・同期機の短絡試験と無負荷試験

・同期機の短絡試験と無負荷試験

同期機の短絡試験と無負荷試験は、電験三種によく出題されるテーマの1つです。
それぞれの試験はどのように行われるのか、それぞれの試験からどのようなことがわかるのか、グラフなどを整理して覚えておくようにしましょう。
ここでは、三相同期発電機(Y結線)の一相分で考えていきます。

1.短絡試験

電流計を通して同期発電機の端子を短絡し、定格回転速度で運転を続けて行う試験です。
界磁電流\displaystyle I_f〔A〕を徐々に大きくしていき、流れる短絡電流\displaystyle I_s〔A〕との関係を求めます。

同期機の短絡試験

界磁電流\displaystyle I_f〔A〕と短絡電流\displaystyle I_s〔A〕の関係をグラフに表すと下のようになり、三相短絡曲線といいます。
曲線という名前ですが、ほぼ直線となり、界磁電流\displaystyle I_f〔A〕と短絡電流\displaystyle I_s〔A〕は比例関係になります。

三相短絡曲線

2.無負荷試験

同期発電機を無負荷(開放状態)で運転する試験です。
界磁電流\displaystyle I_f〔A〕を大きくしていき、発生する無負荷端子電圧\displaystyle V〔V〕との関係を求めます。

同期機の無負荷試験

界磁電流\displaystyle I_f〔A〕と無負荷端子電圧\displaystyle V〔V〕の関係をグラフに表すと下のようになり、無負荷飽和曲線といいます。
界磁電流\displaystyle I_f〔A〕を大きくしていくと、鉄心内に発生する磁束も多くなっていくため、発生する誘導起電力〔V〕も大きくなります。しかし、鉄心内を通ることができる磁束量は限界があるため、磁束量が一定量を超えると増加しにくくなります。それに伴って、発生する誘導起電力も緩やかな増加になっていきます。

無負荷飽和曲線

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