目指せ!電気主任技術者~解説ノート~

第一種電気主任技術者の免状保有者がまとめた電気主任技術者試験の解説ノートです。

機械科目

電力設備の保全

「予防保全」には,定期的にメンテナンスを行う「時間基準保全 (Time Based Maintenance : TBM)」と運転中の設備・機器の状態を把握し,その結果に基づいてメンテナンスを行う「状態保全基準 (Condition Based Maintenance : CBM)」がある。 重要な電力設備…

インバータの出力電圧制御

電圧形インバータでは,出力電圧を可変にしたり,また,負荷変動に対して出力波形を一定に保つために電圧制御が行われる。 一般に,出力である方形形のパルス幅を変えることによって電圧制御している。 この制御には,パルスの繰返し周波数を一定とし,その…

文字コード

コンピュータで用いられる文字コードについて述べる。 EUC コード EUC(Extended Unix Code)コードとは,UNIX の国際化対応のために体系化されたコードであり,漢字も表現できる。 Unicode 米国のベンダによるコンソーシアムが提唱した 2 バイトコードで,I…

照明器具

照明器具は,ランプから出た光をコントロールする光学的機能,ランプを保持・保護するための機械的機能及び電気エネルギーを供給・制御する電気的機能などを併せ持ったものである。 また,照明器具は,通常の使用で安全に機能し,人及び周囲に対して危険の原…

直流電動機の解説ノート

直流電動機(DC motor)は,直流を入力とする電動機(motor)である。 直流電動機は誘導電動機に比べて,構造が若干複雑であるが,速度制御性に優れているため,根強い需要がある。 乾電池駆動の玩具用小形電動機から,電車モータ,製鉄ミル用大形電動機まで…

コンピュータシステムの性能

コンピュータシステムは,その用途に合わせて構成されるので,単純にその処理性能を比較することはできないが,マイクロプロセッサの処理性能を比較するための基準としては,下式で求められる処理時間が用いられる。 処理時間 = クロックサイクルタイム × CP…

電子計算機の固定磁気ディスク装置

電子計算機の補助記憶装置として,固定磁気ディスク装置は広く使用されている。 データは,表面に磁性体を塗ったアルミニウムやガラス製のプラッタと呼ばれる磁気ディスクを磁化させ,その磁化の方向で 0 と 1 の情報として記録される。 Western Digital ウ…

安定器

蛍光ランプや HID ランプ(高輝度放電ランプ)などのアーク放電を利用した光源は,放電を開始するとランプ電流(放電電流)が増加し続け,ランプが破壊する。 これを防止するために,安定器が必要となる。安定器には,ランプ電流を制限する機能とランプを点…

同期発電機のリアクタンス

無負荷で電圧を誘起している同期発電機の端子を三相短絡させたとき,短絡初期に大きな短絡電流が流れ,時間の経過とともに次第に減少して持続する短絡電流になる。 初期の短絡電流の大きさは,回転子回路に制動作用を生じるものがない場合は直軸過渡リアクタ…

回転機の効率及び損失

回転機の有効出力 $P_2$ の有効入力 $P_1$ に対する比を効率(efficiency)という。 この効率 η は,一般に百分率で表記し,特に指定しない場合には有効出力として定格出力を用いる。 \[\frac{P_2}{P_1}\times 100 \text{ [%]} \] 機械に供給される動力(ま…

論理演算をする論理回路

論理回路を論理的な機能の点から分類すると,現在の入力だけで出力が決まる組合せ回路と,現在の入力及び過去の入力系列で出力が決まる順序回路に大別できる。 前者には,論理和(OR),論理積(AND),否定(NOT)などの基本論理回路や,切換回路(マルチプ…

フィードバック制御系の特性と設計仕様

フィードバック制御系の特性 フィードバック制御系の周波数特性は,一般に開ループ特性と閉ループ特性とに分けて取り扱われる。 開ループ特性からは,ゲイン余裕及び位相余裕が重要な特性量として求められ,制御系の安定性を表す尺度としてよく用いられる。 …

照度制御システム

通信システムの急速な普及と拡大に伴って,照明設備の省エネルギーを図ることを目的に,照明制御システムが採用されるようになった。 一般に照明の制御方法には,手動で操作する方法とタイマーやセンサなどを用いて自動的に制御する方法とがある。 照明制御…

サイクロコンバータ

サイクロコンバータ*1は,直接交流変換装置である。 サイクロコンバータの構成 出力の各相に正側の出力電流を通電するためのサイリスタ変換器と負側の出力電流を通電するためのサイリスタ変換器とを逆並列接続して構成される。 各変換器を三相ブリッジ変換器…

電気鉄道システム

電気車の走行性能はレールと車輪路面との摩擦で決まる粘着係数によって制限されるが,限界を超えると車輪が空転・滑走(巨視滑り)を起こし,牽引力・ブレーキ力が著しく低下する。 この空転・滑走は電動機制御系には負荷急変の外乱となり,速やかな制御応答…

