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同期発電機の出力可能曲線について質問です。低励磁(進相)運転の制限理由に、
”漏れ磁束の増加による固定子鉄心端部の過熱のため”
という説明がどの参考書にもかいてあるみたいですが、漏れ磁束の増加と固定子鉄心端部
の過熱の関係がよくわかりません。

以下の2点について、詳しい方御教授願います。

1)進相運転時、漏れ磁束が増加する理由

2)漏れ磁束による固定子鉄心端部の過熱のメカニズム

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A 回答 (2件)

1)進相運転時、漏れ磁束が増加する理由



固定子(電機子)端部の漏れ磁束は,進相運転時に増加します。

同期機の電機子反作用が,電機子電流の位相により異なることはご存知でしょう。
すなわち,遅相電流では減磁作用,進相電流では増磁作用が起こります。
界磁の作る磁束と電機子の作る磁束は,進相電流のときは加算されます。

電機子端部の漏れ磁束は,電機子巻線に近いので,
第一義的には電機子電流の大きさで決まります。
ここに界磁磁束の作る漏れ磁束が,
加算される場合(進相)と,
減算される場合(遅相)とがあり,
加算される場合には漏れ磁束が大きくなります。


2)漏れ磁束による固定子鉄心端部の過熱のメカニズム

固定子端部の漏れ磁束は,
電機子巻線のコイル端部(固定子鉄心から出て反対の極へ飛ぶ部分)
を囲むように流れます。一部は,電機子鉄心の端面から出入りします。
電機子鉄心は積層鋼板で作られており,
軸に垂直な面に平行に,電磁鋼板を積んであります。
この面内を流れる交流磁束に対しては,渦電流はほとんど流れません。

渦電流は,磁束を囲む経路に沿って流れます。
磁束が鋼板の面内を流れている時,
渦電流経路は,電磁鋼板の表面から裏面を通る長い経路となり,電気抵抗は大きくなります。
これに対して,渦電流を流そうとする誘導電圧は,
うすい鋼板の中を流れるわずかな磁束の分だけです。
よって渦電流はあまり流れません。

ところが,軸に平行な方向,すなわち固定子鉄心の軸端面を出入りする交流磁束に対しては,
渦電流が電磁鋼板の面内を堂々と流れます。このため過熱してしまうのです。
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この回答へのお礼

早速の回答ありがとうございます。

"軸に平行な方向,すなわち固定子鉄心の軸端面を出入りする交流磁束に対しては,
渦電流が電磁鋼板の面内を堂々と流れます。このため過熱してしまうのです"

のところがよくわかりません。

固定子鉄心端部の構造図を見ると、積層鉄心を積み込んだ後、非磁性体のフィンガープレートとクランパという部材を重ね、最後に鉄心を貫通するスルーボルトで締め付けてあります。

さらに、クランパの外側には積層構造のエンドシールドを設けて、漏れ磁束が主鉄心端部に達しにくい
構造になっている様に見えます。
この場合、漏れ磁束はエンドシールド部やスルーボルト等の構造物に堂々と流れるということなでしょうか。

お礼日時:2012/07/11 23:27

>>"軸に平行な方向,すなわち固定子鉄心の軸端面を出入りする交流磁束に対しては,


>>渦電流が電磁鋼板の面内を堂々と流れます。このため過熱してしまうのです"
>のところがよくわかりません。

説明不足ですいません。
まず,渦電流は磁束を囲む経路を流れます。
積層した電磁鋼板に,面に垂直方向から磁束が進入すると
磁束を囲む経路として,鋼板の面内を"渦電流"が流れる,という意味です。

> 固定子鉄心端部の構造図を見ると、積層鉄心を積み込んだ後、
> 非磁性体のフィンガープレートとクランパという部材を重ね、
> 最後に鉄心を貫通するスルーボルトで締め付けてあります。
> さらに、クランパの外側には積層構造のエンドシールドを設けて、
> 漏れ磁束が主鉄心端部に達しにくい構造になっている様に見えます。
> この場合、漏れ磁束はエンドシールド部やスルーボルト等の構造物に
> 堂々と流れるということなでしょうか。

メーカにより構造は多少違いますが,
固定子端部の漏れ磁束が,電機子鉄心に入射しないようにする
工夫が,いくつかあります。
1) 非磁性エンドリング(リテイニングリング)を用いる
2) 固定子鉄心端部を段落とし構造にする
3) 端部鉄心セグメントティース部にスリットを設ける
4) 端部漏れ磁束を遮蔽する磁性エンドシールドを設ける
5) エンドシールドの外側にシールド銅板を設ける
6) 鉄心端とエンドシールド間に非磁性フィンガープレート(外側間隔片)を設ける
(電気学会技術報告1139号「同期機固定子鉄心の損失低減技術」より)

