発電機を2台直列に繋ぐとどうなるの ?

質問

発電機でも発電所でもいいですが、2台(2箇所の)直列に繋ぐと、乾電池を直列に繋いだように電圧は倍になりますか ?
東北電力に東京電力が電力を譲っているようですが、あれは並列に繋いでいるから電圧は変わらないと思います。
では、直列に繋げば倍になるなら、電圧が高い方が遠くまで供給でき有利です。
もし、倍にならないとすれば、交流と直流の違いですか ?
では、直流発電機を2台直列に繋ぐと倍になりますか ?
教えて下さい。

回答No.5

tpg0 · ベストアンサー

ANo1です。

発電機の並列運転は、身近なところではホンダのエネポというポータブル型のインバータ式発電機があります。
この製品は、同期させることで出力の異なる発電機を並列運転出来ます。
例えば、2kVAと3kVAを並列運転することで単純に5kVAを取り出すことが出来ます。
尚、kVAとはキロ・ボルト・アンペアで電力(W)は電圧(V)と電流(A)の積ですから、キロワット(kW)と同じように解釈します。
ですから、2kVAは2,000W出力の発電機で、出力電圧は100Vですから20Aの電流が取り出せる発電機ということになります。

この2kVAの発電機に、3kVA(100V・30A)の発電機を直列に接続したら出力電圧は200Vになるとしても、出力電流は20A以上は取り出せませんから、出力電圧は200Vでも出力電流は20Aの4kW発電機になります。

これは、乾電池の単1電池と単3電池を直列接続した場合を考えると分かりやすいと思います。
単1電池も単3電池も電圧は同じ1.5Vですが、最大許容電流(取り出せる電流)は、単1電池が10A程度なのに対して単3電池は2A程度ですから、並列接続なら1.5Vで12Aの電流を取り出せますが、直列接続では電圧は3Vになりますが取り出せる電流は単3電池許容容量の2Aまでになり、単1電池の出力電流10Aの能力は引き出せません。

これと同じことが、交流発電機でも言えるので、発電能力が全く同一なら並列運転と直列運転の発電能力に大差ないですが、能力が違ってくると小さい方に電流能力を合わせる必要があるので、直列運転のメリットがないという結論に達します。

お礼

私の知りたいことを教えて頂いてありがとうございました。
この全文から理解できました。
要するに、交流であろうと直流であろうと、
また、並列であろうと直列であろうと、
繋ぎ方は、それぞれあって、それぞれに特徴があると言うわけですよね。
またの機会よろしくお願いします。

回答No.6

FT56F001

>発電能力が全く同一なら　並列運転と直列運転の発電能力に大差ない、
というのは少し違うかな，と思います。直列接続した同期発電機は，軸を機械的に接続するか，PLLなど高度に位相制御するかしない限り，電圧の和になる方向に位相が揃いません。しかし，並列接続した同期機は，だいたい回転速度をあわせておくだけで，電流の和になる位相で勝手に同期します。「位相」の考えが出てくるので，少し難しい話で恐縮ですが。

お礼

私には少々難しい文言もあってよくわかりませんが、
それにしましても、少なくとも、「交流」「直流」「並列」「直列」の関係が如何に難しいかわかりました。
勉強したいと思います。
ありがとうございました。

回答No.4

FT56F001

>自転車のダイナモを2つ直列にすれば、軽く踏み込んでも明るいかな、と思っています。
自転車のダイナモも交流発電機なので，直列接続は難しいです。機械的に回転角度をあわせれば不可能ではありませんが，これがずれると電圧が減ってしまいます。今の状況なら，明るいLEDライトにするのが早道かな。

お礼

そうですか、
ありがとうございました。

回答No.3

FT56F001

#1さんに補足します。
直流発電機ならば直列につないで電圧を上げることはできます。
一方，交流の同期発電機は，並列につなぐと同期する(全発電機が同じ速度で回る)性質を持っています。この性質を利用して，現在，発電所の発電機は可能な範囲で並列につなげて運転しています。(東京～東北，中部～関西～中国～九州)

しかし，同期発電機を直列につなぐと，電圧が差になる位相で同期してしまいます。このため，交流発電機を直列につないでもメリットがありません。
交流では変圧器を使えば，電圧は上げられます。原子力や火力の大きな発電所でも，発電機自体は2万Vくらいで，発電所出口にある変圧器で電圧を上げています。国内では50万Vの送電線が使われています。100万Vに耐える送電線を一部建設したものの，現在はまだ50万Vで使っていると聞きました。

お礼

＞直流発電機ならば直列につないで電圧を上げることはできます。

この点も知りたかったわけです。
自転車のダイナモを2つ直列にすれば、軽く踏み込んでも明るいかな、と思っています。

回答No.2

misawajp

正しく接続すれば、電圧はそれぞれの和になります

交流の電圧を上げ下げするには変圧器を使います、質問者の考えているような面倒くさいことを行う必要などありません

なお現在　主要幹線は50万V、準主要幹線は28万Vで送電されています

中学生以上でしたら、少しは自分で調べることです

なお、交流を長距離伝送すると位相がずれてきます、交流の長距離送電はそれを解決する必要があります

お礼

＞正しく接続すれば、電圧はそれぞれの和になります

と言うことですが、その「正しく」と言うのは、物理的な接続ではなく、位相などを言うのだと思います。(これでいいですか ?)
それで、仮に「正しく(位相を同期)」したからと言って、現状の送電状態から言ってそれほどのメリットがないと言うことでしようか ?

回答No.1

tpg0

一般的な発電機は「交流発電機」です。

交流というのは、周波数が存在します。
良く知られてるのは、東日本が50Hz(ヘルツ)で西日本は60Hzです。
Hzは周波数の単位で、C/S(サイクル・秒)のことですから、50Hzは1秒間に±電流が50回入れ換わります。
この周期的流れを「位相」と言います。
すなわち、プラスのピークやマイナスのピークに2台の交流発電機を完全に同期させる必要があり、単純には接続出来ないのです。

そして、交流は「変圧器(トランス)」で自在に電圧を昇圧(電圧を上げる)または降圧(電圧を下げる)させることが出来るので、発電機を並列運転させることはあっても、直列運転は行わないのが常識です。

ちなみに、発電所で発電した交流電圧は50万Vという高圧で送電してます。
これを、変電所で数万Vに降圧させて、一般的な電柱には6,600Vに降圧し更に柱上トランスで200Vや100Vに降圧させて、一般に供給してます。

お礼

早速ありがとうございましす。
「直列運転は行わないのが常識です」と言うことですが、
その理由は「位相を同期させる必要があり、これが困難」と言うことでよろしいですか ?
また、困難を克服しても、そのメリットが少ないと言うことでしようか ?