◆【モータ】電力・電気機械の質問・雑談8【発電機】

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1774ワット発電中さん2012/08/20(月) 02:45:55.42ID:KMk91YwA

.  A  \       ヤケテルゾ ゴルァ!!
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  |.×.|   _f_f_f_   \  <高圧キケン>. /      || 口\
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前スレが消えていたので、立て直しました。

952774ワット発電中さん2018/11/20(火) 09:11:41.00ID:x+d1aa22
溶棒を気化させたプラズマの電流経路が形成されているならともかく
活路電線を解放させて生じる程度の放電なら距離をとるなりすれば抵抗値も増えるし
それこそゼロクロスタイミングで消弧せえへんの?

953774ワット発電中さん2018/11/20(火) 15:27:39.94ID:cwexJ7+z
距離をとってる間に地絡とか

954774ワット発電中さん2018/11/20(火) 18:20:50.60ID:OX5o59hI
200V以下の低圧なら刃型スイッチもあるほどで大丈夫
それより三相の1線だけ外すと欠相になるほうが心配

955774ワット発電中さん2018/11/20(火) 19:36:46.45ID:qPQ+M+6g
>>944
あらやだ。今日教科書を読み直していたのですが、
円筒型同期電動機の場合は
電力は(VE0sinδ)/Xcらしいですわよ奥さん・・・

956774ワット発電中さん2018/11/20(火) 20:20:28.64ID:095c2a9w
>>955
だから両者が一致するんだよ
問題の図中の記号を使うと
P=VIcosφ=(EV/Xs)sinδ
最後の式は電力やってるなら知らない人はないほどの常識でこれを導出するのが出題意図だと思うよ

957774ワット発電中さん2018/11/20(火) 21:37:36.52ID:qPQ+M+6g
VEsinδは(図とは別のだけど)平行四辺形の面積ですよね・・・

958774ワット発電中さん2018/11/20(火) 23:01:18.99ID:gh4Us9CO
>>954
欠相保護ついてれば電磁開閉器でトリップするから大丈夫
なくても負荷がヒーターなら大丈夫
負荷がモーターで欠相保護なくても回転数が落ちて電流増えて
閾値を超えてればサーマルトリップするかブレーカートリップするし
電流増えても問題ない範囲内であればそのまま電線が少しずつ熱くなるだけだから
次の一線を素早く外せば大丈夫
プロはムダな手順は踏まない

959774ワット発電中さん2018/11/21(水) 11:52:54.69ID:zgZQOSgg
>>958
工事士免状剥奪モノだな

960774ワット発電中さん2018/11/21(水) 12:06:45.33ID:iVApD6YL
>>958
・・・とすると、参考までにお教え願いたいのですが
もしKYBの出荷検査すると想像すると、
NG判定を出して再調整することは
無駄な手順といえましょうか?!(・∀・;)

961774ワット発電中さん2018/11/21(水) 12:31:51.85ID:iVApD6YL
別件、質問です。
水力発電の勉強をしていて、サージタンクについて疑問があるのですが
これはどこ(何板)に行って聞くのが妥当でしょうか? もしも水理学板とかあれば
迷わないのですが、さすがにないでしょうし・・・(^^;

962774ワット発電中さん2018/11/21(水) 13:31:06.71ID:l1vNdWYb
どんな疑問?

