発等)、配電事業(2022年新設)、特定送配電事業、発電事業、小売電気事業の6種類です。
根拠:電気事業法 第2条 (出典: e-Gov法令検索)
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問115.電気事業法における電圧区分について、誤っているものは次のうちどれか。
- ア.特別高圧:7,000Vを超えるもの
- イ.低圧:直流750V以下、交流600V以下
- ウ.高圧:直流750V超〜7,000V以下、交流600V超〜7,000V以下
- エ.低圧:直流600V以下、交流600V以下
正解:エ.低圧:直流600V以下、交流600V以下
解説:電技第2条の電圧区分では、低圧は直流750V以下・交流600V以下、高圧は低圧を超え7,000V以下、特別高圧は7,000Vを超えるものです。直流低圧は600Vではなく750Vであることに注意が必要です。
根拠:電気設備に関する技術基準を定める省令 第2条 (出典: e-Gov法令検索)
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問116.第二種電気主任技術者免状で監督できる電圧の上限値として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.17万V未満
- イ.10万V未満
- ウ.27万V未満
- エ.5万V未満
正解:ア.17万V未満
解説:第二種電気主任技術者の保安監督範囲は電圧17万V未満の事業用電気工作物です。17万Vを超える設備(22万V・27.5万V・50万V送電線等)の監督は第一種電気主任技術者でなければ行えません。
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問117.電気設備技術基準の解釈において、A種接地工事の接地抵抗値として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.5Ω以下
- イ.10Ω以下
- ウ.50Ω以下
- エ.100Ω以下
正解:イ.10Ω以下
解説:A種接地工事は高圧又は特別高圧用の機械器具の鉄台・金属製外箱の接地で、接地抵抗値は10Ω以下と規定されています(電技解釈第17条)。接地線の太さは引張強さ1.04kN以上又は直径2.6mm以上の軟銅線です。
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問118.B種接地工事の接地抵抗値(変圧器の高圧側電路の1線地絡電流をI(A)とし、混触時に自動遮断する装置がない場合)として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.50/I(Ω)以下
- イ.100/I(Ω)以下
- ウ.150/I(Ω)以下
- エ.300/I(Ω)以下
正解:ウ.150/I(Ω)以下
解説:B種接地工事の標準は150/I(Ω)以下です。1秒を超え2秒以内に自動遮断する装置がある場合は300/I、1秒以内なら600/Iに緩和されます。混触時の低圧側対地電圧上昇を150V以下に抑える趣旨です。
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問119.D種接地工事の接地抵抗値の原則として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.10Ω以下
- イ.50Ω以下
- ウ.500Ω以下
- エ.100Ω以下
正解:エ.100Ω以下
解説:D種接地工事の接地抵抗値は100Ω以下が原則です。ただし低圧電路に地絡を生じた場合に0.5秒以内に自動的に電路を遮断する装置がある場合は500Ω以下に緩和されます(電技解釈第17条)。
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問120.低圧電路で対地電圧150V以下の場合の絶縁抵抗の最低値として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.0.1MΩ以上
- イ.0.05MΩ以上
- ウ.0.2MΩ以上
- エ.0.4MΩ以上
正解:ア.0.1MΩ以上
解説:電技第58条で低圧電路の絶縁抵抗は対地電圧150V以下で0.1MΩ以上、150V超300V以下で0.2MΩ以上、300V超で0.4MΩ以上と定められています。一般家庭の100V回路は0.1MΩ以上が基準です。
根拠:電気設備に関する技術基準を定める省令 第58条 (出典: e-Gov法令検索)
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問121.需要率の定義式として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.需要率=平均需要電力/設備容量×100
- イ.需要率=最大需要電力/設備容量×100
- ウ.需要率=設備容量/最大需要電力×100
- エ.需要率=最大需要電力/平均需要電力×100
正解:イ.需要率=最大需要電力/設備容量×100
解説:需要率=最大需要電力/設備容量×100(%)で、すべての設備が同時に最大で稼働するわけではないため通常1未満となります。受電・変圧器設備容量の決定や、配電系統設計の基本となる指標です。
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問122.ある工場の設備容量が500kW、需要率が60%、負荷率が40%であるとき、平均需要電力(kW)の値として最も近いものは次のうちどれか。
- ア.200kW
- イ.80kW
- ウ.120kW
- エ.300kW
正解:ウ.120kW
解説:最大需要電力=設備容量×需要率=500×0.6=300kW。平均需要電力=最大需要電力×負荷率=300×0.4=120kW。需要率・負荷率を組み合わせた計算は実務でも頻出の基本問題です。
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問123.三相負荷300kW・力率0.7(遅れ)の系統に、力率改善用コンデンサを接続して力率を0.95(遅れ)に改善する場合、必要なコンデンサ容量(kvar)として最も近いものは次のうちどれか。
- ア.約100kvar
- イ.約150kvar
- ウ.約300kvar
- エ.約200kvar
正解:エ.約200kvar
解説:改善前無効電力Q1=300×tan(cos⁻¹0.7)≒306kvar、改善後Q2=300×tan(cos⁻¹0.95)≒98.6kvar。コンデンサ容量Qc=Q1−Q2≒207kvarとなり、選択肢では約200kvarが最も近い値です。
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問124.電気主任技術者の選任に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
- ア.主任技術者の選任届は、設置者の任意で届出の有無を判断できる
- イ.主任技術者を選任したときは遅滞なく経済産業大臣に届け出る必要がある
- ウ.外部委託承認制度を利用すれば、電気保安法人等への業務委託で主任技術者選任に代えることができる
- エ.事業用電気工作物の設置者は、主任技術者免状の交付を受けている者から主任技術者を選任しなければならない
正解:ア.主任技術者の選任届は、設置者の任意で届出の有無を判断できる
解説:選任の届出は遅滞なく経済産業大臣(産業保安監督部長)に行う必要があります(電気事業法第43条第3項)。事後でよいわけではなく、設置者は速やかな届出義務を負っており、虚偽届出は罰則対象です。
根拠:電気事業法 第43条 (出典: e-Gov法令検索)
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問125.電気工事士法における工事の制限について、第二種電気工事士が従事できないものは次のうちどれか。
- ア.住宅の屋内配線(100V・200V)の新設工事
- イ.高圧受電(6.6kV)の自家用電気工作物の低圧部分の工事
- ウ.商店の一般用電気工作物の改修工事
- エ.戸建住宅のコンセント増設工事
正解:イ.高圧受電(6.6kV)の自家用電気工作物の低圧部分の工事
解説:第二種電気工事士は一般用電気工作物の電気工事に従事できます。500kW未満の自家用電気工作物(高圧受電の需要設備等)の工事は第一種電気工事士又は認定電気工事従事者でなければ行えません。
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問126.電気事業法における工事計画の事前届出後、原則として工事に着手できないとされる期間として正しいものは次のうちどれか。
- ア.10日間
- イ.20日間
- ウ.30日間
- エ.60日間
正解:ウ.30日間
解説:電気事業法第48条第3項により、工事計画の届出後30日を経過しなければ工事に着手できないのが原則です。経済産業大臣がその期間内に変更命令を発する可能性があるための機関設計です。
根拠:電気事業法 第48条 (出典: e-Gov法令検索)
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問127.電気関係報告規則に基づく感電死傷事故の速報期限として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.事故を知ってから12時間以内
- イ.事故を知ってから72時間以内
- ウ.事故を知ってから48時間以内
- エ.事故を知ってから24時間以内
正解:エ.事故を知ってから24時間以内
解説:電気関係報告規則第3条で、感電死傷事故等の重大事故は事故発生を知ったときから24時間以内に電話等の方法で速報し、30日以内に詳報書を提出する二段階報告が義務付けられています。
根拠:電気関係報告規則 第3条 (出典: e-Gov法令検索)
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問128.電気設備技術基準の解釈における高圧架空電線(市街地以外)の最小条件として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.引張強さ8.01kN以上又は直径5mm以上の硬銅線
- イ.引張強さ5.26kN以上又は直径4mm以上の硬銅線
- ウ.引張強さ14.51kN以上又は直径8mm以上の硬銅線
- エ.引張強さ21.67kN以上又は直径10mm以上の硬銅線
正解:ア.引張強さ8.01kN以上又は直径5mm以上の硬銅線
解説:電技解釈第65条の高圧架空電線の規定で、市街地以外では引張強さ8.01kN以上又は直径5mm以上の硬銅線(高圧絶縁電線使用時)が最小条件です。市街地ではより厳しい基準が適用されます。
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問129.保安規程に記載すべき事項として、電気事業法施行規則で定められていないものは次のうちどれか。
- ア.事業用電気工作物の工事、維持又は運用の業務に従事する者の保安教育に関すること
- イ.事業用電気工作物の運用に従事する者の賃金規程に関すること
- ウ.事業用電気工作物の運転又は操作に関すること
- エ.事業用電気工作物の保安に関する記録に関すること
正解:イ.事業用電気工作物の運用に従事する者の賃金規程に関すること
解説:保安規程の記載事項(電気事業法施行規則第50条)は、保安組織・主任技術者の職務、保安教育、巡視点検・検査、運転操作、災害対策、保安記録などです。労働者の賃金規程は労働基準法の対象で、保安規程の必須記載事項ではありません。
根拠:電気事業法施行規則 第50条 (出典: e-Gov法令検索)
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問130.電気設備技術基準の解釈における地中電線路の直接埋設式について、車両等の重量物の圧力を受けるおそれがある場所での最小埋設深さとして正しいものは次のうちどれか。
- ア.0.6m以上
- イ.0.9m以上
- ウ.1.2m以上
- エ.1.5m以上
正解:ウ.1.2m以上
解説:電技解釈第120条で、車両等の重量物の圧力を受けるおそれがある場所では1.2m以上、それ以外の場所では0.6m以上の埋設深さが必要とされています。トラフ等の防護物併用が原則です。
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問131.電気主任技術者の外部委託承認制度の対象となる需要設備の電圧条件として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.電圧600V以下で受電する需要設備
- イ.電圧3,000V以下で受電する需要設備
- ウ.電圧22,000V以下で受電する需要設備
- エ.電圧7,000V以下で受電する需要設備
正解:エ.電圧7,000V以下で受電する需要設備
解説:電気事業法施行規則第52条の2で、外部委託承認制度の対象は電圧7,000V以下で受電する需要設備(高圧受電)に限られます。特別高圧受電(22kV・66kV等)の需要設備は専任主任技術者が必要です。
根拠:電気事業法施行規則 第52条の2 (出典: e-Gov法令検索)
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問132.労働安全衛生規則に基づく低圧電気取扱業務に関する特別教育の対象となる業務として、最も適切なものは次のうちどれか。
- ア.低圧の充電電路の敷設・修理の業務又は充電部分が露出した開閉器の操作の業務
- イ.家庭用テレビの修理業務
- ウ.高圧変電設備の保守点検業務
- エ.特別高圧送電線路の架線工事業務
正解:ア.低圧の充電電路の敷設・修理の業務又は充電部分が露出した開閉器の操作の業務
解説:労働安全衛生規則第36条第4号で、低圧(直流750V以下・交流600V以下)の充電電路の敷設・修理の業務又は充電部分が露出した開閉器の操作の業務に従事する労働者には特別教育が必要とされています。
根拠:労働安全衛生規則 第36条 (出典: e-Gov法令検索)
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問133.電気事業法における小規模事業用電気工作物に該当するものとして、正しいものは次のうちどれか。
- ア.出力9kWの住宅用太陽光発電設備
- イ.出力30kWの太陽光発電設備
- ウ.出力100kWの太陽光発電設備
- エ.出力500kWの風力発電設備
正解:イ.出力30kWの太陽光発電設備
解説:2023年改正で新設された小規模事業用電気工作物には、出力10kW以上50kW未満の太陽光発電設備、20kW未満の風力発電設備が該当します。50kW以上は通常の事業用電気工作物となります。
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問134.電技解釈第17条のC種接地工事に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.300V以下の低圧用機械器具の鉄台・金属製外箱に施し、接地抵抗値は100Ω以下とする
- イ.高圧用機械器具の鉄台・金属製外箱に施し、接地抵抗値は10Ω以下とする
- ウ.300Vを超える低圧用機械器具の鉄台・金属製外箱に施し、接地抵抗値は10Ω以下を原則とする
- エ.特別高圧用機械器具の鉄台・金属製外箱に施し、接地抵抗値は5Ω以下とする
正解:ウ.300Vを超える低圧用機械器具の鉄台・金属製外箱に施し、接地抵抗値は10Ω以下を原則とする
解説:C種接地工事は300Vを超える低圧用機械器具の鉄台・金属製外箱の接地で、接地抵抗値は10Ω以下が原則です。0.5秒以内に自動遮断する装置がある場合は500Ω以下に緩和されます。
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問135.電気事業法に基づく自家用電気工作物の使用前自主検査に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.経済産業大臣が直接立会いの上で実施する官庁検査である
- イ.電気主任技術者個人の責任で実施し、設置者は関与しない
- ウ.保安規程の届出を行えば省略可能である
- エ.工事計画届出に係る工事の完成時に設置者自らが行う自主検査であり、結果を記録・保存する
正解:エ.工事計画届出に係る工事の完成時に設置者自らが行う自主検査であり、結果を記録・保存する
解説:電気事業法第51条で、工事計画届出に係る工事の完成時に、設置者自らが技術基準適合性を確認する使用前自主検査を行い、結果を記録・保存する義務があります。登録安全管理審査機関による審査も行われます。
根拠:電気事業法 第51条 (出典: e-Gov法令検索)
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問136.電気事業法第40条に基づく経済産業大臣の改善命令の対象となる場合として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.事業用電気工作物が技術基準に適合していないと認められる場合
- イ.電気料金が高すぎると判断された場合
- ウ.電気主任技術者が休暇を取得した場合
- エ.電気事業者の決算が赤字となった場合
正解:ア.事業用電気工作物が技術基準に適合していないと認められる場合
解説:電気事業法第40条の技術基準適合命令は、事業用電気工作物が経済産業省令で定める技術基準に適合していないと認める場合に、修理・改造・移転・使用制限等を命じる行政処分です。
根拠:電気事業法 第40条 (出典: e-Gov法令検索)
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問137.電気工事業の業務の適正化に関する法律(電気工事業法)における登録電気工事業者の登録の有効期間として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.3年
- イ.5年
- ウ.7年
- エ.10年
正解:イ.5年
解説:電気工事業法第3条で、登録電気工事業者の登録の有効期間は5年と定められています。引き続き電気工事業を営もうとする場合は、有効期間満了前に更新登録の申請が必要です。
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問138.電気事業法における主任技術者の選任義務がある電気工作物として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.一般用電気工作物(戸建住宅の低圧受電設備)
- イ.小規模事業用電気工作物(出力30kWの太陽光発電設備)
- ウ.事業用電気工作物(高圧受電の工場需要設備)
- エ.電気工事士法上の軽微な工事の対象設備
正解:ウ.事業用電気工作物(高圧受電の工場需要設備)
解説:主任技術者の選任義務は事業用電気工作物(小規模事業用電気工作物を除く)が対象です。一般用電気工作物(住宅等の低圧受電)や小規模事業用電気工作物(10〜50kWの太陽光等)は選任義務がありません。
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問139.電技解釈における高圧又は特別高圧の電路の絶縁耐力試験について、最大使用電圧の1.5倍の電圧を連続して加える時間として正しいものは次のうちどれか。
- ア.1分間
- イ.5分間
- ウ.30分間
- エ.10分間
正解:エ.10分間
解説:電技解釈第15条で、絶縁耐力試験は最大使用電圧の1.5倍(又は規定倍率)の電圧を連続して10分間加え、絶縁破壊しないことを確認します。中性点直接接地式は0.72倍と倍率が異なります。
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問140.電気事業法に基づく事業用電気工作物のうち、ボイラー・タービン主任技術者ではなく電気主任技術者の保安監督範囲となるものは次のうちどれか。
- ア.発電所構内の高圧配電盤の保守監督
- イ.蒸気タービンの機械的保守
- ウ.火力発電所の蒸気ボイラー本体の運転
- エ.ボイラーの給水ポンプの機械部分の点検
正解:ア.発電所構内の高圧配電盤の保守監督
解説:電気主任技術者は事業用電気工作物の電気部分(発電機・変圧器・送配電設備等)を監督します。ボイラー本体・蒸気タービン・原動機の機械部分はボイラー・タービン主任技術者の監督対象です。
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問141.電気事業法における一般送配電事業者の責務として、正しくないものは次のうちどれか。
- ア.供給区域における電圧・周波数の維持義務
- イ.発電事業者の発電所建設の許可権限
- ウ.託送供給及び電力量調整供給の義務
- エ.離島における最終保障供給義務
正解:イ.発電事業者の発電所建設の許可権限
解説:一般送配電事業者は供給区域における電圧・周波数の維持義務(電気事業法第26条)、託送供給義務、最終保障供給義務、離島供給義務を負います。発電事業者の建設許可は経済産業大臣の権限です。
根拠:電気事業法 第26条 (出典: e-Gov法令検索)
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問142.電気設備技術基準の解釈において、低圧屋内配線の使用電圧が300V以下で乾燥した場所に施設できる工事として、誤っているものは次のうちどれか。
- ア.金属管工事
- イ.合成樹脂管工事
- ウ.コンクリート内に直接埋め込むがいし引き工事
- エ.ケーブル工事
正解:ウ.コンクリート内に直接埋め込むがいし引き工事
解説:がいし引き工事は使用電圧300V以下・展開した場所であれば施設可能ですが、隠蔽されたコンクリート内に直接施設することはできません。コンクリート内はケーブル工事や合成樹脂管工事等が対象です。
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問143.電気事業法における電気工作物の区分として、正しい組合せは次のうちどれか。
- ア.高圧電気工作物、低圧電気工作物の2区分
- イ.事業用電気工作物、自家用電気工作物の2区分
- ウ.電気事業用工作物、自家用工作物、一般家庭用工作物の3区分
- エ.事業用電気工作物、一般用電気工作物、小規模事業用電気工作物の3区分
正解:エ.事業用電気工作物、一般用電気工作物、小規模事業用電気工作物の3区分
解説:電気事業法第38条の区分通りです。事業用電気工作物(一般用以外)、一般用電気工作物(低圧受電・小出力発電設備)、そして2023年新設の小規模事業用電気工作物(10〜50kW太陽光等)の3区分が現行制度です。
根拠:電気事業法 第38条 (出典: e-Gov法令検索)
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問144.電気主任技術者免状の交付について、正しい記述は次のうちどれか。
- ア.経済産業大臣が交付する
- イ.都道府県知事が交付する
- ウ.電気保安協会が交付する
- エ.日本電気技術者協会が交付する
正解:ア.経済産業大臣が交付する
解説:電気事業法第44条で、電気主任技術者免状は経済産業大臣が交付します。試験合格又は学歴・実務経験による認定の二つの取得方法があり、種別ごとに監督電圧範囲が異なります。
根拠:電気事業法 第44条 (出典: e-Gov法令検索)
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問145.電気事業法上、保安規程の変更があった場合の手続きとして、正しいものは次のうちどれか。
- ア.経済産業大臣の事前認可を受ける
- イ.変更したときは遅滞なく経済産業大臣に届け出る
- ウ.電気主任技術者の承認を受ければよく届出は不要
- エ.変更後1年以内に届け出ればよい
正解:イ.変更したときは遅滞なく経済産業大臣に届け出る
解説:電気事業法第42条第2項で、保安規程を変更したときは遅滞なく経済産業大臣に届け出る必要があります。事前認可ではなく事後の遅滞なき届出が原則で、変更の都度届出義務が生じます。
根拠:電気事業法 第42条 (出典: e-Gov法令検索)
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問146.電気事業法に基づく定期事業者検査について、正しい記述は次のうちどれか。
- ア.経済産業大臣自らが実施する官庁検査である
- イ.電気主任技術者個人の判断で省略可能である
- ウ.設置者自らが定期に行う自主検査で、結果を記録・保存する
- エ.電気保安協会が必ず代行する
正解:ウ.設置者自らが定期に行う自主検査で、結果を記録・保存する