質問者さんのケースは,エンドシールド部で漏れ磁束を短絡し,
固定子鉄心端部に達しないようにする(4),という構造ですね。

この回答への補足

ありがとうございます。

理解出来ました。

構造図と、鉄心端部の磁束の流れについて

復習し、理解を深めたいと思います。

補足日時:2012/07/16 00:35
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

間違って補足にお礼入れてしまいました。

お礼日時:2012/07/16 00:37

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Q発電機 無効電力 進相運転について

カテゴリを間違えてしまいましたので、再投稿します。
発電所の無効電力について教えて下さい。

深夜帯等で電力需要が少ない時は、送電線に遅れ無効電力が発生し、系統の電圧が上昇してしまうと聞きました。
そしてその電圧の上昇(フェランチ効果?)を抑えるために、発電機を進相運転にして進み無効電力を作り、送電線から戻ってくる遅れ無効電力を吸収している、と聞きました。
そこで疑問があります。

1.) 電力需要が少なくなると、なぜ遅れ無効電力が発生するのでしょうか?

2.) 遅れ無効電力が発生すると、どうして系統の電圧が上昇するのでしょうか?

3.) 遅れ無効電力と進み無効電力を吸収する、という上手いイメージが湧きませんでした。計算式によって成り立つものだとは思うのですが、言葉で説明するにはどう説明すれば良いでしょうか?

電気については詳しくなく勉強中のため、なるべく砕いた説明をして頂けたらと思います。
詳しい方がいらっしゃいましたら、ご教授をお願いいたします。

Aベストアンサー

無効電力や、フェランチ効果については、もう一方の(「エネルギー」カテ)質問への回答に書きました。併せて参照ください。
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/9088930.html


>1.) 電力需要が少なくなると、なぜ遅れ無効電力が発生するのでしょうか?

 負荷が減少することにより長距離送電線の「コンデンサー」要素が卓越して「遅れ位相」(電流に比べて、電圧が遅れる)となり、無効電力が「遅れ」側になるということです。
 発電機は、通常「進み位相」で制御しますので、通常時は「進み無効電力」ですが、送電線の長いところで、夜間の電力需要が減ると、「遅れ無効電力」になります。

 「遅れ無効電力が発生する」というよりも、「進み」であった無効電力が「遅れ」になる、ということかと思います。

(↓ 参考サイト)
http://denkinyumon.web.fc2.com/denkinokiso/feranchikouka.html


>2.) 遅れ無効電力が発生すると、どうして系統の電圧が上昇するのでしょうか?

 「フェランチ効果」です。もう一つの質問への回答にも書きましたので再掲します。
 負荷が減少することにより送電線の「コンデンサー」要素が卓越して「遅れ位相」(電流に比べて、電圧が遅れる)となり、「発電端電圧」を一定に制御すると、送電線の「抵抗」「コイル」分の電圧降下ベクトルとの合成で、「受電端」の電圧が高くなる現象だと思います。
 上昇するのはあくまで「電圧」であって、「消費される電力」ではありません。「電力」と考えると混乱しますので、「電流」と「電圧」とで分けて考えた方がよいと思います。
 「位相のズレ」が、通常の「進み」から「遅れ」になることによる、「電流と電圧の位相差が逆転することによるトリック」みたいなものと考えればよいと思います。


>3.) 遅れ無効電力と進み無効電力を吸収する、という上手いイメージが湧きませんでした。

 「無効電力を吸収する」と言うとらえ方だと、本質を見失います。あくまで、「電流」と「電圧」の位相で考えた方がよいと思います。
 
 この辺は詳しくないのでよくわかりませんが、
(1)発電機側の励磁を下げることで、電流に対して電圧の位相を進める
(2)送電網の中で、需要家側(受電端側)のコンデンサーを開放してもらい、負荷のコンデンサー分を減らす(位相の遅れを軽減する)
(3)負荷側をバイパスする「分岐リアクトル」(つまりコイル)で負荷のコイル分を増やす(位相の遅れを軽減する)
ことで「遅れ位相」を改善し、フェランチ効果を抑制するということだと思います。

無効電力や、フェランチ効果については、もう一方の(「エネルギー」カテ)質問への回答に書きました。併せて参照ください。
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/9088930.html


>1.) 電力需要が少なくなると、なぜ遅れ無効電力が発生するのでしょうか?

