- ベストアンサー
同期発電機の発電原理
同期発電機はなぜ電力量が変化するのですか？ Ｐ＝ω・Ｔ より 原動機からの機械入力は、回転速度は一定なので、トルクとして上昇することは判ります。 電気理論側からみれば ｅ＝Ｂ・ｌ・ｖ 起電力を生むには、回転速度、導体長は一定なので磁束密度が変化しなければならないと推測しています。 一般的に界磁電流は制御され、発電機端子電圧は一定に保たれるが、界磁電流自体は発電機出力に比例していることは知ってます。 これは電気子反作用による減磁を打ち消すためと理解してます。 これらの理屈がつながらず困ってます。 （１）トルクと磁束の変化はどのような関係があるのですか？ （２）発電機端子電圧一定でも、発電機出力により界磁電流は変化しますが、 これは、電気子反作用以外に理由があるのでしょか？
- tabackin
- お礼率91% (11/12)
- 自然環境・エネルギー
- 回答数2
- ありがとう数5
- みんなの回答 （2）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
起電力とは発生電圧のことで、単位は[V]です。電力という字が使われていても電力[W]ではありません。これが勘違いの元ではありませんか？ 発電機の起電力とは電機子コイルに生じる電圧のことで、無負荷時には端子電圧と同値です。 電力は電圧と電流の積なので、電流を無視して説明は出来ません。電圧（起電力）がどんなに高くても電流がゼロなら出力電力はゼロですから。 発電機に負荷を接続すると電流が流れ、その電流に比例したトルクが発生します。電動機と同じ理屈ですが、電流の向きが電動機とは逆なので、トルクの向きも電動機とは逆つまり回転方向と逆向きのトルクが生じ、原動機（タービンやエンジン）には負荷トルクがかかることになります。 (質問1)トルクと磁束の変化はどのような関係があるのですか →磁束はトルクに直接的には関係しません。但し、磁束が増えると起電力が高くなり、その結果、負荷電流が増加すればそれによってトルクも増えます。 （質問２）発電機端子電圧一定でも、発電機出力により界磁電流は変化しますが、これは、電気子反作用以外に理由があるのでしょか？ → 発電機の出力と界磁電流は無関係ですが、出力が増えると電機子回路のインピーダンスにより電圧降下が増えて出力電圧が低下するので、それを修正するために、外部に設置された自動制御回路（AVC）の働きによって界磁電流を増やして電圧を一定に保つようにします。 なお、このような基本的な理屈を理解するためには、電機子反作用などの副次的な現象は無視してください。
その他の回答 (1)
- miniture_min
- ベストアンサー率24% (187/749)
お礼
一度、納得したあとに読むと、しっかり理解できました。 良い資料も“読むための力”が必要なのだと感じました。 ありがとうございました。
関連するQ&A
- 同期調相機の原理？の説明
交流電圧の電圧波形と電流波形の位相差を界磁電流の変化によって調整できること（たぶんこれが同期調相機の原理だと思う）を電機子反作用と関連付けて説明をしたいのですが、電気子反作用は「発電機電流が流れることにより空間起電力が変化し発生電圧が変化すること」で同期電動機は「無負荷運転で界磁電流を連続的に変化させると、電機子電流が遅相電流から進相電流まで連続して変化させることを利用する」ってことだと考えているのですが、これらをうまく関連付けることができません。どうやってまとめたらいいか教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学
- 三相同期発電機について質問です。
三相同期発電機の無負荷試験について質問です。3.5kw 220V 9.3A 4極 80% ・界磁電流が低い場合、端子電圧と界磁電流が比例関係となる。なぜ？ ・界磁電流がある程度高くなると端子電圧が飽和するようになる。なぜ？ ・界磁電流を増加させた場合と減少させた場合では端子電圧の値が異なった。なぜ？ 同じく短絡試験について ・電機子反作用の影響が生じた場合、界磁電流と短絡電流は比例しないはずである。 しかし実験では比例した。（短絡電流は定格の200％まで測定） なぜ？ 散々調べてみましたが、よくわかりませんでした。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 同期発電機の同期インピーダンスと力率
同期発電機の同期インピーダンスは力率によって変化しますか？ 一般には、変化するような記述は見当たりませんが、電機子反作用は力率により変化し、見かけ上の電圧降下の変化で同期インピーダンスが変化するように思います。 もし回転子鉄心が無く常に真空であれば負荷電流による磁束は電機子巻線の自己インダクタンスも一定で、電機子反作用電圧も力率によらず一定、同期インピーダンスは電機子巻線の抵抗＋自己インダクタンス＋漏れインダクタンスになると思います。 しかし実際には回転子鉄心があり、力率により電機子巻線の磁束の位相と回転子の相対位置が変化し、電機子巻線の自己インダクタンスに影響すると思います。もしそうなら、自己インダクタンスは力率に影響されると思います。 ただそれに関する記述をネット上で探しましたが見つかりませんでした。 実際のところどうなのでしょう？
- ベストアンサー
- 電気設計
- 電験の練習問題を解いてください
