コイルの近くで磁石を動かすと「電磁誘導」という現象によって電気が発生します。発電機の場合も基本的にはこれと同じ。この原理を応用した発電体と呼ばれる部品をエンジンの力で回転させて交流電気を作ります。電気の流れ方には直流と交流の2種類があります。直流は電圧が常に一定であるのに対し、交流は時間と共に電圧が変化するのが特徴。蓄電のできる直流は乾電池やバッテリーに、変圧ができて汎用性に優れる交流は家庭用電源にそれぞれ用いられています。電気はよく水の流れに例えられます。川をイメージしてみましょう。上流と下流に高低差があるほど水の勢いが増し、川幅が広くなるほど流れる水の量が多くなることが分かると思います。このときの高低差に相当するのが「電圧(V ボルト)」、川幅に相当するのが「電流(A アンペア)」です。「電力(W ワット）」は単位時間あたりの仕事率のことなので、ある時間のなかで上流から下流へ移動した水の量と覚えておくと良いでしょう。この電力は電圧と電流を掛け算することで求めることができます。
W(ワット)：使用機器で消費される電力（消費電力）日本では、富士川(静岡県)と糸魚川(新潟県)のあたりを境に、東側は50Hz(ヘルツ)、西側は60Hz(ヘルツ)の電気が供給されています。家電製品のなかにはどちらかの周波数にしか対応していないものもあり、誤って使用すると性能低下や故障の原因となることもあります。発電機の場合、インバータ発電機は周波数を切り替えられるため、どちらにも対応できますが、その他のタイプは50Hzか60Hzのどちらかの仕様を選ぶことになります。購入の際は使用する電気製品の周波数を確認しておきましょう。
逆起電力E（V）の向きはフレミング右手の法則にしたがうので、電気子電流Ia（V）と逆方向になります。そのため電動機が回転を続けるには逆起電力に打ち勝つだけの端子電圧V（V）を加える必要があります。電気子巻線の抵抗をRa(Ω）とすればこれらの関係は次の式で表せます。 先日、発電機の問題に関する質問をいただきました。そこでは、次のような問題が提示されていました。高校物理では馴染みのない言葉も多いですが、一つ一つの物理量の定義を抑えていくと、理屈としては高校物理の範囲内で十分理解できる問題だと思います。この記事では、発電機の仕組みを考えた上で、上記の問題に取り組んで参りたいと思います。この記事の目次 発電機とは何か、ということを探していると大抵の場合「電磁誘導作用を利用して電気エネルギーを取り出す装置」という説明が見られます。発電機を理解するためには、電磁誘導作用を理解することがもっとも早道であるというわけです。電磁誘導とは、現象的には、コイルと呼ばれる「閉じた回路」を持つ金属線の近くで、磁石を回転させたり動かすことによってコイルに電気エネルギーが発生するという現象です。ファラデーという科学者が発見したため、ファラデーの電磁誘導則とも言います。コイルの近くで磁石を動かすと電気が取り出せるなんて、不思議な現象です。コイルの近くで磁石を動かしたから、なんだというんでしょう。何が起こっているかを知るためには、磁石の性質に目を向けることが必要です。磁石にはN極とS極があり、砂鉄の実験から、磁石には磁界と呼ばれる目には見えない力の作用が存在しており、我々は磁界の様子を磁力線と呼ばれる曲線を用いて表現します。このことによって、磁石のある付近の空間にはある一定の方向を持った磁力が働いていると考えることができます。もし、コイルの近くで磁石を動かすと、コイルに働く磁力が異なる、すなわちコイルが持つ閉じた回路の中に入る磁力線の数が、その都度異なります。物理学者は、この変化の激しさと発生する起電力に関係があることを突き止めました。電磁誘導は、コイルの中に入る磁力線の数が単位時間あたりに変化する量と、発生する起電力が比例関係にあることを教えてくれています。身近にあるもっともありふれた発電機は、自転車のライトに使われています。あれは、タイヤをこぐ力を部分的に磁石を回す力に使って、それによってライトに仕掛けられたコイルに起電力を発生させ、その電気をライトに使っているという理屈です。このようにして、運動エネルギーを電気エネルギーに変える装置を発電機と呼んでいます。発電機には、大きく分けると直流発電機と交流発電機があります。この記事では主に直流発電機に特化していこうと思います。