963774ワット発電中さん2018/11/21(水) 14:17:01.38ID:iVApD6YL
解説書読むと、サージタンクの位置が、こういう位置なんですぐわ
ウォーターハンマー(水撃)現象って水の慣性が引き起こすわけですから
発電所付近に設けなけりゃ意味が半減だと思うわけです・・・なんで
サージタンクを、そんな中途半端な位置に設けるのでしょうか? 意味がわかりません

という疑問です

964774ワット発電中さん2018/11/21(水) 15:14:38.54ID:l1vNdWYb
なるほどねー
パスコンをどこに置くかっていう問題とのアナロジーで考えちゃうよな

965774ワット発電中さん2018/11/21(水) 15:54:15.58ID:3yGfh13r
>>963
サージタンクは負荷変動に伴う水量調整とそれより上流の圧力変動を緩和するのが目的
水車のケーシングや水圧鉄管は圧力変動に耐えるように設計する

966774ワット発電中さん2018/11/21(水) 15:54:52.87ID:iVApD6YL
いちぉー報告、
水理学板はなかったけどダム板があったから質問してきたyo(^p^)
https://egg.5ch.net/test/read.cgi/river/1301233877/l50

967774ワット発電中さん2018/11/21(水) 16:32:11.36ID:6JXSotdT
>>963
発電所近くにあったら激しい勢いで溢れますがな

968774ワット発電中さん2018/11/21(水) 18:57:20.32ID:0QpW6t3/
>>963
サージタンクから発電所間の圧力管路は一般的に地山から露出して設置するし、負荷急減時には
水撃作用で急激に圧力上昇するので965も記したようにその最高圧力に耐えられる鉄管を用いる。
但し高圧に耐えられる太径鋼管は非常に高価。

ダムまたは取水頭からサージタンク間は地中であるし一般的に管路勾配がとても緩やかなので
太径鋼管より安価な現場打ち鉄筋コンクリートの圧力トンネルを採用するのが一般的。
但しコンクリートは水撃作用のような急激な圧力変動に弱いので水撃作用が集中する屈曲点に
サージタンクやヘッドタンクを設けてタンク内の水面変化で圧力トンネル内の水圧上昇速度を
緩慢にして圧力トンネルの破損を防ぐ。

あと、サージタンクやヘッドタンクは取水に混入してきた空気が水圧鉄管に流入しないように
気水分離して空気を逃がす機能も併せ持っている。
空気混入量が多い水がタービンに入るとキャビテーションが酷くなってタービンの寿命を縮めるので
これも重要。

969774ワット発電中さん2018/11/21(水) 22:13:29.57ID:ouGYIZ7A
>>967
上部開放の煙突状にしたら同じ水位まで流れ込んで溢れますなw
開放型じゃなくて閉塞路にし、上方に高圧の空気を封入しておくことで
急激な閉路時に空気がばねとなって体積を変化して慣性移動を制動するまでの
緩衝剤になってくるんじゃないかなぁ、とおもいました。

>>968
なるほどつまりサージタンクより先は丈夫だから大丈夫!ってことっすね

キャビテーションは一様でない流れで負圧形成時に局所的に蒸気圧を下回る部分で
気化が生じ、空隙を支えられず押しつぶすジェット水流で隣接部位が懐蝕するらしいですが
教科書にはむしろ空気を入れることで緩和するような記載がありました・・・が、
いま教科書を見直してみましたが、それは吸出し管の上部か。

溶け込んだり気泡状態で混入するとむしろキャビテーションを悪化させるんですね、勉強になります・・・ありがとうございました!

970774ワット発電中さん2018/11/21(水) 23:07:50.94ID:l1vNdWYb
>>963
ざっとググった限り>>967の単純明快な説明であってそうな感じだけどな
例えばこの本のp.696には
https://books.google.co.jp/books?id=Cv9LH4ckuEwC&pg=PA696
"An ordinary surge tank is a cylindrical open-topped storage reservoir,
as shown in Fig.. 10.37, which is connected to the penstock at a point
as close as possible to the turbine."
と書いてあって、タービンのできるだけ近くに設置すべきという考え方は間違ってないっぽい

例えばこの本のp.231を見ると
https://books.google.co.jp/books?id=5gl_14spZI8C&pg=PA231
空気封入式のものはAir chamberといってサージタンクとは別の扱いになってる
ただ、One-way surge tankというものもあるらしく、これだと設置場所の水頭に制限はなさそう

