第三種電気主任技術者「機械」の一問一答

1 / -- 正解: 0

📖 第三種電気主任技術者「機械」の全232問と解説（一覧）

第三種電気主任技術者の機械に関する一問一答（全232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。

問1．直流発電機は、整流子なしで直接直流を発電する仕組みである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。直流発電機は「整流子とブラシで交流を直流に変換」（整流子なしで直接直流は不可）。
問2．直流他励発電機は、電機子と直接接続して励磁する方式である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。他励は「別電源で励磁」（直接接続は分巻・直巻）。
問3．直流分巻発電機は、界磁巻線が電機子と直列に接続された方式である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。分巻は「並列接続」（直列は直巻発電機）。
問4．直流直巻電動機は、起動トルクが小さく軽負荷向きである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。直巻は「起動トルク大」、電気機関車等の重負荷向き。
問5．直流電動機の回転速度は、ほぼ電機子電圧に反比例する。

正解：×（誤り）

解説：誤り。直流電動機の回転速度は電機子電圧にほぼ比例します（E≒V=kΦNより）。
問6．同期発電機の同期速度Nsは、Ns=120p/fで表される。

正解：×（誤り）

解説：誤り。同期速度は「Ns=120f/p」（fは周波数、pは極数、記述が逆）。
問7．同期電動機は、同期速度より遅い回転で運転される。

正解：×（誤り）

解説：誤り。同期電動機は同期速度で回転します。同期速度より遅いのは誘導電動機です。
問8．同期発電機の短絡比は、1より小さいほど安定度が高い。

正解：×（誤り）

解説：誤り。短絡比は「1より大きいほど」電圧変動率が小さく安定度高い（記述が逆）。
問9．誘導電動機の滑りsは、s=N/Nsで定義される。

正解：×（誤り）

解説：誤り。滑りは「s=(Ns-N)/Ns」（差分の比、N/Nsではない）。
問10．Y-Δ始動法は、始動電流を全電圧始動の3倍に増加させる。

正解：×（誤り）

解説：誤り。Y-Δ始動は「始動電流を1/3に低減」（増加ではない）。
問11．誘導電動機の回転速度は、同期速度より常に速い。

正解：×（誤り）

解説：誤り。誘導電動機は「同期速度より常に遅い」（滑りがあるため）。
問12．誘導電動機の速度制御では、滑り抑制制御のみが使用される。

正解：×（誤り）

解説：誤り。速度制御は「周波数制御（VVVF）・極数変換・二次抵抗制御」等多様。
問13．変圧器の巻数比は、電圧比と異なる値となる。

正解：×（誤り）

解説：誤り。理想変圧器では「巻数比＝電圧比」（一致）。
問14．変圧器の鉄損は、負荷電流の2乗に比例する。

正解：×（誤り）

解説：誤り。鉄損は「無負荷損で負荷によらずほぼ一定」（負荷の2乗比例は銅損）。
問15．変圧器の銅損は負荷電流の2乗に比例する。

正解：○（正しい）

解説：銅損Pc=I²Rで負荷電流の2乗に比例します。
問16．変圧器の効率が最大となるのは、鉄損と銅損が等しくなるときである。

正解：○（正しい）

解説：変圧器の最大効率の条件は『鉄損=銅損』。鉄損（無負荷損）と銅損（負荷損 I²R）が一致する負荷率で効率が最大となる。設計時の重要パラメータ。
問17．変圧器の結線のうち、Δ-Y結線は昇圧用変圧器として適している。

正解：○（正しい）

解説：Δ-Y結線は二次側がY結線で線間電圧が√3倍になるため昇圧に適します。
問18．V結線は単相変圧器2台で三相を得る方式で、Δ結線3台に比べて利用率が低い。

正解：○（正しい）

解説：正しい。V結線は単相変圧器2台で三相を供給する方式で、Δ結線3台より総容量が小さくなります。利用率（設置2台の容量に対する出力）は√3/2≒86.6%、Δ結線3台との出力比は1/√3≒57.7%です。
問19．パワーエレクトロニクスにおいて、サイリスタはオン・オフともにゲート信号で自由に制御できる半導体スイッチである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。通常のサイリスタはゲートでターンオン可能ですが、ターンオフは自己転流できません。GTOやIGBTは自己消弧形です。
問20．IGBTは電圧駆動形で、MOSFETの低損失とバイポーラの高耐圧を両立したパワー半導体デバイスである。

正解：○（正しい）

解説：IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）は電圧駆動形でMOSFETの低損失とバイポーラの大電力制御の両特性を持つ。インバータ・電源装置で広く使用。
問21．インバータは直流を交流に変換する装置である。

正解：○（正しい）

解説：インバータ=DC→AC変換、コンバータ=AC→DC変換です。
問22．チョッパ回路は直流電圧の大きさを変換する回路である。

正解：○（正しい）

解説：DCチョッパは直流電圧を可変する回路です（降圧・昇圧・昇降圧）。
問23．PWM制御とは、パルス幅変調により出力電圧の実効値を制御する方式である。

正解：○（正しい）

解説：PWM（Pulse Width Modulation）の正しい説明です。
問24．照明の光束の単位はルーメン[lm]であり、光度の単位はカンデラ[cd]である。

正解：○（正しい）

解説：光束[lm]、光度[cd]、照度[lx]、輝度[cd/m²]です。
問25．照度[lx]は、被照面の単位面積当たりに入射する光束[lm/m²]である。

正解：○（正しい）

解説：照度E=光束Φ/面積Aで、lx=lm/m²です。
問26．LED照明は、従来の白熱電球に比べて発光効率が高く、寿命も長い。

正解：○（正しい）

解説：LEDは発光効率100lm/W以上、寿命約4万時間で、白熱電球より圧倒的に優れます。
問27．電熱において、ジュール熱はP=I²Rで表される。

正解：○（正しい）

解説：ジュール熱（電熱）の基本式: P=I²R。電流の2乗に比例し抵抗に比例する。発熱量Q=I²Rt[J]。電熱器・電線の発熱計算で使う。
問28．誘導加熱は、導電性の被加熱物に渦電流を誘導してジュール熱で加熱する方式である。

正解：○（正しい）

解説：IHクッキングヒータや誘導炉の原理です。
問29．電気化学における電気分解では、電気量Q=Itと電気化学当量により析出量が決まる（ファラデーの法則）。

正解：○（正しい）

解説：ファラデーの電気分解の法則の正しい説明です。
問30．鉛蓄電池は一次電池で、充電して繰り返し使用することはできない。

正解：×（誤り）

解説：誤り。鉛蓄電池は二次電池（充電可能）です。自動車バッテリー等に使われます。
問31．自動制御においてフィードバック制御は、制御量を目標値と比較して偏差を減らすように制御する方式である。

正解：○（正しい）

解説：フィードバック制御は出力を入力にフィードバックして目標値との偏差で制御する方式。PID制御等が代表例。エアコン温度制御等で広く使用。
問32．PID制御は、比例・積分・微分の3つの動作を組み合わせた制御方式である。

正解：○（正しい）

解説：PID=Proportional-Integral-Derivativeの3動作制御です。
問33．2進数の1011は10進数の11に等しい。

正解：○（正しい）

解説：2進数1011 → 各桁に重み 8/4/2/1 を掛けて加算: 1×8+0×4+1×2+1×1=11。2進→10進変換の基本。
問34．論理積（AND）は、入力がすべて1のとき出力が1となる。

正解：○（正しい）

解説：AND（論理積）は入力がすべて1のときだけ出力1。例: A=1,B=1→1、それ以外は0。OR（論理和）は1つでも1なら1で逆。
問35．ド・モルガンの定理により、NOT(A AND B)はNOT(A) OR NOT(B)に等しい。

正解：○（正しい）

解説：ド・モルガンの定理: NOT(A AND B) = NOT(A) OR NOT(B)、NOT(A OR B) = NOT(A) AND NOT(B)。論理回路の簡略化で頻用される基本定理。
問36．周波数50Hz、極数4の同期発電機の同期速度[min⁻¹]はいくらか。
- ア．750
- イ．3000
- ウ．1800
- エ．1500
正解：エ．1500

解説：Ns=120f/p=120×50/4=1500[min⁻¹]。
問37．周波数60Hz、極数6の三相誘導電動機が滑り3%で運転しているときの回転速度[min⁻¹]として最も近いものはどれか。
- ア．1164
- イ．1200
- ウ．1236
- エ．1800
正解：ア．1164

解説：Ns=120×60/6=1200、N=Ns(1-s)=1200×0.97=1164[min⁻¹]。
問38．変圧器の巻数比が20のとき、一次電圧6600Vに対する二次電圧[V]はいくらか。
- ア．132
- イ．330
- ウ．660
- エ．3300
正解：イ．330

解説：V2=V1/a=6600/20=330[V]。
問39．変圧器の鉄損100W、全負荷時の銅損400Wのとき、効率が最大となる負荷率[%]として最も近いものはどれか。
- ア．25
- イ．70
- ウ．50
- エ．100
正解：ウ．50

解説：最大効率条件：鉄損=銅損。負荷率αで銅損=α²×400。α²×400=100→α=0.5=50%。
問40．定格容量100kVAの単相変圧器2台をV結線したときの三相出力容量[kVA]として最も近いものはどれか。
- ア．100
- イ．141
- ウ．200
- エ．173
正解：エ．173

解説：V結線容量=√3×単相容量=√3×100≒173[kVA]。
問41．直流分巻電動機が電機子電圧200V、電機子電流20A、電機子抵抗0.5Ωで運転しているときの逆起電力[V]はいくらか。
- ア．190
- イ．180
- ウ．195
- エ．210
正解：ア．190

解説：E=V-Ra×Ia=200-0.5×20=190[V]。
問42．誘導電動機のY-Δ始動法で、全電圧始動に比べて始動電流は何分の1になるか。
- ア．1/√3
- イ．1/3
- ウ．1/2
- エ．1/√3×1/3
正解：イ．1/3

解説：Y-Δ始動で始動電流は1/3になります（始動トルクも1/3）。
問43．インバータ回路で最も一般的に用いられる制御方式はどれか。
- ア．PAM制御
- イ．PFC制御
- ウ．PWM制御
- エ．PLC制御
正解：ウ．PWM制御

解説：インバータは通常PWM（パルス幅変調）制御が用いられます。
問44．パワー半導体デバイスのうち、自己消弧形でないものはどれか。
- ア．IGBT
- イ．GTO
- ウ．MOSFET
- エ．サイリスタ（逆阻止3端子）
正解：エ．サイリスタ（逆阻止3端子）

解説：一般のサイリスタは自己消弧できず、電流零点を待つ必要があります。
問45．100Wの白熱電球から放射される全光束が1200lmのときの総合発光効率[lm/W]はいくらか。
- ア．12
- イ．8
- ウ．80
- エ．120
正解：ア．12

解説：発光効率=1200/100=12[lm/W]。
問46．2進数の1101を10進数で表したものはどれか。
- ア．11
- イ．13
- ウ．14
- エ．15
正解：イ．13

解説：2進数1101 → 各桁に重み 8/4/2/1 を掛けて加算: 1×8+1×4+0×2+1×1=13。1101=13の対応関係を覚える。
問47．論理式A+AB（論理和と論理積）を簡単化するとどうなるか。
- ア．A+B
- イ．AB
- ウ．A
- エ．B
正解：ウ．A

解説：吸収律: A+AB = A(1+B) = A×1 = A。論理式の簡単化で多用される基本則。1+任意 = 1 を活用する。
問48．電圧200V・電流50A・力率0.8の三相誘導電動機の入力[kW]として最も近いものはどれか。
- ア．8.0
- イ．10.0
- ウ．17.3
- エ．13.86
正解：エ．13.86

解説：P=√3VIcosφ=1.732×200×50×0.8≒13856[W]≒13.86[kW]。
問49．抵抗1000Ωの電熱器に電圧100Vを加えたとき、1時間あたりの消費電力量[kWh]はいくらか。
- ア．0.01
- イ．0.1
- ウ．1
- エ．10
正解：ア．0.01

解説：P=V²/R=10000/1000=10[W]、W=10×1=10[Wh]=0.01[kWh]。
問50．三相誘導電動機の滑りが大きくなると、一般的にどうなるか。
- ア．回転速度が同期速度に近づく
- イ．二次銅損が増加する
- ウ．二次側周波数が小さくなる
- エ．効率が向上する
正解：イ．二次銅損が増加する

解説：滑り増→回転数低下→二次側周波数sf増・二次銅損sP2増で効率も低下します。
問51．直流電動機は、ブラシと整流子を介して電機子に直流電流を流し、回転磁界との相互作用で回転する。

正解：○（正しい）

解説：直流電動機：分巻・直巻・複巻型。整流子・ブラシで電機子に直流供給。最近はブラシレス化（BLDCモーター）が主流。
問52．三相誘導電動機は、固定子に三相交流を流し、回転磁界を発生させて回転子を回す方式である。

正解：○（正しい）

解説：三相誘導電動機：かご形・巻線形。最も普及した産業用モーター。シンプル・堅牢・安価が特徴。
問53．誘導電動機の回転速度は、電源の周波数と極数で決まる同期速度より、すべりの分だけ遅い。

正解：○（正しい）

解説：すべり s = (Ns-N)/Ns。Ns=120f/P[rpm]（同期速度）。誘導機は常にすべりがあり同期速度より遅い回転。
問54．同期電動機は、電源周波数と完全に同期した一定速度で回転する電動機である。

正解：○（正しい）

解説：同期電動機：時計用・精密制御用。すべりなし、定速回転。インバータ制御で電気自動車にも応用（永久磁石同期電動機）。
問55．変圧器の理想変圧比は、1次/2次の巻数比に等しい。

正解：○（正しい）

解説：変圧比 a = N1/N2 = V1/V2 = I2/I1。電圧は巻数比に比例、電流は反比例。
問56．変圧器の損失には、無負荷損（鉄損）と負荷損（銅損）がある。

正解：○（正しい）

解説：変圧器損失：鉄損（コア励磁・無負荷でも常時発生）、銅損（巻線抵抗・負荷電流の二乗で増加）。最大効率は両者が等しい時。
問57．インバータは、直流を任意の周波数の交流に変換する装置で、可変速電動機制御に必須である。

正解：○（正しい）

解説：インバータ：DC→AC変換。VVVF（可変電圧可変周波数）でモーター速度制御、エアコン・電車・EVに応用。
問58．コンバータ（整流器）は、交流を直流に変換する装置で、ダイオードやサイリスタを用いる。

正解：○（正しい）

解説：コンバータ：AC→DC変換。整流回路（半波・全波・三相全波）。スイッチング電源・直流送電・モーター駆動の前段で使用。
問59．パワー半導体素子のIGBTは、電圧駆動でゲート制御が容易、大電力スイッチングに広く使用される。

正解：○（正しい）

解説：IGBT：MOSFET（電圧駆動）とBJT（大電流容量）の長所を統合。インバータ・モーター制御の主役。
問60．LED照明は、半導体の発光ダイオードを利用した照明で、消費電力が低く長寿命である。

正解：○（正しい）

解説：LED：発光効率高（120-200lm/W）・長寿命（4-10万時間）・低消費電力。蛍光灯・白熱電球から急速に置換。
問61．パワーエレクトロニクスは、電力の変換・制御に半導体電子回路を応用する技術分野である。

正解：○（正しい）

解説：パワエレ：インバータ・コンバータ・チョッパ・サイクロコンバータ等。電気自動車・再エネ・産業機器の中核技術。
問62．電動機の効率は、出力電力を入力電力で割った値で、IE（International Efficiency）規格で分類される。

正解：○（正しい）

解説：電動機効率：IE1（標準）→IE2（高効率）→IE3（プレミアム）→IE4（スーパープレミアム）→IE5（ウルトラプレミアム）。IE は International Efficiency（国際効率）の略で、IEC 60034-30-1 が定める効率クラスです。省エネ規制でIE3以上が義務化進行中。
問63．電気加熱方式の誘導加熱（IH）は、電磁誘導で導体に渦電流を発生させて加熱する方式である。

正解：○（正しい）

解説：IH（Induction Heating）：効率高・精密制御可。家庭用IHクッキングヒーター・産業用焼入れ等で広く活用。
問64．フィードバック制御は、出力を測定せずに目標値を直接設定する制御方式である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。FB制御は「出力を測定し目標と比較して誤差を修正」（測定せずは制御不可）。
問65．シーケンス制御は、ランダムな順序で動作する制御方式である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。シーケンス制御は「決められた順序で逐次実行」（ランダムではない）。
問66．電動機の始動電流は、定常電流と同程度で特に対策は不要である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。始動電流は「定常電流の数倍」、始動補償器（リアクトル・Y-Δ等）が必要。
問67．PWMは、パルスの周波数を変化させて出力制御する技術である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。PWMは「パルス幅（duty）を変える」（周波数ではない）。
問68．電気自動車のモーターは、現在主にブラシ付き直流モーターが使われる。

正解：×（誤り）

解説：誤り。EVは「永久磁石同期電動機（PMSM）または誘導電動機」が主流（ブラシ付きDC不採用）。
問69．同期発電機は、原動機を非同期速度で回転させて発電する。

正解：×（誤り）

解説：誤り。同期発電機は「同期速度」で回転して発電（非同期は誘導発電機）。
問70．変圧器の三相結線方式（Y-Y、Y-Δ、Δ-Y、Δ-Δ）の選択は、変圧比・中性点接地・高調波の観点で決まる。

正解：○（正しい）

解説：三相変圧器結線：Y-Δは降圧用、Δ-Y は昇圧用、Y-Y は通信送電に多い。中性点接地・高調波抑制などの考慮が必要。
問71．誘導電動機の同期速度Nsを求める式として正しいものはどれか（f:周波数、P:極数）。
- ア．Ns = 60f/P [rpm]
- イ．Ns = fP/120 [rpm]
- ウ．Ns = f/P [rpm]
- エ．Ns = 120f/P [rpm]
正解：エ．Ns = 120f/P [rpm]

解説：同期速度 Ns = 120f/P [rpm]。50Hz・4極の場合 1500rpm。
問72．次のうち、電力変換装置の組合せとして正しいものはどれか。
- ア．インバータ：DC→AC
- イ．コンバータ：DC→AC
- ウ．インバータ：AC→DC
- エ．チョッパ：AC→AC
正解：ア．インバータ：DC→AC

解説：インバータ：DC→AC。コンバータ：AC→DC。チョッパ：DC→DC。サイクロコンバータ：AC→AC。
問73．IE規格でプレミアム効率に該当するクラスはどれか。
- ア．IE1
- イ．IE3
- ウ．IE2
- エ．IE4
正解：イ．IE3

解説：IE1（標準）・IE2（高効率）・IE3（プレミアム）・IE4（スーパープレミアム）・IE5（ウルトラプレミアム）。
問74．次のパワー半導体素子のうち、電圧駆動・大電力スイッチングに適したものはどれか。
- ア．BJT
- イ．GTO
- ウ．IGBT
- エ．TRIAC
正解：ウ．IGBT

解説：IGBT：電圧駆動（MOS）・大電流（BJT）の長所合成。インバータの主役。
問75．次の制御方式のうち、PID制御に含まれない要素はどれか。
- ア．比例（Proportional）
- イ．積分（Integral）
- ウ．微分（Differential）
- エ．指数（Exponential）
正解：エ．指数（Exponential）

解説：PID制御：P（比例）・I（積分）・D（微分）。指数はPIDに含まれない。
問76．VVVF制御は、誘導電動機の固定速度運転を実現する技術である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。VVVFは「可変速運転」を実現（固定速度ではない）。
問77．ベクトル制御は、誘導電動機の精密制御には不向きである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。ベクトル制御は「直流機並みの高速・高精度制御」が可能（不向きではない）。
問78．ステッピングモータは、連続的に滑らかに回転するモータである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。ステッピングは「パルス信号で決まった角度ずつ」回転（連続滑らかではない）。
問79．サーボモータは、フィードバック制御を使用しないモータである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。サーボは「FB制御」を併用して位置・速度・トルクを高精度制御。
問80．ブラシレスDCモータは、ブラシが必要で頻繁な交換が必要である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。ブラシレスは「ブラシ不要」（メンテナンスフリー）。
問81．電熱機器の効率は、入力÷出力×100%で計算される。

正解：×（誤り）

解説：誤り。効率は「出力÷入力×100%」（記述が逆）。
問82．誘導加熱（IH）は、燃焼で金属を加熱する方式である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。IHは「電磁誘導の渦電流」で金属直接加熱（燃焼ではない）。
問83．電気炉は、抵抗式（ヒーター加熱）・誘導式・アーク式・電子ビーム式等の種類がある。

正解：○（正しい）

解説：電気炉：抵抗炉（汎用）・誘導炉（金属溶解）・アーク炉（製鋼）・電子ビーム炉（高純度金属）等。
問84．ヒートポンプ給湯機は、電気ヒーターのみで水を温める仕組みである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。ヒートポンプは「空気の熱を汲み上げて」水を温める（高効率）。電気ヒーター単独はEcoCute以前のタイプ。
問85．電動機の制動方式には、機械制動（ブレーキ）・電気制動（発電制動・回生制動）・直流制動等がある。

正解：○（正しい）

解説：制動方式：機械（摩擦）・発電制動（運動エネ→熱）・回生制動（運動エネ→電力に回収）・直流制動（直流注入）。
問86．回生制動は、運動エネルギーを熱として消散させる制動方式である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。回生制動は「運動エネルギーを電力に変換」して系統や蓄電池に戻す（熱消散は発電制動）。
問87．自動制御におけるブロック線図は、システムを伝達関数のブロックで表現した図である。

正解：○（正しい）

解説：ブロック線図：制御系を伝達関数（s関数）のブロックで表現。直列・並列・フィードバック結合で構成。
問88．自動制御の伝達関数は、ラプラス変換した出力と入力の比で、システムの動特性を表す。

正解：○（正しい）

解説：伝達関数：G(s) = Y(s)/X(s)。ラプラス変換でs領域に変換し、極・零点で安定性・応答特性を評価。
問89．制御系の安定性判別に、ナイキスト線図・ボード線図・ニコルス線図等が用いられる。

正解：○（正しい）

解説：安定性判別：ナイキスト線図（極座標）・ボード線図（ゲイン位相）・ニコルス線図。位相余裕・ゲイン余裕で安定性評価。
問90．PLCは、家庭用パソコンと同じ汎用コンピュータである。

正解：×（誤り）

解説：誤り。PLCは「産業機械の自動制御専用コンピュータ」（汎用PCとは異なる）。
問91．パワーエレクトロニクスのスイッチング動作では、電力損失が生じるため、スイッチング周波数の最適化が重要である。

正解：○（正しい）

解説：スイッチング損失：スイッチング過渡時の電圧×電流の積分。周波数を上げるほど損失増。ZVS/ZCS（ソフトスイッチング）で低減。
問92．SiC・GaNデバイスは、Siより低耐圧・低効率である。

正解：×（誤り）

解説：誤り。SiC・GaNは「Siより高耐圧・高効率・高周波動作」が可能（記述が逆）。
問93．同期電動機は、励磁を強めることで遅相無効電力を出力できる。

正解：×（誤り）

解説：誤り。同期電動機は「励磁強で進相無効電力出力」（同期調相機、遅相ではない）。
問94．誘導電動機の始動方式には、全電圧始動（直入れ始動）・スター・デルタ始動・リアクトル始動等がある。

正解：○（正しい）

解説：始動方式：直入れ（小型）・スターデルタ（中容量）・リアクトル（電圧降下抑制）・始動補償器等。突入電流抑制が目的。
問95．電動機のトルク・速度特性は、すべての用途で同一の選定で済む。

正解：×（誤り）

解説：誤り。用途に応じて「定トルク負荷・二乗トルク負荷」等で選定（同一ではない）。
問96．誘導電動機の可変速制御として、最も一般的に使われている方式はどれか。
- ア．電圧制御
- イ．巻線型誘導電動機の二次抵抗制御
- ウ．極数切替
- エ．周波数制御（VVVF）
正解：エ．周波数制御（VVVF）

解説：VVVFインバータ：可変電圧可変周波数制御で広範囲・高効率の可変速運転。エアコン・電車等で標準化。
問97．次のモータのうち、ブラシ・整流子を持たないものはどれか。
- ア．ブラシレスDCモータ
- イ．直流モータ（ブラシ付）
- ウ．直流発電機（ブラシ付）
- エ．いずれもブラシ付
正解：ア．ブラシレスDCモータ

解説：ブラシレスDCモータ：電子整流回路で整流。長寿命・低騒音。メンテナンスフリー。
問98．次のうち、エコキュートの仕組みとして正しいものはどれか。
- ア．電気抵抗で水を加熱
- イ．空気熱を汲み上げて水を温めるヒートポンプ
- ウ．ガス燃焼で水を加熱
- エ．太陽光で水を加熱
正解：イ．空気熱を汲み上げて水を温めるヒートポンプ

解説：エコキュート：CO2冷媒ヒートポンプで空気熱を回収して給湯。COP高で省エネ。
問99．次のうち、回生制動について正しいものはどれか。
- ア．ブレーキパッドで摩擦
- イ．抵抗で熱に変換
- ウ．電動機を発電機として運動エネを電気に変換
- エ．機械的な減速のみ
正解：ウ．電動機を発電機として運動エネを電気に変換

解説：回生制動：電動機を発電機動作させ、運動エネを電気エネに変換して回収。EV・電車で省エネ。
問100．次のパワー半導体のうち、ワイドバンドギャップ半導体に分類されるものはどれか。
- ア．Siダイオード
- イ．バリスタ
- ウ．Geトランジスタ
- エ．SiC（炭化ケイ素）
正解：エ．SiC（炭化ケイ素）

解説：SiC・GaNがワイドバンドギャップ半導体。Siよりバンドギャップ約3倍で高耐圧・高効率・高周波動作可能。
問101．直流電動機などの原動機では，負荷の増減によって，回転速度やトルクが変化する。直流分巻電動機の速度特性とトルク特性を示す正しい図に最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，図の負荷電流は電機子電流と界磁電流の和であり，I₀は無負荷電流の値である。端子電圧と界磁調整器の抵抗値は一定であるとする。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：5．

解説：直流分巻電動機は端子電圧と界磁調整器の抵抗が一定なので界磁電流すなわち磁束Φがほぼ一定である。回転速度 n=(V−Iₐ Rₐ)/(kΦ) は負荷電流(電機子電流)が増えても電機子抵抗降下 Iₐ Rₐ がわずかに増すだけなので、ほぼ一定でごく緩やかに垂下する。トルク T=kΦ Iₐ は磁束一定のため電機子電流にほぼ比例し、無負荷電流 I₀ の点から直線的に増加する。したがって上側の n がほぼ水平で緩やかに下降し、下側の T が I₀ 付近から直線的に立ち上がる(5)が正しく、n と T のラベルが入れ替わった(4)は誤りである。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問1
問102．界磁に永久磁石を用いた小形直流電動機がある。この電動機の電機子に12 Vの電圧を加えたところ，無負荷の状態で3 000 min⁻¹で回転した。この電圧を維持したまま負荷を与えて，2 Aの電機子電流を流したところ，損失が3 W発生した。このときの回転数[min⁻¹]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，ブラシによる電圧降下及び電機子反作用は無視できるものとし，損失は電機子巻線の銅損しか存在しないものとする。
- 1．3 429
- 2．3 000
- 3．2 813
- 4．2 625
- 5．2 250
正解：4．2 625

解説：界磁が永久磁石で磁束が一定なので逆起電力 E は回転数に比例する。無負荷時は電機子電流がほぼ0で電機子抵抗降下がなく、E₀=12 V が 3000 min⁻¹ に対応する。負荷時は銅損 Iₐ²Rₐ=2²×Rₐ=3 W より Rₐ=0.75 Ω、電機子抵抗降下は 2×0.75=1.5 V、逆起電力は E=12−1.5=10.5 V となる。E∝n より n=3000×(10.5/12)=2625 min⁻¹ となり、正解は(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問2
問103．次の文章は，誘導電動機の始動に関する記述である。 a．三相巻線形誘導電動機は，二次回路を調整して始動する。トルクの比例推移特性を利用して，トルクが最大値となる滑りを (ア) 付近になるようにする。具体的には，二次回路を (イ) で引き出して抵抗を接続し，二次抵抗値を定格運転時よりも大きな値に調整する。 b．三相かご形誘導電動機は，一次回路を調整して始動する。具体的には，始動時はY結線，通常運転時はΔ結線にコイルの接続を切り替えてコイルに加わる電圧を下げて始動する方法，(ウ) を電源と電動機の間に挿入して始動時の端子電圧を下げる方法，及び (エ) を用いて電圧と周波数の両者を下げる方法がある。 c．三相誘導電動機では，三相コイルが作る磁界は回転磁界である。一方，単相誘導電動機では，単相コイルが作る磁界は交番磁界であり，主コイルだけでは始動しない。そこで，主コイルとは (オ) が異なる電流が流れる補助コイルやくま取りコイルを固定子に設けて，回転磁界や移動磁界を作って始動する。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)1　(イ)スリップリング　(ウ)始動抵抗器　(エ)始動コンデンサ　(オ)周波数
- 2．(ア)0　(イ)整流子　(ウ)始動抵抗器　(エ)始動コンデンサ　(オ)位相
- 3．(ア)0　(イ)スリップリング　(ウ)始動補償器　(エ)インバータ　(オ)周波数
- 4．(ア)1　(イ)スリップリング　(ウ)始動補償器　(エ)インバータ　(オ)位相
- 5．(ア)1　(イ)整流子　(ウ)始動抵抗器　(エ)インバータ　(オ)位相
正解：4．(ア)1　(イ)スリップリング　(ウ)始動補償器　(エ)インバータ　(オ)位相

