同期発電機の発電原理

質問

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？

回答No.2

Denkigishi · 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。

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。

回答No.1

miniture_min

http://www2.cc.oshima-k.ac.jp/~ito/lecture/textbook/3_5_2SynGen.doc

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。