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水力発電所の構成

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。

 

ダム式水力発電所の構成

 

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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水力発電所の出力

次のような水力発電所を考えます。

 

水力発電所の出力の説明図

 

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。

 

$\therefore P_T = 9.8 Q H \eta_T$ [$ \mathrm{kW} $]

 

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。

 

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

 

$\therefore P_G = 9.8 Q H \eta_T \eta_G$ [$ \mathrm{kW} $]

 

ここで与えている水車の機械的出力 $P_T$ と発電機の出力 $P_G$ の単位は、どちらも $\mathrm{kW}$ であることに注意してください。

 

補足|水車発電機の総合効率

水車の効率 $\eta_T$ と発電機の効率 $\eta_G$ をかけたもの、すなわち $\eta_T \times \eta_G$ を水車発電機の総合効率といいます。

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