電験 謎回2【二次試験対策 予想(分析)】
【二次試験対策 分析＆予想】
(※あくまで個人の見解です)
二次試験を受ける方は
そろそろ問題予想(分析)をしていますか？
( 'ω')
問題には周期が存在しますから
必ず事前対策はしましょうね
まずは画像をご覧ください
画像は加藤さんのサイト「電気の神髄」より
(https://denki-no-shinzui.com/32/)
上を見るとわかりますよね
事故波及防止リレーの傾向(4-6年)
GISの傾向(2-5年)
別に内容ごとに傾向があるわけではありませんよ
何をやって欲しいかというと
「年代ごとの内容表を作り、全ての項目についてこんな感じでマークをしていって欲しい」
という事です
こうすると何がわかるかというと
2019年度の問題のうち、過去問から類似が出るとしたら〇〇年〜〇〇年の時の問題から出る確率が高いなとかが分かるようになります
私も去年は一種の内容でガッツリこの予測をして
22年～24年(だっけか？)が一番出る確率が高いと
分かり、そこだけもう一周解き直しをしました
これに関しては予想の範囲を出ないため、
なんとも言えませんが
何回も出ている問題とかも分析できるので
やることをオススメします
あと過去問分析すると
「この過去問20年で１回しかでてないじゃん！
この分野勉強しても多分でないな」
っていう単発系のやつ除けるのもでかいかな
(･ω･)ﾉｼ ではでは～
あっ、これ絶対 【自分で】 やってくださいね
自分で考えながらマークしないと分析なんて上手く出来ないですよ
(･ω･)ﾉｼ
電験 謎回
【連携方式について】
(一種向け)
あなたは電力間の
連系方式を知っていますか？
( 'ω')
今回は日本電力の
連系方式を説明していくよ
50Hzと60Hzがある日本が
どのようにして繋がっているのか
覚えてしまおう(´∇｀)
この分野は一種で何回か出ているので
一種受験者は覚えてしまってね
二種の人は直流連系の部分だけ覚えてればよいよ
(›´ω`‹ )次回やります
いくよー
まず日本では連系の取り方が2つあって
【TBC方式】【FFC方式】があるよ
ちなみにこの話はこれのことね
これを文章にしてるだけ
【TBC方式】
(Tie-line load) (frequency Bias) Control
(周波数バイアス)(連系線電力)制御
この方式は名前の通り
周波数 潮流変化 の2つを検出＆制御しているよ
この2つを検出することで
自系統内の負荷変化のみに対応できるんだ
要は自分のとこは自分のとこで処理する
自業自得な連系方式だね
検出式は (系統定数) × (周波数変化) + (潮流変化)
潮流変化に周波数変化をかけた系統定数分
がバイアスとしてかかっているね
だから周波数バイアス 連系線電力制御方式！
次ε-(/･ω･)/
【FFC方式】
Flat Frequency Control
定周波数制御方式
こいつは潮流を考えず
周波数だけ検出する方式だね
周波数を考えてない分簡単なんだけど、
潮流連系を制御しないから
潮流変化が起きた場合、潮流変化量は大きくなるよ
でも系統容量が大きいと、周波数だけでも十分制御できるから系統容量の大きい単体系統(北海道)や主要系統(東京)で使われるよ
でもまぁ実際のところはTBCと組み合わせて
使ったりして何かしらで潮流制御が必要
【FTC方式】
Flat Tie-line Control
(定連系線電力制御)
こいつは潮流連系だけ検出する制御方式さ
周波数制御関係なしなんて
直流連携で使うのかなと思ってしまう連携方式
( 'ω')
融通する電力を一定にできるけどやはり
周波数変動を制御を別途用意しないといけないよ
結局のところFFCでもFTCでも
