JP2547390Y2 - 発電出力制御回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は発電出力制御回路に係
り、とくにステータ側に設けられているエキサイタコイ
ルの出力を整流してロータに設けられている界磁コイル
に供給して励磁を行なうようにした発電機の発電出力制
御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンによって駆動される同期発電機
として、従来より図２に示すような発電機が用いられて
いる。この発電機は、エキサイタコイル１の出力を整流
器２によって全波整流するとともに、点線の矢印で示す
方向に直流電流を流して界磁コイル３を励磁するように
している。そして界磁コイル３を備えるロータを回転さ
せることにより、ステータ側の発電コイル４によって出
力を取出すようにしており、負荷５を駆動するようにし
ている。

【０００３】発電コイル４に生ずる出力電圧を中点タッ
プ６を介して取出し、整流器７によって整流するととも
に、抵抗８、９、１０の直列回路に加え、抵抗８、９の
接続点に生ずる電圧をツェナダイオード１１によって検
出するようにしている。発電出力が所定の値を超えた場
合には、ツェナダイオード１１が降伏してトランジスタ
１２がＯＮになり、これによってトランジスタ１３、１
４、１５をＯＦＦにして界磁電流を遮断するようにして
いる。すなわち発電出力に応じてトランジスタ１５のス
イッチングを行なうことにより、出力電圧が過大になる
のを防止するようにしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】従来のこの種のエンジ
ン発電機は、定格力率が１００％で設計されているのに
対して、負荷としては白熱電球、電熱器、水中ポンプ等
のモータが大半を占めていた。これらの負荷は遅れ力率
になっている。

【０００５】ところが最近エンジン発電機の負荷とし
て、水銀灯やメタルハライドランプ等の進相負荷が使用
されるようになってきた。また水銀灯類の負荷力率は通
常のランプ点灯時が約１００％で、ランプが熱時にて再
点灯した場合ランプが冷えるまで点灯せず、この間の５
〜１５分位は、力率が進み５０％以下になる。これは発
電コイルにコンデンサ負荷を接続した場合と同じ状態に
なる。

【０００６】このように発電コイル４に進相負荷電流が
流れる状態でこの発電機を使用すると、定格出力電流の
約５０％以下で電圧調整器を構成しているコンデンサ１
６が過電圧となりコンデンサ１６またはトランジスタ１
５が電圧破壊を起す。すなわち界磁コイル３に生ずる実
線で示す方向の電流がコンデンサ１６からダイオード１
７に流れ、コンデンサ１６またはトランジスタ１５を破
壊して発電不能の状態に至る。従って従来のこの種の発
電機は、水銀灯やメタルハライドランプ等の進相負荷に
対しては使用上問題があった。

【０００７】本考案はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、進相負荷が接続されても、整流された
エキサイタコイルの出力を平滑にするコンデンサを破壊
することがないようにした発電出力制御回路を提供する
ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本考案は、ステータ側に
設けられているエキサイタコイルの出力を整流してロー
タに設けられている界磁コイルに供給して励磁を行なう
とともに、発電コイルの出力電圧が所定の値を超えたら
半導体開閉素子を開成して前記界磁コイルへの励磁電流
の供給を遮断するようにした発電機の制御回路におい
て、整流された前記エキサイタコイルの出力を平滑する
コンデンサが前記界磁コイルの出力によって充電されて
その電圧が所定の値を超えたら前記半導体開閉素子を閉
成するようにしたものである。

【０００９】

【作用】整流されたエキサイタコイルの出力を平滑にす
るコンデンサに加わる電圧が所定の値を超えた場合に
は、界磁コイルへの電流の供給を遮断する半導体開閉素
子が閉成されることになる。この半導体開閉素子を通し
て供給される界磁電流によってコンデンサが放電するこ
とになり、過電圧から平滑用コンデンサおよびトランジ
スタが保護される。

【００１０】

【実施例】図１は本考案の一実施例に係る発電出力制御
回路４０を備える同期発電機を示している。この発電機
は一対の発電コイル２１、２２と、エキサイタコイル２
３とを備え、これらがステータ側に巻装されている。こ
れに対して回転するロータ側には界磁コイル２４が巻装
されるようになっている。そして発電コイル２１、２２
には負荷２５が接続されるようになっている。これに対
してエキサイタコイル２３には整流器２６が接続される
ようになっている。

