2022年 上期

面積がともにS[$\mathrm{m^2}$]で円形の二枚の電極板（導体平板）を、互いの中心が一致するように間隔d[m]で平行に向かい合わせて置いた平行平板コンデンサがある。電極板間は誘電率$\varepsilon$[F/m]の誘電体で一様に満たされ、電極板間の電位差は電圧V[V]の直流電源によって一定に保たれている。この平行板コンデンサに関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。

真空中において、図に示すように一辺の長さが1mの正三角形の各頂点に1C又は-1Cの点電荷がある。この場合、正の点電荷に働く力の大きさ$F_{1}$[N]と、負の点電荷に働く力の大きさ$F_{2}$[N]の比$F_{2}$/$F_{1}$の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のような環状鉄心に巻かれたコイルがある。 図の環状コイルについて、 ・端子1-2間の自己インダクタンスを測定したところ、40mHであった。 ・端子3-4間の自己インダクタンスを測定したところ、10mHであった。 ・端子2と3を接続した状態で端子1-4間のインダクタンスを測定したところ、86mHであった。 このとき、端子1-2間のコイルと端子3-4間のコイルとの間の結合係数kの値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1のように、磁束密度B=0.02Tの一様な磁界の中に長さ0.5mの直線状導体が磁界の方向と直角に置かれている。図2のようにこの導体が磁界と直角を維持しつつ磁界に対して60°の角度で、二重線の矢印の方向に0.5m/sの速さで移動しているとき、導体に生じる誘導起電力eの値[mV]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、静止した座標系から見て、ローレンツ力による起電力が発生しているものとする。

図1のように、二つの抵抗$R_{1}$=1$\Omega$、$R_{2}$[$\Omega$]と電圧V[V]の直流電源からなる回路がある。この回路において、抵抗$R_{2}$[$\Omega$]の両端の電圧値が100V、流れる電流$I_{2}$の値が5Aであった。この回路に図2のように抵抗$R_{3}$=5$\Omega$を接続したとき、抵抗$R_{3}$[$\Omega$]に流れる電流$I_{3}$の値[A]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1に示すように、静電容量$C_{1}$=4$\mu$Fと$C_{2}$=2$\mu$Fの二つのコンデンサが直列に接続され、直流電圧6Vで充電されている。次に電荷が蓄積されたこの二つのコンデンサを直流電源から切り離し、電荷を保持したまま同じ極性の端子同士を図2に示すように並列に接続する。並列に接続後のコンデンサの端子間電圧の大きさV[V]の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、抵抗6個を接続した回路がある。この回路において、ab端子間の合成抵抗の値が0.6$\Omega$であった。このとき、抵抗Rₓの値[$\Omega$]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、周波数f[Hz]の正弦波交流電圧E[V]の電源に、R[$\Omega$]の抵抗、インダクタンスL[H]のコイルとスイッチSを接続した回路がある。スイッチSが開いているときに回路が消費する電力[W]は、スイッチSが閉じているときに回路が消費する電力[W]の1/2になった。このとき、L[H]の値を表す式として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、5$\Omega$の抵抗、200mHのインダクタンスをもつコイル、20$\mu$Fの静電容量をもつコンデンサを直列に接続した回路に周波数f[Hz]の正弦波交流電圧E[V]を加えた。周波数fを回路に流れる電流が最大となるように変化させたとき、コイルの両端の電圧の大きさは抵抗の両端の電圧の大きさの何倍か。最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図の回路において、スイッチSが開いているとき、静電容量$C_{1}$=4mFのコンデンサには電荷$Q_{1}$=0.3Cが蓄積されており、静電容量$C_{2}$=2mFのコンデンサの電荷は$Q_{2}$=0Cである。この状態でスイッチSを閉じて、それから時間が十分に経過して過渡現象が終了した。この間に抵抗R[$\Omega$]で消費された電気エネルギー[J]の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、電界効果トランジスタ（FET）に関する記述である。 図は、nチャネル接合形FETの断面を示した模式図である。ドレーン（D）電極に電圧V_DSを加え、ソース（S）電極を接地すると、nチャネルの（ア）キャリヤが移動してドレーン電流I_Dが流れる。ゲート（G）電極に逆方向電圧V_GSを加えると、pn接合付近に空乏層が形成されてnチャネルの幅が（イ）し、ドレーン電流I_Dが（ウ）する。このことからFETは（エ）制御形の素子である。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

