《電力》〈火力〉[H30:問2]タービン発電機の励磁方式に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★★☆（やや難しい）

次の文章は，タービン発電機の励磁方式に関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切なものを解答群の中から選びなさい。

交流励磁機方式は，発電機の界磁巻線へ直流電流を供給する励磁電源供給機器として，交流の励磁用同期発電機(交流励磁機)を使用するものである。交流励磁機の励磁電源には他励方式と分巻方式があるが，他励方式では，主発電機，交流励磁機と同一軸上に設置された\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)の出力を整流し，交流励磁機の励磁電源に使用する。

主発電機と同一軸上に回転電機子形発電機と回転整流器を取り付け，スリップリングを設けずに直接発電機の励磁電源に使用する方式を\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \)励磁方式という。

静止形励磁方式は，励磁用電源供給機器として\( \ \fbox {　 （３） 　} \ \)または励磁用変流器を使用するもので，サイリスタを用いた整流器で\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)を調整して直流出力電圧を変化させて，発電機の界磁電流を制御する。サイリスタ励磁方式には，サイリスタのみで構成される均一ブリッジ形と，サイリスタと\( \ \fbox {　 （５） 　} \ \)とを組み合わせて構成される混合ブリッジ形がある。

〔問2の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　トランジスタ　　　　　&（ロ）&　直流発電機　　　　　&（ハ）&　励磁用変圧器 \\[ 5pt ] &（ニ）&　誘導電動機　　　　　&（ホ）&　始動用励磁機　　　　　&（ヘ）&　ブラシレス \\[ 5pt ] &（ト）&　副励磁機　　　　　&（チ）&　コンデンサ　　　　　&（リ）&　直接励磁 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　角速度 　　　　　&（ル）&　パルス幅 　　　　　&（ヲ）&　ダイオード \\[ 5pt ] &（ワ）&　蓄電池　　　　　&（カ）&　点弧角　　　　　&（ヨ）&　コミュテータレス \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

タービン発電機の励磁方式に関する問題です。発電所で勤務する方以外は種類と概要を理解すれば，細かく理解する必要はないと思います。電験ではよくあることですが，どちらかというと電気科目ではなく機械科目寄りな問題です。参考書の同期発電機の分野に記載があると思います。

1.励磁方式の種類
①直流励磁機方式
　最も初期から使用されている方法で，直流発電機を励磁機として界磁電流を調整する方式です。ブラシ等保守に手間がかかります。

②交流励磁機方式
　交流発電機の出力を整流して励磁します。発電機を励磁する主励磁機と主励磁機を励磁する副励磁機があります。

③ブラシレス励磁方式
　回転電機子形の励磁用発電機と整流器を発電機と同一上に設置することで，スリップリングやブラシを不要とした方式です。

④静止形励磁方式
　発電機の主回路に接続した励磁用変圧器の出力をサイリスタを用いた整流器で直流へ変換し，励磁電流とする方式です。サイリスタでは点呼角を調整して直流出力電圧を変化させ，発電機の界磁電流を制御します。

【用語の解説】

（ヨ）コミュテータレス
　コミュテータとは整流子のことで，コミュテータレスは整流子が不要ということです。

【解答】

(1)解答：ト
題意より，解答候補は（ロ）直流発電機，（ホ）始動用励磁機，（ト）副励磁機，等になると思います。ワンポイント解説「1.励磁方式の種類」の通り，交流励磁方式は，発電機を励磁する主励磁機と主励磁機を励磁する副励磁機があります。

(2)解答：ヘ
題意より，解答候補は（ヘ）ブラシレス，（ヨ）コミュテータレス，となると思いますが，本文はブラシレス励磁方式の説明そのものとなっています。

(3)解答：ハ
題意より，解答候補は（ロ）直流発電機，（ハ）励磁用変圧器，（ホ）始動用励磁機，（ト）副励磁機，（ワ）蓄電池，等になると思います。全く知らない方であれば選択肢は絞れないと思いますが，分かる方であれば励磁用変圧器の一択になると思います。

(4)解答：カ
題意より，解答候補は（ヌ）角速度，（ル）パルス幅，（カ）点弧角，となると思います。電験三種でも出てきたと思いますが，サイリスタの最大の特徴は点弧角の調整が可能ということです。

(5)解答：ヲ
題意より，解答候補は（イ）トランジスタ，（チ）コンデンサ，（ヲ）ダイオード，になると思います。混合ブリッジ形はサイリスタとダイオードを組み合わせて構成されるものです。