解説：巻線形誘導電動機は二次抵抗を大きくし比例推移で最大トルクの滑りを始動時の(ア)1付近へ移すため、二次回路を(イ)スリップリングで引き出して抵抗を接続する。かご形の一次側電圧調整には、(ウ)始動補償器(単巻変圧器)で端子電圧を下げる方法と、(エ)インバータで電圧と周波数の両方を下げる方法がある。単相機は主コイルと(オ)位相の異なる電流を流す補助コイルやくま取りコイルで回転磁界を作って始動する。以上より組合せは(4)が正しい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問3
問104．あるかご形三相誘導電動機を定格電圧でY-Δ始動したところ，始動トルクは49.0 N·mであった。また，Δ結線での全電圧始動時（定格電圧）の始動トルクは定格運転時の210 ％である。この電動機の定格運転時のトルクの値[N·m]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．16.3
- 2．23.3
- 3．28.3
- 4．40.4
- 5．70.0
正解：5．70.0

解説：Y−Δ始動ではY結線の相電圧が線間電圧の1/√3となり、トルクは電圧の2乗に比例するので、始動トルクはΔ結線全電圧始動時の1/3になる。よってΔ全電圧始動時の始動トルクは 3×49.0=147 N·m である。これが定格運転時トルクの210 %に当たるので、定格トルク=147/2.10=70.0 N·m となり、正解は(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問4
問105．回転界磁形同期電動機が停止している状態で，固定子巻線に対称三相交流電圧を印加すると回転磁界が生じる。しかし，励磁された回転子磁極が受けるトルクは，同じ大きさで向きが交互に変わるので，その平均トルクは零になり電動機は起動しない。これを改善するために，回転子の磁極面に (ア) を施す。これは， (イ) と同じ起動原理を利用したもので，誘導トルクによって電動機を起動させる。　起動時には，回転磁束によって誘導される高電圧によって絶縁が破壊するおそれがあるので， (ウ) を抵抗で短絡して起動する。回転子の回転速度が同期速度に近づくと，この短絡を切り放し (エ) で励磁すると，回転子は同期速度に引き込まれる。　上記の記述中の空白箇所(ア)〜(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)補償巻線　(イ)巻線形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)交流
- 2．(ア)制動巻線　(イ)巻線形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)交流
- 3．(ア)制動巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)直流
- 4．(ア)制動巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)固定子巻線　(エ)直流
- 5．(ア)補償巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)固定子巻線　(エ)直流
正解：3．(ア)制動巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)直流

解説：停止状態の同期電動機は平均トルクが零で自己起動できないため、回転子磁極面に制動巻線（ア）を施す。これはかご形誘導電動機（イ）と同じ起動原理で、二次導体に誘導電流が流れて生じる誘導トルクにより回転子を回す。起動時に界磁巻線（ウ）へ誘起する高電圧で絶縁が破壊しないよう、界磁巻線を抵抗で短絡して起動し、同期速度に近づいたら短絡を切り放して直流（エ）で励磁すると同期速度に引き込まれる。よって組合せは(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問5
問106．三相同期発電機があり，無負荷で端子電圧(線間)15.2 kV を発生させるのに必要な界磁電流は 500 A である。この界磁電流を 100 A にして短絡試験を行ったとき，短絡電流 860 A が流れた。界磁電流が 500 A のとき，この発電機の同期インピーダンス[Ω]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．10.2
- 2．6.86
- 3．3.53
- 4．2.04
- 5．0.55
正解：4．2.04

解説：短絡特性は原点を通る直線なので、界磁電流を100 Aから500 Aへ5倍にすると短絡電流も比例して増え、Is＝860×(500/100)＝4300 Aとなる。同期インピーダンスは同一界磁電流のときの1相分の起電力を短絡電流で割った値で、界磁電流500 Aでの相電圧は無負荷試験値から E＝15.2×10³/√3≒8776 V。したがって Zs＝E/Is＝8776/4300≒2.04 Ωとなり、答えは(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問6
問107．次の文章は，ステッピングモータに関する記述である。　ステッピングモータはパルスモータとも呼ばれ，駆動回路に与えられた (ア) に比例する (イ) だけ回転するものである。したがって，このモータはパルスを周期的に与えたとき，そのパルスの (ウ) に比例する回転速度で回転し，入力パルスを停止すれば回転子も停止する。　ステッピングモータはパルスが送られるたびに定められた角度θ[°]を 1 ステップとして回転する。この 1 パルス当たりの回転角度を (エ) という。　ステッピングモータには，永久磁石形，可変リラクタンス形，ハイブリッド形などがあり，永久磁石形ステッピングモータでは，無通電状態でも回転子位置を (オ) が働く特徴がある。　上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)パルス数　(イ)回転速度　(ウ)周波数　(エ)移動角　(オ)保持する力
- 2．(ア)パルス数　(イ)回転角度　(ウ)幅　(エ)ステップ角　(オ)追従する力
- 3．(ア)パルス数　(イ)回転角度　(ウ)周波数　(エ)ステップ角　(オ)保持する力
- 4．(ア)周波数　(イ)回転角度　(ウ)幅　(エ)ステップ角　(オ)追従する力
- 5．(ア)周波数　(イ)回転速度　(ウ)幅　(エ)移動角　(オ)追従する力
正解：3．(ア)パルス数　(イ)回転角度　(ウ)周波数　(エ)ステップ角　(オ)保持する力

解説：ステッピングモータは駆動回路に与えられたパルス数（ア）に比例する回転角度（イ）だけ回転し、パルスを周期的に与えるとその周波数（ウ）に比例する回転速度で回る。1パルス当たりの回転角度をステップ角（エ）という。永久磁石形は永久磁石の磁束により、無通電状態でも回転子位置を保持する力（オ）（ディテントトルク）が働く点が特徴である。よって組合せは(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問7
問108．次の文章は，電力用コンデンサに関する記述である。　電力用コンデンサには，進相コンデンサ，調相コンデンサ及び直列コンデンサがあり，さらにフィルタ用コンデンサやサージ吸収用コンデンサなどを含めることがある。電力用コンデンサは，一般的に複数枚の薄葉誘電体を金属はく電極とともに巻き込み，リード線を引き出した単位コンデンサの集合で構成し，容器などに収納したものである。また，電極として蒸着金属が用いられることがある。誘電体には，広い面積にわたり厚さが均一であること，適当な機械的強度を有すること，誘電率が (ア) その温度変化が少ないこと，誘電正接が (イ) 絶縁抵抗及び絶縁耐力が (ウ) こと，耐熱性に優れ長期安定性に優れていることなどが求められる。　電力用コンデンサの (エ) 点検としては，油漏れ，発錆，がいしの汚損，容器の変形，端子部の過熱及び機器の異常加熱などの有無について確認を行う。また，数年ごとあるいは異常発生時に行う (オ) 点検として， (エ) 点検項目のほかにコンデンサの静電容量・損失の測定，端子－外箱間の絶縁抵抗測定，耐電圧試験などを実施する。　上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)高く　(イ)大きく　(ウ)高い　(エ)日常　(オ)特別
- 2．(ア)高く　(イ)小さく　(ウ)高い　(エ)日常　(オ)特別
- 3．(ア)高く　(イ)小さく　(ウ)低い　(エ)特別　(オ)日常
- 4．(ア)低く　(イ)大きく　(ウ)高い　(エ)特別　(オ)日常
- 5．(ア)低く　(イ)大きく　(ウ)低い　(エ)特別　(オ)日常
正解：2．(ア)高く　(イ)小さく　(ウ)高い　(エ)日常　(オ)特別

解説：コンデンサの誘電体には、静電容量を大きくとれるよう誘電率が高く（ア）、誘電損を抑えるため誘電正接が小さく（イ）、絶縁抵抗及び絶縁耐力が高い（ウ）ことが求められる。点検は、油漏れやがいし汚損など外観を目視確認する日常（エ）点検と、数年ごとに静電容量・損失測定や耐電圧試験まで行う特別（オ）点検に分けられる。よって組合せは(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問8
問109．単相変圧器の一次側に電流計，電圧計及び電力計を接続して，短絡試験を行う。二次側を短絡し，一次側に定格周波数の電圧を供給し，電流計が 30 A を示すように一次側の電圧を調整したところ，電圧計は 150 V，電力計は 1 350 W を示した。この変圧器の一次側からみた漏れリアクタンスの値[Ω]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし，変圧器の励磁回路のインピーダンスは無視し，電流計，電圧計及び電力計は理想的な計器であるものとする。
- 1．1.50
- 2．3.50
- 3．4.77
- 4．5.00
- 5．5.22
正解：3．4.77

解説：短絡試験は二次側を短絡し一次に低い電圧を加えて定格付近の電流を流す試験で、このとき電力計の指示 1350 W は励磁回路を無視すれば変圧器巻線の抵抗損（銅損）に等しい。一次側からみた等価回路は抵抗 R と漏れリアクタンス X の直列とみなせるので、まずインピーダンス Z＝V／I＝150／30＝5.00 Ω。抵抗は電力から R＝P／I²＝1350／30²＝1350／900＝1.50 Ω。漏れリアクタンスは直角三角形の関係 X＝√(Z²−R²)＝√(5.00²−1.50²)＝√(25−2.25)＝√22.75≒4.77 Ω となる。よって最も近い値は(3)の 4.77 Ω である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問9
問110．電力変換装置では，各種のパワー半導体デバイスが使用されている。パワー半導体デバイスの定常的な動作に関する記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．IGBT と逆並列ダイオードを組み合わせたパワー半導体デバイスは，IGBT にとって順方向の電流を流すことができる期間を IGBT のオンのゲート電圧を与えることで決めることができる。IGBT にとって逆方向の電圧が印加されると，IGBT のゲート状態にかかわらず IGBT にとって逆方向の電流が逆並列ダイオードに流れる。
- 2．ダイオードの導通，非導通は，そのダイオードに印加される電圧の極性で決まり，導通時は回路電圧と負荷などで決まる順電流が流れる。
- 3．サイリスタは，オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば，その後にゲート電流を取り去っても，順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。
- 4．オフしているパワーMOSFET は，ボディーダイオードを内蔵しているのでオンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。
- 5．オフしている IGBT は，順電圧が印加されていてオンのゲート電圧を与えると順電流を流すことができ，その状態からゲート電圧を取り去ると非導通となる。
正解：3．サイリスタは，オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば，その後にゲート電流を取り去っても，順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。

解説：誤りは(3)。サイリスタはオンのゲート電流を与えて順方向に導通させると、その後ゲート電流を取り去っても順方向電流が自己保持（ラッチ）して流れ続けるが、サイリスタは逆方向電圧を阻止する逆阻止デバイスであり逆方向の電流を流すことはできない。順方向電流がゼロに近づくとターンオフし、以後は逆電圧が加わっても（わずかな逆回復電流を除き）逆方向電流は流れない。したがって「順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる」という記述が誤りである。なお(1)のIGBTと逆並列ダイオードの動作、(2)のダイオードの導通・非導通、(4)のパワーMOSFETのボディダイオードによる逆導通、(5)のIGBTのゲート制御による導通・非導通はいずれも正しい記述である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問10
問111．図に示すように，電動機が減速機と組み合わされて負荷を駆動している。このときの電動機の回転速度 nₘ が 1 200 min⁻¹，トルク Tₘ が 100 N·m であった。減速機の減速比が 6，効率が 0.96 のとき，負荷の回転速度 n_L[min⁻¹]，軸トルク T_L[N·m]及び軸入力 P_L[kW]の値として，最も近いものを組み合わせたのは次のうちどれか。
- 1．n_L 7 200 min⁻¹, T_L 576 N·m, P_L 4 147 kW
- 2．n_L 7 200 min⁻¹, T_L 16.0 N·m, P_L 12.1 kW
- 3．n_L 7 200 min⁻¹, T_L 16.0 N·m, P_L 4 147 kW
- 4．n_L 200 min⁻¹, T_L 16.0 N·m, P_L 12.1 kW
- 5．n_L 200 min⁻¹, T_L 576 N·m, P_L 12.1 kW
正解：5．n_L 200 min⁻¹, T_L 576 N·m, P_L 12.1 kW

解説：減速比6の減速機なので負荷側の回転速度は電動機の1／6となり n_L＝n_m／6＝1200／6＝200 min⁻¹。電動機の機械出力は P_m＝ω_m·T_m＝2π×(1200／60)×100＝2π×20×100≒12566 W≒12.57 kW。減速機の効率0.96より負荷へ伝わる軸入力は P_L＝P_m×0.96≒12566×0.96≒12063 W≒12.1 kW。軸トルクはトルクが減速比倍・効率倍になることから T_L＝T_m×減速比×効率＝100×6×0.96＝576 N·m（検算：T_L＝P_L／ω_L＝12063／(2π×200／60)≒12063／20.9≒577 N·m で一致）。したがって n_L＝200 min⁻¹、T_L＝576 N·m、P_L＝12.1 kW の組合せである(5)が正しい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問11
問112．電気炉の壁の外面に垂直に小穴をあけ，温度計を挿入して壁の外面から 10 cm と 30 cm の箇所で壁の内部温度を測定したところ，それぞれ 72 ℃と 142 ℃の値が得られた。炉壁の熱伝導率を 0.94 W/(m·K)とすれば，この炉壁からの単位面積当たりの熱損失[W/m²]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし，壁面に垂直な方向の温度こう配は一定とする。
- 1．1 490
- 2．329
- 3．165
- 4．14.9
- 5．3.29
正解：2．329

解説：温度こう配が一定な平板の熱伝導なので、単位面積当たりの熱損失はフーリエの法則 q＝λ×(ΔT／Δx) で求まる。測定した2点は外面から10 cmと30 cmの位置なので両点間の距離は Δx＝30−10＝20 cm＝0.20 m、温度差は ΔT＝142−72＝70 K。よって q＝0.94×(70／0.20)＝0.94×350＝329 W/m² となり、最も近い値は(2)の 329 W/m² である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問12
問113．図のブロック線図で示す制御系において，R(jω) と C(jω) 間の合成周波数伝達関数 C(jω)/R(jω) を示す式として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．G₁G₃/(1+G₁G₂G₃)
- 2．G₁G₂/(1+G₁G₂G₃)
- 3．(G₁−G₂)/(1+G₁G₃−G₂G₃)
- 4．(G₁+G₂+G₁G₂)/(1+G₂+G₁G₂G₃)
- 5．G₁/(1+G₁G₂+G₁G₃)
正解：3．(G₁−G₂)/(1+G₁G₃−G₂G₃)

解説：第1加算点の出力をXとおくと、この点にはRが＋、帰還G₃Cが−で入るのでX＝R−G₃C。G₁とG₂は共に入力Xを受け、第2加算点でG₁X（＋）とG₂X（−）が合成されるのでC＝(G₁−G₂)X。これにX＝R−G₃Cを代入するとC＝(G₁−G₂)(R−G₃C)となり、整理してC{1＋(G₁−G₂)G₃}＝(G₁−G₂)R。よって合成伝達関数はC/R＝(G₁−G₂)/(1＋G₁G₃−G₂G₃)となり、正解は(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問13
問114．次のフローチャートに従って作成したプログラムを実行したとき，印字される A，B の値として，正しい組合せを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．A=43, B=26
- 2．A=51, B=47
- 3．A=51, B=23
- 4．A=98, B=47
- 5．A=98, B=95
正解：3．A=51, B=23

解説：初期値A＝10・B＝2から、A←A＋Bを計算し、A≦40ならB←2B＋1として先頭へ戻り、A＞40でA,Bを印字する。1周目はA＝10＋2＝12（≦40）でB＝5、2周目はA＝12＋5＝17（≦40）でB＝11、3周目はA＝17＋11＝28（≦40）でB＝23、4周目はA＝28＋23＝51（＞40）となりループを抜ける。このときBは3周目に更新された23のまま次の更新をされずに印字されるので、印字値はA＝51・B＝23となり正解は(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問14
問115．定格容量 50 kV·A の単相変圧器がある。この変圧器を定格電圧，力率 100 ％，全負荷の 3/4 の負荷で運転したとき，鉄損と銅損が等しくなり，そのときの効率は 98.2 ％であった。この変圧器について，次の(a)及び(b)に答えよ。ただし，鉄損と銅損以外の損失は無視できるものとする。〔小問（a）〕この変圧器の鉄損[W]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．536
- 2．472
- 3．425
- 4．382
- 5．344
正解：5．344

解説：鉄損Piは負荷に依存せず一定、銅損は負荷率の2乗に比例する。全負荷の3/4・力率100％では出力P＝(3/4)×50000＝37500W、条件より鉄損＝銅損なので全損失は2Piとなる。効率式0.982＝37500/(37500＋2Pi)を解くとPi＝(37500/0.982−37500)/2≒344Wとなり、正解は(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問15（a）
問116．定格容量 50 kV·A の単相変圧器がある。この変圧器を定格電圧，力率 100 ％，全負荷の 3/4 の負荷で運転したとき，鉄損と銅損が等しくなり，そのときの効率は 98.2 ％であった。この変圧器について，次の(a)及び(b)に答えよ。ただし，鉄損と銅損以外の損失は無視できるものとする。〔小問（b）〕この変圧器を全負荷，力率 100 ％で運転したときの銅損[W]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．712
- 2．611
- 3．579
- 4．453
- 5．325
正解：2．611

解説：全負荷時の銅損をPcとすると、3/4負荷の銅損は(3/4)²Pc＝(9/16)Pcで表され、(a)よりこれが鉄損344Wに等しい。したがってPc＝(16/9)×344≒611Wとなり、正解は(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問15（b）
問117．次の図は，パワー半導体デバイスとしてダイオードを用いた三相整流装置の回路を示す。平滑リアクトルのインダクタンス L_d [H]は十分に大きく，直流電流 I_d [A]は一定になっているものとする。交流側にリアクタンス X_L [Ω]のリアクトルがあると転流時に重なり角が生じ，直流電圧が降下する。また，ダイオードの順電圧降下 V_F [V]によっても直流電圧が降下する。これら以外の電圧降下は無視する。入力交流電圧が V_L [V]のときのこの整流装置の出力電圧 V_d [V]は次式で求められる。 V_d = (3√2/π)V_L − (3/π)X_L·I_d − 2V_F この整流装置の入力交流電圧は V_L = 200 V，周波数は f = 50 Hz で，直流電流は I_d = 36 A である。交流側のリアクトルのインダクタンスは L_L = 5.56×10⁻⁴ H で，その抵抗値は平滑リアクトルの抵抗値とともに無視できるものとする。また，各ダイオードの順電圧降下は V_F = 1.0 V で一定とする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕ダイオードでは，電流の通電によって損失が発生する。一つのダイオードの損失の平均値は，通電する期間が 1 サイクルの 1/3 であるとして計算できる。一つのダイオードで発生する損失[W]の平均値に最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．72
- 2．36
- 3．24
- 4．18
- 5．12
正解：5．12

解説：一つのダイオードは1サイクルのうち1/3の期間だけ通電し、その間は直流電流 I_d = 36 A が流れて順電圧降下 V_F = 1.0 V が生じる。通電中の瞬時損失は V_F·I_d = 1.0×36 = 36 W であり、これを1サイクル全体で平均するには通電比 1/3 を掛ければよい。したがって平均損失は 36×(1/3) = 12 W となり、最も近いのは(5)の12[W]である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問16（a）
問118．次の図は，パワー半導体デバイスとしてダイオードを用いた三相整流装置の回路を示す。平滑リアクトルのインダクタンス L_d [H]は十分に大きく，直流電流 I_d [A]は一定になっているものとする。交流側にリアクタンス X_L [Ω]のリアクトルがあると転流時に重なり角が生じ，直流電圧が降下する。また，ダイオードの順電圧降下 V_F [V]によっても直流電圧が降下する。これら以外の電圧降下は無視する。入力交流電圧が V_L [V]のときのこの整流装置の出力電圧 V_d [V]は次式で求められる。 V_d = (3√2/π)V_L − (3/π)X_L·I_d − 2V_F この整流装置の入力交流電圧は V_L = 200 V，周波数は f = 50 Hz で，直流電流は I_d = 36 A である。交流側のリアクトルのインダクタンスは L_L = 5.56×10⁻⁴ H で，その抵抗値は平滑リアクトルの抵抗値とともに無視できるものとする。また，各ダイオードの順電圧降下は V_F = 1.0 V で一定とする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕出力電圧 V_d の値[V]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．270
- 2．264
- 3．263
- 4．262
- 5．251
正解：4．262

解説：まず交流側リアクタンスを求めると X_L = 2πf·L_L = 2π×50×5.56×10⁻⁴ ≒ 0.1747 Ω。これを与式 V_d = (3√2/π)V_L −(3/π)X_L·I_d −2V_F に代入すると、第1項 (3√2/π)×200 ≒ 270.1 V、第2項 (3/π)×0.1747×36 ≒ 6.0 V、第3項 2V_F = 2.0 V。よって V_d = 270.1 −6.0 −2.0 ≒ 262 V となり、最も近いのは(4)の262[V]である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問16（b）
問119．管径 36 mm の完全拡散性無限長直線光源を床面上 3 m の高さに床面と平行に配置した。光源からは単位長当たり 3 000 lm/m の光束を一様に発散しているものとして，次の(a)及び(b)に答えよ。〔小問（a）〕直線光源の光束発散度 M[lm/m²]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．83.3×10³
- 2．4.2×10³
- 3．8.4×10³
- 4．26.5×10³
- 5．74.7×10³
正解：4．26.5×10³

解説：光束発散度 M は「発散する光束 ÷ 発散面の表面積」で定義される。管径36 mm の円筒側面の単位長当たり表面積は π×直径 = π×0.036 = 0.1131 m²/m なので、単位長当たり光束 3 000 lm/m をこれで割ると M = 3000/(π×0.036) ≒ 2.65×10⁴ lm/m²。したがって最も近いのは(4)の26.5×10³[lm/m²]である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問17（a）
問120．管径 36 mm の完全拡散性無限長直線光源を床面上 3 m の高さに床面と平行に配置した。光源からは単位長当たり 3 000 lm/m の光束を一様に発散しているものとして，次の(a)及び(b)に答えよ。〔小問（b）〕光源直下の床面の水平面照度 E_h [lx]の値として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．333
- 2．318
- 3．239
- 4．159
- 5．80
正解：4．159

解説：完全拡散性なので輝度は L = M/π = 26 526/π ≒ 8.44×10³ cd/m² となり、直下(軸に垂直)方向の単位長当たり光度は I₀ = L×直径 = 8443×0.036 ≒ 304 cd/m。無限長線光源の直下水平面照度は各微小部分を積分すると E_h = πI₀/(2h) = π×304/(2×3) ≒ 159 lx（等価的に光束/長さを用いて E_h = 3000/(2πh) = 3000/(2π×3) とも書ける）。したがって最も近いのは(4)の159[lx]である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問17（b）
問121．図に示すように，フィードバック接続を含んだブロック線図がある。このブロック線図において，T=0.2 s，K=10 としたとき，次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，ωは角周波数[rad/s]を表す。〔小問（a）〕入力を R(jω)，出力を C(jω)とする全体の周波数伝達関数 W(jω)として，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- 1．1/(1+j0.2ω)
- 2．10/(1+j0.2ω)
- 3．1/(1+j5ω)
- 4．50ω/(1+j5ω)
- 5．j2ω/(1+j0.2ω)
正解：2．10/(1+j0.2ω)

解説：加算点では帰還信号を負で引き、その帰還は 1/(jωT) の出力(分岐点、Kの手前)から取り出される。1/(jωT) の出力を X とおくと X = (R −X)/(jωT) すなわち X(1 + jωT) = R、また出力は C = K·X だから W(jω) = C/R = K/(1 + jωT)。ここに T = 0.2、K = 10 を代入すると W(jω) = 10/(1 + j0.2ω) となり、正しいのは(2)である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問18（a）
問122．図に示すように，フィードバック接続を含んだブロック線図がある。このブロック線図において，T=0.2 s，K=10 としたとき，次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，ωは角周波数[rad/s]を表す。〔小問（b）〕次のボード線図には，正確なゲイン特性を実線で，その折線近似ゲイン特性を破線で示し，横軸には特に折れ点角周波数の数値を示している。上記(a)の周波数伝達関数 W(jω)のボード線図のゲイン特性として，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。ただし，横軸は角周波数 ω の対数軸であり，−20[dB/dec]とは，ω が 10 倍大きくなるに従って|W(jω)|が −20 dB 変化する傾きを表している。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：2．

解説：W(jω) = 10/(1 + j0.2ω) のゲインは、低周波(ω→0)では |W| = 10 すなわち 20log₁₀10 = 20 dB で一定となる。折れ点角周波数は分母の虚部が1になる条件 0.2ω = 1、つまり ω = 1/0.2 = 5 rad/s で、それより高周波側は −20 dB/dec の傾きで減少する。よって「初期20 dB・折れ点5 rad/s・以降−20dB/dec」を示す(2)が正しい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度下期機械問18（b）
問123．次の文章は，直流機の構造に関する記述である。直流機の構造は，固定子と回転子とからなる。固定子は， (ア) ，継鉄などによって，また，回転子は， (イ) ，整流子などによって構成されている。電機子鉄心は， (ウ) 磁束が通るため， (エ) が用いられている。また，電機子巻線を収めるための多数のスロットが設けられている。六角形(亀甲形)の形状の電機子巻線は，そのコイル辺を電機子鉄心のスロットに挿入する。各コイル相互のつなぎ方には， (オ) と波巻とがある。直流機では，同じスロットにコイル辺を上下に重ねて2 個ずつ入れた二層巻としている。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)界磁　(イ)電機子　(ウ)交番　(エ)積層鉄心　(オ)重ね巻
- 2．(ア)界磁　(イ)電機子　(ウ)交番　(エ)鋳鉄　(オ)直列巻
- 3．(ア)界磁　(イ)電機子　(ウ)一定の　(エ)積層鉄心　(オ)直列巻
- 4．(ア)電機子　(イ)界磁　(ウ)交番　(エ)鋳鉄　(オ)重ね巻
- 5．(ア)電機子　(イ)界磁　(ウ)一定の　(エ)積層鉄心　(オ)直列巻
正解：1．(ア)界磁　(イ)電機子　(ウ)交番　(エ)積層鉄心　(オ)重ね巻

解説：直流機では磁界をつくる界磁が固定子側，導体が回転する電機子が回転子側にある。整流子が回転子側に挙げられていることからも，(イ)が電機子だと分かる。したがって(ア)界磁，(イ)電機子。 (ウ)(エ)電機子は回転しているので，鉄心から見れば磁束の向きが次々に入れ替わる交番磁束になる。交番磁束が通ると渦電流が流れて損失になるので，薄い電磁鋼板を絶縁して重ねた積層鉄心を使って渦電流の経路を断つ。鋳鉄は塊なので渦電流を止められない。 (オ)電機子巻線のつなぎ方は重ね巻と波巻の2 種類である。「直列巻」という語はここでは使わない。よって(1)。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問1
問124．界磁に永久磁石を用いた小形直流電動機があり，電源電圧は定格の12 V，回転を始める前の静止状態における始動電流は4 A，定格回転数における定格電流は1 A である。定格運転時の効率の値[%]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，ブラシの接触による電圧降下及び電機子反作用は無視できるものとし，損失は電機子巻線による銅損しか存在しないものとする。
- 1．60
- 2．65
- 3．70
- 4．75
- 5．80
正解：4．75

解説：静止しているときは逆起電力が0 なので，電源電圧がそのまま電機子抵抗に加わる。したがって始動電流から電機子抵抗が求まり　R_a＝12/4＝3 Ω である。定格運転時は電機子電流が1 A だから，損失（銅損）は　P_c＝1²×3＝3 W 入力は　P_in＝12×1＝12 W であり，損失が銅損だけなので出力は　P_out＝12−3＝9 W となる。よって効率は　η＝9/12＝0.75＝75 ％である。「始動電流は逆起電力が0 のときの電流」という一点で電機子抵抗が出せるのがこの問題の要点である。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問2
問125．次の文章は，三相誘導電動機の誘導起電力に関する記述である。三相誘導電動機で固定子巻線に電流が流れると (ア) が生じ，これが回転子巻線を切るので回転子巻線に起電力が誘導され，この起電力によって回転子巻線に電流が流れることでトルクが生じる。この回転子巻線の電流によって生じる起磁力を (イ) ように固定子巻線に電流が流れる。回転子が停止しているときは，固定子巻線に流れる電流によって生じる (ア) は，固定子巻線を切るのと同じ速さで回転子巻線を切る。このことは原理的に変圧器と同じであり，固定子巻線は変圧器の (ウ) 巻線に相当し，回転子巻線は (エ) 巻線に相当する。回転子巻線の各相には変圧器と同様に (エ) 誘導起電力を生じる。回転子が回転しているときは，電動機の滑りを s とすると， (エ) 誘導起電力の大きさは，回転子が停止しているときの (オ) 倍となる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)交番磁界　(イ)打ち消す　(ウ)二次　(エ)一次　(オ)1−s
- 2．(ア)回転磁界　(イ)打ち消す　(ウ)一次　(エ)二次　(オ)1/s
- 3．(ア)回転磁界　(イ)増加させる　(ウ)二次　(エ)一次　(オ)s
- 4．(ア)交番磁界　(イ)増加させる　(ウ)二次　(エ)一次　(オ)1/s
- 5．(ア)回転磁界　(イ)打ち消す　(ウ)一次　(エ)二次　(オ)s
正解：5．(ア)回転磁界　(イ)打ち消す　(ウ)一次　(エ)二次　(オ)s

解説：(ア)三相巻線に三相電流を流すと回転磁界ができる。これが誘導電動機の出発点で，単相の交番磁界ではない。 (イ)回転子電流がつくる起磁力は，レンツの法則により回転磁界を弱める向きに働く。これを打ち消すように固定子側に電流が流れて磁束を保つ（変圧器の一次電流と同じ働き）。 (ウ)(エ)電源につながる固定子巻線が変圧器の一次，誘導される回転子巻線が二次にあたる。 (オ)回転子が回ると，回転磁界と回転子の相対速度が滑り s の分だけになるので，二次誘導起電力は停止時の s 倍になる。同時に二次周波数も sf₁ になる。よって(5)。1−s は回転速度の同期速度に対する比であって起電力の比ではない。答(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問3
問126．定格出力36 kW，定格周波数60 Hz，8 極のかご形三相誘導電動機があり，滑り4 ％で定格運転している。このとき，電動機のトルク[N·m]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，機械損は無視できるものとする。
- 1．382
- 2．398
- 3．428
- 4．458
- 5．478
正解：2．398

