蒸気タービン発電機の出力制御について
- ガバナを絞ることで蒸気タービン発電機の出力が下がる理由を知りたいです。
- 発電機の回転数や電圧が一定でも、ガバナを絞ることで出力が下がる現象について教えてください。
- 蒸気タービン発電機のガバナ制御において出力が下がる理由について詳しく教えてください。
- 締切済み
蒸気タービン発電機の出力制御について
- みんなの回答 （5）
- 専門家の回答
みんなの回答
- 久保 泰臣（@omi3_）
- ベストアンサー率24% (254/1031)
位相差は、わずかでも大きなトルク差=出力差になります。 電圧の位相は、各発電機ともに同じ波形で同期しますが 電流の位相は、それぞれで 電流の位相がちょっとでも遅れるとモーターにさえなります。 蒸気を消費している発電機は 電流(トルク)の位相が、電圧より少し早く ガバナで絞られた発電機は 電流が、電圧の位相に近づき、電流が減るのです。 例えが古いのですが、蒸気機関車の重連の場合 平坦路で、A機関車が引き続け、B機関車が蒸気送りを止めると B機関車の動輪回転数は速度/外周にピッタリですが A機関車の動輪回転数は Bよりちょっと速く回るのは スリップ度＝摩擦力＝牽引力だからです。 仮にラックアンドピニオン機関車だとしても A機関車は、Bよりラックを歪ませるほど強く圧しています。 面白い例 地球上から見た月の移動と潮の満ち干は、同期していますが その回転数は約28日/月 地球の回転数は約30日/月なので、潮の位相(電流)は少し進んでいます。 なので、地球は月を振り回す様に加速させていて 速さを増した月は離れ、地球の回転は遅くなっているそうです。 怪しい説ですけどね。
＞ この理由をお尋ねしてるのです。 発電機の出力＝発電機の入力×効率 でざっと比例しているからです。
出力を下げたければガバナを絞る、なぜだ、と考えると混乱するでしょう。ガバナとは負荷にかかわらず回転数を一定にする仕組みです。発電機は出力の電気の負荷が軽くなると発電機を回す動力も軽くなります。さて、一定の電力を発電している発電機の、電力の負荷が軽くなります。発電機を回す動力は軽くて済むようになります。同じ蒸気で運転していれば、回転数が既定値より上がってしまう。おっとっととガバナは蒸気を絞り、回転を既定値に戻そうとするでしょう。負荷が軽くなれば少ない蒸気で同じ回転数で運転できると言うわけです。出力が下がると(負荷が軽くなるため、同じ回転数で運転するために)ガバナは絞られる、と言ってください。
- hitujiotome2000
- ベストアンサー率74% (93/125)
高卒元電工の爺さんです、昭和の昔に私も疑問に思い調べたような記憶があり ますので、古い記憶をたどり記載してみますが多少の間違いは勘弁願います！ 〇結論 系統連系時の同期発電機出力は、系統側と発電機内部起電圧の位相差による ためです。 P ＝ V・E／ｘｄ ・ sinδ ここに P：発電機出力 V：発電機端子電圧 E：発電機内部起電圧 ｘｄ：発電機内部リアクタンス δ：VとEの位相差 ・・・・と示されていたような記憶が！ ここでVとEとｘｄは変わりませんので、タービン側の増速、または減速で δが増減し出力も増減するものです。（０以下となればモータリングです） ◎タービン出力が増減するとδが増減し、発電機出力も増減するのです・・！ 〇意見・検討など １．申し訳ありませんが、多少質問の記載もへんに感じました！ ・通常は発電機出力を下げたいので、タービン出力を下げると記載か・・！ ・ガバナ下げますがもへんに感じます。・・・出力を下げる場合、ガバナ の蒸気バルブ開度設定器＃６５を下げるか、負荷制限器＃７７で蒸気 バルブを閉めるかのはずだったような・・・・・！ ２．一般論的に記載してみます。（出力を上げることは位相を進めること） 多数の人が横一列になり両手を繫ぎ一定速度で前進しているとします、 ここで出力を上げる（横の人より半歩でも前に出る）には脚力を上げ、 周囲を引っ張り前に出ることと似ているようにも考えます・・・・！ （脚力を上げる → タービン出力を上げるに相当・・・と想定） ３．