1. 直流モーター ふつう
+ − 220 V Ra = 0.5 Ω Ia = 40 A M + − E ω T 直流モーターが 220 V の電源から 40 A を引き込みます。電機子抵抗は 0.5 Ω、回転損(摩擦損、風損、鉄損)は 480 W です。効率 η を求めなさい。
V = 220 V Ia = 40 A Ra = 0.5 Ω Prot = 480 W
η = %
2. 直流モーター むずかしい
+ − 48 V Ra = 1 Ω M + − E n = ? T = 2 N·m 他励直流モーター(全界磁で k = 0.4 V·s/rad、Ra = 1 Ω、V = 48 V)が、一定の負荷トルク 2 N·m を駆動しています。界磁磁束を全磁束の 80 % に減らします。新しい速度 n を求めなさい。
V = 48 V k = 0.4 V·s/rad Ra = 1 Ω T = 2 N·m Φ = 80 %
n = rpm
3. 歯車と歯車列 ふつう
N1 = 12 N2 = 30
2900 rpm で回転する 15 kW のモータが歯数 12 のピニオンを駆動し、ピニオンは歯数 30 の歯車とかみ合っている。 損失は無視する。 モータ軸のトルク T1 を求めよ。
P = 15 kW n1 = 2900 rpm N1 = 12 N2 = 30 η = 100%
T1 = N·m
4. 歯車と歯車列 むずかしい
A = 40 B = 80 C = 30 D = 48
1450 rpm の 11 kW のモータが歯車 A(歯数 40)を駆動し、A は歯車 B(歯数 80)とかみ合う。B と同じ軸にある歯車 C(歯数 30)が出力軸の歯車 D(歯数 48)を駆動する。各かみ合いの効率は 98% である。出力トルク Tout を求めよ。
P = 11 kW nin = 1450 rpm A = 40 B = 80 C = 30 D = 48 ηmesh = 98%
Tout = N·m
5. データ収録とサンプリング ふつう
レコーダが 1 チャネルを 1 kHz、16 ビット ADC でサンプリングします。各サンプルは整数バイトで保存されます。15 分間の記録に必要なメモリ M を MB(1 MB = 10⁶ バイト)で求めなさい。
n = 1 fs = 1 kHz N = 16 t = 15 min
M = MB
6. データ収録とサンプリング むずかしい
T 10 mV/°C ×4 ∿ 01 N = 8, 5 V ? °C/LSB 温度センサが 10 mV/°C(0 °C で 0 V)を出力します。その信号を 4 倍に増幅し、入力範囲 0〜5 V の 8 ビット ADC に入力します(1 LSB = VFSR /2ᴺ)。1 LSB に対応する温度変化 ΔTLSB を求めなさい。
S = 10 mV/°C G = 4 N = 8 VFSR = 5 V
ΔTLSB = °C
7. ホイートストンブリッジとひずみゲージ ふつう
+ − 6 V R1 = 150 Ω R2 = 200 Ω R3 = 1000 Ω R4 = 500 Ω a b G Rg = 200 Ω
抵抗 200 Ω の検流計が、図のブリッジの a と b の間につながれています(Vs = 6 V)。a から b へ流れる検流計電流 Ig を µA で求めなさい。
Vs = 6 V R1 = 150 Ω R2 = 200 Ω R3 = 1000 Ω R4 = 500 Ω Rg = 200 Ω
Ig = µA
8. ホイートストンブリッジとひずみゲージ むずかしい
+ − 5 V 350 Ω 350 Ω + ΔR 350 Ω 350 Ω a b + − 1.537 mV
アクティブゲージ 1 枚の 1/4 ブリッジ(GF = 2.05)に 5 V を加えます。荷重がかかると、出力は 1.537 mV を示します。ひずみ ε を µε で求めなさい。
Vs = 5 V GF = 2.05 Vo = 1.537 mV
ε = µε
9. 定常偏差と PID 制御 ふつう
プロセス G(s) = 1/(10s + 1) を、比例ゲイン K = 10 で単位フィードバックのループにより制御します。ステップ入力に対する定常偏差 ess を、ステップの大きさに対する百分率で求めなさい。
G(s) = 1/(10s + 1) K = 10
ess = %
10. 定常偏差と PID 制御 むずかしい
r(t) = 1t + 2 + 5/s 10 (s + 5)(s + 10) C(s) − PI 制御器 C(s) = 2 + 5/s が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 10/((s + 5)(s + 10)) を制御しています。ランプ入力 r(t) = 1t に対する定常偏差 ess を求めなさい。
C(s) = 2 + 5/s G(s) = 10/((s + 5)(s + 10)) r(t) = 1t
ess =
11. ステップ応答 ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 186/(s² + 15s + 93) で、単位ステップ入力を受ける。 極は s = σ ± jωd である。その実部 σ を求めよ。
G(s) = 186/(s² + 15s + 93)
σ =
12. ステップ応答 むずかしい
+ − 10 V R = 76 Ω L = 200 mH C = 22 µF vC R = 76 Ω、L = 200 mH、C = 22 µF の直列 RLC 回路に、t = 0 で 10 V のステップを加える。コンデンサは充電されておらず、ステップの前には電流は流れていない。 電圧の最初のピークの時刻 tp を ms で求めよ。
R = 76 Ω L = 200 mH C = 22 µF V = 10 V
tp = ms