2級 学科試験 過去問と出題傾向/電気工学等 1/電気工事施工管理


電気工学等 1 過去問/2級 電気工事施工管理 学科試験

電気工学

電気理論

2電気 学科  R01前-01
熱電効果の用語
・ゼーベック効果:
 異種類の金属導体を接続し閉回路を作り温度差が接合点に生じると起電力が発生し電流が流れる
・ペルチエ効果:
 異なる種類の金属を接合して電圧をかけ電流を流すと、接合点に熱の吸収や放出が起こる
・トムソン効果:
 1つの金属上で、温度の違いがある2点に電流を流すと、熱の吸収や発生が起こる
・ピエゾ効果:
 特定のセラミックスの物質や水晶に圧力を加えると、圧力に比例した分極や表面電荷が現れる

2電気 学科  H29-01  H25-01
物質の磁性体
・強磁性体 : 鉄、コバルト、フェライト、ニッケル
・反磁性体 : 銅、銀、アルミニウム

2電気 学科  H28-01
放電現象
・アーク放電の放電現象は、水銀ランプや蛍光ランプに利用されている

2電気 学科  H30後-01
温度変化と抵抗値変化
温度が20゚Cのとき、抵抗値が10Ωの金属体がある
この金属体の抵抗値が11Ωとなるときの温度を求める
抵抗温度係数は0.004゚C^(-1)で一定とし、外部の影響は受けないものとする

・電気抵抗の温度による変化量は、電気抵抗率の温度係数を使って次の式で計算する
  RT = Rt{ 1+αt(T-t) }
    RT : 温度がT(゚C)に変化したときの抵抗値[Ω]
    Rt : t(゚C)のときの抵抗値[Ω]
    αt : t(゚C)のときの抵抗温度係数[゚C^(-1)]
  11Ω = 10Ω{ 1 + 0.004 (T-20゚C) }より、T=45.0°C である

2電気 学科  H29-04  H26-04  H22-04
誘導形電力量計の回転数
誘導形電力量計の回転数=電圧×電流×力率×時間
誘導形電力量計の回転数は、電力量に比例する

・電力をP[Kw]、時間をT[h]、計器定数をK[rev/kW・h]としたときの回転数Nは、
 次式で表される
 N=TPK
 よって、 1000=T[h]×100V×10A×0.6×2000
      1000=T[h]×1Kw×0.6×2000
      1000=1200T[h]
         T=5/6[h]×60=50[m]

 N=TPKより
 N=15/60〔h〕×100V×10A×0.8×2000
  =15/60〔h〕×1〔Kw〕×0.8×2000
  =400〔回転〕

電気機器

2電気 学科  R02-05  H30後-05
直流発電機の特性
・直流発電機は、分類すると自励発電機である
・電機子電流と等しいのは、直巻発電機の界磁電流である、
・磁束の大きさと回転速度の積に比例するのは、直巻発電機の誘導起電力である
・残留電圧に等しいのは、直巻発電機の無負荷時の出力電圧である
・誘導起電力は、分巻発電機の無負荷時の出力電圧に等しい
・出力電圧は、分巻発電機の界磁回路に加わる電圧に等しい
・自励発電機を分類すると、直巻発電機、分巻発電機、複巻発電機に分けられる
・誘導起電力より、他励発電機の負荷時の出力電圧は小さい

2電気 学科  H29-05  H23-05
直流他励発電機の起電力
回転速度 1500min^(−1) のとき起電力が 200V の直流他励発電機がある
この直流他励発電機を回転速度 1350min^(−1) で運転したときの起電力の値を求める
界磁電流は一定とする

・比の関係を用いる
 1500:200=1350:E
    1500E=200×1350
        E=200×1350÷1500
         =180V

