電験3種過去問解説 2019年理論問5

これはラッキー問題です。

回路全体を見ると、上側が60Ωと(20+20+20=)60Ωの並列、つまり30Ωです。これに下側の(10+4+6)=20Ωが直列なので、回路全体としては100Vの電池に50Ωの抵抗が接続されているものとみなせます。したがって回路電流は2Aです。

さてここで、電池の+極から20Ω-A点-20Ω-B点-20Ωと至る経路について考えます。上側は60Ωが2本の並列で30Ω、そこに2Aの電流が流れるので、20Ω-A点-20Ω-B点-20Ωの部分に流れる電流は1Aです。したがって、3本の20Ωは、それぞれ20Vずつの電圧降下です。

下側の4Ω・6Ω・10Ωは2Aの電流が流れます。したがって電圧降下は、それぞれ8V・12V・20Vです。以上のことから回路全体の電位を考えます。

電池のマイナス端子を基準にすると、

D点…8V

C点…8V+12V=20V

下側の10Ωの右側端子…20V+20V=40V

B点…40V+20V=60V

A点…60V+20V=80V

となりますから、

A-D間…80V-8V=72V

B-C間…60V-20V=40V

となり、正解は(5)です。

電験3種過去問解説 2019年理論問4

電気回路に置き換えると、「電池に抵抗体をつないだら電流が流れました。抵抗体の抵抗率はいくらですか」程度の簡単な問題です。

まず、磁気回路における起磁力は、コイルの巻き数×コイルの電流です。したがって、8000×0.1=800となります。単位はアンペアターン(電流×巻数)です。

次に、磁路の抵抗を求めます。これは電気回路における抵抗体の式

電気抵抗値=抵抗率×(抵抗体の長さ÷断面積)

と全く同じです。ただし、電気回路では抵抗率(数値が大きいほど電気抵抗が大きい)を用いるのに対し、磁気回路では透磁率(数値が大きいほど時期を通しやすい=磁気抵抗が小さい)を用いるので、

磁気抵抗値=(1/透磁率)×(磁性体の長さ÷断面積)

で求めます。

電気回路における電流は、磁気回路では磁束です。ただし、この問題では磁束密度で与えられていますので、磁束密度×断面積で正味の磁束の値を計算します。(人口密度は単位面積当たりの人数の値なので、それに全体の面積を掛ければ全体の人口が求まるのと同じ理屈です)これを計算すると、磁束φは、

φ=1.28×1×10^-4

となるので、あとはオームの法則を用いて、

800÷(1.28×1×10^-4)=(1/μ)・(0.2/1×10^-4)

が成立することから、μの値を計算すると3.2×10^-4が求まります。答えは(5)です。

電験3種過去問解説 2019年理論問3

磁気回路の問題はとっつき難くて難しいと感じますが、冷静に考えると難しい問題ではありません。

ヒステリシスループのグラフは、横軸に電流による磁界、縦軸に磁性体の磁束密度を取っています。したがって、コイル電流が最大の点は2です。

コイルのリアクタンスはjωL=j×2×π×f×Lですから、コイルにかかる電圧が同じであれば、周波数が低下すると電流は増加します。その際、ヒステリシスループ上の点2は、電流の増大に伴ってさらに右に移動するはずです。したがってヒステリシスループはさらに左右に伸びることになり、面積は大きくなります。この時点で正解は(2)です。

周波数が一定で電源電圧が低下した場合、コイルのリアクタンスは一定ですから、コイルに流れる電流も減少します。すると、上記とは逆になってヒステリシスループの面積は減少します。

コイルの電流が一定の場合、磁性体に与えられる磁界の大きさ自体は変わりませんから、ヒステリシスループの面積自体はほぼ変わりません。

電験3種過去問解説 2019年理論問2

CファラドのコンデンサにQクーロンの電荷が貯まっているとき、極板間電圧は

V=Q/C

で求まります。また、極板面積S、極板間距離d、誘電率εのコンデンサの静電容量は、

C=εS/d

で求まります。

ここで回路を見ると、左の3直列のコンデンサは、極板の形状と大きさは全て同一であることから、静電容量の比は上から順に

3/2:3/3:3/5

となります。一方、V=Q/Cの式より、直列コンデンサ(=流れた電荷量は全て同じ)の極板間電圧は静電容量Cの逆数の比になることが分かりますから、左の3直列のコンデンサの電圧比は、上から順に

