電気のお勉強｜水力発電｜水力発電所の構成と出力

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水力発電所の概略的な構成（例としてダム式発電所）は、下図のようになります。

 

 

ダムに河川の流水や雨水等を蓄えておきます。
発電時には、ダムに蓄えている水を取水口から取り出し、水圧管により水車に導きます。
水車に導かれた水により水車が回転し、この回転エネルギー（機械エネルギー）が発電機に伝わり発電機も回転します。
発電機が回転すると電力（電気エネルギー）が発生するので、この電力を変圧器へ送ります。
変圧器では、送られてきた電力を所定の電圧に変換し送電線へ送ります。

 

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次のような水力発電所を考えます。

 

 

ここで、
$P_T$ ：水車の機械出力 ［$ \mathrm{kW} $］
$P_G$ ：発電機の出力 ［$ \mathrm{kW} $］
$\eta_T$ ：水車の効率
$\eta_G$ ：発電機の効率
$Q$ ：水の流量 ［$ \mathrm{m^3 / s} $］
$H$ ：有効落差 ［$ \mathrm{m} $］
です。

 

すると、この場合の水車の機械出力 $P_T$ は次式で与えられます。

 

 

発電機出力は水車の機械出力 $P_T$ に発電機の効率 $\eta_G$ をかけたものなので、発電機出力 $P_G$、すなわち水力発電所の出力は次式で与えられます。

 

$P_G = P_T \times \eta_G = 9.8 Q H \eta_T \times \eta_G$

 

 

 

 

 

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