971774ワット発電中さん2018/11/22(木) 00:18:15.26ID:2EQlLlIM
>>969
その水圧がかかる大容量のチャンバ
施工半端無いすよ

その煙突構造を水圧鉄菅が兼務している、その先にチャンバがあるとイメージすればいい

972774ワット発電中さん2018/11/22(木) 00:20:10.13ID:CVsbuiBH
おぉー! これまた勉強になります、m(_ _ )m

973774ワット発電中さん2018/11/22(木) 21:49:44.70ID:uZHxCNNe
>>970
One-way surge tankは、上水道送水管などで送水ポンプが急停止した場合などに送水管下り勾配頂部付近で
水柱切れを起こして真空を生じる現象を防止するために設けるタンクです。
送水管とタンクは、タンクから送水管向きへのみ通水する逆止弁を介して接続してあり、送水管内で
生じた水撃作用を吸収したり緩和する機能は全くありません。

圧力管路式水力発電所では、定格出力運転状態において数分間分に相当する水量がサージタンク内に
常時貯留するようサージタンク容量と標高を設計してあり、負荷急増時にはこの貯留水量を管路へ送出して
管路の異常負圧(=管路圧壊)を防止しますので、水力発電所管路にて純粋なOne-way surge tankが
設けられることはありません。

974774ワット発電中さん2018/11/23(金) 01:41:55.07ID:paTey6fH
>>973
ありがとうございます
One-way surge tankは水力発電所にはあまり関係ないんですね

すみません、963の疑問を手っ取り早く解説してくれてる文献がありました…
(質問者さんはもう見つけてるかもしれませんが)

密閉型エアクッションサージチャンバーの安定性
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscej1984/1992/456/1992_456_29/_article/-char/ja/

この本も(pp.385-386)
https://books.google.co.jp/books?id=XU64AQAAQBAJ&pg=PA385

単純すぎる理解かもしれませんが、要するに
・サージ低減の観点からいえば、タービンの近くにエアチャンバーを置いたほうがよい
・しかし、地質的に岩をくりぬくだけで密閉空間を作れるノルウェーと違い、日本ではコストがかかりすぎる
ということみたいですね

この形式は今現在でも日本での採用例はないんでしょうか?
(あるいは、既設発電所の改修例としてはすでに存在してた?)

975774ワット発電中さん2018/11/24(土) 13:50:04.13ID:k6JCrGWt
>>974
「サージ低減の観点から言えば、タービンの近くにエアチャンバーを置いたほうがよい」と、ありますが
日本の圧力導水路と圧力鉄管を組み合わせた方式の流込水力発電所の設計理論では上のような考えは
見聞した事はありません。

事業用の数千キロワット以上の大容量水力発電範疇の話ですが
タービン直近にサージ吸収装置を設けた場合では、負荷急増時の水柱切れ(水柱分離)を補償できないし
水圧鉄管のサージを吸収した後に上部の圧力導水路のサージを吸収する事になるので、水圧鉄管よりも
遥かに長距離で容量の大きい圧力導水路の保護が難しくなりますので結局、圧力導水路と圧力鉄管の接点
にサージ吸収装置が必要になり、水撃作用のほか負荷急増時の短時間負圧の補償も行えて構造簡単な
上面開放型のサージタンクが性能上でも経済性でも有利になる場合が大多数だと言えます。
それに、タービン部分や水圧鉄管部分は鋳造鋼や圧延鋼板製ですので最悪サージに耐える構造で製作
しても、遥かに長大で大容量な圧力導水路の強化に比したら安いものですので、土地やコストをかけてまで
タービン直近に密閉型エアチャンバーを設ける意義はとても小さいとも言えます。

但し、短距離な水圧鉄管のみの低落差マイクロ発電では、密閉型エアチャンバーやアキュムレータが有利
になる事例もあります。

976774ワット発電中さん2018/11/24(土) 17:08:27.44ID:IdktH9g7
負荷が急変すると管路の中が一部真空になるっていうのはどういう現象なんですか?
負荷急減だと流れ続けた水のエネルギーが途端に余剰になるからとかそういうのが原因ですか?
急増だと流れ続けている水のエネルギーでは足りなくて過渡的にどこからか補填されてとかそういうことですか?

