第三種電気主任技術者の過去問
令和3年度（2021年）
機械 問53
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問題
第三種 電気主任技術者試験 令和3年度（2021年） 機械 問53 （訂正依頼・報告はこちら）
図は昇降圧チョッパを示している。スイッチQ、ダイオードD、リアクトルL、コンデンサCを用いて、図のような向きに定めた負荷抵抗Rの電圧 v0 を制御するためのものである。これらの回路で、直流電源Eの電圧は一定とする。また、回路の時定数は、スイッチQの動作周期に対して十分に大きいものとする。回路のスイッチQの通流率 γ とした場合、回路の定常状態での動作に関する記述として、誤っているものを次の（ 1 ）〜（ 5 ）のうちから一つ選べ。
- 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 （2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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