電験三種 令和5年度(2023) 下期 機械 問16(b) 過去問解説
図1に示す降圧チョッパの回路は，電圧 $E$ の直流電源，スイッチングする半導体デバイスS，ダイオードD，リアクトルL，及び抵抗Rの負荷から構成されている。また，図2には，図1の回路に示すダイオードDの電圧 $v_{\mathrm{D}}$ と負荷の電流 $i_{\mathrm{R}}$ の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(b) 電圧 $E$ が100 V，降圧チョッパの通流率が50 %，負荷抵抗 $R$ が2 Ωとする。デバイスSは周期 $T$ の高周波でスイッチングし，リアクトルLの平滑作用により，図2に示す電流 $i_{\mathrm{R}}$ のリプル成分は十分小さいとする。電流 $i_{\mathrm{R}}$ の平均値 $I_{\mathrm{R}}$[A]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- (1) 17.7
- (2) 25.0
- (3) 35.4
- (4) 50.1
- (5) 70.7
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正解は(2)
使う公式
降圧チョッパの出力電圧 $V_{\mathrm{R}} = dE$（d：通流率（1周期のうち、スイッチがオンの時間の割合）、E：電源電圧[V]）
オームの法則 $I = \dfrac{V}{R}$
解説
【考え方】スイッチをすばやく入り切りして、電圧の平均を下げる回路です。リアクトル（コイル）は、平均すると電圧をうばいません。
■1 ダイオードの電圧の平均
S がオンの間は 100 V、オフの間は 0 V です。オンは1周期の 50 % です。
ならした平均は、100 V の 50 % です。
$V_{\mathrm{R}} = 0.5 \times 100 = 50\,\mathrm{V}$
■2 負荷の電流
リアクトルの平均の電圧は 0 なので、抵抗に 50 V がかかります。
$I_{\mathrm{R}} = \dfrac{50}{2} = 25.0\,\mathrm{A}$
答えは(2)ピヨ。
S がオンの間は 100 V、オフの間は 0 V です。オンは1周期の 50 % です。
ならした平均は、100 V の 50 % です。
$V_{\mathrm{R}} = 0.5 \times 100 = 50\,\mathrm{V}$
■2 負荷の電流
リアクトルの平均の電圧は 0 なので、抵抗に 50 V がかかります。
$I_{\mathrm{R}} = \dfrac{50}{2} = 25.0\,\mathrm{A}$
答えは(2)ピヨ。
出典：令和5年度（2023） 下期 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(b)