今回は平成26年度 機械科目 B問題16を解説します。★パワエレ20（令和7年度上期B問題16）と全く同じ回路・数値の再出題で、選択肢の並び順だけが異なります。可逆チョッパ（IGBT Q1・Q2）で他励直流機を駆動する問題で、電動機として動かすときのオン時間(a)と、回生制動時の電機子電圧(b)を求めます。
Q1をオンオフ制御する降圧チョッパ動作では V1＝E×(TON/T)。Q2をオンオフ制御する昇圧チョッパ動作（回生）では V＝(TOFF/(TOFF+TON))×V1 の関係式を使います。
ほぼ同じ問題が 【機械】令和7年度上期B問題16 でも出題されています。出題パターンが固定なので、セットで解けば確実な得点源になります。
平成26年度 機械科目 B問題16：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 機械科目 【パワーエレクトロニクス】 平成26年度 B問題16
図のように他励直流機を直流チョッパで駆動する。電源電圧はE＝200〔V〕で一定とし，直流機の電機子電圧をVとする。IGBT Q1及びQ2をオンオフ動作させるときのスイッチング周波数は500Hzであるとする。なお，本問では直流機の定常状態だけを扱うものとする。次の(a)及び(b)の問に答えよ。
（a）この直流機を電動機として駆動する場合，Q2をオフとし，Q1をオンオフ制御することで，Vを調整することができる。電圧V1の平均値が150Vのとき，1周期の中でQ1がオンになっている時間の値〔ms〕として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
（1）0.75 （2）1.00 （3）1.25 （4）1.50 （5）1.75〔ms〕
（b）Q1をオフしてQ2をオンオフ制御することで，電機子電流の向きを(a)の場合と反対にし，直流機に発電動作（回生制動）をさせることができる。この制御において，スイッチングの1周期の間でQ2がオンになっている時間が0.4msのとき，この直流機の電機子電圧Vの値〔V〕として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
（1）40 （2）160 （3）200 （4）250 （5）1000〔V〕
出題のポイント：可逆チョッパの電動・回生動作
スイッチング周波数500Hzより周期Tは2msです。電動時はQ1を制御する降圧動作でV1＝E・Ton/T、回生時はQ2を制御する昇圧動作でE＝V・T/Toffです。(a)はTon＝1.50ms、(b)はQ2のToff＝1.6msからV＝160Vとなります。
ポイント解説：Q1電動動作とQ2回生動作
パワエレ20（令和7年度上期B問題16）と全く同じ回路・数値です。Q2をオフしQ1をオンオフ制御すると降圧チョッパとして動作し、V1＝E×(TON/T)。回生時はQ1をオフしQ2をオンオフ制御すると昇圧チョッパとして動作し、V＝(TOFF/(TOFF+TON))×V1 となります。
問題の解説：(a)1.50ms、(b)160V
STEP1 （a）周期Tを求め、降圧チョッパの式を立てる
T＝1/f＝1/500＝2 ms
V1＝150＝200×TON/2
STEP2 （a）TON を求める
TON＝150×2/200＝1.50 ms
最も近いのは(a)-(4) 1.50です（パワエレ20とは選択肢の並びが異なります）。
STEP3 （b）昇圧チョッパの式に代入して V を求める
回生時はQ2がオンの時間0.4msなので、TOFF＝2−0.4＝1.6ms。
V＝200×TOFF/T＝200×1.6/2＝160 V
最も近いのは(b)-(2) 160です。
答え：(a)-(4)，(b)-(2)
💡 覚え方
降圧チョッパ動作：V1＝E×TON/T。回生（昇圧チョッパ動作）：V1＝((TON+TOFF)/TOFF)×V。パワエレ20と同一問題（選択肢の並びのみ異なる）。
⚠️ よくある間違い
パワエレ20の答え(a)-(2),(b)-(4)を条件反射で書かない。この問題の選択肢では1.50msは(4)、160Vは(2)の位置にある。
まとめ
| T＝1/f | 2ms |
| (a)TON | 1.50ms |
| 回生時TOFF | 1.6ms |
| (b)V | 160V |
| 答え | (a)-(4)，(b)-(2) |
▼あわせて解きたい関連問題
・同じ問題の類題（令和7年度上期）：【機械】令和7年度上期B問題16
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