難しい本には・・・・次のような記載だったような！ ➡ ・タービン出力を増加すると発電機電圧位相が進み、それに伴う系統電圧 に対する差電圧が発生し、系統の発電機相互間に電流が流れて出力が増 加したような・・・・！ 有効横流？ 同期化電流？ だったような！ ・同様にタービン出力が低下すると発電機電圧位相が遅れ、それに伴う系 統電圧に対する差電圧が低下し、系統の発電機相互間の電流が減少し、 結果的に出力が低下したような記憶が・・・・！ 〇：以上のような記憶などを思い出しましたが、この内容の話はタービン側知 識、発電機知識、系統知識等等を相互に理解しないと難しかったような思 いでがあります。 ・・・ 参考としていただければ幸いです！！ 以上
お礼
ご回答ありがとうございます。 位相差が肝であることがわかりました。 ちなみに、最初の文の「蒸気タービンの出力を」は「蒸気タービン発電機の出力を」の誤記です。 系統連携している自家発において、電力会社から出力抑制を要請されたら出力を落とさなければなりませんが、その時にタービンへの蒸気流量を減らします。タービンの蒸気流量が減ってもタービンの回転数が変わらないのなら、発電機側はなんの変化も起こらないので(回転子が回るスピードは変わらないので)発電量に変化は無いのでは？と思ったのが事の発端です。
- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1347/2273)
接続する系統の電圧と、同期発電機の内部で発生する電圧との間に位相差があることに着目することが重要です。 蒸気タービンの出力（トルク）が変化すると、上記の位相差が変化することで、発電機の電気的な出力が変化するのです。 少々難解かもしれませんが、同期発電機の同期リアクタンスについて勉強してみてください。
お礼
ご回答ありがとうございます。 位相差が肝であることがわかりました。 もう少し勉強します。
関連するQ&A
- タービン発電機の制御について
廃棄物焼却炉から発生する蒸気によりタービン発電機を運転しています。発生する蒸気量は常に変動しています。発電機の定格は1980kw、1500rpmで、発生する蒸気量により1000～1980kwで発電しています。蒸気タービンの定格は6700rpmで、蒸気タービンと発電機は減速機により連結されています。つまり蒸気タービンは6700rpm、発電機は1500rpmで常に回転していることになります。 ここで疑問なのは、蒸気量が、例えば10tから15tへ増加すると、発電量は900 kwから1400kwへ増加するのに、蒸気タービンと発電機の回転数は変わらない、ということです。単純に考えると、蒸気量が増加すれば、蒸気タービンの回転数も増加し、発電量も増えると思うのですが。 蒸気量が増加しても、回転数を変えずに、発電量を増加させる仕組みを教えてください。
- ベストアンサー
- SE・インフラ・Webエンジニア
- 出力と周波数について
現在、ある施設で主任技術者をしております。 蒸気タービン発電機を系統連系し、売電もおこなっています。 しかし、私は発電機に関してあまり知識がなく人から聞かれても困ってしまう始末です。 そこで、どなたか、次の私の質問に答えていただけませんか。 １．電力会社側から需要家を見た場合、需要が発電より多くなった場合には、なぜ、発電機の周波数が下がるのでしょうか。逆に需要が発電より少なくなった場合には、なぜ、発電機の周波数が上がるのでしょうか。 ２．１のような状態の時には、ガバナが、定格の回転数になるように蒸気量を調整すると理解しています。ガバナのに関する事項で、ガバナフリー運転という言葉を聞きますが、どういう運用か解りません。教えて下さい。 ３．需要家から見た場合、需要家内に設置されている系統連系された発電機についてですが、無限大母線に接続されている状態なので、”周波数、電圧が支配されている”と聞いたことがありますが、これは、「相手側（電気事業者）の発電機の容量が大きすぎるため、需要家の発電機において仮に周波数や電圧の変動が起こっても、相手側に影響しない」ということでしょうか。