電験三種 平成21年度(2009) 機械 問9 過去問解説

問9 《パワーエレクトロニクス(リアクトル・コンデンサとバルブデバイス)》
パワーエレクトロニクス回路で使われる部品としてのリアクトルとコンデンサ,あるいは回路成分としてのインダクタンス成分,キャパシタンス成分と,バルブデバイスの働きに関する記述として,誤っているのは次のうちどれか。
  1. (1) リアクトルは電流でエネルギーを蓄積し,コンデンサは電圧でエネルギーを蓄積する部品である。
  2. (2) 交流電源の内部インピーダンスは,通常,インダクタンス成分を含むので,交流電源に流れている電流をバルブデバイスで遮断しても,遮断時に交流電源の端子電圧が上昇することはない。
  3. (3) 交流電源を整流した直流回路に使われる平滑用コンデンサが交流電源電圧のピーク値近くまで充電されていないと,整流回路のバルブデバイスがオンしたときに,電源及び整流回路の低いインピーダンスによって平滑用コンデンサに大きな充電電流が流れる。
  4. (4) リアクトルに直列に接続されるバルブデバイスの電流を遮断したとき,リアクトルの電流が環流する電流路ができるように,ダイオードを接続して使用することがある。その場合,リアクトルの電流は,リアクトルのインダクタンス値[H]とダイオードを通した回路内の抵抗値[Ω]とで決まる時定数で減少する。
  5. (5) リアクトルとコンデンサは,バルブデバイスがオン,オフすることによって断続する瞬時電力を平滑化する部品である。
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正解は(2)
解説
【考え方】コイル(インダクタンス)を流れる電流を急に止めると、$v = L\dfrac{\Delta i}{\Delta t}$(Δi/Δt:電流の変わる速さ)の大きな電圧が出ます。 (1) リアクトルは電流で、コンデンサは電圧でエネルギーをためます。正しいです。 (2) 交流電源の中にもインダクタンスがあるので、電流を急に切ると、電源の端子電圧が上がります。 「上昇することはない」は誤りです。 (3) コンデンサが十分に充電されていないと、オンした瞬間に大きな充電電流が流れます。正しいです。 (4) リアクトルの電流は、ダイオードを通って回り続け(環流)、L と R で決まる時定数(変化の速さの目安)で減っていきます。正しいです。 (5) リアクトルとコンデンサは、オン・オフでとぎれとぎれになる電力をならす役目をします。正しいです。 答えは(2)ピヨ。
出典:平成21年度(2009) 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9