真空中において、電子の運動エネルギーが400eVのときの速さが$1.19\times 10^{7}$m/sであった。電子の運動エネルギーが100eVのときの速さ[m/s]の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、電子の相対性理論効果は無視するものとする。

次の文章は、図1の回路の動作について述べたものである。 図1は、演算増幅器（オペアンプ）を用いたシュミットトリガ回路である。この演算増幅器には+5Vの単電源が供給されており、0Vから5Vまでの範囲の電圧を出力できるものとする。 ・出力電圧v_outは0～5Vの間にあるため、演算増幅器の非反転入力の電圧$v^{+}$[V]は（ア）の間にある。 ・入力電圧v_inを0Vから徐々に増加させると、v_inが（イ）Vを上回った瞬間、v_outは5Vから0Vに変化する。 ・入力電圧v_inを5Vから徐々に減少させると、v_inが（ウ）Vを下回った瞬間、v_outは0Vから5Vに変化する。 ・入力v_inに対する出力v_outの変化を描くと、図2のような（エ）を示す特性となる。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、電気計測に関する記述である。 電気に関する物理量の測定に用いる方法には各種あるが、指示計器のように測定量を指針の振れの大きさに変えて、その指示から測定量を知る方法を（ア）法という。これに比較して精密な測定を行う場合に用いられている（イ）法は、測定量と同種類で大きさを調整できる既知量を別に用意し、既知量を測定量に平衡させて、そのときの既知量の大きさから測定量を知る方法である。 （イ）法を用いた測定器の例としては、（ウ）がある。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図のように、線間電圧200Vの対称三相交流電源に、三相負荷として誘導性リアクタンスX=9$\Omega$の3個のコイルとR[$\Omega$]、20$\Omega$、20$\Omega$、60$\Omega$の4個の抵抗を接続した回路がある。端子a、b、cから流入する線電流の大きさは等しいものとする。この回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 線電流の大きさが7.7A、三相負荷の無効電力が1.6kvarであるとき、三相負荷の力率の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) a相に接続されたRの値[$\Omega$]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図は、抵抗R_ab[k$\Omega$]のすべり抵抗器、抵抗R_d[k$\Omega$]、抵抗R_e[k$\Omega$]と直流電圧E_s=12Vの電源を用いて、端子H、G間に接続した未知の直流電圧[V]を測るための回路である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、端子Gを電位の基準（0V）とする。 (a) 抵抗R_d=5k$\Omega$、抵抗R_e=5k$\Omega$として、直流電圧3Vの電源の正極を端子Hに、負極を端子Gに接続した。すべり抵抗器の接触子Cの位置を調整して検流計の電流を零にしたところ、すべり抵抗器の端子Bと接触子C間の抵抗R_bc=18k$\Omega$となった。すべり抵抗器の抵抗R_ab[k$\Omega$]の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 次に、直流電圧3Vの電源を取り外し、未知の直流電圧E_x[V]の電源を端子H、G間に接続した。ただし、端子Gから見た端子Hの電圧をE_x[V]とする。 抵抗R_d=2k$\Omega$、抵抗R_e=22k$\Omega$としてすべり抵抗器の接触子Cの位置を調整し、すべり抵抗器の端子Bと接触子C間の抵抗R_bc=12k$\Omega$としたときに、検流計の電流が零となった。このときのE_x[V]の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

【選択問題】図のように直列に接続された二つの平行平板コンデンサに120Vの電圧が加わっている。コンデンサ$C_{1}$の金属板間は真空であり、コンデンサ$C_{2}$の金属板間には比誘電率$\varepsilon$_rの誘電体が挿入されている。コンデンサ$C_{1}$、$C_{2}$の金属板間の距離は等しく、$C_{1}$の金属板の面積は$C_{2}$の2倍である。このとき、コンデンサ$C_{1}$の両端の電圧が80Vであった。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、コンデンサの端効果は無視できるものとする。 (a) コンデンサ$C_{2}$の誘電体の比誘電率$\varepsilon$_rの値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) $C_{1}$の静電容量が30$\mu$Fのとき、$C_{1}$と$C_{2}$の合成容量の値[$\mu$F]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

