令和7年度下期 機械｜電験三種試験

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出題の内訳

この回は 1科目にわたって出ています。いちばん多いのは機械（22問）です。

• 機械22問

問題一覧

• 問1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。
• 問2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。
• 問3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。
• 問4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。
• 問5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。
• 問6三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。
• 問7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。
• 問8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。
• 問9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。
• 問10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。
• 問11図に示すように，電動機が減速機と組み合わされて負荷を駆動している。このときの電動機の回転速度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nL [min⁻¹]，軸トルクTL [N･m]及び軸入力PL [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。
• 問12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。
• 問13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。
• 問14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。
• 問15(a)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。
• 問15(b)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。
• 問16(a)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Ld [H]は十分に大きく，直流電流Id [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XL [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VF [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VL [V]のときのこの整流装置の出力電圧Vd [V]は次式で求められる。
• 問16(b)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Ld [H]は十分に大きく，直流電流Id [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XL [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VF [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VL [V]のときのこの整流装置の出力電圧Vd [V]は次式で求められる。
• 問17(a)(選択問題)
• 問17(b)(選択問題)
• 問18(a)(選択問題)
• 問18(b)(選択問題)

正解と解説は、答え合わせのあとに出ます。