誘導発電機は、誘導電動機と同じ構造の機械です。回転子を同期速度より速く回すと、すべりが負になり、発電機として動作します。回転子にはかご形などを用い、界磁巻線を持ちません。励磁に必要な無効電力(磁化電流)は、接続した電力系統から受け取ります。
令和7年度 下期 第三種電気主任技術者 電力 問5
中小水力や風力発電に使用されている誘導発電機の特徴について,同期発電機と比較した記述として,誤っているものを次の(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
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この性質から、同期発電機と比べて次の特徴があります。
・構造が簡単で、励磁装置が要らない。
・並列時に電圧・周波数・位相を合わせる同期操作が要らない。
・回転磁界と回転子の速度に差(すべり)がある。
・系統から励磁を受けるため、一般に単独では発電できない。
補足Layer 3展開閉じる
一方、誘導発電機は並列前に自ら端子電圧を確立できません(無励磁の状態です)。このため系統へ投入すると、励磁されていない機械に系統電圧が直接加わり、励磁電流を含む大きな過渡的な突入電流が流れます。この突入電流は、同期速度付近まで加速してから投入しても生じ、系統に電圧降下(瞬時電圧低下)を起こす原因となります。同期速度から大きく外れた状態で投入すれば、誘導電動機の直入れ始動と同様に、突入電流はさらに大きくなります。
これに対して同期発電機は、自らの励磁で電圧を確立し、電圧の大きさ・周波数・位相を系統に合わせてから並列します。このため、並列時の突入電流はほとんど流れません。
誘導発電機では、同期速度付近まで加速してから並列する、限流リアクトルやソフトスタータ(サイリスタによる限流装置)を用いる、などの対策をとります。ただし、これらは突入電流を抑制するものであり、突入電流そのものをなくすものではありません。
したがって、同期発電機と比較して「並列時の突入電流が小さい」とする(5)が誤りです。
各選択肢の解説
- (1)
構造が簡単で,励磁装置が不要である。
正しい。回転子はかご形などで界磁巻線を持たず、励磁は系統から供給される無効電力でまかなわれる。このため、同期発電機のような励磁装置(励磁機・自動電圧調整装置など)は不要で、構造も簡単である。
- (2)
始動,系統への並列などの運転操作が簡単である。
正しい。同期発電機は、並列時に電圧の大きさ・周波数・位相を系統に合わせる同期操作が必要である。誘導発電機ではこの操作が要らず、同期速度付近まで回転させて系統に接続すればよい。このため運転操作が簡単である。
- (3)
回転磁界と回転子の速度に差がある。
正しい。誘導機は、回転磁界と回転子の速度差(すべり)によって回転子に電流が誘導されて動作する。発電機運転では、回転子が同期速度よりわずかに速く回り、すべりは負となる。回転磁界と回転子の速度には常に差がある。
- (4)
単独で発電することができず,電力系統に並列して運転する必要がある。
正しい。誘導発電機は、励磁に必要な無効電力を電力系統から受け取る。このため、一般に単独では発電できず、系統に並列して運転する必要がある。なお、コンデンサを接続して自己励磁させる運転方式もあるが、系統に連系して用いる通常の誘導発電機は単独では発電できない。
- (5)
系統への並列時の突入電流が小さい。
誤り。誘導発電機は並列前に自ら電圧を確立できない(無励磁の)ため、系統へ投入すると、励磁されていない機械に系統電圧が直接加わり、励磁電流を含む大きな過渡的な突入電流が流れる。この突入電流は同期速度付近で投入しても生じ、系統の電圧降下(瞬時電圧低下)の原因となる。一方、同期発電機は電圧・周波数・位相を合わせてから並列するため、突入電流はほとんど流れない。限流リアクトルなどの対策も突入電流を抑制するにとどまる。したがって「突入電流が小さい」は誤りであり、これが正答である。
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