【選択問題】図1、図2及び図3は、トランジスタ増幅器のバイアス回路を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、V_CCは電源電圧、V_Bはベース電圧、I_Bはベース電流、I_Cはコレクタ電流、I_Eはエミッタ電流、R、R_B、R_C及びR_Eは抵抗を示す。 (a) 次の(1)式、(2)式及び(3)式は、図1、図2及び図3のいずれかの回路のベース・エミッタ間の電圧V_BEを示す。 V_BE = V_B - I_E・R_E ・・・(1) V_BE = V_CC - I_B・R ・・・(2) V_BE = V_CC - I_B・R - I_E・R_C ・・・(3) 上記の式と図の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 次の文章a、b及びcは、それぞれのバイアス回路における周囲温度の変化と電流I_Cとの関係について述べたものである。 ただし、h_FEは直流電流増幅率を表す。 a 温度上昇によりh_FEが増加するとI_Cが増加し、バイアス安定度が悪いバイアス回路の図は（ア）である。 b h_FEの変化によりI_Cが増加しようとすると、V_Bはほぼ一定であるからV_BEが減少するので、I_CやI_Eの増加を妨げるように働く。I_Cの変化の割合が比較的低く、バイアス安定度が良いものの、電力損失が大きいバイアス回路の図は（イ）である。 c h_FEの変化によりI_Cが増加しようとすると、R_Cの電圧降下も増加することでコレクタ・エミッタ間の電圧V_CEが低下する。これによりRの電圧が減少してI_Bが減少するので、I_Cの増加が抑えられるバイアス回路の図は（ウ）である。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

水力発電に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、火力発電所のタービン発電機に関する記述である。 火力発電所のタービン発電機は、2極の回転界磁形三相（ア）発電機が広く用いられている。（イ）強度の関係から、回転子の構造は（ウ）で直径が（エ）。発電機の大容量化に伴い冷却方式も工夫され、大容量タービン発電機の場合には密封形（オ）冷却方式が使われている。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

ある汽力発電設備が、発電機出力19MWで運転している。このとき、蒸気タービン入口における蒸気の比エンタルピーが3550kJ/kg、復水器入口における蒸気の比エンタルピーが2500kJ/kg、使用蒸気量が80t/hであった。発電機効率が95%であるとすると、タービン効率の値[%]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

沸騰水型原子炉（BWR）に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、風力発電に関する記述である。 風力発電は、風のエネルギーによって風車で発電機を駆動し発電を行う。風車は回転軸の方向により水平軸風車と垂直軸風車に分けられ、大電力用には主に（ア）軸風車が用いられる。 風がもつ運動エネルギーは風速の（イ）乗に比例する。また、プロペラ型風車を用いた風力発電で取り出せる電力は、損失を無視すると風速の（ウ）乗に比例する。風が得られれば電力を発生できるため、発電するときに二酸化炭素を排出しない再生可能エネルギーであり、また、出力変動の（エ）電源とされる。 発電機には誘導発電機や同期発電機が用いられる。同期発電機を用いてロータの回転速度を可変とした場合には、発生した電力は（オ）を介して電力系統へ送電される。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

電力系統の電圧調整に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図に示す過電流継電器の各種限時特性(ア)～(エ)に対する名称の組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

受電端電圧が20kVの三相3線式の送電線路において、受電端での電力が2000kW、力率が0.9（遅れ）である場合、この送電線路での抵抗による全電力損失の値[kW]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、送電線1線当たりの抵抗値は9$\Omega$とし、線路のインダクタンスは無視するものとする。

送電線路のフェランチ効果に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、架空送電線の振動に関する記述である。 架空送電線が電線と直角方向に毎秒数メートル程度の風を受けると、電線の後方に渦を生じて電線が上下に振動することがある。これを微風振動といい、（ア）電線で、径間が（イ）ほど、また、張力が（ウ）ほど発生しやすい。 多導体の架空送電線において、風速が数～20m/sで発生し、10m/sを超えると激しくなる振動を（エ）振動という。 また、その他の架空送電線の振動には、送電線に氷雪が付着した状態で強い風を受けたときに発生する（オ）や、送電線に付着した氷雪が落下したときにその反動で電線が跳ね上がる現象などがある。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