【００１１】整流器２６のプラス側の端子であって界磁
コイル２４と接続されるラインとは反対側のラインには
ダイオード２９とトランジスタ３０の直列回路が接続さ
れている。またトランジスタ３０のコレクタ・エミッタ
間にはダイオード３１が接続されている。また上記整流
器２６の出力端と並列になるようにコンデンサ３２が接
続されており、このコンデンサ３２によってエキサイタ
コイル２３の出力を平滑にするようにしている。

【００１２】コンデンサ３２の両端には一対の抵抗３
３、３４の直列回路が接続されるとともに、これらの抵
抗３３、３４の接続点にはツェナダイオード３５が接続
されている。ツェナダイオード３５のアノードには抵抗
３６とコンデンサ３７とが接続されるとともに、トラン
ジスタ３８のベースに接続されるようになっている。

【００１３】発電コイル２２の中間タップ４１は電圧調
整回路４０の整流器４２に接続されるようになってい
る。この整流器４２と並列に平滑用コンデンサ４３が接
続されている。そしてコンデンサ４３に対して並列に、
抵抗４４、４５、４６の直列回路が接続されるようにな
っている。また抵抗４４、４５の接続点にはツェナダイ
オード４７が接続されている。

【００１４】ツェナダイオード４７のアノードには抵抗
５０が接続されるとともに、さらにトランジスタ５１の
ベースに接続されている。トランジスタ５１のコレクタ
は、抵抗５２を介して整流器２６のプラス側の出力端子
に接続されている。またトランジスタ５１のコレクタ・
ベース間にはコンデンサ５３が接続されている。そして
トランジスタ５１のコレクタはトランジスタ５４のエミ
ッタとダイオード５５を介して接続されている。またト
ランジスタ５４のエミッタはトランジスタ５６のベース
と接続されるようになっている。そしてトランジスタ５
６のエミッタがトランジスタ３０のベースに接続されて
いる。

【００１５】つぎに以上のような構成に係る発電機の発
電動作について説明する。この発電機の界磁コイル２４
を備えるロータの軸はエンジンに直結されており、エン
ジン発電機を構成している。エンジンによってロータを
回転駆動すると、エキサイタコイル２３の出力が整流器
２６によって整流され、整流出力が点線の矢印で示すよ
うに界磁コイル２４に流れて励磁を行なう。そして界磁
コイル２４による磁束が発電コイル２１、２２と鎖交す
るために、これらのコイル２１、２２に発電出力を生ず
ることになる。従って負荷２５が駆動されるようにな
る。

【００１６】発電機の回転数が低い場合および出力が短
絡されている場合には、トランジスタ３０は導通されて
おり、エキサイタコイル２３の出力を整流器２６で整流
してトランジスタ３０を通して常に界磁コイル２４に流
すようにしている。

【００１７】つぎに通常の使用時であって負荷２５が接
続されている場合には、負荷に応じてトランジスタ３０
をＯＮ・ＯＦＦするようにしている。

【００１８】発電出力は中間タップ４１を通して取出さ
れるようになっており、この出力が整流器４２によって
整流されるとともに、コンデンサ４３によって平滑にさ
れる。そして平滑にされた発電出力は抵抗４４、４５、
４６によって分圧されることになり、抵抗４４、４５の
接続点に生ずる電圧が所定の値に達すると、ツェナダイ
オード４７が降伏し、トランジスタ５１のベースに供給
されるようになる。するとトランジスタ５１がＯＮにな
り、トランジスタ５４、５６がＯＦＦになる。これによ
ってトランジスタ３０がＯＦＦになり、界磁電流が遮断
される。

【００１９】界磁電流が遮断されると発電コイル２１、
２２の出力も低下するために、再びトランジスタ３０が
導通される。この動作を繰返すことによって、電圧調整
回路４０は出力電圧が常にほぼ一定の値になるように制
御する。

【００２０】発電コイル２１、２２に進相負荷が接続さ
れた場合に、負荷電流が小さいときには、トランジスタ
３０は上記の動作と同様にしてＯＮ・ＯＦＦのスイッチ
ングを繰返すことになる。