 負荷が減少することにより長距離送電線の「コンデンサー」要素が卓越して「遅れ位相」(電流に比べて、電圧が遅れる)となり、無効電力が「遅れ」側になるということです。
 発電機は、通常「進み位相」で制御しますので、通常時は「進み無効電力」ですが、送...続きを読む

Q同期発電機の進相運転について。

今3種の電力を勉強しています。
インターネットなどで調べたのですが、答えが無く質問させていただきます。よろしくお願いします。
最近はケーブル送電の増加などにより、深夜などの軽負荷時に無効電力が余剰となり系統電圧が上昇しやすくなっている。(フェランチ現象の話でここは理解できます。静電容量が大きいCが大きいと電流IはI=JωCVで無効電力はQ=JωCV^2となって大きくなるからだと思います、ILにICが打ち勝って進み力率になるのもわかります)

問題は次の文章なのですが、

このため余剰無効電吸収のため、発電機の進相運転を行い発電機の励磁電流を減少させて行う。ただし、内部相角差が大きくなり安定度が減少します。とのないようです。なぜ発電機の進相の運転をすると無効電力が減少するのでしょうか??同じ働きをするものに同期調相機がありますが、同期調相機の場合は進み力改善は同様に励磁を弱めてリアクトルと同じ働きをさせると思うのですが関係があるのでしょうか??励磁を弱めると内部起電力が低下しE=444Fωφの同期機の誘導起電力の式から内部角差SINσ=XP/VrVsが大きくなり安定度が悪くなるのは調べてわかったのですが。大変長くなりましたが最後まで読んでいただきましてありがとうございました、ご教授よろしくお願いいたします。

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Aベストアンサー

#1お礼欄に関して。
「電流は(電圧の)高いほうから低いほうに流れる」という考え方はしないほうが良いかと思います。(位相差の問題などもあるので。)
「端子電圧と誘導電圧の差(交流なので、振幅だけでなく位相差も考慮する必要がある)と内部インピーダンスによる電圧降下(内部インピーダンス*電流) が一致するような電流が流れる」と考えるべきでしょう。

遅れ進み。
電流の遅れ進みを考える場合には、電流をどの向きを基準にとっているか(同期機から流れ出る向き(発電機)か、同期機に流れ込む向き(電動機)か)を考慮する必要があります。基準の向きが変わると、電流の(電圧に対する)遅れ、進みの表現も変わります。(たとえば、コンデンサは、流れ込む向きを基準にすると進み電流が流れています(進み無効電力を消費、と表現できる)が、流れ出る向きを基準に取ると逆に遅れ電流が流れていることになります(遅れ無効電力を供給、と表現できる)。

回転子の進み遅れを言う場合には、端子電圧に相当する磁界の向きに対して、回転子の基準軸(あるいは回転子鎖交磁束の方向)が進みか遅れか、で言うように思います。

#1お礼欄に関して。
「電流は(電圧の)高いほうから低いほうに流れる」という考え方はしないほうが良いかと思います。(位相差の問題などもあるので。)
「端子電圧と誘導電圧の差(交流なので、振幅だけでなく位相差も考慮する必要がある)と内部インピーダンスによる電圧降下(内部インピーダンス*電流) が一致するような電流が流れる」と考えるべきでしょう。

遅れ進み。
電流の遅れ進みを考える場合には、電流をどの向きを基準にとっているか(同期機から流れ出る向き(発電機)か、同期機に流れ込...続きを読む

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

Q発電機の出力変化と電圧調整の違いは?

はじめまして。
昨年、電験3種に合格し、現在、電験2種取得に向け勉強している者です。

発電機出力はどの様にして変化させているのでしょうか?
・原動機の入力を変化させていることは知っています。

電圧調整・出力変化ともに、界磁電流の調整(=内部誘起電圧の変化)を
伴うと考えており、これらの違いは理論式{P=(Vs・Vr・sinδ)/X}より、δ(相差角)の変化であろうと考えてます。

では、どうやってδは決まるのでしょうか?
P-δ曲線に従うとしても、P-δどちらの変化が先なのか解りません。
また、AVRによる電圧調整時とは何が違うのでしょうか?

