同期発電機の同期速度は N = 120f/p [min⁻¹](f:周波数,p:極数)で表され,周波数が一定なら極数が多いほど回転速度は小さくなる。
令和6年度 下期 第三種電気主任技術者 機械 問5
次の文章は,三相同期発電機に関する記述である。
三相同期発電機は,水車を原動機とする水車発電機や,蒸気タービンを原動機とするタービン発電機などに用いられている。水車発電機では,水車の回転速度が比較的 (ア) ため,発電機の極数を (イ) しなければならない。また,水車発電機の回転子は,軸方向に比べて直径が (ウ) なっている。
タービン発電機の回転子は,水車発電機に比べて回転速度が (エ) ので,回転子の機械的強度の関係から,回転子の直径は軸方向の長さに比べて (オ) した設計になっている。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
選択肢
解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
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解説
結論 → 詳細 → 補足 の 3 層構成
詳細Layer 2展開閉じる
水車は回転速度が比較的小さいので,所定の周波数を得るには極数を多くする必要がある((ア)小さい,(イ)大きく)。極数が多いと回転子の直径を大きくして磁極を並べる必要があるため,水車発電機は直径が軸方向長さより大きい偏平な形になる((ウ)大きく)。回転子は通常,突極形である。一方,タービン発電機は高速(2極または4極)で回転し,水車発電機より回転速度が大きい((エ)大きい)。遠心力による機械的強度の制約から,回転子の直径は軸方向長さに比べて小さくし,細長い形にする((オ)小さく)。したがって (ア)小さい,(イ)大きく,(ウ)大きく,(エ)大きい,(オ)小さく の組合せである(2)が正しい。
各選択肢の解説
- (1)
(ア)小さい (イ)小さく (ウ)大きく (エ)大きい (オ)大きく
誤り。(ア)小さい,(ウ)大きく,(エ)大きいは正しいが,(イ)は「大きく」が正しく「小さく」は誤り。低速の水車で周波数を保つには極数を増やす必要がある。また(オ)は「小さく」が正しく,「大きく」は誤り。高速のタービン発電機は遠心力への対策として回転子直径を小さくする。
- (2)
(ア)小さい (イ)大きく (ウ)大きく (エ)大きい (オ)小さく
正しい。(ア)水車は回転速度が小さい,(イ)N = 120f/p より極数を多くする,(ウ)多極のため直径が大きい,(エ)タービン発電機は高速,(オ)遠心力に耐えるため直径を小さくした細長い形,のすべてに合致する。
- (3)
(ア)小さい (イ)大きく (ウ)大きく (エ)小さい (オ)大きく
誤り。(ア)〜(ウ)は正しいが,(エ)が「小さい」となっている点が誤り。タービン発電機は水車発電機より回転速度が大きい。また(オ)も「大きく」となっているが,正しくは「小さく」である。
- (4)
(ア)大きい (イ)大きく (ウ)小さく (エ)大きい (オ)小さく
誤り。(イ)大きく,(エ)大きい,(オ)小さくは正しいが,(ア)が「大きい」となっている点が誤り。水車の回転速度は比較的小さい。また(ウ)が「小さく」となっているが,多極の水車発電機は直径が軸方向に比べて大きいので誤り。
- (5)
(ア)大きい (イ)小さく (ウ)小さく (エ)小さい (オ)大きく
誤り。(ア)「大きい」は,水車の回転速度が比較的小さいことに反する。(イ)「小さく」は,低速で周波数を保つには極数を多くする必要があることに反する。(ウ)「小さく」,(エ)「小さい」,(オ)「大きく」も,それぞれ正しくは大きく,大きい,小さくであり,すべての空欄が誤っている。
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