潮流と周波数制御は必要なんだよね
何回か出ているから
直流連携も含めて復習よろしく
ではでは〜
電験 17講座 電荷 電界 電場 【過去問 理論 三種】
さて過去問を解いていきますか
とりあえず三種から適当に何問か解いていくよ
【平成19年度 理論 問3】
16講座で述べたけども、電荷Q[C]があった時
電束・・・・・純粋に電荷から発生する量
(電荷からQ本でてる)
電気力線・・・その空間にどれくらい電気線が
通ってるかの量（誘電率が影響）
今回の問題ではA、Bに出入りしているのは
電気力線だから、その空間（誘電率ε0の空間）
にある電気線の量だね
Aの電気力線はQ/ε0だから16本ということになる
（整数で出せるように、意図的にε0入れている）
ここで注意するのは
「Aから放出しているから、＋16ε0[C]ということ」
Bは吸収しているから、－のクーロン
Aと比較して考えると
Bは8本はいっているからB＝－8ε0 [C]だね
よって答えは（4）
次【平成22年度 理論 問17】
解いていきますか
本問題は力Fが出てきているから
ツリーも含め更新していく
F=Q1Q2／4πε0r^2みたいに
ただ暗記してはいけないよ
まず電界Eが存在する空間に電荷Qがあった時
そのため今回の問題だと、
を考えればよい
Aが作る電界による力を赤
Bが作る電界による力を青 で表したよ
まずFｃについては、赤と青で垂直成分が相殺
水平成分についてはそれぞれcos60°だから1/2される
点A、点Bのつくる電界も点電荷だから
Fa＝Qc × (Qa /4πε0r^2)
Fb＝Qc × (Qb /4πε0r^2)
で表される
よってそれぞれ計算すると以下になるよ
(2)では新しく電界が与えられ、
Fcに対して新たなF成分が追加させられているね
F=QEに基づき加えてあげればよいので
といった回答になる
今回はこれくらいかな
計算問題だと説明しにくいから
理論より電力機械の説明系を進めようかな
計算問題の投稿は少し対策を考えます
【本日の豆知識】
今回はマクスウェル方程式の１式
∇×E = - dB / dt を導出していくよ
この式は電界を回転させると、
磁界密度の微分系で表せるというもの
(元はレンツの法則からきている)
V = - dΦ/dt = - ∫s (d/dt)B dS （この時N=1とした）
V = ∫l E dl = ∫s ∇×E dS （ストークスの定理）
以上より両端が∫s dSで囲まれているので中身の
∇×E = - dB / dt が成り立つよ
ここからわかるように
電界があれば磁界が存在するのさ
（もう一式を用いると逆もまた証明できる）
これを進めていくと、
電磁波工学の話にすすむからこの辺で
そして今後どうしようかな
少し計算問題だと上手く説明できないな
(計算問題は動画がベスト)
文章(記述)の方を書くようにしようかな
うーむ
(･ω･)ﾉｼ
電験 16講座 電荷 電界 電場 2 【理論】
さて続きをやっていこう
ここからは電界と電場について、実際のパターンをみていくよ
理論分野だから、過去問を解くのが肝になるのかもだけど
まずは画像
ありきたりな２点・・・
やっていきましょう
まずは点電荷
点電荷がある時の、距離rの位置での電界と電場を求める
この時の式は ∫s E dS = Q / ε0
∫s E dS はEについて面積積分をしろと言っているから、
距離rの場所における円の表面積を求めるよ
球の体積は(4/3)π r^3
球の表面積は4πr^2
よって
∫s E dS = 4πr^2 * E = Q / ε0
E = Q / 4πr^2 * ε0
次に電場V
V = －∫ E dl だから積分するよ
結果はV = Q / 4πrε0
次に線電荷
