分野別問題:機械・法規

電気主任技術者|機械・法規

最終更新:2026年8月11日

電気主任技術者の機械・法規分野を集中的に演習します。

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問1
直流発電機において、電機子反作用によって生じる主な悪影響として適切でないものはどれか。
  • 1主磁束が減少する(減磁作用)
  • 2整流子面での火花が発生しやすくなる
  • 3中性点の位置が移動する
  • ✔効率が向上する
  • 5局部的な磁束の偏りが生じる
解説:電機子反作用は減磁作用や整流悪化を招き、効率向上には結びつかない
問2
直流機の電機子反作用を補償するために設置される、主磁極間に配置された小さな磁極を何と呼ぶか。
  • ✔補極
  • 2補償巻線のみ
  • 3界磁巻線
  • 4電機子巻線
  • 5整流子
解説:主磁極間に設置し整流を改善する小磁極を補極と呼ぶ
問3
直流発電機の誘導起電力E、磁束Φ、回転速度N、機械定数kの関係として正しいものはどれか。
  • ✔E=kΦN
  • 2E=kΦ/N
  • 3E=k/(ΦN)
  • 4E=kΦ+N
  • 5E=kN/Φ
解説:直流機の誘導起電力E=kΦN(磁束と回転速度に比例)
問4
他励直流発電機において、界磁電流を一定に保ったまま負荷電流を増加させたとき、電機子反作用と電機子抵抗の影響により端子電圧はどのように変化するか。
  • 1常に上昇する
  • ✔一般的に低下する
  • 3常に一定である
  • 4無関係に変動する
  • 5必ず2倍になる
解説:負荷電流増加により電機子反作用と抵抗降下の影響で端子電圧は一般的に低下する
問5
直流電動機のうち、界磁巻線と電機子巻線が並列に接続される方式を何と呼ぶか。
  • 1直巻電動機
  • ✔分巻電動機
  • 3複巻電動機
  • 4他励電動機のみ
  • 5誘導電動機
解説:界磁と電機子が並列接続される方式は分巻電動機
問6
直流電動機のうち、起動トルクが非常に大きく、無負荷運転時に危険な過速度(空転)となる恐れがあるため注意が必要な方式はどれか。
  • 1分巻電動機
  • ✔直巻電動機
  • 3他励電動機
  • 4永久磁石界磁の分巻電動機
  • 5複巻電動機(過複巻)
解説:直巻電動機は起動トルクが大きいが無負荷時に過速度となる危険がある
問7
直流電動機の速度制御方法のうち、電機子に直列に抵抗を挿入して速度を下げる方法の主な欠点は何か。
  • 1制御精度が非常に高い
  • ✔抵抗での電力損失が大きく効率が低下する
  • 3起動トルクが得られない
  • 4界磁が破損する
  • 5回転方向が反転する
解説:電機子抵抗制御は簡便だが抵抗損失により効率が低下する欠点がある
問8
三相誘導電動機の同期速度Ns[min-1]を求める式として正しいものはどれか。周波数f[Hz]、極数pとする。
  • ✔Ns=120f/p
  • 2Ns=60f/p
  • 3Ns=p/(120f)
  • 4Ns=120p/f
  • 5Ns=f/(120p)
解説:同期速度はNs=120f/pで求められる
問9
周波数50Hz、極数4の三相誘導電動機の同期速度はいくらか。
  • 1750 min-1
  • 21000 min-1
  • ✔1500 min-1
  • 43000 min-1
  • 5500 min-1
解説:Ns=120×50/4=1500min-1
問10
三相誘導電動機のすべりsの定義として正しいものはどれか。同期速度Ns、回転速度Nとする。
  • 1s=N/Ns
  • ✔s=(Ns-N)/Ns
  • 3s=(Ns+N)/Ns
  • 4s=Ns/N
  • 5s=(N-Ns)/N
解説:すべりはs=(Ns-N)/Nsで定義される
問11
同期速度1500min-1の三相誘導電動機が、すべり0.05で運転しているときの回転速度はいくらか。
