電気電子発送配変電二次練習問題

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ちえこうなだ
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1 . Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

2 . 9.8 :W] : m /] : m] : pu: ] 9.8 g pu per uit %/00 t t g 60m /] 0m] 8% W] v 入口断面積 A 水圧鉄管発電機 G 水車水車入口の断面積を左図のような水路モデルで水の密度を ρとすれば落差のもつ位置エネルギーがすべて運動エネルギーに転換されれば ρ g ρ v Aとすれば流量 v g 水路の損失等を考慮すると v は va A g 出力は 9.8η 水車の回転数は流速に比例するのですなわち出力は落 v 差の乗に比例する ( ) v v va A Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

3 . ( ) () () (). 水車衝動水車反動水車発電用水車形式名称ペルトン水車適用落差 00~000m 超ターゴインパルス水車 90~600m 同上クロスフロー水車フランシス水車 0~80m 0~800m 比速度 (p.6) の範囲 (m-w) その他バケットを配置したランナーに円周方向にジェット水流を噴射バケットを配置したランナーに円周方向と度の角度でジェット水流を噴射 0 枚程度の円弧型のブレードをかご形にしたランナーに軸と垂直方向から流入中心から流出斜流水車 0~80m 0 可動羽根は別名デリア水車プロペラ水車 ~90m 可動羽根は別名カプラン円筒ケーシングはチューブラ水車ポンプ水車反動水車フランシス型ポンプ水車 700m 級以下 700m 級超 m 以下は単段ランナ 700m 超は多段ランナ斜流型ポンプ水車 0~0m デリア型ありプロペラ型ポンプ水車 ~m カプラン型あり Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 00 00

4 .... Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

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6 . m W (p. ) はランナ個当たりで : 有効落差 : 回転速度であるクロスフロー水車ではとなる p 0 f 出力が同じとき低落差では ( m W基準 ) ただし水車出力はペルトン水車ではノズル個当たり反動水車で ( B / D) / になるように p の低いペルトンではなく度設計上不経済になるのでの低い水車を選ぶ : ランナ個当たり出力 B ( mi rpm ( m W ) は次ページ以下参照 ) 揚水用のポンプではの代わりに揚水量をとしては全揚程とする比速度を与えると速度はを決める f の高いカプランを選ばないとが低く過ぎ体積の大きい不経済な機械になる高落差ではの高い水車にすると回転数が高すぎて遠心力に対する強 ( ) r g η max % r 0MW 0MW 0MW : ガイドベーン流路幅 D : ランナ外径 : 周波数 p : 極数 ( 偶数 ) MW ( mw 基準 ) Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 6 g 0MW 0MW

7 . 水車の大きさをランナーの直径など代表的な部分の長さで表し相似形を保つ条件とする. 出力を W ] 流量を m 速を v m / ] 回転速度を ( rpm mi rp ) ペルトン水車ノズルをイメージするとわかり易い v このつの式から v m] とする大きさを変えるときはを消去しさらに式と式から v を消去すると v ( g ) v 円周回転速度これを式式に代入して / ] 落差を m] 流 rp]) とするすると次式が成り立つ rpm]( or 水流断面積流速 v W ] のときの回転速度 S を求める m] v すなわちしたがって平方根の落差をすなわちが得られる m] 出力 W ] のときと書けば 9 式から分るように無次元であるからは一定 6 ( ) しくまた単位も等しい( rpm 一方 8 式を再掲すれば () も一定 7 8 ととの次元が等 8 9 rp など ) が得られる p.0へ m W] m-w m] W]JIS B09 p. mi - ](rpm) (JEC00 (m-w ) p.0 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 JIS JISC JIS 7 () () () () () () () は