線電荷がある時に、円筒からの距離rの位置での電界と電場を求める
この時の式も同じく ∫s E dS = Q / ε0
∫s E dS はEについて面積積分だから
距離rの場所における円筒の表面積を求めるよ
円筒の表面積は2πrl
よって
∫s E dS = 2πrl * E = λl / ε0
E = λ / 2πr * ε0
次に電場V
V = －∫ E dl だから積分する
結果はV = (λ / 2πε0) * ln(1/r)
なんか、思った以上に味気ない回になってしまったな。。。
まぁ身に着けていくのが目的だし、こんな時もあるか
次回から過去問を進めていくよ
【本日の豆知識】
さて、マクスウェル方程式の１式を今回で完璧にしよう
∇・E ＝ ρを導出していくよ
まずは点電荷のところに立ち戻ろう
∫s E dS ＝ Q/ε0 = ∫v (ρ/ε0) dV とかける
このときガウス兄さんより
（ガウスの定理 ∫s (A) dS = ∫v (∇・A) dV ）
∫s E dS ＝ ∫v (∇・E) dV = ∫v (ρ/ε0) dV とかける
∫v (∇・E - ρ/ε0) dV = 0
この等式を満たすためには、∇・E = ρ/ε0 であることが必要
よって電束密度D= ε0Eより ∇・D＝ ρ 完成！！
これより、マクスウェル方程式の１式（∇・D = ρ）は
ただの点電荷の電界を求めていることを難しく言っているだけなんだよね
ポテンシャルエネルギーSの過去問やるまでに残り3式も埋めるよ
次回は過去問
（・ω・）ノシ
電験 15講座 電荷 電界 電場 【理論】
今回からは理論分野を進めていくよ
コンデンサの話が出たからそこから広げる
電荷Q→電界E（電場V）→磁界H→ポテンシャルエネルギーSまで進めるつもり
まずは電荷から
電荷は、そこにあるだけで周りに
電気エネルギーを生み出す物質のことでクーロンで表すよ
＋Q[C]であれば外側にQ[C]放出しているし、
－Q[C]であれば内側へQ[C]吸収しているよ
そして電荷の影響で、周囲に電界E[C/m^2]と電場V[C/m]ができる
図で表すとこう
電荷の周囲に電場 V[C/m] と電界E [C/m^2]ができて
電荷から遠くなればなるほど、EもVも値は小さくなるよ
この時、電界は ∫s E * dS = Q / ε で表される
そして電場はV = - ∫ E dl で表すことができる
（大学に行くと3種類ほど新しく積分の形をおぼえるよ）
線はline だからl、面積は SquareだからS、体積はVolumeだからVで表す
難しく書いてるけどなんてことはない、
小学校の頃の「面積（体積）を求めよ」を小難しい式にしただけ
話は戻るけど、電界は ∫s E * dS = Q / ε で表せる
電荷Qによって発生する電界について、すべて合算するとQ/εになる
ということを表しているんだ
εは誘電率といって、
電荷が対象の物質に対してどれだけの影響を及ぼしますかっていう係数だね
だから真空ならε0だけど、物質中ならその係数分を掛ける必要があるよ
問題とかで誘電率がε1と記載があるときは、その値を使おう
比誘電率がε1と記載があるときは、誘電率はε0 * ε1だから間違えないようにね
比がついてたら掛けろってこと（比透磁率とか）
なんでこんなのあるのって思うかもだけど、よく考えてみるとさ
電荷が環境（物質）に関係なく、同じ影響を与えるとしたら
そもそも遮蔽すらできなくなるじゃない（電磁シールドできなくなるし）
そいうわけで、
・電荷はエネルギーを発している。
・＋は放出していて、－は吸収している。
・電界・電場は電荷から発生していて、遠くなるほど値は小さくなる
・誘電率εは、物質への電荷の影響具合を係数として調整しているもの