2電気 学科  R01後-05  H30前-05
同期発電機の特性
・界磁電流を大きくすると、出力電圧は上昇し、飽和する
・容量性負荷の状態で、残留磁気があると、無励磁であっても出力電圧は上昇する
・同期インピーダンスが小さくなると、短絡比は大きくなる
・電機子電流は、出力端子が短絡すると、界磁電流に正比例して大きくなる
・周波数と極数によって、同期速度は定まる
・界磁電流に用いるのは、直流である
・電機子に用いるのは、けい素鋼板を積み重ねた鉄心である
・全節巻と短節巻が、電機子巻線法の分布巻にある

2電気 学科  H28-05
同期発電機の並行運転
同期発電機の並行運転を行うための必要条件
・起電力の大きさが等しいこと
・起電力の位相が一致していること
・起電力の周波数が等しいこと
・定格容量が等しいことは、同期発電機の並行運転を行うための必要条件ではない

2電気 学科  R01前-06
一次側・二次側の変圧器電圧
一次側の電圧 E1 = 6,600 V
変更後の一次側に電圧 E2
二次側の電圧 n1 = 110 V
変更後の二次側の電圧 n2 = 105 V とすると、
E1/E2=n1/n2 より、
変更後の一次側に電圧 E2 = E1×n2/n1 = 6,600×105/110 = 6,300 V

2電気 学科  H29-06  H26-06  H22-06
三相変圧器の平行運転
平行運転が可能な組み合わせ
 △―Y結線 と △―Y結線
 Y―Y結線 と Y―Y結線
 △―△結線 と Y―Y結線

平行運転が不可能な組み合わせ
 △―△結線 と Y―△結線

2電気 学科  H30前-06  H27-06
単相変圧器、V結線の容量と使用率
三相容量(VA値) = √3 × 線間電圧(V値) × 線電流(A値) = √3×E×I
         = √3P
トランスの使用率 = 供給可能容量 / トランス合計容量 = √3P÷2P
         = √3/2 = 86.6%

2電気 学科  R01後-06
単相変圧器の△-△結線
同一定格の単相変圧器3台を△-△結線し、三相変圧器として用いる場合
・線間電圧と変圧器の相巻線の電圧が等しくなる
・単相変圧器1台が故障した際には、V結線で運転できる
・第3高調波は巻線内の循環電流となるため、外部へ障害を及ぼさない
・線電流は、単相変圧器の相電流の√3倍となる

2電気 学科  R02-06
変圧器油に要求される特性
・絶縁耐力が大きい
・冷却作用が大きい
・引火点が高い
・粘度が高いことは、変圧器油に要求される特性ではない

2電気 学科  R01前-07  H29-07  H25-07  H22-07
進相コンデンサ
進相コンデンサを誘導性負荷に並列に接続して力率を改善した場合の電源側に生ずる効果
・電力損失の低減
・電圧降下の軽減
・無効電流の減少
・遅れ電流の減少
・電圧波形のひずみの減少は、力率を改善した場合の効果ではない

2電気 学科  H28-07
直列リアクトル
・電圧波形のひずみ軽減できる
・遮断により再点弧が発生した際、電源側のサージ電圧を抑制できる
・コンデンサ回路に流入する高調波は、誘導性になるように選定する

高圧進相コンデンサ用放電コイル
・コンデンサを開放した時の残留電荷は、短時間に放電させる

2電気 学科  R02-07  R01後-07  H30後-07  H27-07
真空遮断機
・負荷電流の開閉ができる
・地絡、短絡などが故障した際には、電流を遮断できる
・故障時には外部信号を受けて電流を遮断するが、自ら検知して遮断することはできない
・短絡電流を遮断することができるのは、定格遮断電流以下の場合である
・短絡電流の再使用は、遮断した後でも行うことができる
・接点を開閉は、高真空状態のバルブの中で行う
・多頻度操作用に用いられ、アークによる電極の消耗も少ない
・保守点検が容易で、真空バルブの保守も不要である
・真空遮断器の消弧を真空中で自然消滅させるのは、アークが高真空で強烈な拡散を受けるため
・空気遮断器を用い、圧縮空気をアークに吹き付けて消弧するのは、遮断時に行う
・アークによる火災のおそれはない

