《機械》〈パワーエレクトロニクス〉[H26:問10]単相半波ダイオード整流回路に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆(やや難しい)

次の文章は,単相半波ダイオード整流回路に関する記述である。

抵抗とリアクトルとを直列接続した負荷に電力を供給する単相半波ダイオード整流回路を図1に示す。スイッチ\(\mathrm {S}\)を開いて運転したときに,負荷力率に応じて負荷電圧\(e_{\mathrm {d}}\)の波形は図2の\(\fbox {  (ア)  }\)となり,負荷電流\(i_{\mathrm {d}}\)の波形は図2の\(\fbox {  (イ)  }\)となった。次にスイッチ\(\mathrm {S}\)を閉じ,還流ダイオードを接続して運転したときには,負荷電圧\(e_{\mathrm {d}}\)の波形は図2の\(\fbox {  (ウ)  }\)となり,負荷電流の流れる期間は,スイッチ\(\mathrm {S}\)を開いて運転したときよりも\(\fbox {  (エ)  }\)。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ)及び(エ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

  

\[
\begin{array}{ccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) \\
\hline
(1) & 波形2 & 波形4 & 波形3 & 長くなる \\
\hline
(2) & 波形1 & 波形5 & 波形2 & 長くなる \\
\hline
(3) & 波形1 & 波形5 & 波形3 & 短くなる \\
\hline
(4) & 波形1 & 波形4 & 波形2 & 長くなる \\
\hline
(5) & 波形2 & 波形5 & 波形3 & 短くなる \\
\hline
\end{array}
\]

  

【ワンポイント解説】

半波整流回路に関する問題で,リアクトルの影響で電圧と電流がどうなるかを考えられるかがミソとなります。私の知り合いでもパワーエレクトロニクスは苦手な方が多いので,この問題が取れれば合格も一歩近づくと思います。

【解答】

解答:(2)
(ア)
(イ)
電流から考えた方が分かりやすいと思います。回路にリアクトルがあり,リアクトルに蓄積されたエネルギーがあるので,電源の電圧が負の電圧に変わってもしばらくは流れ続けます。電流が流れ切った瞬間にダイオードがオフとなって電圧が零となるので,(ア)が波形1,(イ)が波形5となります。

(ウ)
還流ダイオードがある場合には,電源が正から負に切り替わった瞬間に還流ダイオード側に電流が流れ\(e_{\mathrm {d}}\)が零となるので,\(e_{\mathrm {d}}\)の波形は波形2となります。

(エ)
負の電圧が加わらない分,負荷電流の流れる期間は,スイッチ\(\mathrm {S}\)を開いて運転したときよりも長くなります。