電験三種【機械】問題チェック20

電験三種機械問題チェック20

全国の電験男子・電験女子の皆さん、こんにちは！資格合格支援スクール【能セン】のPRキャラ『ノウセンちゃん』です！
電験三種に合格するためには、まず基礎をしっかり固めることが大切です。特に機械は、理論や電力とも深く関わる科目であり、幅広い知識と理解が求められます。回転機や変圧器、パワーエレクトロニクスなど、重要分野の基本原理を理解することで、他の科目の理解にもつながります。
焦らず一歩ずつ着実に知識を積み重ねていけば、合格は必ず見えてきます。

本サイトでは、電験三種の「機械」科目における基礎的な問題を20問厳選し、理解度をチェックできるようにしました。基本的な公式や計算問題、重要な概念を確認することで、試験対策の土台を固めることができます。

✅ こんな方におすすめ！

電験三種の勉強を始めたばかりの方
機械科目の基礎をしっかり固めたい方
短時間で効率よく重要ポイントを復習したい方

ノウセンちゃん

何事も基礎が大切なのだ！最後まで諦めずに、全問正解を目指すのだ！

問題1　誘導電動機に関する問題

三相誘導電動機が定格状態で運転しているとき、次のうちすべりが最も小さい状態として適切なものはどれか。

① 始動時
② 軽負荷運転時
③ 定格負荷運転時
④ ロックローター時（回転子が回転していない）

問題2　変圧器の基本動作に関する問題

理想変圧器において、一次側の電圧が100V、巻数比（一次：二次）が1：2のとき、二次側の電圧として正しいものはどれか。

① 25V
② 50V
③ 100V
④ 200V

問題3　直流電動機の特性に関する問題

直流直巻電動機（シリーズモータ）の特性として正しいものはどれか。

① 負荷が軽いほど回転数は低下する
② 負荷が重いほど回転数は上昇する
③ 無負荷運転では非常に高回転になるおそれがある
④ 負荷に関係なく回転数は一定である

問題4　三相誘導電動機の起動法に関する問題

三相誘導電動機の始動電流を抑える方法として、最も適切なものはどれか。

① スリップリングを取り外す
② コンデンサを直列に接続する
③ 電源電圧を高くする
④ スター・デルタ始動法を用いる

問題5　整流子の役割とは？

直流電動機において、整流子（せいりゅうし）の主な役割として適切なものはどれか？

① 磁界を発生させるための部品
② 直流を交流に変換する部品
③ モーターの回転を止めるための部品
④ 回転子の電流の向きを切り替える部品

問題6　【DCモーター】回転方向を変えるにはどうする？

次のうち、直流電動機（DCモーター）の回転方向を逆にする最も適切な方法はどれか。

① 電源電圧を上げる
② 電源を一度切る
③ 電機子と界磁の両方の接続を逆にする
④ 負荷を軽くする

問題7　【誘導電動機】始動時に電流が大きくなる理由とは？

次のうち、三相誘導電動機が始動時に大きな電流を流す主な理由として最も適切なものはどれか。

① 巻線の温度が高いため
② 始動時は回転子が止まっていて、滑りが大きいため
③ 電源電圧が常に変動しているため
④ モーターの軸に負荷がかかっていないため

問題8　【直流電動機】逆起電力の役割とは？

次のうち、直流電動機の「逆起電力」の役割として最も適切なものはどれか。

① 電動機を加速させるため
② 電動機の回転を止めるため
③ 電動機に流れる電流を制限するため
④ 電動機の温度を下げるため

問題9　【三相誘導電動機】なぜ工場でよく使われるのか？

次のうち、三相誘導電動機の特徴として最も適切なものはどれか。

① 起動に補助装置が必ず必要である
② 回転速度は常に一定で、負荷に影響されない
③ 構造が簡単で、保守が容易である
④ 単相電源でも高効率で運転できる

問題10　【変圧器のしくみ】つながっていないのに電気が届く？

変圧器に関する説明として最も不適切なものはどれか。

① 電圧を上げたり下げたりするために使われる
② 一次側と二次側は電気的に直接つながっている
③ 交流でしか動作しない
④ 鉄心を使って磁束を効率よく伝えている

問題11　【直流電動機のしくみ】なぜ一定方向に回り続けるのか？

直流電動機に関する説明として最も適切なものはどれか。

① 回転子と固定子の両方が常に同じ方向に電流を流している
② 始動時には回転数が高く、起動電流が小さい
③ ブラシと整流子によって電流の方向が自動的に切り替えられる
④ 一般に交流をそのまま電源として使用する

