電験三種 演習トレーナー

例題:第三種電気主任技術者

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1. 静電容量3 μFのコンデンサC₂と1 μFのコンデンサC₃を並列に接続し,これに静電容量2 μFのコンデンサC₁を直列に接続した。端子間の合成静電容量C[μF]の値として,最も近いものを次のうちから一つ選べ。

  1. 1.33
  2. 2.75
  3. 2.20
  4. 4.00
  5. 6.00

C₂とC₃の並列は 3 + 1 = 4 μF である。これとC₁ = 2 μFの直列なので,C = 2 × 4/(2 + 4) ≒ 1.33 μF となる。すべてを並列とすると6.00 μF,C₂とC₃を直列にしてC₁と並列にすると2.75 μF,C₁とC₂の直列にC₃を並列にすると2.20 μF,C₁を忘れると4.00 μFとなる。

2. 静電界における電界と電気力線に関する記述として,誤っているものを次のうちから一つ選べ。

  1. 電気力線は正電荷から出て負電荷に入り,途中で交わることはない。
  2. 電界の向きは,その点に置いた正の試験電荷が受ける力の向きである。
  3. 電界中の正電荷は,電位の高い方から低い方へ向かう力を受ける。
  4. 電気力線の密度が高い所ほど,その点の電界の強さは小さい。
  5. 静電界中の導体の表面では,電気力線は表面に垂直に出入りする。

「電気力線の密度が高い所ほど,その点の電界の強さは小さい」は誤りで,電気力線の密度が高い所ほど電界は強い(電気力線密度 = 電界の強さ)。電気力線が正電荷から出て負電荷に入り交わらないこと,電界の向きが正の試験電荷の受ける力の向きであること,正電荷が電位の高い方から低い方へ力を受けること,導体表面に垂直に出入りすることはいずれも正しい。

3. 水路を流速7 m/sで流れる水の速度水頭の値[m]として,最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし,重力加速度は9.8 m/s²とする。

  1. 0.357
  2. 5.0
  3. 2.5
  4. 24.5
  5. 240

速度水頭は h_v = v²/(2g) = 7²/(2 × 9.8) = 49/19.6 = 2.5 mである。流速を2乗し忘れると0.357,2で割り忘れると5.0,重力加速度で割り忘れると24.5,重力加速度を掛けてしまうと240となる。

4. 水車の種類と特徴に関する記述として,誤っているものを次のうちから一つ選べ。

  1. ペルトン水車は衝動水車であり,高落差で流量の少ない地点に適している。
  2. フランシス水車は反動水車であり,中落差の地点に広く用いられている。
  3. カプラン水車は羽根の角度を変えられ,部分負荷時の効率低下が小さい。
  4. プロペラ水車は,ノズルから噴出する水をバケットに当てて回転させる。
  5. 斜流水車は,フランシス水車とプロペラ水車の中間の落差に用いられる。

「プロペラ水車は,ノズルから噴出する水をバケットに当てて回転させる」は誤りである。これはペルトン水車の構造であり,プロペラ水車はランナ内で水の圧力エネルギーも利用する反動水車であり,低落差・大流量の地点に用いられる。高落差に用いられる衝動水車はペルトン水車である。フランシス水車は中落差,斜流水車はその中間,カプラン水車は可動羽根により部分負荷でも効率がよい。

5. 鉄損が400 W,定格負荷時の銅損が1 600 Wの変圧器がある。この変圧器の効率が最大となる負荷率[%]として,最も近いものを次のうちから一つ選べ。ただし,負荷の力率は一定とする。

  1. 25
  2. 200
  3. 50
  4. 400
  5. 70.7

効率は鉄損と銅損が等しいときに最大となる。P_i = α²P_c より α = √(P_i/P_c) = √(400/1 600) = 0.5,すなわち50 %。平方根を忘れると25 %,比を逆にすると200 %,逆にして平方根も忘れると400 %,1/2の平方根をとると70.7 %となる。

6. 定格容量50 kV・Aの単相変圧器2台をV結線とし,三相負荷に電力を供給する。このV結線変圧器の三相出力(過負荷とならない最大の三相皮相電力)[kV・A]として,最も近いものを次のうちから一つ選べ。

  1. 100
  2. 57.7
  3. 43.3
  4. 50.0
  5. 86.6

V結線の出力は単相変圧器1台の容量の√3倍で,√3×50 ≒ 86.6 kV・A(設備容量2×50 = 100 kV・Aに対する利用率は√3/2 ≒ 0.866)。2台分の100をそのまま答える,100を√3で割って57.7とする,86.6をさらに2で割って43.3とする,1台分の50とするのはいずれも誤り。

7. 「電気事業法」に基づく主任技術者に関する記述として,誤っているものを次のうちから一つ選べ。

  1. 事業用電気工作物を設置する者は,主任技術者免状の交付を受けている者から主任技術者を選任する。
  2. 事業用電気工作物の工事に従事する者は,主任技術者が保安のためにする指示に従わなければならない。
  3. 主任技術者を選任したときは,その旨を所在地の都道府県知事に届け出なければならない。
  4. 主任技術者は,事業用電気工作物の工事,維持及び運用に関する保安の監督の職務を誠実に行う。
  5. 主任技術者免状は,学歴等と実務の経験を有する者又は試験の合格者に対し経済産業大臣が交付する。

電気事業法第43条第3項により,主任技術者の選任の届出先は主務大臣であり,都道府県知事ではない。免状の交付を受けている者からの選任(同条第1項),誠実義務(同条第4項),従事者が主任技術者の指示に従う義務(同条第5項),経済産業大臣による免状の交付(第44条第2項)はいずれも正しい。

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