令和6年度下期第三種電気主任技術者試験 機械（電気技術者試験センター）問5

✓ これが正解2(ア) 小さい　(イ) 大きく　(ウ) 大きく　(エ) 大きい　(オ) 小さく

解説

水車は低速で多極・直径大、タービンは高速で直径を小さく細長くします。

同期発電機は同期速度 Ns＝120f／p（f は周波数、p は極数）で回ります。周波数を一定に保つには、回転が遅い原動機ほど極数を多くしなければなりません。

水車は回転速度が比較的小さい原動機なので、(ア)は小さい、(イ)は大きくです。多くの磁極を円周上に並べるため、水車発電機の回転子は直径が大きく軸方向に短い形になり、(ウ)は大きくです。

蒸気タービンは高速で回るので、タービン発電機の回転子は水車発電機より回転速度が大きく、(エ)は大きいです。回転子の外周の速さは直径に比例し、遠心力も大きくなるので、機械的強度を保つために直径を抑え、その分を軸方向に長くした細長い円筒形にします。(オ)は小さくです。

以上で小さい・大きく・大きく・大きい・小さく の組合せが正解です。低速の水車は多極で平たい回転子、高速のタービンは少極で細長い回転子、と対で覚えておくと迷いません。

ほかの選択肢の解説

• 1…小さく (ウ) 大きく (エ) 大きい (オ) 大きく：(イ)を小さく、(オ)を大きくとしている点が誤りです。低速の水車で一定の周波数を得るには極数を多くする必要があります。高速で回るタービン発電機の回転子は、遠心力に耐えるよう直径を抑えます。
• 3…大きく (ウ) 大きく (エ) 小さい (オ) 大きく：(エ)を小さい、(オ)を大きくとしている点が誤りです。蒸気タービンは水車より高速で回り、その回転子は強度の制約から直径を小さく、軸方向に長くします。水車発電機の性質をそのまま当てはめています。
• 4…大きく (ウ) 小さく (エ) 大きい (オ) 小さく：(ア)を大きい、(ウ)を小さくとしている点が誤りです。水車は比較的低速の原動機で、多くの磁極を並べる水車発電機の回転子は直径の大きな形になります。(イ)(エ)(オ)は合っています。
• 5…小さく (ウ) 小さく (エ) 小さい (オ) 大きく：(ア)から(オ)までの5つの空白がすべて逆です。水車を高速で極数の少ないもの、タービンを低速で直径の大きな回転子としていて、二つの発電機の特徴が入れ替わっています。