問題12　【誘導電動機の原理】なぜ回転子が回るのか？

次のうち、三相誘導電動機に関する説明として最も適切なものはどれか。

① 始動時には回転子の回転数は同期速度を超える
② 通常の運転中、回転子は常に固定子と同じ速度で回転する
③ 回転子には回転磁界により電流が誘導される
④ 電機子電流はすべて直流で流れている

問題13　【直流電動機の基本】逆起電力の正体とは？

次のうち、直流電動機の逆起電力についての説明として正しいものはどれか。

① 逆起電力は、電源電圧を増加させる役割をもつ
② 逆起電力は、電動機の回転が停止しているときに最大となる
③ 逆起電力は、回転速度が上がると大きくなる
④ 逆起電力は、常に一定で変化しない

問題14　同期発電機の特徴を正しく理解しよう

同期発電機に関する記述として、正しいものはどれか。

① 同期発電機は、回転子の回転速度が系統周波数と一致しているときに運転される
② 同期発電機は、常に一定の出力電圧を保つため、周波数を自動調整する
③ 同期発電機の回転速度は、負荷の増減に応じて大きく変化する
④ 同期発電機は、誘導電動機と同様に始動トルクが自然に発生する

問題15　三相誘導電動機の特徴に関する基礎知識

三相誘導電動機の特徴として、最も適切なものはどれか？

① 回転速度を自在に変えることが容易である
② 始動時に整流子とブラシが必要となる
③ 一般に始動トルクが小さく、保守が難しい
④ 構造が簡単で、保守が容易である

問題16　変圧器の構造と特徴に関する基礎問題

変圧器の特徴として、最も適切なものはどれか？

① 電気エネルギーを機械エネルギーに変換する
② 巻線に直流を流して電圧を変換する
③ 力率改善のために使用される
④ 電磁誘導の原理を利用して電圧を変換する

問題17　直流電動機の特性に関する基礎問題

直流電動機において、起動時に大電流が流れる主な理由はどれか？

① コイルの温度が高いため
② 起動時は逆起電力がほとんど発生しないため
③ ブラシの摩耗が大きいため
④ 電機子反作用が強く働くため

問題18　三相誘導電動機の回転に関する基礎問題

三相誘導電動機が回転を開始する主な理由はどれか？

① 電機子反作用によって磁界が変化するため
② すべり環によって電圧が加わるため
③ 回転磁界が発生し、これにより誘導電流が流れるため
④ ブラシが通電することでトルクが発生するため

問題19　変圧器の基本構造に関する問題

変圧器において、鉄心の主な役割はどれか？

① 電力を貯蔵するため
② 熱を発生させるため
③ 磁束を効率よく伝えるため
④ 電圧を安定させるため

問題20　同期機の基本構造に関する穴埋め問題

同期発電機では、回転子が回転することで（　　）に磁束が生じ、誘導電圧が発生する。

① 軸
② ステータ
③ ブレーカ
④ インバータ

解答・解説

問題1 ②　誘導電動機のすべり（s）は、負荷が小さいほど回転速度が同期速度に近づき、小さくなります。
問題2 ④　理想変圧器では、$$V_2 = V_1 \times \frac{N_2}{N_1}$$
問題3 ③　直巻電動機では、回転数 N はおおよそ以下のように電機子電圧 V、界磁磁束 ϕ、電機子電流 Ia に依存します

