同期インピーダンス

同期インピーダンス（どうきインピーダンス、）は、同期機の内部インピーダンスであり、電機子巻線の抵抗と同期リアクタンスを合わせたものである。同期機の電圧変動特性や安定度を決定する非常に重要なパラメーターである。

 構成 
同期インピーダンス  は、複素数として以下のように表される。

ここで、

 ：電機子巻線抵抗（実数部）
 ：同期リアクタンス（虚数部）

一般に、中・大型の同期機では巻線抵抗  は同期リアクタンス  に比べて十分に小さいため、 として扱うことが多い。

 同期リアクタンスの内訳 
同期リアクタンス  は、さらに以下の2つの要素に分解できる。

 漏れリアクタンス ()：電機子巻線そのものの漏れ磁束によるリアクタンス。

 電機子反作用リアクタンス ()：電機子電流が作る磁束が主磁束（界磁磁束）に影響を与える「電機子反作用」を、回路上のリアクタンスとして表現したもの。

同期機においては、この電機子反作用リアクタンス  が漏れリアクタンス  よりも圧倒的に大きいという特徴がある。

 算出方法 
同期インピーダンスは、実機を用いた2つの試験結果から算出される。

 無負荷飽和試験：発電機を定格速度で回転させ、端子を開放した状態で界磁電流を変化させ、無負荷時の相電圧 （誘起起電力）を測定する。
 三相短絡試験：端子を三相短絡した状態で、同一の界磁電流における短絡電流  を測定する。

これらの値を用いて、同期インピーダンスは以下の式で求められる。

※注意：磁気飽和の影響を受けるため、無負荷飽和曲線の直線部分（空隙線）を用いたものを「不飽和同期インピーダンス」、定格電圧付近の飽和を考慮したものを「飽和同期インピーダンス」と呼ぶ。

 百分率同期インピーダンス (%Z) 
電力系統の計算では、オーム  単位のインピーダンスをそのまま使うのではなく、定格電圧と定格容量を基準とした百分率同期インピーダンス（パーセントインピーダンス）  が広く用いられる。

（ここで、 は定格相電圧、 は定格相電流）

 短絡比との関係 
百分率同期インピーダンスは、短絡比  と逆数の関係にある。

例えば、 が 100% の発電機の短絡比は 1.0 となる。

 物理的・運用上の意味 
同期インピーダンスの値は、その機械の性能を大きく左右する。

 電圧変動率：同期インピーダンスが大きい（＝短絡比が小さい）機械は、負荷の変化に伴う電圧の変動が大きくなる。これを補償するために、応答性の良い自動電圧調整器 (AVR) が必要となる。
 安定度：同期インピーダンスが小さい（＝短絡比が大きい）機械は、電力系統の乱れに対して強く、脱調しにくいため、過渡安定度が高いとされる。
 短絡電流：系統事故が発生した際、同期インピーダンスが小さいほど流れる短絡電流が大きくなり、遮断機などの設備に高い遮断容量が求められる。

 関連項目 

 同期機
 短絡比
 三相短絡曲線
 電機子反作用
 パーセントインピーダンス

Category:発電機