解説:電気事業法第55条で、設置者は事業用電気工作物(特定の設備)について定期に自主検査(定期事業者検査)を行い、結果を記録・保存する義務があります。登録安全管理審査機関による安全管理審査の対象でもあります。
根拠:電気事業法 第55条 (出典: e-Gov法令検索)
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問147.電気事業法に基づき、波及事故(自家用設備事故が電力系統に波及した事故)が発生した場合の事故報告先として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.市町村長
- イ.都道府県知事
- ウ.警察署長
- エ.産業保安監督部長
正解:エ.産業保安監督部長
解説:電気関係報告規則第3条の通りです。自家用電気工作物の波及事故は、事故発生地を管轄する産業保安監督部長(経済産業大臣の権限委任先)に対し速報及び詳報の二段階で提出する必要があります。
根拠:電気関係報告規則 第3条 (出典: e-Gov法令検索)
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問148.電技解釈における低圧屋側配線で、雨線外(屋外)に施設できる工事方法として、誤っているものは次のうちどれか。
- ア.フロアダクト工事
- イ.合成樹脂管工事
- ウ.金属管工事
- エ.がいし引き工事
正解:ア.フロアダクト工事
解説:電技解釈第166条で低圧屋側配線(雨線外)に施設可能な工事は、がいし引き・合成樹脂管・金属管・バスダクト・ケーブル工事です。フロアダクト工事は屋内の床下に限られ、屋外には施設できません。
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問149.電気事業法における電気主任技術者の役職及び職務に関する記述として、正しいものは次のうちどれか。
- ア.主任技術者は設置者の指示があれば保安監督の職務を放棄してもよい
- イ.主任技術者は事業用電気工作物の工事・維持・運用に関する保安の監督の職務を誠実に行う義務がある
- ウ.主任技術者は設備の運転操作のみを行えばよく、保安監督業務は経済産業大臣の役割である
- エ.主任技術者は電気工作物の設計のみを担当する
正解:イ.主任技術者は事業用電気工作物の工事・維持・運用に関する保安の監督の職務を誠実に行う義務がある
解説:電気事業法第43条第3項により、主任技術者は事業用電気工作物の工事・維持・運用に関する保安の監督の職務を誠実に行わなければなりません。設置者ではなく主任技術者個人に課された法定義務です。
根拠:電気事業法 第43条 (出典: e-Gov法令検索)
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問150.電気設備技術基準の解釈における高圧又は特別高圧の機械器具の施設について、人が触れるおそれがないように施す対策として最も適切なものは次のうちどれか。
- ア.アース線のみを施す
- イ.屋内の机上に直接設置する
- ウ.人が触れるおそれがない高さに施設するか、さく・へい等を設けて立入りを制限し危険表示を行う
- エ.通行人から見える低い位置に設置する
正解:ウ.人が触れるおそれがない高さに施設するか、さく・へい等を設けて立入りを制限し危険表示を行う
解説:電技解釈第21条で、高圧用機械器具は人が触れるおそれがないように高さ4.5m以上(市街地外は4m以上)に施設するか、さく・へい等を設けて人の立入りを制限し、危険である旨の表示を行うことが規定されています。
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問151.重ね合わせの理は、複数の電源を含む線形回路において、各電源を単独に作用させたときの応答を代数的に加え合わせて全体の応答を求める定理である。
正解:○(正しい)
解説:重ね合わせの理は線形素子のみの回路に適用でき、対象以外の電圧源は短絡・電流源は開放して各電源単独の応答を求め重ね合わせる。電力は電流の二乗に比例し非線形のため重ね合わせはできない点に注意が必要である。
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問152.重ね合わせの理で2電源回路の枝電流を求める際の手順として正しいものはどれか。
- ア.電圧源を開放し電流源を短絡して計算する
- イ.対象以外の電圧源を短絡・電流源を開放し各電源単独の結果を加算する
- ウ.すべての電源を短絡してから計算する
- エ.各電源ごとに電力を求めて加算する
正解:イ.対象以外の電圧源を短絡・電流源を開放し各電源単独の結果を加算する
解説:重ね合わせの理では対象以外の理想電圧源を短絡、理想電流源を開放して各電源単独の応答を求め代数和をとる。線形回路にのみ適用でき過去問頻出の基本手法で電力の重ね合わせはできない点に注意する。
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問153.RLC直列回路の共振時には誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスが打ち消し合い、回路のインピーダンスは抵抗分のみとなって最小になり電流が最大となる。
正解:○(正しい)
解説:RLC直列共振では両リアクタンスが大きさ等しく符号が逆で相殺するため合成インピーダンスは抵抗Rのみとなり最小、電流は最大で電圧と同相になる。共振周波数は1/(2πルートLC)で与えられる理論の頻出論点である。
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問154.内部抵抗5Ωの直流電源に負荷抵抗を接続し負荷消費電力を最大にしたい。負荷抵抗の値として適切なものはどれか。
- ア.2.5Ω
- イ.10Ω
- ウ.5Ω
- エ.限りなく大きくする
正解:ウ.5Ω
解説:最大電力供給の定理より負荷消費電力が最大となるのは負荷抵抗が電源内部抵抗に等しいときで、負荷抵抗は5Ωとなる。このとき伝送効率は50パーセントである理論の頻出計算問題である。
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問155.対称三相回路の有効電力は、線間電圧と線電流および力率角を用いてルート3×線間電圧×線電流×cosθで表される。
正解:○(正しい)
解説:対称三相回路の有効電力はP=ルート3×Vl×Il×cosθで星形・三角形いずれの結線でも線間値で成立する。無効電力はsinθ、皮相電力はルート3×Vl×Ilとなり三相電力計算の基本式として頻出である。
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問156.RLC直列回路の共振周波数を表す式として正しいものはどれか。
- ア.f=2πルートLC
- イ.f=LC/(2π)
- ウ.f=ルートLC/(2π)
- エ.f=1/(2πルートLC)
正解:エ.f=1/(2πルートLC)
解説:RLC直列共振では2πfL=1/(2πfC)の条件からf=1/(2πルートLC)が導かれる。共振時はインピーダンス最小・電流最大となり電圧と電流が同相になる理論の頻出公式である。
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問157.RL直列回路に直流電圧を加えたとき、電流が定常値の約63.2パーセントに達するまでの時間は時定数τ=L/Rで与えられる。
正解:○(正しい)
解説:RL直列回路の過渡現象では電流はi=(E/R)(1-e^(-t/τ))で変化し、時定数τ=L/Rの経過で定常値の約63.2パーセントに達する。時定数が大きいほど立ち上がりが緩やかになる過渡現象の基本指標である。
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問158.線間電圧200V、線電流10A、力率0.8(遅れ)の対称三相平衡負荷の有効電力に最も近い値はどれか。
- ア.約2.8kW
- イ.約1.6kW
- ウ.約2.0kW
- エ.約3.5kW
正解:ア.約2.8kW
解説:三相有効電力P=ルート3×Vl×Il×cosθ=1.732×200×10×0.8=約2771Wで約2.8kWが最も近い。三相電力計算は理論・電力を横断する頻出問題で力率の扱いが鍵となる。
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問159.テブナンの定理を用いると、任意の線形二端子能動回路網は開放端電圧に等しい等価電圧源と内部抵抗の直列接続に等価変換できる。
正解:○(正しい)
解説:テブナンの定理は線形二端子能動回路網を、開放端電圧に等しい等価電圧源と電源除去後に求めた内部抵抗の直列接続に置換できる定理である。負荷電流や最大電力の検討が容易になる理論の重要定理である。
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問160.R=10Ω、L=0.1HのRL直列回路に直流電圧を加えたときの時定数として正しい値はどれか。
- ア.0.001秒
- イ.0.01秒
- ウ.0.1秒
- エ.1秒
正解:イ.0.01秒
解説:RL直列回路の時定数はτ=L/R=0.1/10=0.01秒(10ミリ秒)である。時定数の時間で電流は定常値の約63.2パーセントに達する過渡現象の基本計算であり頻出である。
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問161.汽力発電において復水器の真空度を高めるとタービンの膨張仕事が増加し、熱効率が向上する。
正解:○(正しい)
解説:復水器の真空度を高めるとタービン出口圧力が下がり蒸気の膨張範囲が拡大して取り出せる仕事が増えるため熱サイクル効率が向上する。冷却水温度低下や空気漏れ抑制で真空度を保つ火力発電効率の重要論点である。
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問162.入力交流の両方の半周期を同極性の出力に変換する整流方式はどれか。
- ア.半波整流回路
- イ.クリッパ回路
- ウ.全波整流回路
- エ.クランプ回路
正解:ウ.全波整流回路
解説:全波整流(ブリッジ整流など)は入力交流の正負両半周期を同極性の出力に変換し半波整流より脈流が少なく直流に近い。電子回路・パワエレを横断する頻出論点で平滑コンデンサと併用される。
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問163.送電線のフェランチ効果とは、負荷が軽いとき線路の対地静電容量による進み電流の影響で受電端電圧が送電端電圧より高くなる現象である。
正解:○(正しい)
解説:フェランチ効果は長距離送電線や地中ケーブルで負荷が軽いとき、線路対地静電容量による進み電流の影響で受電端電圧が送電端電圧を上回る現象で、分路リアクトル投入により抑制する電力の重要論点である。
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問164.テブナンの定理における等価電圧源の起電力は何に等しいか。
- ア.端子を短絡したときの電流
- イ.電源除去後の内部抵抗
- ウ.負荷抵抗に流れる電流
- エ.端子を開放したときの開放端電圧
正解:エ.端子を開放したときの開放端電圧
解説:テブナンの等価電圧源の起電力は対象端子を開放したときの開放端電圧に等しく、等価内部抵抗は全電源を除去して端子から見た抵抗である。負荷電流計算が容易になる理論の頻出定理である。
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問165.絶縁協調とは、系統に発生する各種過電圧と機器の絶縁強度との間に経済的かつ合理的な協調を図り、避雷器の保護レベルを基準とする考え方である。
正解:○(正しい)
解説:絶縁協調は雷過電圧や開閉過電圧などに対し避雷器の制限電圧を基準として各機器の絶縁強度を協調させ、最小コストで信頼性を確保する設計思想で、避雷器の保護レベルを最も低く設定するのが原則である。
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問166.汽力発電で熱効率を向上させる手段として、適切でないものはどれか。
- ア.復水器の真空度を下げる
- イ.蒸気を高温高圧化する
- ウ.再熱サイクルを採用する
- エ.再生(抽気給水加熱)を行う
正解:ア.復水器の真空度を下げる
解説:復水器の真空度を下げると膨張仕事が減り効率は低下するため不適切である。蒸気の高温高圧化・再熱・再生はいずれも熱効率向上策であり火力発電の頻出論点として確実に区別したい。
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問167.ガス遮断器はSF6ガスの優れた絶縁性能と消弧能力を利用しており、低騒音で高電圧大容量の遮断に適している。
正解:○(正しい)
解説:ガス遮断器はSF6ガスの高い絶縁耐力とアーク消弧能力を利用しコンパクトかつ低騒音で高電圧大容量の遮断に適する。SF6は温室効果ガスのため漏えい管理が求められる点も含め変電機器の主要論点である。
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問168.有効落差100m、流量20立方メートル毎秒の水力発電所の理論水力に最も近い値はどれか。
- ア.約9.8MW
- イ.約19.6MW
- ウ.約39.2MW
- エ.約196MW
正解:イ.約19.6MW
解説:理論水力Po=9.8×Q×H=9.8×20×100=19600kW=約19.6MWとなる。実出力にはさらに水車・発電機効率を乗じる水力発電の基本計算であり頻出である。
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問169.同期発電機の安定度を向上させる方策として、同期リアクタンスを小さくし速応励磁方式を採用することが有効である。
正解:○(正しい)
解説:同期機の安定度は同期リアクタンスを小さくして電力動揺を抑え、速応励磁により故障時の端子電圧を素早く回復させることで向上する。高速遮断や中間調相設備も有効であり系統安定度の重要論点である。
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問170.送電線の軽負荷時に受電端電圧が送電端電圧より高くなる現象を抑制する設備として最も適切なものはどれか。
- ア.電力用コンデンサ
- イ.直列コンデンサ
- ウ.分路リアクトル
- エ.限流リアクトル
正解:ウ.分路リアクトル
解説:フェランチ効果は線路静電容量による進み電流が原因で軽負荷時に発生し、遅れ無効電力を吸収する分路リアクトル投入で抑制する。電力用コンデンサは逆効果となる電力の頻出論点である。
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問171.変圧器を並行運転する条件として、極性が一致し、変圧比が等しく、パーセントインピーダンスが等しいことが必要である。
正解:○(正しい)
解説:変圧器の並行運転には極性の一致、変圧比の一致、パーセントインピーダンスの一致、三相では相回転と角変位の一致が必要である。これらが揃わないと循環電流や不均衡な負荷分担が生じる機械の頻出論点である。
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問172.中性点接地方式のうち、対地静電容量と並列共振させて地絡電流をほぼ零にし1線地絡時の継続運転に適する方式はどれか。
- ア.直接接地方式
- イ.抵抗接地方式
- ウ.非接地方式
- エ.消弧リアクトル接地方式
正解:エ.消弧リアクトル接地方式
解説:消弧リアクトル接地方式(ペテルゼンコイル)は対地静電容量と並列共振させて地絡電流をほぼ零にしアークを自然消弧させる。整定が難しいが地絡電流が最小である中性点接地方式比較の頻出論点である。
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問173.自動制御系の安定判別において、特性方程式のすべての根が複素平面の左半平面にあれば、その系は安定である。
正解:○(正しい)
解説:線形時不変系は特性方程式の根がすべて左半平面(実部が負)にあるとき安定で、右半平面に根があれば不安定、虚軸上なら安定限界となる。ラウス・フルビッツ法やナイキスト線図で判別する自動制御の基本である。
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問174.絶縁協調において保護の基準として最も低い絶縁レベルに設定される機器はどれか。
- ア.避雷器
- イ.遮断器
- ウ.母線・がいし
- エ.変圧器
正解:ア.避雷器
解説:絶縁協調では避雷器の制限電圧を保護の基準とし避雷器の絶縁レベルを最も低く設定する。これにより異常電圧をまず避雷器で抑え他機器の絶縁を経済的に協調させる電力の頻出論点である。
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問175.同期電動機は励磁電流を調整することで力率を進みにも遅れにも変えられ、無負荷運転すれば同期調相機として無効電力調整に利用できる。
正解:○(正しい)
解説:同期電動機は界磁励磁を変えると電機子電流の位相が変化し力率を進み・遅れ・1のいずれにも調整できるV曲線を示す。過励磁で進み無効電力を供給でき無負荷運転で同期調相機として系統電圧調整に用いられる。
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問176.高電圧大容量の遮断に適し、SF6ガスの優れた絶縁・消弧能力を利用する遮断器はどれか。
- ア.油遮断器
- イ.ガス遮断器
- ウ.空気遮断器
- エ.真空遮断器
正解:イ.ガス遮断器
解説:ガス遮断器(GCB)はSF6ガスの高絶縁耐力とアーク消弧能力を利用し高電圧大容量・低騒音で広く採用される。真空遮断器は中圧域、空気遮断器は騒音が大きい変電機器の頻出論点である。
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問177.電気事業法において、事業用電気工作物の設置者は原則として有資格者から主任技術者を選任しなければならないが、一定要件下では保安管理業務の外部委託も認められる。
正解:○(正しい)
解説:事業用電気工作物の設置者は原則として有資格者から主任技術者を選任する義務があるが、一定出力以下の自家用電気工作物では経済産業大臣等の承認を受け保安管理業務を外部委託でき選任が不要となる法規の重要論点である。
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問178.巻線形三相誘導電動機で二次抵抗を増加させたときに生じる現象として正しいものはどれか。
- ア.最大トルクが増大する
- イ.同期速度が低下する
- ウ.最大トルクの大きさは不変でそれを生じるすべりが大きくなる
- エ.効率が向上する
正解:ウ.最大トルクの大きさは不変でそれを生じるすべりが大きくなる
解説:比例推移により二次抵抗を増やすと最大トルクの大きさは変わらないまま最大トルクを生じるすべりが大きくなり始動トルクが増す。巻線形機の始動特性改善に利用される機械の頻出論点である。
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問179.電気設備技術基準の解釈において、B種接地工事は高圧または特別高圧と低圧を結合する変圧器の低圧側中性点等に施し、混触時の低圧側電位上昇を抑制する目的を持つ。
正解:○(正しい)
解説:B種接地工事は高圧・特別高圧と低圧を結合する変圧器の混触時に低圧側の電位上昇を抑制し低圧回路や人体を保護する目的で施され、接地抵抗値は1線地絡電流に応じて定められる電技解釈の頻出論点である。
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問180.同期発電機の安定度を向上させる方策として、適切でないものはどれか。
- ア.速応励磁方式を採用する
- イ.故障の高速除去を行う
- ウ.高速度遮断方式を採用する
- エ.同期リアクタンスを大きくする
正解:エ.同期リアクタンスを大きくする
解説:同期リアクタンスを大きくすると電力動揺が大きくなり安定度は低下するため不適切である。速応励磁・高速遮断・同期リアクタンス低減はいずれも安定度向上に有効な機械・電力横断の頻出論点である。
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問181.低圧電路の絶縁性能として、対地電圧150V以下の場合は絶縁抵抗値が0.1メガオーム以上と定められている。
正解:○(正しい)
解説:電気設備技術基準では低圧電路の絶縁抵抗を対地電圧150V以下で0.1メガオーム、150V超300V以下で0.2メガオーム、300V超で0.4メガオーム以上と定める。施設管理・絶縁の基本数値として頻出である。
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問182.変圧器の並行運転の条件として、必須でないものはどれか。
- ア.定格容量が等しいこと
- イ.変圧比が等しいこと
- ウ.極性が一致していること
- エ.パーセントインピーダンスが等しいこと
正解:ア.定格容量が等しいこと
解説:定格容量が等しいことは必須ではなく容量が異なっても並行運転は可能で負荷分担は容量比に応じる。極性一致・変圧比一致・パーセントインピーダンス一致は必須条件である機械の頻出論点である。
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問183.変圧器の効率が最大となるのは、負荷に無関係な鉄損と負荷電流の二乗に比例する銅損が等しくなる負荷のときである。
正解:○(正しい)
解説:変圧器の効率は一定の鉄損(無負荷損)と負荷電流の二乗に比例する銅損(負荷損)が等しくなる負荷点で最大となる。全日効率の検討にも応用され機械・施設管理を横断する頻出計算論点である。
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問184.入力直流電圧より高い出力直流電圧を得るパワーエレクトロニクス回路はどれか。
- ア.降圧チョッパ
- イ.昇圧チョッパ
- ウ.サイクロコンバータ
- エ.半波整流回路
正解:イ.昇圧チョッパ
解説:昇圧チョッパ(ブーストコンバータ)はインダクタに蓄えたエネルギーを利用し入力より高い出力電圧を得る。降圧チョッパは入力より低い電圧を得るパワエレの頻出論点で通流率と出力電圧の関係も問われる。
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問185.短絡容量を低減する対策として、限流リアクトルの設置や系統の分割運用、高インピーダンス変圧器の採用が有効である。
正解:○(正しい)
解説:短絡容量が増大すると遮断器容量が不足するため、限流リアクトル挿入、母線分割や系統分割運用、高インピーダンス機器採用によりインピーダンスを増やして短絡電流を抑える電力・施設管理を横断する頻出論点である。
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問186.線形制御系が安定であるための条件として正しいものはどれか。
- ア.すべての極の実部が正である
- イ.すべての極が虚軸上にある
- ウ.すべての極の実部が負である
- エ.極の数が偶数である
正解:ウ.すべての極の実部が負である
解説:線形時不変系は特性方程式のすべての根(極)の実部が負(左半平面)にあるとき安定で、右半平面に根があれば不安定、虚軸上なら安定限界となる自動制御の頻出論点である。
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問187.ステッピングモータは入力パルスに同期して一定角度ずつ回転し、パルス数で回転角を、パルス周波数で回転速度を制御できる。
正解:○(正しい)
解説:ステッピングモータは入力パルス1個ごとにステップ角だけ回転し、パルス数で総回転角度、パルス周波数で回転速度を制御できる。位置決め制御に適しオープンループでも精度が高い小型機・制御機器の頻出論点である。
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問188.始動トルクが大きく負荷の変化で回転速度が大きく変わり、かつて電気車に用いられた直流電動機はどれか。
- ア.分巻電動機
- イ.他励電動機
- ウ.複巻電動機
- エ.直巻電動機
正解:エ.直巻電動機
解説:直巻電動機は界磁が電機子電流に依存するため始動トルクが大きく負荷で速度が大きく変化し電気車に用いられた。分巻は定速度、複巻は中間特性を持つ直流機の頻出論点である。
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問189.内部抵抗を持つ電源から負荷に供給できる電力が最大となるのは、負荷抵抗が電源の内部抵抗の2倍に等しいときである。