地中送電線路の故障点位置標定に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、配電線路に用いられる柱上変圧器に関する記述である。 柱上に設置される変圧器としては、容量（ア）のものが多く使用されている。 鉄心には、けい素鋼板が多く使用されているが、（イ）のために鉄心にアモルファス金属材料を用いた変圧器も使用されている。 また、変圧器保護のために、（ウ）を柱上変圧器に内蔵したものも使用されている。 三相3線式200Vに供給するときの結線には、$\Delta$結線とV結線がある。V結線は単相変圧器2台によって構成できるため、$\Delta$結線よりも変圧器の電柱への設置が簡素化できるが、同一容量の単相変圧器2台を使用して三相平衡負荷に供給している場合、同一容量の単相変圧器3台を使用した$\Delta$結線と比較して、出力は（エ）倍となる。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

高圧架空配電線路又は高圧地中配電線路を構成する機材として、使用されることのないものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

我が国の電力用設備に使用されるS$F_{6}$ガスに関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

揚水発電所について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、水の密度を1000kg/$\mathrm{m^3}$、重力加速度を9.8m/s^2とする。 (a) 揚程450m、ポンプ効率90%、電動機効率98%の揚水発電所がある。揚水により揚程及び効率は変わらないものとして、下池から1800000$\mathrm{m^3}$の水を揚水するのに電動機が要する電力量の値[MW・h]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) この揚水発電所において、発電電動機が電動機入力300MWで揚水運転しているときの流量の値[$\mathrm{m^3}$/s]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

定格容量80MV・A、一次側定格電圧33kV、二次側定格電圧11kV、百分率インピーダンス18.3%（定格容量ベース）の三相変圧器T_Aがある。三相変圧器T_Aの一次側は33kVの電源に接続され、二次側は負荷のみが接続されている。電源の百分率内部インピーダンスは、1.5%（系統基準容量ベース）とする。ただし、系統基準容量は80MV・Aである。なお、抵抗分及びその他の定数は無視する。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 将来の負荷変動等を考えないものとすると、変圧器T_Aの二次側に設置する遮断器の定格遮断電流の値[kA]として、最も適切なものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 定格容量50MV・A、百分率インピーダンスが12.0%（定格容量ベース）の三相変圧器T_Bを三相変圧器T_Aと並列に接続した。40MWの負荷をかけて運転した場合、三相変圧器T_Aの負荷分担の値[MW]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、三相変圧器群T_AとT_Bにはこの負荷のみが接続されているものとし、抵抗分及びその他の定数は無視する。

三相3線式1回線の専用配電線がある。変電所の送り出し電圧が6600V、末端にある負荷の端子電圧が6450V、力率が遅れの70%であるとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、電線1線当たりの抵抗は0.45$\Omega$/km、リアクタンスは0.35$\Omega$/km、線路のこう長は5kmとする。 (a) この負荷に供給される電力$P_{1}$の値[kW]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 負荷が遅れ力率80%、$P_{2}$[kW]に変化したが線路損失は変わらなかった。$P_{2}$の値[kW]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、直流電動機の運転に関する記述である。 分巻電動機では始動時の過電流を防止するために始動抵抗が（ア）回路に直列に接続されている。 直流電動機の速度制御法には界磁制御法・抵抗制御法・電圧制御法がある。静止レオナード方式は（イ）制御法の一種であり、主に他励電動機に用いられ、広範囲の速度制御ができるという利点がある。 直流電動機の回転の向きを変えることを逆転といい、一般的には、応答が速い（ウ）電流の向きを変える方法が用いられている。 電車が勾配を下るような場合に、電動機を発電機として運転し、電車のもつ運動エネルギーを電源に送り返す方法を（エ）制動という。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

$\Delta$結線された三相誘導電動機がある。この電動機に対し、$\Delta$結線の状態で拘束試験を実施したところ、下表の結果が得られた。この電動機をY結線に切り替え、220Vの三相交流電源に接続して始動するときの始動電流の値[A]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、磁気飽和による漏れリアクタンスの低下は無視できるものとする。