2/3:3/3:5/3

となります。ここで電圧比を整数に直すと、分母が全て3なので

2:3:5

と分かります。これらの合計が10kVですから、コンデンサの極板間電圧は上から順に

2kV:3kV:5kV

です。

電界の強さは、二点間の電圧差をその距離で割った値なので、EAの大きさは、

2kV÷2mm=1kV/mm

となり、この時点で正解は(3)しかありません。

EBの求め方も同じです。真ん中の2直列のコンデンサの静電容量比は、

2/4:2/6

ですから、電圧はこの逆比の

4/2:6/2=4:6

です。したがって真ん中上側コンデンサの極板間電圧は4kVです。

これより、EBの値は

4kV÷4mm=1kV/mm

となります。

 

電験3種過去問解説 2019年理論問1

電位を計算する問題です。

点電荷Q[C]があるとき、そこから距離r離れた点における電位の絶対値は、誘電率をεとして

Q/4πrε

で求められます。これは、1Cの単位電荷に発生するクーロン力とその単位電荷を無限遠(r=∞)から距離rの点まで持ってくる仕事(クーロン力×距離)で定義されますが、この計算には積分が必要なため、電験3種の場合は単に式を覚えておけばOKです。

これに則って各々の電位差を求めていきます。(差を比べやすいよう、分母を6にして通分した値にしました)

(a)VAB=(Q/4πr)・|1/2-1/3|=(Q/4πr)・1/6

(b)VAB=(Q/4πr)・|1/1-1/3|=(Q/4πr)・4/6

(c)VAB=(Q/4πr)・|1/0.5-1/1.5|=(Q/4πr)・8/6

(d)VAB=(Q/4πr)・|1/1-1/1.5|=(Q/4πr)・2/6

以上より、電位差が最小のものは(a)、最大のものは(c)と求まります。正解は(2)です。

電験3種過去問解説 2018年機械問15

(a)

変圧器は、電圧が巻数比、電流は巻数の逆数の比、そして抵抗・リアクタンス・インピーダンスは巻数比の2乗で変換します。(理論の基礎です)

したがって、まずは二次側の抵抗・リアクタンスを一次側に変換します。6600V:200Vということは33:1ですから、二次側の値を33^2して、

  • 抵抗値:0.6+0.0005*33^2=1.1445Ω
  • リアクタンス値:3+0.003*33^2=6.267Ω

この2値の二乗の√を取ると約6.3706…となるので、答えは(4)です。

(b)

前問で一次側に変換した直列インピーダンスを使い、「二次側200V、200kVA、力率遅れ0.8」を「二次側6600V、200kVA、力率遅れ0.8」として計算すれば求まります。

6600Vで200kVAの負荷に流れる電流は30.3Aです。

したがって、V=I(rcosθ+xsinθ)の式より、

V=30.3×(1.1445×0.8+6.267×0.6)≒141.67…

従って、一次電圧は6600+141.67≒6740Vとなり、答えは(3)となります。

電験3種過去問解説 平成30年機械問14

出題文にヒントが書いてあるので簡単です。左側の一段目と右側の二段目では、左側がXOR、右側がXNORです。慣れれば真理値表を書かなくても見ただけで分かりますが、そうでなくても右側の部分に(1,1)を入力してみると、上側のANDの出力は1、その出力をORに入れたのが出力ZですからこれはXNORと分かります。

したがって、出力が1となる条件は、

  • (A,B)が(0,0)か(1,1)の場合…XORの出力が0なので、C=0でZ=1
  • (A,B)が(0,1)か(1,0)の場合…XORの出力が1なので、でZ=1

と求まります。これに合致するのは(1)です。

電験3種過去問解説 平成30年機械問13

「どこかを1と置き、そこから辻褄を合わせる」ことで答えが求まります。ここでは、T1/T2と1/(jωT2)の入力部分を1とします。これを基にして各部の値を求めると、入力は1+1/(jωT2)、出力はT1/T2+1/(jωT2)となります。これよりC/Rを求めると、(1+jωT1)/(1+jωT2)と求まり、答えは(4)です。

電験3種過去問解説 平成30年機械問12

リチウムイオン電池の正極はリチウムを含む金属酸化物、負極に黒鉛を用います。電解液は有機電解液で、この中をイオンが移動することで電池として振る舞います。放電時、リチウムイオン(プラスイオン)が負極から正極に移動し、正極で外部回路を流れてきた電子と結合します。セル当たりの電圧は3.7~3.8V程度です。したがって、答えは(1)です。

 

サーバクラッシュ顛末。

先週月曜日、サーバをクラッシュさせてしまい、この一週間復旧作業をしておりました。ようやく安定してきたので、自戒を込めて顛末を記しておきます。

サーバのクラッシュと言えば、ハードディスクが㌧だ、なんてのが定番ですが、今回は完全に自分のオペミス。こういう事が今後起こらないように…。

某所の重要サーバがそろそろ劣化してきたので、更新のためにHPEのmicroserver Gen10を購入したのが事の始まり。もっとも、その前にTM200を買って外部向けサーバとして構築していたのもあり、その流れでmicroserverを目が向いたという流れもあったりします。このとき、「microserver Gen10 いいじゃん?俺も家でこれ使おう」と思ったわけです。

