第三種電気主任技術者の過去問
令和元年度（2019年）
機械 問52
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問題
第三種 電気主任技術者試験 令和元年度（2019年） 機械 問52 （訂正依頼・報告はこちら）
次の文章は、単相サイリスタ整流回路に関する記述である。
図1には純抵抗負荷に接続された単相サイリスタ整流回路を示し、T1〜T4のサイリスタはオン電圧降下を無視できるものとする。また、図1中の矢印の方向を正とした交流電源の電圧 v = Vsinωt［V］及び直流側電圧 vdの波形をそれぞれ破線及び実線で図2に示す。
図2に示した交流電圧の位相において、π＜ωt＜2πの位相で同時にオン信号を与えるサイリスタは（ ア ）である。
交流電圧1サイクルの中で、例えばサイリスタT4からT2へ導通するサイリスタが換わる動作を考える。T4がオンしている状態から位相πで電流が零になると、T4はオフ状態となる。その後、制御遅れ角 αを経てT2にオン信号を与えると、電流がT2に流れる。このとき既に電流が零になったT4には、交流電圧 vが（ イ ）として印加される。すなわち、（ ウ ）であるサイリスタは、極性が変わる交流電圧を利用してターンオフすることができる。
次に交流電圧と直流側電圧の関係について考える。サイリスタT2とT3がオンしている期間は交流電源の（ エ ）と直流回路のN母線が同じ電位になるので、このときの直流側電圧vdは（ オ ）と等しくなる。
上記の記述中の空白箇所（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）及び（オ）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。
図1には純抵抗負荷に接続された単相サイリスタ整流回路を示し、T1〜T4のサイリスタはオン電圧降下を無視できるものとする。また、図1中の矢印の方向を正とした交流電源の電圧 v = Vsinωt［V］及び直流側電圧 vdの波形をそれぞれ破線及び実線で図2に示す。
図2に示した交流電圧の位相において、π＜ωt＜2πの位相で同時にオン信号を与えるサイリスタは（ ア ）である。
交流電圧1サイクルの中で、例えばサイリスタT4からT2へ導通するサイリスタが換わる動作を考える。T4がオンしている状態から位相πで電流が零になると、T4はオフ状態となる。その後、制御遅れ角 αを経てT2にオン信号を与えると、電流がT2に流れる。このとき既に電流が零になったT4には、交流電圧 vが（ イ ）として印加される。すなわち、（ ウ ）であるサイリスタは、極性が変わる交流電圧を利用してターンオフすることができる。
次に交流電圧と直流側電圧の関係について考える。サイリスタT2とT3がオンしている期間は交流電源の（ エ ）と直流回路のN母線が同じ電位になるので、このときの直流側電圧vdは（ オ ）と等しくなる。
上記の記述中の空白箇所（ア）、（イ）、（ウ）、（エ）及び（オ）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 ）T2とT3 （ イ ）順電圧 （ ウ ）オン制御デバイス （ エ ）A端子 （ オ ）交流電圧の逆方向電圧 - v
- （ ア ）T1とT4 （ イ ）逆電圧 （ ウ ）オン制御デバイス （ エ ）B端子 （ オ ）交流電圧v
- （ ア ）T2とT3 （ イ ）逆電圧 （ ウ ）オン制御デバイス （ エ ）A端子 （ オ ）交流電圧の逆方向電圧 - v
- （ ア ）T1とT4 （ イ ）順電圧 （ ウ ）オンオフ制御デバイス （ エ ）B端子 （ オ ）交流電圧の逆方向電圧 - v
- （ ア ）T2とT3 （ イ ）逆電圧 （ ウ ）オンオフ制御デバイス （ エ ）B端子 （ オ ）交流電圧v
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この過去問の解説 （2件）
01
ア、π＜ωT＜2πでは、交流電源vは負の値であるから電流の流れは
B端子→T3→負荷→T2→A端子→交流電源となります。この時同時にオンになるのはT2とT3です。
イ、T2に電流が流れるとき、アで述べたようにB端子側が正、A端子側が負の値なので、T4にかかる電圧は逆電圧（導通とは逆の電圧）になります。
ウ、サイリスタは順方向の電圧がかかり、ゲートにオン信号が入った時オン（導通）し、ゲートがオフになっても導通し続け、電流が保持電流以下もしくは逆電圧がかかるとオフ（非導通）する特性を持つので、オン制御デバイスである。
エ、アで述べたようにT2とT3がオンしている時は、B端子→T3→負荷（→N母線）→T2→A端子→交流電源、で電流が流れている。すなわちA端子とN母線は同電位である。
オ、エの時、A端子電位=-V=N母線電位なので、直流電圧vd=-vとなる。
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02
（ア）
図2に示した交流電圧の位相において、位相がπ＜ωt＜2πの時、図１においてはB端子側がプラス、A端子側がマイナスになります。
プラスのB端子側から回路を追っていくと、まず「Ｔ３」が順方向なのでＯＮになります。
このあとは、Ｐ母線→負荷→Ｎ母線とたどり、Ａ端子側（マイナス）に帰っていくため、「Ｔ２」がＯＮとなります。
従って、同時にオン信号を与えるサイリスタは「Ｔ２とＴ３」になります。
（イ）
サイリスタT4からT2へ導通するサイリスタが換わる動作の時に関する記述です。これは、図１において
・Ａ端子側がプラス Ｂ端子側がマイナス
の状態から
・Ｂ端子側がプラス Ａ端子側がマイナス
に変わる時を意味しています。
従ってこの時、T4には交流電圧 vが「逆電圧」として印加されます。
（ウ）
サイリスタは「オン制御デバイス」です。これは、順方向に電圧が印加されているとき、オフ状態からオン状態に制御でき、オン状態からオフ状態へは制御できません。電流が 0 となり逆電圧が加わったときにオフとなります。
（エ）
サイリスタT2とT3がオンしている期間は、交流側はＢ端子側がプラス、Ａ端子側がマイナスになります。従って、直流回路のN母線と同じ電位になるのは「Ａ端子側」です。
（オ）
このときの直流側電圧vdは「交流電圧の逆方向電圧 - v」と等しくなります。
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