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発電機に関しては素人です。
交流発電機で60Hzの電源を作るには2極モーターを1分間に3600回転させて作るものだと思っていました。
しかし、4極モーターを1分間に1800回転させて60Hzの電力作る理屈がわかりません。
どなたか発電機の原理を判りやすく教えてくれるサイトを教えて下さい。

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A 回答 (4件)

蒸気タービン発電機はなぜ2極機か



2極機を使うか4極機を使うかは、発電機を駆動するタービンの都合(効率、出力、サイズ等)になります。
で、ちょいと調べてみると、原子力(軽水炉)発電ではd大出力の割には蒸気の温度が低く、比較的低速の蒸気タービン+4極発電機の組合せが(も?)使われているようです。
http://www-atm.jst.go.jp/atomica/02020206_1.html

火力発電だと、高圧タービン(やコンバインドサイクルではガスタービン)には高速の2極機を、低圧タービンには低速の4極機をという組合せが使われていたかと思います。

参考URL:http://www-atm.jst.go.jp/atomica/02020206_1.html
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電気主任技術者です。


原子力発電も、火力発電も原理は同じです。之はご存じですか?。火力発電は石油・石炭の燃焼熱で水を沸騰させタンク内の圧力を上げタンクに小さい穴を明け、その穴から猛烈な速度で噴出する蒸気の速度水頭(エネルギー)を発電機のタービン翼へぶつけて、発電機を回転させます。原子力発電は、核分裂の際の反応熱にて、水を加熱・沸騰させます。後は、火力発電とほぼ同じです。
ついでに、水力発電の中で、高落差数百mクラスの場合、下流での水の速度は、火力・原子力の蒸気の速度と匹敵するくらいに早くなります。この高速水流を発電機のバケットにぶつけて発電機を回します。
ここで、何故、高速回転なのかという、結論が自ずと出てきます。高速蒸気(水流)を止まっている(超低速発電機を仮定する)バケットにぶつけると、そのエネルギーの殆どはバケットに伝わらず、反射した蒸気が維持したままです。壁にボールをぶつけると分かりますよね。今度は、バケット速度(高速発電機)が、高速蒸気の90%の速度で回転すると、蒸気のエネルギーの相当量がバケットに伝達されます。蒸気が、バケットと衝突した位置より、蒸気の侵入方向(後ろ向き)へ行かないと言うことです。大分、難しくなりましたが、理解できますか?
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>ならばなぜ原子力発電機は2極を使うのですか?教えて下さい。


→なぜ,原子力発電機で低速回転させたいのですか?

たぶん,原子炉で発生した熱で蒸気を作り,その蒸気でタービンを高速回転させるのが効率がよいのだと思います。
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(発電機と電動機(モータ)がごっちゃになってるのが気になりますが,,)


適当なサイトが見当たらなかったので、簡単に説明すると、、。
極数というのは、発電機やモータの軸が一回転する間に何度N極とS極の前を通過するかを示しています。2極だとN-Sの二回、4極だとN-S-N-Sの4回通過します。
N-Sの2回分が交流の1サイクルに相当しますので、軸の一回転が2極だと1サイクル,4極だと2サイクルに相当します。
で、60Hz(60サイクル/秒)を発生させるには、2極機だと軸を毎秒60回転(3600rpm)、4極機だと軸を毎秒30回転(1800rpm)で回せばよいことになります。

この回答への補足

回答ありがとうございます。
4極だと一回転で2サイクル作れる事はわかりましたが、それなら極数を増やせば低回転でも60HZが作れますよね?ならばなぜ原子力発電機は2極を使うのですか?教えて下さい。

補足日時:2004/05/21 00:06
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Q電動機のポール数を多くすると安定?

電動機のポール数で誘導電動機の回転数が変化するのは知っています。
顧客の要求で6000rpmまで回転させなければならない仕事が入ってきました。(試験装置なので、高速且つ、速度の安定性が必要)
50Hzの場合120*50/2=3000rpmなので、100Hzで運転させてるべく周波数をインバータで上げるように考えたところ、先輩から、「4Pのほうが安定する。」と言われました。4Pにすると200Hzでインバータ制御する事になり、インバータは200Hzまで出力可能なので、問題ないのですが
周波数が高いほうが、安定するのは何故なんでしょうか?
構造的?電気的な理由(基本周波数が高いほうがリップル小さい?)
基本的な事だとは思いますが、よろしくお願いします。

Aベストアンサー

通常は、高速機だと(回転強度の理由で)ロータ形状をより円筒状にする必要があり、ニ極機にすることが多いかと思います。
安定度というのがどういう安定度(機械的?電気的?)かわかりませんが、電気的には、極数が増えて安定度が増す、というのはなさそうに思います。
(スロット数で見ると、極数を増やすと毎極毎相のスロットが減るので、スロットリプルの点では不利になりそうに思います。)

