今回は平成24年度 電力科目 A問題2を解説します。汽力発電所のタービン発電機について、回転速度・要求される強度・回転子の構造・直径と軸方向の寸法を、水車発電機と比較しながら埋める空欄補充問題です。
論理は一本道です。回転速度が高い→遠心力（機械的強度）→円筒形で直径を小さく→そのままでは出力が足りないので軸方向に長く。因果でつながっているので、最初の「高く」さえ取れれば全部つながります。
出題のポイント
平成24年度 電力科目 A問題2：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 電力科目 【火力】 平成24年度 A問題2
次の文章は、汽力発電所のタービン発電機の特徴に関する記述である。汽力発電所のタービン発電機は、水車発電機に比べ回転速度が(ア)なるため、(イ)強度を要求されることから、回転子の構造は(ウ)にし、水車発電機よりも直径を(エ)しなければならない。このため、水車発電機と同出力を得るためには軸方向に(オ)することが必要となる。上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして、最も適切なものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
(ア) (イ) (ウ) (エ) (オ) (1) 高く 熱的 突極形 小さく 長く (2) 低く 熱的 円筒形 大きく 短く (3) 高く 機械的 円筒形 小さく 長く (4) 低く 機械的 円筒形 大きく 短く (5) 高く 機械的 突極形 小さく 長く
ポイント解説：高速→遠心力→円筒形・直径小→出力確保のため軸方向に長く
(ア)(イ)：タービン発電機は蒸気タービン直結で2極（または4極）だから、N＝120f/pより3000/3600min-1という高速で回る。水車発電機（おおむね100〜1200min-1）に比べ回転速度は高く、回転子に働く遠心力が大きいので機械的強度が要求される。
(ウ)(エ)(オ)：遠心力は半径に比例するので、回転子は円筒形にして直径を小さくしなければならない。しかし直径を小さくすると1回転あたりの磁束・導体スペースが減って出力が取りにくくなるので、水車発電機と同出力を得るためには軸方向に長くして補う。結果として「直径が小さく軸方向に長い横軸形」というタービン発電機の姿になる。よって(ア)高く・(イ)機械的・(ウ)円筒形・(エ)小さく・(オ)長くで答えは(3)。
問題の解説
STEP1 (ア)(イ)
2極で3000/3600min⁻¹＝水車発電機より高速→遠心力対策の機械的強度が必要。
STEP2 (ウ)(エ)
遠心力は半径に比例→円筒形で直径を小さく。
STEP3 (オ)
直径を絞ったぶん出力が減る→同出力には軸方向に長くして補う→(3)。
答え：(3)
💡 覚え方
タービン発電機の因果鎖：**高速（2極・3000/3600min⁻¹）→遠心力大→機械的強度→円筒形・直径小→同出力のため軸方向に長く（横軸形）**。対する水車発電機：低速・多極・突極形・直径大・軸方向に短い（立軸形）。同テーマが令和4年度上期A問題2（水素冷却まで含む版）でも出題——選択肢の構成が違うので、その年の表で照合する。
⚠️ よくある間違い
(イ)は「機械的」強度（遠心力の話。熱的ではない）。(ウ)円筒形と突極形を逆にしない（タービン＝円筒形）。(エ)(オ)は「小さく・長く」のセット——直径と軸長は逆向きに動く。回転速度は「高く」（水車比）。
まとめ
| (ア) | 2極で3000/3600min⁻¹→水車発電機より高く |
| (イ) | 遠心力に耐える機械的強度が必要 |
| (ウ) | 回転子は円筒形 |
| (エ) | 直径を小さくする（遠心力は半径に比例） |
| (オ) | 同出力のため軸方向に長く→(3) |
▼あわせて解きたい関連問題
・タービン発電機の構造と水素冷却（火力17・同テーマ）：【電力】令和4年度上期 A問題2
・この年度の問題を通しで解く：電験3種 平成24年度 問題一覧（全4科目）
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