令和7年度 上期 機械 問16

正解の出典：同センターが公表している解答

解説

**まず周期を出す。** スイッチング周波数500 Hz なので

T = 1/500 = 0.002 s = **2 ms**

この2 msを基準に、(a)も(b)も通流率の計算になる。

**(a) 力行（電動機として駆動）**

Q₂をオフにしてQ₁だけをオンオフすると、回路は**降圧チョッパ**になる。Q₁がオンの間は電源電圧200Vが負荷側にかかり、オフの間は還流ダイオードを通って電流が流れる（そのとき電圧は0）。

よって V₁ の平均値は

V₁ = (ton / T) × E

150 = (ton / 2 ms) × 200 ton / 2 = 150/200 = 0.75 ton = **1.5 ms**

正解は(2)。

**(b) 回生（発電機として制動）**

Q₁をオフにしてQ₂をオンオフすると、電流の向きが逆になり、直流機側（低い電圧V）から電源側（高い電圧200V）へ電力を返す**昇圧チョッパ**として動く。

Q₂がオンの間、リアクトルにエネルギーが蓄えられ、オフになるとリアクトルの電圧が上乗せされて電源側へ押し返される。この関係は

E = V / (1 − d)　　（d：Q₂の通流率）

つまり **V = E × (1 − d)**。

d = 0.4 ms / 2 ms = 0.2 なので

V = 200 × (1 − 0.2) = 200 × 0.8 = **160 V**

正解は(4)。

(b)で迷ったら、**電圧の大小関係で確かめる**とよい。回生では直流機側から電源側へ電気が流れるので、**昇圧している＝直流機の電圧Vは電源200Vより低い**はずである。250Vや1 000Vを選ぶと、電圧の高いほうから低いほうへ返すことになって回生にならない。40Vでは低すぎて、通流率0.2と合わない。

同じ回路が、Q₁を使えば降圧チョッパ（力行）、Q₂を使えば昇圧チョッパ（回生）になる——この**双方向性**がこの問題の主題である。