電験三種 平成28年度(2016) 機械 問16(a) 過去問解説

問16(a) 《パワーエレクトロニクス(サイリスタ整流回路の波形)》
純抵抗を負荷とした単相サイリスタ全波整流回路の動作について,次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 図1に単相サイリスタ全波整流回路を示す。サイリスタT₁〜T₄に制御遅れ角$\alpha = \dfrac{\pi}{2}$[rad]でゲート信号を与えて運転しようとしている。T₂及びT₃のゲート信号は正しく与えられたが,T₁及びT₄のゲート信号が全く与えられなかった場合の出力電圧波形を$e_{\mathrm{d1}}$とし,正しくT₁〜T₄にゲート信号が与えられた場合の出力電圧波形を$e_{\mathrm{d2}}$とする。図2の波形1〜波形3から,$e_{\mathrm{d1}}$と$e_{\mathrm{d2}}$の組合せとして正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問16(a)の図
  1. (1) $e_{\mathrm{d1}}$:波形1 $e_{\mathrm{d2}}$:波形2
  2. (2) $e_{\mathrm{d1}}$:波形2 $e_{\mathrm{d2}}$:波形1
  3. (3) $e_{\mathrm{d1}}$:波形2 $e_{\mathrm{d2}}$:波形3
  4. (4) $e_{\mathrm{d1}}$:波形3 $e_{\mathrm{d2}}$:波形1
  5. (5) $e_{\mathrm{d1}}$:波形3 $e_{\mathrm{d2}}$:波形2
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正解は(5)
解説
【考え方】サイリスタは「順方向の電圧がかかっているときに、ゲート信号を受けるとオンになり、電流が0になるとオフになる」部品です。どの半周期にどの組が働くかで考えます。 ■1 どの組が働くか ゲート信号は、電流を流し始める合図です。 $v_{\mathrm{s}}$ が正の半周期(0〜π)には、T₁ と T₄ の組が電流を流します。 $v_{\mathrm{s}}$ が負の半周期(π〜2π)には、T₂ と T₃ の組が電流を流します。 ■2 流し始めるタイミング 制御遅れ角(合図を遅らせる角度)は $\dfrac{\pi}{2}$ です。 なので、どちらの組も、半周期の真ん中から電流を流し始めます。 ■3 $e_{\mathrm{d1}}$(T₁、T₄ に信号なし) 正の半周期には何も出ません。 負の半周期の $\dfrac{3\pi}{2}$ からだけ電圧が出ます。→ 波形3 ■4 $e_{\mathrm{d2}}$(全部に正しく信号あり) $\dfrac{\pi}{2}$ と $\dfrac{3\pi}{2}$ の両方から電圧が出ます。→ 波形2 答えは(5)ピヨ。
出典:平成28年度(2016) 第三種電気主任技術者試験(電気技術者試験センター)機械 問16(a)