Question 1

変圧器の一次巻線の巻数が200回、二次巻線の巻数が100回であるとき、一次側に200Vを加えた場合の二次側の電圧として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

100V。【解説】変圧器の一次電圧V1と二次電圧V2の比は、一次巻数N1と二次巻数N2の比に等しい(V1/V2=N1/N2)。200/V2=200/100=2より、V2=200÷2=100Vとなる。【他の選択肢が不適切な理由】「50V」は巻数比を逆にして計算するなどして、実際より小さく計算してしまった誤り。「200V」は巻数比を考慮せず一次電圧をそのまま二次電圧とした誤り。「400V」は巻数比を逆に(二次側の巻数が多い場合と同じ計算式で)適用してしまった誤り。

Question 2

変圧器が電圧を変成する際に利用している基本原理として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

電磁誘導の原理。【解説】変圧器は、一次巻線に交流電流を流すことで生じる磁束の変化が二次巻線に電圧を誘導する「電磁誘導の原理」を利用して、交流電圧の大きさを変成する機器である。【他の選択肢が不適切な理由】「静電誘導」は帯電した物体が近くの導体に電荷の偏りを生じさせる現象であり、変圧器の原理とは異なる。「熱電効果」は温度差によって起電力が生じる現象(ゼーベック効果など)であり、変圧器の動作原理ではない。「圧電効果」は結晶などに力を加えると電圧が発生する現象であり、変圧器の動作原理とは異なる。

Question 3

周波数50Hzの電源で運転される4極の三相誘導電動機の同期速度として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

1500min⁻¹。【解説】三相誘導電動機の同期速度Nsは、Ns=120f/p(f:周波数、p:極数)で求められる。Ns=120×50÷4=1500min⁻¹となる。【他の選択肢が不適切な理由】「750min⁻¹」は極数を誤って8極として計算してしまった値。「3000min⁻¹」は極数を誤って2極として計算してしまった値。「6000min⁻¹」は120fの計算のあと極数で割る操作を行わなかった誤り。

Question 4

三相かご形誘導電動機の始動時に、始動電流を抑えるために用いられる始動方式として、適切なものはどれか。

Accepted Answer

スターデルタ始動。【解説】スターデルタ始動は、始動時に固定子巻線をスター(Y)結線として電動機にかかる電圧を下げることで始動電流を抑え、運転時にデルタ(Δ)結線に切り替えて通常運転を行う方式で、中容量以上のかご形誘導電動機で広く用いられている。【他の選択肢が不適切な理由】「整流始動」という始動方式は一般的な誘導電動機の始動方式として存在しない語であり、整流は交流を直流に変換する別の処理を指す。「分流始動」という始動方式も一般的な誘導電動機の始動方式ではなく、分流は電流計の測定範囲拡大に関する用語である。「絶縁始動」という始動方式も存在せず、絶縁は電気を通さない性質に関する用語であり始動方式とは無関係である。

Question 5

一般的な鉛蓄電池1セルあたりの公称電圧として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

2V。【解説】鉛蓄電池は1セルあたりの公称電圧が2Vであり、非常用電源設備などで用いられる12Vや24Vの鉛蓄電池は、この2Vのセルを複数個直列に接続して構成されている。【他の選択肢が不適切な理由】「1.2V」はニッケル水素電池やニカド電池など、別の種類の二次電池1セルあたりの公称電圧である。「6V」「12V」はいずれも鉛蓄電池を複数セル直列接続した組電池としての電圧の例であり、1セルあたりの公称電圧ではない。

Question 6

ダイオードが持つ電気的な性質として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

電流を一方向にのみ流す整流作用を持つ。【解説】ダイオードはpn接合を利用した半導体素子で、順方向には電流を流しやすく、逆方向にはほとんど電流を流さないという整流作用を持ち、交流を直流に変換する整流回路などに利用される。【他の選択肢が不適切な理由】「どちらの方向にも同じように流す」はダイオードの一方向性という最大の特徴に反する誤りである。「電圧の大きさに関係なく常に一定の電流を流す」は誤りで、ダイオードの電流は加える電圧によって大きく変化する。「交流の周波数を変換する作用」はダイオード単体の機能ではなく誤りである。

Question 7

リレー(継電器)の基本的な働きとして、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

信号や電流に応じて接点を開閉し、回路を制御する。【解説】リレー(継電器)は、入力される電流や信号の変化を検出し、それに応じて内部の接点を開閉することで、別の回路の動作(モーターの起動・停止、警報の発信など)を間接的に制御する機器である。【他の選択肢が不適切な理由】「交流電力を直流電力に変換する働きを持つ」は整流器の役割であり、リレーの基本的な働きではない。「電気エネルギーを光エネルギーに変換する働きを持つ」は照明器具(LEDや電球など)の役割であり、リレーとは異なる。「電線の絶縁抵抗の値を測定する装置である」は絶縁抵抗計の役割であり、リレーの機能ではない。

Question 8

変圧器における「鉄損」の説明として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

鉄心内のヒステリシス損と渦電流損の総称で、負荷の有無に関係なく生じる。【解説】鉄損は、変圧器の鉄心内部で交番磁束によって生じるヒステリシス損と渦電流損の総称で、一次側に電圧が加わっている限り、負荷の大小や有無にかかわらずほぼ一定して発生する。【他の選択肢が不適切な理由】「巻線の電気抵抗によって生じ、負荷電流の2乗に比例する」損失は銅損の説明であり、鉄損とは発生する場所も性質も異なる。「外箱の腐食による機械的な損失」は電気的な損失である鉄損とは異なる現象である。「冷却油の劣化による損失」も鉄損の定義とは異なる誤った内容である。

Question 9

一般的な直流電動機と交流電動機を比較した説明として、正しいものはどれか。

Accepted Answer

交流の誘導電動機は構造が簡単で保守が容易なため広く使われている。【解説】交流の誘導電動機は、直流電動機に比べてブラシや整流子を持たない簡単な構造にできるものが多く、保守がしやすくコストも抑えられることから、ポンプやファンをはじめ産業用途で広く利用されている。【他の選択肢が不適切な理由】「直流電動機には整流子やブラシが一切存在しないという特徴がある」は誤りで、一般的な直流電動機の多くは整流子とブラシを備えている。「交流電動機は必ずブラシと整流子を使って回転方向を制御する」は誤りで、かご形誘導電動機のようにブラシや整流子を持たない交流電動機も多い。「構造上の違いは全くない」は誤りで、直流電動機と交流電動機には構造上の違いが存在する。

Question 10

自動火災報知設備などの消防用設備等における非常電源として蓄電池設備を用いる場合の、蓄電池に一般的に求められる性能として、最も適切なものはどれか。

Accepted Answer

停電時に必要な時間、設備を有効に作動させられる容量を持つ。【解説】自動火災報知設備などの非常電源として用いる蓄電池設備は、常用電源が停電した場合でも、規定された時間にわたり消防用設備等を有効に作動させ続けられるだけの容量を持つ(「停電時に必要な時間、設備を有効に作動させられる容量を持つ」)ことが求められる。【他の選択肢が不適切な理由】「常用電源より小さい電圧しか出力できない性能であること」は誤りで、蓄電池設備は消防用設備等を正常に作動させられる電圧を出力できる必要がある。「充電を一切必要とせず、永久に使用し続けられる性能であること」は誤りで、実際の蓄電池は充放電を繰り返して使用し、経年劣化により交換が必要になる。「照明専用であること」は誤りで、非常電源用の蓄電池設備は自動火災報知設備など幅広い消防用設備等の電源として用いられる。

電気機器の基礎の一問一答