電験3種過去問解説 平成22年機械問16

(a)

平滑リアクトル(コイル)が挿入されている点がポイントです。

コイルに電流を流した状態にしておき、その電流を減少させようとすると、コイルは電流の変化を嫌い、その内部に蓄えられたエネルギ(=電流によって作られた磁気エネルギ)を使って、それまで流れていた電流を維持する方向に電圧を作り出すという性質を持っています。この性質により、サイリスタブリッジ回路において電源電圧がゼロから負方向に向かうときも(選択肢のグラフでいえば、角度がπを過ぎて電源電圧が負方向に向かい出した部分)、コイルが作り出した逆電圧と交流電源の電圧の合計がゼロになるまではサイリスタは電流を流し続けます。

この性質を念頭に置いて考えると、選択肢(1)(3)(4)のedの波形は、平滑リアクトルが挿入されていない場合の電流波形なので誤りということになります。

選択肢(2)と(5)は、直流電流が流れるタイミングが異なります。この見分け方ですが、まずこのグラフは負荷電流のグラフではなく、回路図左上のサイリスタに流れる電流iTを表したグラフであることに注意なければなりません。制御遅れ角π/3で左上のサイリスタがONとなり、4π/3でOFFになる間に負荷電流が流れるわけですから、当然グラフは(2)のようになります。答えは(2)です。

(b)

制御遅れ角がπ/2の時のedの波形を手書きしました。

ここでπ/2~3π/2の電圧波形を平均すると、このグラフはπを中心とした点対称の波形で、π/2~πとπ~3π/2を足すとゼロになることが分かります。したがって答えは(1)です。

 

「電験3種過去問解説 平成22年機械問16」への2件のフィードバック

  1. 解説の中に疑問点があります。もしよろしければお教え願います。
    なぜ、整流回路の出力直流電圧edには0ではなく負の値が発生するのでしょうか?
    自分なりに考えると、出力電圧edは、電源電圧が正のときは問題図中左上のサイリスタから電流が流れるため電源電圧と同じ波形の電圧、電源が負の時は図で右上のサイリスタから電流が流れるので電源電圧を正の方向に反転させた波形の電圧、サイリスタがOFFのときは電流が流れないので、の0〜π/3とπ/2〜4π/3区間では0Vでグラフ上は直線、つまり(3)ではないか、となってしまいます。平滑リアクトルを考慮しても、電流を維持する方向に起電力を発生させるので電圧はサイリスタがONのときと同じ方向で、やはり出力直流電圧edの負の値がどこからやってくるのかがわかりません。

    1. 質問有難うございます。

      >出力電圧edは、電源電圧が正のときは問題図中左上のサイリスタから電流が流れるため電源電圧と同じ波形の電圧、電源が負の時は図で右上のサイリスタから電流が流れるので電源電圧を正の方向に反転させた波形の電圧、サイリスタがOFFのときは電流が流れないので、の0〜π/3とπ/2〜4π/3区間では0Vでグラフ上は直線、つまり(3)ではないか、となってしまいます。

      はい、もし平滑コイルが入っていなければその通りの波形になります。

      >平滑リアクトルを考慮しても、電流を維持する方向に起電力を発生させるので電圧はサイリスタがONのときと同じ方向で

      ここが誤っています。
      コイルは、電流を増やそうとするとそれに抗う向きに電圧を発生し(電流を増やしたくない)、電流を減らそうとするとそれに抗う向きに電圧を発生(電流を減らしたくない)します。それを念頭に置いて、選択肢(2)のグラフで、角度πの近傍の状態を考えます。
      角度πの直前では、交流電源は図中上側が+、動作しているサイリスタは左上と右下、平滑リアクトルには左から右に電流が流れています。交流電源の波形を見ると、π/2をピークとして電圧は減っているため、平滑コイルは電流を減らしたくないので右側に+、左側にーの電圧を発生しています。ここまでは大丈夫かと思います。
      さて、角度がπになり、完全に交流電源がゼロVとなった瞬間を考えます。このとき、平滑リアクトルは「左から右に向かって電流を流し続けたい」わけですから、平滑リアクトルの右側が+、左側が-の電圧を発生させ続けます。さらに角度がπを過ぎて電源電圧が逆向きになっても、サイリスタに与えられている電圧が差し引き順方向になっているうちは電流を流し続けます。
      この動作のとき、グラフのedの値を考えると、角度πを過ぎてからはマイナスの電圧になることが分かります。

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