2級電気工事施工管理技士 過去問
令和7年度(2025年)前期
問11 (ユニットC 問1)

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問題

2級電気工事施工管理技士試験 令和7年度(2025年)前期 問11(ユニットC 問1) (訂正依頼・報告はこちら)

水力発電所に用いられる水車発電機に関する記述として、最も不適当なものはどれか。
ただし、発電機は同期発電機とする。
  • 極数は、蒸気タービン発電機より多い。
  • 短絡比は、蒸気タービン発電機より大きい。
  • 回転子は、軸方向に長い円筒形が多い。
  • 立軸形は、軸方向の荷重を支えるスラスト軸受を有する。

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この過去問の解説 (3件)

01

水力発電所に用いられる同期発電機に関する問題です。

 

選択肢1. 極数は、蒸気タービン発電機より多い。

適切です。

水車発電機は低速回転のため、商用周波数に合わせるには極数を多く取る必要があります(多極機)。蒸気タービン発電機は高速で2極・4極が一般的です。

選択肢2. 短絡比は、蒸気タービン発電機より大きい。

適切です。

系統安定度や電圧変動抑制の観点から、水車発電機は短絡比(SCR)が大きく設計される傾向があります。

 

選択肢3. 回転子は、軸方向に長い円筒形が多い。

不正解です。

水車発電機は多極・低速のため、直径が大きく軸方向は短い「突極機(サリエントポール)」が一般的です。軸方向に長い円筒形(円筒機)は高速の蒸気タービン発電機に適した形状になります。

選択肢4. 立軸形は、軸方向の荷重を支えるスラスト軸受を有する。

適切です。

大容量低速機では立軸形が多く、軸方向荷重を受けるスラスト軸受を備えています。

まとめ

ポイントは以下の通りです。

・極数が多い

・短絡比が大きい

・回転子の形状は直径が大きく軸方向は短い「突極機(サリエントポール)」が一般的

・立軸・スラスト軸受を有する

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02

水車発電機(同期発電機)は一般に低速回転・多極・大径短軸の「突極形ロータ」が主流です。軸方向に長い円筒形(非突極の円筒形ロータ)は蒸気タービン発電機(高速・少極)の特徴であるため不適当です。

選択肢1. 極数は、蒸気タービン発電機より多い。

極数は、蒸気タービン発電機に比べ低速運転である水車発電機の方が多いため、適当です。

選択肢2. 短絡比は、蒸気タービン発電機より大きい。

短絡比とは、同期発電機の「安定度」を示す重要な指標であり、水車発電機は蒸気タービン発電機より短絡比が大きく設計されており適当です。

選択肢3. 回転子は、軸方向に長い円筒形が多い。

水車発電機の回転子は、大径・短軸の突極形が特徴であり、不適当です。

設問の説明は蒸気タービン発電機の回転子の特徴です。

選択肢4. 立軸形は、軸方向の荷重を支えるスラスト軸受を有する。

立軸形が多く、スラスト軸受で水車からの荷重を支持しており、適当です。

まとめ

水車発電機は、低速回転 、多極突極形ロータ、立軸形、安定度を重視しているという特徴があります。

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03

同期発電機には固定子と回転子があり、さらに回転子には突極形と円筒形があります。水力発電所に用いられる水車発電機は突極形となっています。

以下の選択肢から誤った記述を選択しましょう。

選択肢1. 極数は、蒸気タービン発電機より多い。

水車発電機は水車で回すので、回転速度は遅いので磁極数は多く必要となります。

よってこちらは正しいです。

選択肢2. 短絡比は、蒸気タービン発電機より大きい。

同期発電機の短絡比が大きい場合、電圧変動が小さいので安定度が高いと言えますが機器が大きく高価になりがちです。水車発電機と蒸気タービン発電機を比較した時、大規模な施設が必要なのは水車発電機となるため、短絡比は、蒸気タービン発電機より大きくなります。よってこの記述は正しいです。

選択肢3. 回転子は、軸方向に長い円筒形が多い。

解説の冒頭でも述べているように水車発電機の回転子は突極形となります。よってこの記述は誤りです。

選択肢4. 立軸形は、軸方向の荷重を支えるスラスト軸受を有する。

水車発電機には立軸形と横軸形があり、立軸形は垂直方向に強い力が加わるためスラスト軸受と案内軸受を有して水車発電機を支えています。よってこちらは正しいです。

まとめ

かなり専門的で難易度も高めの問題とも言えます。初見では厳しいと思うので繰り返しの学習で暗記してください。

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