質問: 同期発電機の無負荷飽和曲線、三相短絡曲線、同期インピーダンス、短絡比について教えてください よろしくおねがいします
回答: ○無負荷飽和曲線 発電機を無負荷、定格回転数で回転させた状態で、界磁電流を徐々に増加させたときの相電圧の上昇曲線です。界磁電流が多くなると磁気飽和現象のため電圧の上昇率が少しずつ頭打ちになるのが普通です。この曲線から飽和率(磁気飽和の程度)や、無負荷定格電圧を出力するために必要な界磁電流値を知ることができます。 ○三相短絡曲線 三相の出力端子を短絡し、定格回転数で回転させた状態で、無負荷飽和曲線を求めた方法と同じように界磁電流を徐々に増加させたときの電流の上昇曲線です。ほとんど直線になります。 この曲線が単独で利用されることは少なく、上記の無負荷飽和曲線と組み合わせて、同期インピーダンスや短絡比を求めるために利用されます。 ○同期インピーダンス ある界磁電流値における無負荷飽和曲線上の電圧値を、同じ界磁電流値における短絡曲線上の電流値で割って求められます。界磁電流を増加させるにつれて、徐々に低下する曲線になるのが普通です。文字どおりインピーダンスなので、電流の取り出しやすさ、取り出しにくさの目安を与えるものと考えてよいです。 通常、定格電圧における上記計算値を同期インピーダンスの代表値とします。 ○短絡比 無負荷定格電圧を出力する界磁電流If1[A]を、定格電流に等しい短絡電流を出力する界磁電流If2[A]で割って求められます。 短絡比が大きい発電機は同期インピーダンスが小さく、負荷時の電圧変動も小さい安定した特性を持ちます。電機子巻線の巻数が少ないので、同じ電圧を出力するために多くの磁束を必要とすることから磁路となる鉄心が大きくなる傾向になります。これを鉄機械と呼びます。 一方、短絡比の小さい発電機では比較的電機子巻線の巻数が多い設計になっていて、負荷時の安定性は悪くなりますが、同じ電圧を出力するのに磁束が少なくてすむため、鉄心が小さくなる傾向になります。これを銅機械と呼びます。ただし、鉄機械と銅機械の区別に明確な基準があるわけではありません。