8 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 8 ( ) ( ) 6 これを式式に代入してと式からイメージするとわかり易いすると次式が成り立つペルトン水車ノズルをとする回転速度を流速を落差を流量を出力をとする代表的な長さで表しそれぞれつの相似な水車の大きさをランナーの直径など mi ]) ]( ] / ] ] /. ] ] rp rpm rp or rpm m m m W m q q q () ( ) () へ 8 が得られる一方 8 式を再掲すればなど回転速度どうしで単位も等しいとの次元が等しくもともととであるからは無次元上式から分るようにが得られる 9 8 すなわちとすればのとき出力落差これから平方根をとると 7.0 () () ) ( /() () / / /() / /() / ] ] / / p rp rpm W m JIS JISC JIS m W] m-w m] W]JIS B09 p. mi - ](rpm) (JEC00 (m-w ) p.0

9 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 9. (Wp ) ( ) ( ) g rp rpm rp or rpm m m m W rp or rpm m m m W 以上から回転速度円周イメージするとわかり易いすると次式が成り立つペルトン水車ノズルをであるとする回転速度を流速を落差を流量を水車について出力を実物水車と相似で長さの比がが倍である相似とする回転速度を流速をを落差流量を実物水車の出力を ) ( mi ]) ( ] ] / ] ] / ]. ]) ]( ] / ] ] / ]. ( ) ( ) へと書けばのときと同次元は平方根をとると ) ( 流速水流断面積.0 ] ] ) ( p W m JIS JISC JIS m W] m-w m] W]JIS B09 p. mi - ](rpm) (JEC00 (m-w ) p.0

10 挿入挿入の8 式を再掲するとこれからが得られるこの 9 式のと値は同じだが式の形から見て回転速度の次元ではない挿入の式からはが得られるこの式からわかるように6 式のと値は同じだが式の形から見て次元は回転速度ではない 0 式と式は同じ式であるから以下式を代表として考える式はわちこの実物水車と相似なすべての水車について 0 ことを示している () () 8 は 8 式からわかるようには 0 式と同じであるががいろいろな数に変わってもすなを作るとその値は一定値になるすなわちはこの相似な水車群に共通な固有の数値であるからその形を表す指標として使用することができるそこであらためてを比速度と名づけ水車の形を表す指標とするそしてその値は相似水車の単位落差単位出力時の回転数に等しい数値でもある相似水車については残り一つが求められる比速度の次元はは ρ g しいるから M ( ρ : M g : T ) の次元はT のうち二つを与えるとはM T でありこれは定数の次元に等しく変数の次元を含まないので準無次元であり実質無次元とみなせるので特に単位を付けないことにの算出に必要なの単位だけを ( m W ) または( m W基準 ) として附記しておく方式が JISB09 JEC00において採用されて Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 0 T

11 ( ) ( ) () i S σ ; S ( et oitive Suctio ead 有効吸入ヘッド ) S 大気圧 + 飽和蒸気圧吸出し高さ A h A : ランナ指定位置と水車 h v : 低圧側指定点における : 有効落差または全揚指定位置との標高差速度水頭 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所程 v

12 () Zg Zr Zg Zr () Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

13 (-)() (-) (-) / / / / (-) 00% (-) (-) 0 0 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

14 ()() / () / 00% () a. b. ( ) ( ) ( ) ( ) c. 0 0 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

15 . 最高無拘束速度全負荷運転中に負荷遮断を行いガイドベーン ( orノズル ) 全開のままにして最高水車は最高無拘束速度に分間耐えなければならない速度を求める. 調速機 ( ガバナー ) 関係速度変動率 δ 全負荷遮断時の速度変動率で δ ] で最高遮断前定格である速度調停率 δ 発電機の負荷を変化させた場合の単位出力変化率当りの速度変化率をいう δ max 0 は回転速度 mi x Δ / Δ / Δf / f Δ / は回転速度 mi ] 発電機出力 f は周波数 Δは差分通常負荷が増加すれば回転数 ( 周波数 ) が下がるように設定する ( 垂下特性 ) max 0 f 0 00% Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