正解:×(誤り)
解説:誤り。最大電力供給の定理では負荷抵抗が電源の内部抵抗に等しいとき負荷消費電力が最大となる。正しくは内部抵抗と負荷抵抗が等しい条件で、このとき発生電力の半分が負荷に供給され伝送効率は50パーセントとなる。
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問190.同期電動機を過励磁で運転したときの電機子電流の力率として正しいものはどれか。
- ア.進み力率
- イ.遅れ力率
- ウ.常に力率1
- エ.力率0
正解:ア.進み力率
解説:同期電動機を過励磁にすると電機子電流は進み力率となり進み無効電力を系統に供給する。不足励磁では遅れ力率となりV曲線で表され同期調相機に応用される機械の頻出論点である。
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問191.理想ダイオードを用いた半波整流回路では、入力正弦波の負の半周期のみが出力に現れる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。半波整流回路では順方向となる正の半周期のみが出力に現れ負の半周期は阻止される。正しくは正の半周期が出力に現れる動作である。全波整流では両半周期が同極性に変換され脈流が少なくなる。
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問192.発送電分離後に送配電網を維持・運用し中立性を担う電気事業の区分として正しいものはどれか。
- ア.小売電気事業
- イ.一般送配電事業
- ウ.発電事業
- エ.特定卸供給事業
正解:イ.一般送配電事業
解説:一般送配電事業は送配電網を維持・運用し発送電分離により小売・発電部門から法的に分離された中立的事業で、供給区域内の送配電と最終保障供給等を担う法規体系の頻出論点である。
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問193.並列共振回路では共振時にインピーダンスが最小となり、電源から見た電流が最大になる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。理想的なLC並列共振回路では共振時にインピーダンスが最大(理論上無限大)となり電源から流れ込む電流は最小となる。正しくはインピーダンス最大で電流最小であり、直列共振とは逆の振る舞いをする。
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問194.自家用電気工作物の保安管理業務の外部委託が認められるための要件として正しいものはどれか。
- ア.高圧需要設備では一切認められない
- イ.出力に関わらず無条件で認められる
- ウ.一定要件下で経済産業大臣等の承認を受ければ認められる
- エ.主任技術者免状がなくても自由に委託できる
正解:ウ.一定要件下で経済産業大臣等の承認を受ければ認められる
解説:保安管理業務の外部委託承認制度では一定の電圧・出力以下の自家用電気工作物について要件を満たす受託者と契約し経済産業大臣等の承認を受けることで主任技術者の選任が不要となる法規の頻出論点である。
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問195.中性点直接接地方式は、地絡時の故障電流が小さく通信線への誘導障害が少ない一方、健全相の電圧上昇が大きいという欠点がある。
正解:×(誤り)
解説:誤り。直接接地方式は地絡時の故障電流が大きく通信線への誘導障害が大きい一方、健全相の電圧上昇が小さく機器絶縁を低減できる利点がある。正しくは故障電流が大きく誘導障害も大きい方式で187kV以上で採用される。
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問196.高圧と低圧を結合する変圧器の低圧側中性点等に施し、混触事故時の低圧側電位上昇を抑制する接地工事はどれか。
- ア.A種接地工事
- イ.C種接地工事
- ウ.D種接地工事
- エ.B種接地工事
正解:エ.B種接地工事
解説:B種接地工事は高圧・特別高圧と低圧を結合する変圧器の混触時に低圧側電位上昇を抑制する。A種は高圧機器外箱等、C種・D種は低圧機器の接地である電技解釈の接地に関する頻出論点である。
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問197.架空送電線のたるみ(弛度)は、電線の水平張力が大きいほど大きくなる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。たるみD=WS^2/(8T)で表され水平張力Tが大きいほどたるみは小さくなる。正しくは張力が大きいほどたるみは小さい。径間長Sの二乗や電線質量Wに比例して大きくなる関係も合わせて理解する。
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問198.低圧電路で使用電圧が300Vを超える場合の絶縁抵抗値の最小値として正しいものはどれか。
- ア.0.4MΩ
- イ.0.1MΩ
- ウ.0.2MΩ
- エ.1.0MΩ
正解:ア.0.4MΩ
解説:電気設備技術基準では低圧電路の絶縁抵抗値を対地電圧150V以下で0.1MΩ、150V超300V以下で0.2MΩ、300V超で0.4MΩ以上と定める施設管理・絶縁の頻出数値である。
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問199.三相かご形誘導電動機の比例推移は、二次抵抗を変化させると最大トルクの大きさが変化する現象である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。比例推移は巻線形誘導機で二次抵抗を変えると最大トルクの大きさは不変のまま、それを生じるすべりが二次抵抗に比例して移動する現象である。正しくは最大トルクの大きさは変わらず始動トルク改善に利用される。
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問200.最大需要電力500kW、平均需要電力300kWの需要家の負荷率として正しい値はどれか。
- ア.40パーセント
- イ.60パーセント
- ウ.80パーセント
- エ.167パーセント
正解:イ.60パーセント
解説:負荷率=平均需要電力/最大需要電力×100=300/500×100=60パーセントである。負荷率が高いほど設備利用が均一で経済的である施設管理計算の頻出論点である。
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問201.パワーエレクトロニクスの降圧チョッパは、入力直流電圧より高い出力電圧を得る回路である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。降圧チョッパ(バックコンバータ)は入力直流電圧より低い出力電圧を得る回路で出力電圧は通流率に比例する。正しくは入力より低い電圧を得る。入力より高い電圧を得るのは昇圧チョッパ(ブーストコンバータ)である。
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問202.高圧受電設備の地絡保護に用いられ、三相電流のベクトル和(零相電流)を検出する機器はどれか。
- ア.計器用変圧器(VT)
- イ.変流器(CT)
- ウ.零相変流器(ZCT)
- エ.避雷器(LA)
正解:ウ.零相変流器(ZCT)
解説:零相変流器ZCTは三相電流のベクトル和すなわち零相電流を検出し地絡継電器GRと組み合わせて地絡保護を行う。方向性にはDGRを用いる施設管理・法規を横断する頻出論点である。
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問203.変圧器の鉄損のうち、ヒステリシス損は周波数の二乗に比例し、うず電流損は周波数に比例する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。ヒステリシス損は周波数に比例し、うず電流損は最大磁束密度と周波数の積の二乗に比例する。正しくはヒステリシス損が周波数に比例しうず電流損は周波数の二乗的に影響する関係で、両者の周波数依存は逆ではない。
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問204.進相コンデンサに直列リアクトルを接続する主な目的として正しいものはどれか。
- ア.力率を遅れにするため
- イ.コンデンサ容量を増やすため
- ウ.電圧を昇圧するため
- エ.高調波電流の拡大抑制と突入電流抑制のため
正解:エ.高調波電流の拡大抑制と突入電流抑制のため
解説:進相コンデンサに直列リアクトル(標準6パーセント)を接続する目的は回路を誘導性に保ち高調波電流の共振拡大を防ぎ投入時の突入電流を抑制することである。力率改善はコンデンサ本体の役割で電力・機械の頻出論点である。
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問205.出力1000kWの太陽電池発電所は、電気事業法上一般用電気工作物に区分される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。出力1000kWの太陽電池発電設備は事業用電気工作物に区分される。正しくは事業用電気工作物である。一般用電気工作物は小出力発電設備と低圧受電の需要設備に限られる。
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問206.変圧器の効率が最大となる負荷条件として正しいものはどれか。
- ア.鉄損と銅損が等しいとき
- イ.定格負荷のとき
- ウ.銅損が鉄損の2倍のとき
- エ.無負荷のとき
正解:ア.鉄損と銅損が等しいとき
解説:変圧器の効率は負荷に無関係な鉄損(無負荷損)と負荷電流の二乗に比例する銅損(負荷損)が等しくなる負荷点で最大となる。最大効率負荷の算出は機械・施設管理を横断する頻出計算である。
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問207.電力系統の周波数は需要と供給のバランスで決まり、需要が供給を上回ると周波数は上昇する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。電力需要が供給を上回ると発電機の回転速度が低下して系統周波数は低下する。正しくは需要が供給を上回ると周波数は低下する。周波数調整はガバナフリー運転やLFCにより発電出力を調整して行う。
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問208.電力系統で需要が供給を上回ったときに生じる現象として正しいものはどれか。
- ア.周波数が上昇する
- イ.周波数が低下する
- ウ.電圧のみ上昇する
- エ.周波数は変化しない
正解:イ.周波数が低下する
解説:需要が供給を上回ると発電機の回転速度が低下し系統周波数が低下する。ガバナフリーやLFCで発電出力を増やして周波数を回復させる電力・機械を横断する頻出論点である。
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問209.電線の表皮効果により交流を流すと電流が導体表面付近に集中し、実効抵抗は直流抵抗より小さくなる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。表皮効果では交流電流が導体表面付近に集中し有効断面積が減少するため実効抵抗は直流抵抗より大きくなる。正しくは実効抵抗が増加する。周波数が高いほど導体が太いほど顕著で送電線損失の増加要因となる。
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問210.系統の短絡容量を低減する対策として、適切でないものはどれか。
- ア.系統を分割運用する
- イ.限流リアクトルを設置する
- ウ.母線を連系して系統を強固にする
- エ.高インピーダンス変圧器を採用する
正解:ウ.母線を連系して系統を強固にする
解説:母線を連系して系統を強固にするとインピーダンスが下がり短絡容量は増大するため不適切である。限流リアクトル設置・系統分割運用・高インピーダンス変圧器採用は短絡容量低減策である電力の頻出論点である。
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問211.コロナ放電を抑制するには、電線を細径化して電線表面の電位傾度を高めることが有効である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。電線を細径化すると表面の電位傾度が高まりコロナが発生しやすくなる。正しくは多導体方式や太径電線、表面平滑化により電位傾度を下げて抑制する。コロナは電力損失や通信障害の原因となる電力の重要論点である。
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問212.電力ケーブルの誘電体損Wdを表す式として正しいものはどれか。ただしωは角周波数、Cは静電容量、Vは電圧、tanδは誘電正接とする。
- ア.Wd=ωCV×tanδ
- イ.Wd=CV^2/tanδ
- ウ.Wd=ωC^2V×tanδ
- エ.Wd=ωCV^2×tanδ
正解:エ.Wd=ωCV^2×tanδ
解説:誘電体損はWd=ωCV^2×tanδで表され周波数・静電容量・電圧の二乗・誘電正接に比例する。tanδ測定はケーブルの絶縁劣化診断に用いられる電力の頻出論点である。
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問213.三相誘導電動機のスターデルタ始動は、始動電流とトルクをともに全電圧始動時の約2分の1に低減できる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。スターデルタ始動は始動電流・始動トルクともに全電圧(デルタ直入れ)始動の約3分の1になる。正しくは約3分の1である。始動時スター結線・運転時デルタ結線へ切り替える中容量機の始動電流抑制法である。
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問214.ナイキスト線図を用いた安定判別で閉ループ系の安定性を評価する基準となる複素平面上の点はどれか。
- ア.(-1、j0)
- イ.(0、j0)
- ウ.(1、j0)
- エ.(0、j1)
正解:ア.(-1、j0)
解説:ナイキスト安定判別では臨界点(-1、j0)と開ループ周波数応答軌跡の囲み方で閉ループ安定性を判定する。開ループに不安定極がなければ軌跡が臨界点を囲まないとき安定である自動制御の頻出論点である。
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問215.直流分巻電動機は界磁を磁束一定で運転すると、負荷が増えるほど回転速度が大きく上昇する特性を持つ。
正解:×(誤り)
解説:誤り。直流分巻電動機は界磁磁束がほぼ一定のため負荷増加に対し回転速度の低下が小さい定速度特性を示す。正しくは負荷が増えてもほぼ一定速度である。直巻電動機は始動トルクが大きく負荷で速度が大きく変化する。
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問216.電線の表皮効果に関する記述として正しいものはどれか。
- ア.電流が導体中心に集中し抵抗が減る
- イ.電流が表面に集中し実効抵抗が増加する
- ウ.直流でのみ生じる現象である
- エ.周波数が低いほど顕著になる
正解:イ.電流が表面に集中し実効抵抗が増加する
解説:表皮効果では交流電流が導体表面付近に集中し有効断面積が減るため実効抵抗が直流抵抗より増加する。周波数が高いほど導体が太いほど顕著である理論・電力を横断する頻出論点である。
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問217.系統の短絡容量を低減するには、母線を連系して系統を強固にするのが有効である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。母線を連系して系統を強固にするとインピーダンスが下がり短絡容量は増大する。正しくは限流リアクトル設置や系統分割運用、高インピーダンス変圧器採用で短絡容量を低減する。電力の頻出論点である。
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問218.理想変圧器で巻数比(一次対二次)がa対1のとき、一次側から見た二次側負荷抵抗R2の換算値はどれか。
- ア.a×R2
- イ.R2/a
- ウ.a^2×R2
- エ.R2/a^2
正解:ウ.a^2×R2
解説:理想変圧器のインピーダンス換算では一次側から見た二次側抵抗はa^2×R2となる。電圧比はa対1、電流比は1対a、インピーダンス比は巻数比の二乗となる理論・機械の頻出計算である。
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問219.第二種電気主任技術者免状は、電圧5万V未満の事業用電気工作物の保安監督に限られる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。第二種電気主任技術者免状は電圧17万V未満の事業用電気工作物を監督できる。正しくは17万V未満である。電圧5万V未満は第三種の範囲で、第一種は電圧の制限なく監督できる法規の頻出論点である。
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問220.三相3線式と単相2線式を同一電力・同一線間電圧・同一電力損失で比較したときの記述として正しいものはどれか。
- ア.単相2線式の方が電線量が少ない
- イ.電力損失が三相の方が大きい
- ウ.両者の電線量は等しい
- エ.三相3線式の方が電線量が少ない
正解:エ.三相3線式の方が電線量が少ない
解説:同一条件で比較すると三相3線式の方が必要な電線総量が少なく経済的である。これは三相方式が各相に分散して電力を送るためで配電方式比較の頻出論点であり理論・電力を横断する。
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問221.自動制御の比例動作(P動作)のみを用いれば、目標値に対する定常偏差(オフセット)を完全に除去できる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。比例動作のみでは定常偏差(オフセット)が残る。正しくは積分動作(I動作)を加えることで定常偏差を除去できる。PID制御では比例・積分・微分動作を組み合わせ応答性と定常特性を両立させる機械の頻出論点である。
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問222.RC直列回路の充電過渡現象で時定数τ=RC経過後にコンデンサ電圧が達する値(最終値に対する割合)として正しいものはどれか。
- ア.約63.2パーセント
- イ.約36.8パーセント
- ウ.約50パーセント
- エ.約86.5パーセント
正解:ア.約63.2パーセント
解説:RC充電回路ではvc=E(1-e^(-t/RC))で上昇しt=τのとき(1-e^(-1))=約0.632すなわち最終値の約63.2パーセントに達する過渡現象の基本数値であり頻出である。
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問223.ナイキストの安定判別では、開ループに不安定極がない場合、軌跡が臨界点(-1、j0)を囲むとき閉ループ系は安定である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。開ループに不安定極がない場合、ナイキスト軌跡が臨界点(-1、j0)を囲まないとき閉ループ系は安定である。正しくは囲まないとき安定であり、囲むと不安定となる。位相余裕やゲイン余裕で安定度を評価する。
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問224.事業用電気工作物の設置者が保安確保のため定め、使用開始前に届け出る義務があるものはどれか。
- ア.供給約款
- イ.保安規程
- ウ.工事計画書のみ
- エ.電気使用申込書
正解:イ.保安規程
解説:事業用電気工作物の設置者は保安確保のため保安規程を定め使用開始前に経済産業大臣(産業保安監督部長)に届け出る義務がある。主任技術者の選任と並ぶ法規の基本義務であり頻出である。
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問225.理想変圧器では一次側と二次側の電流比は巻数比に等しく、電圧比は巻数比の逆数に等しい。
正解:×(誤り)
解説:誤り。理想変圧器では電圧比が巻数比に等しく電流比が巻数比の逆数に等しい。正しくは電圧比が巻数比に等しい。皮相電力は一次と二次で等しく、インピーダンス変換は巻数比の二乗に比例する理論・機械の基礎である。
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問226.内部抵抗r=2Ω・起電力E=12Vの電源において、最大電力供給条件はRL=2Ωであり、そのときの最大電力は18Wとなる。
正解:○(正しい)
解説:最大電力供給条件はRL=rで成立する。電流I=E/(r+RL)=12/4=3A、最大電力P_max=I^2×RL=9×2=18W。公式P_max=E^2/(4r)=144/8=18Wでも同じ。電源効率は50%にとどまるため、実用では効率を優先することが多い。
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問227.三相平衡負荷で線間電圧200V、線電流10A、力率0.8(遅れ)のとき、三相有効電力はP=√3×200×10×0.8≒1600Wとなる。
正解:×(誤り)
解説:正しくはP=√3VIcosθ=1.732×200×10×0.8≒2771W。設問の1600Wは√3を省いた誤計算で、単相2線式の式VIcosθと混同している。皮相電力S=√3VI=3464VA、無効電力Q=√3VIsinθ=2078var。三相電力公式の√3係数を忘れないこと。
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問228.テブナンの定理で等価回路を求める際、端子から見た等価抵抗R_thは独立電源を消去(電圧源は短絡・電流源は開放)して合成抵抗を計算する。
正解:○(正しい)
解説:テブナン等価抵抗R_thは独立電源を内部抵抗化(電圧源→短絡・電流源→開放)し、端子から見た合成抵抗を計算する。開放端電圧V_ocと共に等価回路V_oc直列R_thが定まる。従属電源を含む場合はテスト電源法を用いて求める。
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問229.RL直列回路(R=10Ω、L=0.1H)に直流電圧100Vを印加したとき、時定数τ=L/R=0.01秒、定常電流は10Aである。
正解:○(正しい)
解説:時定数τ=L/R=0.1/10=0.01秒、定常電流I=V/R=100/10=10A。電流の過渡応答はi(t)=10(1-exp(-t/0.01))。τ経過時に定常値の約63.2%、5τ経過でほぼ定常値に達する。
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問230.RC直列回路(R=1kΩ、C=100μF)の時定数は10msである。
正解:×(誤り)
解説:誤り。τ=RC=1000×100×10^(-6)=0.1秒=100ms。10msは桁を1つ間違えている。RC回路の時定数は単位(kΩ・μF=ms)を覚えると瞬時に計算できる:1kΩ×1μF=1ms、1kΩ×100μF=100ms。
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問231.1相分の作用静電容量0.01μF/km・線路長100kmの三相送電線で、相電圧33kV/50Hzに対する充電電流は約1Aである。
正解:×(誤り)
解説:誤り。全静電容量C=0.01×100=1μF=10^(-6)F。Ic=2πfCV=2π×50×10^(-6)×33000≒10.37A。1Aは2π=6.28を乗じ忘れた誤計算。長距離送電線では充電電流が大きく、無負荷時にフェランチ効果による受電端電圧上昇を招く。
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問232.百分率インピーダンス%Z=8%の三相変圧器の三相短絡電流は定格電流の8倍となる。
