同期発電機の等価回路とベクトル図の描き方

2019年7月30日

本記事の目的

同期電動機及び同期発電機の特性を学習する上で,等価回路の暗記とベクトル図の作成方法を身に着けることがスムーズな学習に繋がる。
これらをマスターしておけば,特性を丸覚えする必要はなく,
自分で導き出せるようになる。

本記事では,同期発電機の等価回路とベクトル図の描き方を紹介する。
(同期電動機の等価回路とベクトル図の描き方は前記事を参照のこと)

⇒⇒⇒同期電動機の等価回路とベクトル図の描き方

同期発電機の等価回路

同期発電機の等価回路は,巻線一相あたりに発生する起電力Eo,
発電機で生じた電圧を外部負荷に出力する端子電圧(一相あたり)V,
外部負荷(遅れ力率 cosθ),電機子巻線一相を流れる電機子電流 I,
電機子巻線一相を流れる電機子電流 I,
同期インピーダンス Zs (ra+jxs)  (電機子巻線抵抗 ra,同期リアクタンス jxs),
にて表せる。

また,一般的に同期機は,電機子巻線抵抗 ra に比べ,同期リアクタンスjxsが非常に大きいことから
電機子巻線抵抗 raを省略した形で,等価回路を描くことが出来る。

同期発電機のベクトル図の描き方

1項で描いた等価回路を用いて以下の手順でベクトル線図を描く。

1. 基準となる点Oを記入する。
2. 給電電圧Vをベクトル図の基準(0°)として描く。
発電機は給電する側なので,給電端にかかる電圧を基準とすればよい。

3. 電機子電流Iを描く。一般的である遅れ力率(力率角=θ)として描く。
1~3までの過程で以下のベクトル図が描ける。

4. 給電電圧Vのベクトル図の先端を始点とし,
電機子電流による同期リアクタンスにかかる電圧jXsIを描く。
リアクタンスのため,電機子電流に対し90度進み位相となる。

5. 点Oと同期リアクタンスにかかる電圧jXsIの先端を結ぶことで,
発電機にて発生する誘起電圧Eoのベクトルが描ける。
また,EoとVoの成す角度が負荷角δとなる。

以上で同期発電機のベクトル図が描ける。

技術, 電験3種

Posted by Gin