2電気 学科  H30前-07
ガス遮断器
・開閉時の騒音は、空気遮断器に比べると小さい
・高電圧で大容量の場合、ガス遮断器が用いられる
・小電流遮断時の異常電圧は、空気遮断器に比べると小さい
・絶縁耐力は、空気に比べて、使用されるSF6ガスが大きい

2電気 学科  H26-07
三相高圧進相コンデンサの定格電圧
直列リアクトルと組み合せて用いる三相高圧進相コンデンサの定格電圧
日本工業規格(JIS)上、定められている値を求める
回路電圧は 6600V、直列リアクトルのリアクタンスは 6% とする

・三相高圧進相コンデンサの定格電圧 = 回路電圧 /(1-直列リアクトルのリアクタンス)
                  = 6600V / 0.94 = 7020V

電気系統

2電気 学科  R01前-08  H29-08  H26-08  H23-08
汽力発電所の熱効率
・再生サイクルを用いる
・節炭器を備え付ける
・復水器は高い真空度にする
・タービン入口は温度と圧力の高い蒸気にする
・蒸気は高温高圧を採用する
・排ガスの予熱にボイラの燃焼用空気を使用する
・低圧タービンには、加熱した高圧タービン出口の蒸気を使用する
・ボイラへの給水は抽気した蒸気で加熱する

2電気 学科  R02-08
汽力発電所のボイラ設備
汽力発電所のボイラ設備では
・節炭器は、煙道ガスの熱を利用する
・空気予熱器は、煙道ガスの熱を利用する
・蒸気ドラムは、煙道ガスの熱は利用しない
・再熱器は、煙道ガスの熱は利用しない

2電気 学科  R01後-08  H27-08
水力発電所の発電機出力
・水力発電所の発電機出力 P[kW]= 9.8・Q・H・n
 Q:水車に流入する水量[m3/s]
 H:有効落差[m]
 n:水車と発電機の総合効率

2電気 学科  H30後-08  H25-08
ダムの名称
・アースダム:
 土でつくられたフィルダム(土、砂れき、ロックを盛り立てたダム)である
 貯水池や調整池用のダムとして造られ、あまり高さはない
・アーチダム:
 水圧などの外力を両岸の岩盤で支える造りで、コンクリート築造である
 両岸や底面の岩盤が強固で、川幅が狭く、高い両岸である場所に造られる
・バットレスダム:
 コンクリートの版やアーチで、水をせき止める造りである
 鉄筋コンクリートの扶壁(バットレス)や柱で荷重を支える構造で、施工が複雑となる
・ロックフィルダム:
 積み上げた岩石の中に、漏水防止として遮水壁を築いたダムである
・重力ダム:
 堤の重力によって、水圧などの外力に抵抗するダムである

2電気 学科  R01前-09
変電所の中性点接地方式
・非接地方式:
 異常電圧の発生する恐れがあり、地絡事故の際は絶縁の強化を行う
 事故時でも、通信線路への誘導障害が小さく、送電ができる
・直接接地方式:
 電線路や変圧器の絶縁を軽減できる
 欠点として、地絡電流が大きくなり通信線への誘導障害が発生する
・高抵抗接地方式:
 抵抗値により、直接接地と非接地との間の性質を持つ
 抵抗値は、保護継電器の動作と、他の送電系統への影響との兼ね合いで定める
・消弧リアクトル接地方式:
 一線地絡電流が 0 となる
 電線路の対地静電容量と共振する消弧リアクトルを通じ、中性点を接地する

