電験三種 平成30年度(2018) 機械 問16(a) 過去問解説
図1に示す降圧チョッパの回路は，電圧 $E$ の直流電源，スイッチングする半導体バルブデバイスS，ダイオードD，リアクトルL，及び抵抗Rの負荷から構成されている。また，図2には，図1の回路に示すダイオードDの電圧 $v_{\mathrm{D}}$ と負荷の電流 $i_{\mathrm{R}}$ の波形を示す。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
(a) 降圧チョッパの回路動作に関し，図3〜図5に，実線で示した回路に流れる電流のループと方向を示した三つの電流経路を考える。図2の時刻 $t_1$ 及び時刻 $t_2$ において，それぞれどの電流経路となるか。正しい組合せを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
- (1) 時刻 $t_1$：電流経路(A)，時刻 $t_2$：電流経路(B)
- (2) 時刻 $t_1$：電流経路(A)，時刻 $t_2$：電流経路(C)
- (3) 時刻 $t_1$：電流経路(B)，時刻 $t_2$：電流経路(A)
- (4) 時刻 $t_1$：電流経路(B)，時刻 $t_2$：電流経路(C)
- (5) 時刻 $t_1$：電流経路(C)，時刻 $t_2$：電流経路(B)
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正解は(1)
解説
【考え方】図2で、ダイオードの電圧 $v_{\mathrm{D}}$ が E のときと 0 のときで、回路の様子がちがいます。
ポイント：降圧チョッパは、S がオンのとき電源から負荷へ電流が流れ、オフのときはコイルにたまったエネルギーでダイオードを通って流れ続けます。
■1 時刻 t1（$v_{\mathrm{D}} = E$）
S がオンで、電源の電圧がそのままダイオードの両はしにかかっています。
ダイオードには逆向きの電圧なので、電流は流れません。
電流は、電源 → S → L → R → 電源と流れます。→ 電流経路(A)
■2 時刻 t2（$v_{\mathrm{D}} = 0$）
S がオフになり、電源からの電流は止まります。
L（コイル）は電流を流し続けようとするので、L → R → D → L の輪で電流が流れます。
ダイオードに電流が流れているので、その電圧は 0 です。→ 電流経路(B)
■3 電流経路(C)
電流経路(C)は、t1・t2 のどちらの様子にも合いません。
答えは(1)ピヨ。
出典：平成30年度（2018） 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)