電験三種 平成29年度(2017) 機械 問16(a) 過去問解説

問16(a) 《パワーエレクトロニクス(交流電力調整回路の波形)》
図1に示す単相交流電力調整回路が制御遅れ角 $\alpha$[rad]で運転しているときの動作を考える。 正弦波の交流電源電圧は $v_{\mathrm{S}}$,負荷は純抵抗負荷又は誘導性負荷であり,負荷電圧を $v_{\mathrm{L}}$,負荷電流を $i_{\mathrm{L}}$ とする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。 (a) 図2の波形1〜3のうち,純抵抗負荷の場合と誘導性負荷の場合とで発生する波形の組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
問16(a)の図
  1. (1) 純抵抗負荷:波形1,誘導性負荷:波形2
  2. (2) 純抵抗負荷:波形1,誘導性負荷:波形3
  3. (3) 純抵抗負荷:波形2,誘導性負荷:波形1
  4. (4) 純抵抗負荷:波形2,誘導性負荷:波形3
  5. (5) 純抵抗負荷:波形3,誘導性負荷:波形2
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正解は(1)
解説
【考え方】交流電力調整回路は、2つのサイリスタで、電源の波の一部だけを負荷に通す回路です。$\alpha$ のところでサイリスタをオンにします。 抵抗負荷:電流は電圧と同じ形。誘導性負荷(コイル):電流は急に変われず、電圧より遅れて流れ続ける。 ■1 純抵抗負荷 電流は電圧に比例するので、電圧と電流は同じ形です。 電源電圧が0になると電流も0になり、サイリスタはオフになります。 次に $\alpha$ でオンにするまで、電圧も電流も0です。これが波形1です。 ■2 誘導性負荷 コイルは電流の急な変化をきらいます。 電流は0からなめらかに立ち上がり、電源電圧が0を過ぎてもしばらく流れ続けます。 だから、電流がなめらかな山の形の波形2です。 答えは(1)ピヨ。
出典:平成29年度(2017) 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)