パワエレ30【電験3種 機械】平滑コンデンサ付き単相ダイオードブリッジ整流回路の動作！平成25年 A問題9 完全解説

今回は平成25年度 機械科目 A問題9を解説します。平滑コンデンサをもつ単相ダイオードブリッジ整流回路の動作（直流側は電圧源、交流側から見た性質、交流電流の波形）を問う空欄補充問題です。

直流負荷側からみれば、大容量の平滑コンデンサにより電圧変動が小さいため直流の電圧源として動作します。一方、交流電源は電源インピーダンスが負荷インピーダンスより十分小さいため交流の電圧源として扱います。整流回路への充電電流はパルス状に流れます。

平成25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25年度 A問題9

　次の文章は，下図に示すような平滑コンデンサをもつ単相ダイオードブリッジ整流回路に関する記述である。

　図の回路において，平滑コンデンサの電流i_Cは，交流電流i_sを整流した電流と負荷に供給する電流i_dとの差となり，電圧v_dは（ア）波形となる。この平滑コンデンサをもつ整流回路は，負荷側からみると直流の（イ）として動作する。

　交流電源は，負荷インピーダンスに比べ電源インピーダンスが非常に小さいことが一般的であるので，通常の用途では交流の（ウ）として扱われる。この回路の交流電流i_sは，正負の（エ）波形となる。これに対して，図には示していないが，リアクトルを交流電源と整流回路との間に挿入するなどして，波形を改善することが多い。

上記の記述中の空白箇所（ア），（イ），（ウ）及び（エ）に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）
(1)	脈動する	電圧源	電圧源	パルス状の
(2)	正負に反転する	電流源	電圧源	パルス状の
(3)	脈動する	電圧源	電圧源	ほぼ方形波の
(4)	正負に反転する	電圧源	電流源	パルス状の
(5)	正負に反転する	電流源	電流源	ほぼ方形波の

出題のポイント：平滑コンデンサ付き整流回路

直流負荷側は大容量平滑コンデンサにより電圧変動が小さく、電圧源として動作します。交流電源側は電源インピーダンスが負荷インピーダンスより十分小さいため、交流の電圧源として扱います。交流電流isは|vs|がコンデンサ電圧を上回る短時間だけ流れ、正負のパルス状波形となります。

ポイント解説：電圧源とパルス電流

直流負荷側は大容量平滑コンデンサによって電圧変動が抑えられるため電圧源として動作します。交流電源側は、電源インピーダンスが負荷インピーダンスより十分小さいため電圧源として扱います。

整流回路への充電電流は、電源電圧がコンデンサ電圧を上回ったときだけ流れるためパルス状（脈動する）になります。

問題の解説：脈動・電圧源・パルス状

STEP1　（ア）電圧vdの波形を判定する

コンデンサへの充電はパルス状にしか行われませんが、コンデンサ自体の電圧v_dは放電によりゆるやかに脈動する波形になります。

STEP2　（イ）（ウ）直流側・交流側からみた性質を判定する

直流側からは大容量コンデンサにより電圧源、交流側からも低インピーダンスの負荷（コンデンサ）により電圧源とみなせます。

STEP3　（エ）交流電流isの波形を判定する

交流電流i_sは、電源電圧がコンデンサ電圧を上回る短い期間だけ流れるパルス状の波形になります。組合せは(1)です。

答え：(1)

まとめ

（ア）	脈動する
（イ）	電圧源
（ウ）	電圧源
（エ）	パルス状の
答え	(1)

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