発電所の発電機の仕組みについて

ありふれた疑問ですがお聞きいたします
発電の原理をネットで調べると巻いたコイルの中に磁石を回転させることで発電するとなっています
この原理を基に回転させる力を、水力、火力、原子力等で大型化で行って発電している所が
発電所になるところまでは、理解できます。
そこで、単純な疑問ですが、発電所の発電機のコイルの中には大きな磁石を回転させて
いるのでしょうか？そんな風には思えないのですが、電磁磁石という方法もありますが
では、その電磁磁石の電源の供給はどこからされているのでしょうか？
卵が先か鶏が先かの、愚問ですが子供に問われても上手く説明できません
どなたか、大まかで結構です。ご解答お願いいたします。

No.7 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2023/07/18 11:31

発電機の原理に出てくるのは「直流発電機」で、発電所の発電機は「交流発電機」なので、ちょっと中身が異なりますが、「発電の仕組み」は同じです。

「磁場の中でコイル（導線）を動かすと、コイル（導線）に起電力が発生する」という原理です。「フレミング左手の法則」で説明されることが多いです。
発電機の原理では、「固定した磁石が作る磁場の中を、コイルを回転させる」ものもあるし、逆に「固定したコイルの中で、固定磁石を回転させる」ものもあります。いずれも原理は同じです。
「磁場の中でコイル（導線）を動かす」か、「コイル（導線）の周囲で磁場を変化させる」かの違いです。

いずれの場合も、「原理」の説明では「磁場を作るのは固定磁石」であることが多いです。
これに対して、発電所の発電機ではおっしゃるように磁場を作るのに「電磁石」で作るのが一般的です。
つまり、「磁場を作るのもコイル（電磁石）」、起電力お起こさせるのも「コイル」ということです。

つまり、発電所の発電機では、「大きな磁石を回転させている」ということです。

＞では、その電磁磁石の電源の供給はどこからされているのでしょうか？

発電所も、発電を始める前には外部から電気をもらっています。（1つの発電所鵜の中に1号機～5号機のように複数の発電機がある場合には、隣の発電機からもらうこともできます）
最初に発電を始めるときには、この「他からもらった電気」で電磁石を作ります。
それで「発電」を始めた後からは、自分で発電した電気の一部を使ってこの「電磁石」を作ります。

発電所の中では、「ひとつの決まったことろから電気を供給する」のではなくて、「発電所の外から」「発電所内の他の発電機から」「自分で発電した電気から」などを、運転状況に応じて切り替えて運転します。
「卵が先か鶏が先か」というよりも、「ないときは隣や他からもらってくる」ということです。

周辺地域全体が停電するような非常時には、発電所内に設置した「ディーゼル発電機」から緊急に電源を供給することもあり得ます。
（それを地震や津波の影響ですべて失敗したのが福島の原発です）

この回答へのお礼

大変お詳しい説明のご解答頂きましてありがとうございました。
長らく不思議に思っていた、回転子の励磁はやはり、初期起動時は
外部電源から供給されるのですね。ここの部分がはっきり解明できた
だけでまた一つ学ぶことが出来、溜飲がさがりました。

お礼日時：2023/07/18 13:31

No.8 回答者： yhr2 回答日時： 2023/07/18 11:38

No.7 です。

質問者さんの文章をコピペしたので

『つまり、発電所の発電機では、「大きな磁石を回転させている」ということです。』

と書いてしまいましたが、

『つまり、発電所の発電機では、「大きな電磁石を回転させている」ということです。』

ということです。

電磁石は、コイルの巻き数を大きくすれば強力な磁力が得られるので、固定磁石よりも「小さくても強い磁石」を作ることができます。
経年劣化（磁力がだんだん弱くなる）ということもありませんし。

その電源の取り方は、#7 に書いたとおりです。

No.6 回答者： kairou 回答日時： 2023/07/18 11:20

＞その電磁磁石の電源の供給はどこからされているのでしょうか？

手っ取り早く言えば、電磁磁石ではなく 永久磁石 です。
磁石を固定して コイルを回転させても 同じです。
フレミングの右手法則・左手法則 は 理解できますか。
ネット検索でも 容易に分かりますよ。

No.5 回答者： OnneName 回答日時： 2023/07/18 11:20

>その電磁磁石の電源の供給はどこからされているのでしょうか？

どこからも供給されません。
全く使用していない始めだけ界磁を外部電源で励磁します。
その状態で発電機を回転させると回転子に電圧が発生しますのであとは電磁石になる外部電源は不要になります。
一旦動いてしまえば止めてしまっても回転子の残留磁気で動作するので外部電源なしで起動できます。
つまり界磁に電圧が発生すると言うことは回転子にも発生するので発電機が回転している限り回転子は電磁石になっていると言うことですね。

No.4 回答者： ssawatake 回答日時： 2023/07/18 11:01

電磁誘導の原理を使ってるので、磁場の中でコイルが動けば電流が発生します。

なので、磁石で囲まれた筐体の中でコイルだけが回転しています。

この逆でも構いません。
コイルで囲まれた筐体の中で磁石だけが回転していても発電できます。

乾電池で回るオモチャのモーターを分解すれば解ると思います。
えっ？モーターは発電機じゃ無い！ですか？

そのモーターの軸を何かで回転させれば電流が発生します。

発電機も電流を流せばモーターとなります。

発電機もモーターも全く同じ原理です。

No.3 回答者： satouhiroshi 回答日時： 2023/07/18 11:00

下記のURLでは、次の様に説明しています。

発電所にある「発電機」は、電気を作るためのコイルが120度ずつずらした位置に３つあり、その中で磁石を回転させて電気を作っています。
https://criepi.denken.or.jp/koho/denki/index02.h …
外側に固定されている３つのコイルが「固定子」で、その内側で回転している磁石が「回転子」です。
下記のURLの「水力発電/運用上の分類」にある図が参考になります。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E5%8A%9B …

No.2 回答者： trajaa 回答日時： 2023/07/18 10:51

この解説の方が基本原理から実践的な部分まで記載されていますので参考になるのでは？

https://denki-plantengineer.com/doukihatsudenki

特に最後の方の、コイルじゃなくて電磁石の方を回転させるって部分

No.1 回答者： 二段腹 回答日時： 2023/07/18 10:49

＞コイルの中に磁石を回転させることで発電するとなっています

磁石の中でコイルを回転させても電気は作れます。

筒状の壁に磁石を貼り付け、その中で筒状のコイルを回転させる。
それでも、発電は出来ます。

電気で動くモーターを回せば発電できる。というのはご存じでしょうか？
プリウスなどは、減速時にその原理で発電しています。

大きなモーターを水力、火力、原子力で回している。ということです。

ちなみに、風力、水力以外は、

火力、原子力は、お湯を沸かし、水蒸気で風車（タービン）を回している
ということです。