【００２１】進相負荷電流が中程度に達すると、トラン
ジスタ３０はＯＦＦの状態に維持される。すなわち進相
負荷電流による電機子反作用により、界磁コイル２４に
は実線で示す矢印方向および鎖線で示す矢印方向の
電圧が誘起される。実線方向電圧はコンデンサ３２、
ダイオード３１を通して界磁コイル２４に戻り、コンデ
ンサ３２の電圧を高くする。他方鎖線方向電圧は、ダ
イオード２９を通して界磁コイル２４に戻り、この正方
向界磁電流により、発電機は自励状態が維持される。

【００２２】進相負荷電流が大きくなると、コンデンサ
３２に加わる電圧はさらに高くなる。コンデンサ３２の
電圧は抵抗３３、３４の直列回路によって検出されるこ
とになる。そして抵抗３３、３４の接続点に生ずる電圧
が所定の値を超えた場合には、ツェナダイオード３５が
降伏する。するとトランジスタ３８にベース電流が流
れ、トランジスタ３８がＯＮになる。

【００２３】従ってこのトランジスタ３８によって抵抗
４４、４５の接続点に生ずる発電出力の検出電圧を短絡
する。よってツェナダイオード４７は非導通に転ずるよ
うになる。これによってトランジスタ３０がＯＮにな
る。トランジスタ３０がＯＮになると点線の矢印で示す
電流が整流器２６からコイル２４に流れる。この電流は
コンデンサ３２を充電する実線の矢印の電圧と逆極性で
あって、両者が互いに打消しあう。従ってコンデンサ３
２およびトランジスタ３０に加わる電圧は所定の電圧以
上に上昇せず、コンデンサ３２およびトランジスタ３０
が保護されるようになる。

【００２４】なおコンデンサ３２はエキサイタコイル２
３の出力を整流する整流器２６の出力を平滑にするとと
もに、抵抗５２を介してトランジスタ５４、５６に加わ
るベース電流を平滑にする働きを有しており、界磁電流
の安定供給および半導体開閉素子の安定動作のための構
成部品である。

【００２５】このように本実施例に係る発電出力制御回
路は、進相負荷電流が流れた場合にロータ側の界磁コイ
ル２４に発生する発電出力によって平滑用コンデンサ３
２およびトランジスタ３０が破壊するのを防止するよう
にしたものである。従って定格出力電流以内ならば、発
電不能に陥ることなく進相負荷を駆動して使用すること
が可能になる。またこのような構成によれば、出力短絡
や商用逆接時のトランジスタ３０の保護の機能をも有す
ることになる。

【００２６】

【考案の効果】以上のように本考案は、整流されたエキ
サイタコイルの出力を平滑するコンデンサが界磁コイル
の出力によって充電されてその電圧が所定の値を超えた
ら半導体開閉素子を閉成するようにしたものである。従
ってこれにより定格出力電流の範囲内における進相負荷
の駆動が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る発電出力制御回路の回
路図である。

【図２】従来の発電出力制御回路の回路図である。

【符号の説明】

１ エキサイタコイル ２ 整流器 ３ 界磁コイル ４ 発電コイル ５ 負荷 ６ 中点タップ ７ 整流器 ８、９、１０ 抵抗 １１ ツェナダイオード １２、１３、１４、１５ トランジスタ １６ コンデンサ １７ ダイオード ２１、２２ 発電コイル ２３ エキサイタコイル ２４ 界磁コイル ２５ 負荷 ２６ 整流器 ２９ ダイオード ３０ トランジスタ ３１ ダイオード ３２ コンデンサ ３３、３４ 抵抗 ３５ ツェナダイオード ３６ 抵抗 ３７ コンデンサ ３８ トランジスタ ４０ 電圧調整回路 ４１ 中間タップ ４２ 整流器 ４３ コンデンサ ４４、４５、４６ 抵抗 ４７ ツェナダイオード ５０ 抵抗 ５１ トランジスタ ５２ 抵抗 ５３ コンデンサ ５４ トランジスタ ５５ ダイオード ５６ トランジスタ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ側に設けられているエキサイタ
   コイルの出力を整流してロータに設けられている界磁コ
   イルに供給して励磁を行なうとともに、 発電コイルの出力電圧が所定の値を超えたら半導体開閉
   素子を開成して前記界磁コイルへの励磁電流の供給を遮
   断するようにした発電機の制御回路において、整流され
   た前記エキサイタコイルの出力を平滑するコンデンサが
   前記界磁コイルの出力によって充電されてその電圧が所
   定の値を超えたら前記半導体開閉素子を閉成するように
   したことを特徴とする発電出力制御回路。