第三種電気主任技術者(電験三種) 過去問
令和3年度(2021年)
問53 (機械 問53)
問題文

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問題
第三種電気主任技術者(電験三種)試験 令和3年度(2021年) 問53(機械 問53) (訂正依頼・報告はこちら)

- Qがオンのときは、電源EからのエネルギーがLに蓄えられる。
- Qがオフのときは、Lに蓄えられたエネルギーが負荷抵抗RとコンデンサCにDを通して放出される。
- 出力電圧 v0 の平均値は、 γが0.5より小さいときは昇圧チョッパ、0.5より大きいときは降圧チョッパとして動作する。
- 出力電圧 v0 の平均値は、図の v0 の向きを考慮すると正になる。
- Lの電圧 vL の平均電圧は、Qのスイッチング一周期で0となる。
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この過去問の解説 (3件)
01
昇降圧チョッパについての問題です。
適当です。
Qがオンのとき、E→Q→L→Eというように電流が流れ、コイルLにエネルギーが蓄えられます。
適当です。
Qがオフのとき、Qがオンのときに蓄えられたエネルギーが負荷抵抗R、コンデンサCに放出されます。
不適当です。
出力電圧v0の平均値は、電源電圧E、通流率γを使って、
(γ/(1−γ))E
と表すことができます。
γが0.5より小さいとき、Eの係数は1より小さくなり、つまりEが小さくなるので降圧チョッパとして動作します。
γが0.5より大きいとき、Eの係数は1より大きくなり、つまりEが大きくなるので昇圧チョッパとして動作します。
適当です。
負荷抵抗Rに流れる電流は図の下から上向きなので、図のv0の矢印の向きを考慮すると出力電圧v0の向きは正になります。
適当です。
コイルLはQがオンのときエネルギーを蓄え、オフのときに放出します。
オンとオフを合わせた一周期では差し引き0になります。
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02
正解は「3」です。
昇降圧チョッパ回路に関する問題です。
1.正しいです。
・直流回路において,Lは短絡状態となり通電中にエネルギーが蓄えられます。
・Qが「オン」の状態では電源EからLに電流が流れる回路となり,Lにエネルギーが蓄えられます。
2.正しいです。
・Qが「オフ」の状態において,Lに蓄えられたエネルギーが逆起電力となり,R・CにダイオードDを通して電流が流れます。
3.誤りです。
・出力電圧 v0 = (1/(1−Y)−1)×E となります。
ここで Y = 0.5 を代入すると,出力電圧 v0 の平均値は,γ < 0.5 では降圧チョッパ,Y > 0.5では昇圧チョッパとして動作します。
4.正しいです。
・矢印の向きと電位の関係は,矢印の始点が電位が低く,終点が電位が高くなります。
よって,2項の記述の通りダイオードを通して電流が流れる事により,矢印の終点(=電位が高い位置)から矢印の始点(=電位の低い位置)に向かって流れているため,出力電圧v0平均値は正の値になります。電圧の矢印の向きと電流の流れる向きが逆だと「正」となります。
5.正しいです。
・Qのスイッチングとは「オン」「オフ」の繰り返しのことです。
よって,L の電圧vLの平均値は一周期で充電と放電するため,一周期で 0 となります。
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03
昇降圧チョッパに関する記述で誤っているものを選択する問題です。
問題文の通りです。
問題文の通りです。
昇降圧チョッパの出力電圧v0は
v0={γ/(1-γ)}E
で求めることができます。
いくつかの通流率γを仮想して、昇圧降圧を確認します。
◆γ=0.5の時
v0={γ/(1-γ)}E
={0.5/(1-0.5)}E
=E
◆γ=0.49の時
v0={γ/(1-γ)}E
={0.49/(1-0.49)}E
≒0.96E
◆γ=0.51の時
v0={γ/(1-γ)}E
={0.51/(1-0.51)}E
≒1.04E
以上より、
γ<0.5の時は降圧
γ>0.5の時は昇圧
となります。
したがって、この選択肢の記述が誤りとなります。
問題文の通りです。
問題文の通りです。
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