2電気 学科  H30前-09  H29-09  H28-09  H25-09  H22-09
高圧電路の機器
・柱上での気中負荷開閉器(PAS)は、短絡電流の遮断はできない
・屋内用の高圧断路器(DS)は、無負荷時の回路の開閉に用いる
・高圧断路器(DS)は、負荷電流の開閉ができない
・高圧交流遮断機(CB)は、負荷電流の開閉ができる
・高圧交流真空電磁接触器(VMC)は、開閉頻度が多い回路に使用される
・真空電磁接触器( VMC )は、頻度の多い負荷電流の開閉に使用される
・高圧交流負荷開閉器(LBS)は、負荷電流の開閉ができる
・高圧限流ヒューズ(PF)は、短絡電流の遮断ができる
・電カヒューズ( PF )は、短絡電流の遮断するために使用される
・高圧交流真空遮断機(VCB)は、短絡電流の遮断ができる
・真空遮断器( VCB )は、負荷の場合の電路の開閉に使用される

2電気 学科  R02-09  H27-09  H24-09
変電所の機能
変電所の機能
・電力系統から事故の起きた送配電線を切り離す
・送配電系統の切替えて電力の流れの調整をする
・送配電系統の無効電力の調整をする
発電所の機能
・送配電系統の周波数を一定に制御する

2電気 学科  R01後-09  H29-09
変電所の分路リアクトル
・分路リアクトルは、誘導性の負荷が少ない深夜などの軽負荷時に用いる
・長距離送電線やケーブル系統などの進相電流による、受電端の電圧上昇の抑制に用いる

2電気 学科  H26-09  H23-09
無効電力の調整
・無効電力の調整は、電圧変動の抑制や送電電力の増加、送電損失の軽減が目的である
・無効電力を調整する目的として、短絡容量の軽減は当たらない

2電気 学科  H29-10  H24-10
三相三線式の特徴
・送電電力は、電線1条当たり大きくなる
・送電電力が等しいと、送電損失は小さくなる
・容易に回転磁界が得られて、電動機の使用に適する
・平行三相の瞬時電力は、脈動せず一定である

2電気 学科  H28-10
配電系統の電力損失軽減
・幹線を環状にして2方向から電力を供給する
・樹枝状方式と比較すると、高い需要密度の地域に適している
・樹枝状方式と比較すると、高い供給信頼度である
・事故区間を切り離し、健全な区間に供給できる

2電気 学科  R01後-10  H27-10
配電系統の電力損失の軽減対策
・高い配電電圧にする
・電線を張り替え太くする
・給電点を負荷の中心に設置する
・負荷の不平衡を改善する
・負荷の力率の改善を行う

2電気 学科  H30後-09
送配電設備の力率改善効果
・配電容量に余裕がもてる
・系統の電圧変動の抑制ができる
・短絡電流を軽減できない
・送電損失を軽減できる

2電気 学科  R02-10
高圧配電線路の電圧調整
・配電用変電所の負荷時電圧調整器での電圧調整
・柱上変圧器の一次側タップ調整での電圧調整
・配電線路の途中に三相昇圧器を設置する電圧調整
・電圧調整には、配電線路の途中の柱上開閉器は用いない

2電気 学科  H30前-10  H26-10
需要率と負荷率
・需要率〔%〕= 最大需要電力〔kW〕/ 設備容量〔kW〕 × 100〔%〕
・負荷率〔%〕= 平均需要電力〔W〕/ 最大需要電力〔W〕 × 100〔%〕

2電気 学科  H30後-10
配電系統のループ方式
・幹線を環状にして2方向から電力を供給する
・低い需要密度の地域には適していない
・方式には、常時閉路方式と常時開路方式がある
・事故区間を切り離し、健全な区間に供給できる

2電気 学科  R01前-10  H25-10  H22-10
架空送電線のコロナ
・送電の効率が下がる
・電力が損失する
・ラジオの受信障害が起る
・高い送電電圧の方が発生しやすい
・雨天時が晴天時より発生しやすい
・単導体は多導体より発生しやすい