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。
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 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電力の単位KWとKVAの違いと換算方法

単位KWとKVAの違いが分かりません。どっちも電圧E×電流Iじゃないんですか?換算方法とかあれば教えてください。

Aベストアンサー

KWはその装置の消費する本当のエネルギーで有効電力と呼ばれます。
KVAはその装置にかかる電圧の実効値と電流の実効値を
かけたもので皮相電力と呼ばれています。

皮相電力[kVA]から(有効)電力[kW]への換算は、
有効電力=皮相電力*力率 
でこの力率は電流の位相と電圧の位相が完璧に一致している抵抗のような負荷の場合は1になります。
逆に,コイルやコンデンサ成分のあるような負荷(モータなど)は位相がずれるためにこれより小さく(普通0.8くらい)になります。
なぜこのような2通りの表現があるかというと,皮相電力が規定してあると電流絶対値が決まりますので,必要なブレーカの容量,電線の太さなどが決まります。
電力だけだと,決まりません。

Qブレーカーの定格遮断容量について

カテゴリが違っていたら、申し訳ありません。
ブレーカーの仕様に定格電流と定格遮断容量とありますが、違いや意味を教えてください。定格電流は、その電流値を超えた場合にトリップするものだとは認識しているのですが。遮断容量は大きいほうがいいのでしょうか?詳しい説明をお願いします。

Aベストアンサー

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に225Aの電流を流したとしても遮断器はOFF動作しません。
しかし、アメリカ製の250AF/225AT(フレームという概念についての説明は、割愛します)の遮断器に225Aの電流を流すと遮断器はOFF動作を起こします。
これは、規格の考え方の違いでどちらが正しいとかという問題ではありません。しかし、一つの電気設備で、複数の規格を採用しなければならない場合などは、保護協調上注意を要する点であります。
この定格電流値以下で遮断器を利用している限り、遮断器の開閉操作を行ったとしてもメーカーが保証する回数まで(一般に数千回~数十万回)は、操作が可能である値という意味もあります。

一方、遮断容量は、その遮断器が、流れている電流を遮断できる最大の容量を表していると思います。
一般的に電気的な容量とは、電圧×電流×時間で表されます。これは、エネルギーの容量を表し、遮断容量の場合も同じです。よって、容量であるにも関わらず電流値であると捉えらえることは間違いだと思います。
しかし、現実には、遮断容量が、電流値で表されていることが多いのも事実です。
その理由は、日本の(多分全世界でそうだと思いますが?)電源事情が、定電圧送電方式となっているからです。即ち、電圧の項は、定数として扱えるため、変数となる電流値で表せば事実上問題がないのと、実用上合理的となるからだと思います。
実際の遮断器に書かれている、遮断容量の記載を見ると判るのですが、使う電圧によって遮断できる電流値が変わります。これは、遮断容量が変わるのではなく、遮断容量は同じであるため、遮断できる電流値が変わることを意味しています。
同じ型の遮断器を異なる電圧で使用する場合など勘違いし易いので、注意が必要です。また、動作時間が変更できる機能がある場合も遮断できる電流値は変わってきますので注意のほど。
電流を遮断すると言うことは、アーク電流によるエネルギー放出(一般的に、熱、音、光の形で放出される)を、遮断器構部分で絶えうる必要があります。
定格以上の容量を遮断しようとすると熱により接点が溶着したり、溶断してしまうことがあるようです。

最後に、遮断容量の大きいものの方が良いのかどうかと言う点については、必要な遮断容量が確保されていらば、最小値でかまわないと思います。
皆さんもご指摘している通り、遮断容量が大きくなると、値段、寸法、納期(受注生産品になったり)が大きく(高く、長く)なります。
必要な容量とは、その回路に流れる最大の電流値(容量を電流値で表した場合)で決まります。一般的に、最大電流値となるのは、短絡時となります。
ただし、エネルギーの供給源は、電源だけとは、限りません。例えば、三相誘導電動機が接続されていると電動機の運動エネルギーがエネルギー供給源となり数サイクルの間電源となりますので注意が必要です。
さらに、定格電流を超える電流値を、遮断した場合は、メーカーの保証動作回数までの動作が保証されるわけではありません。
短絡電流の遮断については、動作特性をよく調べて使用してください。経済性を無視すれば、一度短絡電流を遮断した遮断器は、交換すべきだという人もいます。

以上、だらだらと述べましたが、少しでも参考になればと思います。

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に...続きを読む

Q単相と3相の違い

単相交流と3相交流の違いが知りたいです。
あと3層交流をモーターにつないだとき青と赤を
入れ替えると逆回転しますがどのような理屈になるのでしょうか?
白はは真ん中と決まっているのでしょうか?