よろしくご回答をお待ちしてます。

Aベストアンサー

>電圧調整・出力変化ともに、界磁電流の調整(=内部誘起電圧の変化)・・・  は少しだけ理解が違うようです。
火力発電所の出力を増加する場合は、まず、タービンの蒸気量を増やします。それによって発電機への機械入力が増えます。その結果、内部相差角も増えます。エネルギーは発電機で蓄積できないので、電気出力は入力に追従して増加します。このままだと発電電圧は上昇しますが、出力制御とは別にAVRが働いて励磁を調整して電圧は維持されます。AVRは無効電力を増減して、つまり力率を変えて電圧を制御します。有効電力(出力)は調整しません。同期調相機と同じです。

Q2E、3E、4Eってなんですか?

電気設備の設計を勉強中の気分は若者です。
モーターなどの保護回路でよく2Eリレーとか3Eリレーと
か聞くのですが少し調べてみると、
 2E、3E、4E
とあるようです。周囲に聞いても確固たる説明のできる人
がいないので質問なのですが、
 1.各々の意味とその出典は何ですか?
 2.他に1Eとかもあるのでしょうか?
教えてください。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

(1)サーマルリレー(熱動形過負荷継電器)・・・1E,2E
(2)モーターリレー(静止形継電器)・・・1E,2E,3E

ここででてくるEは要素(ELEMENT)のことで
1E・・・過負荷
2E・・・過負荷、欠相
3E・・・過負荷、欠相、逆相

一般的に使われるのは2Eリレーです。水中ポンプ等で回転方向が目視出来ないものは3Eリレーを使います。

ちなみにサーマルリレーの1Eは2素子(2E)タイプ、2Eは3素子(3E)タイプと使ったりするので紛らわしいです。

Q力率の「進み」「遅れ」

業務で利用している電力設備に力率計なるものがあり
中央にcosφとあり針はLead(進み)の0.98を指し示していましたが
これがどのような意味合いなのかさっぱり分かりません。

いろいろ他の質問とかを見てみると「遅れ」は良くて「進み」は良くないとありました。
どの程度良くないのでしょうか?
ユーザー設備に支障が出る可能性もあるとありましたが、どの辺りの値からが危険値なのでしょうか?

Aベストアンサー

NO.3です。

 電源が自家発でないとすれば問題は負荷端の電圧上昇のみとなります。
 進み力率(容量性負荷)による負荷端の電圧上昇は、受電系統のインピーダンスや負荷率によって変わりますが、力率計が設置されている設備を基準として、そこから負荷までの配線インピーダンスを5%(リアクタンスのみ)負荷率を100%とした場合、負荷端の電圧は力率の変化によりおおむね次のようになります。

力率 おくれ
      0.8  97.1%
      0.8598.7%
      0.9  97.9%
      0.9598.6%
      1.0  100.1%

力率 すすみ
      0.98  101.1%
      0.95  101.7%
      0.9  102.3%
      0.85  102.7%
      0.8  103.1%
      0.7  103.6%

電圧上昇は負荷率が高いほど大きくなります。

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同期発電機の並列運転について

同期発電機の並列運転時に,各々の周波数が異なる場合,周波数の高い発電機が有効電力を取り込む理屈をわかりやすく教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

まず参考書2冊の紹介と関連ページですが。

[1]水力発電 (電気学会大学講座) 
    発行所 財団法人 電気学会
    発売元 株式会社オーム社書店
   255ページ~256ページ の 
    「6.11 並行運転」
   (特に255ページの第6.25図と、
    この図に対する256ページの解説)

[2]水力発電所 (最新高級電験講座 第11巻)
    著 者 千葉 幸
    発行所 株式会社 電気書院
   252ページ~254ページ の
    「8.3 並行運転」の
    「8.3.3 位相の相違する場合の作用」と
    「8.3.4 周波数の相等しくない場合の作用」
   (特に252ページの第8.29図とその解説)

実は上記参考書の[1]第6.25図と、[2]第8.19図
は、同じ意味のベクトル図を表現しています。

ご質問の内容を回答するためには、このベクトル図を参照しながら
でないと困難なので、できれば図書館か書店で立ち読みしていただ
ければと思うのですが。

 2台の同期発電機が並行運転しているとき、一方の周波数(回転数)が微少増加すると、2台の同期発電機の起電力に位相差を生じそれの合成起電力によって両機間に電流が流れます。
 これを有効横流又は同期化電流と言います。
この電流は、周波数の高い(回転数の高い)同期発電機が発電し、周波数の低い(回転数の低い)同期発電機は受電するという、有効電力を授受する作用をもたらします。