$N \propto \frac{V – I_a R_a}{\phi}$

問題4 ④　三相誘導電動機は始動時に非常に大きな突入電流が流れるため、これを抑えるために「スター・デルタ始動法」が使われます。
問題5 ④　直流電動機では、整流子が電機子（回転子）に流れる電流の向きを自動的に切り替えることで、一定方向の回転力（トルク）を維持しています。これにより、スムーズにモーターが回転し続けることができます。
問題6 ③　直流電動機の回転方向は、「電機子（アーマチュア）」と「界磁（フィールド）」に流れる電流の向きで決まります。一方だけを逆にすると回転方向は変わりますが、特定の条件では同じ回転方向になることもあります。
両方を同時に逆にすれば、確実に回転方向が反転します。
問題7 ②　三相誘導電動機は、回転子が止まっているときに滑り（s）が100%となり、大きな誘導電流が回転子に流れます。その結果、一次側（電源側）にも大きな電流が流れるため、始動時には突入電流が発生します。この現象は、誘導電動機の特性上避けられないものです。
問題8 ③　直流電動機では、回転するときに内部で「逆起電力（ぎゃくきでんりょく）」が発生します。この電圧は、電源と反対向きの電圧で、流れる電流を抑える働きがあります。
問題9 ③　三相誘導電動機は、ブラシや整流子を持たないため構造が単純で、壊れにくく、メンテナンスも比較的容易です。また、三相交流電源に直接つなぐだけで起動でき、産業用モーターとして幅広く使われています。
問題10 ②　変圧器は、一次側と二次側が電磁誘導によってエネルギーをやりとりしており、電気的には絶縁されています。そのため、安全性が高く、異なる電圧レベルの回路を分離する役割も果たします。
問題11 ③　直流電動機では、回転子が回るたびに電流の向きが変わらないと一定方向にトルクを発生できません。
そのため、整流子（コミュテータ）とブラシの組み合わせにより、電流の向きを自動で切り替える仕組みが備わっています。
問題12 ③　三相誘導電動機では、固定子に三相交流を流すことで回転磁界が発生します。この回転磁界により、回転子に電流が誘導され、回転トルクが生じます。この仕組みにより、誘導電動機はブラシや整流子を使わずに駆動できます。
問題13 ③　直流電動機では、回転中の電機子（アーマチュア）コイルに磁束が切断されることで逆起電力（自己誘導）が発生します。この逆起電力は、モーターの回転速度に比例して増加します。起動時は回転していないため、逆起電力はゼロです。
問題14 ①　同期発電機は、その名のとおり回転子の回転速度が系統の周波数と同期（同じ）している必要があります。このときにだけ安定した電力供給が可能となります。
問題15 ④　三相誘導電動機は、構造が簡単で堅牢なため、信頼性が高く保守も比較的容易です。また、ブラシや整流子を持たない構造のため摩耗部品も少なく、メンテナンス性にも優れています。
問題16 ④　変圧器は電磁誘導の原理によって、交流電圧の大小を変える装置です。電気を機械エネルギーに変換するのはモーター、直流ではなく交流電流を利用します。力率改善は主にコンデンサが担います。
問題17 ②　直流電動機では、回転することで逆起電力（自己発生する電圧）が生じて電流を抑える役割を果たします。しかし、起動直後はまだ回転していないため逆起電力が発生せず、抵抗の小さい電機子回路に大電流が流れます。そのため、起動抵抗などを使って電流を制限する必要があります。
問題18 ③　三相誘導電動機では、固定子に三相交流を流すことで回転磁界が発生します。この回転磁界が固定された二次側（回転子）に対して相対的に動くため、回転子に誘導電流が生じます。この誘導電流と回転磁界との相互作用によって、トルク（回転力）が発生し、モーターが回転を始めます。
問題19 ③　変圧器の鉄心（コア）は、一次側コイルと二次側コイルの間で磁束を効率よく伝えるために使われます。磁束が空気中を通るよりも、鉄心を通った方が磁気抵抗が小さく、エネルギーの損失も少ないため、変圧器の効率向上に貢献しています。
問題20 ②　同期発電機では、回転子（ロータ）に直流電流を流すことで磁界を作り出し、ステータ（固定子）に磁束が通ることにより、電磁誘導が発生して交流電圧が得られます。