電験三種 平成24年度(2012) 機械 問10 過去問解説

問10 《パワーエレクトロニクス(単相サイリスタ整流回路の制御角と出力電圧)》
交流電圧 $v_{\mathrm{a}}$[V]の実効値 $V_{\mathrm{a}}$[V]が 100[V]で,抵抗負荷が接続された図1に示す半導体電力変換装置において,図2に示すようにラジアンで表した制御遅れ角 $\alpha$[rad]を変えて出力直流電圧 $v_{\mathrm{d}}$[V]の平均値 $V_{\mathrm{d}}$[V]を制御する。 度数で表した制御遅れ角 $\alpha$[°]に対する $V_{\mathrm{d}}$[V]の関係として,適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。 ただし,サイリスタの電圧降下は,無視する。
問10の図
  1. (1) 図の(1)
  2. (2) 図の(2)
  3. (3) 図の(3)
  4. (4) 図の(4)
  5. (5) 図の(5)
答えと解説を見る
正解は(5)
使う公式
単相全波整流回路の平均電圧 $V_{\mathrm{d}} = 0.9V_{\mathrm{a}} \times \dfrac{1 + \cos\alpha}{2}$(V_a:交流電圧の実効値[V]、α:制御遅れ角)
解説
【考え方】式に、いくつかの角度を入れてグラフの形を調べます。 ■1 数字を整理する $V_{\mathrm{a}} = 100\,\mathrm{V}$ なので、$0.9V_{\mathrm{a}} = 90\,\mathrm{V}$ です。 $V_{\mathrm{d}} = 90 \times \dfrac{1 + \cos\alpha}{2}$ ■2 角度を入れる $\alpha = 0^\circ$:$90 \times \dfrac{1 + 1}{2} = 90\,\mathrm{V}$ $\alpha = 90^\circ$:$90 \times \dfrac{1 + 0}{2} = 45\,\mathrm{V}$ $\alpha = 180^\circ$:$90 \times \dfrac{1 - 1}{2} = 0\,\mathrm{V}$ ■3 グラフを選ぶ 90 V から始まり、90° で 45 V、180° でなめらかに 0 V になるグラフは (5) です。 答えは(5)ピヨ。
出典:平成24年度(2012) 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10