次の文章は、三相巻線形誘導電動機の構造に関する記述である。 三相巻線形誘導電動機は、（ア）を作る固定子と回転する部分の巻線形回転子で構成される。 固定子は、（イ）を円形又は扇形にスロットとともに打ち抜いて、必要な枚数積み重ねて積層鉄心を構成し、その内側に設けられたスロットに巻線を納め、結線して三相巻線とすることにより作られる。 一方、巻線形回転子は、積層鉄心を構成し、その外側に設けられたスロットに巻線を納め、結線して三相巻線とすることにより作られる。始動時には高い電圧にさらされることや、大きな電流が流れることがあるので、回転子の巻線には、耐熱性や絶縁性に優れた絶縁電線が用いられる。一般的に、小出力用では、ホルマール線や（ウ）などの丸線が、大出力用では、（エ）の平角銅線が用いられる。三相巻線は、軸上に絶縁して設けた3個のスリップリングに接続し、ブラシを通して外部（静止部）の端子に接続されている。この端子に可変抵抗器を接続することにより、（オ）を改善したり、速度制御をすることができる。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、三相同期発電機の並行運転に関する記述である。 ある母線に同期発電機Aを接続して運転しているとき、同じ母線に同期発電機Bを並列に接続するには、同期発電機A、Bの（ア）の大きさが等しくそれらの位相が一致していることが必要である。（ア）の大きさを等しくするにはBの（イ）電流を、位相を一致させるにはBの原動機の（ウ）を調整する。位相が一致しているかどうかの確認には（エ）が用いられる。 並行運転中に両発電機間で（ア）の位相が等しく大きさが異なるとき、両発電機間を（オ）横流が循環する。これは電機子巻線の抵抗損を増加させ、巻線を加熱させる原因となる。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

定格出力1500kV・A、定格電圧3300Vの三相同期発電機がある。無負荷時に定格電圧となる界磁電流に対する三相短絡電流（持続短絡電流）は、310Aであった。この同期発電機の短絡比の値として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

ステッピングモータに関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

電源電圧一定の下、トルク一定の負荷を負って回転している各種電動機の性質に関する記述として、正しいものと誤りのものの組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 (ア) 巻線形誘導電動機の二次抵抗を大きくすると、滑りは増加する。 (イ) 力率1.0で運転している同期電動機の界磁電流を小さくすると、電機子電流の位相は電源電圧に対し、進みとなる。 (ウ) 他励直流電動機の界磁電流を大きくすると、回転速度は上昇する。 (エ) かご形誘導電動機の電源周波数を高くすると励磁電流は増加する。

単相変圧器の一次側に電流計、電圧計及び電力計を接続して、短絡試験を行う。二次側を短絡し、一次側に定格周波数の電圧を供給し、電流計が40Aを示すように一次側の電圧を調整したところ、電圧計は80V、電力計は1000Wを示した。この変圧器の一次側からみた漏れリアクタンスの値[$\Omega$]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、変圧器の励磁回路のインピーダンスは無視し、電流計、電圧計及び電力計は理想的な計器であるものとする。

いろいろな変圧器に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1は直流チョッパ回路の基本構成図を示している。降圧チョッパを構成するデバイスを図2より選んで回路を構成したい。(ア)～(ウ)に入るデバイスの組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。 ただし、図2に示す図記号の向きは任意に変更できるものとする。

かごの質量が250kg、定格積載質量が1500kgのロープ式エレベータにおいて、釣合いおもりの質量は、かごの質量に定格積載質量の40%を加えた値とした。このエレベータで、定格積載質量を搭載したかごを一定速度100m/minで上昇させるときに用いる電動機の出力の値[kW]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、機械効率は75%、加減速に要する動力及びロープの質量は無視するものとする。

次の文章は、ナトリウム-硫黄電池に関する記述である。 大規模な電力貯蔵用の二次電池として、ナトリウム-硫黄電池がある。この電池は（ア）状態で使用されることが一般的である。（イ）極活性物質にナトリウム、（ウ）極活性物質に硫黄を使用し、仕切りとなる固体電解物質には、ナトリウムイオンだけを透過する特性がある（エ）を用いている。 セル当たりの起電力は（オ）Vと低く、容量も小さいため、実際の電池では、多数のセルを直並列に接続して集合化し、モジュール電池としている。この電池は、鉛蓄電池に比べて単位質量当たりのエネルギー密度が3倍と高く、長寿命な二次電池である。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

