自家発電設備が発電する仕組み!初期励磁機と発電機。ルディの脳内ブログルディの脳内ブログ趣味の釣りや一人旅。それから現在勉強中のWEB関係について書いているブログです。発電する仕組み!初期励磁機と発電機。停電時に火災が発生してしまった場合。消火栓やスプリンクラーが使えるように発電設備が設置されていることがあります。発電機がどうやって電気を発生させるのか?理解できている人はかなり少ないはず。発電機の無負荷運転と実負荷運転の違いってなに?この疑問も発電機が電気を発生させる仕組みがわかれば理解できるようになります。エンジン部分(ディーゼルエンジン)とモーター部分(発電機)に分けられます。大雑把に言うとこのモーターは内側の電磁石と外側のコイルによって構成されています。停電を感知する不足電圧継電器から起動信号が入り、エンジンが起動します。エンジンが駆動すると、エンジンのクランクシャフトを介してモーター(電磁石)も回転。モーター(電磁石)が回転することによって外側にあるコイルに電圧が発生します。停電によって電気が送られなくなった回路に送ることによって消火栓などのポンプ運転用の電源などに利用できるようになります。これが簡単な自家発電設備の仕組みです。それでは、このモーター部分を詳しくみていきましょう。初期励磁用と発電用に分かれています。初期励磁とはまずは小さな発電機部分(初期励磁機)で電流を発生させ、その電流を大きな電磁石に流すことによって強い磁力を発生させる。その強い磁力を使って今度は発電用コイルに大きな電圧を発生させる。してできた大きな電圧を非常用の電源として送り出します。磁力の中で銅線を動かすと銅線に電流が発生する。これはとても重要なので覚えておいてください。初期励磁用の電流を送る自家発電設備の制御装置から、モーターに向かって初期励磁用の電流を送ります。制御盤の中にあるJとKという配線がこの初期励磁用の配線となっています。このJとKは発電機から発生する電圧を調整する為の自動電圧調整装置(AVR)から配線が接続されています。設備に適した電圧に調整しています。発電機を運転しても電圧が発生しない場合は、この自動電圧調整装置(AVR)の故障も考えられます。初期励磁用電流で電磁石を作ります自動電圧調整装置(AVR)から送られた電流は、モーターの外側部分にある初期励磁用電磁石に送られます。この電磁石に電流が流れると内側に向かって磁力を発生させます。磁力の中でコイルが動くと内側にあるこの初期励磁用コイルが電磁石によって作られた磁力の中をエンジンの駆動によって回転します。磁力の中をコイルが動き続けるため、コイルに電流(交流電圧)が発生します。(※フレミングの法則)ここで発生した電流は交流です。交流は、プラスとマイナスの向きが常に入れ替わる為、このままでは発電用の電流として使いにくいです。ダイオードで交流を直流に変換しますダイオードの仕組みについてはこちらをご覧ください。半導体とは?P型、N型半導体の仕組み(電気の基礎知識)ダイオードの整流作用とは?(電気の基礎知識)初期励磁用コイルに発生した電流(交流電圧)をダイオードの整流作用によって直流に変換。この直流電流を発電用の電磁石に向かって流します。送られた直流電流によって、この発電用の電磁石に磁力が発生します。内側から外側に向かって磁力が発生します。エンジンによって磁力を発生したまま電磁石が回転。外側のコイル(発電用コイル)は動いていなくても磁力の中をコイル(銅線の束)が動いていることになる為、コイルに大きな電圧が発生する。自家発電設備が電圧を発生させる仕組みです。負荷(消火栓のポンプなど)がなにもない状態のことをいい、モーター(発電機)に発生する電磁力も弱い為、エンジンが力を持て余している状態です。余力を持った状態だとエンジンの爆発も弱いので温度があまり上昇しません。温度が上昇しないので軽油や重油などの燃料が完全に燃焼されず未燃焼ガスとしてマフラー内部などに溜まってしまいます。その為、この未燃焼ガスが溜まりすぎてしまうと、マフラー内で爆発が起こってしまうこともあります。発電機からの電気を利用して設備の運転を行うことをいいます。配線の抵抗や設備が消費する電気によって電圧降下が発生します。(AVR)は電圧を上げようと電流を多く流します。電流が増えたことによって磁力が強くなりエンジンに負荷がかかります。エンジンに負荷がかかるとエンジンは負荷に追いつこうと燃料をたくさん噴射し爆発の力を強めます。爆発が強くなるとエンジンの温度が高くなり排気温度も上昇します。温度の上昇した排気ガスが未燃焼ガスも温めるので一緒にマフラーから排出されます。実負荷運転を行うと未燃焼ガスが排出され綺麗になるので安全の為にも実負荷運転の実施が望まれます。配線やモーターの接続間違いを発見することもできます。実負荷運転が推奨される理由です。なんとなく発電機の仕組みがわかっていただけたでしょうか?自家発電設備を理解する為には、このほかにもエンジンの仕組みや電気に対する理解を深めなければならないのでハードルはかなり高いと言えます。消防点検だけだと技術や知識を習得するのは容易ではないですよね。