電験三種 平成24年度(2012) 機械 問15(a) 過去問解説
図1は，単相インバータで誘導性負荷に給電する基本回路を示す。負荷電流 $i_{\mathrm{o}}$ と直流電流 $i_{\mathrm{d}}$ は図示する矢印の向きを正の方向として，次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) 出力交流電圧の1周期に各パワートランジスタが1回オンオフする運転において，図2に示すように，パワートランジスタ $\mathrm{S_1}$〜$\mathrm{S_4}$ のオンオフ信号波形に対して，負荷電流 $i_{\mathrm{o}}$ の正しい波形が（ア）〜（ウ），直流電流 $i_{\mathrm{d}}$ の正しい波形が（エ），（オ）のいずれかに示されている。その正しい波形の組合せを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- (1) （ア）と（エ）
- (2) （イ）と（エ）
- (3) （ウ）と（オ）
- (4) （ア）と（オ）
- (5) （イ）と（オ）
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正解は(1)
解説
【考え方】コイルをふくむ負荷では、電流は急に変わらず、曲線でゆっくり変わります。そのうえで、$i_{\mathrm{d}}$ が $i_{\mathrm{o}}$ とどうつながるかを見ます。
ポイント：コイルを含む負荷の電流は急に変わらず、指数関数の曲線でゆっくり変わります。
■1 負荷電流 $i_{\mathrm{o}}$
$\mathrm{S_1}$ と $\mathrm{S_4}$ がオンになると、負荷に正の電圧がかかります。
コイルがあるので、電流は負の値から曲線でゆっくり増え、正の値に近づきます。
$\mathrm{S_2}$ と $\mathrm{S_3}$ がオンになると、こんどは曲線で減っていきます。
この形は（ア）です。
■2 直流電流 $i_{\mathrm{d}}$
$\mathrm{S_1}$、$\mathrm{S_4}$ がオンの間は $i_{\mathrm{d}} = i_{\mathrm{o}}$ です。
$\mathrm{S_2}$、$\mathrm{S_3}$ がオンの間は $i_{\mathrm{d}} = -i_{\mathrm{o}}$ です。
切りかえた直後は、負荷の電流がダイオードを通って電源にもどるので、$i_{\mathrm{d}}$ は負になります。
そのあと正に増えていきます。これをくり返す形は（エ）です。
答えは(1)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15(a)