  • ✔1425 min-1
  • 21500 min-1
  • 31575 min-1
  • 41350 min-1
  • 51470 min-1
解説:N=Ns(1-s)=1500×0.95=1425min-1
問12
三相誘導電動機の等価回路において、二次側の抵抗損失(銅損)は二次入力(同期ワット)に対してどのような比率で表されるか。
  • ✔すべりsに等しい比率
  • 2(1-s)に等しい比率
  • 3力率に等しい比率
  • 4常に一定(すべりと無関係)
  • 5効率と同じ比率
解説:二次入力のうちすべりsの割合が二次銅損として消費される(P2:Pc2:Pm=1:s:1-s)
問13
三相誘導電動機の始動方法のうち、固定子巻線をY結線で始動し運転時にΔ結線に切り換えることで始動電流を抑制する方法を何と呼ぶか。
  • 1直入れ始動
  • ✔Y-Δ始動
  • 3二次抵抗始動
  • 4リアクトル始動
  • 5一次抵抗始動
解説:Y結線で始動し後にΔ結線に切り換える方式をY-Δ始動と呼ぶ
問14
巻線形三相誘導電動機において、二次回路に外部抵抗を挿入することで得られる効果として正しいものはどれか。
  • 1始動電流を増加させ、始動トルクを減少させる
  • ✔始動電流を抑制しつつ始動トルクを増大させることができる
  • 3効率が常に向上する
  • 4同期速度が変化する
  • 5力率が常に1になる
解説:二次抵抗始動により始動電流を抑制しつつ始動トルクを増大できる
問15
三相誘導電動機の速度制御方法のうち、電源周波数を変化させて広範囲かつ高効率に速度制御を行う方式を何と呼ぶか。
  • 1二次抵抗制御
  • 2極数変換制御
  • ✔インバータによる可変周波数制御(VVVF)
  • 4一次電圧制御のみ
  • 5二次励磁制御のみ
解説:インバータによる可変周波数制御(VVVF)は広範囲かつ高効率な速度制御が可能
問16
三相誘導電動機のトルク-速度特性(トルクカーブ)において、最大トルク(停動トルク)が発生するすべりの近似的な特徴として正しいものはどれか。
  • ✔二次抵抗を大きくすると最大トルクが発生するすべりも大きくなる
  • 2二次抵抗を大きくすると最大トルクの値も大きく変化し常に増加する
  • 3二次抵抗を変えても最大トルクが発生するすべりは変化しない
  • 4二次抵抗を大きくすると最大トルク自体も比例して増加する
  • 5二次抵抗とすべりは無関係である
解説:二次抵抗を増加させると最大トルクの値は変わらないが、発生するすべりは大きくなる(比例推移)
問17
上問で述べたような、二次抵抗の変化によりトルク特性曲線上のすべりの位置が移動する現象を何と呼ぶか。
  • ✔比例推移
  • 2電機子反作用
  • 3フェランチ効果
  • 4ヒステリシス現象
  • 5比率差動
解説:巻線形誘導電動機で二次抵抗を変えるとトルク曲線が比例的に移動する現象を比例推移と呼ぶ
問18
同期発電機の電機子反作用のうち、負荷力率が遅れ(誘導性)の場合に生じる主な作用として正しいものはどれか。
  • 1交差磁化作用のみが生じる
  • ✔減磁作用が生じ、端子電圧が低下しやすい
  • 3増磁作用が生じ、端子電圧が上昇する
  • 4電機子反作用は全く生じない
  • 5力率が自動的に1になる
解説:遅れ力率負荷では電機子反作用により減磁作用が生じ端子電圧が低下しやすい
問19
同期発電機の負荷力率が進み(容量性)の場合に生じる電機子反作用として正しいものはどれか。
  • 1減磁作用のみ
  • 2交差磁化作用のみ
  • ✔増磁作用が生じ、端子電圧が上昇しやすい
  • 4電機子反作用は消滅する
  • 5力率が自動的に低下する
解説:進み力率負荷では電機子反作用により増磁作用が生じ端子電圧が上昇しやすい
問20
同期発電機の並行運転の条件として必要でないものはどれか。
  • 1起電力の大きさが等しいこと
  • 2起電力の周波数が等しいこと
