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周波数の、位相合わせをどうやってするのか教えてほしいです！

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  • 質問者：poiuytrewq321
  • 質問日時：
  • 回答数：5件

１つの発電所内の複数の発電機の、また、１つの電力会社内の複数の発電所の送電系統の周波数の、位相合わせをどうやってするのか教えてほしいです！また、他の電力会社との間で、伝記のやり取りをするケースもありますが、長距離送電になってくると、位相がずれてきて、困ると思うのですが・・・？

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A 回答 (5件)

No.5ベストアンサー

  • 回答者： ytrewq
  • 回答日時：

発電機は起動して、系統に接続するときに周波数と位相を合わせて、遮断機を投入してしまえば、位相がずれることはありません。

系統内の全ての発電機は同じ位相で動いています。
あとは系統内の発電と負荷のバランスで周波数が決まります。（厳密にいえば送電線のリアクタンスなどで少しずれますがおおよその話で）

電力会社間については50Hz系統の東京電力と東北電力は同じ位相です。北海道電力は50Hzですが、直流で連携しているので、位相は合っていません。　60Hzの各社も連携されていない沖縄を除いて同じ位相になっています。
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No.4

  • 回答者： sego
  • 回答日時：

接続するときに、回転子ごと同期させます。

自動同期装置は強制的に系統の位相と接続する発電機の同期を取ってから接続する装置があります。逆に位相がズレた場合安全装置が働き励磁電流と系統接続を遮断されます。
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No.3

  • 回答者： foobar
  • 回答日時：

いったん系統で並列になってしまうと、


＃２さん回答のように、「自動的に位相が合う」状態になります。

たとえば、一台の発電機Aの位相が遅れると、
その発電機Aの出力（電力分担)が低下する
その結果、発電機Aが加速し、位相が進む
最終的に、適切な電力分担（蒸気タービンなどの原動機出力できまる）になる位相で落ち着く
という状態になります。
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No.2

質問の趣旨が曖昧です


１．新たに発電機を系統に並列する時の位相あわせの方法を知りたいのか？
２．すでに系統に並列されている複数の発電機間の位相・同期を取る方法が知りたいのか？
　質問の趣旨が２であれば、回答は、勝手に同期が合ってしまう。ということをきいたことがあります。
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No.1

トランスを利用して、電力のやり取りをしていると思います。

電力は、交流で伝送しているので、位相のずれは問題になりません。
交流電流は、振幅を利用して力を送ります。
この振幅の大小が電力の大小となります。
このため、振幅の幅をトランスを使って調整して給電するのです。

この回答への補足

交流だからこそ位相のずれが問題になるのです。たとえば、赤、白、黒、三相の内、Aの発電機が赤の線でプラスのときに、Bの発電機が、赤の線で、マイナスだったら困りますよね・・・？そういうことをお尋ねしているのです！
発電機が、５０個あったとすれば、その５０個すべてが、回転子と電気子がS極N極を寸分たがわず同じタイミングで回転通過していないと、送電系統に狂いが生じると思うのですが・・・？

補足日時：2005/07/03 10:28
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同期発電機を母線に並列投入する際、
1、電圧が等しいこと
2、周波数が等しいこと
3、位相が等しいこと
がありますが、それぞれ投入側が高い、低い（進み、遅れ）の状態で
投入した場合、どのような影響がありますか？

また、実際に投入する際は、投入側の電圧と周波数を若干高めで投入するのですが、
なぜでしょうか？
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

電圧が等しくない状態で投入すると，無効電流が流れます。
(発電機電圧が母線電圧より高ければ，遅れ無効電力を発生，低ければ吸収)
位相が等しくない状態で投入すると，有効電流が流れます。
(発電機の位相が母線より進んでいれば有効電力を発電，遅れていればモータ動作して有効電力を吸収)

電圧差や位相差がわずかであれば問題ありませんが，
大きな差が有る状態で無理に入れると，投入直後に大電流が流れて，
過電流リレーがとぶ可能性があります。

周波数が等しくない状態で投入すると，動揺を起こした状態になります。
周波数差が小さければ，しばらく待てば動揺が収まって同期状態に引き込まれます。
周波数差が大きいと脱調してしまいます。

>投入側の電圧と周波数を若干高めで投入するのですが
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あるいは，原動機を同期電動機で無理に加速したくないからかもしれません。

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参考URL：http://www.tepco.co.jp/kouza/pst/tips-j.html, http://www.tepco.co.jp/kouza/jyukyu/jyukyu-j.html

