発電くんのごあいさつ

「こんにちは！ぼく発電くん。今日は歴史をサクサク追いながら、現場で即使えるポイントも教えるよ！」

こんにちは、発電くんです。今日は「発電機っていつ、どうやって生まれたの？」を、歴史の名シーンと現場で効く知恵をセットで紹介します。原理 → 構造 → 制御 → 原動機 → 日本の周波数事情 → 並列運転の順で、実務の意思決定に役立つポイントを盛り込みました。

第1幕：ひらめきの1831年 ― 磁石を動かしたら電気が生まれた件

舞台はロンドン。マイケル・ファラデーが1831年、コイルと磁石を使った実験で「磁場の変化が電圧を生む」ことを発見。これが電磁誘導＝発電機の原理の誕生です。要するに「磁石 × コイル × 動き = 電気」！

第2幕：1860s〜1870s ダイナモの進化 ― 永久磁石から自励式へ

初期の発電機は永久磁石式で小出力。1866年、ヴェルナー・フォン・ジーメンスらが自励式ダイナモを実現し、作った電気で自分の電磁石を強化して出力アップ。1871年、ゼノーブ・グラムのグラム・リングが産業用にブレイク。1873年のウィーン万博では「発電機はモーターにもなる」ことをデモし、回転機の基礎が固まります。

第3幕：1880年代「電流の戦い」― 直流派エジソン vs 交流派テスラ＆ウェスティングハウス

長距離送電・変圧の容易さからテスラ交流（AC）が都市インフラの主流に。ただしエジソン直流（DC）は蓄電・電解・一部鉄道・直流配電などニッチで今も現役。歴史は「発電の仕組み」だけでなく「電気をどう届けるか」の勝負でもありました。

第4幕：1882年「街まるごと供給」のはじまり ― パール街発電所

ニューヨーク・マンハッタンのパール・ストリート発電所が1882年9月4日に運転開始。石炭ボイラー＋蒸気機関＋直流ダイナモで、最初は82軒・400灯へ供給。中央発電所モデルの原点です。

第5幕：可搬発電機の時代 ― 戦後の現場からイベントまで

• 戦後〜高度成長：建設・鉱山・港湾でディーゼル発電機が主役に。堅牢・低速高トルク・燃費良好。
• 1970年代〜：防音型の普及。夜間工事・都市部で使いやすく。
• 2000年代〜：電子制御、デジタルAVR、並列運転の高信頼化。災害対応・イベントの常設インフラに。

第6幕：構造の進化 ― ブラシ式からブラシレスへ

• ブラシ式：整流子・ブラシ摩耗、粉塵・火花の課題。保守頻度が高い。
• ブラシレス（主流）：
  補助発電機（PMG：Permanent Magnet Generator） → 励磁機（エキサイタ） → 回転整流器（ダイオード） → 主発電機の三段構成。
  ブラシが無い＝保守性・信頼性が大幅向上。湿気・粉塵・塩害環境でもタフ。

第7幕：電圧制御の歴史 ― コンパウンド → AVR → デジタル → インバータ

1. コンパウンド制御（複巻）： 直列巻線と分巻巻線で負荷電流に応じ励磁を電気的に補償し、負荷時の電圧低下を抑える方式。 ただし力率や負荷変動による過／不足補償の課題があり、動特性も限定的。
2. AVR：半導体化で応答性・安定度が向上。照明・モーターの瞬低（瞬時電圧低下）を抑制。
3. デジタルAVR：自己診断・履歴記録・保護ロジックを内蔵。並列性能も改善。
4. インバータ発電機：一度整流して正弦波を再生成。低負荷効率と低THD（Total Harmonic Distortion：総合歪率）が武器（大容量はコスト・複雑さを勘案）。

第8幕：原動機いろいろ ― 何で回すかが用途を決める

• ディーゼルエンジン：燃費良・耐久。可搬・非常用・船舶の定番。
• ガスタービン：起動が速い、ピーク対応・コージェネで活躍。
• ガスエンジン：都市ガス・バイオガス利用、熱併給で省エネ。
• 水力・蒸気：定置・大規模で強み。高効率で長寿命。

第9幕：日本の「50Hz／60Hz」二周波史 ― 仕様書で最初に確認！

日本は東が50Hz、西が60Hzの二周波。創成期に異なる発電機を導入した歴史の名残です。周波数変換設備により相互融通しつつも、現場では機器側の周波数対応を必ず確認します。

• 可搬機の落とし穴：固定周波数機で西日本イベントに東日本仕様を持ち込むなどの事故が稀に。両対応機やインバータ機で回避。
• 回転数の違い：四極機は50Hzで1500rpm、60Hzで1800rpmが目安（エンジン仕様・静音性・燃費に影響）。二極機は50Hzで3000rpm、60Hzで3600rpm。

第10幕：並列運転（サイマル） ― 歴史が育てた“柔軟性”

昔は難易度が高かった並列運転も、デジタル制御で同期・負荷分担・逆電力保護などが洗練。段階的な容量拡張、冗長化、夜間騒音の抑制（台数制御）に効きます。

• 基本条件：電圧・周波数・位相の一致（同期）。ドロップ特性（droop）・アイソクロナス制御の理解が鍵。
• 実務の型：ピーク時は複数台、アイドル時は1台運転で燃費最適化。機種混在は制御仕様の適合を要確認。

第11幕：静音・耐環境の工夫 ― 都市・長期現場に対応

• 静音：二重防音ボックス、吸音材、マフラー最適化、可変速。
• 冷却：風路のアイソレーション、フィン・ダクト、フィルタで粉塵対策。
• 耐環境：塩害・結露・腐食への被覆、含浸、端子防錆。

第12幕：絶縁クラスと小型高出力化

コイルの絶縁クラス（目安）：A=約105℃、E=約120℃、B=約130℃、F=約155℃、H=約180℃。耐熱が上がるほど出力密度を高めやすい一方、冷却・周囲温度・標高でディレーティングが必要です。

現場で即使える豆知識（実務版）

• 発電と電動は表裏一体：シャフトを回せば発電、電気を流せば回る（モーター）。
• 励磁と電圧品質：PMG付き・デジタルAVRはステップ負荷や非線形負荷に強い。
• 波形と相性：インバータ発電機は低THDだが、大突入には容量余裕が要る。
• 周波数文化：日本の50/60Hzは歴史の偶然。仕様確認がコスト最適化の第一歩。

ざっくり年表（現場に効く出来事）

選定チェックリスト（歴史が教える“外さない型”）

1. 負荷の中身：モーター始動・溶接・VFD・UPS・照明など、突入とTHDを見える化。
2. 電圧品質：AVR種別、PMG有無、THD仕様、ステップ負荷時の電圧回復。
3. 周波数：50/60Hz対応、回転数、現場地域の規制・機器適合。
4. 環境条件：気温・標高・湿度・塩害・粉塵。必要ならディレーティング。
5. 運用設計：並列・冗長化・夜間騒音・燃料動線・保守体制。

⚠️ 法令・通達は改正される場合があります。最新情報は必ず所轄官庁の公表資料をご確認ください。（※本ページ内の「選定・運用」解説にも適用）