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蒸気タービン発電機の出力制御について
- ガバナを絞ることで蒸気タービン発電機の出力が下がる理由を知りたいです。
- 発電機の回転数や電圧が一定でも、ガバナを絞ることで出力が下がる現象について教えてください。
- 蒸気タービン発電機のガバナ制御において出力が下がる理由について詳しく教えてください。
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- 久保 泰臣（@omi3_）
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位相差は、わずかでも大きなトルク差=出力差になります。 電圧の位相は、各発電機ともに同じ波形で同期しますが 電流の位相は、それぞれで 電流の位相がちょっとでも遅れるとモーターにさえなります。 蒸気を消費している発電機は 電流(トルク)の位相が、電圧より少し早く ガバナで絞られた発電機は 電流が、電圧の位相に近づき、電流が減るのです。 例えが古いのですが、蒸気機関車の重連の場合 平坦路で、A機関車が引き続け、B機関車が蒸気送りを止めると B機関車の動輪回転数は速度/外周にピッタリですが A機関車の動輪回転数は Bよりちょっと速く回るのは スリップ度＝摩擦力＝牽引力だからです。 仮にラックアンドピニオン機関車だとしても A機関車は、Bよりラックを歪ませるほど強く圧しています。 面白い例 地球上から見た月の移動と潮の満ち干は、同期していますが その回転数は約28日/月 地球の回転数は約30日/月なので、潮の位相(電流)は少し進んでいます。 なので、地球は月を振り回す様に加速させていて 速さを増した月は離れ、地球の回転は遅くなっているそうです。 怪しい説ですけどね。
＞ この理由をお尋ねしてるのです。 発電機の出力＝発電機の入力×効率 でざっと比例しているからです。
出力を下げたければガバナを絞る、なぜだ、と考えると混乱するでしょう。ガバナとは負荷にかかわらず回転数を一定にする仕組みです。発電機は出力の電気の負荷が軽くなると発電機を回す動力も軽くなります。さて、一定の電力を発電している発電機の、電力の負荷が軽くなります。発電機を回す動力は軽くて済むようになります。同じ蒸気で運転していれば、回転数が既定値より上がってしまう。おっとっととガバナは蒸気を絞り、回転を既定値に戻そうとするでしょう。負荷が軽くなれば少ない蒸気で同じ回転数で運転できると言うわけです。出力が下がると(負荷が軽くなるため、同じ回転数で運転するために)ガバナは絞られる、と言ってください。
- hitujiotome2000
- ベストアンサー率74% (93/125)
高卒元電工の爺さんです、昭和の昔に私も疑問に思い調べたような記憶があり ますので、古い記憶をたどり記載してみますが多少の間違いは勘弁願います！ 〇結論 系統連系時の同期発電機出力は、系統側と発電機内部起電圧の位相差による ためです。 P ＝ V・E／ｘｄ ・ sinδ ここに P：発電機出力 V：発電機端子電圧 E：発電機内部起電圧 ｘｄ：発電機内部リアクタンス δ：VとEの位相差 ・・・・と示されていたような記憶が！ ここでVとEとｘｄは変わりませんので、タービン側の増速、または減速で δが増減し出力も増減するものです。（０以下となればモータリングです） ◎タービン出力が増減するとδが増減し、発電機出力も増減するのです・・！ 〇意見・検討など １．申し訳ありませんが、多少質問の記載もへんに感じました！ ・通常は発電機出力を下げたいので、タービン出力を下げると記載か・・！ ・ガバナ下げますがもへんに感じます。・・・出力を下げる場合、ガバナ の蒸気バルブ開度設定器＃６５を下げるか、負荷制限器＃７７で蒸気 バルブを閉めるかのはずだったような・・・・・！ ２．一般論的に記載してみます。（出力を上げることは位相を進めること） 多数の人が横一列になり両手を繫ぎ一定速度で前進しているとします、 ここで出力を上げる（横の人より半歩でも前に出る）には脚力を上げ、 周囲を引っ張り前に出ることと似ているようにも考えます・・・・！ （脚力を上げる → タービン出力を上げるに相当・・・と想定） ３．難しい本には・・・・次のような記載だったような！ ➡ ・タービン出力を増加すると発電機電圧位相が進み、それに伴う系統電圧 に対する差電圧が発生し、系統の発電機相互間に電流が流れて出力が増 加したような・・・・！ 有効横流？ 同期化電流？ だったような！ ・同様にタービン出力が低下すると発電機電圧位相が遅れ、それに伴う系 統電圧に対する差電圧が低下し、系統の発電機相互間の電流が減少し、 結果的に出力が低下したような記憶が・・・・！ 〇：以上のような記憶などを思い出しましたが、この内容の話はタービン側知 識、発電機知識、系統知識等等を相互に理解しないと難しかったような思 いでがあります。 ・・・ 参考としていただければ幸いです！！ 以上
お礼
ご回答ありがとうございます。 位相差が肝であることがわかりました。 ちなみに、最初の文の「蒸気タービンの出力を」は「蒸気タービン発電機の出力を」の誤記です。 系統連携している自家発において、電力会社から出力抑制を要請されたら出力を落とさなければなりませんが、その時にタービンへの蒸気流量を減らします。タービンの蒸気流量が減ってもタービンの回転数が変わらないのなら、発電機側はなんの変化も起こらないので(回転子が回るスピードは変わらないので)発電量に変化は無いのでは？と思ったのが事の発端です。
- ohkawa3
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接続する系統の電圧と、同期発電機の内部で発生する電圧との間に位相差があることに着目することが重要です。 蒸気タービンの出力（トルク）が変化すると、上記の位相差が変化することで、発電機の電気的な出力が変化するのです。 少々難解かもしれませんが、同期発電機の同期リアクタンスについて勉強してみてください。
お礼
ご回答ありがとうございます。 位相差が肝であることがわかりました。 もう少し勉強します。
補足
「発電機は出力の電気の負荷が軽くなると発電機を回す動力も軽くなります。」 ↑この理由をお尋ねしてるのです。