直流発電機は、磁石を回すための電源の取り付け方によって「自励式」と「他励式」に分けられ、また「自励式」については、回路の組み方によって「直巻式」と「分巻式」およびそれらを複合した「複巻式」に分けられます。「自励式」は、磁石を回すための電圧とその磁石により発電される電機子（発電のためのコイル）を同じ回路に繋ぐ発電方法のことを言います。「他励式」は、電機子の発電とは別に、磁石を回すための電源を用いる発電方法のことです。また用語のつけ方として、「磁石」に使われているコイルを界磁コイル、「発電機」の方に使われているコイルを「電機子コイル」と呼び、それぞれに流れる電流を「界磁電流」や「電機子電流」という用語で区別しています。「自励式」にはさらに直巻と分巻という区別があり、直巻とは、磁石と電機子を直列につなぐ発電方法のことを指し、分巻とは磁石と電機子を並列につなぐ発電方法のことを指しています。それぞれの等価回路を次の図に示します。それぞれ他励式発電、自励式発電（直巻・分巻）の順に並んでいます。ここで使われている添字についてですが、「f」は磁石すなわち「界磁〜」を指しており、「a」は電機子のことを指しています。すなわち\(I_{f}\)は界磁電流、\(I_{a}\)は電機子電流のことです。また添字のついていない「R」は負荷抵抗器の抵抗を表しており、\(V\)は端子電圧、\(I\)は端子電流のことです。ちなみに「E」は誘導起電力を示しています。ここで「他励式発電」における具体的な問題に取り組みたいと思います。問題は質問していただいたものの1です。前の項で紹介した等価回路を用いてこの問題に取り組みます。与えられた数値を以下のように等価回路に書き込みます。はじめに、求める物理量を確認しておきます。以上のように計算を行います。はじめに誘導起電力を求めます。誘導起電力は、電機子が接続されている等価回路について、電機子抵抗と負荷抵抗が直列に接続されていることから電機子での電圧（\(V_{a}\)）と端子電圧\(V\)から求められます。$$V + V_{a} = E \leftrightarrow E = V+ r_{a}I_{a}$$よって、\(E = 220 + 10 = 230 \mathrm{V}\)と求められます。次に出力を求めます。出力は\(VI = 220\times100 = 22000 \mathrm{W}\)です。入力を求めるために電機子での損失と界磁での損失を計算します。それぞれ、\(r_{a}I_{a}^{2}, R_{f}I_{f}^{2}\)で計算できます。ここで、\(R_{f}\)はオームの法則により、\(100/1 = 100 \mathrm{\Omega}\)です。ゆえに、損失の合計を\(L\)と置くと$$L = r_{a}I_{a}^{2} + R_{f}I_{f}^{2} = 100 + 1000 = 1100 \mathrm{W}$$と計算できます。以上より入力は\(1100 + 22000 = 23100 \mathrm{W}\)です。最後に効率(\(e\))を計算します。入力と出力の計算結果より$$e = \frac{22000}{23100} \times100 \simeq 95.23 $$よって、問題文に使われている最小の有効数字2桁を用いると95%と計算できます。次に自励式発電の中の直巻の問題について考えてみます。問題文は以下です。問題文の条件を分巻発電機の等価回路に書き込むと以下の図の通りです。問題文の指定通り、界磁電流と電機子電流、および端子電流を求めます。それぞれ\(I_{f}, I_{a}, I\)を求めることに対応しています。まず、誘導起電力と端子電圧が与えられていることから、電機子抵抗にかかる電圧を求めることができます。今の場合、電機子抵抗にかかる電圧は\(E-V\)で求められるので、\(105-100 = 5 \mathrm{V}\)です。ゆえに運転中の電機子電流は、オームの法則より\(I_{a} = 5/0.25 = 20 \mathrm{A}\)と計算できます。分巻発電機では、界磁と負荷が並列に接続されていることがわかるので、界磁にも同じく\(100 (\mathrm{V})\)がかかり、界磁電流は\(100/50 = 2 (\mathrm{A})\)とわかります。