解説：まず同期速度を求める。　N_s＝120f/p＝120×60/8＝900 min⁻¹ 滑り4 ％なので実際の回転速度は　N＝900×(1−0.04)＝864 min⁻¹ である。角速度に直すと　ω＝2πN/60＝2π×864/60＝90.5 rad/s トルクは出力を角速度で割って　T＝P/ω＝36 000/90.5＝398 N·m となる。同期速度900 min⁻¹ のまま計算すると 36 000/(2π×900/60)＝382 N·m となり(1)を選ぶことになる。軸に現れるトルクは実際の回転速度で割る点に注意したい。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問4
問127．三相同期発電機の短絡比に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．短絡比を小さくすると，発電機の外形寸法が小さくなる。
- 2．短絡比を小さくすると，発電機の安定度が悪くなる。
- 3．短絡比を小さくすると，電圧変動率が小さくなる。
- 4．短絡比が小さい発電機は，銅機械と呼ばれる。
- 5．短絡比が小さい発電機は，同期インピーダンスが大きい。
正解：3．短絡比を小さくすると，電圧変動率が小さくなる。

解説：短絡比 K_s と同期インピーダンス%Z の間には K_s≒1/%Z（単位法）の関係があるので，短絡比が小さい機械は同期インピーダンスが大きい（(5)は正しい）。誤りは(3)である。同期インピーダンスが大きいほど負荷電流による内部の電圧降下が大きくなるので，電圧変動率は大きくなる。「小さくなる」は逆である。他は正しい。短絡比の小さい機械は，界磁を弱くして巻線（銅）を多く使う設計になるため(4)銅機械と呼ばれ，鉄心が小さくてすむので(1)外形寸法が小さく安価になる。ただし同期インピーダンスが大きいぶん(2)安定度は悪く，短絡電流は小さい。逆に短絡比の大きい鉄機械は，寸法も価格も大きいが安定度に優れる。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問5
問128．次のような三相同期発電機がある。　1 極当たりの磁束　0.10 Wb 　極数　12 　1 分間の回転速度　600 min⁻¹ 　1 相の直列巻数　250 　巻線係数　0.95 　結線　Y(1 相のコイルは全部直列) この発電機の無負荷誘導起電力(線間値)の値[kV]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，エアギャップにおける磁束分布は正弦波であるものとする。
- 1．2.09
- 2．3.65
- 3．6.33
- 4．11.0
- 5．19.0
正解：4．11.0

解説：まず周波数を求める。　f＝pN/120＝12×600/120＝60 Hz 1 相当たりの誘導起電力は，変圧器と同じ形の式に巻線係数を掛けて　E＝4.44 k_w f N Φ＝4.44×0.95×60×250×0.10＝6 327 V となる。 Y 結線なので線間値は相電圧の√3 倍だから　V＝√3×6 327＝10 959 V≒11.0 kV である。 √3 倍を忘れると6 327 V となって(3)の6.33 kV を選ぶことになる。「線間値」と明記されている点を見落とさないようにしたい。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問6
問129．電動機と負荷の特性を，回転速度を横軸，トルクを縦軸に描く，トルク対速度曲線で考える。電動機と負荷の二つの曲線がどのように交わるかを見ると，その回転数における運転が安定か不安定かを判定することができる。誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．負荷トルクよりも電動機トルクが大きいと回転は加速し，反対に電動機トルクよりも負荷トルクが大きいと回転は減速する。回転速度一定の運転を続けるには，負荷と電動機のトルクが一致する安定な動作点が必要である。
- 2．巻線形誘導電動機では，回転速度の上昇とともにトルクが減少するように，二次抵抗を大きくし，大きな始動トルクを発生させることができる。この電動機に回転速度の上昇とともにトルクが増える負荷を接続すると，両曲線の交点が安定な動作点となる。
- 3．電源電圧を一定に保った直流分巻電動機は，回転速度の上昇とともにトルクが減少する。一方，送風機のトルクは，回転速度の上昇とともにトルクが増大する。したがって，直流分巻電動機は，安定に送風機を駆動することができる。
- 4．かご形誘導電動機は，回転トルクが小さい時点から回転速度を上昇させるとともにトルクが増大，最大トルクを超えるとトルクが減少する。この電動機に回転速度でトルクが変化しない定トルク負荷を接続すると，電動機と負荷のトルク曲線が2 点で交わる場合がある。この場合，加速時と減速時によって安定な動作点が変わる。
- 5．かご形誘導電動機は，最大トルクの速度より高速な領域では回転速度の上昇とともにトルクが減少する。一方，送風機のトルクは，回転速度の上昇とともにトルクが増大する。したがって，かご形誘導電動機は，安定に送風機を駆動することができる。
正解：4．かご形誘導電動機は，回転トルクが小さい時点から回転速度を上昇させるとともにトルクが増大，最大トルクを超えるとトルクが減少する。この電動機に回転速度でトルクが変化しない定トルク負荷を接続すると，電動機と負荷のトルク曲線が2 点で交わる場合がある。この場合，加速時と減速時によって安定な動作点が変わる。

解説：安定か不安定かは，動作点から少しずれたときに元へ戻るかどうかで決まる。速度が上がったときに電動機トルクが負荷トルクより小さくなれば減速して戻るので安定，逆なら加速し続けて戻らないので不安定である。誤りは(4)である。かご形誘導電動機に定トルク負荷をつなぐと確かに2 点で交わりうるが，安定なのは最大トルクより高速側の交点だけで，低速側の交点は不安定である。不安定な点では運転を続けられないので，「加速時と減速時によって安定な動作点が変わる」ということはない。低速側の交点は，起動時に通過するだけの点である。他は正しい。(2)(3)(5)はいずれも「電動機は右下がり・負荷は右上がり」で交わる組合せで，この形は必ず安定になる。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問7
問130．三相変圧器の並行運転に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．各変圧器の極性が一致していないと，大きな循環電流が流れて巻線の焼損を引き起こす。
- 2．各変圧器の変圧比が一致していないと，負荷の有無にかかわらず循環電流が流れて巻線の過熱を引き起こす。
- 3．一次側と二次側との誘導起電力の位相変位(角変位)が各変圧器で等しくないと，その程度によっては，大きな循環電流が流れて巻線の焼損を引き起こす。したがって，Δ-Y と Y-Y との並行運転はできるが，Δ-Δ と Δ-Y との並行運転はできない。
- 4．各変圧器の巻線抵抗と漏れリアクタンスとの比が等しくないと，各変圧器の二次側に流れる電流に位相差が生じ取り出せる電力は各変圧器の出力の和より小さくなり，出力に対する銅損の割合が大きくなって利用率が悪くなる。
- 5．各変圧器の百分率インピーダンス降下が等しくないと，各変圧器が定格容量に応じた負荷を分担することができない。
正解：3．一次側と二次側との誘導起電力の位相変位(角変位)が各変圧器で等しくないと，その程度によっては，大きな循環電流が流れて巻線の焼損を引き起こす。したがって，Δ-Y と Y-Y との並行運転はできるが，Δ-Δ と Δ-Y との並行運転はできない。

解説：誤りは(3)の後半である。角変位は Y-Y と Δ-Δ が0°，Δ-Y と Y-Δ が30°になる。並行運転できるのは角変位が等しい組合せどうしなので　・Δ-Y と Y-Y … 30°と0° → 並行運転できない　・Δ-Δ と Δ-Y … 0°と30° → 並行運転できないとなり，設問の記述はできる／できないが入れ替わっている。正しく並行運転できるのは Y-Y と Δ-Δ，あるいは Δ-Y と Y-Δ の組合せである。 (3)の前半（角変位が違うと循環電流が流れる）と，他の選択肢はいずれも正しい。並行運転の条件は「極性が同じ」「変圧比が等しい」「角変位が等しい」「%インピーダンスが等しい」「抵抗とリアクタンスの比が等しい」の5 つで，この設問はそれを1 つずつ確認する構成になっている。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問8
問131．定格容量50 kV·A の単相変圧器において，力率1 の負荷で全負荷運転したときに，銅損が1 000 W，鉄損が250 W となった。力率1 を維持したまま負荷を調整し，最大効率となる条件で運転した。銅損と鉄損以外の損失は無視できるものとし，この最大効率となる条件での効率の値[%]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．95.2
- 2．96.0
- 3．97.6
- 4．98.0
- 5．99.0
正解：4．98.0

解説：変圧器の効率が最大になるのは「銅損＝鉄損」のときである。鉄損は負荷によらず一定，銅損は負荷率 a の2 乗に比例するから　a²×1 000＝250 → a²＝0.25 → a＝0.5 すなわち半分の負荷のときに最大効率になる。このときの出力は力率1 なので　P＝50 000×0.5×1＝25 000 W 損失は銅損250 W と鉄損250 W の合計500 W だから　η＝25 000/(25 000＋500)＝0.980＝98.0 ％である。全負荷のままで計算すると 50 000/(50 000＋1 250)＝97.6 ％となり(3)を選ぶことになるが，問われているのは最大効率となる条件での値である。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問9
問132．パワー半導体スイッチングデバイスとしては近年，主にIGBT とパワーMOSFET が用いられている。通常動作における両者の特性を比較した記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．IGBT は，オンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。
- 2．パワーMOSFET は電圧駆動形であり，ゲート・ソース間に正の電圧をかけることによりターンオンする。
- 3．パワーMOSFET はユニポーラデバイスであり，一般的にバイポーラ形のIGBT と比べてターンオン時間が短い一方，流せる電流は小さい。
- 4．IGBT はキャリアの蓄積作用のためターンオフ時にテイル電流が流れ，パワーMOSFET と比べてオフ時間が長くなる。
- 5．パワーMOSFET ではシリコンのかわりにSiC を用いることで，高耐圧化と高耐熱化が可能になる。
正解：1．IGBT は，オンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。

解説：誤りは(1)である。逆方向に電流が流れるのはパワーMOSFET の方で，構造上ボディーダイオードが内蔵されているためゲートがオフでも逆方向には流れる。IGBT にはこのような内蔵ダイオードがなく，逆方向には電流を流せない。そのためインバータなどで還流経路が必要な場合は，IGBT に逆並列ダイオードを外付けする。他は正しい。(2)パワーMOSFET は電圧駆動形でゲート電圧でオンする。(3)ユニポーラ（多数キャリアだけ）なので少数キャリアの蓄積がなく高速だが，オン抵抗の関係で大電流には向かない。(4)IGBT はバイポーラなので蓄積キャリアが抜けきるまでテイル電流が流れ，オフに時間がかかる。(5)SiC はシリコンより絶縁破壊電界とバンドギャップが大きく，高耐圧・高耐熱にできる。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問10
問133．図に示すように，電動機が減速機と組み合わされて負荷を駆動している。このときの電動機の回転速度 n_m が1 150 min⁻¹，トルク T_m が100 N·m であった。減速機の減速比が8，効率が0.95 のとき，負荷の回転速度 n_L[min⁻¹]，軸トルク T_L[N·m]及び軸入力 P_L[kW]の値として，最も近いものを組み合わせたのは次のうちどれか。
- 1．n_L：136.6　T_L：11.9　P_L：11.4
- 2．n_L：143.8　T_L：760　P_L：11.4
- 3．n_L：9 200　T_L：760　P_L：6 992
- 4．n_L：143.8　T_L：11.9　P_L：11.4
- 5．n_L：9 200　T_L：11.9　P_L：6 992
正解：2．n_L：143.8　T_L：760　P_L：11.4

解説：減速機は回転速度を下げてトルクを上げる装置なので，まず向きを押さえる。　n_L＝n_m/8＝1 150/8＝143.8 min⁻¹（減速するので割る） 9 200 は逆に8 を掛けた値で，減速機の役割と逆になる。電動機の出力は　P_m＝T_m ω_m＝100×2π×1 150/60＝12 043 W 減速機の効率が0.95 だから負荷の軸入力は　P_L＝12 043×0.95＝11 441 W≒11.4 kW である。軸トルクは　T_L＝P_L/ω_L＝11 441/(2π×143.8/60)＝760 N·m となる。減速比8・効率0.95 なので，トルクはおよそ8×0.95＝7.6 倍の760 N·m になる。11.9 という値は逆に8 で割ったもので，減速機がトルクを増やす向きと合わない。よって(2)。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問11
問134．次の文章は，光の基本量に関する記述である。光源の放射束のうち人の目に光として感じるエネルギーを光束といい単位には (ア) を用いる。照度は，光を受ける面の明るさの程度を示し，1 (イ) とは被照射面積1 m² に光束1 (ア) が入射しているときの，その面の照度である。光源の各方向に出ている光の強さを示すものが光度である。光度 I (ウ) は，立体角 ω[sr]から出る光束を F (ア) とすると I＝F/ω で示される。物体の単位面積から発散する光束の大きさを光束発散度 M (エ) といい，ある面から発散する光束を F，その面積を A[m²]とすると M＝F/A で示される。光源の発光面及び反射面の輝きの程度を示すのが輝度であり，単位には (オ) を用いる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)[lx]　(イ)[lm]　(ウ)[cd]　(エ)[lx/m²]　(オ)[lx/sr]
- 2．(ア)[lm]　(イ)[lx]　(ウ)[lm/sr]　(エ)[lm/m²]　(オ)[cd]
- 3．(ア)[lm]　(イ)[lx]　(ウ)[cd]　(エ)[lm/m²]　(オ)[cd/m²]
- 4．(ア)[cd]　(イ)[lx]　(ウ)[lm]　(エ)[cd/m²]　(オ)[lm/m²]
- 5．(ア)[cd]　(イ)[lm]　(ウ)[cd/sr]　(エ)[cd/m²]　(オ)[lx]
正解：3．(ア)[lm]　(イ)[lx]　(ウ)[cd]　(エ)[lm/m²]　(オ)[cd/m²]

解説：光の4 つの基本量を単位で区別する問題である。 (ア)光束はルーメン[lm]。 (イ)照度は1 m² に1 lm が入射したときの明るさで，ルクス[lx]（＝lm/m²）。 (ウ)光度は I＝F/ω なので[lm/sr]だが，これに固有の名称としてカンデラ[cd]が与えられている。選択肢に[lm/sr]と[cd]の両方があるが，光度の単位として問われれば固有の名称である[cd]を答えるのが正しい。 (エ)光束発散度は M＝F/A なので[lm/m²]。照度と次元は同じだが，入射する光束か発散する光束かで区別され，記号も[rlx]（ラドルクス）が使われることがある。 (オ)輝度は単位投影面積当たりの光度なので[cd/m²]。よって(3)。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問12
問135．図1 に示すR-L 回路において，端子a，a′間に単位階段状のステップ電圧 v(t)[V]を加えたとき，抵抗 R[Ω]に流れる電流を i(t)[A]とすると，i(t)は図2 のようになった。この回路の R[Ω]，L[H]の値及び入力を a，a′間の電圧とし，出力を R[Ω]に流れる電流としたときの周波数伝達関数 G(jω)の式として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．R：10　L：0.1　G(jω)＝0.1/(1＋j0.01ω)
- 2．R：10　L：1　G(jω)＝0.1/(1＋j0.1ω)
- 3．R：100　L：0.01　G(jω)＝1/(10＋j0.01ω)
- 4．R：10　L：0.1　G(jω)＝1/(10＋j0.01ω)
- 5．R：100　L：0.01　G(jω)＝1/(100＋j0.01ω)
正解：1．R：10　L：0.1　G(jω)＝0.1/(1＋j0.01ω)

解説：図2 から2 つの量を読み取る。 ① 十分に時間が経ったときの電流（最終値）は0.1 A。このときコイルは短絡と同じなので，入力1 V に対して　R＝1/0.1＝10 Ω ② 最終値の63 ％にあたる0.063 A に達する時刻が時定数である。図2 では t＝0.01 s なので　τ＝L/R＝0.01 → L＝0.01×10＝0.1 H となる。周波数伝達関数は，入力電圧に対する電流なのでインピーダンスの逆数で　G(jω)＝1/(R＋jωL)＝1/(10＋j0.1ω) である。分母から10 をくくり出すと　G(jω)＝0.1/(1＋j0.01ω) となり，(1)と一致する。 (4)は分母が 10＋j0.01ω で，jω の係数が L＝0.1 でなく0.01 になっており誤り。同じ式でも書き方が変わるので，くくり出した形まで確かめる必要がある。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問13
問136．次のフローチャートに従って作成したプログラムを実行したとき，印字されるA，B の値として，正しい組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．A：43　B：288
- 2．A：43　B：677
- 3．A：43　B：26
- 4．A：720　B：26
- 5．A：720　B：677
正解：3．A：43　B：26

解説：初期値は A＝10，B＝2 である。ループは「A←A＋B」→「A≦40 か判定」→YES なら「B←B²＋1」してループの先頭へ戻る，という順序になっている。判定が A の更新の直後にある点に注意して1 周ずつ追う。　1 周目：A＝10＋2＝12。12≦40 なので YES → B＝2²＋1＝5 　2 周目：A＝12＋5＝17。17≦40 なので YES → B＝5²＋1＝26 　3 周目：A＝17＋26＝43。43≦40 は成り立たないので NO → 印字へこのとき A＝43，B＝26 である。よって(3)。判定が NO になった時点で B の更新は行われないので，B＝26²＋1＝677 まで進めてしまうと(2)を選ぶことになる。ループを抜ける回の B は更新されない点が要点である。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問14
問137．定格一次電圧3 000 V，定格二次電圧が3 300 V の単相単巻変圧器について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。なお，巻線のインピーダンス，鉄損は無視できるものとする。〔小問（a）〕この単相単巻変圧器の二次側に負荷を接続したところ，一次電圧は3 000 V，一次電流は100 A であった。この変圧器の直列巻線に流れる電流値[A]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．9.09
- 2．10.0
- 3．30.9
- 4．90.9
- 5．110
正解：4．90.9

解説：単巻変圧器は，一次と二次で共通に使う分路巻線と，二次側にだけ足される直列巻線からできている。直列巻線に流れるのは二次電流である。巻線のインピーダンスと鉄損を無視するので入力と出力の皮相電力は等しく　3 000×100＝3 300×I₂ 　I₂＝3 000×100/3 300＝90.9 A となる。これが直列巻線に流れる電流である。なお分路巻線に流れるのは一次電流と二次電流の差 100−90.9＝9.1 A で，(1)の9.09 はその値である。どちらの巻線を問われているかを取り違えないようにしたい。昇圧の単巻変圧器では，直列巻線に大きい方（二次側）の電流が流れる。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問15(a)
問138．※ この問題は本試験ではB問題の小問(b)として出題されたものです。解答に必要な条件が小問(a)にあるため，小問(a)を併せて示します（答えるのは小問(b)です）。定格一次電圧3 000 V，定格二次電圧が3 300 V の単相単巻変圧器について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。なお，巻線のインピーダンス，鉄損は無視できるものとする。〔小問（a）〕この単相単巻変圧器の二次側に負荷を接続したところ，一次電圧は3 000 V，一次電流は100 A であった。〔小問（b）〕この変圧器の自己容量[kV·A]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．15.8
- 2．27.3
- 3．30.0
- 4．47.3
- 5．81.9
正解：2．27.3

解説：単巻変圧器の自己容量（固有容量）は，直列巻線が受け持つ容量のことで，「直列巻線の電圧×直列巻線の電流」で求める。直列巻線に加わる電圧は二次電圧と一次電圧の差だから　3 300−3 000＝300 V 流れる電流は小問(a)の90.9 A なので　自己容量＝300×90.9＝27 270 V·A≒27.3 kV·A である。負荷に供給される線路容量は 3 300×90.9＝300 kV·A で，自己容量はその1/11 しかない。このように単巻変圧器は，一次と二次の電圧差が小さいほど小形・軽量にできるのが特長である。線路容量の方を答えてしまわないよう，何の容量を問われているかを確かめたい。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問15(b)
問139．図1 は，単相インバータで誘導性負荷に給電する基本回路を示す。負荷電流 i_o と直流電流 i_d は図示する矢印の向きを正の方向として，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕出力交流電圧の1 周期に各パワートランジスタが1 回オンオフする運転において，図2 に示すように，パワートランジスタ S₁～S₄ のオンオフ信号波形に対して，負荷電流 i_o の正しい波形が(ア)～(ウ)，直流電流 i_d の正しい波形が(エ)，(オ)のいずれかに示されている。その正しい波形の組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)と(エ)
- 2．(イ)と(エ)
- 3．(ウ)と(オ)
- 4．(ア)と(オ)
- 5．(イ)と(オ)
正解：1．(ア)と(エ)

解説：誘導性負荷なので，電圧の向きが変わっても電流はすぐには追随せず，指数関数的に変化する。 S₁,S₄ がオンになる半周期の初めでは，前の半周期から続く電流がまだ負の向きに流れている。その後ゼロを横切って正に転じ，半周期の終わりで正の最大になる。この形を描いているのは(ア)である。(イ)は位相が半周期ずれており，(ウ)は半周期の初めで既に正の最大になっていていずれも誘導性負荷の応答になっていない。直流電流 i_d は，負荷電流が負の期間は還流ダイオードを通って電源へ戻るので負の値をとり，電流が正に転じるとトランジスタを通って電源から流れ出すので正になる。つまり各半周期の初めに負，そこから増加して半周期の終わりに正の最大となる形で，これは(エ)である。(オ)は正の最大から始まって減っていく形で向きが逆である。よって(ア)と(エ)の組合せ，(1)が正しい。i_d が負になる期間があること自体が，インバータが負荷から電源へエネルギーを返している（回生している）ことを表している。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問16(a)
問140．図1 は，単相インバータで誘導性負荷に給電する基本回路を示す。負荷電流 i_o と直流電流 i_d は図示する矢印の向きを正の方向として，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕単相インバータの特徴に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．図1 は電圧形インバータであり，直流電源 E の高周波インピーダンスが低いことが要求される。
- 2．交流出力の調整は，S₁～S₄ に与えるオンオフ信号の幅 T/2 を短くすることによって交流周波数を高くすることができる。又は，E の直流電圧を高くすることによって交流電圧を高くすることができる。
- 3．図1 に示されたパワートランジスタを，IGBT 又はパワーMOSFET に置換えてもインバータを実現できる。
- 4．ダイオードが接続されているのは負荷のインダクタンスに蓄えられたエネルギーを直流電源に戻すためであり，さらにダイオードが導通することによって得られる逆電圧でパワートランジスタを転流させている。
- 5．インダクタンスを含む負荷としては誘導電動機も駆動できる。運転中に負荷の力率が低くなると，電流がダイオードに流れる時間が長くなる。
正解：4．ダイオードが接続されているのは負荷のインダクタンスに蓄えられたエネルギーを直流電源に戻すためであり，さらにダイオードが導通することによって得られる逆電圧でパワートランジスタを転流させている。

解説：誤りは(4)の後半である。ダイオードを逆並列に接続する目的は，負荷のインダクタンスに蓄えられたエネルギーを直流電源へ戻す経路（還流経路）をつくることで，ここまでは正しい。しかし，パワートランジスタやIGBT は自己消弧形のデバイスで，ゲート信号を切れば自分でオフできる。ダイオードが導通して得られる逆電圧でオフさせているわけではない。逆電圧を外から加えて消弧させる「強制転流」が必要なのはサイリスタの話であって，自己消弧形デバイスを使う本問の回路には当てはまらない。他は正しい。(1)電圧形インバータでは直流側を定電圧源として扱うので高周波インピーダンスが低いこと（＝平滑コンデンサがあること）が要求される。(5)力率が低いほど電流の位相が電圧より遅れ，電圧と電流の向きが逆になる期間が長くなるのでダイオードの導通時間が長くなる。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問16(b)
問141．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。熱伝導について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。断面積が2 m²，厚さが30 cm，熱伝導率が1.6 W/(m·K)の両表面間に温度差がある壁がある。ただし，熱流は厚さ方向のみの一次元とする。〔小問（a）〕この壁の厚さ方向の熱抵抗 R の値[K/W]に最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．0.041 7
- 2．0.093 8
- 3．0.267
- 4．2.67
- 5．4.17
正解：2．0.093 8

解説：熱抵抗は電気抵抗と同じ形の式で表される。電気抵抗が R＝ρl/A＝l/(σA) であるのに対し，熱抵抗は　R＝L/(λA) である（L は厚さ，λ は熱伝導率，A は断面積）。厚さ30 cm＝0.30 m，λ＝1.6 W/(m·K)，A＝2 m² を代入して　R＝0.30/(1.6×2)＝0.30/3.2＝0.093 8 K/W となる。厚さを30 cm のまま代入すると 30/3.2＝9.4 となって桁が合わない。また熱伝導率と断面積のどちらかを掛け忘れると(3)や(5)の値になる。電気回路との対応（起電力↔温度差，電流↔熱流，電気抵抗↔熱抵抗）を覚えておくと式を忘れても組み立てられる。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問17(a)
問142．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。熱伝導について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。断面積が2 m²，厚さが30 cm，熱伝導率が1.6 W/(m·K)の両表面間に温度差がある壁がある。ただし，熱流は厚さ方向のみの一次元とする。〔小問（b）〕この壁の低温側の温度 t₂ が20 ℃ のとき，この壁の熱流 Φ が100 W であった。このとき，この壁の高温側の温度 t₁ の値[℃]に最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．21.0
- 2．22.1
- 3．24.2
- 4．29.4
- 5．46.7
正解：4．29.4

解説：熱回路のオームの法則は「温度差＝熱流×熱抵抗」である。小問(a)の R＝0.093 8 K/W を使って　t₁−t₂＝Φ×R＝100×0.093 8＝9.38 K したがって高温側の温度は　t₁＝20＋9.38＝29.4 ℃ となる。温度差はケルビンでもセルシウス度でも同じ値なので，9.38 K をそのまま20 ℃ に足してよい。熱抵抗を掛けずに 100/R のように割ってしまうと桁がまったく変わってしまう。熱流が電流，温度差が電圧に対応することを確かめてから代入したい。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問17(b)
問143．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。図は，マイクロプロセッサの動作クロックを示す。マイクロプロセッサは動作クロックと呼ばれるパルス信号に同期して処理を行う。また，マイクロプロセッサが1 命令当たりに使用する平均クロック数を CPI と呼ぶ。1 クロックの周期 T[s]をサイクルタイム，1 秒当たりの動作クロック数 f を動作周波数と呼ぶ。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕 2.5 GHz の動作クロックを使用するマイクロプロセッサのサイクルタイムの値[ns]として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．0.000 4
- 2．0.25
- 3．0.4
- 4．250
- 5．400
正解：3．0.4

解説：サイクルタイムは動作周波数の逆数である。　T＝1/f＝1/(2.5×10⁹)＝4×10⁻¹⁰ s ナノ秒に直すと1 ns＝10⁻⁹ s だから　T＝4×10⁻¹⁰/10⁻⁹＝0.4 ns となる。 2.5 GHz は1 秒間に25 億回のクロックということなので，1 回あたりは1 ns より短い。この感覚があれば(4)の250 ns や(5)の400 ns は桁が大きすぎると分かる。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問18(a)
問144．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。図は，マイクロプロセッサの動作クロックを示す。マイクロプロセッサは動作クロックと呼ばれるパルス信号に同期して処理を行う。また，マイクロプロセッサが1 命令当たりに使用する平均クロック数を CPI と呼ぶ。1 クロックの周期 T[s]をサイクルタイム，1 秒当たりの動作クロック数 f を動作周波数と呼ぶ。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕 CPI＝4 のマイクロプロセッサにおいて，1 命令当たりの平均実行時間が0.02 μs であった。このマイクロプロセッサの動作周波数の値[MHz]として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．0.012 5
- 2．0.2
- 3．12.5
- 4．200
- 5．12 500
正解：4．200

解説：CPI は1 命令に何クロックかかるかを表すので，1 命令当たりの実行時間はサイクルタイムのCPI 倍になる。　0.02 μs＝2×10⁻⁸ s＝4×T 　T＝2×10⁻⁸/4＝5×10⁻⁹ s 動作周波数はその逆数だから　f＝1/(5×10⁻⁹)＝2×10⁸ Hz＝200 MHz である。 CPI で割るのを忘れて 1/(2×10⁻⁸)＝50 MHz としたり，逆に4 を掛けてしまったりしやすい。「1 命令＝4 クロック」なので1 クロックは実行時間の1/4，と押さえれば迷わない。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度上期機械問18(b)
問145．直流機の電機子反作用に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．直流発電機や直流電動機では，電機子巻線に電流を流すと，電機子電流によって電機子周辺に磁束が生じ，電機子電圧を誘導する磁束すなわち界磁磁束が，電機子電流の影響で変化する。これを電機子反作用という。
- 2．界磁電流による磁束のベクトルに対し，電機子電流による電機子反作用磁束のベクトルは，同じ向きとなるため，電動機として運転した場合に増磁作用，発電機として運転した場合に減磁作用となる。
- 3．直流機の界磁磁極片に補償巻線を設け，そこに電機子電流を流すことにより，電機子反作用を緩和できる。
- 4．直流機の界磁磁極のN極とS極の間に補極を設け，そこに設けたコイルに電機子電流を流すことにより，電機子反作用を緩和できる。
- 5．ブラシの位置を適切に移動させることで，電機子反作用を緩和できる。
正解：2．界磁電流による磁束のベクトルに対し，電機子電流による電機子反作用磁束のベクトルは，同じ向きとなるため，電動機として運転した場合に増磁作用，発電機として運転した場合に減磁作用となる。

