パワエレ15【電験3種機械】降圧チョッパの負荷電流の平均値（パワエレ14の類題）！平成27年 A問題10 完全解説

2026年7月7日2026年8月4日

電験3種機械科目パワーエレクトロニクス平成27年度 A問題10 類題で腕試し！降圧チョッパの平均電流は？

今回は平成27年度機械科目 A問題10を解説します。★パワエレ14（令和7年度上期A問題10）と全く同じ数値設定の再出題で、選択肢の並び順だけが異なります。直流電源電圧E＝400V、平滑リアクトルL＝1mH、負荷抵抗R＝10Ω、通流率d＝0.6の降圧チョッパの負荷電流平均値を求めます。

降圧チョッパの負荷電圧平均値は V_R＝dE。電流はオームの法則で I_R＝V_R/R と求まります。

🔁 この問題は繰り返し出題されています
ほぼ同じ問題が【機械】令和7年度上期A問題10 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27年度機械科目 A問題10：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27年度 A問題10 問題文 — 平成27年度機械科目 A問題10 問題文

出典：一般財団法人電気技術者試験センター「平成27年度第三種電気主任技術者試験」機械科目 A問題10

電験3種機械科目【パワーエレクトロニクス】平成27年度 A問題10

　図のような直流チョッパがある。直流電源電圧 E＝400〔V〕，平滑リアクトル L＝1〔mH〕，負荷抵抗 R＝10〔Ω〕，スイッチSの動作周波数 f＝10〔kHz〕，通流率 d＝0.6 で回路が定常状態になっている。Dはダイオードである。このとき負荷抵抗に流れる電流の平均値〔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）2.5　（2）3.8　（3）16.0　（4）24.0　（5）40.0〔A〕

出題のポイント：使わない条件が3つも混ざっている

本問で必要なのは、電源電圧400 V、通流率0.6、負荷抵抗10 Ω の3つだけです。平滑リアクトル1 mH と動作周波数10 kHz は、平均値の計算には使いません。

与えられた条件	使うか	理由
E＝400 V	使う	出力電圧の元
d＝0.6	使う	出力電圧を決める
R＝10 Ω	使う	電流を決める
L＝1 mH	使わない	電流の脈動（リプル）の大きさを決めるだけ。平均値には無関係
f＝10 kHz	使わない	同上

リアクトルと周波数は「電流がどれだけ波打つか」を決めますが、平均値そのものは変えません——だから平均値を問う本問では出番がないのです。

もし「電流の脈動の大きさ（リプル）」を問われていれば、この2つが主役になります。与えられた条件をどう使うかは、何を聞かれているかで決まる——問題文の最後の一文をよく読むことが大切です。

降圧チョッパで通流率0.6、電源400V、抵抗10オームから平均電流24アンペアを求める計算 — VR＝240V、IR＝24.0Aです。

計算する

降圧チョッパの出力電圧と負荷電流

\( V_d=dE\ ,\qquad I_d=\dfrac{V_d}{R}=\dfrac{dE}{R} \)

出力電圧を求めてから、オームの法則で電流にする——2段階の素直な計算です。

\( V_d=0.6\times400=240\ [\mathrm{V}] \)

出力電圧
通流率×電源電圧

\( I_d=\dfrac{240}{10}=24.0\ [\mathrm{A}] \)

負荷電流
オームの法則

平成27年度機械A問題10の平均負荷電圧240Vと平均負荷電流24Aの解答 — 答えは選択肢(4)です。

答え正解は (4) 24.0 Aです。電源電圧400 V を10 Ω に直接つなげば40 A——通流率0.6 で絞ったので、その0.6倍の24 Aになります。

選択肢の作られ方を読む

⚠️ よくある間違い
(3) 16.0 Aは通流率を1−d＝0.4 として計算したときの値（400×0.4/10＝16）です。降圧チョッパでは d をそのまま掛ける——1−d を使うのは昇圧チョッパの分母です。
(5) 40.0 Aはチョッパを通さずに直結した場合の電流（400/10）——通流率を掛け忘れたケースです。

正解24 A は、40 A（直結）より小さく、16 A（1−d）より大きい——「降圧なので直結より小さい」という向きの確認で、(5)は排除できます。

使わなかった L と f は何を決めているのか

せっかく与えられている L と f が何のためにあるのかも、確認しておく価値があります。これらは電流のリプル（脈動）の大きさを決めます。

降圧チョッパの電流リプル

\( \Delta I=\dfrac{E\,d(1-d)}{fL} \)

周波数とインダクタンスが大きいほどリプルは小さい——分母にあるからです。

\( \Delta I=\dfrac{400\times0.6\times0.4}{10\,000\times1\times10^{-3}} \)

代入
f＝10 kHz、L＝1 mH

\( \phantom{\Delta I}=\dfrac{96}{10}=9.6\ [\mathrm{A}] \)

リプル
山と谷の差

平均24 A に対して、電流は19.2 A から28.8 A の間を行き来していることになります（24±4.8 A）。それでも平均値は24 A で変わりません——リプルは平均を動かさないのです。

リプルを小さくしたければ、周波数を上げるかリアクトルを大きくする——だから近年のスイッチング電源は高周波化が進んでいます。高周波にすればリアクトルもコンデンサも小さくできる——機器の小型化に直結するからです。

⏱️ 本番での進め方
① 平均値を問われたら L と f は使わない。
② V_d＝0.6×400＝240 V → I＝240/10＝24 A。
③ 直結なら40 A。降圧なのでそれより小さいはず。
④ 16 A は通流率を1−d とした値。d と1−d を取り違えない。

💡 覚え方
「降圧チョッパは d を掛けるだけ、L と f はリプル専用」——平均値の問題では L も f も出番がありません。与えられた条件を全部使おうとしない——これも解答力のうちです。

通流率から平均負荷電圧、オームの法則から平均負荷電流を求める二段階計算 — 定常平均値ではLとfを使わず、d、E、Rで計算します。

電流が連続か不連続かで式が変わる

本問では「時定数が動作周期に対して十分大きい」という条件により、リアクトルの電流が常に流れ続けています——これを電流連続モードと呼びます。

ところがリアクトルが小さかったり、負荷が軽かったりすると、スイッチがオフの間に電流が0まで落ちてしまうことがあります——電流不連続モードです。

	電流連続モード	電流不連続モード
リアクトル電流	常に0より大きい	途中で0になる期間がある
出力電圧	\( V_d=dE \)（負荷に無関係）	負荷が軽いほど高くなる
起きやすい条件	L が大きい／負荷が重い／周波数が高い	L が小さい／負荷が軽い／周波数が低い
制御	しやすい	しにくい（出力が負荷に依存する）