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_ [電気主任] 電験第1種 二次試験本番

すごい疲れましたが、高度情報処理試験ほどではないです。でも論説もありで記述量が結構あり指や腕が痛いです。出来はどうですかね、電管については、計算に痛い間違いがなければ計算問題2問はかなりよい点だと思います。論説もそこそこ知っている内容でしたので半分の点はもらえると思います。というくらい、電管の問題は2種の問題ではないかと思ってしまうくらいでした。となると機制は激難ではと思ったとおりかなりの難問でした。半分の点は切っている感じで、やはり1種を一発合格というわけにはいきませんか。それでは、私の解答のさらしです。

■電力・管理
問1(1)
負荷に無効電力があると、励磁磁極に同位相または逆位相の電機子電流が流れて、それが増磁または減磁に作用するようなことを書いて、自己励磁は増磁のときの作用であることを書きました。

(2)無負荷飽和曲線と定格励磁電流と定格端子電圧を例示して増磁作用があると端子電圧も上昇することを書きました。

(3)最も自己励磁を起こしにくい発電機: 大容量の水力発電機
理由: 突極機で鉄機械であり回転子と固定子のエアギャップが大きいため

(4)分路リアクトルの設置、低励磁運転の実施

問2
●電力用コンデンサ
仕組み: 系統に電力コンデンサを並列に接続し、遅れ無効電力を供給させる
調整方法: 接続する電力コンデンサの数を調整する
安定度の効果: 遅れ無効電力のみ補償が可能
電力損失・保守性: 誘電体損、油コンデンサの場合油漏れ注意、低負荷時電力コンデンサを開放する

●同期調相機
仕組み: 無負荷運転の同期発電機
調整方法: 励磁電流
安定度の効果: 進みや遅れ無効電力に対応、回転モーメントのため電圧安定が期待できる
電力損失・保守性: 機械損、回転機なので保守が大変

●SVC
仕組み: 回路を書いて説明。コンデンサ側にサイリスタを記入
調整方法: 半導体スイッチによる電流位相角制御、または半導体スイッチによるコンデンサの数の制御
安定度の効果: 進みや遅れ無効電力に対応、半導体スイッチなので負荷の変動に高速に対応できる
電力損失・保守性: 誘電体損、リアクトルの抵抗損、半導体スイッチのON/OFFの損失、順方向電圧による損失

論説は上記2問ですが、解答用紙にはもっと細かく書いてあり、解答用紙の表面2ページに収まるくらいに書いてあります。

問3
(1) 77000/√3 / 100 = 444.559 … 445[A]
(2) IF = 77000/√3 / (100 + 230) = 134.72[A]
IAF = 134.72 x 140 / 200 = 94.304[A]
IABF = 134.72 x 60 / 200 = 40.416[A]
Ry1: IAF x 5 / 1000 = 0.47152 … 0.472[A]
Ry2: IABF x 5 / 1000 = 0.20208 … 0.202[A]
Ry3: IABF x 5 / 800 = 0.2526 … 0.253[A]
(3) A端: 0.3 x 1000 / 5 = 60[A]でリレー動作
B端: 0.4 x 800 / 5 = 64[A]でリレー動作
Ry1: 134.72(200 - X) / 200 >= 60 … X <= 110.93[%]
Ry3,4: 134.72 X / 200 < 64 … X < 95.01[%]
Ry2: 134.72 X / 200 >= 60 … X >= 89.07[%]
Xは89.1[%]から95.0[%]の範囲。と基本テブナンで解きましたが、今まで一種でテブナンで解けたためしがないので心配です。

問6
図2 負荷の電圧-無負荷電力特性を式に直すと Q = 4 Vr - 3[p.u.]
リアクタンスを50[MVA]基準に直すと、%X = 50 / 100 x 5 = 2.5[%] = 0.025[p.u.]
系統の電圧特性の式より Vr = 1 - 0.025 Q = 1 - 0.025(4 Vr - 3)
Vr = 0.9773[p.u.], Q = 4 x 0.9773 - 3 = 0.90909[p.u.]
Vr = 0.977[p.u.], 無効電力 = 50 x 0.90909 = 45.5[MVA]
ちょっと簡単すぎに答えが出ましたのでかなり心配です。

■機械・制御
問1
(1) 3 x 22 ^2 (r1+r2) = 620 より (r1+r2) = 0.42699[Ω] … 0.427[Ω]
0.42699 ^ 2 + (x1+x2)^2 = (40 / 22)^2 / 3 より (x1+x2) = 0.9589[Ω] … 0.959[Ω]
(2) VL / fL = VN / fN より VL = fL / fN x VNという式を出しましたが、始動トルクが等しいという条件から計算しようと思いましたが、時間切れでした。トルクの式を使うとVLが消えてしまいます。もしかしてV/f制御といってもV/f=一定ではないのですかね。トルクの式を使うのは(3)の設問かもしれません。2次方程式の解の公式で答えが出そうな気がします。

問4
(1) X1 = 1/(s - 1) x U より s X1 = X1 + U
X2 = X1 - 5/(s + 4) x X1 より s X2 = s X1 - 5 X1 - 4 X2 = X1 + U - 5 X1 -4 X2 = -4 X1 -4 X2 + U
s X2 = s X1 + 4 X1 - 5 X1 - 4 X2 = X1 + U - X1 -4 X2 = -4 X2 + U
A = (1 0)
(0 -4)
B = (1)
(1)
C = (0 1)
あーあ、ここで私はAを間違えました。なぜかa21=0となってしまいました。ということで次の設問も間違いです。
(2) Vc = [B AB] = (1 1)
(1 -4) 正しくは (1 -8)です。
det Vc = -4 -1 = -5 … 可制御である
正しくは dev Vc = -8 -1 = -9
Vo = [C]
[CA] = (0 1)
(0 -4) 正しくは (-4 -4)です。
det Vo = 0 -0 = 0 … 可観測でない
正しくは det Vo = 0 +4 = 4 … 可観測である
(3) G(s) = K(s+2)/(s^2-s){3 - 5/(s+4)} = K(s+2)(3s+7)/{(s^2-s)(s+4)}
G(s) = K(3s^2 + 13s + 14) / (s^3 + 3s^2 - 4s)
W(s) = K(3s^2 + 13s + 14) / {s^3 + 3(K+1)s^2 + (13K-4)s + 14K}
特性方程式は s^3 + 3(K+1)s^2 + (13K-4)s + 14K = 0
K > -1, K > 4/13, K > 0 とフルビッツの安定判別から
3(K+1)(13K-4) - 14K > 0 ,39K^2 + 13K - 12= 0の場合を解くと
K = (-13 +- √2041)/78 よって K < (-13 - √2041)/78 または K > (-13 + √2041)/78
私はここでも間違えて 4/13 < K < (-13 + √2041)/78とやってしまいました。
正しくはK > (-13 + √2041)/78です。
(4)r(t)=t → R(s)=1/s（これもひどいミス、試験中何かおかしいと思っても見直す余裕がないのが現実です）
E(s) = 1 / {s^3 + 3(K+1)s^2 + (13K-4)s + 14K} 1/s と時間がなく変なことをやってしまいました。最終値の定理は使いました。正しい答えは2/7Kあたりではないですか。時間に気をとられ玉砕です。最初、機制は半分くらい取れたかと思いましたが、これでは1/3もいいところです。部分点ってもらえるのですかね。まあ、計算において部分点がもらえないと、論説問題との整合性が保てないと思いますけれども。この自動制御の間違えの嵐、悲しくなってきます。また来年ですかね。