水車発電機の構造

掲載日:2021年10月5日

水車発電機の中を覗いてみよう!

城山発電所の水車発電機はフランシス水車と呼ばれる形式の水車と発電機から構成されています。フランシス水車は、水の圧力によりランナと呼ばれる羽根車を回転させる構造で、広い範囲の落差で使用することができます。そのため利便性が高く、日本の水力発電所の多くがこの形式の水車を導入しています。

 

水車発電機の構造

励磁装置スラストベアリング回転子固定子風洞主軸水車ピット入口弁入口弁サーボケーシングガイドベーンランナドラフト

 

励磁装置

励磁装置

発電機の回転子の巻線(コイル)に電流を流して電磁石を作るための機械です。コイルに流す電流を調節することで、発電電圧を一定にしています。

 

スラストベアリング

スラストベアリング

回転する発電機の重さを支える場所で、回転しやすいように設計されています。

 

回転子 固定子

回転子と固定子

励磁装置から回転子に電流が流れて強力な電磁石になります。回転子は主軸で水車につながっていて、固定子の中で回転子が回ることで発電します。

 

風洞

風洞

この中に固定子と回転子が入っています。

 

主軸

主軸

発電機と水車をつないでいます。この下にある水車が回ると、連動して発電機が回り発電します。主軸の直径は1・2号機は75センチメートル、3・4号機は72センチメートルあります。

 

水車ピット

水車ピット

水車と発電機の間にある部屋で、ガイドベーンを動かす機械と主軸があるところです。

 

入口弁

入口弁

水車の入口側に設置されていて、開閉することで圧力のかかった水を流したり、止めたりするバルブです。

 

入口弁サーボ

入口弁サーボ

入口弁の開閉をするための装置です。弁の開閉には大きな力が必要で、城山発電所では油圧で動かしています。

 

ケーシング

ケーシング

水をランナの周辺に満たして流し込むためのケースです。高い水圧に耐えられる構造になっています。

 

ガイドベーン

ガイドベーン

ケーシングからランナに流す水の量を調節するための設備で、案内羽根とも呼ばれています。ランナの周りに20枚設置されていて、開度を調整することで流れる水の量を調整しています。

(注)写真は屋外展示のため、塗装しています。

 

ランナ

ランナ

水の圧力を受けて回転する部分で水車の心臓部とも言える部分です。発電するときは水を流すことで回転し、主軸を通して発電機を回しています。揚水するときは発電機がモーターとして回転し、ランナを回すことで水をくみ上げています。

(注)写真は屋外展示のため、塗装しています。

 

ドラフト

ドラフト

ランナから流れ出る水を放水路に導く設備です。水車を通った水の流れ方を調整して発電の効率を上げるように設計されています。