16 . 負荷遮断試験負荷遮断試験では速度変動率 ( 前出 ) 水圧変化率電圧変化率がある速度変動率 δ 全負荷遮断時の速度変動率で δ 水圧変動率 δ 発電機の負荷を遮断した場合の水圧の変化率をいう δ p は水圧 m] で p ] で最高 p 電圧変動率発電機の負荷を遮断した場合の電圧の変化率をいう δ max p max max p 0 p 0 は回転速度 mi x は電圧 ] で max max max 最高最高 0 0 遮断前停止時水車中心 p 定格電圧である定格である静落差である Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 6

17 .7. /Wh A B C (A) (C) (B) () 70% W Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 7

18 8. % % Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 8

19 8. 6 比較事項制動巻線同期始動直結電動機サイリスタ低周波始組合せ始始動方式方式始動方式始動方式動方式動方式対象単機容量中小大中大大大中大台数無影響多数向き少数向き多数向き多数向き多数向き自己始動可能なし可能可能なし方式次第系統への影響大なし少ない少ないなし少ない所要始動用付属開閉器発電機電動機サイリスタ変とほぼ同方式次第設備母線母線抵抗器換装置じ開閉器開閉器開閉器開閉器励磁装置変圧器励磁装置 6 始動用電源容量不要 ~0% 以 ~8% ~0% 以とほぼ同方式次第上上じ 7 所要時間短い短い比較的長比較的長短い方式次第 8 主回路の制御簡単複雑簡単簡単複雑複雑 9 制御回路簡単複雑複雑複雑複雑複雑電気工学ハンドブックを参考に編成 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 9

20 .9. f - ( ) 0% 060z 0 z 6z ( ) () Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 0

21 0. (p. ) GF ED AFC A C B FC:oad Frequecy Cotrol AFC ED:Ecoomic oad Dipatch (GF) : 基準出力 : 基準回転数 () (C) 0 ( ) (D) 0 ( ) (A) C ( ) () B AFC( ) A AFC (GF) (()) R 00%] を速度調停率といい通常 ~% の値とする ( ) ( ) すなわち出力変化 00% での回転数変化 ( 周波数変化 ) が ~% である Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

22 . M ω C が小 M v v E d (x du ) m (x d ) ω C が大 m i E d jx d Ed + jωc jx d j C E i x v e ( x x ) ωc d d e du e i E d v -jx d i i E d du x d >x e () v -jx d i e x d <x e () グラフに示すように励磁がなくても残留磁気により内部誘起電圧ができるこのとき電流が容量性になると自己励磁 ( xd iに相当する電圧上昇 ) により端子電圧が上昇し定格電圧を超えることもある自己励磁を起こさないようにするためには不飽和の直軸リアクタンス xdu ( + σ ) xd ( σ は発電機無負荷励磁曲線の飽和係数 ) として x x すなわち x とx の合成値が誘導性であ v v ることであるこのとき充電可能な容量は短絡比 pu] であるからこの xdu + σ 確認が必要である ( 短絡比 / xd ) Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

23 . 短絡比定格速度で無負荷定格電圧を誘起するのに必要な界磁電流三相短絡時に定格電流に等しい持続短絡電流を流すのに必要な界磁電流 i f0 i f v x du ifg x d i f0 i f ( ) 短絡比は飽和直軸同期リアクタンスの逆数に等しい +σ すなわち短絡比である xd xdu xd の値は水力発電などの突極機では.~. p. u.] 汽力などの非突極機では.7~.0 p. u.] 程度である () Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

24 . ( ) Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

25 .. TBM CBM....TBM(Time-baed Maiteace ) CBM(Coditio-baed Maiteace ) ( ). Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所

26 . a. b... B008/8. 8/7/00. Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 6

電気電子発送配変電二次練習問題

電気電子発送配変電二次練習問題 Copy Rght (c) 008 宮田明則技術士事務所 . ()() () n n 60 f f f 50, 60503000rp(n - ) f 60, 66060300rp(n - ) f 50, 060500300rp(n - ) f 50, 46050500rp(n - ) N N N (6) N () Copy Rght (c) 008 宮田明則技術士事務所 . r a, r a a a