もし、仮に需要家の発電機が莫大大きいものであった場合は、電圧、周波数の変動が、相手側（電気事業者）の系統に影響を与えるのでしょうか。 ４．同じく需要家から見た場合、発電機において出力を出すために、蒸気タービンのガバナの設定を数％上げることになりますが、実際にはタービンの回転数は上がりません。これは、 「ガバナの設定を数％上げた時には蒸気量が増えるため、回転子が固定子に対して回転方向に進んでしまい、角度差ができ、この角度差のまま定格回転速度で回転し、この角度差をなくそうとする力（回転子と固定子が引き合う力）が出力となる」 という理解でよいでしょうか。
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- ガスタービンとは蒸気ですか？
ガスタービンとは蒸気ですか？ ブライトンサイクルはガスタービン発電機だそうです。 ランキンサイクルは蒸気発電機だそうです。 これガスタービン＝蒸気じゃないんですか？ ガスタービンは都市ガス使って、燃料のエネルギーを回転エネルギー→電気エネルギーでさ。 蒸気は、、燃料明示してませんが、結局は気体の爆発を回転エネルギーにして発電すゆやつです。 調べてもよくわかりません。 ブレイトンサイクルはガスタービン＝ランキンサイクルは蒸気じゃないんですか？ なぜサイクルに違いがあるんだろ、、
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- 発電機に使えそうなエンジンは？
発電機を自作したいのですが、条件に合うのが無くて困っています。 条件は・・・ 軽い：山登りに携帯できる。 低回転高トルク型：発電機の特性では１０００ｒｐｍ以内で充分です。自作なんでそれ以上まわすと壊れます（笑） 回転ムラ：一定回転（ガバナー等）でなくてよい。 風力発電とか太陽電池とか考えましたが、値段や発電量を考えるとＮＧです。他の発電方式で、この条件にあう発電機があれば、それでも良いです。 方式は蒸気エンジンでも、ガソリンでもなんでも良いです。
- ベストアンサー
- その他（ホビー・玩具）
- 交流発電機の出力電圧は負荷によらず回転数比例ですか
固定子に出力巻線、回転子に永久磁石(でなくても、とりあえずは磁束一定)を用いた発電機で、外力で回転子を回転させた場合、無負荷であれば、出力電圧は回転数に比例すると思います。 ここで発電機交流出力に負荷を接続した時に、外力が一定であれば回転数が下がって出力電圧も低下すると思います。 Q1)このときの低下した回転数と出力電圧の関係は比例しますか? Q2)外力調整で回転数を維持した場合は(負荷によらず)電圧も維持されるのでしょうか? 設備損失は考慮せず、理論値としての動作として、ご回答お願いします。 私としては両者ともyesと思っています。 モーターであれば、回転子と固定子間の位相やすべりで供給電力が負荷に応じる関係でしょうが、発電機ではどうなるのかと言う疑問です。
- ベストアンサー
- 物理学
- ガスタービン同期発電機について
ガスタービン同期発電機について2点教えていただきたいことがあります。 １． 私の会社には3台のガスタービン発電機があります。（同期発電機） 銘盤を見ると全て定格力率が80%となっています。 なぜでしょうか？ 本やネットで色々と調べたのですが磁気飽和による影響なのかな？と思っています。 もしそうだとしたら、どういったことで“80%”となるのかを教えていただきたいです。 ２． ガスタービン発電機は2000kVAであるため、出力は1600kWとされています。 この場合運転時、力率を100%に近づけると2000kW近い出力まで送電可能ということでしょうか？ また一番最適な力率はやはり定格である80%なのでしょうか？ 以上2点、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- 発電機の速度調定率（ドループ）の必要性について
