第三種電気主任技術者・2013年度・機械

2013年度 機械 問16(a)

図は、パルス幅変調制御(PWM制御)によって 50 [Hz] の交流電圧を出力するインバータの回路及びその各部電圧波形である。直流の中点Mからみて端子 A 及び B に発生する瞬時電圧をそれぞれ vAv_{A} [V] 及び vBv_{B} [V] とする。端子 A と B との間の電圧 vA−B=vA−vBv_{A-B}=v_{A}-v_{B} [V] に関する次の(a)及び(b)の問に答えよ。

vAv_{A} [V] 及び vBv_{B} [V] の 50 [Hz] の基本波成分の振幅 VAV_{A} [V] 及び VBV_{B} [V] は、それぞれ VsVc×Vd2\frac{V_{s}}{V_{c}}\times\frac{V_{d}}{2} [V] で求められる。ここで、VcV_{c} [V] は搬送波(三角波)vcv_{c} [V] の振幅で 10 [V]、VsV_{s} [V] は信号波(正弦波)vsAv_{sA} [V] 及び vsBv_{sB} [V] の振幅で 9 [V]、VdV_{d} [V] は直流電圧 200 [V] である。vA−Bv_{A-B} [V] の 50 [Hz] 基本波成分の振幅は VA−B=VA+VBV_{A-B}=V_{A}+V_{B} [V] となる。vA−Bv_{A-B} [V] の基本波成分の実効値 [V] の値として、最も近いものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

2013年度 機械 問16(a)の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2013年度 機械 問16(a)

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正答:(3)

要点

正解は(3)。与えられた条件より、基本波成分の振幅 VAV_A を計算します。同様に VB=90V_B = 90 [V] です。線間電圧の基本波振幅 VA−BV_{A-B} は、 求めるのは「実効値」なので、正弦波の実効値の定義より 2\sqrt{2} で割ります。

詳細解説を読む

与えられた条件より、基本波成分の振幅 VAV_A を計算します。
VA=VsVc×Vd2=910×2002=0.9×100=90 [V] V_A = \dfrac{V_s}{V_c} \times \dfrac{V_d}{2} = \dfrac{9}{10} \times \dfrac{200}{2} = 0.9 \times 100 = 90 \, \text{[V]}
同様に VB=90V_B = 90 [V] です。
線間電圧の基本波振幅 VA−BV_{A-B} は、
VA−B=VA+VB=90+90=180 [V] V_{A-B} = V_A + V_B = 90 + 90 = 180 \, \text{[V]}
求めるのは「実効値」なので、正弦波の実効値の定義より 2\sqrt{2} で割ります。
実効値=1802≈127.3 [V] \text{実効値} = \dfrac{180}{\sqrt{2}} \approx 127.3 \, \text{[V]}
よって、(3)が正解です。

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