質問: 実験的に水車を利用した発電をしようと考えています。 水車をギアで可変し1KW程度のモーターに接続し高速回転させて発電実験をしたいと思っていますが一般的に市販されているモーターで発電可能という意見と発電はできないという意見があり正確なところが知りたいのです。変動する発電電圧等を制御する機器については問題が無いのですが、発電機についてアドバイスお願いします。また適当な発電機があればご紹介ください
回答: 実験用、実習用などの発電機は手に入れることができます。 通常、発電機と電動機の構造は同一なので、電動機を発電機として使用することができます。 交流発電機(電動機)には、同期速度というものがあって、同期発電機の場合には、この同期速度と低格回転速度が一致しています。 誘導発電機の場合は、低格回転速度は同期速度の 3~10%上の速度、誘導電動機の場合は同期速度の3~10%下でないと使用することができません。 従って、発電機、水車、減速機(変速機)は、すべて一連で設計する必要があります。 同期発電機の場合、永久磁石を使用しているものは、水車の回転のみで発電できます。電磁石を利用しているものは、励磁するための直流電源が必要です。 誘導発電機とは、誘導電動機に動力を取り付けて、同期速度よりも速い回転速度になったとき、電動機から、発電機に変化するもので、発電するためには、交流電源に接続する必要があるため、単体で発電できません。商用交流を使用する場合、保護装置を取り付けないと危険なため、電動機を発電機にできるなどの利点はありますが、実用は難しいと思います。 最近はあまり使用されなくなりましたが、回転機の速度を検出するために、永久磁石を利用した小型の同期発電機を使う場合があり、この装置を利用すれば、比較的簡単に実現できると思います。タコジェネレーターといいます。 自転車の発電機や、模型用モーター、自動車のバッテリー充電用発電機などは、構造そのものが直流用として製作されたものは、直流発電機として、内部は交流発電機で整流器を有するものは、改造することにより交流発電機としても使用できます。 内部に整流回路を有する電動機、一般に家庭用ドライヤー、洗濯機、扇風機などに使用されれている電動機は、発電機として使用することはできません。