交流発電機が作る周波数と電圧に関して

交流発電機が作る周波数と電圧についてなのですが、
誘導電動機は、周波数or電圧で回転数が変わるので、
発電の場合も回転数が変われば周波数or電圧が変わるのだと思います。
しかしながら、東日本の50Hz、西日本の60Hz。こうなった理由は、
それぞれドイツ製の、アメリカ製の発電機を用いたため なのですが、
それぞれの発電で、回転数を変えればつくる周波数を変えられると思うのですが、どこかに間違いがあるのでしょうか。
ちなみに
・商用電源として発電する上で、電圧(出力)はどのようにして変えているのでしょうか。
・電圧によるときと、周波数によるときで電動機の回転の仕方は何か変わるのでしょうか。

できる限り教えてください。電気用語、工学等大体大丈夫です。遠慮せずお願いします。

No.1 回答者： fxq11011 回答日時： 2011/02/18 20:54

周波数はもろ回転数で決定。

電圧は負荷によって変動します、起電力は確か、導体が磁束を切るときの磁束密度により変わります。
起電力も電力なら、電力＝電流×電圧のため、過負荷（電流大）になると電圧が下がります、商用電源は周波数一定のため回転数が変えられませんので、磁束密度を変えるのでは、つまり界磁の磁力を調整（界磁電流を調整）。
現実には消費電力が極端に多くなると、他の発電機、さらには他の地域から電力をもらいます。
アメリカではこのネットワークが日本ほど充実していないため、過負荷に耐えられす電圧がていかして大規模停電が発生したと聞きます。

No.2 回答者： sailor 回答日時： 2011/02/18 20:55

確かに回転数を変えれば周波数は変えられますが、コイルにはインダクタンスというものがありますよね。

50Hz用に作られたもので60Hzを発電するとコイルのインダクタンスがそれだけ増えることになり、結果として損失が増えてしまいます。逆の場合はインダクタンスは小さくなりますが回転が落ちた分だけ、そのままでは出力電圧が下がってしまいます。いずれにしてもよい結果は得られません。

商用電源で利用する場合は周波数（回転数）は変えられませんし、電圧も変えられませんね。でも発電機に掛かる負荷は常に変動しているわけで、何らかの制御をしなければ安定して電源を供給できないのは明らかです。一般に発電機でこのような制御をするにはフィールド電流の増減で行います。フィールド電流とは発電機の出力コイルをステーターと呼びますが、中で回っている磁石の部分を電磁石としてこの電磁石に流す電流のことです。回転数が一定でも、回転する磁界の強さを変えれば出力を変えることができるのでこのようにしています。

回転数一定で電圧一定の状態でも負荷変動に応じて磁界の強度を変えて出力電流を増減できるようになっています。

No.3 回答者： ge_2011 回答日時： 2011/04/01 18:28

間違い有りません

発電機の周波数は極数と同期速度（回転数）で決定します。
同期速度＝120×周波数/巻線極数
200ｖ/10KVAぐらいの容量だと
販売されている発電機の回転数は
大体下記の2種類だと思います。
3,000min-1/2P＝50Hz
3,600min-1/2P＝60Hｚ
1,500min-1/4P＝50Hｚ
1,800min-1/4P＝60Hｚ
巻線の極数と回転数で周波数は決定するので
同じ発電機で回転数を変えるだけで
周波数変わります。
回転数が多い60Hｚでは同じ発電機でも
出力容量が大きくなります。
電圧はＡＶＲの励磁電圧で制御します。

もう解決済みでしょうが参考まで。