これまで、サーバ専用機ではなく、ある時はノートパソコン、ある時はコンパクトPC、ある時はベアボーンキットと色々な構成を試した結果、やっぱりサーバ専用機として売ってる機械が良いよねという(当たり前の)結論に至った訳です。ファイルサーバとして大容量のストレージを組むのにzfsを使っていますが、10台収容の裸族タワーをUSBで接続して変なエラーに悩まされたり(←失笑千万だね)と、あえてわざわざ荊の道を歩むのもそろそろ疲れたという理由もあります。

TM200はディスクが2台しか入らないのに対して、microserverはHDD4台収容+SSDという構成が取れるのも魅力でした。

microserver gen10 sambaでググってみると、何やら暗雲立ち込める記事を発見。まぁ、俺が使っているのはFreeBSDだし、何とかなるべ?と思ってHPEのサイトでポチッとな。そして機材が届いたのが先週の月曜日なのでありました。

その日は丸一日仕事を終えてかなり疲れて帰ってきた日。もっと落ち着いたときに作業すればいいものを、オモチャを買ってもらった子供が我慢できずに開けて怒られるのと同じ。そう、小学校の理科の時間に乾電池と豆電球の実験で教材を配られて、先生が「まだ駄目」というのに我慢できずに開封して怒られたあの日。秋葉原で部品を買ってもらい、我慢できずに帰りの電車の中で袋を開けて眺めたあの頃。何十年経っても自分は変わっていないのだということを再認識させられたのです。

★教訓:重要な仕事は手順を踏んで万が一に備えてから。後悔しても遅い。★

我慢できない私は、現在稼働中のサーバをおもむろに止め、現在稼働中のSSDを取り出し、新鯖にマウントして電源を入れたのでした。このとき、「microserver gen10は癖があってしんどいよ~、気を付けないとダメだよ…」というのを某所の鯖でさんざん体験して何とか動作にこぎつけた経験が、頭の中で赤信号を点灯させているのは感じつつ…。

★教訓:後悔先に立たず。昔の人は偉い。その通りだ。★

おもむろに電源を入れてOSが起動した…と思ったものの、ブート途中でハングアップ。CTRL-ALT-DELも効かず。仕方ないので電源ボタンをポチッとな…そんな事を数回繰り返し、「やっぱり後で落ち着いてやった方が良いね」と気付いたのだが時すでに遅かったのはその時気付いていなかった。

さて、渦中のSSDを元のマシンに戻して起動。

 

zfs:zroot/ROOT/default failed with error 2: unknown file system

ブートしない。┌|゚□゚;|┐ガーソ!

 

もちろん、長い経験のうちにブート途中で止まってしまうなんてことは何度も経験していたので、シングルユーザモードで起動してゴニョゴニョしたりとか、別の領域からマウントしてfsckするとか、それなりには経験したことがあったのだけど、今回のヤバいことはzfsが壊れて復旧できないという事態。

そう、ufsであれば何とかなったのに、zfsをシステム領域にしてそれが壊れるのは初体験。ググってみると、別のシステムでzpool importとかやってみると良いよ!って事なので、その日はヨドバシ・ドット・コムでSSDを発注し、次の日に繰り越すのでした。

次の日。つまり先週の火曜日。午前中出勤で、その際にFreeBSD12.0Rのインストールメディアを作って帰宅。嬉しいことにもうSSDが届いてる!

という訳で、FreeBSD12.0Rをインスコし、そこに旧SSDをマウントしてzpool importして…おや、出来ないぞ。なになに-fオプションで強制的にインポートか。

 

…できないorz

 

っちゅうーわけで、どうやら一筋縄ではいかないことが判明。他方、メールも送受信できなければDNSすら引けない状況はまずいので、新たにインスコしたFreeBSD12.0Rにて環境再構築。ひたすら色々なデーモンをコンパイルだの、dns設定データの再編集だの、ローカルPCに残っていたメールデータを退避させてからの新鯖へのインポートなど、それはそれは大変な作業に週一杯掛かっていたのでした。

  1. 現在実稼働していて、万が一にも㌧だらまずいディスクで危険なことはしない。
  2. バックアップはちゃんと取る。
  3. 疲れた時に大切な仕事をしない。

等々。どれも昔っから言われてることじゃん!下手したら論語にも書いてありそうなレベル。

 

子曰わく、疲労時に重要な作業をすることなかれ。

 

合掌。

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