　電力系統で位相制御をする主たる目的は、各発電機の負荷バランスを保つためです。 系統間の電力融通のために行われるという言い方でも、外れていないかもしれません。

　電力送電系では、電圧を上げ下げするのが便利なために、交流が用いられていますが、この交流系に繋がる発電機は、言わば他の発電機と二人三脚で全体の発電を分担しています。

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位相を抜きにして考えると、ＳＩＮもＣＯＳも同じものです。ＳＩＮとＣＯＳは位相がずれてるだけなんです。
はい、意味がわかりませんね。では次。

時計の長針は１時間に一周します。２台の時計の位相が同じであればつねに同じ時間を指してます。１年後に見ても同じ時間を指してます。これが位相がずれてない状態です。
２台の時計の位相がずれた時計の場合、例えば片方が１０分の時もう一方が１５分を指してたとしましょう。位相が５分ずれてます。３０分後見に行くと４０分と４５分を指してます。
１年後見ても１０分と１５分を指してます。これが位相がずれた状態です。
だんだん時間がずれていく時計は周波数がずれてる時計ですので、位相がずれてるのとは違います。

>位相ってどんなものか知るとどう役に立つの？
同じ位相の信号を足すと信号が倍になります。
逆に位相が１８０度ずれた（時計で言うと３０分ずれた状態、正弦波のプラスとマイナスが逆になった状態）信号を足すと信号は０になってしまいます。

実際に電気の研修で交流がうんぬんってことは、多分コイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）の説明で出てきたんじゃないですか？
コイルで進んでコンデンサで遅れるとかいう奴。
実際に回路で使う時には、コイルもコンデンサもフィルタ位にしか使わないので、俺はあまり位相を意識しないで使ってます。
なので、重要というか知っておいて損は無いってレベルじゃないかと思います。

位相を抜きにして考えると、ＳＩＮもＣＯＳも同じものです。ＳＩＮとＣＯＳは位相がずれてるだけなんです。
はい、意味がわかりませんね。では次。

時計の長針は１時間に一周します。２台の時計の位相が同じであればつねに同じ時間を指してます。１年後に見ても同じ時間を指してます。これが位相がずれてない状態です。
２台の時計の位相がずれた時計の場合、例えば片方が１０分の時もう一方が１５分を指してたとしましょう。位相が５分ずれてます。３０分後見に行くと４０分と４５分を指してます。
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Q中性点とアースの違い

配線図を見ると、トランスの中性点から、接地線が「アース」がとられていますが、中性点とアースは、同じなのでしょうか？中性点から、アースをとっても、同じなのでしょうか？地中から、トランスに電流を逃がすのと、直接中性点に逃がすのと、違いは、？あるのでしょうか？

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中性点とアースは、同じなのでしょうか？
@どちらも大地に接地極を埋設しているのですが目的は全く違います。変圧器内で高圧と低圧が混食すれば電灯やコンセントの１００Ｖ回路に６，６００Ｖの高電圧が印加されて大変危険です。Ｂ種アース（トランスの中性点のアース）があれば高圧側（変電所等）でその電流を感知して地絡継電器が動作し高電圧を遮断できます。
中性点から、アースをとっても同じなのでしょうか？地中から、トランスに電流を逃がすのと、直接中性点に逃がすのと、違いは、？あるのでしょうか？
＠中性点にアースを接続しては絶対ダメです。もし接続すれば電源線から負荷を通じて中性線に流れる電流（負荷電流）がアースを接続したところから分流して漏電電流になります。当然漏電ブレーカーはトリップします。

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Aベストアンサー

まず、系統内の発電機はすべて同じ（平均）周波数で発電しています。
また、発電出力（蒸気タービンなどの出力）を上げると系統周波数は上がり、下げると系統周波数は下がります。

で、周波数調整の概要としては、
・系統内のひとつの発電所では、周波数の長期的な平均値が正確に50/60Hzになるように、発電機の制御をします。（周波数の基準は原子時計だったように思います。）
・他の発電所では、隣の発電所との電力やり取りが計画量になるように発電量を調節します。
これで、系統全体の周波数の長期間での平均値が正確な値になります。

たとえば、系統の周波数が５０Ｈｚより心持高めのとき、
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まず、系統内の発電機はすべて同じ（平均）周波数で発電しています。
また、発電出力（蒸気タービンなどの出力）を上げると系統周波数は上がり、下げると系統周波数は下がります。

で、周波数調整の概要としては、
・系統内のひとつの発電所では、周波数の長期的な平均値が正確に50/60Hzになるように、発電機の制御をします。（周波数の基準は原子時計だったように思います。）
・他の発電所では、隣の発電所との電力やり取りが計画量になるように発電量を調節します。
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Q同期発電機の無効電力について

