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過去問題
(電気一般)
問題
3本の線で送られる三相交流は、3本のいずれか2本の線から単相交流を取り出すことができる。
行き過ぎとムダ時間の大きい系の制御に用いられるPID制御とは、比例+積分+微分の各動作を行うように組み合わされた制御方式である。PI動作とは、制御動作が比例動作と積分動作とからなり、PI動作を用いてオフセット(残留偏差)をなくしても安定度が不足するような場合、これにD動作(微分動作)を加え、PID動作として安定化を図る制御である。
一定の電子が一定速度で放出される場合、速度と直角方向の電界が加わるときの電子は、速度と電界の強さに比例しながら曲がる。
インバータ速度制御方式とは、誘導電動機の周波数fを変換するもので、段階的な速度制御ができる。速度制御は、周波数fとともに出力電圧Vも可変制御し(f/V)、一定になるように制御する。電圧形インバータと電流式インバータに大別される。
多くの手元スイッチや分岐スイッチを入れるとき(負荷を開放するとき)は末端の分岐負荷から開放し最後に主スイッチを開放するのが正しい手順である。、
オーバーロードリレーは過負荷継電器のことで、機器や回路などに過大な電流が一定時間以上流れたときに、接点が動作して、負荷を切り離し、その損傷を防ぐための継電器。その種類にサーマルリレーがある。電動機が起動スイッチを入れても回転しない場合はオーバーロードリレーも点検する必要がある。
同じ出力の電動機へ送電する場合、電圧が高いほど送電線は細くできる。
かご形三相電動機は、交流電流のみで使用されるもので、ほぼ低速の負荷(ポンプ、ブロア、工作機械)に使用され、直流では使用できない。
かご形電動機では、減電圧始動法がとられ、トルクについては直入れ始動の約3分の1と小さく、軽負荷で始動する場合しか適合できない。また、巻線形電動機では2次側に抵抗を挿入することにより、始動電流を小さくし、同時に始動トルクを大きくすることができる。従って、三相誘導電動機において、かご形は巻線始動形よりも、一般に始動特性が悪い。
金属の電気抵抗は、導体の長さに比例し、断面積に反比例する関係がある。また、金属は温度が上がると抵抗は増加し、半導体、カーボン、液体、絶縁体などは反対に減少する。
交流回路ではリアクタンスがあるため、流れる電流と電圧と同位相にならず位相差を持つ。また電力は、電圧と同相分の電流成分との積である。このことから、交流回路における電力Pは P=IEcosθで表され、cosθを力率という。おくれ力率0.8、負荷(電力)は800W、E=100V、cosθ=0.8なので                       800W=I×100×0.8  I=10A
交流電動機の回転数Nは120×周波数(Hz)÷P(極数)で表せる。周波数50Hzで1500rpmのものの周波数だけ60Hzを変えれば回転数は60/50=1.2倍となり1500×1.2=    1800rpmとなる。交流モーターの固定子巻き線へ交流電圧を加えると回転磁界が生じ、この磁界の速度によって回転速度が決まってくる。
誤動作(動作)防止のため、相互に関連して働く制御回路または機構のことをインターロックという。インターロックは機器の保護と操作者の安全を守ることを目的として用いられる。
三相誘導電動機では、三相電源の相回転の方向に回転磁界が発生する。電源の相回転の方向は変わらないから、電動機の口出し線(リード)3本のうち2本を入れ替えると回転磁界の方向が反転し、逆方向に回転する。
三相誘導電動機のY−Δ始動では、始動トルクは直入れ始動時の3分の1になる。
三相誘導電動機を電圧200V、力率80%の一定出力で6時間運転し、100kWhを消費した。運転時に各線に流れる電流は約60Aである。
√3×I×V×cosθ×6h=100,000Wh
I=100,000/(6×√3×200×0.8)=60.1A
自己保持回路とは、電磁接触器自信のa接点で、電磁コイルの励磁回路を構成する回路である。a接点とは制御機器が動作することにより閉じる接点である。
自己保持回路とは、電磁接触自身のa接点で電磁コイルの励磁回路を構成する回路である。
実行値とは、「ある一定の抵抗に交流を流したときに発生する熱量が、直流を通したときの熱量と等しくなる値」と定められている。ゆえに実効値100Vの正弦波交流の最大値は125Vではない。
遮断機は、電線や電気機器の許容電流以上に電流が流れた場合に動作し、安全を保つものである。したがって遮断機は、その使用されている回路の異常に大きい電流を遮断することができる。
周波数60Hz、極数6の三相誘導電動機のすべり4%で運転している時の回転数は1142rpmである。
120×60÷6=1200rpm    1200×0.96=1152rpm
磁力とは2つの磁極間に働く力で両磁極の強さの相乗積に比例し、両磁極間の距離の2乗に反比例し、その単位はN(ニュートン)である。
スターデルタ始動は、直入れ始動より約3倍の始動時間が必要である。
スターデルタ始動法とは、電動機の始動電流を抑えるために、始動時に一次巻線の結線をスター結線として、始動完了後に通常のデルタ結線に切り替える方式のことである。デルタ結線に比べて始動電流が1/3に低減することができるが、始動トルクも1/3になるため、主に数kw以下の小型機で採用されている。
正弦交流波において単位時間における振動の回数を周波数といいHzで表す。
絶縁の種類によって温度上昇値が定まっている。交流機固定子巻き線については温度計法でA種絶縁は60℃、E種は75℃、B種は80℃、F種は100℃、H種は125℃である。
