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 500~1000kWの直流出力がほしい場合に,直流発電機を使うのと,交流の誘導発電機にコンバータを使うのとで,どちらが価格や効率の面で有利なのでしょうか?
 大きな直流発電機というのはあまり使われていないようです.例えば重くなるとか,効率が悪いとか理由があるのだと思いますが,情報が少なく困っています.最近はパワーエレクトロニクス装置がよくなって,このクラスのコンバータとかインバータも以前よりも安くなっているのでしょうか?

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A 回答 (5件)

発電機が必要ということなので、交流電源が無い場所での直流1000kWの入手に限定し、商用からの整流は除外して考えますがよいでしょうか?しかし1000kWは非常に大きいですね。

新幹線1両が300kWだし、大半を直流で動かす電話局でもそこまで大きくないです。必要とする容量が適正かどうかを再検討してください。

300kWのディーゼルエンジン発電機を10時間運転するには直径数m高さ数mくらいのタンクが必要だったと記憶しています。まず、燃料消費率から、燃料をどうやって確保し貯蔵するかをチェックしてください。国内なら確認申請、消防検査、危険物資格者、電気の官検、認定非常用設備、公害対策などさまざまな困難に直面するはずです。

日本国内であれば、地震対策として非常用発電機を設置する場合、商用と兼用の配電構成にする場合が多く、一方通信機やコンピュータなどに用いる直流電源は商用交流から整流もしくはUPSを介してバッテリーに貯蔵しながら使うのが普通です。停電と同時にバッテリーから供給し、(バッテリーは1-2時間分の容量を見込んでおき)数十秒以内に発電機を起動するという考えです。
非常発電機は交流出力が標準になります。

交流を使用するリスクとして、整流器(サイリスタ盤)やUPSが精密機器なので、盤の故障が発生する可能性がある点です。

直流で発電しても電圧を自由に変化させるにはコンバータが必要になりますので、直接直流発電機の出力を接続できるような負荷でないかぎりは採用しません。(発電所のガスの緊急遮断弁駆動用モーターなど信頼性を特に要求されるところはDCGと直結することもありますがせいぜい数十kW程度までです)

直流モーターはコミュテータ(整流子)がある銅マシンであり、重く、機械的に精密であり、寸法上の製作限界があります。1000kWを作れる職人は重電大手ではほぼリタイアしたでしょう。製造、維持、保守を考えるとメリットは少ないです。(発電機とモータは構造は同一、制御装置も同じ)

速度制御が極めて精密にできるというのが存在理由でしたが15年ほど前からベクトル制御が開発されて産業界からは駆逐されました。現在は上記のような停電してもバッテリーで駆動しなければならない非常装置の駆動源として生き残っています。
(プリンタなどの小型のマブチモータやステップモータは安価という理由で残っています)

なお、常用で使うのであれば回転機は選定対象外です。
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この回答へのお礼

 回答ありがとうございます.
 重く,製造も困難となれば,やはり交流発電機とコンバータの組み合わせのほうが有利なようですね.

お礼日時:2005/02/20 16:53

交流の方が発電設備から出た電圧を自由にトランスで上げ下げできます。

絶縁も交流の方が簡単、開閉器も交流の方が簡単です。(直流は切れが悪いため電圧が高くなると真空切りのスイッチを使わなければなりません)

250kVA4台ぐらいで、分散発電すれば負荷状況におおじて必要な発電機を起動すれば無駄がありません。
1台壊れても750kVAまでは出ます。

効率はこれで20~40%程度でしょう、相当な廃熱がでるのでスパリゾートを併設すれば巨大コジェネレーションで80%ぐらい?

これを改造すれば300kW? 1000V?程度までの AC/DCコンバータ効率93%??

参考URL:http://www.takasago-ss.co.jp/dc/hx/hx.htm
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1000kwは間違いでしょ!。

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どのような用途に使用するかわかりませんが、例えば電車用の直流変電所では交流を整流した直流を電車に供給しています。


商用周波が利用できるなら所要の電圧が出るトランスと整流器の組み合わせがメンテナンス費用も含めて有利ではないかと考えます

この回答への補足

 回答ありがとうございます。
 補足しますと,原動機は風車で,これで発電機を駆動することを考えています。普通の風車は交流で発電して,その電力をそのまま系統に流していますが,全てを二次電池などの直流が必要な装置に送り込みたいのです。

補足日時:2005/02/18 11:02
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発電機ではなくて、モーターのことで考えると次の利点が交流にはあります。



交流モーターですと、小さくても力強く制御しやすいと言うことがありますし
メンテナンスにしても、回転する部分のブラシがないので
その汚れを気にしなくて良いと言うことがあります。

直流モーターですと、ブラシがあるので長期間使用していると、汚れが出たり摩耗するので、
メンテナンスが面倒と言うことがあるのでしょう。

それが発電機にも言えるのではないでしょうか?

この回答への補足

 風車で駆動することを考えています。同期発電機やかご型誘導発電機もありますが,最近は巻線型誘導発電機がよく使われていてブラシがあります.
 直流電動機だと電流全てがブラシを通るように思います.そうなるとこのブラシは,同じ定格容量の巻線型誘導電動機のブラシより大きくなりそうですどうでしょうか?

補足日時:2005/02/18 11:09
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この回答へのお礼

 回答ありがとうございます。

お礼日時:2005/02/18 11:09

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> 200V30A(単相)と書いてるサーバを、200V50A(3相)から電源をとると…

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 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
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短所 同じ電力なら交流電圧の最大値は直流の√2倍になり,絶縁設備に経費がかかる
 

Q発電機の電力と回転数、 起電力と電圧と電流、 について

1 発電機の回転数と電力の関係を知りたいと思います。
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2 じつは、今だに起電力と電力と電圧と電流の統合的関係がわかっていません。
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 起電力とは電圧だとしたら、負荷を並列に数を増やすと抵抗が減って、それに応じていくらでも電流を流せるはずという原理になってしまいそうです。
 発電機は他の仕事を電力に変換するはずなのに、電圧か電流の一方の式しか見付けられませんでした。
 仕事=抵抗×ストローク、に相当するものはどうなっているのでしょう。実際の事情でなく原理として知りたいです。

2 の方は暇なときでいいです。1の方は困るというより、わからないと危ういというか。

Aベストアンサー

1.
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回転数を上げると、1回転に要する時間は反比例して小さくなります。
つまり回転数を2倍にすると電力は4倍になりますが、1回転当たりに生み出すエネルギーはその半分、つまり2倍になります。

2.
起電力とは誘導される電圧をさします。
では負荷のインピーダンスを小さくすることでより大きな仕事を取り出せるかというとそれは違います。
負荷のインピーダンスを小さくし電流量を大きくすると、発電機内の磁界が大きくなり発電機をまわすのに必要なトルクが増大します。
同じ仕事率で発電機を回すと、(仕事率)=(トルク)×(回転数)ですので回転数が落ちてしまいます。その結果、起電力が落ちてしまいます。
出力電圧を一定にするためには与える仕事率をより大きくする必要があります。


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