と覚えといて
誘電率から少し足を延ばして、ここで電束と電気力線についても少し説明
図でだしてみるとこう
まず先に行っておくけど、電束や電気力線に物理的な意味はあまりないよ
ただ、人間が理解しやすいように使ってるだけだから
電界の流れを見えるようにして、
その動きを可視化するために電束なり電気力線なり名前を付けているだけ
電気力線に限っては記号とかもないしね(笑)
（電束も、電束密度D[C/m^2]ならあるけど電束自体は単位ないね）
じゃあ説明
まずQ[C]が真空と水中にあるとするじゃない
電束というのは、電荷から出ているエネルギーの量そのものだよ
Q[C]あればQ本でてるね
これは「電荷そのものがどれだけエネルギーだしてますか？」って量だから
水中だろうと真空だろうとQ本はQ本だよ
次、
電気力線は、「その物質内でどれだけのエネルギーが通っていますか」って量だよ
だから真空なら Q/ε0 本、水中なら Q/εrε0 本になる
そしてこの電束を用いて、
ある面積におけるエネルギーの量をみるのが電束密度D[C/m^2]
これは、その空間に電束がそれだけの密度であるかを見ているよ
（よく銭湯の店員が温泉の水質を見に、少しお湯をとって成分検査してるよね）
（どれだけここにはエネルギーが通っているんだぁ？みたいな）
まぁこんなところかな
後は過去問をやるとき補足があれば付け加えるよ
（分極Pはコンデンサの時にやるか、今回の過去問でやるよ）
そして再び、電界と電場にもどる
ちょうどよい長さになったのでまた夜に更新します～
ここまで広がったメモリーツリー
【本日の豆知識】
今回の話を学術的に表すとマクスウェル方程式の１式になるよ
電磁気は難しいみたいに言うけど、ただ小難しく書いてるだけよ
∇・D = ρ
（∇・）は発散量といって、任意の空間での流量を見ているよ
蛇口からだした水の流量を見ている感じ
∇・A ＝ 正 ならその空間から流れ出ているし
∇・A ＝ 負 ならその空間へ吸い込まれているし
∇・D ＝ ρ は 電束密度（単位あたりの電荷が任意の場所に出ているエネルギー）の放出量をみてみると、単位あたりの電荷密度ρになっているということ
まんまありがちな、点電荷における電界を求める問題のことだね（笑）
磁界の豆知識で導出してしまおう！
（・ω・）ノシ
電験 14講座 試験について 2 【雑多】
次に二種の時のことも少し書いていくよ
自分は受験していた時、
合格した人の程度感は知りたかったからね
【二種一次】
2016年 一発合格
理論 過去資料おえず点数不明
電力 過去資料おえず点数不明
機械 過去資料おえず点数不明
法規 47/80(合格最低点だったので覚えてる)
三種は大学の時に取っていて、
企業に入ってからは二種から試験をはじめたよ
ちなみにバックグラウンドとして、
私は地方国立卒の院まで電気専攻でした
一次は何とか一発合格したのでそのまま二次へ
しかし2016年度は撃沈
【二種二次】
2016年 撃沈
2017年 合格
電力管理
１つ ⇒ ボロボロ（記述。見当違いを書いた）
２つ ⇒ 完答 (記述式のため、何点か不明)
１つ ⇒ 完答（ループ計算の問題）
機械制御
２つ ⇒ 完答（単相変圧器、制御回路）
ここでも機械制御が満点近いのがいきたかな
そして電力管理に関しては、
基本的に論述3 計算1 で解くようにしてた
論述は範囲が広いから計算がいいって思っていたけど、計算はミスをした時のリスクが高いから、リスク分散の観点から論述を取っていた
先輩方にもその方がいいとおススメされたしね
やはり、
論述は点数を貰いやすいから狙うべきらしい
受験者側からすると、とてもやりずらいけどね笑
(特に、保護リレー関係とかはウンザリしてた)