  • 3起電力の位相が一致していること
  • 4相回転(相順)が一致していること
  • ✔発電機の容量が完全に等しいこと
解説:並行運転の条件は電圧、周波数、位相、相順の一致であり、容量が等しい必要はない
問21
同期発電機の同期化力とは何を表す概念か。
  • 1発電機の力率を一定に保つ力
  • 2発電機の温度上昇を抑制する力
  • ✔位相のずれを元に戻し、同期を保とうとする復元力的な作用
  • 4発電機の効率を高める力
  • 5絶縁を強化する力
解説:同期化力は位相偏差が生じた際に元の同期状態へ戻ろうとする復元力的作用
問22
同期機の一種で、界磁に電流を供給せず、突極形の鉄心構造のみで同期速度で回転するリラクタンストルクを利用する電動機を何と呼ぶか。
  • 1誘導電動機
  • ✔リラクタンス同期電動機
  • 3直流電動機
  • 4かご形誘導電動機のみ
  • 5ステッピングモータのみ(限定)
解説:突極構造によるリラクタンストルクのみで同期回転する電動機をリラクタンス同期電動機と呼ぶ
問23
同期発電機の短絡比が大きいことが意味する一般的な特性として正しいものはどれか。
  • 1電圧変動率が大きく、安定度が低い
  • ✔電圧変動率が小さく、安定度が高いが、機械が大形化しやすい
  • 3効率が必ず低下する
  • 4力率が常に1になる
  • 5短絡比は安定度に無関係である
解説:短絡比が大きい機械は電圧変動率が小さく安定度が高い傾向があるが大形・高コストになりやすい
問24
変圧器の無負荷試験によって主に求められる損失はどれか。
  • 1銅損(負荷損)
  • ✔鉄損(励磁損)
  • 3漏れ損失のみ
  • 4機械損のみ
  • 5絶縁損のみ
解説:無負荷試験では励磁電流による鉄損(無負荷損)が主に測定される
問25
変圧器の短絡試験によって主に求められる損失はどれか。
  • 1鉄損
  • ✔銅損(負荷損)
  • 3無負荷損のみ
  • 4機械損のみ
  • 5絶縁損のみ
解説:短絡試験では定格電流相当を流し銅損(負荷損)を測定する
問26
変圧器の効率が最大となるのは、一般的にどのような条件が満たされるときか。
  • ✔鉄損と銅損が等しいとき
  • 2鉄損が銅損の2倍のとき
  • 3銅損が鉄損の2倍のとき
  • 4負荷が定格の50%固定のとき
  • 5力率が0のとき
解説:変圧器効率が最大となるのは鉄損(固定損)=銅損(可変損)のとき
問27
変圧器の一次巻数N1、二次巻数N2、巻数比aとした場合の関係式として正しいものはどれか。理想変圧器を仮定する。
  • ✔a=N1/N2=V1/V2=I2/I1
  • 2a=N1×N2
  • 3a=N2/N1のみ
  • 4a=V1×V2
  • 5a=I1×I2
解説:理想変圧器では巻数比a=N1/N2=V1/V2=I2/I1が成立する
問28
三相変圧器の結線方式のうち、一次Δ、二次Yとする結線を何と呼び、位相はどうなるか。
  • 1Δ-Δ結線、位相差なし
  • 2Y-Y結線、位相差なし
  • ✔Δ-Y結線、一二次間に30°の位相差が生じる
  • 4V-V結線、位相差90°
  • 5Y-Δ結線、位相差60°
解説:Δ-Y結線では一次二次間に30°の位相差が生じる
問29
三相変圧器2台を用いて、V結線により三相電源を得る方式の出力は、同容量の変圧器3台によるΔ結線時の出力の何倍程度になるか。
  • 1約1.0倍
  • 2約0.577倍
  • ✔約0.866倍
  • 4約1.5倍
  • 5約2.0倍
解説:V結線の出力はΔ結線3台構成の約57.7%(単体比)であり、2台使用時の利用率は約86.6%となる(問題文の解釈に留意)
問30
パワーエレクトロニクスにおいて、交流を直流に変換する回路を何と呼ぶか。
  • 1インバータ
  • ✔コンバータ(整流回路)
  • 3チョッパ
  • 4サイクロコンバータ
  • 5スナバ回路
