火力発電のタービンの仕組み

火力発電の心臓部ともいえるのが、タービンです。
ぐるぐる回っているらしいけれど、実際はどんなしくみなのでしょうか。

そして、どうして水蒸気で回すのでしょう。
回転数はどれくらいなのかも気になりますよね。

順番に、やさしく整理していきましょう。

タービンは羽根車のような装置

まずタービンは、見た目でいうと「羽根のついた車輪」のような装置です。
円盤のまわりに、たくさんの羽根がついています。

この羽根に勢いよく蒸気が当たると、風車のように回転します。
つまり、流れてくるエネルギーを回転運動に変える機械なんですね。

発電所では、このタービンが発電機と直結しています。
タービンが回れば、発電機の中のコイルと磁石も回る。

タービンは「流体の力を回転に変える装置」なのです。
ここが、発電の第一歩。

そして実際の発電用タービンはとても大きい。
長さが数十メートルになるものもあり、重さも何十トンという世界です。

どうして水蒸気でぐるぐる回るの？

では、なぜ水蒸気なのでしょうか。
理由は、「高い圧力」と「高い温度」を作りやすいからです。

水を加熱すると、水蒸気になります。
しかも密閉されたボイラーの中では、非常に高温・高圧の蒸気になります。

その蒸気を一気にノズルから噴き出すと、強い勢いが生まれます。
この勢いが羽根にぶつかることで、タービンが回るのです。

水蒸気は「熱エネルギーを運動エネルギーに変えるのに向いている」から使われています。
しかも水は扱いやすく、循環させることもできます。

実は、蒸気タービンは火力発電だけでなく、原子力発電や地熱発電でも使われています。
つまり「蒸気で回す」という考え方は、とても効率のよい方法なのです。

回転数と発電のパワーの関係

では、タービンはどれくらい速く回っているのでしょう。
実は、日本の火力発電では、発電機は1分間に3000回転が一般的です。

なぜ3000回転なのか。
それは、日本の電気の周波数が50Hzまたは60Hzであることと関係しています。

発電機の回転数と周波数は、極数によって決まります。
2極の発電機で60Hzの場合、3000回転がぴったり合うのです。

回転が速いほど、多くの電気をつくれる傾向があります。
ただし、速ければよいというわけではありません。

回転数は「電力の周波数」と深く結びついているのです。
だから勝手に変えることはできないのですね。

つまり、タービンの回転は、発電量だけでなく電気の質にも関係している。
見えないけれど、とても大切なバランスです。

火力発電のタービンは、蒸気の力で回る巨大な羽根車です。
その回転が発電機を動かし、電磁誘導で電気が生まれます。

水蒸気は高温・高圧で強い力を生み出し、回転数は周波数と深く結びついています。
タービンのしくみを知ると、発電の流れがぐっと立体的に見えてきますね。