同期機の損失測定法

同期機の損失測定法には,同期機に結合した駆動電動機を用いて定格回転速度で運転し,駆動電動機の電圧,電流及び入力を測定し,駆動電動機の損失を差し引いた出力によって求める方法がある。 ただし,ここでは同期機の励磁装置は,同期機の回転子軸によって…

D-A 変換回路

計算機などの出力信号であるディジタル信号をアナログ信号に変換する回路は D-A 変換回路と呼ばれ,求められる変換の精度や変換時間などに応じて,さまざまな方式が採用される。 $R-2R$ ラダー形は代表的な D-A 変換回路であり,二進数の各ビットに対して抵…

電気化学システムの基本構成と原理

電気エネルギーと化学エネルギーとの直接変換を行う電気化学システムは,基本構成として電子伝導体である二つの電極とイオン伝導体である電解質とから構成されている。 基本構成 セパレータ 電気化学の膜プロセス 電気透析法 電気透析法による食塩水の脱塩・…

光源の種類と特徴

本稿では,照明用に使用される光源の種類と特徴について述べる。 ルミネセンスを利用した光源には,放電によって発生した紫外放射をフォトルミネセンスで可視放射に変換した蛍光ランプ,エレクトロルミネセンスを利用した発光ダイオード(LED)などがある。 …

単相誘導電動機

一般に,単相交流電源に接続して用いる誘導電動機を単相誘導電動機(single-phase induction motor)と呼ぶ。 家庭用電気機器や小形作業機械など,三相電源がない場合に使用される単相誘導電動機は,固定子に単相巻線を施し,回転子はかご形にした構造の電動…

電気加工

本稿は,電気加工に関する記述である。 放電加工 型彫放電加工 ワイヤ放電加工 微細放電加工 (参考)放電加工法のはじまり ビーム加工 電子ビーム加工 レーザ加工 レーザ熱処理(laser heat treatment) レーザ焼入れ(laser hardening) レーザクラッディ…

ユニット多重インバータ

多重インバータは,位相差を有する複数台の方形波インバータの出力を組み合わせることにより,個々のインバータ出力に含まれる高調波成分を互いに相殺し,出力波形を改善する方式である。 ユニット $n$ 多重インバータ及びその個々のユニットの主回路構成を…

伝送信号の変調方式

音声信号などのアナログ信号,コンピュータからのディジタル信号などの原信号を伝送路に適した波形に変換する操作を変調(modulation)と呼ぶ。 低周波電圧信号を変調信号(modulation signal),高周波電圧を搬送波(carrier),変調された信号を変調波(mo…

光源の光性能の表し方

光源の光に関する性能は,全光束,光源効率,配光,光源色,演色性などで表される。 全光束 全光束は,光源がすべての方向に放出する放射束のうち,人間の目の感度に基づいて評価した量の総和である。 人の明るさ感覚に関係する光源の性能を表す場合に用いら…

アーク溶接

電気溶接の一つであるアーク溶接(arc welding)は,溶接すべき金属材料と電極との間に,溶接に適した電圧を加えてアークを発生させ,そのアーク熱によって金属を加熱して融接させるもので,現在最も広く使用されている。 アークの電気的性質 アークの電気的…

無停電電源システムとその信頼性向上の方法

無停電電源システム(UPS:Uninterruptible Power Supply)の一つの基本構成である常時インバータ給電方式を単線系統図に示す。 図 常時インバータ給電方式の無停電電源システム この UPS は,図の破線で囲まれた部分をここでは CVCF(Constant Voltage Cons…

直流機の整流作用

直流機(direct current machine)では電機子巻線(armature winding)によって発生する交流を整流子(commutator)によって直流に変えることを整流作用という。 整流子の構造 整流子は,運転中に常にブラシと接触して摩耗するばかりでなく,火花などによっ…

メカトロニクスにおけるセンサ

メカトロニクス*1において用いられるセンサ*2の原理,扱う物理量,センサ例を下表に示す。 表 メカトロニクスにおけるセンサ センサの原理 センサが扱う物理量 センサ例 ピエゾ抵抗効果 圧力 半導体ストレインゲージ ゼーベック効果 異種金属の 2 接点間の温…

円筒形同期発電機の誘導起電力

円筒形同期発電機は,電機子巻線の各コイル辺に誘導される起電力の波形がギャップの磁束密度の分布と相似であるため,ギャップの磁束密度分布がなるべく正弦波形に近くなるように回転子構造上の工夫をしている。 しかし,ギャップの磁束密度の分布はほぼ台形…

プロセッサ高速化のためのアーキテクチャ

RISC(Reduced Instruction Set Computer)は,機能の単純な機械命令でかつ命令種別を削減してハードウェア量を少なくすることを目的とし,処理を行うための命令数は多くなるものの動作周波数の向上が図れるコンピュータアーキテクチャである。 この方式は 1…