平成25年度 機械 問13の解説で、ブロック線図の、あるところに１を置くは何とか理解できましたが、それからの式の立て方がよくわかりません。もう少し解説して頂けないでしょう。宜しくお願い致します。

ブロック線図の入出力特性は、任意の点を「１」と置いて特性を求めればよいのですが、このブロック線図では入力V₁から出力V₂に至る経路と、外乱Dから出力V₂に至る経路が別ですから、これらを分けて考えたうえで重ね合わせることで求めます。これを分けずに計算しても一見上手く行くように見えるのですが、これは誤った答えが出てしまいます。何故誤ってしまうかというと、ひとつの計算式の中に外乱Dと入力V₁を入れた式は、DとV₁が互いに影響を与え合うという前提になってしまうからなのです。

• D=0と置いた場合

V₂=1として各部の値を求めます。すると、G₂の出力はG₂、そしてD=0ですから、G₁の入力は 1/G₁となります。V₁の右の白丸(加減算点)は、

「入力がV₁、そこからG₂を引いた出力が1/G₁」

となればいいので、このときのV₁の値は 1/G₁+G₂です。

したがって、全体としては、「 1/G₁+G₂を入力したとき、出力は1」

なので、

V₂={G₁/(1+G₁G₂)}V₁

が求まります。

• V₁=0と置いた場合

同じ手法でDとV₂の間の関係を求めます。V₂=1として各部の値を求めると、G₂の出力はG₂、そしてV₁=0ですから、V₁の右の白丸(加減算点)は、

「入力がV₁=0、そこからG₂を引いた出力」

が出てくるので、G₁への入力は－G₂です。したがって、G₁の出力はG₁G₂で、G₁の右の白丸(加減算点)は、

「入力がG₁G₂、そこにDを足した出力がV₂=1」

ですから、このときのDは1－G₁G₂です。

この式を変形して、

V₂={1/(1+G₁G₂)}D

という関係式が求まります。

あとは、重ね合わせの原理で、この２つの式を足したものが答えとなります。

理論の平成２３年の問9なのですが式の立て方と　解き方を教えてくださいよろしくおねがいします

まず、電圧と電流の位相差がπ/3であることから、負荷の位相角がーπ/3であることが求まります。これは回路を見れば一目瞭然で、1000Ωの抵抗を実数分、CのリアクタンスXcを虚数分としてインピーダンス合成し、これらの間のtanθがtan(π/3)になることを意味します。tan(π/3)は√3ですから、コンデンサのリアクタンスは1000√3Ωと求まります。

したがって、1/(2πfC)=1000√3としてf=1000Hzを代入すれば、C=0.09188…μFが導出でき、正解は（2）と求まります。

平成２４年度の理論の問１の図は、４マイクロファラッドと2マイクロファラッドをたして、６マイクロファラッドになると言うことですか？直列の場合、和分の積で求めると思ったのですが、図は並列のあつかいですか。

この回路では、「電源電圧がゼロVの電源による直列回路」とも、「外部電源が切り離されている並列回路」とも見ることができます。

スイッチを入れた後は、「回路電流が流れ、両コンデンサの極板間電圧が等しくなった時の電圧」を求めるわけですから、これは並列条件（極板間電圧がどちらも等しい）となります。

単にコンデンサの直列や並列の静電容量の公式を暗記するだけで物理的な性質を理解していないと解けない問題なのですが、コンデンサと回路の基本的な物理的性質、つまり

1. スイッチを入れてから両方のコンデンサに流れる電流、そして電荷量は等しい
2. コンデンサが並列であれば極板間電圧は同じになる
3. コンデンサの極板間電圧は、V=Q/Cで求められる

という点を理解していれば解ける問題ということが言えるでしょう。

直流電動機の例題二問目について質問です。問題の後半「界磁電流を半分にして～制御し制御ししなければならないか」の部分がわかりません。負荷と釣り合った状態とはどんな状態ですか？イメージがわきません。また、どういう意味かも分かりません。またどこの負荷のことですか？回答よろしくお願いします。

電動機というのは要するにモーターのことです。モーターは、電気のエネルギを回転のエネルギーに変える機械ですから、電動機の問題で「出力」というと、機械的出力のことを意味します。

電動機が電気エネルギを機械エネルギに変換する原理は、回転巻線に電流を流した時に発生する磁力と、固定巻線に電流を流した時に発生する磁力どうしの間の吸引・反発力です。

回転巻線に発生する逆起電圧×回転巻線に流れる電流が出力（単位はワット）となります。

以上のことから、問題の条件を考えます。

誘導起電力が200V、回転巻線の電流が20Aということは電力は4000Wです。機械的出力も4000Wです。

回転速度が600rpmから1320になり、「負荷はトルクが一定で回転速度に対して機械出力が比例して上昇する」ということは、機械的出力は2.2倍になることを意味しています。