977774ワット発電中さん2018/11/24(土) 17:26:49.94ID:+/XIBOAy
水は10m以上吸い上げられないからじゃないかな

978774ワット発電中さん2018/11/25(日) 04:20:35.93ID:Egt0HCiw
>>975
うーん、こちらは理論的なというか理想的な単純化したモデルを頭に描いてるので、
現場の実務者の方が頭に描くイメージとの齟齬があってすれ違ってるんだと思いますが

>タービン直近にサージ吸収装置を設けた場合では、負荷急増時の水柱切れ(水柱分離)を補償できない

十分な容量のエアチャンバーを設けることができたと考えた場合、
(コスト面等でそんな大容量の圧力容器を現実的に作れるかという問題はさておき)、
タービン近くに置いた方が配管の圧力損失の影響を受けることなく
流量変動を吸収できると思うんですが…
逆にタービンから遠くに設置すれば、
途中経路の配管の圧損の大きい部分で水柱切れを起こすことは理解できます

>水圧鉄管のサージを吸収した後に上部の圧力導水路のサージを吸収する事になる

これもよく分かりません
そういう二段構えの考え方をするとすれば、
水圧鉄管のサージを吸収したんだから上流の圧力導水路にサージは生じないと思うんですが…

ちなみに>>974の本にも
"it can be located near the turbine, thus providing surge-control and improving load-response characteristics of the system"とあります
>>970の別の本は開放型サージタンクの話についてですが
タービン近くに設置すべきという点においては同じです

ともあれ、現状、日本では大容量水力発電においては密閉型エアチャンバー方式は
コストに対して利点が大きいという認識は一般にはなさそうなことは確認できました

ありがとうございました

979774ワット発電中さん2018/11/25(日) 08:44:00.52ID:7mBGHrZW
>>978
物作りで大切なのはバランス
コストと性能あるいはある性能と別の性能とは相克することが多い
どうバランスを取っていくかが設計という仕事

この場合は圧力変動対策で大掛かりなタンクを作るより圧力部分を丈夫に作ったほうが経済的
圧力トンネルは丈夫に作ると高価になるので確実に保護したいというバランス

980774ワット発電中さん2018/11/25(日) 10:42:44.27ID:0Y1k8XtS
>>978
念の為ですが、私は密閉型エアチャンバやアキュムレータ類の否定論者ではないし
開放型サージタンク信者でもありませんよ。
実際、小規模な自家用水力発電設備の新設で密閉型エアチャンバを選定しタービン入口弁直近に
設けた例もあります。コストパフォーマンスと安全性で優位ならば贔屓なく採用します。

前レスの内容に分からない点があるとの事なので、
水柱切れ(水柱分離)を補償するために貯留水を注入する装置は、水柱切れが多発する箇所に設けるのが効果的です。
タービン直前で水柱切れが想定されるのであれば、タービン直前に挿入を検討します。
日本の電力事業用水力発電所では河川と急傾斜地に挟まれた狭隘な場所に立地する例が多く、タービン直近に
大容量な密閉型エアチャンバやサージタンクを設置するのが地理的にも費用的にも困難なので、タービン直近に
これらを設けないで対応する技術を発展させてきた面もあると思います。

>水圧鉄管のサージを吸収した後に上部の圧力導水路のサージを吸収する事になる 。
水撃作用の高圧波動は、ある速度をもって管路中を移動伝搬します。また、水圧鉄管と圧力導水路は弾性係数、設計強度、断面積、流速、勾配、定常圧力(水頭)が異なりますので、水撃作用の
キッカケがタービン入口弁であっても圧力導水路の方が先に危険な圧力(水頭)に達する場合が多いのです。