Aベストアンサー

一般の家庭などに供給されているのは“単相交流”です。
工場などで、“動力”などと呼ばれているのが“三相交流”です。
単相は電線が2本で、三相は電線が3本、または4本です。

単相電力では、プラス・マイナスの電流の方向が交互に変化します。つまり“上下運動”のように電圧が正負にめまぐるしく切り替わっています。
ですから、このままではモーターは回りません。そこで少し右に回るように手を加えてやると、右にどんどん回りだします。
左に回るように力を与えれば、これまた左にどんどん回りだします。
つまり、単相では、どちらかの方向に“起動トルク”を与えれば、回転方向が決まります。

三相は、それぞれ120度の位相差を持った“単相”を三つ重ねたものです。
この特徴は“回転磁界”を伴う事です。最初から回転する特性を持っていますので、起動トルクを加える必要がありません。
3本の電線なら、その2本を入れ替える事で、“位相差”が逆になります。
そうなると、“回転磁界”も反転する事になります。

以上の説明は、図に描かないと非常に理解し難いものなのです。
できれば書店で電気の“交流理論”に関する参考書をお求めください。
それを学ばれてから、今一度理解できないところをお尋ねいただいた方が良いと思います。

一般の家庭などに供給されているのは“単相交流”です。
工場などで、“動力”などと呼ばれているのが“三相交流”です。
単相は電線が2本で、三相は電線が3本、または4本です。

単相電力では、プラス・マイナスの電流の方向が交互に変化します。つまり“上下運動”のように電圧が正負にめまぐるしく切り替わっています。
ですから、このままではモーターは回りません。そこで少し右に回るように手を加えてやると、右にどんどん回りだします。
左に回るように力を与えれば、これまた左にどんどん回りだします。
...続きを読む

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

定格電圧 200V
定格電流  15A
出力   3.7KW

上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
√3*200*15=5.1KW
3.7/5.1*=0.72
√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。

Q電動機のkW数って?

電動機のkW数は何を示すのでしょうか?軸出力、それとも規模(消費電力)?

前者なら電動機の効率分だけ余計にこの数値より大きな電力が必要ですね。一般的な3相200V誘導発電機の効率はどれくらいでしょう?電気的な効率である力率と(0.85くらい?)、機械的な効率(摩擦損失、発熱損失)も知りたいです。

後者だと、この数値を超えると焼損の恐れがあるということで、メーカとして安全を見た数値ということでしょうか?

よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

1)定格出力
モータの銘板に記載してある[W]の値は定格出力(W)を表示しています。
また、定格出力(W)=軸出力(W)のことです。

2)入力電力(W)
入力電力(W)は次の式により計算します。
入力電力(W)=定格出力(W)÷[モータ効率(%)÷100(%)]

3)モータ効率
一般的な3相200V誘導電動機の効率は定格出力や極数により異なります。
定格負荷時に於いて 約80~90数%程度になるようです。
なお、負荷率(=定格出力(W)に対する実負荷の大きさ(W))により変化
しますし、電動機のメーカの違いでも多少異なりますので、詳しくは
採用予定のメーカに問い合わせされると良いでしょう。

4)力率
力率も電動機の仕様により変化しますが、約80~90数%程度です。

5)モータ損失
損失(W)は次の式により求めることができます。
損失(W)=定格出力(W)×{1-[モータ効率(%)÷100(%)]}

6)定格出力の裕度
安全については、多少はあるにしても、容量計算等の際は考慮せず、
負荷の大きさが確実に定格出力以内になるモータを選定します。

1)定格出力
モータの銘板に記載してある[W]の値は定格出力(W)を表示しています。
また、定格出力(W)=軸出力(W)のことです。

2)入力電力(W)
入力電力(W)は次の式により計算します。
入力電力(W)=定格出力(W)÷[モータ効率(%)÷100(%)]

3)モータ効率
一般的な3相200V誘導電動機の効率は定格出力や極数により異なります。
定格負荷時に於いて 約80~90数%程度になるようです。
なお、負荷率(=定格出力(W)に対する実負荷の大きさ(W))により変化
しますし、電動機のメーカの違いでも多少異なりますので、詳しくは...続きを読む

Q三相200Vを単相200Vで使用したい

三相200V電源を単相200V電源として使用したいのですが。
三相200Vの場合,R(赤)S(白)T(黒)の3線が電源として配線されておりますが,単相200Vととして使用する場合,R-S,R-T,S-Tのいづれを取っても良いのでしょうか。

以前にいづれかがアースに落ちている場合があると聞いたことがあり,この辺が不明なのですが。

Aベストアンサー

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バンクの三角 (またはV) 結線で一線接地。たぶん S線が接地されている。
(b) 灯動兼用バンクの V結線で、中性点接地。たぶん S線とT銭の中間で接地されている。