解説：誤りは(2)である。電機子巻線は界磁磁極の間を回るので，電機子電流がつくる磁束は界磁磁束と同じ向きではなく直交する。これを交差磁化作用という。向きが直交しているため，界磁磁束は片側で強められ反対側で弱められて分布が偏り，電気的中性軸が発電機では回転方向へ，電動機では回転方向と逆へずれる。「同じ向きになるので増磁・減磁になる」という説明は成り立たない。他は正しい。(3)補償巻線は磁極片に溝を切って設け，電機子電流と逆向きの起磁力で反作用磁束を打ち消す。(4)補極は主磁極の間に置いて電機子と直列に電流を流し，整流を助けるとともにブラシ位置での反作用の影響を打ち消す。(5)中性軸のずれに合わせてブラシを移動させれば整流時の火花を減らせる。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問1
問146．界磁に永久磁石を用いた小形直流電動機がある。この電動機の電機子に12 V の電圧を加えたところ，無負荷の状態で3 000 min⁻¹ で回転した。この電圧を維持したまま負荷を与えて，2 A の電機子電流を流したところ，損失が3 W 発生した。この時の回転数[min⁻¹]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，ブラシの接触による電圧降下及び電機子反作用は無視できるものとし，損失は電機子巻線の銅損しか存在しないものとする。
- 1．2 250
- 2．2 625
- 3．2 813
- 4．3 000
- 5．3 429
正解：2．2 625

解説：無負荷では電機子電流がほぼ流れないので，そのときの逆起電力は端子電圧に等しく12 V である。負荷時の損失3 W はすべて電機子巻線の銅損だから，電機子抵抗は　R_a＝3/2²＝0.75 Ω である。したがって負荷時の逆起電力は　E＝12−2×0.75＝10.5 V となる。界磁が永久磁石なので磁束は一定で，回転速度は逆起電力に比例する。よって　n＝3 000×10.5/12＝2 625 min⁻¹ である。損失3 W を電圧降下3 V と取り違えると 3 000×(12−3)/12＝2 250 となり(1)を，電機子抵抗0.75 Ω をそのまま電圧降下とみなすと 3 000×(12−0.75)/12＝2 813 となり(3)を選ぶことになる。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問2
問147．次の文章は，誘導機の速度制御に関する記述である。誘導機の回転速度 n[min⁻¹]は，滑り s，電源周波数 f[Hz]，極数 p を用いて n＝120· (ア) と表される。したがって，誘導機の速度は電源周波数によって制御することができ，特にかご形誘導電動機において (イ) 電源装置を用いた制御が広く利用されている。かご形誘導機ではこの他に，運転中に固定子巻線の接続を変更して (ウ) を切り換える制御法や， (エ) の大きさを変更する制御法がある。前者は，効率はよいが，速度の変化が段階的となる。後者は，速度の安定な制御範囲を広くするために (オ) の値を大きくとり，銅損が大きくなる。巻線形誘導機では， (オ) の値を調整することにより，トルクの比例推移を利用して速度を変える制御法がある。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)sf/p　(イ)CVCF　(ウ)相数　(エ)一次電圧　(オ)一次抵抗
- 2．(ア)(1−s)f/p　(イ)CVCF　(ウ)極数　(エ)二次電圧　(オ)二次抵抗
- 3．(ア)sf/p　(イ)VVVF　(ウ)極数　(エ)一次電圧　(オ)一次抵抗
- 4．(ア)(1−s)f/p　(イ)VVVF　(ウ)相数　(エ)二次電圧　(オ)一次抵抗
- 5．(ア)(1−s)f/p　(イ)VVVF　(ウ)極数　(エ)一次電圧　(オ)二次抵抗
正解：5．(ア)(1−s)f/p　(イ)VVVF　(ウ)極数　(エ)一次電圧　(オ)二次抵抗

解説：同期速度は N_s＝120f/p で，回転子はこれより滑り s だけ遅れて回るから　n＝N_s(1−s)＝120(1−s)f/p である。したがって(ア)は (1−s)f/p となる。 (イ)かご形の周波数制御にはVVVF（可変電圧可変周波数）インバータを使う。CVCFは定電圧定周波数の電源装置で，周波数を変えないので速度制御にはならない。 (ウ)固定子巻線の接続を運転中に変更して切り換えるのは極数である。極数を変えれば同期速度が段階的に変わるので，速度は飛び飛びになる。 (エ)(オ)もう一つの制御法は一次電圧制御である。トルクは電圧の2 乗に比例するので電圧を下げれば滑りが増えて速度が下がるが，滑りの大きい領域まで安定に運転するには二次抵抗を大きくとる必要があり，そのぶん二次銅損が増える。最後の一文は巻線形誘導機の比例推移で，調整するのはやはり二次抵抗である。(オ)は前後どちらも同じ語が入るので，一次抵抗としている選択肢は成り立たない。答(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問3
問148．あるかご形三相誘導電動機を定格電圧でY-Δ始動したところ，始動トルクは60 N·m であった。また，Δ結線での全電圧始動時（定格電圧）の始動トルクは定格運転時の240 ％である。この電動機の定格運転時のトルクの値[N·m]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．20
- 2．25
- 3．35
- 4．43
- 5．75
正解：5．75

解説：Y-Δ始動では，始動時にY結線にすることで各相に掛かる電圧が線間電圧の 1/√3 になる。トルクは電圧の2 乗に比例するので，Y結線での始動トルクはΔ結線で全電圧始動したときの　(1/√3)²＝1/3 になる。したがってΔ結線で全電圧始動したときの始動トルクは　60×3＝180 N·m である。これが定格運転時のトルクの240 ％にあたるから，定格トルクは　180/2.4＝75 N·m となる。 Y-Δ始動の1/3 を掛け戻すのを忘れて 60/2.4＝25 とすると(2)を選ぶことになる。問題文の60 N·m が「Y-Δ始動したときの値」であることに注意したい。答(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問4
問149．円筒形三相同期電動機において，電動機の励磁電流を調整して，遅れ力率 θ で運転しているものとする。このとき，供給電圧 V̇[V]，電機子電流 İ_M[A]としたとき，誘導起電力 Ė[V]，並びに同期リアクタンスによる電圧降下 jx_sİ_M[V]の関係を示すベクトル図として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。なお，同期リアクタンスの大きさに対して巻線抵抗は十分小さいとみなせるものとする。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：3．

解説：巻線抵抗を無視すると，同期電動機の1 相分の関係式は　V̇＝Ė＋jx_sİ_M である。ここから次の三つを満たす図を探せばよい。 ① jx_sİ_M は İ_M を90°進めた向きなので，İ_M と直角に交わる。 ② Ė と jx_sİ_M を足すと V̇ になる（V̇ の先端に jx_sİ_M の先端が重なる）。 ③ 遅れ力率なので İ_M は V̇ より θ だけ遅れる。この三つをすべて満たすのは(3)である。 (1)は Ė が V̇ より大きく，しかも V̇ より進んでいる。これは Ė＝V̇＋jx_sİ_M という同期発電機の関係を描いたもので，電動機のベクトル図ではない。同期電動機では，遅れ力率で運転しているとき誘導起電力は供給電圧より小さくなる（不足励磁）。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問5
問150．回転速度600 min⁻¹ で運転している極数10 の同期発電機がある。この発電機に極数8 の同期発電機を並行運転させる場合，極数8 の発電機の回転速度[min⁻¹]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．400
- 2．550
- 3．750
- 4．950
- 5．1 200
正解：3．750

解説：同期発電機を並行運転するには，まず周波数が等しくなければならない。回転速度と極数と周波数の関係は　n＝120f/p なので，極数10 の機が600 min⁻¹ で回っているときの周波数は　f＝pn/120＝10×600/120＝50 Hz である。極数8 の機もこの50 Hz に合わせる必要があるから，その回転速度は　n＝120×50/8＝750 min⁻¹ となる。並行運転で「そろえる」のは回転速度ではなく周波数である。極数が違えば同じ周波数でも回転速度は違うことに注意したい。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問6
問151．次の文章は，電気機器の損失に関する記述である。 a　コイルの電流とコイルの抵抗によるジュール熱が (ア) であり，この損失を低減するため，コイルを構成する電線の断面積を大きくする。　　交流電流が並列コイルに分かれて流れると，並列コイル間の電流不平衡からこの損失が増加する。この損失を低減するため，並列回路を構成する各コイルの鎖交磁束と抵抗値，すなわち，各コイルのインピーダンスを等しくする。 b　鉄心に交流磁束が通ると損失が発生する。その成分は (イ) と (ウ) の二つに分類される。前者は，交流磁束によって誘導された電流が鉄心を流れてジュール熱として発生する。そこで，電気抵抗が高い強磁性材料や，表面を絶縁膜で覆った薄い鉄板を積層した積層鉄心を磁気回路に用いて，電流の経路を断つことで損失を低減する。後者は，鉄心の磁束が磁界の履歴に依存するために発生する。この (ウ) を低減するために電磁鋼板が磁気回路に広く用いられている。 c　上記の電磁気要因の損失のほか，電動機や発電機では，回転子の運動による軸受け摩擦損や冷却ファンの空気抵抗による損失などの (エ) がある。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)銅損　(イ)渦電流損　(ウ)ヒステリシス損　(エ)機械損
- 2．(ア)鉄損　(イ)抵抗損　(ウ)ヒステリシス損　(エ)銅損
- 3．(ア)銅損　(イ)渦電流損　(ウ)インダクタンス損　(エ)機械損
- 4．(ア)鉄損　(イ)機械損　(ウ)ヒステリシス損　(エ)銅損
- 5．(ア)銅損　(イ)抵抗損　(ウ)インダクタンス損　(エ)機械損
正解：1．(ア)銅損　(イ)渦電流損　(ウ)ヒステリシス損　(エ)機械損

解説：(ア)コイルの抵抗によるジュール熱は銅損である。断面積を大きくすれば抵抗が下がるという対策の説明とも合う。 (イ)(ウ)鉄心に交流磁束が通って生じる鉄損は，渦電流損とヒステリシス損の二つに分かれる。前者は磁束の変化が鉄心内に起電力を誘導し，その電流がジュール熱になるもので，薄い鉄板を絶縁して積層し電流の経路を断てば小さくできる。後者は磁化の履歴（B-H 曲線が描くループの面積）に対応する損失で，ヒステリシス損の小さい電磁鋼板を使えば減らせる。「磁界の履歴に依存する」という記述がそのままヒステリシスの定義になっている。 (エ)軸受け摩擦損や風損は電磁気に由来しない損失で，まとめて機械損という。よって(1)。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問7
問152．変圧器の一次側(巻数 N₁)の諸量を二次側(巻数 N₂)に換算した場合の簡易等価回路の換算係数に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，この変圧器の巻数比(N₁/N₂)を a とする。
- 1．一次側の電圧は 1/a 倍
- 2．一次側の電流は a 倍
- 3．励磁電流は a 倍
- 4．一次側のインピーダンスは 1/a² 倍
- 5．励磁アドミタンスは 1/a² 倍
正解：5．励磁アドミタンスは 1/a² 倍

解説：一次側の量を二次側へ換算するときの係数は，電圧が 1/a 倍，電流が a 倍，インピーダンスが (1/a)/a＝1/a² 倍である。励磁電流も電流の一種なので a 倍でよい。誤りは(5)である。アドミタンスはインピーダンスの逆数だから，インピーダンスが 1/a² 倍になるなら励磁アドミタンスは a² 倍になる。「1/a² 倍」は逆である。換算係数を覚えていなくても，二次側から見た電圧が 1/a になり電流が a になることからZ＝V/I が 1/a² に，Y＝I/V が a² になると導ける。答(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問8
問153．変圧器の規約効率を計算する場合，巻線の抵抗値を75 ℃の基準温度の値に補正する。ある変圧器の巻線の温度と抵抗値を測ったら，20 ℃のとき1.0 Ω であった。この変圧器の75 ℃における巻線抵抗値[Ω]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，巻線は銅導体であるものとし，T[℃]と t[℃]の抵抗値の比は，(235＋T):(235＋t) である。
- 1．0.27
- 2．0.82
- 3．1.22
- 4．3.75
- 5．55.0
正解：3．1.22

解説：銅導体の抵抗は(235＋温度)に比例するので，75 ℃と20 ℃の抵抗の比は　R₇₅/R₂₀＝(235＋75)/(235＋20)＝310/255＝1.2157 である。20 ℃で1.0 Ω だったから　R₇₅＝1.0×1.2157≒1.22 Ω となる。温度が上がれば金属の抵抗は増えるので，1 Ω より大きくなるはずである。比を逆にとって 255/310＝0.82 とすると(2)を選ぶことになるが，それでは温度上昇で抵抗が下がることになり物理的におかしい。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問9
問154．電力変換装置では，各種のパワー半導体デバイスが使用されている。パワー半導体デバイスの定常的な動作に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．ダイオードの導通，非導通は，そのダイオードに印加される電圧の極性で決まり，導通時は回路電圧と負荷などで決まる順電流が流れる。
- 2．サイリスタは，オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば，その後にゲート電流を取り去っても，順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。
- 3．オフしているパワーMOSFET は，ボディーダイオードを内蔵しているのでオンのゲート電圧が与えられなくても逆電圧が印加されれば逆方向の電流が流れる。
- 4．オフしているIGBT は，順電圧が印加されていてオンのゲート電圧を与えると順電流を流すことができ，その状態からゲート電圧を取り去ると非導通となる。
- 5．IGBT と逆並列ダイオードを組み合わせたパワー半導体デバイスは，IGBT にとって順方向の電流を流すことができる期間をIGBT のオンのゲート電圧を与えることで決めることができる。IGBT にとって逆方向の電圧が印加されると，IGBT のゲート状態にかかわらずIGBT にとって逆方向の電流が逆並列ダイオードに流れる。
正解：2．サイリスタは，オンのゲート電流が与えられて順方向の電流が流れている状態であれば，その後にゲート電流を取り去っても，順方向の電流に続く逆方向の電流を流すことができる。

解説：誤りは(2)である。サイリスタはいったん点弧すればゲート電流を取り去っても順方向の電流は流れ続けるが，逆方向には電流を流せない（逆阻止形）。逆方向の電圧が加わると電流は零になって消弧し，次に点弧するにはあらためてゲート電流が要る。「順方向の電流に続いて逆方向の電流を流せる」というのはトライアックなど双方向デバイスの性質である。他は正しい。(1)ダイオードは自分では制御できず，印加電圧の極性だけで導通・非導通が決まる。(3)パワーMOSFET は構造上ボディーダイオードを内蔵するので，ゲートがオフでも逆方向には流れる。(4)IGBT はゲート電圧でオンもオフも制御できる。(5)逆並列ダイオードを付けると，IGBT にとって逆向きの電流はそのダイオードが受け持つ。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問10
問155．電動機ではずみ車を加速して，運動エネルギーを蓄えることを考える。まず，加速するための電動機のトルクを考える。加速途中の電動機の回転速度を N[min⁻¹]とすると，そのときの毎秒の回転速度 n[s⁻¹]は①式で表される。　 (ア) ……① この回転速度 n[s⁻¹]から②式で角速度 ω[rad/s]を求めることができる。　 (イ) ……② このときの電動機が1 秒間にする仕事，すなわち出力を P[W]とすると，トルク T[N·m]は③式となる。　 (ウ) ……③ ③式のトルクによってはずみ車を加速する。電動機が出力し続けて加速している間，この分のエネルギーがはずみ車に注入される。電動機に直結するはずみ車の慣性モーメントを I[kg·m²]として，加速が完了したときの電動機の角速度を ω₀[rad/s]とすると，このはずみ車に蓄えられている運動エネルギー E[J]は④式となる。　 (エ) ……④ 上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)n＝N/60　(イ)ω＝2π×n　(ウ)T＝P/ω　(エ)E＝(1/2)I²ω₀
- 2．(ア)n＝60N　(イ)ω＝n/(2π)　(ウ)T＝Pω　(エ)E＝(1/2)I²ω₀
- 3．(ア)n＝N/60　(イ)ω＝2π×n　(ウ)T＝Pω　(エ)E＝(1/2)Iω₀²
- 4．(ア)n＝60N　(イ)ω＝n/(2π)　(ウ)T＝P/ω　(エ)E＝(1/2)I²ω₀
- 5．(ア)n＝N/60　(イ)ω＝2π×n　(ウ)T＝P/ω　(エ)E＝(1/2)Iω₀²
正解：5．(ア)n＝N/60　(イ)ω＝2π×n　(ウ)T＝P/ω　(エ)E＝(1/2)Iω₀²

解説：(ア)N は1 分あたりの回転数なので，毎秒に直すには60 で割って n＝N/60 とする。 (イ)1 回転が2π rad だから，毎秒の回転数に2π を掛けて ω＝2π×n。 (ウ)回転の仕事率は P＝Tω なので，トルクは T＝P/ω。出力が同じならトルクは角速度に反比例するので，T＝Pω では速く回るほどトルクが大きいことになり，おかしい。 (エ)回転体の運動エネルギーは，並進運動の (1/2)mv² の質量 m を慣性モーメント I に，速度 v を角速度 ω に置き換えた (1/2)Iω₀² である。 (エ)で I と ω₀ のどちらを2 乗するかを取り違えると，単位が[kg²·m⁴·rad/s]となって[J]にならない。答(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問11
問156．誘導加熱に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．産業用では金属の溶解や金属部品の熱処理などに用いられ，民生用では調理加熱に用いられている。
- 2．金属製の被加熱物を交番磁界内に置くことで発生するジュール熱によって被加熱物自体が発熱する。
- 3．被加熱物の透磁率が高いものほど加熱されやすい。
- 4．被加熱物に印加する交番磁界の周波数が高いほど，被加熱物の内部が加熱されやすい。
- 5．被加熱物として，銅，アルミよりも，鉄の方が加熱されやすい。
正解：4．被加熱物に印加する交番磁界の周波数が高いほど，被加熱物の内部が加熱されやすい。

解説：誤りは(4)である。誘導加熱で被加熱物に流れる渦電流は表皮効果を受け，周波数が高いほど表面近くに集中する。電流の浸透深さは周波数の平方根に反比例するので，高い周波数ほど加熱されるのは内部ではなく表面である。表面焼入れのように表面だけを加熱したいときは高い周波数を，内部まで加熱したいときは低い周波数を選ぶ。他は正しい。(2)被加熱物自体に渦電流が流れてジュール熱になるのが誘導加熱の原理で，外から熱を伝えるのではない。(3)(5)浸透深さは透磁率が高く抵抗率が低いほど小さくなり，同じ電流でも狭い断面に集中して発熱しやすい。強磁性体の鉄は透磁率が非常に高いので，非磁性で導電率の高い銅やアルミより加熱されやすい。IH 調理器で鉄鍋が使えてアルミ鍋が使いにくいのはこのためである。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問12
問157．図に示すようなフィードバック制御系がある。閉ループ周波数伝達関数 W(jω)＝C(jω)/R(jω) のボード線図の折線近似ゲイン特性として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，ω は角周波数[rad/s]を表す。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：4．

解説：前向き要素は K と 1/(jωT) の直列だから K/(jωT)，フィードバックは直結（1）である。したがって閉ループ伝達関数は　W(jω)＝{K/(jωT)}/{1＋K/(jωT)}＝K/(K＋jωT)＝1/(1＋jωT/K) となる。これは折点角周波数が ω＝K/T の一次遅れ要素で，ω が小さいところでは W≒1，すなわち0 dB である。よって折線近似は，0 dB の水平線が ω＝K/T まで続き，そこから −20 dB/dec で下がる形になる。これを表すのは(4)である。注意したいのは，低域のゲインが 20log₁₀K ではなく0 dB になる点である。開ループのゲインは K だが，閉ループにすると分子と分母の K が打ち消し合って直流ゲインが1 になる。20log₁₀K の水平部を描いた図はいずれも開ループの形である。答(4)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問13
問158．入力信号がA，B 及びC，出力信号がX の論理回路が次の真理値表を満たしているとき，X の論理式として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：5．

解説：真理値表で X＝1 になるのは (A,B,C)＝(0,0,0)，(0,0,1)，(0,1,0)，(1,0,0) の4 通りで，残りの4 通りは X＝0 である。並べ替えると「1 の個数が0 個または1 個のとき X＝1，2 個以上のとき X＝0」という規則になっている。正解は(5)の X＝Ā·B̄＋B̄·C̄＋C̄·Ā である。8 通りすべてで確かめると　000→1，001→1，010→1，100→1（いずれかの項が1 になる）　011→0，101→0，110→0，111→0（どの項も0 になる）となり真理値表と完全に一致する。この式は，多数決を表す A·B＋B·C＋C·A（1 が2 個以上で1）のちょうど否定になっている。 (3)の X＝Ā·B＋B̄·C＋C̄·A は (0,0,0) を入れるとすべての項が0 になって X＝0 となり，真理値表の1 行目から外れる。選択肢は否定の位置が少しずつ違うだけなので，1 行だけでも合わない行を見つければ消去できる。答(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問14
問159．定格出力15 kW，定格周波数60 Hz，4 極の三相誘導電動機があり，トルク一定の負荷を負って運転している。この電動機について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕定格回転速度1 746 min⁻¹ で運転しているときの滑り周波数の値[Hz]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．1.50
- 2．1.80
- 3．1.86
- 4．2.10
- 5．2.17
正解：2．1.80

解説：4 極・60 Hz の同期速度は　N_s＝120×60/4＝1 800 min⁻¹ である。定格回転速度が1 746 min⁻¹ だから滑りは　s＝(1 800−1 746)/1 800＝54/1 800＝0.03 となる。滑り周波数は二次側に誘導される電流の周波数で，一次周波数に滑りを掛けたものだから　f₂＝s·f₁＝0.03×60＝1.80 Hz である。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問15(a)
問160．定格出力15 kW，定格周波数60 Hz，4 極の三相誘導電動機があり，トルク一定の負荷を負って運転している。この電動機について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕インバータにより一次周波数制御を行って，一次周波数を40 Hz としたときの回転速度[min⁻¹]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，滑り周波数は一次周波数にかかわらず常に一定とする。
- 1．1 146
- 2．1 164
- 3．1 433
- 4．1 455
- 5．1 719
正解：1．1 146

解説：小問(a)で求めたとおり滑り周波数は1.8 Hz で，これが一次周波数によらず一定である。一次周波数を40 Hz にしたときの同期速度は　N_s＝120×40/4＝1 200 min⁻¹ で，このときの滑りは　s＝f₂/f₁＝1.8/40＝0.045 となる。したがって回転速度は　n＝1 200×(1−0.045)＝1 146 min⁻¹ である。一定なのは滑り「周波数」であって滑り s ではない点が要点である。s＝0.03 のまま計算すると 1 200×0.97＝1 164 となり(2)を選ぶことになる。同期速度が下がると同じ滑り周波数でも滑りの割合は大きくなる。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問15(b)
問161．図1 に示す降圧チョッパの回路は，電圧 E の直流電源，スイッチングする半導体デバイスS，ダイオードD，リアクトルL，及び抵抗 R の負荷から構成されている。また，図2 には，図1 の回路に示すダイオードD の電圧 v_D と負荷の電流 i_R の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕降圧チョッパの回路動作に関し，図3 ～図5 に，実線で示した回路に流れる電流のループと方向を示した三つの電流経路を考える。図2 の時刻 t₁ 及び時刻 t₂ において，それぞれどの電流経路となるか。正しい組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．時刻 t₁：電流経路(A)　時刻 t₂：電流経路(B)
- 2．時刻 t₁：電流経路(A)　時刻 t₂：電流経路(C)
- 3．時刻 t₁：電流経路(B)　時刻 t₂：電流経路(A)
- 4．時刻 t₁：電流経路(B)　時刻 t₂：電流経路(C)
- 5．時刻 t₁：電流経路(C)　時刻 t₂：電流経路(B)
正解：1．時刻 t₁：電流経路(A)　時刻 t₂：電流経路(B)

解説：ダイオードD の電圧 v_D を手がかりにする。 S がオンの間はD が逆バイアスされて非導通になり，D の両端には電源電圧がそのまま現れて v_D＝E となる。このとき電流は E→S→L→R→E と流れるので，電流経路は図3 の(A)である。 S がオフになると，リアクトルL が電流を流し続けようとしてD が導通する（還流）。D が導通しているあいだ v_D はほぼ0 V で，電流は L→R→D→L のループを回るから，電流経路は図4 の(B)である。図2 で時刻 t₁ は v_D＝E の期間，時刻 t₂ は v_D＝0 V の期間にあるので，t₁ が(A)，t₂ が(B)となる。よって(1)。図5 の(C)は電源をS とD で短絡してしまう経路で，正常な動作では現れない。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問16(a)
問162．図1 に示す降圧チョッパの回路は，電圧 E の直流電源，スイッチングする半導体デバイスS，ダイオードD，リアクトルL，及び抵抗 R の負荷から構成されている。また，図2 には，図1 の回路に示すダイオードD の電圧 v_D と負荷の電流 i_R の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕電圧 E が100 V，降圧チョッパの通流率が50 ％，負荷抵抗 R が2 Ω とする。デバイスS は周期 T の高周波でスイッチングし，リアクトルL の平滑作用により，図2 に示す電流 i_R のリプル成分は十分小さいとする。電流 i_R の平均値 I_R[A]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．17.7
- 2．25.0
- 3．35.4
- 4．50.1
- 5．70.7
正解：2．25.0

解説：リアクトルは定常状態で直流電圧を消費しないので，負荷抵抗に掛かる電圧の平均値はv_D の平均値に等しい。v_D は通流率 d の期間だけ E になる方形波だから　V_R＝dE＝0.5×100＝50 V である。リプルが十分小さいので電流の平均値は　I_R＝V_R/R＝50/2＝25.0 A となる。方形波を実効値で扱って E√0.5＝70.7 V とすると 70.7/2＝35.4 A になり(3)を選ぶことになるが，問われているのは平均値である。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問16(b)
問163．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。どの方向にも光度が等しい均等放射の点光源がある。この点光源の全光束は15 000 lm である。この点光源二つ(A 及びB)を屋外で図のように配置した。地面から点光源までの高さはいずれも4 m であり，A とB との距離は6 m である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，考える空間には，A 及びB 以外に光源はなく，地面や周囲などからの反射光の影響もないものとする。〔小問（a）〕図において，点光源A のみを点灯した。A の直下の地面A′点における水平面照度の値[lx]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．56
- 2．75
- 3．100
- 4．149
- 5．299
正解：2．75

解説：均等放射なのでどの方向にも同じ光度をもつ。全光束を全立体角4π[sr]で割れば光度が求まるから　I＝F/(4π)＝15 000/(4π)＝1 193.7 cd である。A′点は光源A の真下にあり，距離は高さそのものの4 m，光は真上から垂直に当たるので入射角の補正は要らない。したがって　E＝I/r²＝1 193.7/4²＝74.6 lx となり，最も近いのは75 lx である。全光束を4π で割らずに 15 000/4²＝937 のように扱うと桁が合わない。光度[cd]と光束[lm]の違いに注意したい。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問17(a)
問164．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。どの方向にも光度が等しい均等放射の点光源がある。この点光源の全光束は15 000 lm である。この点光源二つ(A 及びB)を屋外で図のように配置した。地面から点光源までの高さはいずれも4 m であり，A とB との距離は6 m である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，考える空間には，A 及びB 以外に光源はなく，地面や周囲などからの反射光の影響もないものとする。〔小問（b）〕図において，点光源A を点灯させたまま，点光源B も点灯した。このとき，地面C 点における水平面照度の値[lx]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．46
- 2．57
- 3．76
- 4．96
- 5．153
正解：3．76

解説：C 点はA とB のちょうど中間なので，A の直下A′からは水平に3 m，高さは4 m である。したがって光源A からC 点までの距離は　r＝√(3²＋4²)＝5 m となる。水平面照度は入射角 θ の余弦を掛けるので，cosθ＝4/5＝0.8 として　E_A＝(I/r²)cosθ＝(1 193.7/5²)×0.8＝47.75×0.8＝38.2 lx である。B からC 点までも高さ4 m・水平3 m でまったく同じ条件だから，二つの光源による照度を足して　E＝38.2×2＝76.4 lx となり，最も近いのは76 lx である。 cosθ を掛け忘れると 47.75×2＝95.5 となり(4)を選ぶことになる。水平面照度は光が斜めに当たるほど小さくなる。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問17(b)
問165．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。図1 は，調節計の演算回路などによく用いられるブロック線図を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕図2 は，図1 のブロック G₁(jω) の詳細を示し，静電容量 C[F]と抵抗 R[Ω]からなる回路を示す。この回路の入力量 V₁(jω) に対する出力量 V₂(jω) の周波数伝達関数G₁(jω)＝V₂(jω)/V₁(jω) を表す式として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．1/(CR＋jω)
- 2．1/(1＋jωCR)
- 3．CR/(CR＋jω)
- 4．CR/(1＋jωCR)
- 5．jωCR/(1＋jωCR)
正解：5．jωCR/(1＋jωCR)

解説：図2 はコンデンサ C が直列に，抵抗 R が並列（出力端に並ぶ側）に入った回路なので，出力は分圧で決まる。C のインピーダンスは 1/(jωC) だから　G₁(jω)＝R/{R＋1/(jωC)} である。分母と分子に jωC を掛けて整理すると　G₁(jω)＝jωCR/(1＋jωCR) となる。よって(5)。確かめとして，ω→0（直流）では分子が0 になって G₁→0，ω が十分大きいと G₁→1 に近づく。直流を通さず高い周波数を通す高域通過特性で，コンデンサが直列に入った回路の振る舞いと一致する。C と R を入れ替えた低域通過回路なら 1/(1＋jωCR) になるので，(2)はその形である。答(5)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問18(a)
問166．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。図1 は，調節計の演算回路などによく用いられるブロック線図を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕図1 のブロック線図において，閉ループ周波数伝達関数 G(jω)＝X(jω)/Y(jω) で，ゲイン K が非常に大きな場合の近似式として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。なお，この近似式が成立する場合，この演算回路は比例プラス積分要素と呼ばれる。
- 1．1＋jωCR
- 2．1＋CR/(jω)
- 3．1＋1/(jωCR)
- 4．1/(1＋jωCR)
- 5．(1＋CR)/(jωCR)
正解：3．1＋1/(jωCR)