解答見たりすると、潮流計算とか、一線地絡くらいなら、やれそうと思ってしまうんだよね(出来ないのに)
勉強の仕方としては
1日少なくても1問はやるようにしてた
(だいぶキツイときは流し読みするだけ)
あとは図書館をよく使っていたね
勉強し始めてすぐ携帯をいじるのだけどね笑
でも、図書館にいると、携帯弄りながらも少しずつは問題に戻って解くから何だかんだやってたのかな？
いつも閉店までいようと思いつつ
16時くらいに帰ってしまってたけどね笑
こんな日々を続けると、
ある日やる気が出る時期もあって
図書館フルかつ
その後も勉強とかできていた時もあったよ
あとは仕事帰りもガッツリやれてた時もあった
あとは勉強方法かな
前回の記事でも、
いたずらに難しいのは避けてたって言ってたけど
やはり二種でも難しいのは
１回解くくらいにしてたかな
例えば直流機の問題で角度αとβ取って、
分布巻と集中巻の違いを解かせる問題あったよね
sin(2πn) / nsin(2πmn) 見たいのが答えのやつ
こういうのは無理やり理解しようとせず
ほーん と見て次の問題言ってたね
どうせ初見では解けないだろうし
周りも解けないだろうから
意固地にならずとにかくできるところを
勉強しまくってた (費用対効果的にね)
あとは電験の動画 (DVDを買って)
垂れ流しにして聞いていたかな
車のBGMとかにして
(一種の時は、論述問題を自分でボイスレコーダーに入れて (回答ふくむ)ひたすら聞いてたかな)
試験は結局、どれだけ問題に触れたかだからね〜
さて、次回は電束の話をやっていくよ！
ではでは〜 みんな頑張って👍
【本日の豆知識？】
作者は絶賛英語を勉強しているよ
リンギング (get up でゲラップ、park outでパーカウトみたいに音がつながるやつ)が難しい
お互いがんばろー
(･ω･)ﾉｼ
電験 12講座 自己励磁現象 3【過去問 電力管理 一種二次】
このブログで覚えるべきことは
この問題の意味ってこんな感じなんだ！
っていう感覚を掴むことだと思う
細部の理解は昨日載せたように、
個々で理解するようお願いします
でも、このブログのような噛み砕いた
説明がないと理解がすごく大変になる
何問解いても
自己励磁現象が理解しにくかったりする (一例)
でも進み電流と増磁が大事！って強調されると
問題の大筋がが掴めるようになる
そこを目指して欲しいかな
じゃあ電験一種二次やっていくよ
平成22年 一種二次 電力・管理 問1
(1)と (2)はありきたりやね
同期発電機で、残留磁気があってそれで進み電流が生じて電圧が上がり...ここは前回の記事を引用するよ
(1) 容量性の大きい線路では残留磁気により進み電流が流れるため励磁電流が増加してしまう。すると励磁電流が増加したことにより同期発電機の端子電圧が上がり、電圧が上がったことにより励磁電流がさらに増加する現象が起きる。これを自己励磁現象という。
(2)
(1)で説明したように、自己励磁現象では残留磁気による励磁電流の増加により同期発電機の端子電圧が上がり、電圧が上がったことにより励磁電流がさらに増加する現象が起きる。この自己による電圧増加現象は、同期発電機の無負荷飽和曲線と充電特定曲線の交点で止まる。この時、交点が端子電圧の定格電圧値より高いと自己励磁現象により端子電圧が定格値を超えてしまい機器の破損となる危険性がある。
こんなところかな (2)では、無負荷飽和曲線に沿って増えていくことと、受電特性曲線の交点まで説明できれば良いと思う
次、再び問題
(3)は、自己励磁現象って実際のところどんなところで起こるんやってことを聞いているね
これをみたときに、
まず水力か火力どっちか考えよう
↓
水力と火力の違い...
↓
電流が関係しそうな違い...
↓
インピーダンス...
