令和6年度上期第三種電気主任技術者試験 機械（電気技術者試験センター）問10

✓ これが正解3(ア) 波形1　(イ) 波形5　(ウ) 波形2　(エ) 長くなる

解説

波形1・波形5・波形2・長くなるの組合せです。

抵抗 R とリアクトル L を直列にした負荷では、リアクトルが電流の変化を妨げるので、負荷電流 id は電源電圧 vs より遅れてゆるやかに立ち上がります。スイッチ S を開いた場合、vs が正から負に変わっても、リアクトルにたまったエネルギーで電流が流れ続けるので、ダイオードはすぐには止まりません。その間、負荷電圧 ed は vs に沿って負の値をとり、電流が0になった時点でダイオードが止まって ed も0に戻ります。図2で、vs の負の部分の途中まで ed が vs に沿う波形1が(ア)、vs より遅れて立ち上がり、vs が負になった後まで流れてから0になる波形5が(イ)です。

スイッチ S を閉じると、環流ダイオードが負荷と並列に入ります。vs が負になると、リアクトルの電流は環流ダイオードを通って流れ続けるので、負荷電圧はほぼ0に抑えられます。したがって vs の正の半周期だけ vs に沿い、負の半周期は0となる波形2が(ウ)です。

このとき電流は電源から切り離されて負荷と環流ダイオードの間を回るので、負の電圧で押し戻されることがなく、ゆっくり減っていきます。電流の流れる期間は S を開いたときより長くなり、(エ)は長くなるです。

環流ダイオードは負荷電圧の負の部分を切り取り、電流を長く流し続ける部品、と覚えておくと波形の問を見分けられます。

ほかの選択肢の解説

• 1(ア) 波形2 (イ) 波形4 (ウ) 波形3 (エ) 長くなる：(ア)(イ)(ウ)が誤りです。波形2と波形4は抵抗だけの負荷のときの形で、リアクトルがあると電流は遅れて立ち上がり電圧は負の側まで残ります。波形3は全波整流の形で、ダイオード1個の半波整流では生じません。
• 2(ア) 波形1 (イ) 波形5 (ウ) 波形3 (エ) 短くなる：(ア)(イ)は正しいものの、(ウ)の波形3と(エ)の短くなるが誤りです。環流ダイオードは負の部分を0に抑えるだけで負の電圧を正に折り返す働きはなく、電流は環流して流れ続けるので期間は長くなります。
• 4(ア) 波形1 (イ) 波形4 (ウ) 波形2 (エ) 長くなる：(イ)を波形4としている点だけが誤りです。波形4は電源電圧と同じ位相で流れて半周期で止まる、抵抗だけの負荷の電流です。リアクトルを含む負荷では、電流は遅れて立ち上がり負の半周期まで流れます。
• 5(ア) 波形2 (イ) 波形5 (ウ) 波形3 (エ) 短くなる：(ア)の波形2、(ウ)の波形3、(エ)の短くなるが誤りです。S を開いたときは電流が流れ続ける間 ed は負の値をとるので波形1で、S を閉じて負の部分を0に抑えた形が波形2です。