次の文章は,三相同期発電機の並行運転に関する記述である。ある母線に同期発電機A を接続して運転しているとき,同じ母線に同…
機械 第4問
次の文章は,三相同期発電機の並行運転に関する記述である。ある母線に同期発電機A を接続して運転しているとき,同じ母線に同期発電機B を並列に接続するには,同期発電機A,B の[ア]の大きさが等しくそれらの位相が一致していることが必要である。[ア]の大きさを等しくするにはBの[イ]電流を,位相を一致させるにはB の原動機の[ウ]を調整する。位相が一致しているかどうかの確認には[エ]が用いられる。並行運転中に両発電機間で[ア]の位相が等しく大きさが異なるとき,両発電機間を[オ]横流が循環する。これは電機子巻線の抵抗損を増加させ,巻線を加熱させる原因となる。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。
- (1)(ア): 起電力 (イ): 界磁 (ウ): 極数 (エ): 位相検定器 (オ): 有効
- (2)(ア): 起電力 (イ): 界磁 (ウ): 回転速度 (エ): 同期検定器 (オ): 無効
- (3)(ア): 起電力 (イ): 電機子 (ウ): 極数 (エ): 位相検定器 (オ): 無効
- (4)(ア): 有効電力 (イ): 界磁 (ウ): 回転速度 (エ): 位相検定器 (オ): 有効
- (5)(ア): 有効電力 (イ): 電機子 (ウ): 極数 (エ): 同期検定器 (オ): 無効
正答 (2)
正答は (2)。
【並行運転に必要な条件】
同期発電機を母線に並列投入するには、次の条件をそろえます。起電力の大きさが等しいこと、位相が一致していること、周波数が等しいこと、波形が等しいこと、相回転の向きが一致していることです。問題文で問われているのは、このうち大きさと位相です。
【空白(ア) 起電力】
そろえるのは起電力(端子に現れる電圧)です。有効電力は並列に入ったあとで原動機の出力を加減して分担させるもので、投入前にそろえるべき量ではありません。よって(ア)を「有効電力」としている(4)(5)は外れます。
解説の続きをみる続きを閉じる
【空白(イ) 界磁】
起電力の大きさは界磁磁束で決まり、その磁束は界磁電流で加減します。
E = 4.44 × Kw × f × N × φ
界磁電流を増やせばφ が増え、起電力が大きくなります。電機子電流は負荷によって決まる結果の量であって、調整の手段ではありません。
【空白(ウ) 回転速度】
位相を一致させるには、原動機の回転速度を微調整して、発電機B の電圧の山と母線電圧の山が重なった瞬間をつくります。極数は機械の構造で決まっている定数ですから、運転中に調整できません。よって(ウ)を「極数」としている(1)(3)(5)は外れます。
【空白(エ) 同期検定器】
位相が一致したかどうかの確認には同期検定器(シンクロスコープ)を使います。二つの電圧の位相差に応じて指針が回転し、位相が合った位置(ふつうは12時の位置)で止まりかけたところで投入します。位相検定器は三相回路の相順(相回転の向き)を調べる器具で、別のものです。
【空白(オ) 無効】
並行運転中に、位相は同じで起電力の大きさだけが違うと、その差の電圧が両機の同期リアクタンスを通して電流を流します。リアクタンスが支配的な回路なので、この電流は電圧差に対してほぼ90度遅れた無効分となり、無効横流(無効循環電流)と呼ばれます。有効な仕事をしないのに電機子巻線の抵抗損だけを増やし、巻線を加熱させます。起電力の高いほうの機から低いほうの機へ流れ、高いほうは遅れ電流を出して電圧が下がり、低いほうは電圧が上がる向きに働くため、結果として大きさの差を打ち消す作用もします。なお、位相が食い違ったときに流れるのは有効横流(同期化電流)で、こちらは位相差を打ち消す向きに働きます。
【結論】
起電力・界磁・回転速度・同期検定器・無効 の組合せをもつ (2) が正答です。
出典:令和4年度上期第三種電気主任技術者 機械科目 問4(一般財団法人 電気技術者試験センター 公表)出典元ページ
最終更新日
「機械」のほかの問題
- 令和5年度上期 第8問三相変圧器の並行運転に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ
- 令和5年度下期 第10問電力変換装置では,各種のパワー半導体デバイスが使用されている。パワー半導体デバイスの定常
- 令和6年度上期 第8問次の文章は,単相変圧器の簡易等価回路に関する記述である。変圧器の電気的な特性を考える場合
- 令和7年度上期 第8問次の文章は,太陽光発電設備におけるパワーコンディショナに関する記述である。近年,住宅に太
- 令和8年度上期 第3問次の文章は,誘導電動機の速度制御に関する記述である。電源周波数f を変えて速度を制御する
- 令和4年度下期 第8問単相変圧器がある。定格二次電圧200 V において,二次電流が250 A のときの全損失
スポンサーリンク

