第三種電気主任技術者の過去問
令和5年度（2023年）上期
機械問17

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問題

第三種電気主任技術者試験　令和5年度（2023年）上期機械　問17 （訂正依頼・報告はこちら）

図1は、単相インバータで誘導性負荷に給電する基本回路を示す。負荷電流i_Oと直流電流i_dは図示する矢印の向きを正の方向として、次の問に答えよ。

出力交流電圧の1周期に各パワートランジスタが1回オンオフする運転において、図2に示すように、パワートランジスタS₁～S₄のオンオフ信号波形に対して、負荷電流i_Oの正しい波形が（ア）～（ウ）、直流電流i_dの正しい波形が（エ）、（オ）のいずれかに示されている。その正しい波形の組合せを次のうちから一つ選べ。

（ア）と（エ）
（イ）と（エ）
（ウ）と（オ）
（ア）と（オ）
（イ）と（オ）

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この過去問の解説（1件）

単相インバータの誘導性負荷に給電する基本回路で、パワートランジスタが1回オンオフする信号波形に対して、負荷電流i_Oと直流電流i_dの正しい波形を選択する問題となります。

まずは、負荷電流i_Oの方から見ていきます。

【負荷電流i_O】

①S_1、S₄がオンになると電源電圧Ｅ(+)から電流がパワートランジスタS₁を通り、抵抗とリアクタンスの誘導性負荷を経由し、パワートランジスタS₄に行き、電源電圧Ｅ(－)に還る(正の向き)。

②図2のタイムチャートより、S_1、S₄がt₀になる前はオフなので電流は(負の向き)でt₀になるとオンになり上記①の動作を行うことで(正の向き)に変化します。

③図2のタイムチャートt₀+T/2になると再びS_1、S₄はオフになり電流は(負の向き)になります。

④上記③の動作になると電流は電源電圧Ｅ(－)から還流ダイオードＤ₄を通り、抵抗とリアクタンスの誘導性負荷を経由し、還流ダイオードＤ₁に行き、電源電圧Ｅ(+)に還る(負の向き)。

以上の動作より負荷電流i_Oは－(負)の値からスタートし、+(正)の値に上昇しますがt₀+T/2になると－(負)に向かいますが、ここでの変換は緩やかに変化していきます。それは何故かというと、誘導性負荷(リアクトル)は電流維持作用がある為、急激な変化を嫌います。なので緩やかに変化します。ただ時間の経過と共に電流維持作用は薄れていくので最終的に－(負)となります。

以上を踏まえると負荷電流i_Oの波形は（ア）が該当します。

【直流電流i_d】

電源電圧Ｅに流れる直流電流i_dは電圧の波形と比例するため、－(負)から徐々に電流が上昇し、+(正)の値に上昇します。t₀+T/2になるとS_1、S₄がオフとなる為、電圧は急激に変化をし－(負)の値となります。以上を踏まえると直流電流i_dの波形は（エ）が該当します。