解説：図1 は前向き要素が K，フィードバック要素が G₁(jω) の閉ループなので　G(jω)＝K/{1＋K·G₁(jω)} である。K が非常に大きいとき分母の1 は K·G₁ に比べて無視できるから　G(jω)≒K/{K·G₁(jω)}＝1/G₁(jω) となる。すなわちフィードバック要素の逆数だけで決まり，K の値によらなくなる。小問(a)の G₁(jω)＝jωCR/(1＋jωCR) を代入すると　1/G₁(jω)＝(1＋jωCR)/(jωCR)＝1＋1/(jωCR) である。よって(3)。第1 項の1 が比例要素，第2 項の 1/(jωCR) が積分要素にあたる（jω で割ることが時間領域の積分に対応する）。これが問題文にある「比例プラス積分要素」の意味である。答(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和5年度下期機械問18(b)
問167．次の文章は，直流機に関する記述である。直流機では固定子と回転子の間で直流電力と機械動力の変換が行われる。この変換を担う機構の一種にブラシと整流子とがあり，これらを用いた直流機では通常，界磁巻線に直流の界磁電流を流し， (ア) を回転子とする。このブラシと整流子を用いる直流機では，電機子反作用への対策として補償巻線や補極が設けられる。ブラシと整流子を用いる場合には，補極や補償巻線を設けないと，電機子反作用によって，固定子から見た (イ) 中性軸の位置が変化するために，これに合わせてブラシを移動しない限りブラシと整流子片との間に (ウ) が生じて整流子片を損傷するおそれがある。なお，小形機では，補償巻線と補極のうち (エ) が一般的に用いられる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)界磁　(イ)電気的　(ウ)火花　(エ)補償巻線
- 2．(ア)界磁　(イ)幾何学的　(ウ)応力　(エ)補極
- 3．(ア)電機子　(イ)幾何学的　(ウ)応力　(エ)補償巻線
- 4．(ア)電機子　(イ)電気的　(ウ)火花　(エ)補償巻線
- 5．(ア)電機子　(イ)電気的　(ウ)火花　(エ)補極
正解：5．(ア)電機子　(イ)電気的　(ウ)火花　(エ)補極

解説：問題文が「界磁巻線に直流の界磁電流を流し」と述べているので，界磁は固定子側である。したがって回転子になるのは残る「電機子」で，(ア)＝電機子。これで(1)(2)が落ちる。次に(イ)は，電機子反作用によって位置が変わる中性軸である。幾何学的中性軸は磁極の形状で機械的に決まってしまうので動きようがなく，電機子電流のつくる磁束によって主磁束が偏った結果ずれるのは「電気的」中性軸のほうである。よって(イ)＝電気的となり，「幾何学的」の(3)も消える。電気的中性軸がずれたままブラシを動かさないと，短絡されるコイルに起電力が残って整流が不良になり，ブラシと整流子片の間に「火花」が生じて整流子片を焼損する。ここで(ウ)＝火花であり，「応力」は電気的な現象ではないので誤りである。残る(4)と(5)の違いは(エ)だけで，これは補償巻線と補極のどちらが小形機向きかという知識である。補償巻線は磁極片にスロットを切って導体を埋め込む必要があり，構造が複雑で高価なので大形機・急変負荷の機械に使われる。小形機では，主磁極の間に小さな補極を置くだけで整流を改善できるため「補極」が一般的である。答(5)。なお補極は整流時の短絡コイルに逆向きの起電力を与えて火花を消す働き，補償巻線は電機子反作用そのものを打ち消す働きと，狙いが異なる点も整理しておきたい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問1
問168．電機子回路の抵抗が 0.20 Ωの直流他励電動機がある。励磁電流，電機子電流とも一定になるように制御されており，電機子電流は 50 A である。回転速度が 1 200 min⁻¹のとき，電機子回路への入力電圧は 110 V であった。励磁電流，電機子電流を一定に保ったまま電動機の負荷を変化させたところ，入力電圧が 80 V となった。このときの回転速度[min⁻¹]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，電機子反作用はなく，ブラシの抵抗は無視できるものとする。
- 1．764
- 2．840
- 3．873
- 4．900
- 5．960
正解：2．840

解説：直流電動機の回転速度は端子電圧そのものではなく，逆起電力 E に比例する。E は端子電圧から電機子抵抗による電圧降下を差し引いた値なので，まず両方の運転状態で E を求める。はじめの状態は E₁＝110−50×0.20＝110−10＝100 V で，このとき 1 200 min⁻¹。入力電圧が 80 V になった状態は，電機子電流が 50 A のまま保たれているので電圧降下も 10 V のままで，E₂＝80−10＝70 V である。励磁電流が一定だから磁束Φも一定で，E＝KΦN より N∝E が成り立つ。よって N₂＝1 200×70/100＝840 min⁻¹。答(2)。ここでの落とし穴は，電圧降下を無視して端子電圧の比だけで N₂＝1 200×80/110≒873 としてしまうことで，これはそのまま(3)に用意されている。また電圧降下を 2 回引いたり，逆に E₁ を 110 V のままにして 1 200×70/110≒764 とすると(1)になる。「回転速度に比例するのは逆起電力であり，端子電圧ではない」という一点を外さないことが要点である。なお負荷を変えても電機子電流が一定に保たれているということは，トルクT＝KΦI_a も一定ということであり，出力は回転速度に比例して 100→70 の割合で減っていることになる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問2
問169．次の文章は，三相の誘導機に関する記述である。固定子の励磁電流による同期速度の (ア) と回転子との速度の差(相対速度)によって回転子に電圧が発生し，その電圧によって回転子に電流が流れる。トルクは回転子の電流と磁束とで発生するので，トルク特性を制御するため，巻線形誘導機では回転子巻線の回路をブラシと (イ) で外部に引き出して二次抵抗値を調整する方式が用いられる。回転子の回転速度が停止(滑り s＝1)から同期速度(滑り s＝0)の間，すなわち，1＞s＞0 の運転状態では，磁束を介して回転子の回転方向にトルクが発生するので誘導機は (ウ) となる。回転子の速度が同期速度より高速の場合，磁束を介して回転子の回転方向とは逆の方向にトルクが発生し，誘導機は (エ) となる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)交番磁界　(イ)スリップリング　(ウ)電動機　(エ)発電機
- 2．(ア)交番磁界　(イ)整流子　(ウ)発電機　(エ)電動機
- 3．(ア)回転磁界　(イ)スリップリング　(ウ)電動機　(エ)発電機
- 4．(ア)回転磁界　(イ)スリップリング　(ウ)発電機　(エ)電動機
- 5．(ア)交番磁界　(イ)整流子　(ウ)電動機　(エ)発電機
正解：3．(ア)回転磁界　(イ)スリップリング　(ウ)電動機　(エ)発電機

解説：三相巻線に三相交流を流すと，大きさが一定のまま同期速度で回る「回転磁界」ができる。交番磁界は単相で生じる，向きだけが入れ替わって回転しない磁界であり，同期速度という速度をもつのは回転磁界のほうである。よって(ア)＝回転磁界となり，(1)(2)(5)がここで落ちる。(イ)は巻線形誘導機で回転子巻線を外部へ取り出す部品である。整流子は交流を直流に機械的に変換するためのもので直流機に使われる。回転子の三相巻線をそのまま交流のまま外へ出すには連続した輪であるスリップリングを用いる。残る(3)と(4)の違いは(ウ)(エ)の入れ替わりだけである。1＞s＞0 は回転子が同期速度より遅い通常の運転で，回転方向と同じ向きのトルクが出て軸から機械動力を取り出せる，すなわち「電動機」である。回転子を同期速度より速く外部から回すと滑りが負になり，トルクは回転方向と逆向き＝制動する向きに働き，機械動力を電力に変えて電源へ送り返す「発電機」になる。答(3)。誘導機は同じ機械のまま滑りの符号だけで電動機と発電機が切り替わり，風力発電機で誘導機が使えるのはこの性質による。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問3
問170．V/f 一定制御インバータで駆動されている 6 極の誘導電動機がある。この電動機は，端子電圧を V[V]，周波数を f[Hz]として，V/f 比＝4 一定制御インバータによって 66 Hz で駆動されている。このときの滑りは 5 ％であった。この誘導電動機の回転速度[min⁻¹]の値として，正しいのは次のうちどれか。
- 1．1 140
- 2．1 200
- 3．1 254
- 4．1 320
- 5．1 710
正解：3．1 254

解説：まず同期速度を求める。N_s＝120f/p に f＝66 Hz，p＝6 を入れて N_s＝120×66/6＝1 320 min⁻¹。次に滑り 5 ％を反映させると，回転速度は N＝N_s(1−s)＝1 320×(1−0.05)＝1 320×0.95＝1 254 min⁻¹。答(3)。この問題で紛らわしいのは，V/f 比＝4 という数値と端子電圧 V が回転速度の計算にはまったく関係しないことである。V/f 一定制御は磁束を一定に保って低速でもトルクを確保するための制御方式であり，回転速度を決めるのはあくまで周波数と極数と滑りである。誤答の作られ方も分かりやすい。滑りを引き忘れて同期速度そのままにすると 1 320 で(4)，商用の 60 Hz で計算してしまうと N_s＝1 200 となりこれが(2)，さらに 60 Hz で滑りも引くと 1 140 で(1)になる。極数を 4 と取り違えると 120×66/4＝1 980，滑りを引いて 1 881 とやはり合わない。なお(5)の 1 710 は 4 極・60 Hz(同期速度1 800)で滑り 5 ％とした値で，別の設定の答えである。極数と周波数を式に入れる前に必ず問題文で確認したい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問4
問171．回転界磁形同期電動機が停止している状態で，固定子巻線に対称三相交流電圧を印加すると回転磁界が生じる。しかし，励磁された回転子磁極が受けるトルクは，同じ大きさで向きが交互に変わるので，その平均トルクは零になり電動機は起動しない。これを改善するために，回転子の磁極面に (ア) を施す。これは， (イ) と同じ起動原理を利用したもので，誘導トルクによって電動機を起動させる。起動時には，回転磁束によって誘導される高電圧によって絶縁が破壊するおそれがあるので， (ウ) を抵抗で短絡して起動する。回転子の回転速度が同期速度に近づくと，この短絡を切り放し (エ) で励磁すると，回転子は同期速度に引き込まれる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)補償巻線　(イ)巻線形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)交流
- 2．(ア)制動巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)直流
- 3．(ア)制動巻線　(イ)巻線形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)交流
- 4．(ア)制動巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)固定子巻線　(エ)直流
- 5．(ア)補償巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)固定子巻線　(エ)直流
正解：2．(ア)制動巻線　(イ)かご形誘導電動機　(ウ)界磁巻線　(エ)直流

解説：同期電動機の自己始動法を順に追う問題である。回転子の磁極面に太い導体を軸方向に埋め込んで両端を短絡環でつないだものが「制動巻線」で，これが(ア)。補償巻線は直流機で電機子反作用を打ち消すための巻線であり，同期電動機の磁極面に施すものではないので(1)(5)が落ちる。制動巻線は短絡された導体の集まりであって，構造も原理も「かご形誘導電動機」の回転子そのものである。誘導トルクで引きずり上げるのだから，二次抵抗を外部に取り出す巻線形ではない。ここで(3)も消える。(ウ)は起動時に抵抗で短絡しておく巻線である。起動中は回転磁界が界磁巻線を高速で切るため，巻数の多い界磁巻線に高電圧が誘導されて絶縁が破壊されるおそれがある。これを防ぐために短絡するのは「界磁巻線」で，固定子巻線ではない。固定子巻線は電源につながって回転磁界をつくっている側なので短絡できない。これで(4)も外れる。同期速度付近まで加速したら短絡を切り放し，界磁巻線を「直流」で励磁して回転子を磁石にすると，回転磁界に同期して引き込まれる(同期引入れ)。交流で励磁したのでは磁極が固定されず同期しない。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問5
問172．線間電圧 V が 360 V，電機子電流 I が 20 A，力率 cosθ が 1.0 で運転されている三相同期電動機がある。この電動機の電機子巻線は Y 結線，一相の同期リアクタンス x_s は 6 Ωである。巻線抵抗の電圧降下は無視するものとし，この運転状態における一相の誘導起電力 E[V]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．130
- 2．220
- 3．240
- 4．370
- 5．380
正解：3．240

解説：求めるのは「一相の」誘導起電力なので，まず線間電圧を相電圧に直す。Y 結線だから V_p＝360/√3≒207.8 V。ここを線間のまま計算すると答えが √3 倍ずれるので，最初に必ず割っておきたい。巻線抵抗を無視すると，一相分の関係は Ė＝V̇_p−j x_s İ と書ける。力率 1.0 なので電流は相電圧と同相であり，j x_s İ は相電圧と直角を向く。したがって大きさは直角三角形の斜辺として E＝√(V_p²＋(x_s I)²)で求まる。V_p²＝360²/3＝43 200，x_s I＝6×20＝120 V だから 120²＝14 400 で，E＝√(43 200＋14 400)＝√57 600＝240 V とちょうど割り切れる。答(3)。落とし穴は 2 つある。1 つは線間電圧のまま √(360²＋120²)＝√144 000≒379.5 とすることで，これがそのまま(5)の 380 に用意されている。もう 1 つはリアクタンス降下を直交する量として扱わず，単純に足し引きしてしまうことである。リアクタンス降下を忘れて相電圧をそのまま答えると 207.8 となり，最も近い選択肢は(2)の 220 になる。いずれもベクトル図を描いて，端子相電圧と直角に電圧降下を継ぎ足す形を確認すれば防げる。なお本問は数値がきれいに揃うよう作られており，√57 600＝240 と整数で出る。計算途中で半端な値になったら，相電圧への換算か二乗のどこかを間違えていると気づける。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問6
問173．次の文章は，一般的な電気機器(変圧器，直流機，誘導機，同期機)の共通点に関する記述である。 a　 (ア) と (イ) は，磁束の大きさ一定，電源電圧(交流機では周波数も)一定のとき回転速度の変化でトルクが変化する。 b　一次巻線に負荷電流と励磁電流を重畳して流す (イ) と (ウ) は，特性計算に用いる等価回路がよく似ている。 c　負荷電流が電機子巻線を流れる (ア) と (エ) は，界磁磁束と電機子反作用磁束のベクトル和の磁束に比例する誘導起電力が発生する。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)誘導機　(イ)直流機　(ウ)変圧器　(エ)同期機
- 2．(ア)同期機　(イ)直流機　(ウ)変圧器　(エ)誘導機
- 3．(ア)直流機　(イ)誘導機　(ウ)同期機　(エ)変圧器
- 4．(ア)同期機　(イ)直流機　(ウ)誘導機　(エ)変圧器
- 5．(ア)直流機　(イ)誘導機　(ウ)変圧器　(エ)同期機
正解：5．(ア)直流機　(イ)誘導機　(ウ)変圧器　(エ)同期機

解説：手掛かりが一番はっきりしているのは b である。「一次巻線に負荷電流と励磁電流を重畳して流す」「等価回路がよく似ている」の 2 つを同時に満たす組合せは誘導機と変圧器しかない。誘導機は静止した変圧器の二次側を回転させたものと見なせ，一次側に励磁電流と負荷電流が重なって流れる点まで同じで，T 形等価回路の形も共通である。よって(イ)(ウ)は誘導機と変圧器の組で，(イ)＝誘導機，(ウ)＝変圧器と決まる。つづいて c の「電機子巻線」「界磁磁束と電機子反作用磁束のベクトル和」という言葉は，界磁と電機子をもつ機械，すなわち直流機と同期機を指す。したがって(ア)(エ)がこの 2 つで，b で(イ)＝誘導機と決まっているから a の「(ア)と(イ)」は直流機と誘導機の組になり，(ア)＝直流機，(エ)＝同期機。答(5)。a の内容もこれと矛盾しない。直流機も誘導機も，磁束と電源電圧が一定なら回転速度が変わると逆起電力や滑りが変わってトルクが変化する。一方，同期機は回転速度が電源周波数で固定されていてトルクは負荷角で決まるため，a の記述には当てはまらない。(3)は(ウ)に同期機を置いており，同期機の等価回路は変圧器や誘導機のような励磁回路を主役にした形ではないので誤りである。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問7
問174．次の文章は，単相変圧器の簡易等価回路に関する記述である。変圧器の電気的な特性を考える場合，等価回路を利用すると都合がよい。また，等価回路は負荷も含めた電気回路として考えると便利であり，特に二次側の諸量を一次側に置き換え，一次側の回路はそのままとした「一次側に換算した簡易等価回路」は広く利用されている。一次巻線の巻数を N₁，二次巻線の巻数を N₂ とすると，巻数比 a は a＝N₁/N₂ で表され，この a を使用すると二次側諸量の一次側への換算は以下のように表される。・V̇₂′：二次電圧 V̇₂ を一次側に換算したもの　　V̇₂′＝ (ア) ·V̇₂ ・İ₂′：二次電流 İ₂ を一次側に換算したもの　　İ₂′＝ (イ) ·İ₂ ・r₂′：二次抵抗 r₂ を一次側に換算したもの　　r₂′＝ (ウ) ·r₂ ・x₂′：二次漏れリアクタンス x₂ を一次側に換算したもの　　x₂′＝ (エ) ·x₂ ・Ż_L′：負荷インピーダンス Ż_L を一次側に換算したもの　　Ż_L′＝ (オ) ·Ż_L ただし，′(ダッシュ)の付いた記号は，二次側諸量を一次側に換算したものとし，′(ダッシュ)のない記号は二次側諸量とする。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)1/a　(イ)a　(ウ)1/a²　(エ)1/a²　(オ)a²
- 2．(ア)1/a　(イ)a　(ウ)a²　(エ)a²　(オ)a
- 3．(ア)a　(イ)1/a　(ウ)1/a²　(エ)1/a²　(オ)1/a²
- 4．(ア)a　(イ)1/a　(ウ)a²　(エ)a²　(オ)a²
- 5．(ア)1/a　(イ)a　(ウ)1/a²　(エ)1/a²　(オ)1/a²
正解：4．(ア)a　(イ)1/a　(ウ)a²　(エ)a²　(オ)a²

解説：巻数比 a＝N₁/N₂ で一次側の巻数が多い(昇圧して二次から見ると降圧)と考えると，一次換算とは「二次側の量を，同じ巻数の一次巻線に置き換えたらいくつになるか」を求める操作である。電圧は巻数に比例するので，二次電圧を一次側の巻数に直すと a 倍になり(ア)＝a。電流は起磁力 NI が保存されるので巻数に反比例し，(イ)＝1/a。ここで(1)(2)(5)が落ちる。インピーダンスは電圧÷電流だから，a 倍÷(1/a)倍＝a² 倍になる。抵抗も漏れリアクタンスも負荷インピーダンスもすべてインピーダンスの仲間なので，(ウ)(エ)(オ)はいずれも a²。答(4)。(3)は電圧・電流は正しいがインピーダンスを 1/a² としており，向きが逆である。換算の向きに迷ったら，「一次側から見た合成インピーダンスが a² 倍になるから，一次巻線に同じ電圧を掛けたときの電流が 1/a² になる」と，消費電力が一致することで検算できる。実際 (a·V₂)×(I₂/a)＝V₂I₂ となって皮相電力は換算の前後で変わらず，これが a² という指数が正しいことの裏づけになる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問8
問175．単相変圧器の一次側に電流計，電圧計及び電力計を接続して，二次側を短絡し，一次側に定格周波数の電圧を供給し，電流計が 40 A を示すよう一次側の電圧を調整したところ，電圧計は 80 V，電力計は 1 200 W を示した。この変圧器の一次側からみた漏れリアクタンス[Ω]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，電流計，電圧計及び電力計は理想的な計器であるものとする。
- 1．1.28
- 2．1.85
- 3．2.00
- 4．2.36
- 5．2.57
正解：2．1.85

解説：短絡試験の結果から等価回路の直列成分を求める問題である。二次側を短絡しているので励磁回路には電流がほとんど流れず，測定値はすべて一次側から見た直列インピーダンスの値と考えてよい。まずインピーダンスの大きさは Z＝V/I＝80/40＝2.00 Ω。次に抵抗分は電力計の指示から求める。短絡試験で消費される電力はほぼ銅損なので P＝I²r より r＝1 200/40²＝1 200/1 600＝0.75 Ω。リアクタンスは，Z²＝r²＋x² の関係を使って x＝√(Z²−r²)＝√(2.00²−0.75²)＝√(4.00−0.5625)＝√3.4375≒1.85 Ω。答(2)。誤答の作り方が明快な問題で，Z をそのままリアクタンスとして答えると 2.00 で(3)，r と x を単純に引いて 2.00−0.75＝1.25 とすると(1)の 1.28 に近い値になる。逆に足して 2.75 としたり，√(Z²＋r²)＝√4.5625≒2.14 としても選択肢に近い値が並ぶ。「Z・r・x は直角三角形をなす」という関係を式で書いてから当てはめるのが安全である。ちなみに力率は cosθ＝P/(VI)＝1 200/(80×40)＝0.375 で，これを使って x＝Z sinθ＝2.00×√(1−0.375²)≒1.85 としても同じ値が得られる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問9
問176．次の文章は，単相半波ダイオード整流回路に関する記述である。抵抗とリアクトルとを直列接続した負荷に電力を供給する単相半波ダイオード整流回路を図1 に示す。スイッチ S を開いて運転したときに，負荷力率に応じて負荷電圧 e_d の波形は図2 の (ア) となり，負荷電流 i_d の波形は図2 の (イ) となった。次にスイッチ S を閉じ，環流ダイオードを接続して運転したときには，負荷電圧 e_d の波形は図2 の (ウ) となり，負荷電流の流れる期間は，スイッチ S を開いて運転したときよりも (エ) 。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)波形2　(イ)波形4　(ウ)波形3　(エ)長くなる
- 2．(ア)波形1　(イ)波形5　(ウ)波形3　(エ)短くなる
- 3．(ア)波形1　(イ)波形5　(ウ)波形2　(エ)長くなる
- 4．(ア)波形1　(イ)波形4　(ウ)波形2　(エ)長くなる
- 5．(ア)波形2　(イ)波形5　(ウ)波形3　(エ)短くなる
正解：3．(ア)波形1　(イ)波形5　(ウ)波形2　(エ)長くなる

解説：スイッチ S を開いた状態は環流ダイオードのない単相半波整流で，負荷が RL なのでリアクトルが電流を流し続けようとする。そのため電源電圧が負に転じてもダイオードは導通したままで，負荷電圧は電源電圧に沿って負の領域まで続き，電流が零になった瞬間に垂直に立ち上がって零へ戻る。この特徴をもつのは負の部分をもち途中で急に切れている波形1 で，(ア)＝波形1。負の部分がまったくない波形2 は環流ダイオードがある場合の形なので，ここで(1)(5)が落ちる。電流の波形は，リアクトルのため電源電圧より遅れて立ち上がり，電圧が負になってからも流れ続けて π を過ぎたところで零になる。波形4 は電圧と同時に流れ始めて π で終わる抵抗負荷の形であり，遅れと引き延ばしをもつのは波形5 のほうである。よって(イ)＝波形5 で(4)も消える。スイッチ S を閉じて環流ダイオードを付けると，電源電圧が負になった瞬間に環流ダイオードが導通して負荷を短絡するので，負荷電圧は負にならず零に固定される。これが波形2 で(ウ)＝波形2。波形3 は全波整流の形なので単相半波では現れない。そして環流ダイオードがあると，リアクトルに蓄えられたエネルギーが負荷内の閉ループを回り続けるため，電流は次の周期まで流れ続けやすくなり通流期間は「長くなる」。答(3)。環流ダイオードの効果を「出力電圧の負の部分を切り取り，電流を連続化する」と一言でまとめておくと，(ウ)と(エ)が同時に決まる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問10
問177．巻上機によって質量 1 200 kg の物体を 0.3 m/s の一定速度で巻き上げているときの電動機出力[kW]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，機械効率は 98 ％，重力加速度は 9.8 m/s²，ロープの質量及び加速に要する動力については考慮しないものとする。
- 1．3.4
- 2．3.5
- 3．3.6
- 4．3.7
- 5．3.8
正解：3．3.6

解説：一定速度で巻き上げているので加速に要する動力は不要で，必要なのは重力に逆らって持ち上げるぶんの動力だけである。物体側で必要な機械動力は P＝mgv＝1 200×9.8×0.3＝3 528 W。この動力を機械効率 98 ％の巻上機を介して伝えるので，電動機が出さなければならない出力はこれを効率で割った値になり，P_M＝3 528/0.98＝3 600 W＝3.6 kW。答(3)。選択肢が 0.1 kW 刻みで並んでいるため，効率の扱いを間違えるとすぐ隣の値になる。効率を掛けてしまうと 3 528×0.98≒3 458 W＝3.5 kW となり(2)に落ちる。効率を無視すればそのまま 3 528 W≒3.5 kW でやはり(2)である。「損失があるぶん，電動機は必要な動力より多く出さなければならない」ので，効率で割って値が大きくなる向きが正しい。単位の確認もしておくと，kg×m/s²×m/s＝N·m/s＝W となって，質量に重力加速度を掛けた時点で力[N]，それに速度を掛けて動力[W]になっている。なお仮に加速も考えるなら ma のぶんの力が上乗せされるが，本問は一定速度なので a＝0 であり，ただし書きどおり考慮しなくてよい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問11
問178．熱の伝導は電気の伝導によく似ている。下記は，電気系の量と熱系の量の対応表である。〔電気系と熱系の対応表〕・電圧 V[V] ―― (ア) [K] ・電気量 Q[C] ―― 熱量 Q[J] ・電流 I[A] ―― (イ) [W] ・導電率 σ[S/m] ―― 熱伝導率 λ[W/(m·K)] ・電気抵抗 R[Ω] ―― 熱抵抗 R_T (ウ) ・静電容量 C[F] ―― 熱容量 C (エ) 上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)温度差θ　(イ)熱流Φ　(ウ)[K/W]　(エ)[J/K]
- 2．(ア)熱流Φ　(イ)温度差θ　(ウ)[J/K]　(エ)[K/W]
- 3．(ア)温度差θ　(イ)熱流Φ　(ウ)[K/J]　(エ)[J/K]
- 4．(ア)熱流Φ　(イ)温度差θ　(ウ)[J/K]　(エ)[J/W]
- 5．(ア)温度差θ　(イ)熱流Φ　(ウ)[K/W]　(エ)[J/W]
正解：1．(ア)温度差θ　(イ)熱流Φ　(ウ)[K/W]　(エ)[J/K]

解説：電気系と熱系の対応は，電圧↔温度差，電流↔熱流，電気抵抗↔熱抵抗，電気量↔熱量，静電容量↔熱容量と覚えるのが基本である。単位からも決められる。(ア)の単位は[K]と示されているので温度差θ，(イ)の単位は[W]なので単位時間当たりのエネルギー，すなわち熱流Φである。ここで(2)(4)が落ちる。(ウ)の熱抵抗は，オームの法則の対応 θ＝R_T·Φ から R_T＝θ/Φ となり，単位は[K]÷[W]＝[K/W]。K/J としている(3)は，分母をエネルギーにしてしまっており誤りである。(エ)の熱容量は，静電容量が Q＝CV であることに対応して熱量 Q＝C·θ となるので C＝Q/θ で単位は[J]÷[K]＝[J/K]。J/W では時間の単位になってしまう。よって(ア)温度差θ，(イ)熱流Φ，(ウ)[K/W]，(エ)[J/K]で答(1)。この対応が成り立つおかげで，多層壁を伝わる熱の計算を直列抵抗の合成として，熱容量を含む過渡的な温度上昇を RC 回路の過渡現象として解くことができる。電動機や変圧器の温度上昇曲線が指数関数になるのも，この熱回路のアナロジーによる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問12
問179．次の文章は，自動制御に関する記述である。機械，装置及び製造ラインの運転や調整などを制御装置によって行うことを自動制御という。自動制御は，シーケンス制御と (ア) 制御とに大別される。シーケンス制御は，あらかじめ定められた手順や判断によって制御の各段階を順に進めていく制御である。この制御を行うための機器として電磁リレーがある。電磁リレーを用いた (イ) シーケンス制御をリレーシーケンスという。リレーシーケンスにおいて，2 個の電磁リレーのそれぞれのコイルに，相手の b 接点を直列に接続して，両者が決して同時に働かないようにすることを (ウ) という。シーケンス制御の動作内容の確認や，制御回路設計の手助けのために，横軸に時間を表し，縦軸にコイルや接点の動作状態を表したものを (エ) という。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)フィードフォワード　(イ)無接点　(ウ)ブロック　(エ)フローチャート
- 2．(ア)フィードバック　(イ)有接点　(ウ)インタロック　(エ)タイムチャート
- 3．(ア)フィードバック　(イ)有接点　(ウ)ブロック　(エ)フローチャート
- 4．(ア)フィードフォワード　(イ)有接点　(ウ)インタロック　(エ)タイムチャート
- 5．(ア)フィードバック　(イ)無接点　(ウ)ブロック　(エ)タイムチャート
正解：2．(ア)フィードバック　(イ)有接点　(ウ)インタロック　(エ)タイムチャート

