平成30年(2018年) 電験三種 機械 問16

問16はパワエレに関する問題です。

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 問16

　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$v_D$と負荷の電流$i_R$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。

	時刻$$t_1$$	時刻$$t_2$$
(1)	電流経路(A)	電流経路(B)
(2)	電流経路(A)	電流経路(C)
(3)	電流経路(B)	電流経路(A)
(4)	電流経路(B)	電流経路(C)
(5)	電流経路(C)	電流経路(B)

(b)電圧Eが100V，降圧チョッパの通流率が50％，負荷抵抗Rが$2 \Omega$とする。デバイスSは周期Tの高周波でスイッチングし，リアクトルLの平滑作用により，図2に示す電流$i_R$のリプル成分は十分小さいとする。電流$i_R$の平均値$I_R$[A]として，最も近いものを次の(1)～(5)のうちから一つ選べ。

(1)17.7 　　(2)25.0 　　(3)35.4 　　(4)50.1 　　(5)70.7

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答え　(a) : (1) ,(b) : (2)

(a)

図２から、
時刻$t_1$では電流が増加し、$v_D$がE[V]なのでSがONしているので、電流経路(A)
時刻$t_2$では電流が減少し、$v_D$が0[V]なのでSがOFFしているので、電流経路(B)

(b)
通流率が50％なので、抵抗に加わる電圧の平均値は50Vである。

$\dfrac{T_{on}}{T_{on}+T_{off}}=0.5$

よって、平均電流は
$I_R=\dfrac{50}{2}=25.0A$