「水圧鉄管のサージを吸収したんだから上流の圧力導水路にサージは生じないと思うんですが… 」
これは、水圧鉄管と圧力導水路の材質と特性、勾配が同一の場合のみに言える事です。

>>974>>970の書籍の内容は、基本的に既知理論の応用展開ですし、特定のモデル水路に関してはは尤もだと思いますし、同意できます。
ただ、モデルと実際は同じではなく、一義的に圧力導水路と水圧鉄管の接点に開放型サージタンクを設けるより
タービン直近に密閉型エアチャンバを設けた方が効果的かと問われれば、否定せざるを得ないという事です。

「密閉型エアチャンバー方式は コストに対して利点が大きいという認識は一般にはなさそう・・・」
「利点が大きい」と仰っていますが、電力事業用大規模水力発電所に関しては否定します。
有効落差に相当する高圧気体を常時内蔵している危険性、高圧圧力容器に関する法令、国の方針の点だけでも実現は現況難しいと思われますし、精査した訳ではありませんが、現在常識的な
圧力導水路に開放型サージタンクを設ける方式と比してコストは大きくなると思われます。

981774ワット発電中さん2018/11/25(日) 20:40:13.49ID:1lNXC5Mo
小さい規模のみ適応ってことは、水柱分離(負荷急減)や負荷急増時に
吸収/放出するために必要な水量が水力発電所の規模ごとにあって、
規模が大きくなってくると密閉型エアチャンバでその水量を確保するのが難しくなるってことなんですかねぇ・・・(^ω^;)

982774ワット発電中さん2018/11/26(月) 13:17:26.17ID:xE4O6p06
質問させてください。2kW程度のモーター流用した小水力発電の引き継ぎをしたのですが、
その流用モーターが適切かどうかアドバイスいただけないでしょうか。
#ちなみに前任者は父で昨年、他界し意図や選定理由などは聞きそびれています。主にコストだと思いますが。

モーターは三菱のMM-CF352、定格2000rpmのものです。
水車から加速器を利用して1500rpmでの運用を考えていたようですが、振動や発熱がひどく
運用に耐えていません。

本来なら低速回転、高圧、高トルクのモーター発電機が良いと思い、自動車のオルタネーター流用や
中華製の300〜600rpmで動く風力・水力発電モーターの購入も検討しています。
しかし中華製に関しては中華の販社からは特性表など得られないため二の足を踏んでいます。

MM-CF352でも高圧にできれば電流値も下げられて発熱も抑えられると思うのですが。
ちなみに発電電流はパワコンに入れています。

983774ワット発電中さん2018/11/26(月) 13:27:12.33ID:A1MvNbs2
いいなぁ、小出力発電所! 面白そう!!

984774ワット発電中さん2018/11/26(月) 13:31:56.33ID:A1MvNbs2
私は全然わかりません、
ですので下記質問に御答えいただいても私は回答できません、が、
とはいえ情報が不足してはいないか不安がよぎりました。

・落差
・水量(平均、渇水、最大、など?)
・水車形式、仕様、出力(回転速度やトルク?)

985774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:00:28.05ID:IL+xrP3K
自動車のオルタネータは非常に高速回転
エンジン軸から増速している
常用回転域が広いだけかもしれないけど

986774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:04:20.41ID:xE4O6p06
>>984
落差 2.5 m
流速 2.2 m
水力 300 l/s
上記は資料によって数字がちょっと違うので暫定としてください。
山中なので冬以外は割と水量一定です。
水車形式はクロスフローです。
実測の水車の回転自体は60rpm程度でした。

なかなか専門分野外なので苦労しています。個人的には電験三種目指したはいますが。

987774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:19:01.95ID:xE4O6p06
>>985
調べるとアイドリングで1400rpmとのことで、ちょっと高速回転過ぎますね。