文字や音声、画像などの情報を電気信号や光信号に変換してやりとりすることを電気通信といい、様々な用途や場所で利用されている。電気通信に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、電子機械の構成と基礎技術に関する記述である。 ディジタルカメラや自動洗濯機など我々が日常で使う機器、ロボット、生産工場の工作機械など、多くの電子機械はメカトロニクス技術によって設計・製造され、運用されている。機械にマイクロコンピュータを取り入れるようになり、メカトロニクス技術は発展してきた。 電子機械では、外界の情報や機械内部の運動状態を各種センサにより取得する。大部分のセンサ出力は電圧または電流の信号であり時間的に連続に変化する（ア）信号である。電気、油圧、空気圧などのエネルギーを機械的な動きに変換するアクチュエータも（ア）信号で動作するものが多い。これらの信号はコンピュータで構成される制御装置で（イ）信号として処理するため、信号の変換器が必要となる。（ア）信号から（イ）信号への変換器を（ウ）変換器、その逆の変換器を（エ）変換器という。センサの出力信号は（ウ）変換器を介してコンピュータに取り込まれ、コンピュータで生成されたアクチュエータへの指令は（エ）変換器を介してアクチュエータに送られる。その間必要に応じて信号レベルを変換する。このような、センサやアクチュエータとコンピュータとの橋渡しの機能をもつものを（オ）という。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図は、出力信号yを入力信号xに一致させるように動作するフィードバック制御系のブロック線図である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 図において、K=5、T=0.1として、入力信号からフィードバック信号までの一巡伝達関数（開ループ伝達関数）を表す式を計算し、正しいものを次の(1)～(5)から一つ選べ。

(b) (a)で求めた一巡伝達関数において、$\omega$を変化させることで得られるベクトル軌跡はどのような曲線を描くか、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

図1は、IGBTを用いた単相ブリッジ接続の電圧形インバータを示す。直流電圧E_d[V]は、一定値と見なせる。出力端子には、インダクタンスL[H]の誘導性負荷が接続されている。 図2は、このインバータの動作波形である。時刻t=0sでIGBT $Q_{3}$及び$Q_{4}$のゲート信号をオフにするとともに$Q_{1}$及び$Q_{2}$のゲート信号をオンにすると、出力電圧v_aはE_d[V]となる。t=T/2[s]で$Q_{1}$及び$Q_{2}$のゲート信号をオフにするとともに$Q_{3}$及び$Q_{4}$のゲート信号をオンにすると、出力電圧v_aは-E_d[V]となる。これを周期T[s]で繰り返して方形波電圧を出力する。 このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、デバイス（IGBT及びダイオード）での電圧降下は無視するものとする。 (a) t=0sにおいてi_a=-I_p[A]とする。時刻t=T/2[s]の直前では$Q_{1}$及び$Q_{2}$がオンしており、出力電流は直流電源から$Q_{1}$→負荷→$Q_{2}$の経路で流れている。t=T/2[s]でIGBT $Q_{1}$及び$Q_{2}$のゲート信号をオフにするとともに$Q_{3}$及び$Q_{4}$のゲート信号をオンにした。その直後（図2で、t=T/2[s]から、出力電流が0Aになるt=t_r[s]までの期間）、出力電流が流れるデバイスとして、正しい組合せを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 図1の回路においてE_d=100V、L=10mH、T=0.02sとする。t=0sにおける電流値を-I_pとして、t=T/2[s]における電流値をI_pとしたとき、I_pの値[A]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

【選択問題】消費電力1.00kWのヒートポンプ式電気給湯器を6時間運転して、温度20.0℃、体積0.370$\mathrm{m^3}$の水を加熱した。ここで用いられているヒートポンプユニットの成績係数（COP）は4.5である。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 ただし、水の比熱容量と密度は、それぞれ、$4.18\times 10^{3}$J/(kg・K)と$1.00\times 10^{3}$kg/$\mathrm{m^3}$とし、水の温度に関係なく一定とする。ヒートポンプ式電気給湯器の貯湯タンク、ヒートポンプユニット、配管などの加熱に必要な熱エネルギーは無視し、それらからの熱損失もないものとする。また、ヒートポンプユニットの消費電力及びCOPは、いずれも加熱の開始から終了まで一定とする。 (a) このときの水の加熱に用いた熱エネルギーの値[MJ]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 加熱後の水の温度[℃]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