トルクというのは簡単に言えば回転に要する力のことです。例えば、人間が手で何かを回転させるとき、重い物体をグルグル回すのには大きな力が要りますが、軽い物体なら軽く回せます。

同じ力の人であれば、物体が重ければ重いほど回転させる速度は遅くなることが分かりますから、力×回転数が正味の出力になるという感覚は掴めるかなと思います。

ここでは、力（トルク）が一定ということなので、出力は純粋に回転数に比例することになります。

さて、「界磁電流が半分」ということは、固定巻線に電流を流した時に発生する磁力が半分ということですから、回転巻線におけるファラデーの電磁誘導則の磁束Φが半分になることを意味します。

ただし、回転数が2.2倍になっているので、これも電磁誘導則の「コイルが磁束を横切る速度」が2.2倍ということになり、結局界磁磁束が0.5倍×回転数が2.2倍で、誘導起電力は元の1.1倍です。

電動機の機械的トルクは、回転巻線に電流を流した時に発生する磁力と、固定巻線に電流を流した時に発生する磁力どうしの間の電磁力ですから、界磁電流が半分で元と同じトルクを作るためには回転巻線の電流は2倍必要です。

したがって電機子電流は40Aとなり、電機子の直列抵抗の電圧降下が40×0.4＝16V、これと誘導起電力200×1.1を足して236Vが端子電圧、という流れです。

電験3種電力H23年問6に関しての質問です。(4)、(5)の文章の意味が理解できないので詳細を説明して頂いてもよろしいですか。

（４）ですが、地線とはアースされている電線のことです。つまり、横から見ると、上から電力線・アース線・通信線の順番になっているという意味です。

このとき、電力線とアース線の間がコンデンサ、アース線と通信線との間がコンデンサとなりますが、電力線からの静電誘導はアース線によってアースされてしまい、通信線に対する静電誘導を遮蔽する役割を持ちます。

しかし、文章では「電磁誘導」となっているので誤りです。文中、静電誘導と電磁誘導が逆であれば正しい記述です。

（５）ですが、同軸ケーブルは外皮が接地されて中心線がシールドされている構造になっています。したがって、これは電磁誘導にも静電誘導にも強い構造です。

光ファイバはそもそも電流を通さず光しか通していないので、電磁誘導も静電誘導も受けません。

電力編の32ページで、動画の説明で電線は周りが絶縁体に囲まれているから電線はコンデンサーとみなせるとのことでしたが、これは電線と大地が電極で、絶縁体が誘電体とみなすからでしょうか。

その通りです。離れた2点間に導体があり、その間に絶縁体が挟まれている構造になっているものは、全てコンデンサの性質を持ちます。

身近な例は、人間の体とドアノブ（離れた2点間の導体）の間に空気（絶縁体）が挟まれていればコンデンサとなり、そのコンデンサに電荷が溜まることで電位差が発生し、ドアノブに触れた瞬間に放電するのも、人体とドアノブの関係がコンデンサの極板と全く同じだからという事になります。

あと、原理上送電ケーブルの対地静電容量が大きいため、軽負荷時のフェランチ効果による電圧上昇を起こしやすいの部分を詳しく説明いただけないでしょうか。

ケーブルの対地静電容量が大きい場合、それを電源側から見ると、抵抗（送電線路の抵抗成分）とコイル（送電線路の誘導性リアクタンス）とコンデンサ（ケーブルの対地静電容量）が直列に接続されているように見えます。

つまり、これは理論で学んだRLC直列回路そのものです。

例えば、RLC直列回路において、Rが6Ω、Lが+j20Ω、Cが-j12Ω、そして電源電圧が10Vだったとします。

このとき、LCの合成リアクタンスが+j8Ωですから、RLCの合成インピーダンスは√（6^2+8^2）＝10Ωです。

電源電圧が10Vでインピーダンスが10Ωですから、この回路には1Aの電流が流れます。

そして、-j12Ωのリアクタンスを持つコンデンサに1Aの電流が流れるということは、その両端に生じる電圧は12Vとなり、なんと電源電圧を超えてしまうことになります。

これは計算上そうなるだけでなく、本当にそうなります。電源電圧を超えるのは一見矛盾するように思えますが、これも理論で解説しました通り、LC直列部分は互いの性質が打ち消し合うため、このような事が起こりえます。

したがって、送電線路においても末端部分の対地静電容量が大きくなると、これと同じことが起こって送電端よりも電圧が上昇し、そのせいで絶縁破壊などの事故が起こる可能性がありますから注意しなければならない訳です。

