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東日本と西日本の電気の周波数の違いはタービンの一秒間の回転数が60回と50回の違いだとしりましたが、発電所のタービンの回転数を昔から一定に保てるものなのですか?

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A 回答 (4件)

電力系統に繋がったタービン発電機の場合、逆に系統の周波数でタービンや発電機の回転数が決まったりします。

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 前の方々が書かれているとおり、タービンと軸直結した発電機が秒速50回転、あるいは60回転することで、50Hz、60Hzの発電を行います。

正確に言うと、大型のタービン発電機では、こんなに高速で回転できないので、半分の秒速25回転/30回転で回っています。

 イメージで言うと、発電機は蒸気や高温ガスのエネルギーで、50/60Hzをより周波数を上げるように回して発電しますが、電気を消費する負荷が重くぶら下がっているので、なかなか周波数は上がりません。電力消費が増えると、負荷が増して周波数は下がってくるので、蒸気やガス供給を増やして発電機を一生懸命回し、周波数を維持します。逆に、電力消費が減ると、負荷が減って周波数が上がるので、蒸気やガスを減らして少し楽に発電機を回します。
 こんな感じで、50/60Hzの周波数を維持しているわけです。
 周波数が変動すると、モーターの回転数(同期モータ)や時計(電源周波数をカウントしている)が狂うので、「品質の高い電源」は「電圧」と「周波数」が安定している必要があるのです。

 送電線が壊れて発電所と電力消費地とが切り離されると、発電機の負荷が急になくなり、タービン発電機の回転数が急激に高くなって破損の恐れがあるので、急激に蒸気やガスの供給を止めてオーバースピードを防止します。
 逆に、地震などで発電所がいくつか停止すると、残った発電所だけでは電力消費をまかなえなくなり、電力系統全体の周波数が低下します。これを蒸気やガスの供給を急激に上げて補償できればよいですが、発電機の能力から無理な場合は、周波数低下を止められず、残った発電所も制御不能となって、どんどん緊急停止せざるを得なくなります。これが、先日の韓国の大停電や、かつての「ニューヨーク大停電」のような広域停電を引き起こすわけです。
 東日本大震災直後のように、明らかに電力が不足すると分かっていれば、あらかじめ決めた地域を事前に停電させて周波数の低下を防止できますが(計画停電)、地震などで緊急に発生した場合は対応が間に合わず大停電となる可能性があるわけです。
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正確には、タービンではなく発電機の回転数、ガスタービン発電機等は減速しているはずです。

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タービンの回転数を保つ装置は調速機と言い、最も昔からある方式は


遠心力を利用したものです。
(回転数が落ちるとバルブが開き送られる蒸気(水)の量が増える。)
発明者はワット(蒸気機関の発明者と同一人物)なので、発電機より昔から存在する技術です。
wikiなどで「調速機」で調べれば説明文が出てきます。
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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。
 調べて考えたところ、回転数に比例して電圧が上がり、結果電流も上がって、一回転の電力は回転速度の二乗に比例する、、ようですが、だとしたら時間当たり出力は3乗に比例する、ということでいいのでしょうか。

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。
 (d磁束/時間)×巻き線=(比例)=電圧と思いますが、(d磁束/時間)が本来の概念として相当するのは電流なのか電圧なのか。
 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.
電力とは単位時間当たりに生み出すエネルギーのことを意味します。
(仕事率と同じ次元になります。単位も仕事率の単位W(ワット)を使用します)
時間当たりの量ですので、1回転当たりのエネルギー量と同じではありません。
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。

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

Q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。   

Aベストアンサー

同期発電機なら回転数が大きく変化することはありません。同期機の回転数は周波数で決まるからです。出力が1.5倍になったからといって回転数も1.5倍にはなりません。
蒸気量を増やしたとき、増加した蒸気量分のエネルギーはタービンの回転数を増加させるのではなく、トルクを増す方向に働きます。
現実には蒸気量を増やすと運転点が変化するので、わずかながら回転数は増加します。その場合、電圧や周波数が変動するためガバナで調整します。

同期機の速度制御、出力制御などの詳細は、電験のテキストか電気機器の専門書に説明があります。

Qこの周波数はいくつ?

ある物体に60rpmのカムで加振させている場合、
物体の周波数は何Hzになるのでしょうか?

Aベストアンサー

RPM = Revolution Per Minute
ですから、1分間の回転数という意味ですね。対して、
Hz :1秒間の振動数(回転数)
ということで、RPMからHzへの換算式は

(RPM) / 60 = (Hz)

です。
ANo.1 の方の答えと一致しますよね。

Qモータの回転数と速度の関係

モータの回転数(rpm)から速度(m/s)を求めたいのですが、どのように求めるのでしょうか?つまり単位変換ということなんですが。さっぱり忘れてしまいまして。回転という定義が良くわからないんです。1分間で何回転するのかということで、そこから速度を求めるのは容易ではないのでしょうか。おおざっぱな質問で申し訳ありません。何も思いつかないもので。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

No1で回答した者です。

最終的に求める速度を、秒速にするなら、1秒間の回転数を当てはめます。

設問が1分間ということでしたね。見落としてました。分速を求める場合は1分間の回転数を入れます。
そのまま500を入れれば良いと思います。

時速、というのは私の先入観がさせた速度表記ですので、御気になさらないでください。時速を算出するなら、500×60で30000を入れれば良いわけです。

Q電気の周波数が異なるとどのような問題が起こるのでしょうか?

