. Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
. 9.8 :W] : m /] : m] : pu: ] 9.8 g pu per uit %/00 t t g 60m /] 0m] 8% 9.8 60 0 0.8 7790 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
. ( ) () () (). 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) 00 + + 9 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 90 00 000 + + 0000 + + 0 プロペラ水車 ~90m 000 + + 0 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 0 0 700m 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 00 00 カプラン型あり Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 00 00
.... Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
..6.7.8 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
. 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 % 9 90 88 86 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 ) 0 0 0 00 0 00 0 00 00 00 00 600 700 800 0MW ( mw 基準 ) Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 6 g 0MW 0MW
. 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
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
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
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
( ) ( ) () 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
() Zg Zr Zg Zr () Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
(-)() (-) (-) / / / / (-) 00% (-) (-) 0 0 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
()() / () / 00% () a. b. ( ) ( ) ( ) ( ) c. 0 0 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
. 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
. 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
.7. /Wh A B C 0 0 0 60 80 (A) (C) (B) () 70% W 0 8 6 0 Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 7
8. % 0 0 80% Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 8
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
.9. f - ( ) 0% 060z 0 z 6z ( ) () Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 0
0. (p. ) GF ED AFC A C B 0 0 0 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
. 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
. 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
. ( ) Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
.. TBM CBM....TBM(Time-baed Maiteace ) CBM(Coditio-baed Maiteace ) ( ). Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所
. a. b... B008/8. 8/7/00. Copy Right (c) 00 宮田明則技術士事務所 6