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同期発電機の原理に対しての質問です。 参考書を見ると原理としては固定子の回転...

honey_shark_2さん

2011/12/2523:03:10

同期発電機の原理に対しての質問です。
参考書を見ると原理としては固定子の回転磁界に直流電源により電磁石となった回転子が着いていって回るように説明されています。

発電所のタービンでは回転子を回しているのですか?
回転磁界よりも位相が進んでいるときは発電機としてはたらくなどと書かれている資料もありました。それもよく理解できませんでした。
発電所内からの資料等があれば教えていただけませんか?
いまいち同期発電機の原理(電気を送るまで)が理解できません。
固定子に三相交流を流して回転子を回しているのであればでこで発電は行われているのか分かりません。固定子の回転磁界はどこから発生しているのですか?

補足私の中での同期発電機の考え方としては、直流電源により電磁石となった回転子をタービンで回転させて三相巻き線の施された固定子に発電させるというふうに理解していました。三相巻き線を施しているので回転子を回転させてフレミングの右手の法則により発電された電気は三相交流になるんですか?巻き線に対して磁石が遠ざかったり近づいたりするので交流が発生するんですか?

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ベストアンサーに選ばれた回答

elecengproさん

2011/12/3019:56:44

同期発電機の原理に対する質問への回答です。

◎まず質問者様の補足の
「私の中での同期発電機の考え方としては、直流電源により電磁石となった回転子をタービンで回転させて三相巻き線の施された固定子に発電させるというふうに理解していました。」
のところは正しいです。

◎質問本文中の
「回転磁界よりも位相が進んでいるときは発電機としてはたらくなどと書かれている資料もありました。」
→これは、資料の前後の説明を読まないと断定はできませんが、同期発電機ではなく誘導機(誘導電動機、誘導発電機)の解説と推定します。


◎同期機は、電機子巻線が固定子にあり界磁巻線が回転子にあるものを回転界磁型、電機子巻線が回転子にあり界磁巻線が固定子にあるものを回転電機子型と呼びますが、発電所で実際に使用される同期発電機は大部分が回転界磁型なので、以下はすべて回転界磁型を想定しています。

(市販の専門書では、回転界磁型と回転電機子型を同一ページで解説し、読者の誤解を誘発するような書き方をしているものがあり、注意が必要です。)

◎停止状態から、タービンを回転させることによりそれに直結※された回転子も固定子に対して回転速度vを生じますが、その後励磁制御回路により回転子の界磁巻線に電流が流れ、それにより界磁Bを発生します。

すると導体長Lの電機子巻線には e=BLv の電圧が発生する、というのが発電の基本原理ですが、同期発電機が正弦波三相交流電圧を発生するのは、電機子巻線の配置と長さによります。
(厳密にはもっといろいろな条件があるが省略)

※火力発電所や原子力発電所ではタービンと発電機回転子は直結している。水力発電所でも、水車タービンと発電機回転子は直結しているものが大部分だが、なかには水車タービンと発電機回転子がギヤとベルト等で連結されていて、水車タービンと発電機回転子の定格回転数が異なる構造のものがある。


回転界磁型の場合、固定子の回転磁界は電機子電流が流れることにより発生します。

◎余談ですが、電機子電流により発生する磁界は、界磁巻線を流れる励磁電流により発生する磁界Bを乱すため、さまざまな影響が発生します。これを電機子反作用というわけですが。


以上を回答としますが、この件についてさらに疑問がある場合は、別途質問を投稿してください。

質問した人からのコメント

2012/1/1 23:35:28

回答ありがとうございます。とても勉強になりました。電験取得に向け勉強していきます。

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ax080302さん

2011/12/2600:27:58

honey_shark_2さん


東芝の発電機の説明
http://www.toshiba.co.jp/thermal-hydro/thermal/products/generator/i...

そこにあるこの図が単相交流発電の原理
http://www.toshiba.co.jp/thermal-hydro/img/2008/main/generator03.jp...

単相の界磁巻線を120度ずつずらして配置すれば三相交流が起きる。
http://www.toshiba.co.jp/thermal-hydro/img/2008/main/generator04.jp...

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piazza0205さん

2011/12/2523:14:37

自転車のダイナモ(交流発電機)やハイブリッドカーの回生ブレーキの原理ですよ。
たとえば、電気でモーターが回りますが、手でモーターを回せば電気が発生します。
この原理は分かりますよね?それと、電流の方向と磁界の関係も。
その組み合わせで説明がつきますよ。

ちょい足しを取り消しますが
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