発電機の速度調定率（ドループ）の必要性について 発電機の速度調定率（ドループ）の必要性について御教授願います。 速度調定率を設定し、負荷変化時の周波数変化を調整する 必要性が良くわかりません。 発電機の出力が変化した場合でも、系統周波数が一定（例え ば６０Hz）になるように常に調整すればよいのではないでしょうか？ 通常、火力発電所などはガバナフリー運転を行い、系統の周波数 を一定になるよう調整します。 負荷遮断が発生し大きな負荷変化が起こると、発電機はドループ に基づき６０＋αの周波数で安定すると思います。 このとき、６０＋αではなく６０Hzで安定するよう調整すると何が問 題なのでしょうか？ 原子力機の場合、通常ロードリミッタ一定運転を行っていますが、 所内単独運転になった場合、ガバナフリー運転に移行します。 このときドループにもとづいた周波数で安定すると思います。 ６０Hzに制定でも問題ない気がするのですが？ ドループについて公式などは良く見かけますが、この必要性について 詳しく書かれたものがありません。送電系統を踏まえた発電機の電 力運用において、その必要性を御教授ください。
- 締切済み
- 科学
- 発電機の並列運転について
2台の発電機の自立並列運転時（系統とは接続されていない時）に、両発電機のガバナ特性をドループ特性にするのはなぜでしょうか？ ドループ特性を上下させることで両発電機の回転数を一緒にするという理屈はわかるのですが、別に両発電機ともアイソクロナス特性でも、両発電機が周波数一定となるよう個別制御しているのだから問題ないのでは？と思ってしまいます。 例えば、STG容量6,000kW、EG容量1,500kWとして、 STG自立運転で負荷3,000kW供給していたところにEG起動、同期投入し負荷分担制御することを考えます。 1. STG自立運転時は、STGはアイソクロナス特性で周波数一定制御します（負荷率50%） 2. EG同期投入させ、出力比に応じた負荷分担制御します。 STG:3,000kW (50%)、EG:0kW (0%) → STG:2,400kW (40%)、EG:600kW (40%) この制御は、STGのガバナを絞り（ドループ特性を下げ）、EGのガバナを開ける（ドループ特性を上げる）、つまり、両特性を負荷率40%のときに定格周波数となるようにしていると理解しています。 このとき、別に両発電機ともアイソクロナスでも、それぞれが40%負荷となるよう周波数一定制御すれば問題ないと思うのですが、なぜダメなのでしょうか。 どなたかご教授願います。
- ベストアンサー
- 電気設計
- 誘引ファンモータによる発電について
誘引ファンモータによる発電について教えてください プラントの誘引ファンモータと蒸気タービンを減速機を介して接続しています 誘引ファンモータ運転時の電流値は20A（6600V）です 蒸気タービンに蒸気を流すと発電されるため逆潮電流が30A発生するので差は50Aです P＝√3IV＝1.73*50*6600＝571kWが蒸気タービンによる恩恵を受けた数値だと思うのですが 受電電力計では300kWしか差がありません 誘引ファンモータ 巻線型誘導電動機 出力540kW 電圧6600V 電流60A 二次電圧900V 二次電流370A 回転速度1180rpm 極数6 相数3 蒸気タービン 出力540kW 蒸気量9.62ton/Hr 蒸気圧力1.57MPa 二次側回転数1200rpm 上記の式に力率を加えたとしてもあまりにも差がありすぎて理解できません ３００／５７１＝０．５２ 誘引ファンモータの制御盤には力率計を設置していませんので力率は分かりません 各計の不具合が無かったとすると公式通りで力率が悪いだけなのでしょうか どなたか教えてください
- ベストアンサー
- 数学・算数
- 蒸気タービン立ち上げ時のアイドリングについて
蒸気タービンの立ち上げ時にタービン回転数を徐々に上げていく「アイドリング」というものを行っているのですが、このアイドリングという作業は何のために行っているのでしょうか
- ベストアンサー
- 研究・開発・技術職
補足
「発電機は出力の電気の負荷が軽くなると発電機を回す動力も軽くなります。」 ↑この理由をお尋ねしてるのです。