交流回路に流れる電流の性質から負荷に流れる電流（端子電流）は電機子電流から界磁電流を引けば良いので\(18 \mathrm{A}\)と計算できます。ちょっと気になりますが、どうやら、回転速度は用いなくても答えが出るようです。最後に、どのような発電機に対しても同じように定義される物理量である電圧変動率に関する問題を解きます。電圧変動率は、定格負荷から無負荷に移行したときの電圧変動の割合を表します。すなわち、定格状態において、負荷にかかる電圧を\(V\)とし、無負荷にかかる端子電圧を\(V_{0}\)としたとき、電圧変動率は\(\epsilon\)は$$\epsilon = \frac{V_{0} – V}{V}$$と計算でき、通常は\(100\)をかけて単位%で表現します。$$\epsilon = \frac{108-100}{100}\times100 = 8\%$$と計算できます。私は電気分野の専門家ではないので、もしかすると以上の計算に誤りが含まれている可能性があります。もし、その間違いなどに気づかれた方はぜひ、ご指摘いただけると幸いです。よろしくお願いいたします。巻上質量 50[t]，巻上速度 3.0[m/min]，横行速度 10.0[m/min]，走行速度 15.0[m/min]，クラブ重量 10.0[t]，ガータ質量 25.0[t]の天井クレーンがある。巻 上用電動機，横行用電動機，走行用電動機の所要出力を求めよ。最大積載荷重が 1200[kg]，昇降速度が 120[m/min]のエレベータ用電動機 の所要出力を求めよ。ただし，平衡おもりの質量は，最大積載荷重の 50%に昇 降箱の質量を加えたものとし，巻上装置の効率は 70%，加速に要する係数は 1.2 とする。.一次巻数 900，二次巻数 30 の変圧器がある。磁束の最大値 0.03[Wb]， 周波数 50.0[Hz]として，巻数比と一次誘導起電力，二次誘導起電力を求めよ。この3問の計算過程と答えまで教えてもらえると嬉しいです。よろしくお願いします。今週の水曜日の12:00が期限なのでそれまでにお願いしたいです。よろしくお願いします。名前：ねむる亀コメント：眠らないウサギになれたらなぁ。質問・悩みお待ちしています。名前：ねむる亀コメント：眠らないウサギになれたらなぁ。質問・悩みお待ちしています。 2. 回転速度 1500[min-1]，誘導起電力 105[V]，電機子抵抗 0.25[Ω]，界磁抵 抗 50.0[Ω]の分巻発電機に負荷を接続したところ端子電圧が 100[V]になった。 界磁電流と電機子電流，端子電流を求めよ。 3. 消費電力が発電機の定格出力をオーバーする場合は、過負荷により電力供給が自動的にストップします。したがって電気機器を使用することはできません。プラグを差し込むコンセントは出力できる電流の容量に応じて形状が決められています。一般家庭用で使われているコンセントは最大15Aまで出力できるタイプなので、15A×100V=1500W。つまり、最大1500Wまでの電気製品までなら使用できることになります。
発電機選びの目安を解りやすく解説します。使用する電気製品の消費電力の3～4倍の余裕をもった発電機を選ぶことをお勧めします。送料無料。全国対応。15時まで即日発送ok。【フリーダイヤル】0120-65-7181レンタル予約24時間受付中 発電機には、直流発電機と交流発電機（単相、三相）があり、電動機にも同じく直流と交流があります。これらの理解には、必ず界磁巻線と電機子巻線について学習することが必要です。あとは等価回路図を描くことができるようになると、オームの法則で解くことができます。 オープン型／防音型. 直流電力を交流電力に変換する装置。インバータ発電機では発電した交流電源を一旦直流に変換した後、再度インバータで交流に変換しています。騒音の発生源であるエンジンをカバーで覆ったタイプの発電機を防音型発電機と呼ぶのに対し、覆われていないタイプはオープン型発電機といいます。「EF1600is」と「EF2000is」の二機種は、同じモデル同士を専用コードで並列接続すること(並列運転)で出力をアップさせることができます。必要な出力量に応じて1台と2台を使い分けられるのがメリットです。
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