現状1500rpmでも問題なのですが、やはり高速回転では水車の据え付け基礎からの
振動も生じてしまうので、速度そのままなら設計自体を見直す必要があると思っています。
ボルト留めなので溶接するだけでもかなり振動は改善すると思われますが。
600〜1000rpmくらいで安定運用できればなと思っています。

988774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:36:22.48ID:A1MvNbs2
水力発電の式はmgh(位置エネルギ)の変形で9.8QHηだから
効率ηはこの際、無視するとして、
9.8×流量0.3立米×落差2.5m=7.35[kW]やね。

MM-CF352って3.5kWらしいから過負荷やね・・・(^p^;)

989ていうか2018/11/26(月) 14:38:14.62ID:A1MvNbs2
クロスフロー水車って流量調整できるらしいから
水量をフルには使わず、半分ぐらいに絞ればちょうどええんやね?

990774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:41:23.28ID:xE4O6p06
>>988
発電効率を0.4としています。

991774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:43:12.37ID:xE4O6p06
流量は確かにコントロールできるので、流量の問題より
流用したモーターが適切なのかを相談したいのです。。。

992774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:49:41.27ID:xE4O6p06
念の為、次スレ作らせていただきました。

◆【モータ】電力・電気機械の質問・雑談9【発電機】
http://rio2016.5ch.net/test/read.cgi/denki/1543211340/

993774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:52:49.44ID:shQnLkZI
>>987
あと、自分の印象基準ですが
2kWぐらいだと、変速機を使うとロスの割合が結構多いと思います

994774ワット発電中さん2018/11/26(月) 14:57:36.55ID:shQnLkZI
それと余計なお世話と思いますが
個人の河川の規模ではないと思いますが、その辺は大丈夫でしょうか

(許認可とかややこしいのかなと)

995774ワット発電中さん2018/11/26(月) 15:01:09.48ID:xE4O6p06
>>993
そのあたり、高速で回すことで発電量を稼ごうとしたのだと思います。
電動機としての定格に近づけるという感じで。さすがに2000rpmは無理でも。

構造は
水車軸 > 水車軸プーリー >タイミングベルト > 変速機軸プーリー > 軸継手 > モーター軸
となっています。軸継手まで並行なのが良くないのかなぁとも思っています。
いっそ水車軸と変速機を軸継手、さらにモーターに軸継手で直列にした方がよかったのかなと。

996774ワット発電中さん2018/11/26(月) 15:02:57.15ID:xE4O6p06
>>994
はい、許認可は得ています。
父は割とその界隈では長年、水力発電を趣味がてらやってまして。
少し名前も知れています。狭い範囲ですが。

997774ワット発電中さん2018/11/26(月) 15:02:59.50ID:A1MvNbs2
もしかしたらメーカー起因の性能差かもしれんけど
http://www.smallhydro.co.jp/products/crossflow.pdf
総合効率80%ぐらいあるらしいよ・・・

やっぱり過負荷で振動してた可能性もあるんじゃね(^p^;)

998774ワット発電中さん2018/11/26(月) 15:15:52.92ID:GQ1387gS
2kWでも1500rpm回って発電できてりゃそれでいいだろ
水車なんだから元の水力が何kWあろうが
発電機にそれ以上負荷掛かるわけでもなんでもない
定格回転超えるんなら選定ミスだけどな

取り付けを剛にしとけ

999774ワット発電中さん2018/11/26(月) 15:28:09.18ID:GQ1387gS
https://jp.misumi-ec.com/tbtp/FA_WEB/pulley/index.php

適当に入れても対応外になるぞ
タイミングベルトとプーリに無理があるんじゃね?

1000774ワット発電中さん2018/11/26(月) 15:55:08.20ID:GQ1387gS
だめだ
60rpmで2kW伝動をベルトでやるもんじゃねー
チェーンにするか水車と全部直結しろ

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