正解:×(誤り)
解説:正しくはI_s=I_n×100/%Z=I_n×100/8=12.5倍。設問の8倍は%Zの値そのものを倍率と取り違えた誤り。%Zが小さいほど短絡電流は大きく、低%Zは電圧変動率が小だが遮断容量増を要求する設計トレードオフがある。
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問233.対称座標法による三相平衡短絡では、正相分のみが流れ、逆相分・零相分はゼロとなる。
正解:○(正しい)
解説:三相平衡短絡は対称故障で、対称分は正相成分のみ現れる。一線地絡では正相=逆相=零相、二線短絡では正相=-逆相・零相0、二線地絡は3成分すべて非零となる。故障種別ごとの対称分パターンは電験二種の必修知識である。
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問234.誘導電動機の同期速度はNs=120f/p(fは周波数、pは極数)で表され、4極60Hzの同期速度は1800min^(-1)である。
正解:○(正しい)
解説:Ns=120×60/4=1800min^(-1)。すべりs=3%なら回転速度N=Ns(1-s)=1800×0.97=1746min^(-1)となる。極対数(p/2)と極数(p)の取り違えに注意。50Hz4極なら1500min^(-1)。
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問235.誘導電動機の二次入力P2、二次銅損Pc2、機械的出力Pmについて、P2:Pc2:Pm=1:(1-s):sの関係が成り立つ。
正解:×(誤り)
解説:正しい比はP2:Pc2:Pm=1:s:(1-s)である。設問は二次銅損と機械的出力の項を入れ替えた誤り。s=0.05ならP2の5%が二次銅損、95%が機械的出力となる。トルクT=P2/ω_s(同期角速度で割る)も併せて重要公式。
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問236.変圧器の電圧変動率εは近似式ε≒p cosθ+q sinθで求められる(pは百分率抵抗降下、qは百分率リアクタンス降下、θは負荷力率角)。
正解:○(正しい)
解説:厳密にはε=p cosθ+q sinθ+(q cosθ-p sinθ)^2/200。電験二種では二次項まで求めることもある。遅れ力率では正値、進み力率ではq sinθ項が負になり電圧上昇(フェランチに類する現象)の可能性がある。
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問237.同期発電機の短絡比Kが小さいほど電圧変動率は小さく、安定度は高くなる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。逆である。短絡比Kが大きいほど電圧変動率は小さく安定度は高いが機械寸法は大きく高価(鉄機械)。Kが小さい銅機械は寸法小・安価だが安定度低・電圧変動大。タービン発電機はK≒0.6〜1.0、水車発電機はK≒0.9〜1.2が一般的。
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問238.降圧チョッパ(buck)の出力電圧V_o=αV_i(αは通流率、0≦α≦1)で、α=0.4・V_i=200Vのとき出力は80Vである。
正解:○(正しい)
解説:V_o=αV_i=0.4×200=80V。昇圧チョッパはV_o=V_i/(1-α)、昇降圧(buck-boost)はV_o=αV_i/(1-α)で極性反転。チョッパ方式と式の対応は混同しやすいので公式整理が必須である。
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問239.需要率は最大需要電力/設備容量で1以上、負荷率は平均需要電力/最大需要電力で1以下、不等率は個々の最大需要電力の合計/合成最大需要電力で1以上となる。
正解:×(誤り)
解説:需要率は正しくは1以下(全設備が同時最大運用しないため)。設問は1以上としており誤り。負荷率1以下(平均≦最大)と不等率1以上(個別最大の時刻ずれで分子大)は正しい。三つの率の上下関係は混同しやすいので整理しておく。
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問240.B種接地工事の接地抵抗値の基本は150/I_g[Ω]以下(I_gは高圧側1線地絡電流)で、I_g=10Aなら15Ω以下である。
正解:○(正しい)
解説:B種接地は電技解釈17条。基本150/I_g、変圧器の高圧側自動遮断1秒超なら300/I_g、1秒以内なら600/I_g。設問のI_g=10Aで150/10=15Ωは基本式に基づき正しい。混触時に低圧電路の対地電圧を150V以下にする条件。
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問241.力率改善コンデンサ容量Q_c=P(tanθ1-tanθ2)[kvar]で、P=500kW・cosθ1=0.7→cosθ2=0.95に改善する場合、Q_c≒346kvarである。
正解:○(正しい)
解説:cosθ1=0.7→tanθ1≒1.02、cosθ2=0.95→tanθ2≒0.329。Q_c=500×(1.02-0.329)=500×0.691≒346kvar。電力料金低減・電圧降下低減・線路損失低減の効果がある。過補償による進み力率は避電すべき。
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問242.二次系のステップ応答で減衰係数ζ=0.7のときの行き過ぎ量(オーバーシュート)はおよそ50%である。
正解:×(誤り)
解説:OS=exp(-πζ/√(1-ζ^2))×100%で、ζ=0.7では約5%。50%はζ=0.2付近の値で誤り。ζ=0.5で16%、ζ=0.3で37%、ζ=0で100%。ζ=0.707は最適減衰の目安値であり制御設計でよく用いられる。
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問243.ボード線図のゲイン余裕は位相が-180°となる周波数におけるゲイン(dB)の符号を反転した値であり、位相余裕は0dB交差周波数における位相と-180°の差である。
正解:○(正しい)
解説:GM=-20log|G(jω_pc)|、PM=180°+∠G(jω_gc)。両方とも正で大きいほど安定。一般に位相余裕は30〜60°、ゲイン余裕は6〜12dB(2〜4倍)が安定の目安。両方が正でも閉ループ応答の振動性は別途確認する必要がある。
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問244.ホイートストンブリッジの平衡条件は対辺抵抗の積が等しいこと(R1×R3=R2×R4)であり、平衡時には検流計の電流は最大となる。
正解:×(誤り)
解説:平衡条件R1×R4=R2×R3(対辺積等しい)は正しいが、平衡時には検流計の電流はゼロとなる。最大は誤り。交流ブリッジではインピーダンスZの積で平衡し、マクスウェルブリッジ・シェーリングブリッジ等にも拡張される。
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問245.平行平板コンデンサの静電容量C=εS/d(εは誘電率、Sは面積、dは間隔)で、間隔dを2倍にすると容量は2倍となる。
正解:×(誤り)
解説:C=εS/dで分母にdがあるため、dを2倍にすると容量は1/2倍となる。比例関係を逆にした誤り。誘電率εを2倍にすれば容量は2倍、面積Sを2倍にすれば容量は2倍となる。直列接続時は容量が減り、並列接続時は加算されるという性質も併せて理解すること。
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問246.正弦波PWMインバータで変調率m=0.8、直流電圧E_d=300Vの場合、出力線間電圧実効値はおよそ250Vとなる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。相電圧ピーク=mE_d/2=0.8×300/2=120V、実効値=120/√2≒84.9V、線間実効値=√3×84.9≒147V。設問の250Vは過大で、√3係数と√2係数の取り違えや変調率を1.0で計算したミスに相当する。基本式の三段階計算を正確に。
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問247.高調波等価電流In=Ir×Pn/100で、基準電流Ir=10A・第5次含有率Pn=20%なら、第5次調波電流は2Aとなる。
正解:○(正しい)
解説:高調波抑制対策ガイドラインに基づく等価電流の考え方である。In=Ir×Pn/100=10×0.2=2A。基準電流は受電契約容量や受電点換算で計算する。LCフィルタやアクティブフィルタで抑制するのが一般的対策で、進相コンデンサとの並列共振による高調波増幅にも注意が必要となる。
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問248.相互インダクタンスMと結合係数kの関係はk=M×√(L1L2)で表される。
正解:×(誤り)
解説:正しくはk=M/√(L1L2)である。乗算と除算を入れ替えた誤り。k=1で完全結合、k≪1で疎結合。鉄心変圧器は0.95〜0.99、空芯トランスは0.3〜0.8が典型値。M^2≦L1L2の関係から0≦k≦1となる。
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問249.三相送電線の電圧降下v=√3I(R cosθ+X sinθ)[V]で、線電流100A、R=3Ω、X=4Ω、力率0.8遅れのとき電圧降下は約831Vである。
正解:○(正しい)
解説:v=√3×100×(3×0.8+4×0.6)=1.732×100×(2.4+2.4)=1.732×100×4.8≒831V。電験二種で頻出。√3を忘れると単相用480Vに、力率を考慮し忘れると700Vになるなどの誤りが多い。
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問250.酸化亜鉛形(ZnO)避雷器は非線形抵抗特性により、サージ電流通過時には低インピーダンスとなり、続流(商用周波電流)は速やかに遮断する性能をもつ。
正解:○(正しい)
解説:ZnO避雷器は非線形抵抗特性により雷サージ時は低抵抗・常時は高抵抗となり続流をほぼ流さない。ギャップレス構造が主流で制限電圧と公称放電電流が主要仕様となる。発変電所・配電線等で広く採用される。従来の炭化けい素形(SiC)はギャップが必要で続流遮断性に劣るため現在はZnO形が主流である。
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問251.需要家A・B・Cの個別最大需要電力300・400・500kW、合成最大需要電力1000kWのとき、不等率は0.8である。
正解:×(誤り)
解説:不等率=個々の最大の合計/合成最大=(300+400+500)/1000=1.2である。0.8は逆数を取った誤り。不等率は必ず1以上で、需要時刻が分散しているほど大きく、変電設備の容量を小さくできる。負荷率や需要率と混同しないこと。
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問252.RLC直列共振回路の共振周波数f0=1/(2π√(LC))で、L=10mH・C=10μFのとき共振周波数は約159Hzである。
正解:×(誤り)
解説:LC=10^(-7)、√LC≒3.16×10^(-4)、f0=1/(2π×3.16×10^(-4))≒503Hzである。159Hzはω_0=1/√LC=3162rad/sを2π倍せず周波数として扱った誤り。共振時X_L=X_C、インピーダンス最小=R、電流最大となる。
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問253.三相変圧器500kVA、6.6kV/210Vの二次側定格電流は約1374Aである。
正解:○(正しい)
解説:I_n=S/(√3×V)=500000/(1.732×210)≒1374.6A。一次側は500000/(1.732×6600)≒43.7A。容量・電圧から電流を瞬時に算出する力は電験二種では必須技能である。低圧側は大電流ゆえバスダクトやケーブル断面積に注意。
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問254.同期発電機の百分率同期インピーダンス%Z_s=100/K_s(K_sは短絡比)で、短絡比0.8の機械の%Z_sは80%である。
正解:×(誤り)
解説:%Z_s=100/K_s=100/0.8=125%である。設問の80%は誤り。短絡比は定格電圧無負荷励磁での三相短絡電流/定格電流に等しく、%Zの逆数の100倍となる。タービン発電機は短絡比が小さい銅機械的特性をもつ。
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問255.年負荷率=年間使用電力量[kWh]/(最大需要電力[kW]×8760)×100[%]で、年間使用量876万kWh・最大需要電力2000kWなら年負荷率は50%である。
正解:○(正しい)
解説:年負荷率=8760000/(2000×8760)=0.5=50%。年負荷率が高いほど設備の利用効率が高く、ベースロード電源(火力・原子力)に向く。低い場合は揚水発電や調整火力等のピーク対応電源が活躍する。
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問256.内部抵抗r=2Ω・起電力E=12Vの電源に負荷抵抗RLを接続して最大電力を供給する条件と、そのときの最大電力の組合せとして正しいものはどれか。
- ア.RL=1Ω、P_max=18W
- イ.RL=2Ω、P_max=9W
- ウ.RL=4Ω、P_max=9W
- エ.RL=2Ω、P_max=18W
正解:エ.RL=2Ω、P_max=18W
解説:最大電力供給条件はRL=r=2Ω。電流I=E/(r+RL)=12/4=3A。P_max=I^2×RL=9×2=18W。または公式P_max=E^2/(4r)=144/8=18W。電源効率は50%でこの条件では発熱が大きく、実用では効率を優先することが多い。
-
問257.三相平衡負荷で線間電圧V=400V、線電流I=20A、力率cosθ=0.85(遅れ)のとき、三相皮相電力Sと三相有効電力Pの組合せとして最も近いものはどれか。
- ア.S=13.9kVA、P=11.8kW
- イ.S=8.0kVA、P=6.8kW
- ウ.S=13.9kVA、P=13.9kW
- エ.S=8.0kVA、P=11.8kW
正解:ア.S=13.9kVA、P=11.8kW
解説:S=√3VI=1.732×400×20=13856VA≒13.9kVA。P=Scosθ=13.9×0.85≒11.8kW。または直接P=√3VIcosθ。単相と取り違えるとAを誤って選ぶ。三相回路の基本電力公式は瞬時に使えること。
-
問258.RC直列回路(R=2kΩ、C=50μF)に直流電圧100Vを印加した直後(t=0+)の電流値と、定常時(t→∞)の電流値の組合せとして正しいものはどれか。
- ア.t=0+で0A、定常時で50mA
- イ.t=0+で50mA、定常時で0A
- ウ.t=0+で100mA、定常時で50mA
- エ.t=0+で50mA、定常時で50mA
正解:イ.t=0+で50mA、定常時で0A
解説:コンデンサ初期電圧0と仮定。t=0+ではVC=0なのでI=V/R=100/2000=50mA。定常時はコンデンサが満充電となりI=0。時定数τ=RC=2000×50×10^(-6)=0.1秒。i(t)=50exp(-t/0.1)mAで指数減衰する。
-
問259.1相分の作用静電容量C=0.005μF/km、線路長100km、相電圧V=66/√3≒38.1kV、周波数f=50Hzの三相送電線の充電電流(1相分)として最も近い値はどれか。
- ア.2.0A
- イ.4.0A
- ウ.6.0A
- エ.12.0A
正解:ウ.6.0A
解説:全静電容量C=0.005×100=0.5μF=0.5×10^(-6)F。Ic=2πfCV=2π×50×0.5×10^(-6)×38100=314×0.5×10^(-6)×38100≒5.99A≒6.0A。長距離送電線では充電電流が大きく、無負荷フェランチ効果に注意。
-
問260.百分率インピーダンス%Z=6%(基準容量1000kVA、定格電圧6.6kV)の三相変圧器の二次側端子に三相短絡が生じたときの短絡電流値として最も近いものはどれか。
- ア.729A
- イ.2916A
- ウ.5832A
- エ.1458A
正解:エ.1458A
解説:定格電流I_n=S/(√3×V)=1000000/(1.732×6600)=87.5A。三相短絡電流I_s=I_n×100/%Z=87.5×100/6=1458A。%Zが小さいと短絡電流が大きく遮断器の遮断容量選定で重要となる。
-
問261.誘導電動機の二次入力P2=20kW、すべりs=4%のときの機械的出力Pmとして最も近いものはどれか(鉄損・機械損は無視)。
- ア.19.2kW
- イ.16.0kW
- ウ.0.8kW
- エ.20.8kW
正解:ア.19.2kW
解説:P2:Pc2:Pm=1:s:(1-s)よりPm=P2×(1-s)=20×0.96=19.2kW。二次銅損Pc2=P2×s=20×0.04=0.8kW。すべりが小さいほど効率がよい。電験二種で頻出の比例配分公式である。
-
問262.変圧器の百分率抵抗降下p=2%、百分率リアクタンス降下q=4%、負荷力率cosθ=0.8(遅れ、sinθ=0.6)のときの電圧変動率εとして最も近いものはどれか(一次近似)。
- ア.1.6%
- イ.4.0%
- ウ.2.4%
- エ.5.6%
正解:イ.4.0%
解説:ε≒p cosθ+q sinθ=2×0.8+4×0.6=1.6+2.4=4.0%。進み力率では-2.4となり電圧上昇に転じる場合がある。二次項を含めると4.0+(4×0.8-2×0.6)^2/200=4.0+4/200≒4.02%でほぼ4.0%。
-
問263.降圧チョッパで入力電圧E_d=400V、通流率α=0.3、負荷が定電流10Aのときの出力電圧V_oおよび出力電力P_oとして正しい組合せはどれか。
- ア.V_o=280V、P_o=2800W
- イ.V_o=120V、P_o=4000W
- ウ.V_o=120V、P_o=1200W
- エ.V_o=571V、P_o=5710W
正解:ウ.V_o=120V、P_o=1200W
解説:降圧チョッパV_o=αE_d=0.3×400=120V。P_o=V_o×I=120×10=1200W。昇圧と取り違えるとV_o=E_d/(1-α)=571VでDを選ぶミス。通流率と各チョッパ方式の式の対応を正確に覚えること。
-
問264.需要率60%、負荷率50%、設備容量500kWの工場における年間使用電力量として最も近い値はどれか(年8760時間)。
- ア.657,000kWh
- イ.2,628,000kWh
- ウ.4,380,000kWh
- エ.1,314,000kWh
正解:エ.1,314,000kWh
解説:最大需要=設備容量×需要率=500×0.6=300kW。平均需要=最大×負荷率=300×0.5=150kW。年間使用量=平均×8760=150×8760=1,314,000kWh。需要率と負荷率を順に掛け合わせる典型計算である。
-
問265.B種接地工事において、高圧電路の1線地絡電流が5A、高圧側の遮断時間が1.5秒(1秒を超える)の場合、B種接地抵抗の上限値として正しいものはどれか。
- ア.60Ω
- イ.300Ω
- ウ.120Ω
- エ.30Ω
正解:ア.60Ω
解説:電技解釈17条より、遮断時間1秒超のときR=300/I_g=300/5=60Ω以下。1秒以内なら600/I_g=120Ω、基本は150/I_g=30Ω。地絡電流と遮断時間の組合せで適用式を選び分ける必要がある。混触時に低圧電路の対地電圧を抑える設計値である。
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問266.三相負荷500kW・力率0.6(遅れ)を0.9(遅れ)に改善するために必要な進相コンデンサ容量Qcとして最も近いものはどれか。
- ア.230kvar
- イ.425kvar
- ウ.330kvar
- エ.525kvar
正解:イ.425kvar
解説:tanθ1=√(1-0.36)/0.6=0.8/0.6=1.333、tanθ2=√(1-0.81)/0.9=0.436/0.9=0.484。Qc=P(tanθ1-tanθ2)=500×(1.333-0.484)=500×0.849≒425kvar。力率改善計算は電験二種で頻出。
-
問267.二次系制御系G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωn s+ωn^2)で、ζ=0.5のステップ応答の最大行き過ぎ量(%)として最も近いものはどれか。
- ア.5%
- イ.100%
- ウ.16%
- エ.37%
正解:ウ.16%
解説:OS=exp(-πζ/√(1-ζ^2))×100=exp(-π×0.5/√0.75)=exp(-1.814)≒16.3%。ζ=0.7で5%、ζ=0.3で37%、ζ=0で100%(無減衰振動)の覚え方が有効。設計時はζ=0.5〜0.7が一般的。
-
問268.ホイートストンブリッジでR1=100Ω、R2=200Ω、R3=未知、R4=300Ωのとき平衡が取れた。R3の値として正しいものはどれか。
- ア.100Ω
- イ.600Ω
- ウ.200Ω
- エ.150Ω
正解:エ.150Ω
解説:平衡条件R1×R4=R2×R3より100×300=200×R3、30000=200R3、R3=150Ω。対辺抵抗の積の関係を式に落とすことが基本。検流計が0Aとなるときに成立する。精密抵抗測定に用いられる。
-
問269.平行平板コンデンサ(誘電率ε=2ε0、面積S=0.01m^2、間隔d=1mm)の静電容量として最も近い値はどれか(ε0=8.85×10^(-12)F/m)。
- ア.177pF
- イ.885pF
- ウ.354pF
- エ.88.5pF
正解:ア.177pF
解説:C=εS/d=2×8.85×10^(-12)×0.01/10^(-3)=17.7×10^(-12)×0.01/10^(-3)=1.77×10^(-10)F=177pF。比誘電率εrを考慮して計算。単位はpF=10^(-12)F。誘電体の挿入で容量を増加できる。
-
問270.三相2レベルPWMインバータで直流電圧E_d=600V、変調率m=1.0(正弦波PWM上限)のとき、線間電圧実効値として最も近いものはどれか。
- ア.212V
- イ.367V
- ウ.424V
- エ.600V
正解:イ.367V
解説:相電圧ピーク=mE_d/2=1.0×600/2=300V、相電圧実効=300/√2≒212V、線間電圧実効=√3×212≒367V。過変調や三次高調波重畳PWMを用いれば更に出力を増加させられる。基本式の三段階計算で求める。
-
問271.結合係数k=0.9、L1=4mH、L2=9mHの結合インダクタの相互インダクタンスMとして正しいものはどれか。
- ア.3.6mH
- イ.11.7mH
- ウ.5.4mH
- エ.6.0mH
正解:ウ.5.4mH
解説:M=k√(L1L2)=0.9×√(4×9)=0.9×√36=0.9×6=5.4mH。完全結合k=1ならM=6mH。M^2≦L1L2が成立条件で、kが結合の程度を表す。変圧器はk≒0.95以上、空芯では0.3〜0.8。
-
問272.受電点換算基準電流Ir=100Aの需要家で第5次高調波電流3.0Aが流出している。上限値Pn=3.5%(5次)と比較した含有率および判定として正しいものはどれか。
- ア.含有率5.0%、超過
- イ.含有率3.0%、超過
- ウ.含有率5.0%、許容範囲内
- エ.含有率3.0%、許容範囲内
正解:エ.含有率3.0%、許容範囲内
解説:含有率=3.0/100×100=3.0%。上限3.5%以下なので許容範囲内。第5次高調波は変圧器・整流器負荷から発生しやすく、進相コンデンサとの並列共振で増幅される懸念があるためLCフィルタ等で対策する。
-
問273.送電線インピーダンスR+jX=3+j4Ω、線電流I=50A、力率cosθ=0.8(遅れ、sinθ=0.6)の三相送電線における電圧降下v(三相3線式)として最も近いものはどれか。
- ア.416V
- イ.346V
- ウ.260V
- エ.520V
正解:ア.416V
解説:v=√3I(R cosθ+X sinθ)=1.732×50×(3×0.8+4×0.6)=1.732×50×(2.4+2.4)=86.6×4.8≒416V。√3を忘れると単相用240Vを誤って選ぶ。電験二種頻出。