電気の勉強をしている者ですが、解釈が合っているかわからないので質問しました。

発電所の発電機は界磁電流を調整して常に力率１になるようにして送電しているのでしょうか？そうした方が損失が減るから良いんですよね？それが一つと二つめは

ある参考書には負荷には無効電力が必要だから送電は力率１で送り需要家側でコンデンサから無効電力を供給してやると書かれていたんですが、今までの自分の解釈だと電力用コンデンサは無効電力を打ち消して力率を１に近づけるものだと思っていました。しかし、ある参考書では無効電力は 回転磁界を作ったりするのに必要な電力と書かれていました。そこで矛盾したような感覚に陥ってしまいました。まとまってなくてすみませんが、わかる方いたらよろしくおねがいします

Aベストアンサー

１）発電機は負荷側での消費電力に見合う分の発電が必要で、有効電力も無効電力も同じです。従って界磁電流の調整で常に負荷の力率を打ち消す無効電力を発生させています、負荷は力率１が理想ですが、常に変動しています。

２）モーター等の負荷は遅れ力率であるが、コンデンサーを挿入する事で遅れ力率を吸収して打ち消します、但しモーターの負荷は常に変動して、常に力率１に出来る訳ではありません、従って若干の遅れ力率の供給が発電機より必要です。

３）「電力用コンデンサは無効電力を打ち消して力率を１に近づけるものだと思っていました」その通りです
　　　モーターなどは遅れ電流となるが、コンデンサーは進み電流が流れ、遅れ電流を打ち消して力率を１に近づけますが正確に１には出来ません、その分は発電機の界磁電流の制御で発電機で吸収し打ち消します。

４）「ある参考書では無効電力は 回転磁界を作ったりするのに必要な電力と書かれていました。」その通りです
　　　モーターなどでは回転磁界を作る事でモーターは回転します、この時に遅れ電流が流れます。

５）モーターの負荷は常に変動し、その遅れ電流も変動します、コンデンサーは一定の進み電流となり打ち消すが、モーターの負荷変動に追従は出来ず、その分は発電機で打ち消します、発電機は界磁電流で連続的に変動に対応します。

６）送電線の電流を減らし、送電線での電力ロスを減らす為には負荷側でコンデンサーを挿入して調整しますが、調整しきれない分は発電機の界磁電流の調整で行います。

７）負荷側にコンデンサーを挿入して力率を１に近づける事で電力の基本料金が割り引かれます。

　　　　　　　　　　　　　参考になるかな？？

１）発電機は負荷側での消費電力に見合う分の発電が必要で、有効電力も無効電力も同じです。従って界磁電流の調整で常に負荷の力率を打ち消す無効電力を発生させています、負荷は力率１が理想ですが、常に変動しています。

２）モーター等の負荷は遅れ力率であるが、コンデンサーを挿入する事で遅れ力率を吸収して打ち消します、但しモーターの負荷は常に変動して、常に力率１に出来る訳ではありません、従って若干の遅れ力率の供給が発電機より必要です。

３）「電力用コンデンサは無効電力を打ち消して力率を...続きを読む

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Q単相モーターと三相モーターの違い。その利点と欠点。を教えてください。

位相の数が違う。といってもその「位相」って言葉から複雑怪奇。バカにでも理解できるようにわかりやすい言葉で教えてください。
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恥ずかしくて誰にも聞けないんです。

Aベストアンサー

一番大きな違いは、簡単な構造で、起動できるか(自分で回転を始められるか）どうかだと思います。一番簡単な構造である　誘導電動機で三相の場合はスイッチを入れるだけで回転を始めますが、単層の場合は、唸っているだけで回転を始められません。単相電動機でも何らかの方法で回転させれば、（例えば手で回しても良い、回転方向は、回してやった方向で決まる。）回転を続けます。この方法には、コンデンサー起動、反発起動等がありますが　1/2HPぐらいまでの小さなものに限られます。町工場など住宅地では、三相交流の供給が受けられませんので苦労したこともありました。


hp

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Q電源　２００Ｖ単相と３相の違い

電源　２００Ｖ単相と３相の違いについて教えてください。
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あと、２００Ｖ３０Ａ（単相）と書いてるサーバを、２００Ｖ３０Ａ（３相）から電源をとるとどうなりますか？（家庭用電源ではなく、会社の電源です）

