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水力発電

水車の種類

衝動水車

速度水頭を使うもの,

  • ペルトン水車: 高落差で使用。部分負荷運転の効率はよい

反動水車

圧力水頭を使うもの

  • フランシス水車 : 中-高落差用
  • プロペラ水車 : 低-中落差用
  • カプラン水車 : プロペラ水車と似ているが,ランナベーンが可変であるところが違う

ランナベーンが固定のものは部分負荷運転の効率が悪いが,可変の者は部分負荷運転の効率がよい

フランシス水車

R1-1

  • 渦形ケーシング(casing):うずまき型の部分
  • 部分負荷運転では,著しく効率が低下する
  • 放水面につなぐ,「吸い出し管」を設けて,有効落差として利用できる

※吸い出し管は,反動水車に設けることができるが,衝動水車には利用できない。

水力発電用発電機

水力発電は回転速度が遅いため, 突極形,回転界磁形が多い。(機械の分野かな)

比速度について

\[ n_s = n * \frac{P^{\frac{1}{2}}}{H^{\frac{5}{4}}} \] $n_s$ :比速度 , n: 回転数 , P:出力 , H: 落差

式を覚える必要はないが,分子に出力が来て,分母に高さが来ることを覚えておくとよい。

発電機出力

\[ P=9.8 Q H [kW] \] Q:流量[$m^3/s$], H:有効落差[m]

用語集

ベース負荷
連続してかかる変動の少ない負荷
ピーク負荷
通常の使用時を大きく上回る負荷
水頭
水が持つエネルギーを高さに換算した物
位置水頭
水の位置エネルギー=基準点からの高さ
圧力水頭
水の圧力エネルギーを高さに換算した物
速度水頭
水の速度エネルギーを高さに換算した物
casing
ケース,枠組み, 鉄管
vane
羽根
部分負荷運転
最大の出力で運転する「全付加運転」に対し,下の出力で運転することを「部分付加運転」と言う
比速度
1mの落差のある所で,1kWを発生させるための回転数($min^{-1}$)を水車の比速度と言う
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