 Jを慣性モーメント、ωを角速度(=2×π×N/60 でNは回転数)とするとき、回転体の持つ運動エネルギーは =(1/2)×J×ω^2 で表されますから、回転数が高いほど多くのエネルギーを持つことがわかります。

 ところが、起電力の位相差が生じることによって、有効横流が流れ、回転数(周波数)の高い同期発電機は、エネルギーを放出(発電)し回転数(周波数)が下がり、低い方はエネルギーを吸収(受電)して回転数(周波数)が上がります。すると、それに伴い2台の発電機の間の起電力の位相差はなくなり、有効横流もゼロになりますから、有効電力の授受の作用もなくなり、2つの同期発電機は位相差のない同じ回転数で、並行運転を続けます。

 これが電力系統に接続され、並列運転されている同期発電機が、同じ周波数で回転している原理です。

 しかし、やはりベクトル図と一緒に説明しないと、なかなか難しいですね。

 2つの同期発電機の間で、位相差が少ない場合には、上記のように最終的に同じ周波数、位相に落ち着きますが、差が大きいような場合は、過電流継電器が働いて、同期発電機が解列したり、乱調によって並列運転が継続できない状態になります。

 なお、発電機が爆発するようなことは起きません。(発電機は火薬のような爆発する要素は持っていません。)

 長い回答になりましたが、少しでもお役に立てれば幸いです。

まず参考書2冊の紹介と関連ページですが。

[1]水力発電 (電気学会大学講座) 
    発行所 財団法人 電気学会
    発売元 株式会社オーム社書店
   255ページ~256ページ の 
    「6.11 並行運転」
   (特に255ページの第6.25図と、
    この図に対する256ページの解説)

[2]水力発電所 (最新高級電験講座 第11巻)
    著 者 千葉 幸
    発行所 株式会社 電気書院
   252ページ~254ページ の
   ...続きを読む

Q三相交流のV結線がわかりません

V結線について勉強しているのですが、なぜ三相交流を供給できるのか理解できません。位相が2π/3ずれた2つの交流電源から流れる電流をベクトルを用いて計算してもアンバランスな結果になりました。何か大事な前提を見落としているような気がします。

一般にV結線と言うときには、発電所など大元の電源から三相交流が供給されていることが前提になっているのでしょうか?

それとも、インバータやコンバータ等を駆使して位相が3π/2ずれた交流電源2つを用意したら、三相交流を供給可能なのでしょうか?

Aベストアンサー

#1です。
>V結線になると電源が1つなくなりベクトルが1本消えるということですよね?
●変圧器のベクトルとしてはそのとおりです。

>なぜ2つの電源の和を「マイナス」にして考えることができるのかが疑問なのです。
●もっと分かりやすいモデルで考えてみましょう。
乾電池が2個あってこれを直列に接続する場合ですが、1個目の乾電池の電圧をベクトル表示し、これに2個目の乾電池の電圧をベクトル表示して、直列合計は2つのベクトルを加算したものとなりますが、この場合は位相角は同相なのでベクトルの長さは2倍となります。

同様に三相V結線の場合は、A-B,B-Cの線間に変圧器があるとすれば、A-C間はA-B,B-Cのベクトル和となりますが、C-A間はその逆なのでA-C間のマイナスとなります。

つまり、どちらから見るかによって、マイナスにしたりプラスにしたりとなるだけのことです。

端的に言えば、1万円の借金はマイナス1万円を貸したというのと同じようなものです。

Q誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について教えてください。

私は今現在、化学関係の会社に携わっているものですが、表題の誘電率(ε)と誘電正接(Tanδ)について、いまいち理解が出来ません。というか、ほとんどわかりません。この両方の値が、小さいほど良いと聞きますがこの根拠は、どこから出てくるのでしょうか?
また、その理論はどこからどうやって出されているのでしょうか?
もしよろしければその理論を、高校生でもわかる説明でお願いしたいのですが・・・。ご無理を言ってすみませんが宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

電気屋の見解では誘電率というのは「コンデンサとしての材料の好ましさ」
誘電正接とは「コンデンサにした場合の実質抵抗分比率」と認識しています。

εが大きいほど静電容量が大きいし、Tanδが小さいほど理想的な
コンデンサに近いということです。
よくコンデンサが突然パンクするのは、このTanδが大きくて
熱をもって内部の気体が外に破裂するためです。

伝送系の材料として見るなら、できるだけ容量成分は少ないほうがいい
(εが少ない=伝送時間遅れが少ない)し、Tanδが小さいほうがいい
はずです。


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