三相同期発電機の短絡比に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。…
機械 第5問
三相同期発電機の短絡比に関する記述として,誤っているものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
- (1)短絡比を小さくすると,発電機の外形寸法が小さくなる。
- (2)短絡比を小さくすると,発電機の安定度が悪くなる。
- (3)短絡比を小さくすると,電圧変動率が小さくなる。
- (4)短絡比が小さい発電機は,銅機械と呼ばれる。
- (5)短絡比が小さい発電機は,同期インピーダンスが大きい。
正答 (3)
正答は (3)。
【短絡比と同期インピーダンスの関係】
短絡比K と百分率同期インピーダンスの間には
K = 100 ÷ 百分率同期インピーダンス
という逆数の関係があります。つまり短絡比が小さい機械は同期インピーダンスが大きく、短絡比が大きい機械は同期インピーダンスが小さい、ということです。この一点を押さえれば、各選択肢はすべて判断できます。
【誤りの選択肢 (3)】
「短絡比を小さくすると、電圧変動率が小さくなる」が誤りです。電圧変動率は、負荷をかけたときに端子電圧がどれだけ下がるかを表します。同期インピーダンスが大きければ、負荷電流が流れたときの内部の電圧降下が大きくなるので、端子電圧の変化も大きくなります。すなわち短絡比が小さいほど電圧変動率は大きくなります。向きが逆です。
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【正しい選択肢の確認】
(1) 短絡比を小さくするには、界磁を弱めにして電機子巻線を増やす設計にします。
鉄心が小さくて済むので、発電機の外形寸法は小さくなり、材料費も安くなります。正しい記述です。
(2) 同期発電機が系統へ送れる電力は、おおよそ
P = E × V × sinδ ÷ Xs
で表されます。同期リアクタンスXs が大きいと、同じ電力を送るのに相差角δ を大きくしなければならず、乱れが生じたときに脱調しやすくなります。したがって短絡比が小さいと安定度は悪くなります。正しい記述です。
(4) 短絡比の小さい機械は、鉄心が小さく巻線(銅)の割合が大きいので
銅機械と呼ばれます。逆に短絡比の大きい機械は鉄心が大きく、鉄機械と呼ばれます。正しい記述です。
(5) 上で述べたとおり、短絡比と同期インピーダンスは逆数の関係にあるので、
短絡比が小さい発電機は同期インピーダンスが大きくなります。正しい記述です。
【まとめ】
短絡比が大きい鉄機械は、電圧変動率が小さく、安定度が高く、短絡電流が大きく、機械は大形で高価になります。短絡比が小さい銅機械はその逆です。水車発電機は短絡比が1程度と大きく、タービン発電機は0.5から0.7程度と小さい、というのが一般的な傾向です。
出典:令和5年度上期第三種電気主任技術者 機械科目 問5(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
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