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問274.同期発電機の短絡比K=1.0、定格電流1000Aのときの三相短絡電流として正しいものはどれか(直軸過渡リアクタンス・電機子反作用は考慮せず短絡比の定義による)。
- ア.500A
- イ.1000A
- ウ.1500A
- エ.2000A
正解:イ.1000A
解説:短絡比Kは定格電圧無負荷励磁での短絡電流/定格電流の比。K=1.0なら短絡電流=定格電流×1.0=1000A。Kが大きいほど電圧変動率が小さく安定性が高くなる。タービン発電機は0.5〜1.0、水車発電機は0.9〜1.2。
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問275.三相変圧器、容量1500kVA、定格電圧6.6kV/420Vの二次側定格電流として最も近いものはどれか。
- ア.1029A
- イ.3571A
- ウ.2062A
- エ.3094A
正解:ウ.2062A
解説:I_n2=S/(√3×V2)=1500000/(1.732×420)=1500000/727.4≒2062A。一次側はI_n1=1500000/(1.732×6600)≒131A。低圧側は大電流となるためバスダクトやケーブル太径化が必要となる。
-
問276.RL直列回路(R=20Ω、L=0.2H)に交流電圧100V、周波数50Hzを印加したときの電流(実効値)として最も近いものはどれか。
- ア.1.1A
- イ.5.0A
- ウ.2.3A
- エ.1.5A
正解:エ.1.5A
解説:ωL=2π×50×0.2=62.83Ω。Z=√(R^2+(ωL)^2)=√(400+3947)=√4347≒65.9Ω。I=V/Z=100/65.9≒1.52A。インピーダンスを求めてから電流を計算する基本問題で、抵抗だけならV/R=5Aと混同しやすい。
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問277.RLC直列回路でL=20mH、C=80μFの共振周波数として最も近いものはどれか。
- ア.126Hz
- イ.398Hz
- ウ.200Hz
- エ.63Hz
正解:ア.126Hz
解説:f0=1/(2π√LC)=1/(2π×√(20×10^(-3)×80×10^(-6)))=1/(2π×√(1.6×10^(-6)))=1/(2π×1.265×10^(-3))≒125.8Hz。共振時インピーダンス=R(最小)、電流最大となる。
-
問278.誘導電動機(4極、60Hz、定格すべり3%)の定格回転速度として最も近いものはどれか。
- ア.1764min^(-1)
- イ.1746min^(-1)
- ウ.1800min^(-1)
- エ.1854min^(-1)
正解:イ.1746min^(-1)
解説:Ns=120f/p=120×60/4=1800min^(-1)。N=Ns(1-s)=1800×0.97=1746min^(-1)。極対数と極数を混同するとミス。s>0で同期速度より遅い(電動機動作)、s<0なら同期発電機動作となる。
-
問279.三相同期発電機の定格容量S=10MVA、定格電圧V=11kV、百分率同期インピーダンス%Z_s=120%のときの短絡比Kとして正しいものはどれか。
- ア.0.5
- イ.1.2
- ウ.0.83
- エ.1.5
正解:ウ.0.83
解説:K=100/%Z_s=100/120=0.833。タービン発電機は0.5〜1.0、水車発電機は0.9〜1.2が一般的。短絡比が小さい銅機械は寸法小・コスト低だが電圧変動率は大きく安定度の面では不利となる。
-
問280.昇圧チョッパで入力E_d=100V、通流率α=0.6のときの出力電圧V_oとして正しいものはどれか。
- ア.60V
- イ.100V
- ウ.167V
- エ.250V
正解:エ.250V
解説:昇圧チョッパV_o=E_d/(1-α)=100/(1-0.6)=100/0.4=250V。降圧と混同するとV_o=αE_d=60VでAを誤って選ぶ。スイッチONの間にLにエネルギを蓄積、OFFで負荷へ放出する動作原理を理解しておく。
-
問281.需要率70%、負荷率40%、設備容量800kWの需要家における最大需要電力と日平均需要電力の組合せとして正しいものはどれか。
- ア.最大560kW、平均224kW
- イ.最大560kW、平均196kW
- ウ.最大320kW、平均128kW
- エ.最大320kW、平均112kW
正解:ア.最大560kW、平均224kW
解説:最大需要=設備容量×需要率=800×0.7=560kW。日平均需要=最大×負荷率=560×0.4=224kW。需要率と負荷率の積=224/800=0.28で設備の総合利用率も把握できる。CとDは需要率の桁を間違えた値。
-
問282.B種接地工事で、高圧電路の1線地絡電流10A、高圧側の自動遮断時間が0.8秒(1秒以内)の場合、B種接地抵抗の許容値の上限はどれか。
- ア.15Ω
- イ.60Ω
- ウ.30Ω
- エ.100Ω
正解:イ.60Ω
解説:電技解釈17条、1秒以内遮断なら600/I_g=600/10=60Ω。1秒超なら300/I_g=30Ω、基本は150/I_g=15Ω。遮断時間が短いほど人体への危険時間が短く、接地抵抗の上限を緩和できる規定となっている。
-
問283.三相負荷有効電力1000kW・力率0.7(遅れ)の負荷に対し、進相コンデンサ400kvarを投入した後の力率として最も近いものはどれか。
- ア.0.80
- イ.0.92
- ウ.0.86
- エ.0.95
正解:ウ.0.86
解説:改善前無効電力Q1=P×tanθ1=1000×1.02=1020kvar。改善後Q2=Q1-Qc=1020-400=620kvar。S2=√(P^2+Q2^2)=√(10^6+384400)=√1384400≒1177kVA。cosθ2=P/S2=1000/1177≒0.85。最近接は0.86。
-
問284.伝達関数G(s)=10/(s(s+2)(s+5))において、位相が-180°となる周波数ω_pcの近似値として最も適切なものはどれか。
- ア.ω_pc≒1rad/s
- イ.位相は-180°に到達しない
- ウ.ω_pc≒7rad/s
- エ.ω_pc≒√10≒3.16rad/s
正解:エ.ω_pc≒√10≒3.16rad/s
解説:G(jω)の位相=-90°-arctan(ω/2)-arctan(ω/5)。-180°となる条件はarctan(ω/2)+arctan(ω/5)=90°、すなわち(ω/2)(ω/5)=1(tanの加法定理で和=90°⇔積=1)。ω^2=10、ω=√10≒3.16rad/s。
-
問285.ホイートストンブリッジでR1=R2=1kΩ、R3=500Ω、R4=未知のとき、平衡を取るのに必要なR4の値として正しいものはどれか。
- ア.500Ω
- イ.250Ω
- ウ.1000Ω
- エ.2000Ω
正解:ア.500Ω
解説:平衡条件R1×R4=R2×R3→1000×R4=1000×500→R4=500Ω。隣り合う比R1/R2=R3/R4でも同じ結果。直流ブリッジは精密抵抗測定の基本回路で、検流計の振れ0で平衡を判定する。
-
問286.平行平板コンデンサ(面積S=0.02m^2、間隔d=2mm、誘電率ε=4ε0、ε0=8.85×10^(-12)F/m)の静電容量として最も近いものはどれか。
- ア.177pF
- イ.354pF
- ウ.708pF
- エ.1416pF
正解:イ.354pF
解説:C=εS/d=4×8.85×10^(-12)×0.02/(2×10^(-3))=4×8.85×10^(-12)×10=354×10^(-12)=354pF。比誘電率εrを忘れたり間隔の桁を間違えるとミスする典型例。誘電体挿入は容量増加の手法となる。
-
問287.三相3線式PWMインバータで直流リンク電圧E_d=540V、線間電圧実効値(正弦波PWM変調率m=1.0時)として最も近いものはどれか。
- ア.212V
- イ.440V
- ウ.331V
- エ.540V
正解:ウ.331V
解説:相電圧ピーク=mE_d/2=270V、相電圧実効=270/√2≒190.9V、線間電圧実効=√3×190.9≒331V。正弦波PWMの線間実効値最大は0.612×E_d=540×0.612≒331V。三次高調波重畳PWMでは0.707×E_d≒381Vまで拡張可能。
-
問288.結合インダクタL1=10mH、L2=40mH、結合係数k=0.5のとき、和動接続時(M同符号)の合成インダクタンスとして正しいものはどれか。
- ア.30mH
- イ.50mH
- ウ.60mH
- エ.70mH
正解:エ.70mH
解説:M=k√(L1L2)=0.5×√(10×40)=0.5×20=10mH。和動接続:L=L1+L2+2M=10+40+20=70mH。差動接続:L=L1+L2-2M=10+40-20=30mH。和動・差動の符号で結果が大きく変わるため接続向きを確認する。
-
問289.受電点基準電流100Aの需要家で、第5次高調波電流5.5A、第7次高調波電流3.0Aが流出している。それぞれの上限(5次:3.5%、7次:3.0%)に対する判定として正しいものはどれか。
- ア.5次5.5%超過、7次3.0%適合
- イ.5次3.5%適合、7次3.0%適合
- ウ.5次5.5%適合、7次3.0%超過
- エ.5次3.5%超過、7次3.0%超過
正解:ア.5次5.5%超過、7次3.0%適合
解説:5次含有率=5.5/100=5.5%(上限3.5%を超過)、7次含有率=3.0/100=3.0%(上限3.0%に適合・ぎりぎり)。受電契約容量に応じた上限値で判定。超過時はLCフィルタ等の対策が必要となる。
-
問290.送電線R=2Ω、X=5Ω、線電流I=80A、力率cosθ=0.9(遅れ、sinθ=0.436)の三相3線式回路における電圧降下vとして最も近いものはどれか。
- ア.248V
- イ.552V
- ウ.302V
- エ.623V
正解:イ.552V
解説:v=√3I(R cosθ+X sinθ)=1.732×80×(2×0.9+5×0.436)=138.6×(1.8+2.18)=138.6×3.98≒552V。R分とX分の電圧降下寄与の比率は力率に依存し、Xが大きい高圧送電線ではsinθ項の影響が大きい。
-
問291.同期発電機(タービン形)の短絡比0.65、定格容量50MVA、定格電圧11kVのときの三相短絡電流として最も近いものはどれか(直軸過渡分は無視)。
- ア.4040A
- イ.2625A
- ウ.1706A
- エ.8080A
正解:ウ.1706A
解説:定格電流I_n=50000000/(√3×11000)=50000000/19053≒2625A。短絡電流=I_n×K=2625×0.65≒1706A。タービン発電機は短絡比が小さく機械寸法は小だが安定度面で課題があり、AVRの応答性で補う設計が一般的。
-
問292.三相変圧器容量2000kVA、定格電圧22kV/3.3kVの二次側定格電流として最も近いものはどれか。
- ア.52.5A
- イ.3500A
- ウ.525A
- エ.350A
正解:エ.350A
解説:I_n2=2000000/(1.732×3300)=2000000/5716≒350A。一次I_n1=2000000/(1.732×22000)≒52.5A(A選択肢に対応)。一次と二次の取り違えに注意。低圧側は大電流のためバスダクト・太径ケーブルが必要。
-
問293.RLC直列回路(R=10Ω、L=0.05H、C=20μF)の共振周波数f0と共振時の電流(電圧100V印加)の組合せとして最も近いものはどれか。
- ア.f0=159Hz、I=10A
- イ.f0=159Hz、I=5A
- ウ.f0=318Hz、I=10A
- エ.f0=318Hz、I=5A
正解:ア.f0=159Hz、I=10A
解説:f0=1/(2π√LC)=1/(2π×√(0.05×20×10^(-6)))=1/(2π×10^(-3))≒159Hz。共振時X_L=X_Cでインピーダンス=R=10Ω。I=V/R=100/10=10A。Q値=ωL/R=2π×159×0.05/10≒5で選択度を表す。
-
問294.巻線形誘導電動機の比例推移で、二次抵抗を2倍にしたとき最大トルクを発生するすべりはおよそ何倍となるか。
- ア.1/4倍
- イ.2倍
- ウ.1/2倍
- エ.4倍
正解:イ.2倍
解説:比例推移の関係式s_m∝r2より二次抵抗を2倍にするとs_mも2倍となる。最大トルク自体は変化しないが、発生すべりが移動する。巻線形誘導電動機の始動時に二次抵抗器を直列にして始動トルクを増加させる原理である。
-
問295.三相同期発電機の出力P=3VE sinδ/X_s(Vは端子電圧、Eは内部誘導起電力、δは負荷角、X_sは同期リアクタンス)で、V=E=3810V、X_s=10Ω、δ=30°のときの三相出力として最も近いものはどれか。
- ア.1.45MW
- イ.4.35MW
- ウ.2.18MW
- エ.7.26MW
正解:ウ.2.18MW
解説:P=3VE sinδ/X_s=3×3810×3810×0.5/10=21774150/10≒2.18MW。δ=90°で最大出力P_max=3VE/X_s≒4.35MWに達する。実用ではδ=20〜30°程度で運転し、安定度の余裕を確保する。
-
問296.昇降圧(buck-boost)チョッパで通流率α=0.5、入力E_d=200Vのときの出力電圧V_oとして正しいものはどれか(極性反転の符号は無視し絶対値)。
- ア.100V
- イ.800V
- ウ.400V
- エ.200V
正解:エ.200V
解説:buck-boost V_o=αE_d/(1-α)=0.5×200/0.5=200V。α<0.5で降圧動作、α>0.5で昇圧動作となる。出力極性が反転する点が特徴。降圧V_o=100V、昇圧V_o=400Vとの違いを公式で区別すること。
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問297.個別最大需要電力合計600kW、不等率1.25のときの合成最大需要電力として正しいものはどれか。
- ア.480kW
- イ.375kW
- ウ.600kW
- エ.750kW
正解:ア.480kW
解説:合成最大需要=個別最大の合計/不等率=600/1.25=480kW。不等率は1以上で需要時刻が分散しているほど大きく、変電・配電設備の容量を小さくできる経済効果がある。需要率や負荷率と混同しないこと。複数の需要家を統合するほど不等率効果が増す傾向がある。
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問298.B種接地工事の接地抵抗で、高圧側1線地絡電流8A、遮断時間2秒(1秒超)の条件における上限値として正しいものはどれか。
- ア.18.75Ω
- イ.37.5Ω
- ウ.75Ω
- エ.150Ω
正解:イ.37.5Ω
解説:電技解釈17条、1秒超遮断なら300/I_g=300/8=37.5Ω以下。基本式150/I_g=18.75Ω、1秒以内600/I_g=75Ω。遮断時間で式を選び分けるのが必須で、混触時の低圧側電圧上昇を抑える設計値となる。
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問299.三相負荷P=200kW、力率cosθ1=0.8(遅れ)を改善して0.95(遅れ)にするための進相コンデンサ容量Qcとして最も近いものはどれか。
- ア.150kvar
- イ.100kvar
- ウ.84kvar
- エ.200kvar
正解:ウ.84kvar
解説:tanθ1=0.6/0.8=0.75、tanθ2=√(1-0.9025)/0.95≒0.329。Qc=P(tanθ1-tanθ2)=200×(0.75-0.329)=200×0.421≒84.2kvar。力率改善で電力料金軽減・線路損失減・電圧降下軽減の効果がある。
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問300.二次系制御G(s)=ωn^2/(s^2+2ζωn s+ωn^2)の整定時間ts(誤差±2%、近似ts≒4/(ζωn))について、ωn=20rad/s、ζ=0.4のときのtsとして最も近いものはどれか。
- ア.5.0秒
- イ.1.0秒
- ウ.2.0秒
- エ.0.5秒
正解:エ.0.5秒
解説:ts≒4/(ζωn)=4/(0.4×20)=4/8=0.5秒。減衰係数ζと固有角周波数ωnの積で整定時間が決まる。応答速度を上げるにはζωnを大きく設計するが、ζが小さすぎるとオーバーシュートが増えるため折り合いが必要。
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問301.直流発電機の誘導起電力E=pZΦn/(60a)では、極数pと並列回路数aの両方に比例し、磁束Φには反比例するため、磁束を増やすと逆起電力は小さくなる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。誘導起電力E=pZΦn/(60a)は、極数p・全導体数Z・一極あたり磁束Φ・回転速度nに比例し、並列回路数aに反比例する。Φは反比例ではなく比例、aは比例ではなく反比例である点に注意。重ね巻ではa=p、波巻ではa=2。
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問302.直流分巻発電機では、界磁巻線が電機子と並列に接続されており、負荷電流が増加すると端子電圧が上昇する特性をもつ。
正解:×(誤り)
解説:誤り。分巻発電機は負荷電流が増えると電機子抵抗降下と電機子反作用により端子電圧が低下し、それにより界磁電流も減少してさらに電圧が下がる垂下特性を示す。上昇するのではなく低下する。
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問303.直流直巻電動機は無負荷時に磁束Φが小さくなり、回転速度N≒(V−IaRa)/(kΦ)が著しく上昇して危険速度に達するため、ベルト掛けなど無負荷運転は避けるべきである。
正解:○(正しい)
解説:直巻機は界磁が負荷電流で励磁されるため、無負荷では磁束が小さくなり回転数が極端に上昇する。これにより遠心力で電機子が破壊する恐れがあるため、必ず負荷を接続した状態で起動・運転する必要がある。
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問304.直流電動機の電機子反作用による減磁作用を打ち消す目的で、主磁極面のスロット内に電機子と直列に接続して用いられるのが補償巻線である。
正解:○(正しい)
解説:補償巻線は主磁極面のスロット内に置かれ、電機子電流と逆向きの起磁力を発生して電機子反作用を局所的に打ち消す。これにより磁束分布の偏りや火花の発生を抑制し、整流特性が改善される。
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問305.直流他励電動機の速度制御において、界磁制御は定トルク制御となり、電機子電圧制御は定出力制御となる。
正解:×(誤り)
解説:正しくは逆で、電機子電圧制御は磁束一定なのでトルク=kΦIaが一定の定トルク制御、界磁制御は磁束を弱めて高速化するため出力P=Tωが一定の定出力制御となる。基本特性を取り違えないこと。
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問306.三相誘導電動機において、すべりs=0は同期速度に等しい状態、s=1は停止状態を意味し、通常運転時のすべりはおおむね2〜5%程度である。
正解:○(正しい)
解説:すべりはs=(Ns−N)/Nsで定義され、Ns=120f/p。s=0は無負荷理想状態で同期速度、s=1は始動時、運転中は数%。発電機運転ではs<0となり、二次回路に外部抵抗を入れると始動トルクが増大する。
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問307.三相誘導電動機の最大トルクは、二次抵抗の値に依存せず一定であるが、最大トルクを発生するすべりs_mは二次抵抗に比例して大きくなる。
正解:○(正しい)
解説:比例推移の原理により、二次抵抗r2を増すとs_m=r2/x2が大きくなる。最大トルクTmは(r2)に依存せず一次電圧と漏れリアクタンスで決まるため、巻線形では二次抵抗器を入れて始動トルクを増大できる。
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問308.三相誘導電動機の始動法において、Y−Δ始動法は始動電流と始動トルクをともに1/√3倍に低減できる方式である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。Y−Δ始動では始動時相電圧が1/√3倍になるため、始動電流と始動トルクはいずれも1/3倍(√3倍ではない)に低減する。線電流比でも1/3倍となる。中容量機の代表的始動法。
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問309.単相誘導電動機はそれ自体では始動トルクを持たないため、コンデンサ始動・分相始動・くま取りコイル等の補助手段で回転磁界に近い状態を作り出して始動する。
正解:○(正しい)
解説:単相巻線だけでは交番磁界しか生じず始動できないが、補助巻線とコンデンサ等で位相差をつくり擬似的な回転磁界を発生させ始動トルクを得る。小容量の家電・換気扇等に広く用いられる。
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問310.誘導電動機のインバータによる可変速制御において、V/f一定制御を用いると周波数を下げても磁束は一定に保たれ、低周波数域でも一次抵抗降下の影響を受けず常に十分な定トルクが得られる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。V/f一定で原理的には磁束Φ∝V/fが一定となるが、低周波数域では一次抵抗による電圧降下の比率が大きくなり実磁束が低下する。このため実装ではトルクブースト補正で電圧を上乗せして低速トルクを確保する。
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問311.同期発電機の電機子反作用は、力率1の負荷では交差磁化作用、遅れ力率では減磁作用、進み力率では増磁作用として現れる。
正解:○(正しい)
解説:電機子電流と起電力の位相差により反作用の性質が変わる。遅れ電流は界磁を弱める減磁作用、進み電流は界磁を強める増磁作用を示し、これに伴い端子電圧変動率や励磁電流調整の方向が決まる。
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問312.同期発電機の短絡比Kが大きい機械は、同期インピーダンスが大きく、電圧変動率が大きい銅機械と呼ばれる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。短絡比Kが大きい機械は同期インピーダンスZs(pu)≒1/Kが小さく、電圧変動率も小さい鉄機械と呼ばれる。逆にKが小さい機械はZsが大きく電圧変動が大きい銅機械となる。鉄機械は安定度に優れる。
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問313.同期電動機のV曲線とは、一定負荷のもとで界磁電流を変化させたときの電機子電流の変化を表したもので、力率1点で電機子電流が最小となるU字状の曲線である。
正解:○(正しい)
解説:界磁電流が少ない不足励磁では遅れ力率の電機子電流、過励磁では進み力率の電流が増加し、力率1で最小値を取る。この性質を利用して同期電動機を進相機(同期調相機)として系統の力率改善に用いる。
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問314.同期電動機の乱調現象は、負荷変動や系統じょう乱に対して回転子が同期速度のまわりに振動する現象であり、これを抑制するために制動巻線(ダンパ巻線)が回転子表面に設けられる。
正解:○(正しい)
解説:突発負荷変化で回転子に振動が生じると同期はずれの恐れがある。制動巻線にすべりが生じると誘導電流が流れて制動トルクを発生し、振動を減衰させる。さらに自己始動用としても兼用される。
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問315.変圧器の電圧変動率εは、遅れ力率の場合、近似的にε≒p・cosθ+q・sinθと表すことができ、pはパーセント抵抗降下、qはパーセントリアクタンス降下である。
正解:○(正しい)
解説:電圧変動率は一次近似でε≒p・cosθ+q・sinθ、θは力率角。遅れ力率では+で評価し、進み力率ではq・sinθの符号が−となる。より厳密には第2項として(q・cosθ−p・sinθ)²/200を加える。