タイマーが無電圧となって設定時間後に信号を出力し、電圧加圧で瞬時復帰するものをオフディレータイマー(瞬時動作限時復帰)という。オンディレータイマー(限時動作瞬時復帰)とは、タイマーに電圧が加圧されて設定時間後に信号を出し、無電圧で瞬時復帰するものである。
単相誘導電動機(単相モーター)は、家庭用電気品などの小容量負荷に使用されるもの。一度回り出したらその方向に回転し続けるが、最初にどちらに回るかを決めてやる工夫が必要で特別な始動装置が必要である。
力率とは、供給された電力のうち何%が有効に働いているかを示すものである。
直流電動機の回転の向きは、フレミングの左手の法則によって、磁束の向きと電機小電流の向きとで決まるが、極性を変えて電流の方向を逆にすると、逆回転することができる。
通常100Vは単相で使用される。ニクロム線は純粋な抵抗と考えられるので力率は100%と考える。10Ωのニクロム線で、電圧が110V、電流が10A流れたときその電力は
  P=Ivcosθ=10×110×1=1100W=1.1kWである。         
定格出力11kW、三相200Vの三相誘導電動機の定格電流は、
11000=√3 × I × 200 × cosφ × 効率η
cosφ=0.85(力率)、 効率=0.9とすると定格電流は41.5Aとなる。
定格電圧200Vの三相誘導電動機が3kWの出力で回転し、力率角は30度である。このとき電動機に流れる電流は10Aである。
√3×10A×200V×cos30°=√3×10A×200V×√3/2=3000W=3kW
テスターは電流計(可動コイル形)を主体として、ロータリースイッチを切り替えて、直流電圧、直流電流、交流電圧、抵抗の4つを測定できる。
電気機器などの絶縁が劣化すると絶縁効力が失われ、ここから電気機器の金属ケースを通って大地に電流が流れる。これを漏電という。電気回路の漏電を調べるには絶縁抵抗を測定して漏電のないことを確かめる。
電気機器の絶縁が損傷して、外箱に接触している状態に人が触れると感電のおそれがある。電気設備の技術基準では、「電路に施設する機械器具の鉄台および金属製外箱は、すべて接地しなければならない」と規定している。
電気制御回路において、先に動作している方が優先し、後からの指令が無視されるインターロック回路は、三相誘導電動機の正転と逆転のインターロック等に使われる。
電磁接触器の接点がススのように黒くなっていたら、エアブローを行う。やすりで削ると接点寿命が短くなる。
電動機の巻き線絶縁劣化の点検において、化学的要因として化学薬品・有害物質による浸食などを点検する。
電動機の巻き線絶縁劣化の点検において、機械的要因としてコイルの振動、絶縁層摩耗を点検する。
電動機の巻き線絶縁劣化の点検において、熱的要因としてヒートサイクル・過大な温度上昇を点検する。
電動機の巻き線絶縁劣化の点検において、物理的要因として吸湿・結露・浸水などを点検する。
電流が抵抗の中を流れるときに発生する熱量は、電流と電圧と時間に比例する。
熱量J=W・s=I・V・s
導体の抵抗は長さに比例し、断面積に反比例。また、電線の温度上昇値が規定されている。発熱量は、電線の抵抗に流れる電流の2乗を乗じたものであるから、長さを一定とすれば断面積が大きくなった分だけ抵抗が減少するので、同一発熱量を発生させるまでの電流は多くなってよい。
熱動過負荷継電器(サーマルリレー)は電動機の過負荷や拘束状態の大電流による焼損を防止するのに用いる。
パルスモーターおよびステップモーターは高精度位置決めを必要とする駆動用に適しており、ともにパルス信号でモーターの速度、動作量が制御できる。
ビニール電線は、導体をビニールの絶縁体で覆った構造であり、ケーブルは絶縁体の上にさらにシースと呼ばれる被覆をもっている。ビニール電線は、必ず電線管などに収めるか、碍子引きで配線しなければならない。ころがり配線もおこなってはいけない。
フィードバック制御とは、フィードバックによって制御量を目標値と比較し、それらを一致させるように訂正動作を行う制御である。
フレミングの左手の法則とは、人差し指を磁束の方向(N→S)中指を電流の方向にとれば、親指の方向が電磁力の方向となる。電動機の原理はフレミングの左手の法則を応用したもので、発電機の原理はフレミングの右手の法則である。
巻き線形誘導電動機のスリップリングとブラシの間で、火花が発生しているのは好ましくない。スリップリングとブラシ間の接触が悪いと火花が発生する。火花の発生は、スリップリングの破損やブラシの変質などを発生させる。
誘導電動機の速度制御に使用されるインバータは、商用電源をコンバータ部で整流して直流電源を作り、インバータ部で任意の交流に変換するものである。
リミットスイッチの接点不良や短絡の原因として、水や油の侵入がある。
リミットスイッチの配線の劣化の原因として、周囲温度の過大がある。
リミットスイッチのレバーの折損原因として、作動物体の速度の過大がある。
リミットスイッチは仕様電圧が200V以下と低く、開閉できる電流も数アンペア以下と小さいのでリミットスイッチで直接電動機の電源の開閉はできない。
漏電遮断器は、電気機械の絶縁が損傷して漏電している場合に漏電電流を自ら検出し、回路を遮断するもので、人命を守る上で大切なものである。機械を使用する前に、必ずテストボタンによる遮断テストを行うように、労働安全衛生規則に定められている。
一般にR1、R2、R3の抵抗が並列に接続されているときの合成抵抗Rは、1/R=(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)で求められる。
力率とは、電圧と電流の位相差θ[rad]のcosθをいう。
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