家庭用の電気は100[VAC] 50[Hz]もしくは60[Hz]です。家庭用電源に対応している電子機器を異なる周波数で使用した場合(例:100[VAC] 100[Hz])、どのような問題が起こるのでしょうか?機器自体が動かなくなるのでしょうか?ご教示願います。

また、電子機器ではなく、モータを動かした場合は回転数等に問題が出てくるのでしょうか?

私の頭の中では、機器を動かすのに必要なことは
電流×電圧=電力
の関係だけであるとしか思っておりません。電力さえ満足できれば、機器を作動させることは可能であると思うのですが…
周波数も関係してくるのでしょうか?

Aベストアンサー

現在の電子機器は周波数の変化 (50Hz/60Hz) には関係ないと思いますが、100Hz を供給した場合はどうでしょうか。動くことは動くと思いますが、普通は設計範囲外でメーカーは動作を保証しないと思いますし、万一壊れても無償修理にはならないでしょう。

モーターについては、同期モーターを使用している機器では、50Hz の場合は 3,000rpm、60Hz の場合は 3,600rpm ですから、60Hz の方が 1.2倍早く回ります。洗濯機などでは、共振現象による危険な回転数がありますから、違う周波数で回転させると壊れる恐れがあります。

ただし、これはモーターがキチンと回った場合です。同期モーターでは、電源周波数に正しく同期して回るためには進相コンデンサーが必要です。進相コンデンサーの容量は電源周波数で決まりますが、50Hz に対応する進相コンデンサーが付いている場合、60Hz ではそもそも回転しないことさえあります。50Hz と 60Hz なら許容範囲で動くかも知れませんが、100Hz の電源に接続した場合、はたして回ってくれるかどうか疑問です。

以上は電源周波数の話ですが、電圧も重要です。確かに「電流×電圧=電力」ですが、電圧が半分に下がったら電流を2倍流せば同じ電力だろう、というわけには行きません。電圧が違う場合、まともに動かないことはあるし、装置が壊れる可能性だってあります。

現在の電子機器は周波数の変化 (50Hz/60Hz) には関係ないと思いますが、100Hz を供給した場合はどうでしょうか。動くことは動くと思いますが、普通は設計範囲外でメーカーは動作を保証しないと思いますし、万一壊れても無償修理にはならないでしょう。

モーターについては、同期モーターを使用している機器では、50Hz の場合は 3,000rpm、60Hz の場合は 3,600rpm ですから、60Hz の方が 1.2倍早く回ります。洗濯機などでは、共振現象による危険な回転数がありますから、違う周波数で回転させると壊れる恐れがあ...続きを読む

Q発電所で用いられる蒸気の圧力、温度について

発電所で用いられる蒸気の、タービン入口温度・圧力とタービン出口温度・圧力を、火力発電所、原子力発電所それぞれについて教えてください。また冷却水の温度についても教えてください。各発電所によってその値は違うと思うので、平均的な数値を教えていただけるとうれしいです。

Aベストアンサー

記憶から呼び戻しながら。


【原子力】
       タービン入口温度   同圧力
 加圧水型   270度前後  55~60kg/cm2G
 沸騰水型   280度前後  65~70kg/cm2G


【火力発電所】
        タービン入口温度  同圧力
 ドラム型(※1) 540度   169kg/cm2G
 沸騰水型(※2) 566度   250kg/cm2G前後


 ※1:要するに蒸気の臨界点以下
 ※2:超臨界圧の場合の温度。
    超々臨海圧なら600度弱、280kg/cm2G
    などの例もあり。


低圧タービン排気(復水器入口)の温度・圧力は復水器
に支配されますから、発電の形式には依存しません。
一般的に真空度720mmHg程度(大気圧760mmHGに比較して
-720mmHg)、温度は25度前後ですな。


正確なところは、近くの電力会社に理由と氏名を告げて
尋ねたら教えてくれますよ。

Qmin-1の意味は?

回転数とは思うのですが、min-1はどういう意味で、また何の略で、どう読むのでしょうか。

RPMであれば、round per minutesで
1分間の回転数という意味ですよね。

min-1とRPMはイコール(=)なのですか?
またなぜー1とつけるのでしょうか。

分かる方、お願い致します。

Aベストアンサー

#1の方の回答の通りですが、ちょっと補足めいたことを。

読み方は「まいふん」だと思います。そう言ってます。

rpmは[revolutions per minute]1分間あたりの回転数ですね。
http://dictionary.goo.ne.jp/search.php?MT=rpm
もしかすると「round」という言い方もあるのかもしれませんので否定はしませんが、
「revolutions」と言う場合が多いと思います。

で、なぜRPMを使わないかというと、
単位の表示方法を世界的に統一しようという動きがあり、(SI単位系を使おー)
「revolutions」は「回」という、それを表す単位がSI単位系に無いため、
RPM → min^-1 となります。

天気予報の気圧を表すミリバールという単位がヘクトパスカルになったのも
SI単位系を使おーという動きのためです。

インチ、ポンド、フィートなども使うのを避ける方向になっています。

Q「いずれか」と「いづれか」どっちが正しい!?

教えて下さいっ!
”どちらか”と言う意味の「いずれか」のかな表記として
「いずれか」と「いづれか」のどちらが正しいのでしょう???

私は「いずれか」だと思うんですが、辞書に「いずれか・いづ--。」と書いてあり、???になってしまいました。
どちらでもいいってことでしょうか?

Aベストアンサー

「いずれか」が正しいです.
「いづれ」は「いずれ」の歴史的かな遣いですので,昔は「いづれ」が使われていましたが,現代では「いずれ」で統一することになっていますので,「いずれ」が正しいです.

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。
どう違うのでしょうか?
電気のことはぜんぜん分からないので詳しくお願いします。

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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