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問316.変圧器の最大効率は、無負荷損(鉄損)と負荷損(銅損)が等しくなる負荷率のときに発生し、定格時の鉄損Pi、定格時の銅損Pcとすると、最大効率となる負荷率はα=√(Pi/Pc)で与えられる。
正解:○(正しい)
解説:効率η=出力/(出力+Pi+α²Pc)を負荷率αで微分し最大化条件を求めると、Pi=α²Pcとなる。すなわちα=√(Pi/Pc)。配電用変圧器は軽負荷運転が多いため、Pcに対しPiを小さく設計することが多い。
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問317.変圧器の並行運転条件として、極性の一致と定格電圧の一致は必要であるが、パーセントインピーダンスは異なっていても容量按分どおりに負荷を分担できる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。パーセントインピーダンスが異なると負荷分担はZ%の逆比となるため、容量按分どおりに分担できず、Z%が小さい機器に負荷が集中して過負荷になる。並行運転には極性・変圧比・%Z・三相では角変位の一致が必要。
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問318.三相変圧器のΔ−Y結線は昇圧用に多く用いられ、二次側に中性点が出せて系統接地が容易、第三高調波電流を一次側Δ内で循環させて系統に流出させないなどの利点がある。
正解:○(正しい)
解説:Δ結線は3次高調波の循環路となるため、起電力波形が正弦波に近くなる。Y結線で中性点を引き出せば直接接地方式が可能で、対地電圧を下げられる。発電所昇圧用変圧器の標準結線。
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問319.V結線変圧器は、Δ−Δ結線の単相変圧器1台を撤去したものに相当し、利用率は√3/2≒0.866、出力比はΔ−Δ結線に対して1/√3となる。
正解:○(正しい)
解説:V結線は2台の単相器で三相出力を得る方式。1台あたり容量Pに対しV結線出力は√3P、Δ結線出力は3PだからV/Δ=1/√3≒57.7%、利用率はV出力/(2P)=√3/2≒86.6%。一台故障時の緊急運転にも用いる。
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問320.サイリスタ(SCR)は、ゲート信号によりオン状態にできるが、オン後はゲート信号を切ってもオフにできず、主回路の電流を零にするか逆電圧を印加してターンオフさせる必要がある。
正解:○(正しい)
解説:SCRはラッチング電流を超えるとゲート制御不能となる。商用周波数の自然転流(電流ゼロ)か、転流回路による強制転流が必要。これに対しGTO・IGBTはゲート信号で自己消弧でき、PWM制御に適する。
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問321.IGBTは電流駆動素子であり、ゲート駆動電力が大きく、入力容量も大きいため高速スイッチングは困難で、低周波の大容量用途以外には適さない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。IGBTはMOSゲートの電圧駆動素子でゲート駆動電力は小さく、高速スイッチングが可能。バイポーラ動作で大電流・高耐圧も得られるため、産業用インバータ・電気自動車・鉄道車両等の中大容量PWM駆動に広く採用されている。
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問322.単相全波整流回路(抵抗負荷)の出力電圧の直流平均値Edは、入力交流電圧の実効値をEとすると、半波整流の半分の0.45Eで与えられる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。単相全波整流ではEd=2√2E/π≒0.9Eが正しく、半波整流の場合がその半分の0.45Eである。「半波」と「全波」が逆になっている記述。三相全波では1.35V(V:線間電圧実効値)と覚える。
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問323.直流チョッパ回路において、昇圧チョッパの出力電圧Voと入力電圧Eの関係は、通流率(デューティ比)αを用いてVo=αEで表され、出力は入力以下に降圧される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。Vo=αEは降圧チョッパの関係式であり、昇圧チョッパではVo=E/(1−α)でVo≥Eとなる。昇降圧型はVo=αE/(1−α)。降圧と昇圧で式が異なる点を取り違えないこと。電車制御や太陽光連系で多用される。
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問324.PWMインバータでは、三角波キャリアと正弦波信号波を比較してパルス幅を変調し、変調率を変えることで出力基本波電圧の実効値を制御できる。
正解:○(正しい)
解説:PWMでは変調率を変えることで基本波電圧を制御でき、スイッチング周波数を高くすると低次高調波が小さくなる。出力にLCフィルタを付加することで正弦波に近い波形が得られ、誘導機可変速駆動の標準方式。
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問325.ボード線図は、横軸に角周波数ωを線形目盛、縦軸にゲインを20log10|G(jω)|で表したもので、位相曲線とゲイン曲線で構成される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。ボード線図の横軸は角周波数ωの対数目盛(片対数)が正しい。線形目盛ではなく、これにより一次・二次系などの折線近似が可能となる。縦軸ゲインはdB、位相は度(または弧度)で表記される。
-
問326.ナイキスト線図による安定判別では、開ループ伝達関数G(s)H(s)の周波数応答軌跡が複素平面の(−1, j0)点を反時計回りに囲む回数が、右半平面の極の個数に等しければ閉ループ系は安定である。
正解:○(正しい)
解説:ナイキストの判定法は、N=P−Z(Nが−1点を反時計回りに囲む回数、Pは開ループの不安定極数、Zは閉ループの不安定極数)から導かれ、閉ループ安定にはZ=0が必要、すなわちN=Pとなる必要がある。
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問327.PID制御においてD(微分)動作は定常偏差を除去する効果があり、定常特性の改善のため必須の動作である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。定常偏差を除去するのはI(積分)動作の役割。D動作は偏差の変化率に基づき予測的に操作量を加減し、過渡応答の改善(オーバーシュート抑制)に寄与するが、定常偏差は減らせない。雑音増幅にも注意。
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問328.ブロック線図において、フィードバックループの伝達関数は、前向き伝達関数Gと帰還伝達関数Hを用いて、負帰還の場合G/(1−GH)で表される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。負帰還ではG/(1+GH)が正しい。正帰還の場合がG/(1−GH)である。閉ループ伝達関数の符号は帰還点の極性で決まる重要な式なので、+と−を取り違えないように注意が必要。
-
問329.誘導加熱は周波数を高くするほど表皮効果による加熱深さが深くなり、低くするほど表面に集中するため、深部加熱では高周波・表面加熱では低周波を選ぶのが原則である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。周波数と加熱深さの関係が逆。表皮深さδ=√(2/ωσμ)は周波数に反比例するため、周波数を高くすると電流が表面に集中して表面加熱、低くすると深く浸透して深部加熱になる。焼入れは高周波、溶解は低周波を使う。
-
問330.誘電加熱は導体内の渦電流損で発熱する方式であり、プラスチックや木材など電気伝導性の低い物質には適用できない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。記述は逆で、誘電加熱は絶縁体・誘電体に高周波電界を加え、誘電損P=ωε0εr・tanδ・E²Vで発熱させる方式。木材乾燥・プラスチック溶着・電子レンジ等に用いる。導体内渦電流発熱は誘導加熱である。
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問331.1次電池は化学反応が不可逆で再充電できない使い切り型であり、マンガン乾電池・アルカリ乾電池・酸化銀電池等が該当する。
正解:○(正しい)
解説:1次電池は内部の化学反応が不可逆で放電のみ。これに対し2次電池(蓄電池)は鉛蓄電池、ニッケル水素、リチウムイオン等で化学反応が可逆、繰り返し充放電できる。電気化学エネルギー変換装置の基本分類。
-
問332.JK-フリップフロップは、J=K=1のときクロックに同期して出力Qが反転(トグル)動作する論理素子であり、これを段接続するとリプルカウンタを構成できる。
正解:○(正しい)
解説:JK-FFはJ=0,K=0で保持、J=1,K=0でセット、J=0,K=1でリセット、J=K=1でトグル動作。トグル動作を利用し、出力Qを次段のクロックに与えれば2分周のリプルカウンタ(非同期カウンタ)になる。
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問333.コンピュータの主記憶装置に用いられるSRAMは、データを各セルのコンデンサ電荷で保持するため一定時間ごとにリフレッシュ動作が必要で、DRAMよりも集積度は高いが速度は遅い。
正解:×(誤り)
解説:誤り。DRAMとSRAMの説明が入れ替わっている。DRAMはコンデンサ電荷保持でリフレッシュ必要・小セル・大容量・低速、SRAMはフリップフロップ保持でリフレッシュ不要・大セル・小容量・高速。キャッシュにSRAMが使われる。
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問334.二進数の論理回路において、半加算器は2入力の和Sと桁上げCを出力し、SはAND回路、CはXOR回路で構成される。
正解:×(誤り)
解説:正しくはS=A XOR B(排他的論理和)、C=A AND B(論理積)である。和と桁上げのゲートを取り違えやすい代表例なので、入力(0,0)(0,1)(1,0)(1,1)に対しS=0,1,1,0、C=0,0,0,1で確認できる。
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問335.光束は単位時間あたりに通過する光のエネルギー量で単位はワット[W]、これに対し光度は人間の視感度を考慮した単位カンデラ[cd]で表される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。光束の単位はルーメン[lm]が正しい。光束は視感度を補正したエネルギー量で[lm]、光度はある方向の単位立体角あたりの光束[lm/sr]=[cd]、照度は単位面積あたり光束[lm/m²]=[lx]である。
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問336.電動機の電源を遮断した後、慣性で回転する状態から、電機子に逆電圧を加えて急停止させる制動方式を回生制動と呼ぶ。
正解:×(誤り)
解説:誤り。逆電圧で急制動するのは逆相制動(プラッギング)。回生制動は電動機を発電機運転して電気エネルギーを電源側へ返す方式で、電車・エレベータ等で省エネ目的に用いられる。発電制動は抵抗で熱として消費。
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問337.直流機の整流子片間電圧は機械の絶縁・整流の限界を決める重要な値であり、高速大容量機ほど整流子片間電圧を低く抑える設計が求められる。
正解:○(正しい)
解説:片間電圧が大きすぎると整流子片間のフラッシオーバを生じるため、高速大容量機では片数を増やして1片あたりの電圧を抑える。一般に許容片間電圧は10〜15V程度、機械の信頼性と直接結びつく設計指標。
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問338.ヒステリシス損は周波数fと最大磁束密度Bmの関係で増加し、定電圧運転中の変圧器では電源周波数を低下させると鉄損が増大する場合がある。
正解:○(正しい)
解説:Bm∝V/fであるため、定電圧でf低下→Bm増→ヒステリシス損Wh∝f・Bm^1.6が増す可能性がある。さらに渦電流損も含めた鉄損全体としても増大しうるため、低周波運転時は電圧低減または磁気的余裕が必要。
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問339.三相かご形誘導電動機の同期速度Ns[min−1]は、極数p=6、電源周波数f=60Hzのとき、Ns=60f/p=600min−1となる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。同期速度の正しい式はNs=120f/p[min−1]である。p=6、f=60Hzを代入すると120×60/6=1200min−1。問題文の60f/pは2倍違いの誤式で、同期速度の係数120を取り違えやすい。
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問340.次の直流分巻電動機の速度制御方法に関する説明のうち、最も適切なものはどれか。
- ア.界磁電流を増加させると磁束Φが増えるため、回転速度N≒(V−IaRa)/(kΦ)は増加する
- イ.電機子電圧制御は界磁を弱めることで定出力制御特性を得る方式である
- ウ.電機子直列抵抗を挿入すると、電機子電流Iaに比例した電圧降下によって回転速度が低下する
- エ.直流機には電源周波数制御による速度制御方式が一般的に用いられる
正解:ウ.電機子直列抵抗を挿入すると、電機子電流Iaに比例した電圧降下によって回転速度が低下する
解説:電機子直列抵抗制御では、抵抗での電圧降下によりE_a=V−Ia(Ra+R)となり回転速度が低下する。界磁電流増は速度低下方向、電機子電圧制御は磁束一定で定トルク制御、周波数制御は交流機の方式であり直流機には不適。
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問341.三相誘導電動機の二次入力P2、二次銅損Pc2、機械的出力Po、すべりsの関係として正しいものはどれか。
- ア.P2 : Pc2 : Po = (1−s) : s : 1
- イ.P2 : Pc2 : Po = 1 : (1−s) : s
- ウ.P2 : Pc2 : Po = s : 1 : (1−s)
- エ.P2 : Pc2 : Po = 1 : s : (1−s)
正解:エ.P2 : Pc2 : Po = 1 : s : (1−s)
解説:二次入力の分配比は P2:Pc2:Po=1:s:(1−s) という基本関係。すなわち二次銅損Pc2=sP2、機械的出力Po=(1−s)P2となる。すべりが大きいほど銅損として失われる比率が増し、効率は低下する。
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問342.定格6.6kV、50Hzの三相同期発電機が定格電流を流して三相短絡したとき、短絡比K=1.25であった。この発電機のパーセント同期インピーダンス[%]に最も近い値はどれか。
- ア.80%
- イ.70%
- ウ.60%
- エ.125%
正解:ア.80%
解説:同期発電機ではパーセント同期インピーダンスZs(pu)≒1/Kの関係がある。K=1.25であればZs=1/1.25=0.8、すなわち80%。短絡比が大きい機械ほどZsが小さく電圧変動率や安定度に優れる鉄機械となる。
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問343.変圧器の定格容量200kVA、定格電圧二次側200V、巻線抵抗の合計を一次側換算で1.5%、漏れリアクタンスを一次側換算で4.0%、力率0.8(遅れ)のときの電圧変動率[%]に最も近いものはどれか。
- ア.2.5
- イ.3.6
- ウ.4.4
- エ.5.5
正解:イ.3.6
解説:ε≒p・cosθ+q・sinθ=1.5×0.8+4.0×0.6=1.2+2.4=3.6%。遅れ力率では第1項・第2項とも正符号、進み力率では第2項が負となる。2次の項は0.04%程度で無視できる。
-
問344.Δ−Y結線三相変圧器に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
- ア.一次線間電圧と二次線間電圧の比は、変圧比aに対して a/√3 となる
- イ.二次側に中性点を引き出せるため、直接接地方式が採用しやすい
- ウ.一次線電流と二次線電流の位相は完全に同相となる
- エ.一次側Δ巻線内で第三高調波電流が循環し、起電力波形が正弦波に近くなる
正解:ウ.一次線電流と二次線電流の位相は完全に同相となる
解説:Δ−Y結線では一次と二次の線電圧・線電流に30°の角変位(位相差)が生じる。これがベクトル群の概念であり、並行運転を行う場合は角変位の一致が必要条件となる。他の3項目はΔ−Yの代表的利点。
-
問345.サイリスタを用いた単相全波整流回路(抵抗負荷)において、点弧角α=60°のときの直流平均電圧Edは入力交流電圧(実効値)Eに対しおよそ何倍となるか。
- ア.0.45E
- イ.0.55E
- ウ.0.90E
- エ.0.68E
正解:エ.0.68E
解説:Ed=(2√2E/π)・(1+cosα)/2=(0.9E)・(1+cos60°)/2=0.9E×0.75=0.675E≒0.68E。α=0°で最大0.9E、α=180°で0。位相制御により出力直流電圧を連続的に調整できる代表的整流方式。
-
問346.次の半導体パワーデバイスのうち、ゲート信号で自己消弧できないものはどれか。
- ア.通常のサイリスタ(SCR)
- イ.GTOサイリスタ
- ウ.IGBT
- エ.パワーMOSFET
正解:ア.通常のサイリスタ(SCR)
解説:SCRはターンオン制御のみ可能で、ターンオフは主回路電流ゼロまたは逆電圧印加(転流回路)が必要。GTO・IGBT・MOSFETは自己消弧可能で、PWMインバータやチョッパに広く用いられる。
-
問347.降圧チョッパ回路において、入力電圧E=200V、通流率(デューティ比)α=0.4のときの出力直流電圧Vo[V]として正しいものはどれか。
- ア.50V
- イ.80V
- ウ.120V
- エ.60V
正解:イ.80V
解説:降圧チョッパではVo=αE=0.4×200=80V。昇圧型ならVo=E/(1−α)=200/0.6≒333V、昇降圧型ならVo=αE/(1−α)=200×0.4/0.6≒133V。回路構成により入出力電圧比が異なる点に注意。
-
問348.伝達関数G(s)=10/{(1+0.1s)(1+0.01s)} のボード線図のゲインに関して、十分高い周波数領域における勾配[dB/decade]として正しいものはどれか。
- ア.−20
- イ.−60
- ウ.−40
- エ.−80
正解:ウ.−40
解説:1次遅れ要素1個で勾配は−20dB/dec。本伝達関数は1次遅れが2段あるため、両方の折点周波数を超えた高周波域では−40dB/decとなる。折点はω=10rad/sと100rad/sで、それぞれ−20dB/decずつ加算される。
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問349.PID制御に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
- ア.P(比例)動作は応答を速くする効果があるが、定常偏差は除去できない
- イ.I(積分)動作は定常偏差を除去できるが、積分ゲインが大きすぎると振動的になる
- ウ.PID三動作の組合せは速応性・定常特性・安定性のバランスをとるのに用いられる
- エ.D(微分)動作は外乱や雑音による高周波成分を抑制し、定常特性を改善する
正解:エ.D(微分)動作は外乱や雑音による高周波成分を抑制し、定常特性を改善する
解説:D動作は予測的効果で過渡応答を改善(オーバーシュート低減)するが、雑音を増幅しやすく定常特性の改善には直接寄与しない。定常偏差除去はI動作の役割である。D動作の効果を取り違えやすい論点。
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問350.ある熱負荷を電熱で加熱したいとき、被加熱物が金属で表面のみ短時間で加熱したい場合に最も適した方式はどれか。
- ア.高周波誘導加熱
- イ.誘電加熱
- ウ.アーク加熱
- エ.赤外線加熱
正解:ア.高周波誘導加熱
解説:高周波誘導加熱は表皮効果で電流が表面に集中するため、周波数を上げると表面のみを短時間で加熱でき、金属表面焼入れに最適。誘電加熱は絶縁体用、アークは溶解、赤外線は塗装乾燥等が主用途。
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問351.次の電池のうち、二次電池(蓄電池)でないものはどれか。
- ア.鉛蓄電池
- イ.アルカリマンガン乾電池
- ウ.リチウムイオン電池
- エ.ニッケル水素電池
正解:イ.アルカリマンガン乾電池
解説:アルカリマンガン乾電池は一次電池で、再充電できない使い切り型。鉛蓄電池・ニッケル水素・リチウムイオンは化学反応が可逆で繰り返し充放電できる二次電池。リチウムイオンは高エネルギー密度で携帯機器・EVに普及。
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問352.論理回路のJK-フリップフロップにおいて、現在出力Q=0の状態でJ=1、K=1の入力を与えてクロックを1回入力した直後の出力Qとして正しいものはどれか。
- ア.0
- イ.高インピーダンス
- ウ.1
- エ.不定
正解:ウ.1
解説:JK-FFはJ=K=1のときトグル(反転)動作するため、現在Q=0なら次状態Q=1となる。RS-FFではS=R=1が禁止入力(不定)だが、JK-FFではこの状態が有効な反転動作として定義されている点が大きな違い。
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問353.ある三相誘導電動機の同期速度がNs=1800min−1、定格時の回転速度N=1746min−1のとき、定格時のすべり[%]として最も近いものはどれか。
- ア.1.5%
- イ.2.0%
- ウ.4.5%
- エ.3.0%
正解:エ.3.0%
解説:s=(Ns−N)/Ns=(1800−1746)/1800=54/1800=0.03=3.0%。一般かご形誘導電動機の定格すべりは2〜5%程度の範囲が多く、本問はその代表値。Ns=1800はp=4、f=60Hzの場合の同期速度。
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問354.直流分巻電動機が端子電圧220V、電機子電流50A、電機子抵抗0.2Ωで運転しているとき、逆起電力Eaの値[V]として正しいものはどれか。ただしブラシ電圧降下は無視するものとする。
- ア.210V
- イ.200V
- ウ.215V
- エ.230V
正解:ア.210V
解説:Ea=V−Ia・Ra=220−50×0.2=220−10=210V。逆起電力は端子電圧から電機子抵抗降下を差し引いた値で、機械的出力P_m=Ea・Iaから機械出力(軸出力に近い量)が求まる。
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問355.次の同期電動機のV曲線に関する記述のうち、最も適切なものはどれか。
- ア.界磁電流を増やしていくと、電機子電流は単調に減少する
- イ.界磁電流を増減することで、進み・遅れ両方向の力率を取れる
- ウ.力率1のときに電機子電流が最大になる
- エ.負荷が変わってもV曲線の形状は一切変化しない
正解:イ.界磁電流を増減することで、進み・遅れ両方向の力率を取れる
解説:V曲線は界磁電流に対する電機子電流のU字曲線で、不足励磁では遅れ力率、過励磁では進み力率の電流となり、力率1の点で電機子電流が最小。負荷が増すとV曲線は全体に上方にシフトし最小点も移動する。
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問356.容量・%Zともに等しい単相変圧器2台を並行運転する場合の負荷分担として正しいものはどれか。
- ア.1台目に100%、2台目は無負荷
- イ.1台目に約66%、2台目に約33%
