パワエレ31【電験3種 機械】入力電流波形から電力変換回路を特定する!平成19年 A問題9 完全解説

電験3種 機械科目【パワーエレクトロニクス】平成19年度 A問題9 入力電流波形から回路を特定する

今回は平成19年度 機械科目 A問題9を解説します。入力交流電圧波形vsに対して図のような入力電流波形isとなる電力変換回路を、5つの回路図から選ぶ問題です。

isは電源から流出する電流ですが、電流が0になる期間が存在しない(半波整流ではあり得ない)ことと、vsとisに位相差がある(ダイオードではなくサイリスタである)ことの2点から回路を絞り込みます。

目次

平成19年度 機械科目 A問題9: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19年度 A問題9 問題文
平成19年度 機械科目 A問題9 問題文

電験3種 機械科目 【パワーエレクトロニクス】 平成19年度 A問題9

 入力交流電圧波形vsに対し,図のような入力電流波形isとなる電力変換回路として,正しいのは次のうちどれか。ただし,交流電源のインピーダンスは無視できるものとし,電力変換回路における平滑リアクトルは十分に大きなインダクタンスを持っているものとする。

回路候補(1)〜(5)は、下の問題図を参照してください。

入力電流波形isと回路候補(1)〜(5)(自作図)
入力電流波形isと回路候補(1)〜(5)(自作図)

出題のポイント:入力電流波形から回路を特定

入力電流isに0となる区間がないため半波整流回路を除外し、入力電圧vsとisに位相差があるためダイオード全波回路も除外します。残る位相制御可能なサイリスタ全波ブリッジ(5)が正解です。

出題のポイント:入力電流波形から回路を特定

入力電流波形から半波整流とダイオード全波を除外しサイリスタ全波ブリッジを選ぶ要点
0区間の有無と電圧・電流の位相差を順に確認します。

入力電流isに0となる区間がないため半波整流回路を除外し、入力電圧vsとisに位相差があるためダイオード全波回路も除外します。残る位相制御可能なサイリスタ全波ブリッジ(5)が正解です。

ポイント解説:全波と位相制御の二段階判定

入力電流に0区間がないことと入力電圧との位相差から回路を二段階で絞る方法
全波整流を確認した後、位相制御の有無で素子を判定します。
入力電流に0区間がないことと入力電圧との位相差から回路を二段階で絞る方法
全波整流を確認した後、位相制御の有無で素子を判定します。

isは電源から流出する電流ですが、電流が0になる期間が存在しません。半波整流回路(1)〜(3)ではis=0となる期間が必ず存在するので、これらは除外できます。

残る全波整流回路のうち、vsとisに位相差があることから、整流素子がダイオードの(4)ではなく、サイリスタである(5)が正解です。

問題の解説:サイリスタ全波ブリッジ(5)

平成19年度機械A問題9、入力電流波形に合う回路はサイリスタ全波ブリッジの選択肢5
答えはサイリスタ全波ブリッジの(5)です。
平成19年度機械A問題9、入力電流波形に合う回路はサイリスタ全波ブリッジの選択肢5
答えはサイリスタ全波ブリッジの(5)です。

STEP1 半波整流回路を除外する

isが0になる期間が存在しないことから、半波整流回路である(1)(2)(3)はすべて除外できます。

STEP2 位相差からダイオードかサイリスタかを判定する

vsとisに位相差があるため、整流素子がダイオード(4)ではなく、位相制御が可能なサイリスタ(5)が該当します。

STEP3 結論

全波整流回路でサイリスタブリッジを用いた(5)が正解です。

答え:(5)

💡 覚え方
半波整流はisに0の期間が生じる→全波を選ぶ。位相差がある→ダイオードでなくサイリスタ。

⚠️ よくある間違い
全波整流であることだけで即断せず、位相差の有無からダイオードかサイリスタかも必ず確認する。

まとめ

isが0の期間なし全波整流回路(4)(5)に絞る
位相差ありサイリスタ回路
答え(5)

▼あわせて解きたい関連問題
・平滑コンデンサ付き単相ダイオードブリッジ整流回路:【機械】平成25年度A問題9
・出力電圧波形から電力変換回路を選ぶ(令和4年下期):【機械】令和4年度下期A問題10

📚 次に解くべき関連問題
【機械】平成25年度A問題9(パワエレ30)
【機械】平成29年度A問題11(パワエレ32)
【機械】平成27年度A問題11(パワエレ46)
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