電験三種 令和4年度(2022) 上期 電力 問5 過去問解説

【考え方】風のエネルギーは「速さの2乗」、風車の電力は「速さの3乗」に比例する、がポイントです。 覚えるポイント：運動エネルギー $W = \dfrac{1}{2}mv^2$、風車の出力 $P = \dfrac{1}{2}\rho Av^3$（ρ：空気の密度、A：風を受ける面積） ■1 (ア) 大電力用の風車 大きな発電用の風車は、プロペラ型の水平軸風車（回る軸が横向き）です。→ (ア) 水平 ■2 (イ) 運動エネルギー 運動エネルギーは $\dfrac{1}{2}mv^2$ なので、風速の2乗に比例します。→ (イ) 2 ■3 (ウ) 取り出せる電力 風が速いと、1秒間に風車を通る空気の量 m も風速に比例してふえます。 「2乗 × 1乗」で、電力は風速の3乗に比例します。→ (ウ) 3 ■4 (エ) 出力の変わりやすさ 風まかせなので、出力の変わり方（出力変動）は大きいです。→ (エ) 大きい ■5 (オ) 系統へ送るための装置 回転速度を変えると、同期発電機の周波数も変わってしまいます。 そこで電力変換装置（インバータなど）で、系統の周波数にそろえて送ります。→ (オ) 電力変換装置 （増速機は、風車の回転を速くする歯車で、周波数はそろえられません。） 答えは(2)ピヨ。