解説:交流→直流変換は整流回路(コンバータ)
問31
パワーエレクトロニクスにおいて、直流を交流に変換する回路を何と呼ぶか。
  • 1整流回路
  • ✔インバータ
  • 3チョッパ
  • 4トランスのみ
  • 5フィルタ回路のみ
解説:直流→交流変換はインバータ
問32
直流を直流(異なる電圧レベル)に変換する回路を何と呼ぶか。
  • 1インバータ
  • 2整流回路
  • ✔チョッパ(DC-DCコンバータ)
  • 4サイクロコンバータ
  • 5変流器
解説:直流→直流変換はチョッパ(DC-DCコンバータ)
問33
サイリスタ(SCR)の特徴として正しいものはどれか。
  • ✔ゲート信号でオンのみ制御でき、オフには別途転流動作等が必要
  • 2完全に自己消弧が可能なデバイスである
  • 3絶縁ゲートを持たない自己消弧型デバイスである
  • 4常に線形増幅動作を行う
  • 5逆方向にも自由にオンできる
解説:サイリスタはゲート信号でターンオンできるがターンオフには転流など別の手段が必要
問34
IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)の特徴として適切なものはどれか。
  • 1ゲート駆動電力が非常に大きく必要である
  • ✔MOSFETのゲート特性とバイポーラトランジスタの電力特性を兼ね備え、自己消弧が可能である
  • 3サイリスタと同様に転流が必要である
  • 4電流容量が極めて小さく大電力用途には不向きである
  • 5絶縁ゲートを持たない
解説:IGBTはMOSFETのゲート駆動性とバイポーラの電力処理能力を兼ね備え自己消弧型である
問35
PWM(パルス幅変調)制御をインバータに用いる主な目的として正しいものはどれか。
  • 1出力波形の高調波を増加させるため
  • ✔出力電圧・周波数を任意に制御し、出力波形をより正弦波に近づけるため
  • 3スイッチング損失を最大化するため
  • 4力率を常に0にするため
  • 5デバイスの寿命を短くするため
解説:PWM制御により出力電圧・周波数を可変制御し波形を正弦波に近づけることができる
問36
自動制御におけるフィードバック制御の基本的な特徴として正しいものはどれか。
  • 1出力を観測せず、あらかじめ定めた入力のみで制御する(開ループ)
  • ✔出力を検出し目標値と比較してその差(誤差)に基づき制御する(閉ループ)
  • 3外乱の影響を全く受けない制御である
  • 4制御対象のモデルが不要な制御である
  • 5常に不安定になる制御方式である
解説:フィードバック制御は出力を検出し目標値との誤差に基づき修正動作を行う閉ループ制御
問37
PID制御における積分動作(I動作)の主な効果として正しいものはどれか。
  • 1応答速度を遅くするだけで効果はない
  • ✔定常偏差(残留誤差)を除去する効果がある
  • 3オーバーシュートを必ず抑制する
  • 4system を常に不安定にする
  • 5微分要素を打ち消す
解説:積分動作は定常偏差(残留誤差)をゼロに近づける効果を持つ
問38
PID制御における微分動作(D動作)の主な効果として正しいものはどれか。
  • 1定常偏差を完全に除去する
  • ✔応答の変化速度に応じた制御を行い、応答の速さや安定性(オーバーシュート抑制)を改善する
  • 3積分動作と同じ効果しか持たない
  • 4制御対象の非線形性を除去する
  • 5ゲインを常にゼロにする
解説:微分動作は誤差の変化速度に応じ、応答の速応性向上やオーバーシュート抑制に寄与する
問39
制御系の安定判別法のうち、開ループ周波数応答のベクトル軌跡(ゲイン・位相)から閉ループ系の安定性を判定する手法を何と呼ぶか。
  • 1ラウス・フルビッツの安定判別法
  • ✔ナイキストの安定判別法
  • 3根軌跡法のみ
  • 4ボード線図の描画のみ
  • 5状態方程式法
解説:開ループ周波数応答のベクトル軌跡から安定判別する手法はナイキストの安定判別法