- ウ.両機がほぼ等しく50%ずつ分担する
- エ.両機とも100%以上を分担しオーバーロードする
正解:ウ.両機がほぼ等しく50%ずつ分担する
解説:並行運転2台の負荷分担は、容量と%Zの逆比に従う。容量・%Zともに等しいため各機が定格の50%ずつ均等に分担する。%Zが異なる場合は%Z小の機器に負荷が集中するため、容量の按分が崩れる点に注意。
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問357.三相誘導電動機をY−Δ始動するとき、全電圧始動電流をI、全電圧始動トルクをTとすると、Y結線始動時の始動電流と始動トルクの組合せとして正しいものはどれか。
- ア.電流 I/√3、 トルク T/√3
- イ.電流 I/√3、 トルク T/3
- ウ.電流 I/3、 トルク T/√3
- エ.電流 I/3、 トルク T/3
正解:エ.電流 I/3、 トルク T/3
解説:Y結線始動では相電圧が1/√3倍、相電流も1/√3倍となり、線電流は相電流に等しいので全電圧時の1/3倍。始動トルクは電圧の2乗に比例するため(1/√3)²=1/3倍。電流・トルクともに1/3倍となる。
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問358.次のうち、変圧器の絶縁油に求められる性質として誤っているものはどれか。
- ア.引火点が低く、酸化されやすいこと
- イ.比熱が大きく冷却効果が高いこと
- ウ.粘度が低く流動性が高いこと
- エ.絶縁耐力が高いこと
正解:ア.引火点が低く、酸化されやすいこと
解説:絶縁油は引火点が高く、酸化安定性が高いことが要求される。引火点が低いと火災の危険、酸化されやすいとスラッジが生じて冷却性能・絶縁性能が劣化する。他の3項目は変圧器油の基本要件である。
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問359.三相全波整流回路(抵抗負荷、点弧角α=0°)の直流平均電圧Edは、線間電圧の実効値Vをもとに約何倍となるか。
- ア.0.45V
- イ.1.35V
- ウ.1.17V
- エ.0.90V
正解:イ.1.35V
解説:三相全波(ブリッジ)整流ではEd=(3√2/π)・V≒1.35V(Vは線間電圧実効値)。三相半波ではEd=(3√6/2π)V_p≒1.17V(V_pは相電圧実効値)。単相全波の0.9V、単相半波の0.45Vとあわせて代表値として暗記。
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問360.次の整流回路のうち、出力直流電圧の脈動率(リプル率)が最も小さいものはどれか。
- ア.単相半波整流
- イ.単相全波整流
- ウ.三相全波整流
- エ.三相半波整流
正解:ウ.三相全波整流
解説:脈動率は1周期あたり整流回数(リプル波数)が多いほど小さい。単相半波1回・単相全波2回・三相半波3回・三相全波6回。三相全波は脈動成分が最も小さく、平滑フィルタ容量も最小で済む。
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問361.ある制御系の開ループ伝達関数がG(s)=K/{s(1+0.1s)(1+0.02s)}で与えられているとき、Kを大きくしていくと閉ループ系が不安定になる。これに最も関係する判別法はどれか。
- ア.重ね合わせの理
- イ.キルヒホッフの法則
- ウ.テブナンの定理
- エ.ラウス・フルビッツの安定判別法
正解:エ.ラウス・フルビッツの安定判別法
解説:閉ループ系の特性方程式の係数からラウス表を構成し、第1列の符号変化数で右半平面の極の個数を求めるのがラウス・フルビッツ法。ナイキスト判別法とともに制御系の安定判別の基本手法である。
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問362.次のうち、自動制御系における「定常偏差を除去する」目的で最も寄与するのはどれか。
- ア.積分(I)動作
- イ.微分(D)動作
- ウ.デッドタイム要素
- エ.比例(P)動作
正解:ア.積分(I)動作
解説:I動作は偏差を積分するため、偏差が残っていれば操作量を増減させ続け、最終的に偏差を零にする。P動作だけではゲイン有限のため定常偏差が残る。D動作は予測的に変化を抑え、デッドタイムは応答遅延要素。
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問363.光束Φ=2000lm、半径r=2mの球の中心に置いた点光源があるとき、球面上の平均照度E[lx]として正しいものはどれか。
- ア.約20lx
- イ.約40lx
- ウ.約80lx
- エ.約160lx
正解:イ.約40lx
解説:球の表面積S=4πr²=4π×4≒50.3m²。平均照度E=Φ/S=2000/50.3≒39.8≒40lx。点光源の全光束を取り囲む球の表面で平均化するこの計算は照明計算の基本問題で、距離2乗に反比例する性質を含む。
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問364.次のうち、誘電加熱の代表的な用途として最も適切なものはどれか。
- ア.鉄鋼の溶解
- イ.金属の表面焼入れ
- ウ.プラスチック(熱可塑性樹脂)の溶着・接合
- エ.電気自動車のモータ駆動
正解:ウ.プラスチック(熱可塑性樹脂)の溶着・接合
解説:誘電加熱は絶縁体内部に高周波電界を印加し、誘電損で発熱させる方式。プラスチック溶着・木材乾燥・電子レンジ等が代表用途。金属の焼入れは誘導加熱、鉄鋼溶解はアーク炉・誘導炉、EV駆動は無関係。
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問365.リチウムイオン電池の特徴に関する次の記述のうち、誤っているものはどれか。
- ア.公称電圧が3.6〜3.7V程度と比較的高い
- イ.エネルギー密度が高く、軽量化に有利
- ウ.メモリ効果がほとんどなく、継ぎ足し充電が可能
- エ.鉛蓄電池に比べて自己放電率がきわめて大きい
正解:エ.鉛蓄電池に比べて自己放電率がきわめて大きい
解説:リチウムイオン電池は自己放電率が小さく、長期保管にも有利。メモリ効果がなく高電圧・高エネルギー密度で携帯機器・EVに普及した。ただし過充電・過放電・温度上昇で発火リスクがあるためBMSが必須。
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問366.次の論理式の組合せのうち、ド・モルガンの法則として正しいものはどれか。
- ア.(A+B)の補=A補・B補
- イ.(A・B)の補=A補・B補
- ウ.A・(B+C)=A・B+C
- エ.A+(B・C)=(A+B)・C
正解:ア.(A+B)の補=A補・B補
解説:ド・モルガンの法則は(A+B)の補=A補・B補、(A・B)の補=A補+B補の2式。論理積・論理和と否定を入れ替える基本則で、論理回路の簡略化やNAND/NORゲートによる回路実現の際に頻繁に使用される。
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問367.コンピュータの記憶装置の階層において、CPUに最も近く高速だが容量が小さいものはどれか。
- ア.ハードディスク(HDD)
- イ.キャッシュメモリ(SRAM)
- ウ.主記憶(DRAM)
- エ.光ディスク
正解:イ.キャッシュメモリ(SRAM)
解説:記憶階層はCPU内レジスタ→キャッシュ(SRAM、L1/L2/L3)→主記憶(DRAM)→補助記憶(SSD/HDD)→外部記憶の順。上位ほど高速・小容量、下位ほど低速・大容量。キャッシュはCPUに最も近い実装。
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問368.巻線形三相誘導電動機の二次抵抗を増加させたとき、最大トルクおよびそれを発生するすべりの変化について正しい組合せはどれか。
- ア.最大トルクは増加し、その点のすべりは小さくなる
- イ.最大トルクは減少し、その点のすべりは大きくなる
- ウ.最大トルクは変化せず、その点のすべりは大きくなる
- エ.最大トルクもその点のすべりも変化しない
正解:ウ.最大トルクは変化せず、その点のすべりは大きくなる
解説:比例推移により、最大トルクTmは二次抵抗に無関係で一定、最大トルクを生じるすべりs_mはr2に比例して増加する。これを利用し巻線形では始動時に二次抵抗を入れて始動トルクを増大できる。
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問369.三相同期発電機の自己励磁現象に関する次の記述のうち、最も適切なものはどれか。
- ア.短絡比の小さい機械でのみ発生する乱調現象である
- イ.発電機の界磁を強くしすぎて生じる過励磁現象である
- ウ.突発短絡時に発電機が過電流を生じる現象
- エ.長距離送電線などの大きな静電容量負荷により、進み電機子電流が増磁作用を生じて電圧が異常上昇する現象
正解:エ.長距離送電線などの大きな静電容量負荷により、進み電機子電流が増磁作用を生じて電圧が異常上昇する現象
解説:自己励磁とは、無励磁で長距離送電線や大コンデンサに接続したとき、進み電流による電機子増磁作用と残留磁気の相乗で電圧が異常上昇する現象。短絡比の大きい鉄機械にすることで防止できる。
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問370.ある変圧器の鉄損Pi=300W、定格時銅損Pc=600W、定格容量=20kVA、力率1のときの最大効率を与える負荷率α[%]として最も近いものはどれか。
- ア.71%
- イ.60%
- ウ.50%
- エ.82%
正解:ア.71%
解説:最大効率条件はPi=α²Pcより、α=√(Pi/Pc)=√(300/600)=√0.5≒0.707、すなわち約71%。配電用変圧器は平均負荷率がこの近辺になるよう設計され、無負荷損と負荷損のバランスを最適化する。
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問371.次のうち、直流送電方式(HVDC)の利点として誤っているものはどれか。
- ア.長距離大容量送電において、線路の充電容量による影響を受けにくい
- イ.変電所機器の構成が交流変電所より単純で、コストが安い
- ウ.短絡容量の増加を伴わずに系統連系できる
- エ.異周波数系統間の連系が可能
正解:イ.変電所機器の構成が交流変電所より単純で、コストが安い
解説:HVDCは交直変換装置(コンバータ)が必要で、機器構成は複雑かつ高価。それでもなお長距離大容量・海底ケーブル・異周波数連系では総合的に有利となる。他の3項目はHVDCの代表的長所である。
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問372.次のうち、誘導電動機の損失として一般に存在しないものはどれか。
- ア.二次銅損
- イ.一次銅損
- ウ.整流子損
- エ.鉄損
正解:ウ.整流子損
解説:誘導電動機には整流子が存在しないため、整流子による損失は発生しない。整流子損は直流機特有の損失(ブラシ接触損・整流子のジュール損)である。誘導機の損失は一次銅損・二次銅損・鉄損・機械損が主体。
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問373.三相3線式の平衡負荷電力P=10kW、線間電圧V=200V、力率0.8のときの線電流I[A]として最も近いものはどれか。
- ア.21A
- イ.29A
- ウ.50A
- エ.36A
正解:エ.36A
解説:P=√3・V・I・cosθよりI=P/(√3・V・cosθ)=10000/(1.732×200×0.8)=10000/277.1≒36.1A。三相平衡負荷の電力公式は頻出で、単相P=VIcosθと混同しないこと。
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問374.次の論理回路のうち、入力A、Bに対し出力Y=Aと一致する(Bの値に影響されない)動作をするものはどれか。
- ア.Y=(A AND 1) OR (A AND B補) = A
- イ.Y=A AND B
- ウ.Y=A OR B
- エ.Y=A XOR B
正解:ア.Y=(A AND 1) OR (A AND B補) = A
解説:Y=(A AND 1) OR (A AND B補) を展開するとY=A・1+A・B補=A(1+B補)=Aとなり、Bに依存しない。これが正解。他の3式はBの値で出力が変化する。論理代数の吸収則と恒等則を組み合わせた典型問題。
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問375.直流チョッパ制御で電気車両を駆動するとき、力行時はチョッパで電圧を制御し、減速時には電動機を発電機として動作させ、エネルギーを架線に返す方式は何と呼ばれるか。
- ア.発電制動
- イ.回生制動
- ウ.逆相制動(プラッギング)
- エ.渦電流制動
正解:イ.回生制動
解説:回生制動は電動機を発電機運転し、得られた電気エネルギーを架線(電源)へ返す省エネ制動。発電制動は抵抗で熱として消費、逆相制動は逆電圧急停止、渦電流制動は導体板の渦電流による制動でそれぞれ別方式。
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問376.オームの法則により、抵抗Rに電流Iが流れているとき、両端の電圧VはV=IRで表される。
正解:○(正しい)
解説:オームの法則はV=IRで表され、電圧Vは電流Iと抵抗Rの積に等しい。これは線形抵抗素子で成立する基本法則であり、直流・交流ともに瞬時値で適用できる。電験二種でも回路解析の出発点となる。
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問377.キルヒホッフの電流則(KCL)は、回路網内の任意の閉路における電圧の代数和がゼロであることを表す法則である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。KCLは任意の節点に流入する電流の代数和がゼロという法則。閉路の電圧代数和がゼロというのはキルヒホッフの電圧則(KVL)。電流則は電荷保存則、電圧則はエネルギー保存則に基づく。
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問378.テブナンの定理を用いると、線形回路網は1つの等価電圧源と等価インピーダンスの直列回路に置き換えることができる。
正解:○(正しい)
解説:テブナンの定理によれば、任意の線形回路網は端子間の開放電圧Voと内部インピーダンスZoを直列接続した等価回路で表現できる。これによって複雑な回路の解析を簡略化でき、負荷変動の評価に有用である。
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問379.重ね合わせの理は、複数の独立電源を含む非線形回路においても適用可能である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。重ね合わせの理は線形回路でのみ成立する。非線形素子(ダイオード等)を含む回路では電圧・電流の関係が比例しないため適用できない。各電源を単独で考え個別の応答を加算する手法である。
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問380.正弦波交流電圧v=Vm sin(ωt)の実効値はVm/2で与えられる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。正弦波の実効値は最大値の1/√2倍(Vm/√2≒0.707Vm)であり、Vm/2ではない。これは瞬時値の二乗平均平方根(RMS)に基づき、同等電力を直流で供給する等価値である。Vm/2は半波整流平均値と混同しやすい。
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問381.RLC直列共振回路では、共振時に回路全体のインピーダンスが最大となる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。RLC直列共振では誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスが等しくなり打ち消し合うため、インピーダンスは抵抗Rのみで最小となる。並列共振の場合はインピーダンスが最大となる点と混同しないこと。
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問382.対称三相交流回路において、線間電圧と相電圧の比は星形(Y)結線で√3、三角(Δ)結線で1である。
正解:○(正しい)
解説:Y結線では線間電圧=√3×相電圧、Δ結線では線間電圧=相電圧の関係。一方、線電流と相電流ではΔ結線で√3倍の関係になる。三相電力計算P=√3VL IL cosθの導出根拠でもある。
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問383.Δ-Y変換において、対称三相負荷ではΔ結線のインピーダンスZΔはY結線のインピーダンスZYの√3倍となる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。対称三相負荷のΔ-Y等価変換ではZΔ=3ZY(3倍)の関係である。√3倍ではない。同じ三相負荷を表現する際、Δ結線のインピーダンスはY結線の3倍必要となる。線間電圧/相電圧比の√3と混同しやすい。
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問384.クーロンの法則によれば、2つの点電荷間の力は両電荷の積に比例し、距離の3乗に反比例する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。クーロンの法則では力Fは距離rの2乗に反比例する(F=Q1Q2/4πε r²)。3乗ではない。万有引力の法則と同じ逆二乗則であり、電界も逆二乗則に従って減衰する。
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問385.平行平板コンデンサの静電容量Cは、電極面積Sに比例し、極板間隔dに反比例する。
正解:○(正しい)
解説:C=εS/dで表され、面積に比例・間隔に反比例する。誘電率εが大きい媒質を挟むと容量は増大する。電解コンデンサで大容量が得られるのは実効的なdが小さくεrが大きいためである。
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問386.ファラデーの電磁誘導の法則によれば、誘導起電力の大きさは鎖交磁束の時間変化率に比例する。
正解:○(正しい)
解説:e=-dΦ/dtで表される。鎖交磁束の時間変化率に比例し、向きはレンツの法則により磁束変化を妨げる方向となる。発電機・変圧器・誘導電動機など電気機器の動作原理の根幹となる。
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問387.自己インダクタンスLの単位はファラド(F)である。
正解:×(誤り)
解説:誤り。自己インダクタンスの単位はヘンリー(H)であり、1H=1V·s/A。ファラド(F)は静電容量の単位である。Lはコイルの磁気的特性を表し、e=-L dI/dtで誘導起電力を生む。
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問388.磁気回路において、起磁力FはF=N/I(Nは巻数、Iは電流)で表される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。磁気回路の起磁力はアンペアターン(AT)で表され、F=NI(積)である。N/I(商)ではない。これは電気回路における起電力に相当し、磁束Φ=F/Rm(Rmは磁気抵抗)の関係が電気回路のオームの法則と類似する。
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問389.真性半導体ではフェルミ準位が伝導帯の底に位置する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。真性半導体ではフェルミ準位は禁制帯のほぼ中央に位置する。N型では伝導帯側、P型では価電子帯側に偏る。フェルミ準位は電子の存在確率が1/2となるエネルギー準位である。
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問390.PN接合ダイオードの順方向特性では、しきい値電圧を超えると電流が指数関数的に増加する。
正解:○(正しい)
解説:ショックレーのダイオード方程式I=Is(exp(qV/nkT)-1)に従い、順方向電圧が熱電圧(kT/q≒26mV)を超えると電流は指数関数的に急増する。シリコンダイオードのしきい値はおよそ0.6〜0.7Vである。
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問391.バイポーラトランジスタのhFE(直流電流増幅率)は、コレクタ電流とエミッタ電流の比で定義される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。hFEはコレクタ電流とベース電流の比(IC/IB)で定義される。コレクタ電流とエミッタ電流の比はα(=IC/IE)でhFB相当。両者の関係はβ=α/(1-α)で結ばれる。
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問392.FET(電界効果トランジスタ)は電圧制御素子であり、ゲート電圧でドレイン電流を制御する。
正解:○(正しい)
解説:FETはゲート電圧でチャネルの導電状態を変化させ、ドレイン電流を制御する電圧制御素子である。入力インピーダンスが極めて高い特徴があり、バイポーラ(電流制御)と対比される。
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問393.理想オペアンプの入力インピーダンスは無限大、出力インピーダンスはゼロである。
正解:○(正しい)
解説:理想オペアンプは入力インピーダンス∞・出力インピーダンス0・開ループ利得∞・帯域幅∞・オフセット電圧0などの仮定で扱う。これにより負帰還回路の解析で仮想短絡・仮想接地が成立する。
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問394.反転増幅回路の電圧利得は、入力抵抗Rinと帰還抵抗Rfの比で表され、Av=Rf/Rinとなる(極性は正)。
正解:×(誤り)
解説:誤り。反転増幅回路の電圧利得はAv=-Rf/Rinであり、極性は負(反転)。入力信号に対し出力が180度反転する。非反転増幅回路ならAv=1+Rf/Rinで極性は正。
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問395.RC直列回路に直流電圧Eを印加したとき、時定数τはCRで与えられる。
正解:○(正しい)
解説:RC回路の時定数はτ=CRで、コンデンサ電圧が最終値の約63.2%に達する時間を示す。5τ経過で約99.3%に達し、実用上充電完了とみなされる。過渡現象解析の基本パラメータである。
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問396.RL直列回路の過渡応答における時定数τはRLで与えられる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。RL回路の時定数はτ=L/Rで与えられる(積ではなく商)。インダクタンスLが大きいほど、また抵抗Rが小さいほど時定数は大きくなり、電流の立ち上がりが緩やかになる。
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問397.電圧計を測定対象に接続する場合は、測定対象と直列に接続する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。電圧計は内部抵抗が非常に大きく、被測定回路と並列に接続して両端電圧を測る。直列接続では測定電流を制限してしまい正確な電圧を得られない。直列に接続するのは電流計の方である。
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問398.ホイートストンブリッジで未知抵抗を測定する際、検流計の指示がゼロのとき4つの抵抗値は平衡条件R1R3=R2R4を満たす。
正解:○(正しい)
解説:ブリッジが平衡状態(検流計指示ゼロ)のとき、対角に位置する抵抗の積が等しくなる。一般にR1/R2=R4/R3すなわちR1R3=R2R4の関係。電源の電圧や内部抵抗の影響を受けない高精度測定が可能である。