電気応用

2電気 学科  H29-11  H26-11
維持照度の推奨値
・事務室  750 lx
・応接室  500 lx
・会議室  500 lx
・倉庫   100 lx
・更衣室  200 lx

2電気 学科  R01前-11  H28-11  H23-11
照明に関する用語
・光度 :cd        
・光束 :lm
・照度 :lx
・輝度 : cd/㎡
・色温度 : K

2電気 学科  H30前-11
照明の光源
・高圧水銀ランプを再始動する場合は、消灯直後の水銀蒸気圧が高いので、すぐにはできない
・ハロゲン電球の定格寿命は、メタルハライドランプと比較すると短い
・メタルハライドランプの演色性は、高圧水銀ランプと比較すると良い
・蛍光ランプは、塗布したランプ内面の蛍光塗料と紫外線が反応して発光する

2電気 学科  R01後-11
照明の記述
・視感度は、波長の放射エネルギーが、光として人の目に感じる度合いを表すものである
・物質に入射する光束の反射率、透過率、吸収率の総和は、 I となる
・ランプ効率は、発するランプの全光束を、ランプの消費電力〔W〕で除した値で表す
・光束発散度は、表面上の点で、発する表面素分の光束を表面素分で除したものである
・光束発散度は、単位面積当たりの光束で表す

2電気 学科  H30後-11  H27-11
平均照度の公式
・部屋の平均照度 E = F・N・U・M / A 〔lx〕
   F:ランプ1本当たりの光束 [lm]
   N:ランプの本数 [本]
   U:照明率
   M:保守率
   A:被照面の面積[m2]

2電気 学科  H25-11
配光の種類
・直接照明 :
 照明率は一般的にはよいが、下方への光束が多いため、陰影が濃く眩しく感じる
・全般拡散照明 :
 全方向に光源から広がる配光で、均一に空間を照らす
・間接照明 :
 光源の見えない眩しくない反射光で、天井が高く見える効果がある
・半間接照明 :
 一部の配光は上部へ、大部分の光は下部へ配光する

2電気 学科  R02-11
LEDランプの特徴
・発光の原理は、エレクトロルミネセンスを利用している
・発光時に発生する熱の放熱対策として、フィンを付ける必要がある
・LED素子は、低い耐圧であるため電圧の変化によって破壊されやすい
・蛍光ランプと比較すると、周囲の温度変化による光束の低下は小さい

2電気 学科  R01前-12  H29-12  H27-12  H23-12
誘導電動機の始動法
単相誘導電動機の始動法
・くま取りコイルによる始動
・コンデンサ始動法
三相誘導電動機の始動法
・Y-△始動
・リアクトル始動
・コンドルファ始動
・全電圧始動方
・始動補償器法
・スターデルタ始動

2電気 学科  R02-12 R01後-12 H30前-12 H28-12 H25-12 H22-12
電気加熱方式
・抵抗加熱は、ジュール熱の利用によって加熱する
・アーク加熱は、電極間に生じた放電の利用よって加熱する
・赤外線加熱は、赤外放射エネルギーの利用よって加熱する
・誘導加熱は、過電流損とヒステリシス損を利用して加熱する
・誘電加熱は交番磁界内で導電性の物体中のうず電流損や磁性材料のヒステリシス損を利用する
・誘電加熱は、分子の摩擦熱の利用によって加熱する
・誘電加熱は、交番電界中に置かれた被加熱物中に生じた誘電損によって加熱する
・誘電加熱の一部のマイクロ波加熱は、電子レンジに利用される

2電気 学科  H30後-12  H26-12  H24-12
三相誘導電動機の特性
・回転速度は、滑りが減少すると速くなる
・回転速度は、滑りが増加するほど遅くなる
・回転速度は、周波数を高くするほど速くなる
・回転速度は、極数を少なくするほど速くなる
・回転速度は、負荷が増加すると遅くなる
・回転速度は、負荷が減少するほど速くなる

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