平成20年度 第2種 機械

直流電動機の界磁巻線に電流を流せば，その起磁力により主磁束が発生し，負荷の増加により電機子に電流が流れると，電機子磁束が生じる。電機子磁束は主磁束に合成され，種々の現象を引き起こす。これを電機子反作用という。直流機に電機子電流が流れると界磁磁束が磁極片の片側に偏り，図のような電動機では，回転方向に対して磁極片の磁束密度は磁極前端が大きく，磁極後端が小さくなる。鉄心に飽和現象がなければ磁束が偏っても1極当たりの有効磁束は変化しない。しかし，実際には鉄心に飽和現象があるので，有効磁束は減少する。このため，励磁電流が一定であれば，電機子電流の増加に伴い，回転速度は上昇する傾向がある。

電機子電流に起因する交差磁化作用の影響により，電気的中性点は幾何学的中性点を離れて，電動機では反回転方向に移動する。その結果，ブラシで短絡されるコイルは，磁束を切るため起電力を誘導し，過大な短絡電流が流れてブラシと整流子の間に火花を生じる。

また，電機子反作用による偏磁作用のためギャップの磁束分布の偏りが大きくなると，磁束密度の高い部分にあるコイルの誘導起電力が大きくなる。この値がある限度を超えると，整流子片間にアーク短絡が生じ，次第に拡大して，ついに正負ブラシ間をアークで短絡するに至る。これをフラッシオーバーという。

配電用変圧器では，負荷は 1 日中一定の大きさであることはほとんどなく，昼間において大きく，夜間において小さくなるのが一般的である。このため，省エネルギーの観点から変圧器の効率を検討する場合，1 日の電力の使用パターンを分析し，1 日における全出力電力量 [kW·h] と 1 日における全入力電気量 [kW·h] の比で総合効率を考える必要がある。このような 1 日を通算した総合効率は，全日効率と呼ばれる。

1 日における全入力電力量 [kW·h] は，全出力電力量 [kW·h]，負荷損による全電力量 [kW·h] 及び無負荷損による全電力量 [kW·h] の和である。ここで，定格二次電圧を $V_2$ [V]，定格二次電流を $I_2$ [A]，$I_2$ のときの負荷損を $kI_2^2$（$k$ は定数） [kW]，無負荷損を $P_0$ [kW]，時間を $t$ [h]，1 日における全負荷に対する負荷の割合の時間的変化を $m(t)$，負荷の力率を一定と仮定して $\cos\phi$ とすれば，1 日における全出力電力量は $\displaystyle V_2 I_2 \cos \phi \int^{24}_0 m(t) dt$ [kW·h]，1 日における負荷損による全電力量は $\displaystyle kI_2^2\int_0^{24} {m(t)}^2 dt$ [kW·h]，1 日における無負荷損による全電力量は $24P_0$ [kW·h]である。

配電用変圧器は，夜間は低負荷で使用されるのが一般的であるので，上記の効率を上げるためには，鉄損を減らすことが重要である。このため，ヒステリシス損の小さい磁区制御形けい素鋼板やアモルファス薄帯が鉄心に用いられている。

準備中

準備中

直流電動機では，整流子とブラシを用いて機械的な整流が行われるが，整流時の火花によるコロナの発生や保守性・耐環境性等が問題となる場合がある。

近年，直流機の優れた制御特性を維持しながら，上記の直流電動機特有の短所をなくしたブラシレス DC モータが，永久磁石を用いた小形モータの分野を中心に採用されている。

ブラシレス DC モータは直流電動機の整流動作を，回転子の磁極位置検出と半導体スイッチの組み合わせで電子的に行わせるものである。

小形モータの分野で採用されている一般的な三相形ブラシレス DC モータは，直流電源，パワー半導体デバイスによる電子式コミュテータ，同期電動機及び磁極位置検出器又は回路で構成されている。

通常，磁極位置検出器（センサ）としては，InSb，GaAs などの化合物半導体を用いたホール素子，光学的磁極位置検出器あるいは高周波磁気センサ等が用いられている。また，電機子巻線の誘導電圧変化や突極構造のモータでの電機子巻線のインダクタンス変化等を利用して，磁極位置を推定するセンサレス制御方式も考えられている。

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因にならないよう，照明器具本体及びそれに組み込まれた部品・材料は，機械的，電気的及び熱的に適切でなければならない。

例えば，照明器具の塵埃，固形物及び水気の浸入に対する安全性は，照明器具においても IP 番号（防水防塵保護等級 IP Ratings，IP：INGRESS PROTECTION）によって保護等級が表されるので，使用場所に合ったものを選択する。また，照明器具の外郭の最高温度についても，人が容易に触れるおそれのある場合は，金属部で 85 [°C]，非金属部で 100 [°C] を超えてはならないなどと日本工業規格（JIS）で規定されているので，当該照明器具で指定されたランプ（ワット及び種類）以外のものを使用したり，照明器具を改造したりしてはならない。

亜鉛は電気化学的に活性であり，マンガン乾電池では負極活物質として利用されている。鉄板の表面に亜鉛を被覆したものはトタンと呼ばれ，鉄の腐食を防ぐのに用いられている。これらの用途に使われる亜鉛は，主に電気分解によって作られる。この亜鉛電解では，電解質として硫酸水溶液が用いられ，陰極で還元反応が起こり，亜鉛が析出する。この際，陰極に析出する亜鉛の質量は電気量に比例する。

1. EUC コード：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。
2. 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，ISO の標準となっている。
3. シフト JIS コード：キャラクター切り替えのエスケープシーケンスを用いることなく，1 バイト目を読み込めば，半角英数字の 1 バイト文字であるか，漢字の 2 バイト文字であるかが区別できる。
4. ASCII コード：アメリカの ANSI によって設定された規格である。文字コードは7ビットで表現し，8ビット目はパリティビットとして使用している。
5. EBCDIC コード：IBM が開発した 1 バイト（8 ビット）コードで，汎用機を中心に普及している。