-
問399.三相3線式の電力測定において、二電力計法(2つの単相電力計)で力率1〜0までの全範囲の電力を測定できる。
正解:○(正しい)
解説:二電力計法(ブロンデルの定理)は対称三相のみならず不平衡三相にも適用でき、線電流と線間電圧から有効電力の合計P=W1+W2を得られる。力率は cosθ=(W1+W2)/√3/√(W1²+W2²-W1W2)の関係から算出可能。
-
問400.電力計の指示値が負になる場合、その電力計を逆接続して読みを正の値として加算すればよい。
正解:×(誤り)
解説:誤り。二電力計法で1つの計器が負を示す場合、その計器を逆接続して得た値は『減算』する必要がある。総電力P=W1-W2となる。低力率時に発生し、力率0.5以下で一方の電力計が逆振れする。
-
問401.オシロスコープのリサジュー図形を用いて、2つの正弦波信号の周波数比や位相差を測定できる。
正解:○(正しい)
解説:X-Y入力に2信号を加えたとき得られる図形(リサジュー図形)から、両信号の周波数比は接点の比、位相差は楕円の形から求められる。同一周波数で位相差90度では円、0度では直線となる。
-
問402.ノートンの定理を用いると、線形回路網は1つの等価電流源と等価アドミタンスの並列回路に置き換えることができる。
正解:○(正しい)
解説:ノートンの定理は短絡電流Isと内部アドミタンスYoの並列回路に等価変換する手法。テブナンの定理(電圧源直列)と双対関係にあり、Vo=Is/YoかつZo=1/Yoで相互変換可能である。
-
問403.コンデンサに蓄えられるエネルギーWは、W=CV²で表される。
正解:×(誤り)
解説:誤り。コンデンサの蓄積エネルギーはW=(1/2)CV²(または(1/2)Q²/C)であり、係数1/2を欠かしてはならない。0からVまで充電する過程でd(W)=v·dq=v·C·dvを積分した結果として導かれる。インダクタのW=(1/2)LI²と双対関係にある。
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問404.ガウスの法則によれば、閉曲面を貫く電気力線の総数は、その閉曲面内に含まれる全電荷量に比例する。
正解:○(正しい)
解説:ガウスの法則∮E·dS=Q/εは、閉曲面を貫く電束(電気力線数)が内部の全電荷量Qに等しいことを示す。マクスウェル方程式の1つで、対称性の高い電界分布の算出に用いられる。
-
問405.強磁性体の磁化曲線(B-H曲線)は線形であり、ヒステリシスを示さない。
正解:×(誤り)
解説:誤り。強磁性体(鉄・ニッケル等)は非線形なB-H特性を示し、磁化と消磁の経路が異なるヒステリシスループを描く。これに伴う鉄損(ヒステリシス損)は変圧器・電動機の効率低下の主因となる。
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問406.アンペアの周回積分の法則では、閉曲線に沿った磁界Hの線積分が、その閉曲線を貫く全電流に等しいとされる。
正解:○(正しい)
解説:∮H·dl=I(鎖交電流)で表され、磁界と電流の関係を与える基本法則。マクスウェルにより変位電流項∂D/∂tが追加され、電磁波の存在予言につながった。ソレノイドや無限長導線の磁界算出に有用。
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問407.ツェナーダイオードは順方向特性を利用して定電圧素子として用いられる。
正解:×(誤り)
解説:誤り。ツェナーダイオードは逆方向のブレークダウン領域(降伏電圧)でほぼ一定電圧を保つ性質を利用する。順方向特性は通常のダイオードと同じであり、定電圧素子としては機能しない。
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問408.差動増幅回路の同相信号除去比(CMRR)が大きいほど、ノイズなど同相成分を効果的に除去できる。
正解:○(正しい)
解説:CMRR=差動利得Ad/同相利得Acmで定義され、dB表示される。値が大きいほど共通モード(同相)信号を抑制し、差動信号のみを増幅する。計測アンプ・オペアンプの重要指標である。
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問409.電流計のシャント抵抗(分流器)は電流計と直列に接続して測定範囲を拡大する。
正解:×(誤り)
解説:誤り。シャント抵抗は電流計と並列に接続する。これにより電流の一部をバイパスして電流計の測定範囲を拡大できる。電圧計の場合は逆に直列に倍率器抵抗を接続して測定範囲を拡大する。
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問410.皮相電力S、有効電力P、無効電力Qの関係はS²=P²+Q²で表される。
正解:○(正しい)
解説:電力の三角関係でS=√(P²+Q²)。皮相電力S[VA]は電圧×電流の積、有効電力P[W]=Scosθ、無効電力Q[var]=Ssinθであり、力率cosθ=P/Sとなる。電力計算の基本である。
-
問411.LC直列共振回路の共振周波数f0は、f0=1/(2π√LC)で与えられる。
正解:○(正しい)
解説:共振条件はωL=1/ωCすなわちω²=1/LCから導かれ、f0=1/(2π√LC)となる。直列共振では共振周波数でインピーダンスが最小(R)、並列共振では最大となる。フィルタ・同調回路の基礎式。
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問412.ノートンの定理とテブナンの定理は互いに等価変換可能であり、Vo=Is·Zoの関係がある。
正解:○(正しい)
解説:テブナン等価回路(Vo、Zo直列)とノートン等価回路(Is、Zo並列)はVo=Is·Zoで変換できる。Zoは両者で共通の内部インピーダンス。回路解析で計算しやすい方を選んで適用する。
-
問413.対称三相電力P=√3VL IL cosθの式で、VLは相電圧、ILは相電流を表す。
正解:×(誤り)
解説:誤り。この式のVLは線間電圧、ILは線電流である。相電圧・相電流を使う場合はP=3Vp Ip cosθとなる。三相電力の表現では『線』量と『相』量を厳格に区別する必要がある。
-
問414.起電力10V、内部抵抗1Ωの電池に5Ωの負荷抵抗を接続したとき、負荷に流れる電流はいくらか。
- ア.約1.67A
- イ.約2.00A
- ウ.約2.50A
- エ.約10.0A
正解:ア.約1.67A
解説:回路全体の抵抗はR=1+5=6Ω。オームの法則によりI=E/R=10/6≒1.67A。電池の内部抵抗を含めた閉回路で電流計算を行うのが基本である。
-
問415.抵抗R=10Ω、インダクタンスL=20mHの直列回路に周波数50Hzの交流電圧を印加したとき、合成インピーダンスの大きさはおよそいくらか。
- ア.約10.0Ω
- イ.約11.8Ω
- ウ.約16.3Ω
- エ.約20.0Ω
正解:イ.約11.8Ω
解説:誘導性リアクタンスXL=2πfL=2π×50×0.02≒6.28Ω。インピーダンスZ=√(R²+XL²)=√(100+39.5)=√139.5≒11.8Ω。直列RL回路の合成インピーダンス算出の基本問題である。
-
問416.対称三相回路でΔ結線の相インピーダンスが30Ωのとき、これを等価Y結線に変換した場合の相インピーダンスはいくらか。
- ア.30Ω
- イ.約3.3Ω
- ウ.10Ω
- エ.90Ω
正解:ウ.10Ω
解説:ZY=ZΔ/3の関係から、30/3=10Ω。逆にY→Δ変換では3倍となる。対称三相負荷では各相同一インピーダンスのためこの単純式が成立し、解析時に頻繁に用いる関係式である。
-
問417.RLC直列共振回路でR=10Ω、L=10mH、C=10μFのとき、共振周波数f0はおよそいくらか。
- ア.約50Hz
- イ.約160Hz
- ウ.約1.6kHz
- エ.約503Hz
正解:エ.約503Hz
解説:f0=1/(2π√LC)=1/(2π√(10e-3×10e-6))=1/(2π√(1e-7))=1/(2π×3.16e-4)≒503Hz。共振周波数は抵抗Rに無関係でLとCのみで決まる点が重要である。
-
問418.面積100cm²、極板間隔1mm、比誘電率4の誘電体を挟む平行平板コンデンサの静電容量はおよそいくらか(ε0=8.85×10⁻¹²F/m)。
- ア.約354pF
- イ.約35pF
- ウ.約3.5nF
- エ.約35nF
正解:ア.約354pF
解説:C=ε0εr S/d=8.85e-12×4×100e-4/1e-3=8.85e-12×4×10=3.54e-10F≒354pF。単位換算(cm²→m²、mm→m)を確実に行うこと。誘電体挿入で容量はεr倍になる。
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問419.巻数1000回のコイルに鎖交する磁束が0.01秒間に0.005Wbから0.025Wbに増加したとき、誘導起電力の大きさはいくらか。
- ア.20V
- イ.2000V
- ウ.200V
- エ.20000V
正解:イ.2000V
解説:e=N|dΦ/dt|=1000×(0.025-0.005)/0.01=1000×0.02/0.01=1000×2=2000V。ファラデーの法則の数値計算問題で、ΔΦ/Δtを正確に評価することが重要。
-
問420.シリコンPN接合ダイオードの順方向電圧降下はおよそいくらか。
- ア.約1.4V
- イ.約0.2V
- ウ.約0.7V
- エ.約3.0V
正解:ウ.約0.7V
解説:シリコンダイオードの順方向電圧降下は概ね0.6〜0.7V。ゲルマニウムは0.2〜0.3V、ショットキーバリアは0.2〜0.4V、発光ダイオードは色により1.5〜3.5V。材料により電圧降下が異なる。
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問421.バイポーラトランジスタでベース電流が20μA、コレクタ電流が4mAのとき、直流電流増幅率hFEはいくらか。
- ア.20
- イ.100
- ウ.400
- エ.200
正解:エ.200
解説:hFE=IC/IB=4e-3/20e-6=4000/20=200。一般的なトランジスタの増幅率は数十〜数百程度。設計時にはhFEのばらつき(個体差・温度依存性)を考慮し、バイアス回路は安定化を図る。
-
問422.反転増幅回路で入力抵抗Rin=10kΩ、帰還抵抗Rf=100kΩのとき、電圧利得はいくらか。
- ア.-10
- イ.-100
- ウ.-1
- エ.+10
正解:ア.-10
解説:反転増幅器の利得Av=-Rf/Rin=-100k/10k=-10。極性は反転(負)で大きさは10倍。入力信号と180度逆位相の出力が得られ、抵抗比で容易に利得を調整できる点が特長である。
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問423.非反転増幅回路で入力抵抗R1=1kΩ、帰還抵抗Rf=9kΩのとき、電圧利得はいくらか。
- ア.+9
- イ.+10
- ウ.-10
- エ.+11
正解:イ.+10
解説:非反転増幅器の利得Av=1+Rf/R1=1+9k/1k=10。極性は正(同相)で大きさ10倍。反転型と異なり入力インピーダンスがオペアンプ並みに高く、ボルテージフォロワ(Rf=0)の場合は利得1となる。
-
問424.R=1kΩ、C=10μFのRC直列回路に直流5Vを印加した。時定数τはいくらか。
- ア.1ms
- イ.100ms
- ウ.10ms
- エ.1s
正解:ウ.10ms
解説:τ=CR=10e-6×1e3=10e-3=10ms。コンデンサ電圧はτ後に最終値の約63.2%(3.16V)、5τ後にほぼ完了。RC積で求まる時定数は過渡応答評価の基本パラメータである。
-
問425.L=100mH、R=10ΩのRL直列回路の時定数はいくらか。
- ア.1s
- イ.100ms
- ウ.1ms
- エ.10ms
正解:エ.10ms
解説:RL回路の時定数τ=L/R=0.1/10=0.01s=10ms。電流iはi=(E/R)(1-exp(-t/τ))で立ち上がる。L大・R小ほど時定数は大きくなり立ち上がりが緩やかになる。
-
問426.電流計(内部抵抗1Ω、最大目盛100mA)の測定範囲を10Aまで拡大したい。並列に接続するシャント抵抗の値はおよそいくらか。
- ア.約10mΩ
- イ.約100mΩ
- ウ.約1Ω
- エ.約10Ω
正解:ア.約10mΩ
解説:倍率n=10/0.1=100。シャント抵抗Rs=Ra/(n-1)=1/99≒0.0101Ω≒10.1mΩ。シャント抵抗を流れる電流は9.9Aで、電流計には100mAだけ流れる関係になる。
-
問427.三相3線式回路で線間電圧200V、線電流20A、力率0.8のとき、有効電力Pはおよそいくらか。
- ア.約3.2kW
- イ.約5.54kW
- ウ.約4.0kW
- エ.約8.0kW
正解:イ.約5.54kW
解説:P=√3VL IL cosθ=√3×200×20×0.8=1.732×200×20×0.8≒5543W≒5.54kW。三相電力の基本計算式で√3が含まれる点に注意。皮相電力はS=√3VI≒6.93kVAとなる。
-
問428.100V、60Wの白熱電球の抵抗値はおよそいくらか(定格動作時)。
- ア.約16.7Ω
- イ.約60Ω
- ウ.約167Ω
- エ.約100Ω
正解:ウ.約167Ω
解説:P=V²/Rの関係からR=V²/P=100²/60=10000/60≒166.7Ω。電球は温度上昇で抵抗が増加するため、冷時抵抗は約1/10程度になる。突入電流が大きい原因でもある。
-
問429.10mHのインダクタに2Aの電流を流したとき、蓄えられる磁気エネルギーはいくらか。
- ア.10mJ
- イ.40mJ
- ウ.80mJ
- エ.20mJ
正解:エ.20mJ
解説:W=(1/2)LI²=0.5×0.01×4=0.02J=20mJ。インダクタの蓄積エネルギーは電流の2乗に比例。電源遮断時にはこのエネルギーが放出されサージ電圧の原因となるため、フリーホイールダイオードで保護する。
-
問430.10μFのコンデンサを200Vに充電したとき、蓄えられるエネルギーはいくらか。
- ア.約200mJ
- イ.約20mJ
- ウ.約2mJ
- エ.約2J
正解:ア.約200mJ
解説:W=(1/2)CV²=0.5×10e-6×200²=0.5×10e-6×40000=0.2J=200mJ。コンデンサの蓄積エネルギーは電圧の2乗に比例し、急速放電すれば瞬時に大電力が得られる(フラッシュ等の応用)。
-
問431.真空中で2つの点電荷+1μCと+2μCが距離10cm離れているとき、両電荷間に働く力の大きさはおよそいくらか(k=9×10⁹)。
- ア.約0.18N
- イ.約1.8N
- ウ.約180N
- エ.約18N
正解:イ.約1.8N
解説:F=kQ1Q2/r²=9e9×1e-6×2e-6/(0.1)²=9e9×2e-12/0.01=1.8e-2/0.01=1.8N。クーロンの法則の数値計算で、単位換算と逆二乗則を確実に適用する。
-
問432.正弦波交流電圧の最大値が141Vであるとき、実効値はおよそいくらか。
- ア.約70V
- イ.約141V
- ウ.約100V
- エ.約200V
正解:ウ.約100V
解説:実効値=最大値/√2=141/1.414≒100V。日本の商用電源100Vの実効値は141Vの最大値に対応する。電力計算では実効値を用いるため、最大値と区別して扱う必要がある。
-
問433.ある回路の力率が0.6(遅れ)、有効電力が600Wのとき、無効電力はおよそいくらか。
- ア.約360var
- イ.約500var
- ウ.約1000var
- エ.約800var
正解:エ.約800var
解説:cosθ=0.6→sinθ=0.8(遅れ)。皮相電力S=P/cosθ=600/0.6=1000VA。無効電力Q=S sinθ=1000×0.8=800var(遅れ)。または直接tanθ=sinθ/cosθ=4/3からQ=P tanθ=600×4/3=800var。
-
問434.10Vの直流電源にR=2Ω、L=4Hの直列回路を接続した。時定数経過時の電流値はおよそいくらか。
- ア.約3.16A
- イ.約1.84A
- ウ.約4.32A
- エ.約5.00A
正解:ア.約3.16A
解説:最終電流I∞=E/R=10/2=5A。時定数τ=L/R=4/2=2s。i(τ)=I∞(1-1/e)=5×0.632≒3.16A。τ経過で最終値の約63.2%という基本則を確認する問題である。
-
問435.電圧計(内部抵抗1kΩ、最大目盛10V)の測定範囲を100Vに拡大するには倍率器抵抗をいくら直列に挿入すればよいか。
- ア.1kΩ
- イ.9kΩ
- ウ.10kΩ
- エ.100kΩ
正解:イ.9kΩ
解説:倍率n=100/10=10。倍率器抵抗Rm=Rv(n-1)=1k×9=9kΩ。倍率器に電圧の(n-1)/n=9/10が分担され、計器には1/10=10Vが印加される関係になる。電圧計拡張の基本問題。
-
問436.二電力計法で電力計の指示がW1=600W、W2=400Wのとき、三相回路の総有効電力はいくらか(両計器が正方向の場合)。
- ア.200W
- イ.1414W
- ウ.1000W
- エ.1732W
正解:ウ.1000W
解説:ブロンデルの定理により、三相3線式の総電力P=W1+W2=600+400=1000W。両計器が正値を示すなら単純加算。一方が逆振れする場合は減算する点に注意する。
-
問437.上問の二電力計法で力率cosθはおよそいくらか。
- ア.約0.5
- イ.約0.7
- ウ.約0.866
- エ.約0.945
正解:エ.約0.945
解説:cosθ=(W1+W2)/√(W1²+W2²-W1W2)/√3でなく、tanθ=√3(W1-W2)/(W1+W2)=√3×200/1000=0.346→θ≒19.1°→cosθ≒0.945。二電力計法で力率算出する標準公式。
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問438.次のうち、ホール効果に関する記述として正しいものはどれか。
- ア.電流方向と磁界方向に垂直な電位差が生じる
- イ.コイルに逆起電力を生じる現象である
- ウ.磁性体のヒステリシス特性を表す
- エ.PN接合に逆電圧を加えたときの降伏現象
正解:ア.電流方向と磁界方向に垂直な電位差が生じる
解説:ホール効果は電流が流れる導体・半導体に磁界を加えると、電流と磁界の両方に垂直な方向に電位差(ホール電圧)が生じる現象。磁界センサや半導体のキャリア種別判定に応用される。電圧降下や逆起電力とは無関係。
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問439.理想変圧器の一次巻数N1=1000、二次巻数N2=100で、一次に200Vを印加したとき二次電圧はいくらか。
- ア.2V
- イ.20V
- ウ.200V
- エ.2000V
正解:イ.20V
解説:巻数比a=N1/N2=10より、二次電圧V2=V1/a=200/10=20V。変圧器は巻数比でV1:V2=N1:N2、I1:I2=N2:N1、インピーダンス変換はa²倍となる基本関係を理解しておく。
-
問440.次のうち、共振回路の選択度Q(クォリティファクタ)に関する正しい記述はどれか。
- ア.Qは共振周波数とは無関係である
- イ.Qは抵抗Rが大きいほど大きくなる
- ウ.Qが大きいほど共振の帯域幅は狭くなる
- エ.Qが小さいほど選択性が高い
正解:ウ.Qが大きいほど共振の帯域幅は狭くなる
解説:直列共振回路のQはQ=ωL/R=1/(ωCR)で、共振周波数を帯域幅で割った値(f0/Δf)に等しい。Qが大きいほど共振の鋭さ(選択性)が高く、帯域は狭くなる。LCの大小だけでは決まらない。
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問441.電気計測における誤差のうち、計器の零点ずれや感度誤差により発生するものをなんというか。
- ア.偶然誤差
- イ.過失誤差
- ウ.量子化誤差
- エ.系統誤差
正解:エ.系統誤差
解説:系統誤差は計器固有の特性(零点・感度・経年変化)や測定方法に起因し、一定の傾向を持つ。校正で除去可能。偶然誤差はランダムで統計処理で評価、過失誤差は人為的ミスである。
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問442.JFETにおいて、ピンチオフ電圧VPの説明として正しいものはどれか。
- ア.ドレイン電流がゼロになるゲート電圧
- イ.ドレイン電流が最大になるゲート電圧
- ウ.ドレイン電圧の上限値
- エ.ゲート電流が最大になる電圧
正解:ア.ドレイン電流がゼロになるゲート電圧
解説:ピンチオフ電圧VPは、ドレイン電流が遮断(ゼロ)に至るゲート-ソース間電圧。NチャネルJFETではVP<0であり、|VGS|=|VP|でチャネルが完全に閉じる。これより浅いゲート電圧で動作させる。
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問443.電圧降下から内部抵抗を求める実験で、開放電圧10V、5Ω負荷接続時の端子電圧が8Vであった。電源の内部抵抗はいくらか。
- ア.0.25Ω
- イ.1.25Ω
- ウ.2.50Ω
- エ.5.00Ω
正解:イ.1.25Ω
解説:負荷電流I=8/5=1.6A。内部抵抗による電圧降下E-V=10-8=2V。よってr=2/1.6=1.25Ω。電源モデル(理想電圧源+内部抵抗直列)の基本実験。最大電力供給はr=Rのとき。
-
問444.並列共振回路でL=1mH、C=1μFのとき共振周波数f0はおよそいくらか。
- ア.約500Hz
- イ.約50kHz
- ウ.約5kHz
- エ.約500kHz
正解:ウ.約5kHz
解説:f0=1/(2π√LC)=1/(2π√(1e-3×1e-6))=1/(2π√1e-9)=1/(2π×3.162e-5)≒5033Hz≒5.03kHz。並列共振でも共振周波数の式は直列と同じである。共振時のインピーダンスは最大となる。
-
問445.次のうち、抵抗器の色帯(4本帯)で「茶・黒・赤・金」が示す抵抗値はいくらか。
- ア.100Ω
- イ.100kΩ
- ウ.10kΩ
- エ.1kΩ
正解:エ.1kΩ
解説:茶=1、黒=0、赤=10²(乗数)、金=±5%(許容差)。よって10×100=1000Ω=1kΩ±5%。抵抗カラーコードは実務で頻出する基本知識。順序は1桁目-2桁目-乗数-許容差。
-
問446.理想電圧源の内部インピーダンスと理想電流源の内部インピーダンスの組合せとして正しいものはどれか。
- ア.電圧源:0、電流源:∞
- イ.電圧源:∞、電流源:0
- ウ.電圧源:R、電流源:1/R
- エ.電圧源:0、電流源:0
正解:ア.電圧源:0、電流源:∞
解説:理想電圧源は内部インピーダンス0(短絡)で電圧一定。理想電流源は内部インピーダンス∞(開放)で電流一定。実際の電源はテブナン/ノートン等価回路で内部抵抗を持つ非理想電源として扱う。
-
問447.ダイオードを用いた半波整流回路で交流入力電圧の実効値が100Vのとき、出力直流電圧の平均値はおよそいくらか(ダイオードは理想とする)。
- ア.約32V
- イ.約45V
- ウ.約64V
- エ.約90V
正解:イ.約45V
解説:正弦波最大値Vm=100√2≒141V。半波整流の平均値Vdc=Vm/π=141/π≒45V。全波整流ならVdc=2Vm/π≒90V。整流回路の基本数値関係で、出力平滑後はほぼVmに近づく。
-
問448.次のうち、変位電流(マクスウェルの第4法則)を生じる物理現象として正しいものはどれか。
- ア.導体内の自由電子の移動
- イ.磁性体内の磁化ベクトルの変化
- ウ.コンデンサ間の電束密度の時間変化
- エ.電池内部のイオンの拡散
正解:ウ.コンデンサ間の電束密度の時間変化
解説:変位電流はコンデンサ極板間など、電束密度Dが時間変化する場所に流れる仮想電流J_d=∂D/∂t。これにより電磁波の伝播が理論的に説明され、マクスウェルが電磁気学を統一する鍵となった。
-
問449.Y結線対称三相負荷の相電圧が100Vのとき、線間電圧はおよそいくらか。
- ア.57.7V
- イ.100V
- ウ.141V
- エ.173V
正解:エ.173V
解説:Y結線では線間電圧=√3×相電圧=√3×100=173.2V。Δ結線なら線間電圧=相電圧。三相回路解析では結線方式により電圧・電流の関係が異なるため明確に区別する必要がある。
-
問450.MOSFETのうち、ゲート-ソース電圧VGS=0で既にチャネルが形成されている形式はどれか。
- ア.デプレッション形NMOS
- イ.エンハンスメント形PMOS
- ウ.エンハンスメント形NMOS
- エ.JFETのNチャネル形のみ
正解:ア.デプレッション形NMOS
解説:デプレッション形MOSFETはVGS=0で既にチャネルが形成され、負(Nチャネル)または正(Pチャネル)のVGSでチャネルを狭める。エンハンスメント形はVGS=0でチャネル無し、しきい値以上で形成される。