電験三種 平成25年度(2013) 機械 問16(a) 過去問解説
図は,パルス幅変調制御(PWM制御)によって50[Hz]の交流電圧を出力するインバータの回路及びその各部電圧波形である。直流の中点Mからみて端子A及びBに発生する瞬時電圧をそれぞれ $v_{\mathrm{A}}$[V]及び $v_{\mathrm{B}}$[V]とする。端子AとBとの間の電圧 $v_{\mathrm{A\text{-}B}} = v_{\mathrm{A}} - v_{\mathrm{B}}$[V]に関する次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) $v_{\mathrm{A}}$[V]及び $v_{\mathrm{B}}$[V]の50[Hz]の基本波成分の振幅 $V_{\mathrm{A}}$[V]及び $V_{\mathrm{B}}$[V]は,それぞれ $\dfrac{V_{\mathrm{s}}}{V_{\mathrm{c}}} \times \dfrac{V_{\mathrm{d}}}{2}$[V]で求められる。ここで,$V_{\mathrm{c}}$[V]は搬送波(三角波)$v_{\mathrm{c}}$[V]の振幅で10[V],$V_{\mathrm{s}}$[V]は信号波(正弦波)$v_{\mathrm{sA}}$[V]及び $v_{\mathrm{sB}}$[V]の振幅で9[V],$V_{\mathrm{d}}$[V]は直流電圧200[V]である。$v_{\mathrm{A\text{-}B}}$[V]の50[Hz]基本波成分の振幅は $V_{\mathrm{A\text{-}B}} = V_{\mathrm{A}} + V_{\mathrm{B}}$[V]となる。$v_{\mathrm{A\text{-}B}}$[V]の基本波成分の実効値[V]の値として,最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

- (1) 64
- (2) 90
- (3) 127
- (4) 141
- (5) 156
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正解は(3)
使う公式
基本波の振幅 $V_{\mathrm{A}} = \dfrac{V_{\mathrm{s}}}{V_{\mathrm{c}}} \times \dfrac{V_{\mathrm{d}}}{2}$、実効値 = 振幅 ÷ $\sqrt{2}$
解説
【考え方】問題にある式で A と B の振幅を出して足し、最後に実効値(振幅 ÷ √2)にします。
■1 数字を整理する
信号波の振幅 $V_{\mathrm{s}} = 9\,\mathrm{V}$
搬送波の振幅 $V_{\mathrm{c}} = 10\,\mathrm{V}$
直流電圧 $V_{\mathrm{d}} = 200\,\mathrm{V}$
■2 A と B の振幅
$V_{\mathrm{A}} = V_{\mathrm{B}} = \dfrac{9}{10} \times \dfrac{200}{2} = 0.9 \times 100 = 90\,\mathrm{V}$
■3 A-B 間の振幅
$V_{\mathrm{A\text{-}B}} = 90 + 90 = 180\,\mathrm{V}$
■4 実効値
実効値は、振幅を $\sqrt{2}$ でわります。
$\dfrac{180}{\sqrt{2}} \fallingdotseq 127\,\mathrm{V}$
答えは(3)ピヨ。
出典:平成25年度(2013) 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)