【選択問題】以下の論理回路について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 図1に示す論理回路の真理値表として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 図1に示す論理回路を2組用いて図2に示すように接続して構成したとき、A、B及び$C_{0}$の入力に対する出力$S_{2}$及び$C_{2}$の記述として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の図は、「電気事業法」に基づく一般用電気工作物及び自家用電気工作物のうち受電電圧7000V以下の需要設備の保安体系に関する記述を表したものである。ただし、除外事項、限度事項等の記述は省略している。 なお、この問において、技術基準とは電気設備技術基準のことをいう。 図中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、「電気設備技術基準」におけるサイバーセキュリティの確保に関する記述である。 電気工作物（一般送配電事業、送電事業、配電事業、特定送配電事業又は（ア）の用に供するものに限る。）の運転を管理する（イ）は、当該電気工作物が人体に危害を及ぼし、又は物件に損傷を与えるおそれ及び（ウ）又は配電事業に係る電気の供給に著しい支障を及ぼすおそれがないよう、サイバーセキュリティ（サイバーセキュリティ基本法（平成26年法律第104号）第2条に規定するサイバーセキュリティをいう。）を確保しなければならない。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

高圧架空電線路に施設された機械器具等の接地工事の事例として、「電気設備技術基準の解釈」の規定上、不適切なものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

「電気設備技術基準の解釈」に基づく高圧屋側電線路（高圧引込線の屋側部分を除く。）の施設に関する記述として、誤っているものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、「電気設備技術基準の解釈」に基づく電線路の接近状態に関する記述である。 a）第1次接近状態とは、架空電線が他の工作物と接近する場合において、当該架空電線が他の工作物の（ア）において、水平距離で（イ）以上、かつ、架空電線路の支持物の地表上の高さに相当する距離以内に施設されることにより、架空電線路の電線の（ウ）、支持物の（エ）等の際に、当該電線が他の工作物に（オ）おそれがある状態をいう。 b）第2次接近状態とは、架空電線が他の工作物と接近する場合において、当該架空電線が他の工作物の（ア）において水平距離で（イ）未満に施設される状態をいう。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(オ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、「電気設備技術基準」における無線設備への障害の防止に関する記述である。 電気使用場所に施設する電気機械器具又は（ア）は、（イ）、高周波電流等が発生することにより、無線設備の機能に（ウ）かつ重大な障害を及ぼすおそれがないように施設しなければならない。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、「電気設備技術基準の解釈」に基づく水中照明の施設に関する記述である。 水中又はこれに準ずる場所であって、人が触れるおそれのある場所に施設する照明灯は、次によること。 a）照明灯に電気を供給する電路には、次に適合する絶縁変圧器を施設すること。 (1) 1次側の（ア）電圧は300V以下、2次側の（ア）電圧は150V以下であること。 (2) 絶縁変圧器は、その2次側電路の（ア）電圧が30V以下の場合は、1次巻線と2次巻線との間に金属製の混触防止板を設け、これに（イ）種接地工事を施すこと。 b）a）の規定により施設する絶縁変圧器の2次側電路は、次によること。 (1) 電路は、（ウ）であること。 (2) 開閉器及び過電流遮断器を各極に施設すること。ただし、過電流遮断器が開閉機能を有するものである場合は、過電流遮断器のみとすることができる。 (3) （ア）電圧が30Vを超える場合は、その電路に地絡を生じたときに自動的に電路を遮断する装置を施設すること。 (4) b)(2)の規定により施設する開閉器及び過電流遮断器並びにb)(3)の規定により施設する地絡を生じたときに自動的に電路を遮断する装置は、堅ろうな金属製の外箱に収めること。 (5) 配線は、（エ）工事によること。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(エ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、「発電用風力設備に関する技術基準を定める省令」に基づく風車に関する記述である。 風車は、次により施設しなければならない。 a）負荷を（ア）したときの最大速度に対し、構造上安全であること。 b）風圧に対して構造上安全であること。 c）運転中に風車に損傷を与えるような（イ）がないように施設すること。 d）通常想定される最大風速においても取扱者の意図に反して風車が（ウ）することのないように施設すること。 e）運転中に他の工作物、植物等に接触しないように施設すること。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

