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過去問AI
第三種電気主任技術者令和7年度 上期機械問 16(b)

令和7年度 上期 第三種電気主任技術者 機械 問16(b)

機械#機械
難度標準

図のように他励直流機を直流チョッパで駆動する。電源電圧は E = 200 V で一定とし，直流機の電機子電圧を V とする。IGBT Q₁ 及び Q₂ をオンオフ動作させるときのスイッチング周波数は 500 Hz であるとする。なお，本問では直流機の定常状態だけを扱うものとする。

(b) Q₁ をオフして Q₂ をオンオフ制御することで，電機子電流の向きを(a)の場合と反対にし，直流機に発電動作(回生制動)をさせることができる。この制御において，スイッチングの 1 周期の間で Q₂ がオンになっている時間が 0.4 ms のとき，この直流機の電機子電圧 V の値[V]として，最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

問16の図表1

選択肢

解説

結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成

展開
結論Layer 1

スイッチング周期は T = 1/500 Hz = 2 ms。

詳細Layer 2
展開

Q₂ のオン時間は 0.4 ms なので，オフ時間は T_off = 2 − 0.4 = 1.6 ms。

Q₁ をオフにして Q₂ をオンオフ制御すると，回路は直流機側から電源側へ電力を送る昇圧チョッパとして動作する(電機子電流は直流機 → 平滑リアクトル → 中点の向き)。ここでは IGBT・ダイオードを理想素子とし，平滑リアクトルにより電機子電流は途切れず連続して流れるものとする。

・Q₂ オンの期間:中点が下側レールと短絡され V₁ = 0。直流機の起電力により電流がリアクトルと Q₂ を流れ，リアクトルにエネルギーが蓄えられる。

・Q₂ オフの期間:リアクトルの電流は上側のダイオードを通って電源の正極側へ流れ込み，V₁ = E となる。

したがって V₁ の平均値は

V₁(平均) = E × T_off / T = 200 V × 1.6/2 = 160 V

定常状態では平滑リアクトルの両端電圧の平均値は 0(リアクトルの抵抗を無視)なので，電機子の端子電圧 V は V₁ の平均値に等しい。

V = 160 V

よって正答は(4)。

各選択肢の解説

(1)

1 000

誤り。電機子電流が連続している場合，V₁ は 0 か E(200 V)のいずれかの値しかとらないため，その平均値に等しい V が E = 200 V を超えることはない。1 000 V は 200 V × 2/0.4 に相当する値である。

(2)

250

誤り。(1)と同様に V は E = 200 V を超えられない。250 V は 200 V × 2/1.6 に相当する値である。

(3)

200

誤り。V = 200 V となるのは T_off = T，すなわち Q₂ のオン時間が 0 の場合であり，オン時間 0.4 ms の条件に合わない。

(4)

160

正しい。V = E × T_off / T = 200 V × 1.6 ms / 2 ms = 160 V。

(5)

40

誤り。40 V は 200 V × 0.4/2 であり，Q₂ のオフ時間が 0.4 ms(オン時間 1.6 ms)の場合の値にあたる。本問では Q₂ のオン時間が 0.4 ms なので合わない。

この解説は？
AI生成

解説は公式の問題文・公式解答を基に作成しています。 事実誤認・選択肢の取り違え・最新法令の反映漏れ等を含む可能性があるため、 重要な判断は必ずリンク先の公式資料でご確認ください。

最終更新:

問題PDF公式解答 PDF

出典：令和7年度上期第三種電気主任技術者試験 機械科目 問16(b)。問題文・選択肢を読みやすく整形。

検証プロセス・誤り報告フローは 運営透明性レポートで公開しています。

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