電力
電験三種 令和7年度下期 電力 問5
問題・正答・学習用解説
問題
中小水力や風力発電に使用されている誘導発電機の特徴について，同期発電機と比較した記述として，誤っているものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。選択肢
正答と解説
正答：（5）
正答の考え方
正解は(5)です。本問で想定する通常の系統励磁の誘導発電機は自前の励磁を持たず，回転磁界をつくる励磁電流（無効電力）を系統から取り込みます。そのため系統へ並列投入する瞬間に，変圧器の励磁突入電流に似た大きな突入電流（始動電流に相当する過渡電流）が流れます。したがって『系統への並列時の突入電流が小さい』という(5)の記述は誤りです。他の選択肢，(1)構造が簡単で励磁装置が不要，(2)始動・並列など運転操作が簡単，(3)回転磁界と回転子に速度差（すべり）がある，(4)単独では発電できず系統並列が必要，はいずれも誘導発電機の正しい特徴です。よって誤りである(5)が正解となります。
各選択肢の解説
選択肢1
誘導発電機は回転子に励磁巻線や永久磁石を持たず励磁装置が不要で，かご形の頑丈・簡単な構造です。これは正しい特徴であり誤りの選択肢ではありません。
選択肢2
同期発電機のように投入前の電圧・位相・周波数を厳密に合わせる同期投入操作が不要で，始動や系統並列の操作が簡単なのは誘導発電機の正しい長所です。
選択肢3
誘導機は回転磁界（同期速度）と回転子の速度に差（すべり）があって初めてトルクを生じます。速度差があるのは誘導機の本質的特徴であり正しい記述です。
選択肢4
本問が想定する、励磁用無効電力を系統から受け取る通常の誘導発電機では正しい記述です。系統を切り離すと励磁を維持できません。ただし、適切なコンデンサ容量、回転速度、残留磁束などの条件が揃うと自己励磁する場合があるため、誘導発電機はあらゆる条件で単独発電できないという意味ではありません。
周辺知識
誘導発電機は，かご形誘導電動機を同期速度より速く回す（すべりが負）と発電機として働く原理を利用します。同期速度を超える回転速度で運転し，すべりが負になると電力を系統へ送り出します。長所は，回転子に巻線や永久磁石・励磁装置が不要で構造が頑丈・安価，ブラシや整流子がなく保守が容易，同期発電機のような同期投入（位相合わせ）操作が不要で並列が簡単な点です。通常の系統励磁形では、励磁に必要な遅れ無効電力を系統から吸収するため力率が悪く、励磁源なしでは自立運転できないこと、並列時に突入電流が流れることが短所です。ただしコンデンサが接続され、回転速度や残留磁束などの条件が揃うと自己励磁して単独運転が続く場合があります。したがって系統連系では単独運転防止の検討が必要です。このため進相コンデンサで無効電力を補償したり，軟始動装置（ソフトスタータ）で突入電流を抑える対策がとられます。中小水力・風力で広く使われてきましたが，近年の大型風力ではインバータを介する二重給電誘導発電機（DFIG）や永久磁石同期発電機（PMSG）が主流です。本問では系統から励磁を受ける通常運転を前提に、無効電力消費と並列時の突入電流を理解します。自己励磁という別条件の現象とは区別します。