パワエレ38【電験3種 機械】単相双方向サイリスタスイッチの運転判定！平成23年 A問題9 完全解説

今回は平成23年度 機械科目 A問題9を解説します。サイリスタS₁，S₂で構成された単相双方向スイッチで、両端電圧v_thの波形からサイリスタの運転（制御遅れ角の有無）を判定する問題です。

v_th=eとなるのは両方off、v_th=0となるのはどちらか一方がonのときです。波形から、S₁は制御遅れ角αで運転し、S₂は（e<0の期間offなので）トリガしないで運転していると判定できます。

平成23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23年度 A問題9

　次の文章は，単相双方向サイリスタスイッチに関する記述である。

　図1は，交流電源と抵抗負荷との間にサイリスタS₁，S₂で構成された単相双方向スイッチを挿入した回路を示す。図示する電圧の方向を正とし，サイリスタの両端にかかる電圧v_thが図2（下）の波形であった。

　サイリスタS₁，S₂の運転として，このような波形となりえるものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

（1）S1，S2とも制御遅れ角αで運転
（2）S1は制御遅れ角α, S2は制御遅れ角0で運転
（3）S1は制御遅れ角α, S2はサイリスタをトリガ（点弧）しないで運転
（4）S1は制御遅れ角0, S2は制御遅れ角αで運転
（5）S1はサイリスタをトリガ（点弧）しないで, S2は制御遅れ角αで運転

出題のポイント：スイッチ両端電圧から導通を判定

スイッチ両端電圧v_thが電源電圧eと等しければ両サイリスタはオフ、v_th＝0ならS₁またはS₂がオンです。正負の半周期を分けて読むと、S₁は制御遅れ角αで点弧し、S₂は点弧しないため、答えは（3）です。

ポイント解説：vth＝eとvth＝0の意味

v_th=eとなるのは両方off、v_th=0となるのはどちらか一方がonのときです。波形から、S₁は制御遅れ角αで運転し、S₂はe<0の期間offなので、トリガしないで運転していると判定できます。

問題の解説：S1は遅れ角α、S2は点弧なし

STEP1　vthが0になる区間を確認する

波形の区間②（e>0の一部）でv_th=0になっています。これはS₁がonで導通しているためです。

STEP2　S1の運転を判定する

S₁は制御遅れ角αでオンし、以降e>0の間はonのままです。よってS₁は制御遅れ角αで運転しています。

STEP3　S2の運転を判定する

e<0の区間はv_th=eのままで0にならないため、S₂はこの区間まったくonにならず、サイリスタをトリガ（点弧）しないで運転していると判定できます。組合せは(3)です。

答え：(3)

まとめ

S1	制御遅れ角αで運転
S2	トリガしないで運転
答え	(3)

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