電験の練習問題を解いて式等の解説をお願いいたします。（解答だけでもいいのでお願いします） 1. ４極、重ね巻、電機子導体の総数200、電機子鉄心長0.8m、電機子鉄心外形0.6m、磁束密度1Tの他励発電機が回転速度1000minで回転している、以下の値を求めよ a １極当たりの磁束 b 電機子定数 c 回転角速度 d 誘電起電力 2. ４極、電機子定数Kaが24、電機子抵抗0.2Ωの他励直流機が１極あたりの磁束0.035Wb、回転速度1200min、界磁電圧100V、界磁電流1Aで発電機として運転している。負荷を接続したところ、端子 電流（電機子電流）が10A流れた。以下の値を求めよ a 誘電起電力 b 端子電圧 c 入力及び出力の電力 3. 定格電圧220V、定格電流100A、電機子巻線抵抗0.1Ω、界磁巻線抵抗200Ωの分巻発電機がある。この発電機が定格の状態で運転している時の以下の値を求めよ a 誘電起電力 b 界磁電流 c 電機子電流 d 電圧変動率 4. 定格出力40kw、定格電圧200V、回転速度1500minで運転中の他励発電機がある。この発電機の端子電流及び界磁電流を一定に保ったまま、回転速度を1000minに低下させた。この場合の誘電起電力Vの値を求めよ。（ただし、電機子巻線抵抗は0.05Ωとし、電機子反作用は無視できるものとする） 以上です。よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- その他（職業・資格）
- 電験 他励発電機，他励電動機について
素人です。 よろしくお願いします。 定格電圧220V，定格電流80A、電機子回路の抵抗0.1Ωの 他励直流発電機がある。 ただし、励磁電流はかわらないものとする。 【a】 発電機の誘導起電力は？ 誘導起電力E，端子電圧V 電機子電流Ia（定格電流I=Ia） 電機子抵抗ra とすると E=V+Iara =220+80*0.1 =228[V] 【b】 この発電機と電動機として用いて、電機子電流80Aで 発電機のときと同じ回転速度で運転する場合の 電動機の逆起電力[V]はいくらか。 他励発電機は励磁電流が変化しないため、磁束φは 一定である。また、回転速度が一定であるため 逆起電力E’は E'=kφN=E となるため、逆起電力は228[V]である。 【c】 このときの供給の端子電圧はいくらか？ 電動機の端子電圧をV’とすると V'＝E'+Iara ＝228＋80＊0.1 ＝236[V] 自分なりに解答を考えてみましたが、 この理解でいいのか悩んでいます。 どうぞよろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- 電験３種の問題で、三相同期発電機からの質問です。分からなくて困っていま
電験３種の問題で、三相同期発電機からの質問です。分からなくて困っています。 以下が問題です。 [問] 定格出力10000[kV・A]、定格電圧6000[V]、定格力率90%の三相同期発電機がある。この発電機に界磁電流を400[A]流した場合の無負荷端子電圧は6600[V]、短絡電流は1050[A]であった。 （１）定格電機子電流はいくつか？ 「解答」定格電機子電流をInとすると、10000 * 10^3 = √3 * 6600 * In よってIn = 875[A] （２）定格電機子電流に等しい三相短絡電流を流すのに必要な界磁電流は？ 「解答」三相短絡電流は界磁電流に比例するから、400 * 875 / 1050 = 333 [A] （３）同期インピーダンスは？ 「解答」端子電圧6600[V]のときの短絡電流は1050[A]であるから、6600 / (√3 * 1050) = 3.63 （１）で定格電機子電流を求める際に、定格電圧ではなく無負荷端子電圧を用いるのはなぜなのでしょうか？そもそもの私が、「定格電圧」と「無負荷端子電圧」の定義が分かっていないのかもしれませんが・・。（２）（３）はなんとなく分かりますが、なにぶん電気は不得意なので、そちらも詳しく解説していただければ幸いです。 問題のイメージがつかみやすいと思い全問長々と書きましたが、特に分からないのは（１）です。 お手数ですが、ご解答よろしくお願いします。
- 締切済み
- 物理学
- 直流発電機について
写真に示す特性は、他励発電機を600【min^-1】で運転したときの界磁電流If【A】と誘導起電力V【V】の関係を表しています。このとき、次の各問いについて教えてください。(ただし、電機子反作用やブラシでの電圧降下を無視するものとします。) (1)他励発電機として使用し、界磁電流If=8【A】で負荷をかけたとき、端子電圧はV=122【V】となった。電機子巻線抵抗がRa=0.02【Ω】であれば、負荷電流I=Iaは何【A】か？ 端子電圧が122【V】、Ifが8【A】なので写真より無負荷電圧が127【V】 電機子巻線抵抗によって5【V】電圧降下？ (2)先ほどの発電機を分巻発電機となるように結線し、負荷をかけたところ、端子電圧はV=120【V】になった。界磁抵抗がRf=15【Ω】の場合、次の電流を求めよ。 (1)界磁電流If【A】 (2)電機子電流Ia【A】 (3)負荷電流I【A】 両方とも 良く分からないです。お手数ですが、回答の方よろしくお願いします。
- 締切済み
- 電気・電子工学
- 三相同期発電機について
短絡比の大きい機械は電機子反作用が小さく、界磁磁束が大きく、 起電力を誘導するのに要する界磁電流も大きくなり～ とあるのですが、短絡比（Ks）が大きいということは百分率同期インピーダンス（%Z）は %Z=1/Ks×100 と、小さくなるので電機子反作用が小さくなるのは理解できるのですが、 界磁磁束はなぜ大きくなるのでしょうか？
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
とても勉強になりました。 「負荷トルク」とは何か？が私の疑問の始まりでした。 同期発電機は、固定子、回転子ともに磁極があり、引き合いながら 回転していると考えれば、納得できました。 頂いた回答もスッキリ理解できました。ありがとうございました。