解説：自動制御はシーケンス制御と「フィードバック制御」に大別される，というのが定番の分類である。フィードフォワード制御は外乱を先読みして補正する方式で，フィードバック制御の一形態あるいは補助として位置づけられ，二大分類の片方には置かれない。よって(ア)＝フィードバックで(1)(4)が落ちる。電磁リレーは金属の接点を機械的に開閉する部品なので「有接点」である。無接点シーケンス制御は，トランジスタや論理 IC など可動接点をもたない素子で組むものを指す。ここで(5)も消える。(ウ)は，2 個のリレーのコイル回路にそれぞれ相手の b 接点(ブレーク接点)を直列に入れる回路で，一方が動作すると相手の回路が切れて絶対に同時には働かない。これが「インタロック」である。正逆転回路で正転用と逆転用の電磁接触器が同時に入って短絡することを防ぐ，安全上の基本回路にあたる。残る(エ)は，横軸に時間，縦軸に各コイル・接点の動作状態を並べて描いた図なので「タイムチャート」。フローチャートは処理の順序を分岐記号で表す流れ図であり，時間軸をもたない。答(2)。(3)は(ウ)にブロックを入れているが，ブロック線図は伝達要素を四角で表すフィードバック制御側の図で，リレー回路の同時動作防止を指す語ではない。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問13
問180．二つのビットパターン 1101 と 1011 のビットごとの論理演算を行う。排他的論理和(ExOR)は (ア) ，否定論理和(NOR)は (イ) であり， (ア) と (イ) との論理和(OR)は (ウ) である。1011 と (ウ) との排他的論理和(ExOR)の結果を 2 進数と考え，その数値を 16 進数で表すと (エ) である。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)1001　(イ)0110　(ウ)1001　(エ)9
- 2．(ア)0110　(イ)0000　(ウ)1111　(エ)D
- 3．(ア)1001　(イ)1111　(ウ)1001　(エ)F
- 4．(ア)0110　(イ)1111　(ウ)1001　(エ)9
- 5．(ア)0110　(イ)0000　(ウ)0110　(エ)D
正解：5．(ア)0110　(イ)0000　(ウ)0110　(エ)D

解説：ビットごとに順に計算する。まず排他的論理和は「異なれば 1」なので，1101 と 1011 を桁ごとに比べると，最上位から 1と1→0，1と0→1，0と1→1，1と1→0 で(ア)＝0110。異なれば 0 と取り違えると 1001 になり，これが(1)(3)に用意されている。次に否定論理和は，論理和をとってから反転する。1101 OR 1011＝1111 なので，その否定は(イ)＝0000。ここで NOR を「両方 1 のとき 0」などと誤ると 1111 のままになり(3)(4)に落ちる。(ウ)は(ア)と(イ)の論理和で，0110 OR 0000＝0110。相手が 0000 なのだから結果は 0110 のままであり，1111 とする(2)は誤りである。この段階で(5)以外が残らない。最後に 1011 と(ウ)＝0110 の排他的論理和をとると，1と0→1，0と1→1，1と1→0，1と0→1 で 1101。これを 2 進数と見ると 8＋4＋0＋1＝13 であり，16 進数では(エ)＝D となる。答(5)。誤答の(2)は(ア)(イ)が正解と同じで(ウ)だけが 1111 に差し替えられており，しかも(エ)は正解と同じ D のまま置かれている。実際に(ウ)＝1111 で最後まで計算すると 1011 と 1111 の排他的論理和は 0100＝4 となり D にはならないので，(2)は内部で辻褄が合っていない。(エ)の 16 進数だけを見て選ぶと取り違えるため，(ア)から(エ)まで各段階を紙に書き並べて確かめたい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問14
問181．定格周波数 60 Hz，6 極の三相巻線形誘導電動機があり，二次巻線を短絡して定格負荷で運転したときの回転速度は 1 170 min⁻¹である。この電動機について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，電動機の二次抵抗値が一定のとき，滑りとトルクは比例関係にあるものとする。〔小問（a）〕この電動機を定格負荷の 80 ％のトルクで運転する場合，二次巻線が短絡してあるときの滑りの値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．0.015
- 2．0.02
- 3．0.025
- 4．0.03
- 5．0.04
正解：2．0.02

解説：まず定格運転時の滑りを求める。同期速度は N_s＝120f/p＝120×60/6＝1 200 min⁻¹で，定格負荷での回転速度が 1 170 min⁻¹だから，s＝(1 200−1 170)/1 200＝30/1 200＝0.025 である。ただし書きに「二次抵抗値が一定のとき，滑りとトルクは比例関係にある」とあるので，二次巻線を短絡したまま(＝二次抵抗が定格時と同じまま)トルクだけを 80 ％に落とすと，滑りもそのまま 80 ％になる。したがって s′＝0.025×0.80＝0.02。答(2)。このとき回転速度は 1 200×(1−0.02)＝1 176 min⁻¹で，軽負荷になったぶん定格時より少し速く回ることになり，直感とも合う。落とし穴は，0.025 という定格滑りをそのまま答えてしまうことで，これが(3)に置かれている。逆に 0.025/0.8＝0.031 と割り算をしてしまうと(4)の 0.03 に近づく。トルクが減れば滑りも減る，という向きを間違えないことが要点である。なお滑りとトルクが比例するのは滑りが小さい領域での近似で，実際のトルク曲線は最大トルクを越えると逆に減少する。本問はただし書きでこの近似を明示しているので，安心して比例計算してよい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問15(a)
問182．定格周波数 60 Hz，6 極の三相巻線形誘導電動機があり，二次巻線を短絡して定格負荷で運転したときの回転速度は 1 170 min⁻¹である。この電動機について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし，電動機の二次抵抗値が一定のとき，滑りとトルクは比例関係にあるものとする。〔小問（b）〕この電動機を定格負荷の 80 ％のトルクで運転する場合，二次巻線端子に三相抵抗器を接続し，二次巻線回路の 1 相当たりの抵抗値を短絡時の 2.5 倍にしたときの回転速度[min⁻¹]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．980
- 2．1 110
- 3．1 140
- 4．1 170
- 5．1 200
正解：3．1 140

解説：巻線形誘導電動機の比例推移を使う問題である。同じトルクを出しているとき，滑りは二次抵抗に比例して変化する(s/r₂ が一定)。小問(a)より，トルクが定格の 80 ％で二次巻線を短絡している状態の滑りは 0.02 であった。ここから二次抵抗を 2.5 倍にしても，トルクは 80 ％のまま変わらないので，滑りだけが 2.5 倍になって s＝0.02×2.5＝0.05 となる。同期速度は 1 200 min⁻¹だから，回転速度は N＝1 200×(1−0.05)＝1 200×0.95＝1 140 min⁻¹。答(3)。ここで注意したいのは，二次抵抗を増しても発生トルクそのものは変わらないという点である。二次抵抗の挿入は最大トルクの大きさを変えず，トルク曲線を滑りの大きい側へずらすだけなので，同じ負荷トルクに対して回転が遅くなる。これが巻線形誘導電動機の速度制御と始動トルク改善の原理である。誤答としては，定格滑り 0.025 に 2.5 を掛けて s＝0.0625 とし 1 200×0.9375＝1 125 とする経路があり，これは(2)の 1 110 に近い値になる。(a)で求めた 80 ％トルク時の滑りから出発することを忘れないようにしたい。また 2.5 倍を掛け忘れれば(a)のまま 1 176 となって(4)の 1 170 に吸い寄せられる。二次抵抗を増やしたのに回転速度が変わらない，ということはあり得ない。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問15(b)
問183．図1 は，IGBT を用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧 E_d[V]は，一定値と見なせる。出力端子には，インダクタンス L[H]で抵抗値 R[Ω]の誘導性負荷が接続されている。この電圧形インバータの出力電圧 v₀，出力電流 i₀ が図2 のようになった。インバータの動作モードを図2 に示す①～④として本モードは周期 T[s]で繰り返されるものとする。なお，上下スイッチの短絡を防ぐデッドタイムは考慮しない。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕図2 に示した区間①～④において電流が流れているデバイスの組合せとして正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．①D₂−D₃　②Q₂−Q₃　③D₁−D₄　④Q₁−Q₄
- 2．①Q₂−Q₃　②Q₂−Q₃　③Q₁−Q₄　④Q₁−Q₄
- 3．①Q₁−Q₄　②Q₁−Q₄　③Q₂−Q₃　④Q₂−Q₃
- 4．①Q₁−D₃　②Q₁−Q₄　③Q₂−D₄　④Q₂−Q₃
- 5．①D₁−D₄　②Q₁−Q₄　③D₂−D₃　④Q₂−Q₃
正解：5．①D₁−D₄　②Q₁−Q₄　③D₂−D₃　④Q₂−Q₃

解説：図2 の v₀ と i₀ の符号の組合せを区間ごとに読み取れば決まる。判断の基準は 2 つで，出力電圧の極性がどちらの対角スイッチにゲート信号が出ているかを示し，電流の向きがトランジスタ(IGBT)を流れるのか逆並列ダイオードを流れるのかを決める。区間①は v₀＝＋E_d だが i₀ はまだ負である。ゲートは Q₁・Q₄ に出ているものの，電流の向きが逆なので IGBT は導通できず，電流は D₁・D₄ を通って直流電源側へ戻る。誘導性負荷に蓄えられたエネルギーが電源に回生される区間で，(ア)＝D₁−D₄。区間②は v₀＝＋E_d で i₀ も正になり，ここで初めて Q₁・Q₄ が導通して電源から負荷へ電力が供給される。区間③は v₀＝−E_d に切り替わった直後で，i₀ はまだ正のまま残っている。ゲートは Q₂・Q₃ 側に移っているが電流の向きが合わないので，D₂・D₃ を通る回生区間になる。区間④で i₀ が負に転じ，Q₂・Q₃ が導通して逆向きに電力を供給する。したがって ①D₁−D₄，②Q₁−Q₄，③D₂−D₃，④Q₂−Q₃ で答(5)。誘導性負荷では電流が電圧より遅れるため，電圧が切り替わった直後には必ずダイオードを通る回生区間が現れる。この「電圧の極性で対角ペアが決まり，電流の符号がトランジスタかダイオードかを決める」という二段構えが本問の骨格である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問16(a)
問184．図1 は，IGBT を用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧 E_d[V]は，一定値と見なせる。出力端子には，インダクタンス L[H]で抵抗値 R[Ω]の誘導性負荷が接続されている。この電圧形インバータの出力電圧 v₀，出力電流 i₀ が図2 のようになった。インバータの動作モードを図2 に示す①～④として本モードは周期 T[s]で繰り返されるものとする。なお，上下スイッチの短絡を防ぐデッドタイムは考慮しない。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕電源電圧 E_d が 100 V，インダクタンス L を 2 mH とし，抵抗 R を 1 Ωとすると，区間①②の電流は −I_p[A]から I_p[A]まで時定数 τ[s]で増加する。τ に最も近い値を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．0.001
- 2．0.002
- 3．0.003 2
- 4．0.006 3
- 5．0.02
正解：2．0.002

解説：区間①②は，出力電圧が＋E_d で一定の間に RL 直列回路の電流が指数関数的に変化する区間である。この過渡現象の時定数は回路の L と R だけで決まり，τ＝L/R で与えられる。値を入れると τ＝2×10⁻³/1＝2×10⁻³ s＝0.002 s。答(2)。ここで電源電圧 E_d＝100 V は時定数には一切効かない。電圧が効くのは電流の到達値(定常値 E_d/R＝100 A)であって，立ち上がりの速さではない。この区別がつかないと 100 という数字を式に入れたくなり，答えが選択肢のどれかに合ってしまう。(5)の 0.02 は 0.002 の桁を 1 つ間違えた値で，L を 2 mH ではなく 20 mH と読んだ場合や 10 倍の換算ミスで出てくる。(3)(4)も 0.002 に係数を掛けた形の値であり，いずれも「τ＝L/R」という定義から素直に計算すれば選ばれない。なお L/R＝0.002 s に対し，図2 の i₀ が −I_p から I_p まで滑らかに立ち上がっていることから，スイッチング周期 T は時定数の数倍程度であると読める。時定数が周期に比べて十分小さければ電流は方形波に近づき，逆に十分大きければ三角波に近づく。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問16(b)
問185．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。均等放射の球形光源(球の直径は 30 cm)がある。床からこの球形光源の中心までの高さは 3 m である。また，球形光源から放射される全光束は 12 000 lm である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕球形光源直下の床の水平面照度の値[lx]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，天井や壁など，周囲からの反射光の影響はないものとする。
- 1．35
- 2．106
- 3．142
- 4．212
- 5．425
正解：2．106

解説：均等放射なので，全光束を全立体角 4π[sr]で割れば光度が求まる。I＝F/(4π)＝12 000/(4π)＝12 000/12.566≒954.9 cd。つづいて直下の床面の照度は，距離の逆二乗の法則による。光源中心から床までの距離は 3 m で，直下なので入射角は 0°＝cos0°＝1 である。したがって E＝I/h²＝954.9/3²＝954.9/9≒106 lx。答(2)。球の直径 30 cm は(a)では使わない。光源の大きさは(b)の輝度を求めるためのもので，照度の計算では中心までの距離 3 m だけを使う。ここで半径 0.15 m を差し引いて 2.85 m としたり足したりすると値がずれる。誤答の作られ方も典型的で，全立体角の 4π を 2π と取り違えると I≒1 910 cd となり照度は 212 lx で(4)，割らずに F/h² としたり距離を二乗し忘れると 12 000/(4π×3)≒318 や 954.9/3≒318 といった値になる。(5)の 425 は 4π を π とした場合の値に近い。「全光束 lm を 4π で割れば光度 cd」「光度を距離の二乗で割れば照度 lx」という 2 段階を，単位とともに確認しながら進めるのが確実である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問17(a)
問186．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。均等放射の球形光源(球の直径は 30 cm)がある。床からこの球形光源の中心までの高さは 3 m である。また，球形光源から放射される全光束は 12 000 lm である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕球形光源の光度の値[cd]と輝度の値[cd/m²]との組合せとして，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．光度 955　輝度 13 500
- 2．光度 955　輝度 3 380
- 3．光度 1 910　輝度 1 010
- 4．光度 1 910　輝度 27 000
- 5．光度 3 820　輝度 13 500
正解：1．光度 955　輝度 13 500

解説：光度は小問(a)と同じく I＝F/(4π)＝12 000/(4π)≒955 cd である。この時点で 1 910(4π を 2π とした値)や 3 820(π とした値)を挙げる(3)(4)(5)は落ちる。輝度は「見かけの面積当たりの光度」で，L＝I/S と定義される。ここで使う S は表面積ではなく，光源を見る方向に投影した面積である。球を横から見れば，どの方向から見ても大円の円板に見えるので，投影面積は S＝πr²。直径 30 cm より r＝0.15 m なので，S＝π×0.15²＝π×0.0225≒0.070 69 m²。したがって L＝955/0.070 69≒13 500 cd/m²。答(1)。最大の落とし穴は，投影面積の代わりに球の表面積 4πr²＝0.2827 m² を使ってしまうことで，このとき L＝955/0.2827≒3 380 cd/m² となり，そのまま(2)に用意されている。表面積を使うのは光束発散度を扱う場面であり，輝度の分母は必ず投影面積である。また半径と直径を取り違えて r＝0.3 m とすると S＝0.2827 m² となってやはり 3 380 になり，同じ誤答へ吸い寄せられる。輝度はまぶしさに直結する量で，同じ光度でも発光面が小さいほど大きくなる。本問の球形光源をそのまま点光源に近づけると輝度は際限なく大きくなり，グローブや乳白カバーで発光面積を広げることがまぶしさ対策になる理由もここにある。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問17(b)
問187．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。数の表現法について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕 10 進法で表される正の整数 N は，10 進法の 2 以上の整数 r を用いて，次式のように表すことができる。 N＝a_n rⁿ＋a_(n−1) rⁿ⁻¹＋…＋a₁ r＋a₀ ただし，a_i は整数であり，0≦a_i＜r（i＝0，1，…，n）である。このとき，N を r 進法で次のように表現することとする。 (a_n a_(n−1) … a₂ a₁ a₀)_r この表現方法によって次の計算が成り立つとき，r の値として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 (122)_r −(42)_r ＝(40)_r
- 1．5
- 2．6
- 3．7
- 4．8
- 5．9
正解：2．6

解説：各数を r を使った 10 進法の式に書き直してから方程式を解く。(122)_r＝1×r²＋2×r＋2＝r²＋2r＋2，(42)_r＝4r＋2，(40)_r＝4r である。これを与えられた等式に入れると，r²＋2r＋2−(4r＋2)＝4r。左辺を整理して r²＋2r＋2−4r−2＝r²−2r となるので，r²−2r＝4r，すなわち r²＝6r。r は 2 以上の整数だから r で割ることができて r＝6。答(2)。得られた値が問題の条件を満たすかも確かめておきたい。各桁の数字は 0≦a_i＜r でなければならないので，現れている最大の数字 4 が r＝6 未満であることを満たしており矛盾はない。逆にこの条件を使えば選択肢を絞ることもできる。もし r＝5 なら 4 は使えるが，検算すると(122)₅＝37，(42)₅＝22，差は 15 で(40)₅＝20 と一致しない。r＝6 で確かめると(122)₆＝1×36＋2×6＋2＝50，(42)₆＝4×6＋2＝26，差は 24 で(40)₆＝4×6＝24 となってぴたりと合う。r 進法の問題は，10 進法に直してから普通の方程式にするのが最も確実で，桁上がりを r 進法のまま扱おうとすると混乱しやすい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問18(a)
問188．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。数の表現法について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕 8 ビットの固定長で，正負のある 2 進法の数値を表現する場合，次のような①及び②で示す方式がある。また，D-A コンバータにおいては次の③で示す方式が用いられる。 ① 最上位ビット(左端のビット，以下 MSB という)を符号ビットとして，残りのビットでその数の絶対値を表す方式は，絶対値表示方式と呼ばれる。この場合，MSB＝0 が正(＋)，MSB＝1 が負(−)と約束すると，10 進数の−8 は (ア) となる。 ② 7 ビット長で表された正の数 n に対して，−n を 8 ビット長の n の 2 の補数で表す方式がある。この方式による場合，10 進数の−8 は (イ) となる。この方式においても，MSB＝1 は負の整数，MSB＝0 は正の整数を示すことになる。この方式は，2 進数の減算に適している。 ③ D-A コンバータでは，ディジタル入力量とアナログ出力量が比例の関係にある。8 ビットの D-A コンバータではディジタル入力量として，(1000 0000)₂ を与えた場合に，0.0000 V が出力されるようにしたオフセット・バイナリ・コードを用いることが多い。この場合，出力電圧が正のときは，MSB＝1 となり，負のときは，MSB＝0 となる。ディジタル入力値が(0000 0000)₂ のときのアナログ出力値が −5.0000 V であるオフセット・バイナリ・コードの D-A コンバータでは，ディジタル入力値が(0111 1000)₂ のときの出力電圧値は (ウ) V となる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)(1000 1000)₂　(イ)(1000 0111)₂　(ウ)−0.2734
- 2．(ア)(1111 1000)₂　(イ)(1000 1000)₂　(ウ)−0.3125
- 3．(ア)(1111 1000)₂　(イ)(1000 0111)₂　(ウ)−0.3125
- 4．(ア)(1000 1000)₂　(イ)(1111 1000)₂　(ウ)−0.3125
- 5．(ア)(1000 1000)₂　(イ)(1111 1000)₂　(ウ)−0.2734
正解：4．(ア)(1000 1000)₂　(イ)(1111 1000)₂　(ウ)−0.3125

解説：(ア)は絶対値表示方式である。符号ビットは負なので MSB＝1，残り 7 ビットには絶対値 8 をそのまま 2 進数で置くので 000 1000。合わせて(1000 1000)₂ となる。(1111 1000)₂ としている(2)(3)は，2 の補数と取り違えたものである。(イ)は 2 の補数である。まず 8 を 8 ビットで表すと(0000 1000)₂。全ビットを反転して(1111 0111)₂，これに 1 を加えて(1111 1000)₂ が −8 の 2 の補数表現になる。反転だけで止めた(1000 0111)₂ は 1 の補数で，これが(1)(3)の誤答である。ここまでで(4)と(5)が残る。(ウ)はオフセット・バイナリ・コードの D-A 変換である。入力(0000 0000)₂ が −5.0000 V，そして問題文より(1000 0000)₂＝128 が 0.0000 V なので，128 ステップで 5.0000 V ぶん動くことになり，1 LSB 当たり 5.0000/128＝0.039 062 5 V である。入力(0111 1000)₂ は 10 進で 64＋32＋16＋8＝120。よって出力は −5.0000＋120×0.039 062 5＝−5.0000＋4.6875＝−0.3125 V。答(4)。別の見方をすると，120 は基準の 128 より 8 だけ小さいので，0 V から 8 LSB ぶん下がった −8×0.039 062 5＝−0.3125 V と直ちに求められる。誤答の(5)にある −0.2734 は −7×(5/128)＝−0.273 437 5 に等しく，基準の(1000 0000)₂ からのずれを 8 ステップではなく 7 ステップと数えてしまった場合の値である。128−120＝8 という引き算を 128−121 や 127−120 と取り違えると，ちょうどこの値になる。オフセット・バイナリでは 0 V の位置が中央の(1000 0000)₂ であることを起点に，そこから何 LSB 離れているかを数えるのが確実である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度上期機械問18(b)
問189．長さ l[m]の導体を磁束密度 B[T]の磁束の方向と直角に置き，速度 v[m/s]で導体及び磁束に直角な方向に移動すると，導体にはフレミングの (ア) の法則により，e＝ (イ) [V]の誘導起電力が発生する。 1 極当たりの磁束が Φ[Wb]，磁極数が p，電機子総導体数が Z，巻線の並列回路数が a，電機子の直径が D[m]なる直流機が回転速度 n[min⁻¹]で回転しているとき，周辺速度は v＝πDn/60[m/s]となり，直流機の正負のブラシ間には (ウ) 本の導体が (エ) に接続されるので，電機子の誘導起電力 E は，E＝ (オ) [V]となる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)左手　(イ)Bv/l　(ウ)Z/a　(エ)直列　(オ)ZΦn/(60pa)
- 2．(ア)左手　(イ)Blv　(ウ)Za　(エ)直列　(オ)pZaΦn/60
- 3．(ア)右手　(イ)Bv/l　(ウ)Za　(エ)並列　(オ)pZaΦn/60
- 4．(ア)右手　(イ)Blv　(ウ)a/Z　(エ)並列　(オ)pZΦn/(60a)
- 5．(ア)右手　(イ)Blv　(ウ)Z/a　(エ)直列　(オ)pZΦn/(60a)
正解：5．(ア)右手　(イ)Blv　(ウ)Z/a　(エ)直列　(オ)pZΦn/(60a)

解説：導体を磁界中で動かして起電力が生じる現象＝発電機の側なので，使うのはフレミングの「右手」の法則である。左手は電磁力(電動機)の側で，これで(1)(2)が落ちる。起電力の大きさは磁束密度・導体長・速度の積で e＝Blv[V]。Bv/l は次元が合わないので(3)も消える。残る(4)と(5)の違いは(ウ)(オ)にある。直流機の電機子巻線は並列回路数が a なので，全導体 Z 本が a 本の並列回路に分かれ，ブラシ間の1回路には Z/a 本の導体が直列に接続される。したがって(ウ)＝Z/a，(エ)＝直列。誘導起電力は，1 本当たりの起電力 Blv を Z/a 本ぶん足したものとして E＝(Z/a)Blv と書け，磁束と回転速度で表し直すと E＝pZΦn/(60a)[V]となる。答(5)。この式は「E＝KΦn」の形で暗記されることが多いが，K＝pZ/(60a) の中身が本問で問われている。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問1
問190．界磁磁束を一定に保った直流電動機が，電機子電圧 24 V，電機子電流 3.0 A で一定速で駆動されている。このときの直流電動機の回転数は 1 500 min⁻¹，出力トルクは 0.4 N·m であった。この直流電動機の電機子巻線の抵抗値[Ω]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，ブラシによる電圧降下，及び電機子反作用は無視できるものとし，考慮すべき損失は電機子巻線の銅損のみとする。
- 1．1.0
- 2．2.3
- 3．3.1
- 4．4.5
- 5．6.9
正解：1．1.0

解説：損失が電機子銅損だけなので「入力＝出力＋銅損」で解ける。入力は電機子電圧×電機子電流で 24×3.0＝72 W。出力は角速度×トルクで，角速度が ω＝2π×1 500/60＝157.1 rad/s だから P＝157.1×0.4≒62.8 W。差し引き 72−62.8＝9.2 W が銅損 I²R に等しく，R＝9.2/3.0²＝9.2/9≒1.02 Ω。答(1)。よくある誤りは回転数を rad/s に直さずに使うことで，1 500×0.4＝600 W としてしまうと入力を超えてしまい，明らかに破綻する。別解として，逆起電力から解くこともできる。E＝P/I＝62.8/3.0≒20.9 V なので，電機子回路の電圧方程式 V＝E＋IR より R＝(24−20.9)/3.0≒1.0 Ω となり同じ値が得られる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問2
問191．巻線形誘導電動機のトルク−回転速度曲線は，電源電圧及び (ア) が一定のとき，発生するトルクと回転速度との関係を表したものである。この曲線は，ある滑りの値でトルクが最大となる特性を示す。このトルクを最大トルク又は (イ) トルクと呼んでいる。この最大トルクは (ウ) 回路の抵抗には無関係である。巻線形誘導電動機のトルクは (ウ) 回路の抵抗と滑りの比に関係するので， (ウ) 回路の抵抗が k 倍になると，前と同じトルクが前の滑りの k 倍の点で起こる。このような現象は (エ) と呼ばれ，巻線形誘導電動機の始動特性の改善及び速度制御に広く用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)電源周波数　(イ)停動　(ウ)二次　(エ)比例推移
- 2．(ア)電源周波数　(イ)停動　(ウ)一次　(エ)二次励磁
- 3．(ア)負荷　(イ)臨界　(ウ)一次　(エ)比例推移
- 4．(ア)電源周波数　(イ)臨界　(ウ)二次　(エ)二次励磁
- 5．(ア)負荷　(イ)臨界　(ウ)二次　(エ)比例推移
正解：1．(ア)電源周波数　(イ)停動　(ウ)二次　(エ)比例推移

解説：トルク−回転速度曲線は電源電圧と「電源周波数」を一定に保って描くものである。同期速度が周波数で決まる以上，周波数が動けば曲線そのものが横にずれてしまうからで，(ア)＝電源周波数となり(3)(5)が落ちる。最大トルクの別名は「停動トルク」で，これを超える負荷をかけると電動機が止まってしまうことに由来する。「臨界トルク」という呼び方は一般的でないので(4)も消える。滑り s におけるトルクは二次抵抗 r₂ と滑りの比 r₂/s の関数で決まり，最大トルクの大きさ自体は r₂ に依存しない(最大となる滑りの位置だけが変わる)。よって(ウ)＝二次で(2)も落ち(1)が残る。r₂ を k 倍すると同じ r₂/s を与える滑りも k 倍になる，というこの性質が「比例推移」で，巻線形では二次側に外部抵抗を入れて始動トルクを大きくしたり速度を変えたりできる。答(1)。かご形では二次抵抗を外から変えられないので比例推移は使えない。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問3
問192．電源に接続された三相誘導電動機が駆動されている。電源の線間電圧 V_n は 400 V，電源から供給される線電流 I_l は 25.8 A，力率は 0.8 である。この場合の滑り s が 4 ％であり，鉄損 P_i 及び一次銅損 P_c1 の値は，共に，二次銅損 P_c2 の値の 1/2 である。この場合の二次銅損 P_c2 の値[W]として最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，その他の損失は無視できるものとする。
- 1．318
- 2．344
- 3．550
- 4．571
- 5．596
正解：3．550

解説：まず電源からの入力を求める。P₁＝√3 V_n I_l cosθ＝√3×400×25.8×0.8≒14 300 W。一次側で失われるのは鉄損と一次銅損で，どちらも P_c2 の半分だから合わせて P_c2 である。したがって二次入力は P₂＝P₁−(P_i＋P_c1)＝P₁−P_c2 と書ける。一方，二次銅損は二次入力に滑りを掛けたもので P_c2＝sP₂＝0.04P₂ という関係がある。この2 式から P₂＝P₁−0.04P₂ すなわち 1.04P₂＝14 300 となり，P₂≒13 750 W。よって P_c2＝0.04×13 750＝550 W。答(3)。うっかり P_c2＝sP₁＝0.04×14 300≒571 W とすると(4)を選んでしまうが，滑りを掛ける相手は電源入力 P₁ ではなく二次入力 P₂ である。この差が(3)と(4)の間に用意されている。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問4
問193．次の文章は，三相同期発電機に関する記述である。三相同期発電機は，水車を原動機とする水車発電機や，蒸気タービンを原動機とするタービン発電機などに用いられている。水車発電機では，水車の回転速度が比較的 (ア) ため，発電機の極数を (イ) しなければならない。また，水車発電機の回転子は，軸方向に比べて直径が (ウ) なっている。タービン発電機の回転子は，水車発電機に比べて回転速度が (エ) ので，回転子の機械的強度の関係から，回転子の直径は軸方向の長さに比べて (オ) した設計になっている。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)小さい　(イ)小さく　(ウ)大きく　(エ)大きい　(オ)大きく
- 2．(ア)小さい　(イ)大きく　(ウ)大きく　(エ)大きい　(オ)小さく
- 3．(ア)小さい　(イ)大きく　(ウ)大きく　(エ)小さい　(オ)大きく
- 4．(ア)大きい　(イ)大きく　(ウ)小さく　(エ)大きい　(オ)小さく
- 5．(ア)大きい　(イ)小さく　(ウ)小さく　(エ)小さい　(オ)大きく
正解：2．(ア)小さい　(イ)大きく　(ウ)大きく　(エ)大きい　(オ)小さく