次の文章は、電気の需給状況が悪化した場合における電気事業法に基づく対応に関する記述である。 電力広域的運営推進機関（OCCTO）は、会員である小売電気事業者、一般送配電事業者、配電事業者又は特定送配電事業者の電気の需給の状況が悪化し、又は悪化するおそれがある場合において、必要と認めるときは、当該電気の需給の状況を改善するために、電力広域的運営推進機関の（ア）で定めるところにより、（イ）に対し、相互に電気の供給をすることや電気工作物を共有することなどの措置を取るように指示することができる。 また、経済産業大臣は、災害等により電気の安定供給の確保に支障が生じたり、生じるおそれがある場合において、公共の利益を確保するために特に必要があり、かつ適切であると認めるときは（ウ）に対し、電気の供給を他のエリアに行うことなど電気の安定供給の確保を図るために必要な措置をとることを命ずることができる。 上記の記述中の空白箇所(ア)～(ウ)に当てはまる組合せとして、適切なものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

過電流継電器（以下「OCR」という。）と真空遮断器（以下「VCB」という。）との連動動作試験を行う。保護継電器試験機からOCRに動作電流整定タップ3Aの300%（9A）を入力した時点から、VCBが連動して動作するまでの時間を計測する。保護継電器試験機からの電流は、試験機→OCR→試験機へと流れ、OCRが動作すると、試験機→OCR→VCB（トリップコイルの誘導性リアクタンスは10$\Omega$）→試験機へと流れる（図）。保護継電器試験機において可変抵抗R[$\Omega$]をタップを切り換えて調整し、可変単巻変圧器を操作して試験電圧V[V]を調整して、電流計が必要な電流値（9A）を示すように設定する（この設定中は、OCRが動作しないようにOCRの動作ロックボタンを押しておく）。図のOCR内の※で示した接点は、OCRが動作した時に開き、それによりトリップコイルに電流が流れる（VCBは変流器二次電流による引外し方式）。図のVCBは、コイルに3.0A以上の電流（定格開路制御電流）が流れないと正常に動作しないので、保護継電器試験機の可変抵抗R[$\Omega$]の抵抗値を適正に選択しなければならない。選択可能な抵抗値[$\Omega$]の中で、VCBが正常に動作することができる最小の抵抗値R[$\Omega$]を次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。なお、OCRの内部抵抗、トリップコイルの抵抗及びその他記載のないインピーダンスは無視するものとする。

定格容量50kV・A、一次電圧6600V、二次電圧210/105Vの単相変圧器の二次側に接続した単相3線式架空電線路がある。この低圧電線路に最大供給電流が流れたときの絶縁性能が「電気設備技術基準」に適合することを確認するため、低圧電線の3線を一括して大地との間に使用電圧（105V）を加える絶縁性能試験を実施した。 次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) この試験で許容される漏えい電流の最大値[A]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 二次側電線路と大地との間で許容される絶縁抵抗値は、1線当たりの最小値[$\Omega$]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

負荷設備の容量が800kW、需要率が70%、総合力率が90%である高圧受電需要家について、次の(a)及び(b)の問に答えよ。ただし、この需要家の負荷は低圧のみであるとし、変圧器の損失は無視するものとする。 (a) この需要負荷設備に対し100kV・Aの変圧器、複数台で電力を供給する。この場合、変圧器の必要最小限の台数として、正しいものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) この負荷の月負荷率を60%とするとき、負荷の月間総消費電力量の値[MW・h]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、1カ月の日数を30日とする。

有効落差80mの調整池式水力発電所がある。調整池に取水する自然流量は10$\mathrm{m^3}$/s一定であるとし、図のように1日のうち12時間は発電せずに自然流量の全量を貯水する。残り12時間のうち2時間は自然流量と同じ10$\mathrm{m^3}$/sの使用水量で発電を行い、他の10時間は自然流量より多いQ_p[$\mathrm{m^3}$/s]の使用水量で発電して貯水分全量を使い切るものとする。このとき、次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 運用に最低限必要な有効貯水量の値[$\mathrm{m^3}$]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(b) 使用水量Q_p[$\mathrm{m^3}$/s]で運転しているときの発電機出力の値[kW]として、最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。ただし、運転中の有効落差は変わらず、水車効率、発電機効率はそれぞれ90%、95%で一定とし、溢水はないものとする。