電験三種 令和7年度下期 電力 問5｜発電（水力発電）

電験三種「電力」発電分野の正誤問題（令和7年度下期 問5）。正答は(5)です。

誘導発電機は，構造が簡単で励磁装置が不要（同期発電機のような直流励磁電源や自動電圧調整器が不要），始動・並列操作も簡単という利点がある一方，励磁を系統から取り込むため，系統に並列する瞬間には誘導電動機の始動時と同じように大きな突入電流が流れるという欠点があります。(5)は「突入電流が小さい」としていますが，実際は大きいため誤りです。よって正答は(5)です。

中小水力・風力発電に用いられる誘導発電機の特徴を，同期発電機と比較した正誤問題（令和7年度下期 問5）。選択肢を順に検討する。

(1) 誘導発電機は界磁巻線や励磁装置を持たず，回転子に電流を誘導させる方式のため構造が簡単で励磁装置が不要。正しい。

(2) 同期発電機のような厳密な位相・周波数の同期操作が不要で，回転速度を同期速度近くまで上げて系統に接続するだけでよく，始動・並列操作が簡単。正しい。

(3) 誘導機は回転磁界の速度（同期速度）と回転子の速度にわずかな差（すべり）があることで誘導電流が生じ，トルクを発生する。正しい。

(4) 誘導発電機は自身では励磁（磁界）を作れず，系統から無効電力（励磁電流）の供給を受けて初めて発電できるため，単独運転はできず系統に並列して運転する必要がある。正しい。

(5) 「系統への並列時の突入電流が小さい」という記述は誤り。誘導発電機は，系統に接続する瞬間に励磁突入電流に相当する大きな電流（定格電流の数倍程度）が流れることが知られており，同期発電機のように位相を合わせてから並列する方式に比べて，この突入電流が実用上の課題となる。

以上より誤っているのは(5)で，正答は(5)。

本問は電験三種「電力」科目の発電分野から，中小水力・風力発電で用いられる誘導発電機の特徴を同期発電機と対比して問う正誤問題（令和7年度下期 問5）。

【誘導発電機の動作原理】

誘導発電機は，構造的には誘導電動機と同じく固定子（一次側）と回転子（二次側，多くはかご形）からなる。固定子に系統電圧を加えると回転磁界が生じ，回転子をこの同期速度よりもわずかに速く（風車や水車の動力で）回転させると，すべりが負の値となり，回転子に加えた機械的な動力が電力に変換されて固定子から系統へ送り出され，発電機として動作する。このとき運転に必要な回転磁界（励磁）は自分自身では作れず，系統側（固定子側）から遅れの無効電力として供給を受ける必要がある。

【利点（(1)(2)(3)に対応）】

励磁装置（直流励磁電源・自動電圧調整器AVR）が不要なため構造・保守が簡単であり，また同期発電機のように位相・周波数を厳密に合わせてから並列する「同期投入」操作が不要で，回転速度をおおむね同期速度近くまで上げてから系統に接続すればよいため，始動・並列の操作が容易である。これらは小水力・風力のような分散型・中小規模電源に誘導発電機が多用される理由となっている。回転磁界と回転子の速度差（すべり）は誘導機の基本動作原理そのものであり，同期機のように両者が完全に一致する（すべり0）同期発電機とは対照的である。

【欠点（(4)(5)に対応）】

誘導発電機は自己励磁の手段を持たないため，系統から切り離された状態では電圧を作れず単独では発電できず，常に電力系統に並列した状態での運転が必須となる（ただし進相コンデンサを別途接続して自己励磁運転を行う特殊な構成も存在する）。また，系統へ接続する瞬間には，誘導機内部の励磁電流（無効電力）を一気に系統から吸い込む形になるため，定格電流の数倍に達する大きな突入電流が流れる。この突入電流は連系点の電圧を一時的に低下させるため，系統連系ではサイリスタを用いたソフトスタートなどで突入電流を抑える対策がとられる。(5)はこの突入電流の大小関係を逆に記述しており誤り。

【出題のねらい】

(1)(2)の「構造・操作が簡単」と(5)の「突入電流が小さい」は，どちらも「扱いやすい」という印象でひとまとめにされやすい。しかし並列操作が簡単なのは同期投入（電圧・周波数・位相を合わせる操作）が要らないからであり，その代わりに励磁を系統から一気に取り込むため突入電流は大きくなる。利点と欠点が同じ「励磁装置を持たない」という一つの性質から生じていることを押さえておくと，(4)の「単独で発電できない」も含めて全選択肢を一貫して判断できる。