問40
制御系の特性方程式の係数から、複素平面の右半面に根(不安定根)を持つかどうかを代数的に判定する手法を何と呼ぶか。
  • 1ナイキストの安定判別法
  • 2ボード線図法
  • ✔ラウス・フルビッツの安定判別法
  • 4根軌跡法
  • 5状態フィードバック法のみ
解説:特性方程式の係数から代数的に安定性を判定する手法はラウス・フルビッツの安定判別法
問41
白熱電球と比較したLED照明の一般的な特徴として正しいものはどれか。
  • 1発光効率が低く寿命も短い
  • ✔発光効率が高く、長寿命である
  • 3交流専用で直流駆動はできない
  • 4紫外線を主に発する
  • 5フィラメントの発熱を利用する
解説:LEDは発光効率が高く長寿命という特徴を持つ
問42
電気加熱方式のうち、被加熱物自体に電流を直接流してジュール熱により加熱する方式を何と呼ぶか。
  • 1誘導加熱
  • 2誘電加熱
  • ✔抵抗加熱(直接抵抗加熱)
  • 4アーク加熱のみ
  • 5赤外線加熱のみ
解説:被加熱物に直接電流を流し加熱する方式は直接抵抗加熱
問43
電気加熱方式のうち、交番磁界により被加熱物(導電性材料)内部に誘導電流(渦電流)を生じさせて加熱する方式を何と呼ぶか。
  • ✔誘導加熱
  • 2誘電加熱
  • 3直接抵抗加熱
  • 4アーク加熱
  • 5赤外線加熱
解説:交番磁界による渦電流で加熱する方式は誘導加熱
問44
電気加熱方式のうち、高周波電界により誘電体(絶縁材料)内部の分子摩擦熱を利用して加熱する方式を何と呼ぶか。
  • 1誘導加熱
  • ✔誘電加熱
  • 3直接抵抗加熱
  • 4アーク加熱
  • 5赤外線加熱
解説:高周波電界による誘電体分子の摩擦熱を利用する加熱方式は誘電加熱
問45
蓄電池のうち、自動車の補助電源等に広く用いられ、放電・充電を繰り返せる代表的な二次電池はどれか。
  • 1マンガン乾電池
  • 2アルカリ乾電池
  • ✔鉛蓄電池
  • 4リチウム一次電池
  • 5水銀電池
解説:鉛蓄電池は代表的な二次電池(蓄電池)であり自動車等に広く使われる
問46
リチウムイオン電池の一般的な特徴として正しいものはどれか。
  • 1エネルギー密度が低く重い
  • 2自己放電が非常に大きい
  • ✔エネルギー密度が高く、比較的軽量である
  • 4充放電できない一次電池である
  • 5メモリー効果が非常に大きい
解説:リチウムイオン電池は高エネルギー密度かつ軽量という特徴を持つ二次電池
問47
かご形三相誘導電動機と比較した巻線形三相誘導電動機の一般的な特徴として正しいものはどれか。
  • 1構造が単純で保守が容易だが始動特性の調整はできない
  • ✔二次回路に外部抵抗を接続でき、始動特性やトルク特性を調整できるが構造が複雑で保守性に劣る
  • 3必ずかご形よりも安価である
  • 4始動電流が必ずかご形より大きくなる
  • 5同期速度がかご形と異なる
解説:巻線形は二次抵抗により始動・トルク特性を調整できるが構造が複雑で高価になりやすい
問48
単相誘導電動機が単独では始動トルクを持たない(自己始動しない)理由として最も適切なものはどれか。
  • ✔回転磁界が発生せず、往復(交番)磁界のみが生じるため
  • 2三相電源が必要なため
  • 3周波数が高すぎるため
  • 4電圧が不足しているため
  • 5絶縁が不十分なため
解説:単相巻線のみでは回転磁界が生じず交番磁界のみとなるため自己始動トルクを持たない
問49
単相誘導電動機に始動トルクを持たせるための代表的な方式として、補助巻線にコンデンサを挿入する方式を何と呼ぶか。
  • ✔分相始動形(コンデンサ始動形)
  • 2反発始動形
  • 3かご形始動
  • 4巻線形始動
  • 5直入れ始動
解説:補助巻線にコンデンサを挿入し位相差を作る方式はコンデンサ始動形(分相始動形)
問50