解説：同期速度は N＝120f/p で，周波数が決まっている以上，回転速度と極数は反比例する。水車の回転速度は毎分数百回転程度と「小さい」ので，同じ50 Hz・60 Hz を出すには極数を「大きく」しなければならない。ここで(ア)＝小さい，(イ)＝大きくとなり(1)(4)(5)が落ちる。極数が多いと磁極を円周上に並べる場所が要るため，水車発電機の回転子は直径が大きく軸方向に短い「突極機」の形になり，(ウ)＝大きく。タービン発電機はこの逆で，蒸気タービンの回転速度が3 000〜3 600 min⁻¹ と「大きい」ため極数は2 極か4 極でよく，しかも高速回転による遠心力に耐える必要から直径を「小さく」して軸方向に長い円筒形(非突極機)にする。(エ)＝大きい，(オ)＝小さくとなり(3)も消えて(2)が残る。答(2)。水車発電機は縦軸の平たい形，タービン発電機は横軸の細長い形，と外観で覚えておくと迷いにくい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問5
問194．定格出力 11 000 kV·A，定格電圧 6 600 V の三相同期発電機がある。三相短絡電流 750 A を流すのに必要な界磁電流が 54 A である場合，この発電機の定格電流に等しい三相短絡電流を流すのに必要な界磁電流[A]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．69
- 2．96
- 3．120
- 4．208
- 5．289
正解：1．69

解説：短絡状態では電機子反作用が強い減磁作用として働き，鉄心が飽和しないため，短絡電流は界磁電流にほぼ比例する(三相短絡曲線が直線になる)。したがって界磁電流は短絡電流に比例させて求めればよい。定格電流は I_n＝11 000×10³/(√3×6 600)≒962 A。求める界磁電流は 54×962/750≒69.3 A。答(1)。ここで注意したいのは，定格出力を定格電圧で単純に割って 11 000×10³/6 600≒1 667 A としてしまう誤りで，三相なので √3 が要る。また比を逆にして 54×750/962≒42 A としても選択肢に無いので気付ける。なお，このとき求まる界磁電流は短絡比の計算にも使う量で，無負荷で定格電圧を出す界磁電流との比が短絡比になる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問6
問195．次の文章は，交流機における電機子巻線法に関する記述である。電機子巻線法には，1 相のコイルをいくつかのスロットに分けて配置する (ア) と，集中巻がある。 (ア) の場合，各極各相のスロット数は (イ) となる。 (ア) において，コイルピッチを極ピッチよりも短くした巻線法を (ウ) と呼ぶ。この巻線法を採用すると， (エ) は小さくなるが，コイル端を短くできることや， (オ) が改善できるなどの利点があるため，一般的によく用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)分布巻　(イ)2 未満　(ウ)短節巻　(エ)励磁電流　(オ)電圧波形
- 2．(ア)分散巻　(イ)2 未満　(ウ)全節巻　(エ)励磁電流　(オ)力率
- 3．(ア)分布巻　(イ)2 未満　(ウ)短節巻　(エ)励磁電流　(オ)力率
- 4．(ア)分布巻　(イ)2 以上　(ウ)短節巻　(エ)誘導起電力　(オ)電圧波形
- 5．(ア)分散巻　(イ)2 以上　(ウ)全節巻　(エ)誘導起電力　(オ)力率
正解：4．(ア)分布巻　(イ)2 以上　(ウ)短節巻　(エ)誘導起電力　(オ)電圧波形

解説：1 相のコイルを複数のスロットに分けて置く巻き方は「分布巻」で，「分散巻」という語は使わないので(2)(5)が落ちる。分布巻である以上，各極各相のスロット数は必ず2 以上になる(1 なら集中巻である)。よって(イ)＝2 以上となり，「2 未満」の(1)(3)も消えて(4)が残る。コイルピッチを極ピッチより短くする巻き方が「短節巻」で，全節巻はピッチが等しいものだから(ウ)＝短節巻。短節巻にすると，コイルの2 辺に生じる起電力の位相が完全には揃わなくなるため合成した「誘導起電力」は短節係数のぶんだけ小さくなる。しかしその代わり高調波成分が打ち消され「電圧波形」が正弦波に近づき，さらにコイル端(コイルエンド)が短くなって銅量と抵抗が減る。この損得の関係が(エ)(オ)である。答(4)。分布巻も同様に，起電力は分布係数のぶん減るが波形は改善するという同じ構図になっている。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問7
問196．次の文章は，単相単巻変圧器に関する記述である。巻線の一部が一次と二次との回路に共通になっている変圧器を単巻変圧器という。巻線の共通部分を (ア) ，共通でない部分を (イ) という。単巻変圧器では， (ア) の端子を一次側に接続し， (イ) の端子を二次側に接続して使用すると通常の変圧器と同じように動作する。単巻変圧器の (ウ) は，二次端子電圧と二次電流との積である。単巻変圧器は，巻線の一部が共通であるため，漏れ磁束が (エ) ，電圧変動率が (オ) 。上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)分路巻線　(イ)直列巻線　(ウ)負荷容量　(エ)多く　(オ)小さい
- 2．(ア)直列巻線　(イ)分路巻線　(ウ)自己容量　(エ)少なく　(オ)小さい
- 3．(ア)分路巻線　(イ)直列巻線　(ウ)負荷容量　(エ)少なく　(オ)小さい
- 4．(ア)分路巻線　(イ)直列巻線　(ウ)定格容量　(エ)多く　(オ)大きい
- 5．(ア)直列巻線　(イ)分路巻線　(ウ)定格容量　(エ)多く　(オ)大きい
正解：3．(ア)分路巻線　(イ)直列巻線　(ウ)負荷容量　(エ)少なく　(オ)小さい

解説：単巻変圧器で一次と二次に共通な部分を「分路巻線」，共通でない部分を「直列巻線」と呼ぶ。名前は回路上の置かれ方から来ており，分路巻線は電源に並列に，直列巻線は線路に直列に入る。(ア)＝分路巻線で(2)(5)が落ちる。二次端子電圧と二次電流の積は，その変圧器が実際に負荷へ送っている見かけの電力なので「負荷容量」であり，(ウ)＝負荷容量で(4)も消える。単巻変圧器で重要なのは，これと「自己容量(＝直列巻線が受け持つ分で，負荷容量より小さい)」が別物だという点である。残る(1)と(3)の差は(エ)だけで，巻線の一部を共用しているぶん巻線どうしの結合が強く，漏れ磁束は「少なく」なる。その結果インピーダンス電圧が小さく，電圧変動率も小さいという利点が得られる。答(3)。なお漏れインピーダンスが小さいことは短絡電流が大きくなるという欠点にもつながる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問8
問197．定格容量 100 kV·A，定格一次電圧 6.3 kV で特性の等しい単相変圧器が 2 台あり，各変圧器の定格負荷時の負荷損は 1 600 W である。この変圧器 2 台を V-V 結線し，一次電圧 6.3 kV にて 90 kW の三相平衡負荷をかけたとき，2 台の変圧器の負荷損の合計値[W]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，負荷の力率は 1 とする。
- 1．324
- 2．432
- 3．648
- 4．864
- 5．1 440
正解：4．864

解説：負荷損(銅損)は電流の2 乗に比例するので，まず各変圧器の負荷率を求める。V-V 結線では各変圧器の巻線電流が線電流と等しくなる点が要点で，線電流は I＝90×10³/(√3×6 300)≒8.25 A。一方，各変圧器の定格電流は 100×10³/6 300≒15.87 A である。よって負荷率は 8.25/15.87≒0.520。負荷損は2 台合わせて 2×1 600×0.520²≒864 W。答(4)。落とし穴は二つある。一つは V-V 結線の出力容量が √3×100≒173 kV·A であることを使って負荷率を 90/173≒0.52 と求める道筋で，これは結果的に同じ値になるので正しい。もう一つは，V-V の出力容量を 2 台ぶんの 200 kV·A と誤り，負荷率を 90/200＝0.45 として 2×1 600×0.45²＝648 W とする誤りで，これが(3)に用意されている。V-V 結線の利用率が 2/√3 でなく √3/2≒0.866 である点を押さえておきたい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問9
問198．図に示す太陽光発電用パワーコンディショナに関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．パワーコンディショナは降圧チョッパとインバータを組み合わせて太陽電池の直流電圧を交流電圧に変換制御する機器である。
- 2．太陽電池の出力は，日射や温度などの環境からの影響を大きく受けるため，その時々の条件で最大電力を出力できるように最大電力点追従制御(MPPT)が行われる。
- 3．チョッパの出力電圧はチョッパとインバータ間に設置されたキャパシタによって平滑され，キャパシタ容量が大きいほどチョッパの出力電圧リプルは小さくなる。
- 4．パワーコンディショナのインバータでは，高調波抑制用のフィルタが接続され，PWM 制御により電力系統への高調波流出を少なくする。
- 5．パワーコンディショナの出力を電力系統と接続するためには系統連系保護装置が必要で，系統側やパワーコンディショナ内に異常が起きた際に，パワーコンディショナの出力を遮断する。
正解：1．パワーコンディショナは降圧チョッパとインバータを組み合わせて太陽電池の直流電圧を交流電圧に変換制御する機器である。

解説：誤りは(1)で，組み合わせるのは降圧チョッパではなく「昇圧チョッパ」である。太陽電池アレイの直流電圧をそのままインバータに入れても系統電圧(単相200 V なら波高値で約283 V)を作れないため，いったん直流電圧を高めてからインバータで交流に変換する。図を見ても，太陽電池側にリアクトルが直列に入り，その先の中間キャパシタに向かってスイッチングする昇圧チョッパの構成になっている。他は正しい。(2)の最大電力点追従制御(MPPT)は，日射や温度で動く最大電力点を追いかけてチョッパの通流率を調整する制御である。(3)の中間キャパシタは直流リンクの平滑用で，容量が大きいほどリプルは小さくなる。(4)はPWM 制御とフィルタで高調波流出を抑えるという一般的な構成。(5)の系統連系保護装置は，系統事故時に単独運転を防ぐために必要な装置である。答(1)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問10
問199．図に示すように，電動機が減速機と組み合わされて負荷を駆動している。このときの電動機の回転速度 n_m が 1 200 min⁻¹，トルク T_m が 100 N·m であった。減速機の減速比が 6，効率が 0.96 のとき，負荷の回転速度 n_L[min⁻¹]，軸トルク T_L[N·m]及び軸入力 P_L[kW]の値として，最も近いものを組み合わせたのは次のうちどれか。
- 1．n_L[min⁻¹]：200　T_L[N·m]：16.0　P_L[kW]：12.1
- 2．n_L[min⁻¹]：200　T_L[N·m]：576　P_L[kW]：12.1
- 3．n_L[min⁻¹]：7 200　T_L[N·m]：576　P_L[kW]：4 147
- 4．n_L[min⁻¹]：7 200　T_L[N·m]：16.0　P_L[kW]：12.1
- 5．n_L[min⁻¹]：7 200　T_L[N·m]：16.0　P_L[kW]：4 147
正解：2．n_L[min⁻¹]：200　T_L[N·m]：576　P_L[kW]：12.1

解説：減速機なので回転速度は下がる。n_L＝1 200/6＝200 min⁻¹ であり，掛けて7 200 とした(3)(4)(5)はここで落ちる。次に電動機の出力は P_m＝2π(n_m/60)T_m＝2π×20×100≒12 566 W。減速機の効率が0.96 だから負荷に届く軸入力は P_L＝12 566×0.96≒12 060 W＝12.1 kW。最後にトルクは，負荷側の角速度が ω_L＝2π×200/60≒20.94 rad/s なので T_L＝12 060/20.94≒576 N·m。答(2)。残った(1)との違いはトルクだけで，16.0 N·m は 100/6 に近い値だが，減速機はトルクを「増やす」方向に働くので明らかに向きが逆である。減速比 6 で効率0.96 なら T_L≒100×6×0.96＝576 N·m と，掛け算で直接求めることもできる。回転速度は1/6，トルクは約6 倍，という関係を押さえておけば選択肢はすぐ絞れる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問11
問200．面積 25 m²，厚さ 10 cm，熱伝導率 0.4 W／(m·K)の壁がある。この壁の内外面の温度差が 4 K に保たれているとき，熱伝導によってこの壁を伝わる熱流[W]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．16
- 2．40
- 3．250
- 4．400
- 5．2 500
正解：4．400

解説：平板を伝わる熱流はフーリエの法則から Φ＝λAΔT/d で求まる。ここでλは熱伝導率，A は面積，ΔT は内外面の温度差，d は厚さである。単位をそろえて厚さを 10 cm＝0.1 m とし，Φ＝0.4×25×4/0.1＝40/0.1＝400 W。答(4)。厚さを cm のまま入れると 0.4×25×4/10＝4 W となって選択肢に無く，逆に厚さを掛けてしまうと 0.4×25×4×0.1＝4 W とやはり合わない。電気回路との対応で覚えると速い。温度差が電圧，熱流が電流に当たり，熱抵抗 R＝d/(λA)＝0.1/(0.4×25)＝0.01 K/W が抵抗に相当するので，Φ＝ΔT/R＝4/0.01＝400 W と，オームの法則そのものの形で計算できる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問12
問201．次の文章は，プロセス制御に関する記述である。プロセス制御には PID 制御が非常によく用いられている。その中で積分動作は主として (ア) 特性の改善に，微分動作は (イ) 特性の改善に有効であり，また， (ウ) 動作は両方の特性を，ともにある程度改善することができる。これらの動作をディジタル処理を介して行う方法が最近よく用いられている。上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)定常　(イ)過渡　(ウ)加算
- 2．(ア)定常　(イ)過渡　(ウ)比例
- 3．(ア)過渡　(イ)定常　(ウ)比例
- 4．(ア)過渡　(イ)定常　(ウ)加算
- 5．(ア)定常　(イ)過渡　(ウ)減算
正解：2．(ア)定常　(イ)過渡　(ウ)比例

解説：積分動作(I)は偏差を時間で積み上げて操作量に反映するので，わずかな偏差でも残っている限り操作量を増やし続け，最終的に定常偏差(オフセット)をゼロにする。したがって改善するのは「定常」特性である。微分動作(D)は偏差の変化率に反応して先回りするため，行き過ぎ(オーバーシュート)や整定時間といった「過渡」特性を改善する。この時点で(ア)＝定常，(イ)＝過渡が決まり，逆になっている(3)(4)が落ちる。残る(1)(2)(5)の差は(ウ)だけで，PID の三要素のうち残っているのは「比例」動作である。比例動作はゲインを上げれば定常偏差を小さくでき応答も速くなるので両方の特性をある程度は改善するが，上げすぎると振動的になるため「ある程度」という限定が付く。「加算」「減算」は制御動作の名称ではない。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問13
問202．図の論理回路に，図に示す入力 A，B 及び C を加えたとき，出力 X として正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：3．

解説：まず回路の式を立てる。C の線には分岐点(黒丸)があり，そこから上へ伸びた縦線が上側 AND ゲートの第2 入力につながっている。B の線はこの縦線と交差しているだけで黒丸が無いので接続されていない。したがって上側 AND は A·C，下側 AND は B と C の反転との積で B·C̄ となり，出力は X＝A·C＋B·C̄ である。これは C が1 のとき A を，C が0 のとき B を通す2 入力の切換回路(マルチプレクサ)にほかならない。あとは図の波形を C の値で区切って読めばよい。C＝0 の最初の区間と中ほどの区間では X は B と同じ波形になり，C＝1 の区間では X は A と同じ波形になる。この規則で合成した波形と一致するのは(3)だけである。答(3)。もし黒丸を見落として上側 AND を A·B と読むと X＝A·B＋B·C̄ となり，C＝1 の区間で A と B が同時に1 のときしか出力が立たなくなるため，パルスの数が足りない別の波形になってしまう。論理回路の問題では，交差しているだけの線と黒丸で接続されている線の区別が答を決める。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問14
問203．定格電圧 6 600 V，定格出力 8 MV·A の三相同期発電機がある。この三相同期発電機において，界磁電流が 200 A における無負荷端子電圧は 6 600 V であり，この界磁電流での三相短絡電流は 800 A であった。この三相同期発電機について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。なお，この三相同期発電機の突極性は無視し，電機子巻線抵抗及び鉄損と機械損は十分小さく，計算上は無視できるものとする。〔小問（a）〕この三相同期発電機における一相分の同期インピーダンス[Ω]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．2.75
- 2．4.76
- 3．8.25
- 4．19.1
- 5．33.0
正解：2．4.76

解説：同期インピーダンスは「同じ界磁電流のときの無負荷相電圧を三相短絡電流で割った値」として定義される。ここで使うのは相電圧であることが要点で，端子電圧6 600 V は線間電圧だから √3 で割って 6 600/√3≒3 810 V。これを短絡電流800 A で割ると Z_s＝3 810/800≒4.76 Ω。答(2)。線間電圧のまま 6 600/800＝8.25 Ω としてしまうと(3)を選ぶことになり，これがそのまま √3 倍の誤答として用意されている。逆に √3 を掛けて 11 431/800≒14.3，あるいは相電圧をさらに √3 で割るなどの操作でも選択肢の他の値に近づくので，「無負荷相電圧÷三相短絡電流」という定義を正確に当てはめること。なお本問の条件では定格出力8 MV·A に対する定格電流が 8×10⁶/(√3×6 600)≒700 A なので，短絡比は 800/700≒1.14 となり，発電機として妥当な値であることも確認できる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問15(a)
問204．定格電圧 6 600 V，定格出力 8 MV·A の三相同期発電機がある。この三相同期発電機において，界磁電流が 200 A における無負荷端子電圧は 6 600 V であり，この界磁電流での三相短絡電流は 800 A であった。この三相同期発電機について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。なお，この三相同期発電機の突極性は無視し，電機子巻線抵抗及び鉄損と機械損は十分小さく，計算上は無視できるものとする。〔小問（b）〕この三相同期発電機を端子電圧 6 600 V，力率 1.0 で運転したところ，負荷角は 30°であった。このときの発電機の出力[MW]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．1.76
- 2．3.05
- 3．5.28
- 4．6.08
- 5．15.9
正解：3．5.28

解説：電機子抵抗を無視できるので，1 相分のベクトル図は端子相電圧 V̇ と，それに直交する電圧降下 jZ_s İ の和が誘導起電力 Ė になる直角三角形になる。力率1.0 なら İ は V̇ と同相だから，jZ_s İ は V̇ と直角を向く。したがって負荷角δは tanδ＝Z_s I/V の関係を満たす。V＝6 600/√3≒3 810 V，Z_s＝4.76 Ω((a)の結果)，δ＝30°を入れると I＝V tanδ/Z_s＝3 810×0.5774/4.76≒462 A。出力は力率1.0 なので P＝3VI＝3×3 810×462≒5.28×10⁶ W＝5.28 MW。答(3)。線間電圧で書けば P＝√3×6 600×462 でも同じ値になる。ここでの落とし穴は，力率1.0 だと負荷角も0 になると思い込むことで，実際には内部のリアクタンス降下があるため誘導起電力は端子電圧より進んだ位相を持つ。また Ė の大きさは V/cos30°＝4 400 V となり，同期発電機の出力式 P＝3(EV/Z_s)sinδ＝3×4 400×3 810×0.5/4.76≒5.28 MW としても一致する。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問15(b)
問205．図1 に示す降圧チョッパの回路は，電圧 E の直流電源，スイッチングするパワー半導体デバイス S，ダイオード D，リアクトル L，及び抵抗 R の負荷から構成されている。また，図2 には，図1 の回路に示すダイオード D の電圧 v_D と負荷の電流 i_R の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕降圧チョッパの回路動作に関し，図3～図5 に，実線で示した回路に流れる電流のループと方向を示した三つの電流経路を考える。図2 の時刻 t₁ 及び時刻 t₂ において，それぞれどの電流経路となるか。正しい組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．時刻 t₁：電流経路(C)　時刻 t₂：電流経路(B)
- 2．時刻 t₁：電流経路(A)　時刻 t₂：電流経路(C)
- 3．時刻 t₁：電流経路(B)　時刻 t₂：電流経路(A)
- 4．時刻 t₁：電流経路(B)　時刻 t₂：電流経路(C)
- 5．時刻 t₁：電流経路(A)　時刻 t₂：電流経路(B)
正解：5．時刻 t₁：電流経路(A)　時刻 t₂：電流経路(B)

解説：手掛かりはダイオード電圧 v_D である。図2 で時刻 t₁ は v_D＝E の区間，時刻 t₂ は v_D＝0 の区間にある。v_D＝E ということはダイオードに電源電圧がそのまま逆方向に掛かっている状態で，S が導通して電源から L・R へ電流が流れている。これが図3 の電流経路(A)で，D は破線＝非導通として描かれている。一方 v_D＝0 は，ダイオードが順方向に導通して両端がほぼ短絡している状態である。S が遮断されてもリアクトル L は電流を流し続けようとするため，D を通って L と R だけの閉ループで電流が還流する。これが図4 の電流経路(B)で，電源と S が破線になっている。よって t₁→(A)，t₂→(B) となり答(5)。図5 の電流経路(C)は電源から S と D を通って戻る短絡ループで，S と D が同時に導通しなければ生じないため正常動作では現れない。降圧チョッパの動作は「S オンで電源から供給(v_D＝E)，S オフで D を通じて還流(v_D＝0)」の2 状態だけだと押さえておけば，(C)を含む(1)(2)(4)は読まずに外せる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問16(a)
問206．図1 に示す降圧チョッパの回路は，電圧 E の直流電源，スイッチングするパワー半導体デバイス S，ダイオード D，リアクトル L，及び抵抗 R の負荷から構成されている。また，図2 には，図1 の回路に示すダイオード D の電圧 v_D と負荷の電流 i_R の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕電圧 E が 100 V，降圧チョッパの通流率が 50 ％，負荷抵抗 R が 2 Ωとする。パワー半導体デバイス S は周期 T の高周波でスイッチングし，リアクトル L の平滑作用により，図2 に示す電流 i_R のリプル成分は十分小さいとする。電流 i_R の平均値 I_R[A]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．17.7
- 2．25.0
- 3．35.4
- 4．50.1
- 5．70.7
正解：2．25.0

解説：降圧チョッパの出力電圧の平均値は，電源電圧に通流率(オン時間の割合)を掛けたもので V_out＝αE＝0.5×100＝50 V である。リアクトルの平滑作用でリプルが十分小さいので，負荷電流の平均値は単純にオームの法則から I_R＝V_out/R＝50/2＝25.0 A。答(2)。ここで注意したいのは，交流回路の感覚で実効値や 1/√2 を持ち込まないことである。実際 100/2×(1/√2)≒35.4 A が(3)に，50×√2/2≒35.4 や 100/√2/2≒35.4 のような値が用意されており，√2 を掛けたり割ったりすると引っかかる。降圧チョッパは直流を断続しているだけなので，扱うのは平均値である。また通流率を掛け忘れて 100/2＝50 A とすると(4)に落ちる。「出力電圧＝通流率×入力電圧」という降圧チョッパの基本式を経由することが要点になる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問16(b)
問207．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。どの方向にも光度が等しい均等放射の点光源がある。この点光源の全光束は 3 000 lm である。この点光源を図のように配置した。水平面から点光源までの高さは 2 m であり，点光源の直下の点 A と B との距離は 1.5 m である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕この点光源の平均光度[cd]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．191
- 2．239
- 3．318
- 4．477
- 5．955
正解：2．239

解説：光度[cd]は単位立体角当たりの光束[lm/sr]である。均等放射の点光源は全方向に一様に光を出すので，全光束を全立体角で割ればよい。球の全立体角は4π sr だから I＝F/(4π)＝3 000/(4×3.1416)＝3 000/12.566≒238.7 cd。答(2)。間違えやすいのは 4π を 2π や π と取り違えることで，2π で割ると 477 cd となり(4)に，π で割ると 955 cd となって(5)に落ちる。半球に放射する場合は 2π で割るが，本問は「どの方向にも光度が等しい」＝全球に放射しているので 4π が正しい。また 3 000/(4π²) のように π を2 乗すると約76 cd と選択肢から外れるので気付ける。全光束・光度・立体角の関係 F＝Iω は照明計算の出発点で，(b)の照度計算でもこの光度をそのまま使う。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問17(a)
問208．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。どの方向にも光度が等しい均等放射の点光源がある。この点光源の全光束は 3 000 lm である。この点光源を図のように配置した。水平面から点光源までの高さは 2 m であり，点光源の直下の点 A と B との距離は 1.5 m である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕水平面 B 点における水平面照度の値[lx]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．10
- 2．24
- 3．31
- 4．61
- 5．122
正解：3．31

解説：点光源から B 点までの距離は，高さ2 m と水平距離1.5 m の直角三角形の斜辺だから r＝√(2²＋1.5²)＝2.5 m(3:4:5 の形になるよう数値が作られている)。距離の逆2 乗の法則から，光線に垂直な面の照度は I/r²＝238.7/6.25≒38.2 lx。求めるのは水平面照度なので，これに入射角の余弦を掛ける。入射角は鉛直方向からの傾きで cosθ＝2/2.5＝0.8 だから E＝38.2×0.8≒30.6≒31 lx。答(3)。よくある誤りが二つある。一つは cosθ を掛け忘れて38 lx とするもの，もう一つは距離に高さ2 m をそのまま使って 238.7/4≒60 lx としてしまうもので，後者は(4)に用意されている。もう一つ，水平距離1.5 m を距離として 238.7/2.25≒106 lx とすると(5)に近づく。「距離は光源から測った斜距離」「水平面照度は cosθ 倍」の二段構えを守ることが要点である。なお cosθ＝高さ/斜距離なので，E＝Ih/r³ と一つの式にまとめても計算できる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問17(b)
問209．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。次の論理回路について，(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕図1 に示す論理回路の真理値表として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：3．

解説：図1 では，A と B が OR ゲートと AND ゲートの両方に入っている。AND の出力はそのまま T₁ になり，同時に NOT を通って上側の最終 AND の一方の入力になる。もう一方の入力は OR の出力である。式にすると T₁＝A·B，S₁＝(A＋B)·¬(A·B) となる。後者は「どちらかは1 だが，両方が1 ではない」という条件そのもので，排他的論理和 A⊕B に等しい。真理値表を書き下すと，A＝B＝0 では S₁＝0，T₁＝0。A と B の一方だけが1 のとき S₁＝1，T₁＝0。両方1 のとき S₁＝0，T₁＝1 となる。この4 行と一致するのは(3)である。答(3)。この回路は1 桁の2 進加算を行う半加算器で，S₁ が和，T₁ が桁上げに当たる。(1)は S₁ が常に0 で加算になっておらず，(2)(5)は A＝B＝0 のとき T₁＝1 という，桁上げが出るはずのない入力で1 を出しており誤り。(4)は A＝1，B＝0 のとき S₁＝0 となっていて，一方だけが1 のときに和が立たない点で誤りである。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問18(a)
問210．【選択問題】問17及び問18は選択問題であり，どちらか一方を選んで解答する（本サイトでは学習用に両方を収録しています）。次の論理回路について，(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕図1 に示す論理回路を 2 組用いて図2 に示すように接続して構成したとき，A，B 及び C の入力に対する出力 S₂ 及び T₂ の記述として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．A＝0，B＝0，C＝0 を入力したときの出力は，S₂＝0，T₂＝1 である。
- 2．A＝0，B＝1，C＝0 を入力したときの出力は，S₂＝1，T₂＝0 である。
- 3．A＝0，B＝0，C＝1 を入力したときの出力は，S₂＝0，T₂＝1 である。
- 4．A＝1，B＝0，C＝1 を入力したときの出力は，S₂＝1，T₂＝0 である。
- 5．A＝1，B＝1，C＝0 を入力したときの出力は，S₂＝1，T₂＝1 である。
正解：2．A＝0，B＝1，C＝0 を入力したときの出力は，S₂＝1，T₂＝0 である。

解説：図2 は(a)の半加算器を2 段つないだうえ，両段の桁上げ出力を OR でまとめた構成で，全体としては3 入力の全加算器になっている。1 段目で A と B を足して和 S₁＝A⊕B と桁上げ T₁＝A·B を作り，2 段目で S₁ と C を足して S₂＝S₁⊕C＝A⊕B⊕C を得る。桁上げは，2 段目で生じたものと1 段目の T₁ の少なくとも一方が立てば1 になるので T₂＝(S₁·C)＋(A·B) である。要するに S₂ は A・B・C の1 の個数が奇数なら1，T₂ は1 が2 個以上なら1 になる。この規則で各肢を検算する。(1)は1 が0 個なので S₂＝0，T₂＝0 のはずだが T₂＝1 としており誤り。(2)は1 が1 個(B のみ)なので S₂＝1，T₂＝0 で記述どおり正しい。(3)は1 が1 個(C のみ)なので S₂＝1，T₂＝0 のはずで誤り。(4)は1 が2 個なので S₂＝0，T₂＝1 のはずで誤り。(5)も1 が2 個なので S₂＝0，T₂＝1 のはずで誤り。答(2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和6年度下期機械問18(b)
問211．直流電動機に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．直巻電動機は，負荷電流の増減によって回転速度が大きく変わる。トルクは，回転速度が小さいときに大きくなるので，始動時のトルクが大きいという特徴があり，クレーン，巻上機などの電動機として適している。
- 2．分巻電動機の速度制御の方法の一つとして界磁制御法がある。これは，界磁巻線に直列に接続した界磁抵抗器によって界磁電流を調整して界磁磁束の大きさを変え，速度を制御する方法である。
- 3．分巻電動機は，端子電圧を一定として機械的な負荷を増加したとき，電機子電流が増加し，回転速度は，わずかに減少するがほぼ一定である。このため，定速度電動機と呼ばれる。
- 4．複巻電動機には，直巻界磁巻線及び分巻界磁巻線が施され，合成界磁磁束が直巻界磁磁束と分巻界磁磁束との和になっている構造の和動複巻電動機と，差になっている構造の差動複巻電動機とがある。
- 5．直巻電動機は，界磁電流が負荷電流(電動機に流れる電流)と同じである。このため，未飽和領域では界磁磁束が負荷電流に比例し，トルクも負荷電流に比例する。
正解：5．直巻電動機は，界磁電流が負荷電流(電動機に流れる電流)と同じである。このため，未飽和領域では界磁磁束が負荷電流に比例し，トルクも負荷電流に比例する。

