技術士 第一次試験 専門科目 電気電子部門 電気応用 練習問題 第9問: 6個のダイオードからなる三相ブリッジ整流回路(三相全波整流回路)に抵抗負荷をつなぎ、線間電圧の実効値が400 Vの三相交流電源から給電する。直流側の出力電圧の平
6個のダイオードからなる三相ブリッジ整流回路(三相全波整流回路)に抵抗負荷をつなぎ、線間電圧の実効値が400 Vの三相交流電源から給電する。直流側の出力電圧の平均値に最も近い値はどれか。ただし、ダイオードの電圧降下と電源のインピーダンスは無視し、平滑用のコンデンサやリアクトルはないものとする。また、√2=1.414、π=3.142とする。
解答と解説を先に見る
先に見ると、この問題は今回は育ちません。
正解: 1. 540 V
出力電圧の平均値は約540 Vです。三相ブリッジの出力は、脈動の小さい直流になります(FAA Aviation Maintenance Technician Handbook–Airframe Vol.2 の三相整流の説明)。
各瞬間に電位の最も高い相と最も低い相のダイオードが導通するので、出力は線間電圧の波形の頂部が60°ずつつながった形です。線間電圧の最大値√2Vを、頂部の±30°の区間で平均します。
Vd=(3/π)∫√2V cosθ dθ(−π/6〜π/6)=(3√2/π)V
Vd=3×1.414/3.142×400≒540 V
「360 V」は単相全波の0.9V(NEETS Module 07:全波整流の平均値は最大値の0.637倍)、「270 V」は三相半波の1.17倍を相電圧400/√3≒231 Vに掛けた値、「936 V」は相電圧に掛ける係数2.34を線間電圧に掛けた値、「400 V」は実効値のままです。検算: 係数1.350×400≒540 V。
三相ブリッジ整流の出力電圧の平均値は、線間電圧の実効値の3√2/π≒1.35倍です。
関連キーワード: 三相ブリッジ整流回路・全波整流・平均値・線間電圧・パワーエレクトロニクス
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