(a) のケースで単相負荷を取り出すには、三つに分割できる場合は、各相に均等になるように。(b) のケースでは、電灯と共用されている変圧器の容量が大きいので、中性点が接地されている相につなぐ。

【4】 電力会社との契約種別。
(a) 低圧。
(b) 高圧または特別高圧。

(a) の場合は電力会社の、(b) の場合は主任技術者の指示を仰ぐことが必要です。

いくつか逆質問になります。

【1】 単相200Vの負荷は何でしょうか。
(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
(b) のグループは、単相三線式の電源で使用することが基本であり、三相電源からの使用は認められません。

【2】 前項の(a)であるとして、単相負荷の容量はどのくらいですか。また、三つに分割できますか。

【3】 三相電源の接地形態はお分かりですか。
(a) 動力専用バ...続きを読む

Qモーターの定格電流の出し方

三相200v5.5kw定格電流22Aのモーターなんですが全負荷運転で22Aの電流が流れるって事で良いのでしょうか?
ちなみに定格電流が分からないモーターの電流値の出し方は5500/200×√3なのでしょうか?
そうすると定格電流が違ってくるので・・・
勝手な考えなんですが力率を70%って考えればよいのでしょうか?
調べていくうちにだんだん分からなくなってきちゃいました
もし宜しければ教えていただきたいのですが

Aベストアンサー

・全負荷運転で22Aの電流が流れる
で、OKです。

・定格電流が分からないモーターの電流値
5.5kWは軸出力なので、電気入力(有効電力)に換算するために、効率で割る必要があります。
次に、皮相電力に換算するために力率で割る必要があります。
結果、
{出力/(力率*効率)}/(√3*電圧)
ということになります。

モータの力率や効率が不明の場合には、
JISC4203 一般用単相誘導電動機
JISC4210 一般用低圧三相かご形誘導電動機
JISC4212 高効率低圧三相かご形誘導電動機
で規定されている効率や力率を使うことになるかと。
(これらの規格には、各容量について電流が参考値として記載されていますが)

Q熱交換の基礎式を教えてください。

熱交換器における基礎式を教えてください。
蒸気と水での熱交換を行う際に、入口温度と出口温度の関係、
それに流速等も計算のデータとして必要なんだと思うんですが、
どういう計算で熱量、流速を決めればいいのか熱力学の知識がないので
分かりません。
いろんな書籍を買って勉強していますが、難しくて分かりません。
それに独学ですので、聞ける人がいなくて困っています。
どなたか、簡単に熱交換の基礎式などを教えてください。

Aベストアンサー

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2種類有る。
 L:伝熱面厚み
 kav:伝熱面の熱伝導率の異種温度の平均、熱伝面内外で温度が異なり、温度によって変化する熱伝導率を平均して用いる。
 hは、流体の種類や流れる速さ(主な指標はレイノルズ数)によって変化します。
 hsは、どの程度見積もるか、、、設備が新品ならZeroとしても良いのですが、使い込むとだんだん増加します。
 更には、Aも円管で厚みが有る場合は、内外を平均したり、Δtも入り口と出口の各温度差を対数平均するとか、色々工夫すべきところがあります。

>冷却管はステンレス製(SUS304)です。
 →熱伝導度の値が必要です。
>冷却管の中の水の温度は入口が32℃で出口が37℃です。>流量は200t/Hr程度流れております。
 →冷却水が受け取る熱量は、200t/Hr×水の比熱×(37-32)になります。この熱量が被冷却流体から奪われる熱量です。=Q
>冷却管の外径はφ34で長さが4mのものが60本
>冷却管の外径での総面積は25.6m2あります。
 →冷却管の壁厚みの数値が計算に必要です。
 伝熱面積も外側と内側を平均するか、小さい値の内側の面積を用いるべきです。

 まあしかし、現場的な検討としては#1の方もおっしゃっているように、各種条件で運転した時のU値を算出しておけば、能力を推し測る事が出来ると思います。
 更には、熱交換機を設備改造せずに能力余裕を持たせるには、冷却水の温度を下げるか、流量を増やすか、くらいしか無いのではないでしょうか。

 伝熱の計算は非常に難しいのですが、「難しい」と言っているだけでは先に進みませんので、そのさわりを。
 基本式は、Q=UAΔtです。
 Q:交換される熱量
 A:伝熱面積
Δt:伝熱面内外の温度差
  (冷却水入出の差ではない)

 ここで曲者は、U(総括伝熱係数とか熱貫流係数とか呼ばれるもの)です。
 Uの内部構造は、1/U=1/h1+1/hs1+L/kav.+1/hs2+1/h2と表現され、hを見積もる事が大変難しいのです。
 h:伝熱面の境膜伝熱係数、内外2種類有る。
 hs:伝熱面の汚れ係数、内外2...続きを読む


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