解説：直流機のトルクはT=kΦIaで表される。直巻電動機は界磁巻線が電機子と直列で界磁電流が負荷電流Iaに等しく、未飽和領域では界磁磁束ΦがIaに比例する。したがってT=kΦIa∝Ia²となり、トルクは負荷電流の2乗に比例する。磁束が負荷電流に比例するとした前半は正しいが、「トルクも負荷電流に比例する」と続けた(5)が誤りで、これが正解。この2乗特性ゆえに低速時に大トルクを出しクレーンや巻上機に適するという(1)は正しい。ほかは(2)分巻界磁巻線に直列の界磁抵抗器で界磁電流と磁束を加減する界磁制御法、(3)負荷増加でIaが増えRaIaぶん逆起電力が下がり速度がわずかに落ちる定速度電動機、(4)直巻界磁磁束と分巻界磁磁束の和が和動・差が差動という複巻機の定義で、いずれも正しい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問1
問212．界磁に永久磁石を用いた小形直流電動機があり，電源電圧は定格の12 V，回転を始める前の静止状態における始動電流は4 A，定格回転数における定格電流は1 A である。定格運転時の効率の値[％]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，ブラシによる電圧降下及び電機子反作用は無視できるものとし，損失は電機子巻線による銅損しか存在しないものとする。
- 1．80
- 2．75
- 3．70
- 4．65
- 5．60
正解：2．75

解説：界磁が永久磁石なので界磁回路の損失はなく、損失は電機子銅損だけとみなせる。静止状態では逆起電力E=0だから始動電流Is=V/Raであり、電機子抵抗はRa=12/4=3Ωと求まる。定格運転では入力Pin=VI=12×1=12W、銅損Pc=I²Ra=1²×3=3Wであり、残りが機械的出力となってPout=12-3=9W。よって効率はη=Pout/Pin=9/12=0.75、すなわち75％で(2)が正解である。同じ計算はη=(V-RaI)/V=1-RaI/V=1-I/Isとも整理でき、定格電流と始動電流の比1/4を1から引くだけで0.75が得られる。銅損を始動電流4 Aで4²×3=48 Wとすると入力12 Wを超えてしまうので、損失は必ず定格運転時の電流1 Aで計算する。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問2
問213．三相かご形誘導機に関する記述として，誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．同じ容量の三相巻線形誘導機よりも構造が簡単で，安価である。
- 2．発電機として，一部の水力発電や風力発電に採用されている。
- 3．発電運転中の滑りは負となる。
- 4．大容量の電動機にはアルミダイカスト回転子が広く用いられている。
- 5．回転子に棒状の導体を用いている三相かご形誘導機は，同じ容量の三相巻線形誘導機よりも機械的に過酷な使用に耐えられる。
正解：4．大容量の電動機にはアルミダイカスト回転子が広く用いられている。

解説：かご形回転子の製法には、溶融アルミを鉄心の溝と端絡環に一体で鋳込むアルミダイカスト形と、銅などの棒状導体を溝に納めて端絡環にろう付け・溶接する組立形がある。一体鋳込みができるのは中小容量までで、大容量機では大きな二次電流に見合う導電率と機械的強度が要るため、銅バーを用いた組立形が広く使われる。したがって「大容量の電動機にはアルミダイカスト回転子が広く用いられている」とした(4)が誤りで、これが正解。ほかは、(1)二次巻線・スリップリング・ブラシが不要で構造が簡単・安価、(2)小水力や風力で誘導発電機が実用されている、(3)回転速度が同期速度を超える発電運転ではs=(Ns-n)/Nsが負、(5)棒状導体の回転子は堅牢で過酷な使用に耐える、といずれも正しい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問3
問214．一般的な三相かご形誘導電動機がある。出力が大きい定格運転条件では，誘導機の等価回路の電流は，「二次電流≫励磁電流」であるから，励磁回路を省略しても特性をほぼ表現できる。さらに，「二次抵抗による電圧降下≫その他の電圧降下」となるので，一次抵抗と漏れリアクタンスを省略しても，おおよその特性を検討できる。このような電動機でトルク一定負荷の場合に，電流80 A の定格運転から電源電圧と周波数を共に5 ％下げて回転速度を少し下げた。このときの電動機の電流の値[A]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．72
- 2．76
- 3．80
- 4．84
- 5．88
正解：3．80

解説：励磁回路と一次抵抗・漏れリアクタンスを省いた簡易等価回路の二次電流はI=V/(r₂′/s)=sV/r₂′。二次入力はP₂=I²(r₂′/s)=sV²/r₂′、同期角速度はω_s∝fだから、トルクT=P₂/ω_s∝sV²/fとなる。電圧と周波数を共に0.95倍してトルクを元と等しく保つ条件は、s′(0.95V)²/(0.95f)=sV²/fより0.95s′=s、すなわちs′=s/0.95。このとき電流はI′=s′×0.95V/r₂′=(s/0.95)×0.95V/r₂′=sV/r₂′=Iとなり、80Aのまま変わらない。よって(3)。V/f一定でトルクが同じなら磁束も滑り角周波数も不変、と見ても同じである。電流も電圧に比例すると誤れば80×0.95=76Aで(2)に落ちる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問4
問215．2 台の同期発電機を並列運転するためには，両発電機の(ア)に加えて，電圧の大きさ及び(イ)が一致していなければならない。発電機の並列に際し，これらの条件が一つでも満足されていなければ，並列と同時にじょう乱が発生するので，(ウ)を用いてこれらの3 条件が一致した同期状態にあることを確認したうえで並列する必要がある。上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)回転速度　(イ)位相　(ウ)電流計
- 2．(ア)力率　(イ)方向　(ウ)同期検定器
- 3．(ア)周波数　(イ)位相　(ウ)同期検定器
- 4．(ア)回転速度　(イ)方向　(ウ)電圧計
- 5．(ア)周波数　(イ)位相　(ウ)周波数計
正解：3．(ア)周波数　(イ)位相　(ウ)同期検定器

解説：同期発電機を並列運転する条件は、起電力の大きさ・位相・周波数が一致することである。本文は電圧の大きさと(イ)を別に挙げているので、(ア)には周波数が入る。(1)と(4)の回転速度は、極数が異なれば速度が違っても周波数は一致しうるため条件にならず、(2)の力率は並列後の無効電力分担にかかわる量で投入時の条件ではない。(イ)は電圧の大きさと並べて一致を問う文脈だから、(2)と(4)の方向ではなく位相である。(ウ)は三条件がそろった同期状態を一括して確かめる計器なので同期検定器(シンクロスコープ)であり、(1)の電流計、(4)の電圧計、(5)の周波数計はいずれも単一の量しか示せず、三条件の同時確認には使えない。よって(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問5
問216．定格出力7 500 kV·A，定格電圧(線間電圧)3 300 V の星形結線三相同期発電機がある。また，定格電流に等しい持続短絡電流を流すのに必要な界磁電流は200 A，無負荷で定格電圧を発生するのに必要な界磁電流は240 A であった。発電機の出力端で三相短絡事故が発生したときに発電機の巻線に流れる持続短絡電流の実効値[A]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．1 100
- 2．1 600
- 3．1 900
- 4．2 700
- 5．3 400
正解：2．1 600

解説：短絡比は Ks＝(無負荷で定格電圧を発生する界磁電流)/(定格電流に等しい持続短絡電流を流す界磁電流)＝240/200＝1.2 である。定格電流は In＝S/(√3・V)＝7 500×10³/(√3×3 300)＝1 312 A。定格電圧を発生する励磁のまま出力端で三相短絡したときの持続短絡電流は Is＝Ks×In＝1.2×1 312＝1 575 A となり、最も近い1 600の(2)が正解である。同期リアクタンスの単位法値 xs＝1/Ks＝0.833 を用いて Is＝In/xs としても同じ値になる。なお短絡比を逆向きに 200/240＝0.833 と置くと 0.833×1 312＝1 093 A となり(1)の1 100に落ちるので、比の分母と分子に注意する。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問6
問217．次の文章は，スイッチトリラクタンスモータ(SRM)に関する記述である。一般に，SRM の構造は，固定子の巻線が(ア)，回転子の形状が(イ)となっている。固定子の巻線に流す電流をスイッチで切り替えると，(イ)の回転子が，固定子の磁極に引き付けられて回転する。このモータは，回転子の構造が簡単で強固であるため，(ウ)に適している。また，ネオジムなどの(エ)を使用せず，鉄心と巻線のみで磁気回路を構成できる特長を有する。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)集中巻　(イ)円筒形　(ウ)低速回転　(エ)軟磁性体
- 2．(ア)分布巻　(イ)突極形　(ウ)低速回転　(エ)希土類磁石
- 3．(ア)集中巻　(イ)突極形　(ウ)高速回転　(エ)希土類磁石
- 4．(ア)分布巻　(イ)円筒形　(ウ)高速回転　(エ)希土類磁石
- 5．(ア)集中巻　(イ)突極形　(ウ)低速回転　(エ)軟磁性体
正解：3．(ア)集中巻　(イ)突極形　(ウ)高速回転　(エ)希土類磁石

解説：SRMは固定子も回転子も突極の鉄心だけででき、回転子には巻線も永久磁石もない。励磁された固定子磁極が回転子の突極を引き付けるリラクタンストルクで回るので(イ)は突極形であり、(1)と(4)の円筒形では突極性がなくトルクが生じない。固定子は各突極に直接巻線を巻くから(ア)は集中巻で、(2)の分布巻は誤りである。回転子が単純で強固なため遠心力に耐え、磁石の飛散や減磁も心配がないので(ウ)は高速回転に適し、(2)と(5)の低速回転はこの特長の説明にならない。ネオジムは(エ)希土類磁石であり、(1)と(5)の軟磁性体は鉄心そのものだから「使用せず」が成り立たない。よって(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問7
問218．次の文章は，太陽光発電設備におけるパワーコンディショナに関する記述である。近年，住宅に太陽光発電設備が設置され，低圧配電線に連系されることが増えてきた。連系のためには，太陽電池と配電線との間にパワーコンディショナが設置される。パワーコンディショナは(ア)と系統連系用保護装置とが一体になった装置である。パワーコンディショナは，連系中の配電線で事故が生じた場合に，太陽光発電設備が(イ)状態を継続しないように，これを検出して太陽光発電設備を系統から切り離す機能をもっている。パワーコンディショナには，(イ)の検出のために，電圧位相や(ウ)の急変などを常時監視する機能が組み込まれている。ただし，配電線側で発生する(エ)に対しては，系統からの不要な切り離しをしないよう対策がとられている。上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)逆変換装置　(イ)自立運転　(ウ)発電電力　(エ)停電
- 2．(ア)逆変換装置　(イ)単独運転　(ウ)発電電力　(エ)瞬時電圧低下
- 3．(ア)逆変換装置　(イ)単独運転　(ウ)周波数　(エ)瞬時電圧低下
- 4．(ア)整流装置　(イ)自立運転　(ウ)発電電力　(エ)停電
- 5．(ア)整流装置　(イ)単独運転　(ウ)周波数　(エ)停電
正解：3．(ア)逆変換装置　(イ)単独運転　(ウ)周波数　(エ)瞬時電圧低下

解説：太陽電池の直流を交流に変えて系統へ送り出すのは逆変換装置(インバータ)であり、(4)と(5)の整流装置は交流を直流に変える逆向きの装置なので(ア)は逆変換装置である。系統側の事故で配電線が停止したのに発電設備だけが局所負荷へ給電し続ける状態が単独運転で、(1)と(4)の自立運転は解列したうえで自家用負荷へ意図的に給電する正常な機能だから、検出して切り離す対象ではない。単独運転の受動的検出は電圧位相跳躍や周波数変化率をみるので(ウ)は周波数であり、(2)の発電電力は常時監視する量ではない。(エ)は配電線事故に伴う瞬時電圧低下で、(1)(4)(5)の停電は本来解列すべき事象である。よって(3)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問8
問219．ある変圧器の負荷力率100 ％における全負荷効率は98 ％である。この変圧器の負荷力率80 ％における全負荷効率[％]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．78.4
- 2．81.6
- 3．97.5
- 4．98.4
- 5．99.6
正解：3．97.5

解説：全負荷すなわち定格電圧・定格電流での運転であれば、鉄損も銅損も力率には関係しないので、全損失は力率が変わっても同じである。定格容量をS、全負荷時の全損失をWとすると、力率100 ％では出力がSだから η＝S/(S+W)＝0.98 となり、W＝S(1/0.98−1)＝0.0204S。力率80 ％では出力が0.8Sに減るのに損失はWのままなので、η＝0.8S/(0.8S+0.0204S)＝0.8/0.8204＝0.975、すなわち97.5 ％の(3)が正解である。効率が力率に比例すると考えて0.98×0.8＝0.784とすると(1)、逆に0.8/0.98＝0.816とすると(2)に落ちる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問9
問220．図のような直流チョッパがある。直流電源電圧E=400 V，平滑リアクトルL=1 mH，負荷抵抗R=10 Ω，スイッチS の動作周波数f=10 kHz，通流率d=0.6 で回路が定常状態になっている。D はダイオードである。このとき負荷抵抗に流れる電流の平均値[A]として最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．40.0
- 2．24.0
- 3．16.0
- 4．3.8
- 5．2.5
正解：2．24.0

解説：図はスイッチSが上辺にあり、還流ダイオードDが縦に並列、その先にリアクトルLと負荷Rが続く典型的な降圧チョッパである。定常状態ではLの1周期平均電圧が0になるため、負荷側の平均電圧はDの両端に現れる方形波の平均値に等しく、Vo=dE=0.6×400=240 Vとなる。よって負荷電流の平均値はI=Vo/R=240/10=24.0 Aで、正解は(2)である。L=1 mHとf=10 kHzは平均値には効かず、リプルΔI=(E-Vo)dT/L=9.6 Aの半分4.8 Aが平均24 Aより小さいこと、つまり電流連続を確かめるための数値である。通流率を掛け忘れると400/10=40.0で(1)、オフ期間の比(1-d)を使うと0.4×400/10=16.0で(3)に落ちる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問10
問221．巻上機によって電動機出力4 kW で質量900 kg の物体を一定速度で巻き上げているときの巻上速度の値[m/s]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，機械効率は90 ％，ロープの質量及び加速に要する動力については考慮しないものとする。なお，重力加速度は9.8 m/s² とする。
- 1．0.37
- 2．0.41
- 3．0.45
- 4．0.59
- 5．0.87
正解：2．0.41

解説：一定速度での巻上げなので加速に要する動力は不要で、荷を吊り上げる仕事率だけを考えればよい。荷に加える力はF=mg=900×9.8=8820 Nである。電動機出力4 kWのうち機械効率90 ％の分だけが荷に伝わるから、荷に届く動力はPη=4000×0.9=3600 W。一定速度vではPη=Fvが成り立つので、v=Pη/(mg)=3600/8820=0.408 m/sとなり、最も近い0.41すなわち(2)が正解である。効率を掛け忘れて4000/8820とすると0.4535で(3)の0.45、効率を二重に掛けて3600×0.9/8820とすると0.367で(1)の0.37になる。ηは荷に届く動力が電動機出力より小さくなる向きに使う、と確かめれば取り違えを防げる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問11
問222．図に示すような幅6 m，奥行き8 m の長方形の駐車場の四隅に柱を立て，各柱の地上から5 m の頂点に全光束5 000 lm のランプを設置した。駐車場の中心O の水平面照度[lx]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，各ランプは均等光源とする。
- 1．283
- 2．141
- 3．31.8
- 4．22.5
- 5．5.6
正解：4．22.5

解説：均等光源なので光度はI=F/(4π)=5000/(4π)=398 cdである。図では対角線の交点がOだから、各柱からOまでの水平距離は対角線の半分、すなわち√(6²+8²)/2=10/2=5.0 mとなる。ランプの取付高さはh=5 mなので、ランプからOまでの距離はr=√(5²+5²)=7.07 m、入射角の余弦はcosθ=h/r=5/7.07=0.707である。1灯あたりの水平面照度はE₁=I·cosθ/r²=398×0.707/50=5.63 lxで、四隅の4灯を重ね合わせてE=4×5.63=22.5 lxとなり正解は(4)。cosθを掛け忘れると4×398/50=31.8で(3)、1灯分で止めると5.6で(5)になるので、傾きの補正と灯数の二点を必ず確認したい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問12
問223．一般のフィードバック制御系においては，制御系の安定性が要求され，制御系の特性を評価するものとして，(ア)特性と過渡特性がある。サーボ制御系では，目標値の変化に対する追従性が重要であり，過渡特性を評価するものとして，(イ)応答の遅れ時間，立上り時間，(ウ)などが用いられる。上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．(ア)定常　(イ)ステップ　(ウ)定常偏差
- 2．(ア)追従　(イ)ステップ　(ウ)定常偏差
- 3．(ア)定常　(イ)ステップ　(ウ)行過ぎ量
- 4．(ア)追従　(イ)インパルス　(ウ)行過ぎ量
- 5．(ア)定常　(イ)インパルス　(ウ)定常偏差
正解：3．(ア)定常　(イ)ステップ　(ウ)行過ぎ量

解説：(ア)は「制御系の特性を評価するもの」として過渡特性と並べられているので、その対概念である定常特性が入る。追従性は次の文でサーボ制御系の性質として別に述べられており、(ア)に「追従」と書く(2)と(4)はここで落ちる。(イ)は続く遅れ時間・立上り時間がいずれも単位ステップ入力に対する応答で定義される量なので、ステップである。「インパルス」と書く(4)と(5)は不適で、インパルス応答は伝達関数の同定などに使う。(ウ)も同じくステップ応答から読む過渡特性の指標だから行過ぎ量（オーバーシュート）となる。「定常偏差」と書く(1)と(5)は、十分時間が経った後に残る誤差＝定常特性の指標なので過渡特性には該当しない。残るのは(3)である。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問13
問224．図の論理回路に，図に示す入力A，B 及びC を加えたとき，出力X として正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：3．

解説：回路は上側のANDにAとCが、下側のANDにBとCをNOTで反転したものが入り、両出力をORしているのでX＝A·C＋B·（Cを反転したもの）となる。つまりCが1の区間はAがそのままXに現れ、Cが0の区間はBがそのまま現れる。入力図の縦破線3本がCの変化点で、Cは0→1→0→1と変わるから区間は四つに切れる。第1区間（C=0）はBのパルスが1個出る。第2区間（C=1）はAのパルスが2個出て、この間にあるBのパルスは出ない。第3区間（C=0）はBのパルスが1個で、ここにあるAのパルスは出ない。第4区間（C=1）はAのパルスが2個で、Bだけが立つパルスは出ない。合計6個になる波形は(3)だけであり、(1)と(5)は5個、(2)と(4)は4個しかない。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問14
問225．三相誘導電動機について，次の(a)及び(b)に答えよ。〔小問（a）〕一次側に換算した二次巻線の抵抗r₂′と滑りsの比 r₂′/s が，他の定数(一次巻線の抵抗r₁，一次巻線のリアクタンスx₁，一次側に換算した二次巻線のリアクタンスx₂′)に比べて十分に大きくなるように設計された誘導電動機がある。この電動機を電圧Vの電源に接続して運転したとき，この電動機のトルクTと滑りs，電圧Vの関係を表す近似式として，正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，kは定数である。
- 1．T = k/(Vs)
- 2．T = k/(V²s)
- 3．T = kV²/s
- 4．T = kV²s
- 5．T = kVs
正解：4．T = kV²s

解説：L形等価回路のトルクは T = (3/ω_s)·V²(r₂′/s)/{(r₁+r₂′/s)²+(x₁+x₂′)²} である。r₂′/s が r₁, x₁, x₂′ に比べて十分大きいと、分母は (r₂′/s)² が支配的になり (r₁+r₂′/s)²+(x₁+x₂′)² ≒ (r₂′/s)² と近似できる。代入すると T ≒ (3/ω_s)·V²(r₂′/s)/(r₂′/s)² = 3V²s/(ω_s·r₂′) となり、r₂′ と同期角速度 ω_s は定数だから T = kV²s。トルクは電圧の2乗と滑りの積に比例し、比例推移の直線部に対応する。よって正解は (4)。分母を定数扱いして分子の r₂′/s だけを残すと T = kV²/s となり (3) を選ぶ誤りになる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問15（a）
問226．※ この問題は本試験ではB問題の小問(b)として出題されたものです。解答に必要な条件が小問(a)にあるため，小問(a)を併せて示します（答えるのは小問(b)です）。三相誘導電動機について，次の(a)及び(b)に答えよ。〔小問（a）〕一次側に換算した二次巻線の抵抗r₂′と滑りsの比 r₂′/s が，他の定数(一次巻線の抵抗r₁，一次巻線のリアクタンスx₁，一次側に換算した二次巻線のリアクタンスx₂′)に比べて十分に大きくなるように設計された誘導電動機がある。〔小問（b）〕上記(a)で示された条件で設計された定格電圧220 V，同期速度1 200 min⁻¹の三相誘導電動機がある。この電動機を電圧220 V の電源に接続して，一定トルクの負荷で運転すると，1 140 min⁻¹の回転速度で回転する。この電動機に供給する電源電圧を200 V に下げたときの電動機の回転速度[min⁻¹]の値として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，電源電圧を下げたとき，負荷トルクと二次抵抗は変化しないものとする。
- 1．1 150
- 2．1 127
- 3．1 113
- 4．1 091
- 5．1 000
正解：2．1 127

解説：(a)で求めたとおり、この電動機のトルクは T = kV²s と近似できる。定格220 V での滑りは、同期速度1 200 min⁻¹ と回転速度1 140 min⁻¹ から s₁ = (1 200−1 140)/1 200 = 0.05。負荷トルクも二次抵抗も不変だから V²s が一定になる。よって 220²×0.05 = 200²×s₂ より s₂ = 0.05×(220/200)² = 0.0605。回転速度は N = 1 200×(1−0.0605) = 1 127.4 min⁻¹ となり、(2) 1 127 が最も近い。電圧比を逆に取り 0.05×(200/220)² = 0.0413 とすると 1 150 min⁻¹ となって (1) を選ぶので注意する。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問15（b）
問227．図のように他励直流機を直流チョッパで駆動する。電源電圧はE = 200 V で一定とし，直流機の電機子電圧をVとする。IGBT Q₁及びQ₂をオンオフ動作させるときのスイッチング周波数は500 Hz であるとする。なお，本問では直流機の定常状態だけを扱うものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕この直流機を電動機として駆動する場合，Q₂をオフとし，Q₁をオンオフ制御することで，Vを調整することができる。電圧V₁の平均値が150 V のとき，1 周期の中でQ₁がオンになっている時間の値[ms]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．1.75
- 2．1.50
- 3．1.25
- 4．1.00
- 5．0.7
正解：2．1.50

解説：図でQ₁は上アーム、Q₂は下アームであり、V₁はレグ中点と負母線間の電圧である。Q₂をオフにしてQ₁だけをオンオフする力行運転は降圧チョッパ動作で、Q₁オン時は電源が直結され V₁ = E = 200 V、Q₁オフ時は電機子電流が下アームの還流ダイオードを環流するので V₁ = 0 V となる。したがって通流率をDとすれば V₁ の平均値は V₁av = ED である。スイッチング周波数が500 Hz なので1周期は T = 1/500 = 2×10⁻³ s = 2 ms。V₁av = 150 V より D = 150/200 = 0.75 だから、Q₁のオン時間は t_on = DT = 0.75×2 = 1.50 ms となり正解は (2)。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問16（a）
問228．図のように他励直流機を直流チョッパで駆動する。電源電圧はE = 200 V で一定とし，直流機の電機子電圧をVとする。IGBT Q₁及びQ₂をオンオフ動作させるときのスイッチング周波数は500 Hz であるとする。なお，本問では直流機の定常状態だけを扱うものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕 Q₁をオフしてQ₂をオンオフ制御することで，電機子電流の向きを(a)の場合と反対にし，直流機に発電動作(回生制動)をさせることができる。この制御において，スイッチングの1 周期の間でQ₂がオンになっている時間が0.4 ms のとき，この直流機の電機子電圧Vの値[V]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．1 000
- 2．250
- 3．200
- 4．160
- 5．40
正解：4．160

解説：回生制動ではQ₁をオフしQ₂をオンオフする。電機子電流は(a)と逆向きに直流機から中点へ流れ、Q₂オン時は電流がQ₂を通って負母線へ流れ V₁ = 0 V、Q₂オフ時は上アームの還流ダイオードを通って電源へ回生され V₁ = E = 200 V となる。これは昇圧チョッパ動作で、通流率D₂に対し V₁av = E(1−D₂)。周期は 1/500 = 2 ms、Q₂のオン時間0.4 ms より D₂ = 0.4/2 = 0.2 なので V₁av = 200×(1−0.2) = 160 V。定常状態では平滑リアクトルの平均電圧が0だから、電機子電圧は V = V₁av = 160 V で (4) が正解。E/(1−D₂) = 250 V と逆に取ると (2) になる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問16（b）
問229．熱効率が70 ％で一定の電熱装置について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕 0 ℃の氷5 kg を加熱したところ30 min ですべて0 ℃の水になった。融解熱が334 kJ/kg のとき電熱装置の消費電力の値[kW]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．0.9
- 2．1.4
- 3．1.9
- 4．2.4
- 5．2.9
正解：2．1.4

解説：0 ℃の氷を0 ℃の水に変えるのに要する熱量は、温度が変わらないので融解潜熱だけであり、Q = m·L = 5 kg × 334 kJ/kg = 1 670 kJ である。これを30 min = 1 800 sで与えるので、水が実際に受け取る有効熱出力は P_out = 1 670 kJ ÷ 1 800 s = 0.928 kW になる。熱効率70 %は消費電力のうち70 %が有効熱になるという意味だから、消費電力は P_in = P_out ÷ 0.7 = 0.928 ÷ 0.7 = 1.33 kW となり、最も近い(2) 1.4 kWが正解である。0.7で割るのを忘れると0.928 kWのままとなり(1) 0.9 を選んでしまうので注意したい。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問17（a）
問230．熱効率が70 ％で一定の電熱装置について，次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（b）〕電熱装置の消費電力が1.7 kW のとき，0 ℃の水5 kg が50 ℃になるのに要する時間[min]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし，水の比熱は4.2 kJ/(kg·K)とする。
- 1．11
- 2．15
- 3．19
- 4．25
- 5．30
正解：2．15

解説：0 ℃の水5 kgを50 ℃まで上げるのは温度変化を伴う顕熱なので、Q = m·c·ΔT = 5 kg × 4.2 kJ/(kg·K) × 50 K = 1 050 kJ である。熱効率70 %より、消費電力1.7 kWのうち水に伝わる有効熱出力は P_out = 1.7 kW × 0.7 = 1.19 kW となる。よって所要時間は t = Q ÷ P_out = 1 050 kJ ÷ 1.19 kW = 882 s、分に直すと882 ÷ 60 = 14.7 min であり、最も近い(2) 15 minが正解である。効率を掛け忘れて1 050 ÷ 1.7 = 618 s = 10.3 min とすると(1) 11 に落ちる。ここでは融解熱は使わない。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問17（b）
問231．図は，出力信号y を入力信号x に一致させるように動作するフィードバック制御系のブロック線図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕図において，K = 2，T = 0.5として，入力信号からフィードバック信号までの一巡伝達関数(開ループ伝達関数)を表す式を計算し，正しいものを次の(1)～(5)から一つ選べ。
- 1．2/(1 − jω0.5)
- 2．2/(1 + jω0.5)
- 3．1/(1 + jω0.5)
- 4．2/(3 − jω0.5)
- 5．2/(3 + jω0.5)
正解：2．2/(1 + jω0.5)

解説：一巡伝達関数(開ループ伝達関数)は主フィードバックを切り、入力から帰還信号まで一巡する経路の伝達関数である。求める手順は、内側のマイナループを先にまとめることである。制御対象1/(jωT)はその出力を直前の加え合わせ点へ負帰還しているから、この内側閉ループは {1/(jωT)} ÷ {1 + 1/(jωT)} = 1/(1 + jωT) にまとまる。これに制御器のKを直列に掛けて G = K/(1 + jωT) となり、K = 2、T = 0.5を代入すると G = 2/(1 + jω0.5)。よって(2)が正解である。Kを掛け忘れると(3)、主フィードバックまで閉じてy/xを求めると2/(3 + jω0.5)すなわち(5)になる。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問18（a）
問232．※ この問題は本試験ではB問題の小問(b)として出題されたものです。解答に必要な条件が小問(a)にあるため，小問(a)を併せて示します（答えるのは小問(b)です）。図は，出力信号y を入力信号x に一致させるように動作するフィードバック制御系のブロック線図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。〔小問（a）〕図において，K = 2，T = 0.5 として，入力信号からフィードバック信号までの一巡伝達関数(開ループ伝達関数)を求めた。〔小問（b）〕 (a)で求めた一巡伝達関数において，ω を変化させることで得られるベクトル軌跡はどのような曲線を描くか，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。
- 1．
- 2．
- 3．
- 4．
- 5．
正解：3．

解説：(a)より一巡伝達関数は G(jω) = 2/(1 + jω0.5) である。分母を有理化すると G = 2(1 − jω0.5)/(1 + 0.25ω²)となり、虚部は常に負だから軌跡は下半平面にある。これで上半平面に描かれた(1)(2)が消える。次にω = 0を代入すると G = 2/1 = 2.0で、実軸との交点は2.0である。交点を0.67(= 2/3)としている(4)(5)も消え、(3)だけが残る。仕上げに位相を確かめると、偏角 −arctan(0.5ω)が−45°になるのは0.5ω = 1すなわちω = 2 rad/sで、このとき G = 1 − j1。(3)の−45°方向の点の表示ω = 2 rad/sと一致する。

出典：電気技術者試験センター第三種電気主任技術者試験令和7年度上期機械問18（b）

第三種電気主任技術者「機械」の一問一答

学習完了！