ステッピングモータの特徴として正しいものはどれか。
  • 1連続的なアナログ制御専用で位置決めには使えない
  • ✔パルス信号に応じて一定角度ずつ回転し、位置決め制御に適している
  • 3三相交流専用の駆動方式しかない
  • 4フィードバックが必須で、フィードバックなしでは絶対に動作しない
  • 5主に大容量発電機に用いられる
解説:ステッピングモータはパルス数に応じ一定角度ずつ回転し位置決め制御に適する
問51
直流発電機のうち、界磁巻線を電機子巻線に直列に接続する方式を何と呼ぶか。
  • 1分巻発電機
  • ✔直巻発電機
  • 3複巻発電機
  • 4他励発電機
  • 5誘導発電機
解説:界磁巻線を電機子に直列接続する方式は直巻発電機
問52
直流発電機のうち、分巻界磁と直巻界磁の両方を持つ方式を何と呼ぶか。
  • 1他励発電機
  • 2分巻発電機
  • 3直巻発電機
  • ✔複巻発電機
  • 5誘導発電機
解説:分巻と直巻の両方の界磁を持つ方式は複巻発電機
問53
複巻発電機のうち、負荷が増加するほど端子電圧が上昇する特性を持つ結線方式を何と呼ぶか。
  • 1差複巻
  • 2平複巻
  • ✔過複巻
  • 4分巻のみ
  • 5他励のみ
解説:負荷増加で端子電圧が上昇する特性を持つのは過複巻
問54
直流電動機の速度制御方式のうち、電源電圧そのものを変化させて速度を制御する方式で、応答性・効率に優れる方式を何と呼ぶか。
  • 1界磁制御法
  • 2電機子抵抗制御法
  • ✔ワードレオナード方式(電圧制御法)
  • 4チョッパ制御のみ
  • 5始動抵抗法
解説:発電機出力電圧を変化させ電動機電圧を制御する方式はワードレオナード方式と呼ばれる
問55
直流電動機の速度制御方式のうち、界磁電流を変化させて主に高速域の速度制御に用いられる方式を何と呼ぶか。
  • 1電機子抵抗制御法
  • ✔界磁制御法
  • 3ワードレオナード方式のみ
  • 4始動抵抗法のみ
  • 5二次抵抗制御法
解説:界磁電流を変化させる方式は界磁制御法で主に基底速度以上の制御に用いられる
問56
直流電動機のトルクTと電機子電流Ia、磁束Φの関係式として正しいものはどれか(機械定数をkとする)。
  • ✔T=kΦIa
  • 2T=kΦ/Ia
  • 3T=k/(ΦIa)
  • 4T=kΦ+Ia
  • 5T=kIa/Φ
解説:直流機のトルクはT=kΦIaで表される
問57
分巻電動機は、負荷トルクが変化しても回転速度の変化が比較的小さいという特徴を持つが、この特性を何と呼ぶか。
  • 1定トルク特性
  • 2定出力特性
  • ✔定速度特性(ほぼ一定の速度特性)
  • 4不安定特性
  • 5逆転特性
解説:分巻電動機は界磁がほぼ一定のため負荷変動に対し比較的定速度特性を示す
問58
三相同期発電機の誘導起電力E、磁束Φ、周波数f、巻線係数等を含む定数kとした場合の一般的な関係式として正しいものはどれか。
  • ✔E=kΦf
  • 2E=kΦ/f
  • 3E=k/(Φf)
  • 4E=kΦ+f
  • 5E=kf/Φ
解説:同期機の誘導起電力はE=kΦf(磁束と周波数に比例)の形で表される
問59
同期発電機の同期インピーダンス(同期リアクタンス)を求めるために行う試験の組合せとして適切なものはどれか。
  • ✔無負荷試験と短絡試験
  • 2絶縁耐力試験のみ
  • 3温度上昇試験のみ
  • 4始動試験のみ
  • 5力率試験のみ
解説:同期インピーダンスは無負荷飽和特性と短絡特性の試験結果から求められる
問60
同期発電機の電圧変動率が大きい場合、一般的にどのような運転特性上の課題が生じやすいか。
  • ✔負荷変動時の電圧安定性が低下しやすい
  • 2効率が常に向上する
  • 3力率が常に1になる
  • 4短絡容量が常にゼロになる
  • 5始動トルクが増加する
解説:電圧変動率が大きい機械は負荷変動時の電圧安定性が低下しやすい傾向がある