↓
短絡比か
↓
じゃあ自己励磁現象を起こしにくいのはどっち
と思いついて欲しい
じゃあおさらいいくよ
火力はアツアツ→ 銅が多い
→%インピーダンス大きい→短絡比小さい
水力はひんやり→鉄が多い (銅が少ない)
→%インピーダンス小さい→短絡比大きい
無効電力はQ=√3VIsinθ や Q= V^2 / xだから、
インピーダンス成分が小さい方が
無効電力成分 (充電容量成分)Qが大きいとわかる
無効電力が大きい設備ってのは、
それだけ充電容量に余裕があるってこと
以上より、
インピーダンスの小さい方が無効電力Qがおおきく
水力の方が、無効電力 (充電容量)Qが大きいとわかる
つまり水力の方が充電容量に余裕があり、自己励磁現象を起こしにくい。
では次に大容量か小容量か
さっきと同じロジックで見ると
「あぁ、小容量の方がインピーダンス
小さいだろうし、小容量だな」
と、なってはいけないよ
【系統側が同じ場合に】つまり系統の容量ベースで見たときに大容量と小容量どっちがいい？というお話
そう考えると大容量の方が良いんだ
例えばさ、
P大 = 500MVAで%Z = 5%
P小 = 50MVAで%Z = 1.6%
だとする
系統ベースで1000MVAで考えたとしたら
P大の%Z(1000) = 10%
P小の%Z(1000) = 32%とかになると
大容量の方が
同期リアクタンスは小さくなるよね
こういうこと
だから正解は大容量の水力発電所になる
系統でみたときに、
同期リアクタンスが小さくなるからね
今後は自己励磁現象を見たときには
どでかいダムでは自己励磁現象が起こりにくい
と頭に叩き込んでおいて
水力発電所とか言ったときに、1人呟くように「この水力発電所、デカすぎて自己励磁がかき消されてやがる...」って知ったような口たたいとけば脳みそに記憶されると思う。
(自己励磁が )沈黙の15分て覚えておいて
大容量、水力、自己励磁起こりにくい！
(3) 大容量の水力発電所
火力と水力を比べたときに、短絡比が小さいつまりインピーダンス成分が大きいのは水力発電である。充電容量はQ= V^2 / x で表され、インピーダンスに反比例することから、充電容量を大きくとれる水力発電所の方が自己励磁現象が起こりにくい。
また同じ水力で比べたときに、系統単位で考えたときは、容量ベースを合わせたときに比率的に大容量の方がインピーダンス成分が小さくなる。そのため同様にして大容量の方がインピーダンスが小さくなるため、充電容量を大きくとれることから、大容量の方が自己励磁現象を起こしにくい。
こんな感じかな
とりあえず 俺は知ってるんだよ！
ってキーワード書いとけばいいよ
採点者だって完璧ではないしね
ようは、この受験生は合格に値するほど知識を有しているかだから
見せれるところは見せていけばいいよ
次、 (4)
これも前回のと同じだな笑
コピぺしますー
(4)
自己励磁現象を防止するためには線路を容量性から誘導性にする必要がある。そのため、以下の対策方法がある。
①受電端部に分路リアクトルや調相設備を設け、電線路を誘導性の適切な位相に調整する。
②充電電流を減らすために同期発電機を複数台設置することで分流させ充電電流を小さくする。
他にも変圧器を設ける方法などがあるが、本設問では２つと限定されているため、これ以上の記述はしない。
こんな感じで書くかな。
これは正解かどうかはわからないから
自分で決めて欲しいけど、
俺はこんな感じで【他にも知っているんだけど、制限があるから書けないんだよなぁ】ってのを見せるね
二次試験の採点は人だからさ
如何に丁寧かより、
如何に知っているかを見せるといい気がする
実際のところはわかんないけど、俺は合格したし、まぁマイナスにはならないでしょう
ちなみに去年の本番では、「ページが足りなくて書ききれないので、紙のおかわりもらえますか」と言って試験管に断られたよ
切ない
以上で自己励磁現象は終わりかな
次は少し方向を変えて、
電気力線とか電束の話をやっていくよ
機械やるって言ったり、
火力やるっていってやれてなくて申し訳ない
じゅんぐりやっていくので
そのタームでは必ず説明します
【今日の豆知識】
変圧器で過励磁が起こると騒音がなるよ
それで故障とかを見てたりもする
https://faq.hitachi-ies.co.jp/web/detail.aspx?id=5240&a=102&isCrawler=1
(･ω･)ﾉｼ