掲題の解答ですが、講義回答のイメージが、まったくつきません。プロセスがわかるような、式、図等を教えていただきませんでしょうか？以上、宜しくお願い致します。

まず、Y-Y結線で66kV：22kVで、一相当たりについて考えると、変圧器を一次側から見たインピーダンスが0.018＋j8.73Ω、そして二次側に接続されている短絡線路のインピーダンスが0.10+j0.24Ωであるところまでは宜しいかと思います。

ここで、「一次側から見た0.018＋j8.73Ω」を二次側に移すことで短絡線路のインピーダンスと合計できるようになるため、変圧器の巻数比を用いて変換します。

理論で出てきた通り、インピーダンスは巻数比の2乗で変換されますから、一次側から二次側に移すと1/9になり、変換後の二次側インピーダンスは0.102+j1.21Ωとなります。

ここに相電圧の（22/√3）kVが掛かるため、流れる電流は約10460Aと求まります。

(b)問題ですが、これは「二次側の0.10+j0.24Ωに10460Aの電流が流れるときに発生する電圧」そのものを求めれば良いので、

• 10460×√(0.1^2+0.24^2)=2719.6V

と求まります。しかし、これは一相当たりについて求めた値ですから、三相電圧の場合はこれに√3を掛けて4710Vが答えとなります。（解答選択肢の1番が引っ掛けになっています）

一相あたりの対地電圧が３８．１１になる理由がわかりません考え方を教えてください。

三相交流の電圧は、線間電圧をもって表します。

理論の「三相交流のY結線」で示されたように、線間電圧66kVの三相交流であれば、その中性点（＝接地点）に対する電圧は√3で割った値になります。

三相一括のリアクタンスから一線あたりのリアクタンスを求めるのになぜ3倍するのですか？

リアクタンスは、コンデンサ（＝ケーブルの対地静電容量）に掛かる電圧を流れる電流で割った値です。

したがって、これは抵抗の並列接続と同様、同じ値のものが2本並列であれば合成リアクタンスは1/2、3本並列であれば1/3になります。

ここでは3本並列の合成リアクタンスが求まっていますから、逆算して1本あたりはその3倍という事になります。

電験3種の電力のH28年度の過去問からで、A問題の問一のDVD解説で発電に使用した水量は、60×60×60×8=とありますが、この式はどっから来るのでしょうか？

問題文を見ますと、

• 「発電使用水量60㎥/s」
• 「発電運転時間＝8ｈ」

とあります。つまり、１秒間に60㎥の水量を8時間流して運転しているわけですから、

60㎥×60秒×60分×8時間で、発電に使用した総水量を求めています。

電力の前段階の理論の科目で、エネルギの定義の所で

エネルギ１J＝1Wの電力×1秒間

という話をしておりますし、MKS単位系で時間は基本的に秒単位を使うのが正式ですから、秒単位に直しているという事を考えていただければ60×60を掛けていることが推測できるかと思います。

あと、過去問の解説がはしょりすぎてて分かりにくいです。お金払ってるので、その分返していただけますか？

電験3種の試験範囲は幅広いですから、例えば極論すれば足し算や掛け算のレベルから解説してしまうと、時間がいくらあっても足りないことになってしまいますし、大多数の方がそれを望んでいるとも思えません。資格のヒエラルキとしては、電験１種ー電験２種ー電験３種ー第１種電気工事士ー第２種電気工事士という順序ですので、第１種電気工事士ないし第２種電気工事士程度のレベルを想定して内容を考えております。

また、過去問の解説は、一通り講座の内容を理解したうえで実戦的な問題に取り組んだという事を想定しております。なので、一問一問について初歩から解説することはしておりません。むろん、それで分からない部分につきましては質問を投げて頂くことにより回答するというフォロー体制を取っております。

無論、決して安くはないお金を払っていただいておりますから、相応のフォローはしているつもりです。しかし、どんなモノを作ったとしても、百人が百人、万人が万人満足するものを作ることもまたできないのが人間の世の中というものです。御不満という事でしたら返品して頂いて構いませんので、何卒よろしくお願い申し上げます。

理論なのですが　オペアンプについてですこの考え方であっているでしょうか

Ⅰ、　入力＋端子が５Ｖ

Ⅱ、なので、入力－端子も５Ｖ

Ⅲ、Ｖinが３Ｖで、入力－端子が5Ｖだから、5-3で２Ｖで20キロオームの抵抗の両端が2Ｖ

四、20キロオームの両端が2Ｖなので10キロオームの両端は半分の1Ｖ

五、なのでVoutは１Ｖ

この考え方でよいのでしょうか　教えてください

平成26年理論問13だと思いますが、その考え方で大丈夫です。

オペアンプは、正常動作をしている場合＋入力端子とー入力端子の電圧が等しくなりますから、これを踏まえて回路の各部分の電圧を決定していくことで入出力の関係を求めることができます。