第三種電気主任技術者・2019年度・機械

2019年度 機械 問10

次の文章は、単相サイリスタ整流回路に関する記述である。
図1には純抵抗負荷に接続された単相サイリスタ整流回路を示し、T1∼T4 T_1 \sim T_4 のサイリスタはオン電圧降下を無視できるものとする。また、図1中の矢印の方向を正とした交流電源の電圧 v=Vsin⁡ωt [V] v = V \sin \omega t \, [\text{V}] 及び直流側電圧 vd v_d の波形をそれぞれ破線及び実線で図2に示す。

図2に示した交流電圧の位相において、π<ωt<2π \pi < \omega t < 2\pi の位相で同時にオン信号を与えるサイリスタは (ア)\boxed{\text{(ア)}} である。
交流電圧1サイクルの中で、例えばサイリスタ T1 T_1 から T2 T_2 へ導通するサイリスタが換わる動作を考える。T1 T_1 がオンしている状態から位相 π\pi で電流が零になると、T1 T_1 はオフ状態となる。その後、制御遅れ角 α\alpha を経て (ア)\boxed{\text{(ア)}} のサイリスタにオン信号を与えると、電流がそちらに流れる。このとき既に電流が零になった(オフした)サイリスタには、交流電圧が (イ)\boxed{\text{(イ)}} として印加される。すなわち、(ウ)\boxed{\text{(ウ)}} であるサイリスタは、極性が変わる交流電圧を利用してターンオフすることができる。

次に交流電圧と直流側電圧の関係について考える。サイリスタ T2 T_2 と T3 T_3 がオンしている期間は交流電源の (エ)\boxed{\text{(エ)}} と直流回路のN母線が同じ電位になるので、このときの直流側電圧 vd v_d は (オ)\boxed{\text{(オ)}} と等しくなる。

上記の記述中の空白箇所(ア)、(イ)、(ウ)、(エ)及び(オ)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。

2019年度 機械 問10の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2019年度 機械 問10

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正答:(3)

要点

正解は(3)。交流電圧が負の半周期(π<ωt<2π \pi<\omega t<2\pi )では,電流は電源B側から流れ込み,サイリスタ T3T_3 と T2T_2 の組が導通する。したがって(ア)は T2T_2 と T3T_3。

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交流電圧が負の半周期(π<ωt<2π \pi<\omega t<2\pi )では,電流は電源B側から流れ込み,サイリスタ T3T_3 と T2T_2 の組が導通する。したがって(ア)は T2T_2 と T3T_3。

また,半周期が変わると直前まで導通していた素子には導通方向と逆向きの電圧(逆電圧)が印加され,交流の極性反転を利用してターンオフできる。さらに T2T_2,T3T_3 導通時は直流側N母線が交流側A端子と同電位となり,直流側電圧は交流電圧 vv(符号を含めた関係)で表せる。

これらの空欄の組合せに合うのが(3)。

図2の波形では、π<ωt<2π\pi<\omega t<2\pi の負半周期にどのサイリスタ対が導通するかを読み取るのが決め手です。純抵抗負荷なので電流は電圧と同じ符号の区間で流れ、制御遅れ角 α\alpha 後の導通開始と自然消弧を対応させます。

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