令和6年度下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16(a)

✓ これが正解5時刻t₁ 電流経路(A)　時刻t₂ 電流経路(B)

解説

t₁ は S オンで経路(A)、t₂ は S オフで D を通る経路(B)です。

図1の降圧チョッパでは、パワー半導体デバイス S がオンのとき、S とダイオード D の接続点の電位は電源電圧 E と等しくなり、D には逆向きの電圧 E がかかります。S がオフになると、リアクトル L が電流を流し続けようとして D が導通し、接続点の電位はほぼ0になります。したがって図2の vD が E の区間は S がオン、0 V の区間は S がオフの区間です。

時刻 t₁ は vD＝E の区間なので S がオンで、電流は電源 E から S、L、R を通って電源へ戻ります。これは図3の電流経路(A)です。このとき iR が増加していて、L にエネルギーがたまっていくことも図2と合います。

時刻 t₂ は vD＝0 の区間なので S がオフで、L にたまったエネルギーにより電流は L から R を通り、D を下から上へ通って L へ戻ります。これは図4の電流経路(B)で、iR が減少していく区間と合います。図5の電流経路(C)は、ダイオードを通った電流が S を逆向きに通って電源の正極に入る経路で、S は逆向きに電流を流さないので、この回路では起こりません。

以上で時刻 t₁ は経路(A)、時刻 t₂ は経路(B)の組合せが正解です。S のオンとオフ、vD の高低、iR の増減を対応させて見ると判断できます。

ほかの選択肢の解説

• 1時刻t₁ 電流経路(C) 時刻t₂ 電流経路(B)：時刻 t₁ を電流経路(C)としている点が誤りです。t₁ では vD＝E で S がオンなので、電流は電源から S と L を通って負荷へ流れます。経路(C)は S を逆向きに流れる経路で、この回路では生じません。t₂ の経路(B)は合っています。
• 2時刻t₁ 電流経路(A) 時刻t₂ 電流経路(C)：時刻 t₂ を電流経路(C)としている点が誤りです。S がオフの区間では、L が電流を保とうとして D が導通し、電流は L・R・D をめぐります。S を通って電源へ戻る流れは、S がオフなので成り立ちません。
• 3時刻t₁ 電流経路(B) 時刻t₂ 電流経路(A)：二つの時刻の経路が逆になっています。vD＝E の t₁ は S がオンで電源から負荷へ流れる経路(A)、vD＝0 の t₂ は D を通って L の電流が回る経路(B)です。iR が増える区間と減る区間の対応からも確かめられます。
• 4時刻t₁ 電流経路(B) 時刻t₂ 電流経路(C)：時刻 t₁ を経路(B)、t₂ を経路(C)としている点が誤りです。t₁ は S がオンで D には逆向きの電圧がかかり、D は電流を流しません。t₂ は S がオフで、電流は D を通って負荷側を回る経路(B)になります。