２００Ｖ３０Ａ（単相）と書いてるサーバを、２００Ｖ５０Ａ（３相）から電源をとるとどうなりますか？

Aベストアンサー

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住宅の屋内では原則として、三相200Vを使用することができません。ご質問は、会社ということですから、この点はクリヤされますが、そのサーバーが、対地電圧150V以上に耐える設計がなされているかどうかを、確認する必要があります。

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

前項の問題がクリヤしたとして、次に、質問者さんの会社が、低圧受電か高圧受電かによって、この答えは変わってきます。
電力会社から200Vの低圧で受電し、単相と三相の二つのメーターが付いている場合、原則として単相負荷は単相契約で使用します。何らかの事情で単相負荷を三相契約で使用したい場合は、事前に電力会社と協議し、それなりに基本料金を支払うことが必要です。
6,000Vあるいはそれ以上の高圧で受電し、自社内で200Vに落として使っている場合のうち、電力会社との契約が「負荷契約」であったら、前述の低圧の場合と同じです。
高圧受電で、電力会社との契約が「変圧器契約」であれば、単相負荷を三相配線で使用しても、道義的には問題ありません、ただし、三相変圧器に単相負荷をかけると不平衡が生じ、電圧降下や変圧器の温度上昇を招く場合もあります。事前に十分な技術的検討が必要です。

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

200Vで30Aということは、6kVAの容量といいます。200V50A(三相)は、17.3kVAですが、そこに6kVAの余裕があるかどうかを検討しなければなりません。単相の電源盤からとるとしても、同じです。余裕がなければ、電線を太くして、ブレーカも大きなものに取り替えることなどが必要になります。
どのような業種の会社か存じませんが、「エアコンのスイッチを入れたら、サーバーまで落ちてしまった」ではしゃれにもなりません。
経験的に、単相にしろ三相にしろ、6kVAもの余裕がある電源盤は、比較的少ないように思います。事前に電気工事業者と十分な打ち合わせをされることをお薦めします。

> 電源200V単相と3相の違い…

すでに三人の方から回答があるとおりですが、まだ出ていないことを補足します。
(なお、既出の一部に明らかな誤解もあるようですが、それを指摘することは、規約違反となり、削除対象とされるので控えます。)
電気の理論には、「対地電圧」という考え方があります。大地に対する電圧です。単相200Vの対地電圧は、100Vしかありません。それに対し、三相200Vの対地電圧は、173Vまたは200Vあります。この違いは、万が一感電した場合の人体に及ぼす危険性に影響します。このため、住...続きを読む

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Q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。

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...続きを読む

Aベストアンサー

1.負荷が少なくなると、タービン出力が変化していない場合、回転速度が高くなって、周波数が上昇します。電圧も上昇します。負荷が多くなるとその逆で、周波数が低下します。

2.１の理由により、負荷の変動によって発電機の回転速度が変化するのですが、その変化をガバナー(速度調整装置)の機能を利用して周波数を一定とするように制御する運転をガバナーフリー運転と言います。なお、多くの場合、自所使用分の負荷変動が大きいときに行う運転で、電気事業者の系統の調整を行うには、それなりに大きな出力を持った発電機を必要とします。

3.発電機は系統によって支配されており、タービン出力が変化しても、回転速度が変化することは(まず)ありません。日本国内の電力会社の送電線はすべて連結されていますので、一需要家から見ると、無限母線に見えます。しかし、電力会社も複数の発電所や、変電所から成り立っており、それらの特性や、送電線経路により、特定の需要家が及ぼす影響が大きくなる場合もあります。大きな発電設備を持つ場合、当然電気事業者の設備に影響を与えます。接続されている変電所の入力が増減することになりますから、その分を他の発変電所と調整する必要が出てきます。

4.理論上の角度差は、電気的角度で±90度です。当然進み状態が発電している状態です。この角度を超えた場合脱調といいます。系統に接続されていない単独運転状態の場合は、回転速度も変化します。
単独運転状態において、ガバナーに調整を行わないで負荷を変化させた時の回転速度の変化の割合を速度調停率といい、この値の大小によって、系統に与える影響が異なります。

1.負荷が少なくなると、タービン出力が変化していない場合、回転速度が高くなって、周波数が上昇します。電圧も上昇します。負荷が多くなるとその逆で、周波数が低下します。

2.１の理由により、負荷の変動によって発電機の回転速度が変化するのですが、その変化をガバナー(速度調整装置)の機能を利用して周波数を一定とするように制御する運転をガバナーフリー運転と言います。なお、多くの場合、自所使用分の負荷変動が大きいときに行う運転で、電気事業者の系統の調整を行うには、それなりに大きな出力を持...続きを読む

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