電験三種(令和6年度上期) 機械 問10

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問題

方針

半波整流回路(フリーホイリングダイオード付き)」に関する問題です。(平成26年問10と同じ問題ですが、選択肢の順番が違います)

解法

「半波整流回路(フリーホイリングダイオード付き)」
リアクタンスに蓄えた電流をダイオードで還流させて、出力電流の脈動を小さくする。

  1. スイッチSを開いた状態では、ダイオードD1で上の波が通過する。上の波が終了した後も、リアクタンスが少しの間電流を流すので、電圧・電流の波形は、上の波終了後やや続く。(誘導性負荷)
  2. スイッチを閉じた状態では、ダイオードD1で上の波が通過するのは同じだが、下の波(電圧が逆)の時は、リアクタンスの微電流はダイオードD2と負荷との閉回路で循環する。これは微電流なので、負荷電流Iの流れる時間は長くなるが、電圧の波形としては、ダイオードD2間は電位差は無いので、上の波が終了した後はすぐに0となる。スイッチを閉じた回路の方が電流の継続は長くなる。

(ア)

スイッチSを開いて運転すると、電圧の波形は上記1の「ダイオードD1で上の波が通過する。上の波が終了した後も、リアクタンスが少しの間電流を流すので、電圧・電流の波形は、上の波終了後やや続く」状態なので「波形1」となります。

(イ)

電流の波形も、上記1の「ダイオードD1で上の波が通過する。上の波が終了した後も、リアクタンスが少しの間電流を流すので、電圧・電流の波形は、上の波終了後やや続く」状態なので「波形5」となります。

(ウ)

スイッチSを閉じて運転すると、電圧の波形は上記2の「ダイオードD1で上の波が通過するのは同じだが、下の波(電圧が逆)の時は、リアクタンスの微電流はダイオードD2と負荷との閉回路で循環する。これは微電流なので、負荷電流Iの流れる時間は長くなるが、電圧の波形としては、ダイオードD2間は電位差は無いので、上の波が終了した後はすぐに0となる」状態なので「波形2」となります。

(エ)

負荷電流は、上記2の「スイッチを閉じた回路の方が電流の継続は長くなる」ので「長くなる」となります。

解答

(ア)~(エ)すべてを満たすのは(3)となります。

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