JP2562613B2 - 水車発電用調速機 - Google Patents

水車発電用調速機

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  • Control Of Water Turbines (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主に小水力発電を行なう水車発電用の調速
機に関するものである。
〔従来の技術〕
水車を用いた小水力発電では近年、実用負荷の増減に
かかわらず周波数を一定に保つ手段として、例えば特開
昭56−129769号に開示されるように、実用負荷とは別に
調整用負荷を設け、この調整用負荷を周波数が一定とな
るよう実用負荷の増減に応じて調整する手段が用いられ
るようになっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、三相4線式の配電方式をとる発電機で
は、上記のような調整用負荷を無作為に接続した場合、
3相間で著しく負荷が不平衡になることがあった。この
ように、負荷のとり方が偏よって不平衡負荷となると、
電圧に高調波成分が形成されることとなり、その結果、
電機子の温度上昇により発電機の寿命を縮めたり、ある
いは家庭用電気機器等の負荷設備に悪影響を与えること
がある、といった問題を生じる。
本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであっ
て、発電機の周波数を一定に保つために接続する調整用
負荷により、三相4線式の配電方式をとる発電機の3相
間の負荷の不平衡を緩和もしくは解消することのできる
水車発電用調整機を提供することを目的としている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明による水車発電用調整器は、上記目的を達成す
るために、三相4線式の配電方式をとる発電機の中性線
と他の各線路の間にそれぞれ導通制御部を介して接続さ
れる少なくとも3個の調整用負荷と、前記発電機の周波
数もしくは前記発電機を駆動する水車の回転速度を検出
する周波数検出手段と、前記発電機の周波数もしくは水
車の回転速度を設定する周波数設定手段と、前記周波数
検出手段が検出した検出値と周波数設定手段で設定され
た設定値を比較する周波数比較手段と、前記発電機の各
線路電流を検出する線路電流検出手段と、これら線路電
流検出手段が検出した各線路電流を比較する電流比較手
段と、前記周波数比較手段で比較した検出値と設定値と
の差に対応して前記調整用負荷によって補う調整負荷量
を算出するとともに、この調整負荷量を得るに必要な調
整用負荷を、前記電流比較手段による比較結果に基づい
て各線路電流の差が最も小さくなるように、前記導通制
御部を介して選択制御する調整用負荷制御手段と、を具
備することを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
発電機1は水車2によって駆動され、R相,S相,T相の
各線路R,S,T、及び中性線Nからなる三相4線式の配電
方式をとっている。3は前記発電機1を電力源とする誘
電電動機あるいは家庭用電気機器等の実用負荷である。
前記線路Rと中性線Nの間、線路Sと中性線Nの間、
及び線路Tと中性線Nの間には、それぞれ2個づつ計6
個の調整用負荷31a,31b,32a,32b,33a,33bが、導通制御
部である双方向3端子サイリスタ41a,41b,42a,42b,43a,
43bを介して接続されている。尚、前記調整用負荷31a〜
33bは全て同一の抵抗値を備えている。
5は周波数検出回路であって、この周波数検出回路5
は、前記発電機1が出力する電力の周波数を検出し、そ
の検出値に対応した検出信号を出力している。発電機1
が出力する電力の周波数は、この発電機1を電力源とす
る総負荷によって変動し、総負荷が増加すると前記周波
数は下がり、総負荷が減少すると前記周波数は上がる。
6は前記発電機1の規定周波数を設定する周波数設定
回路であって、設定周波数に対応した設定信号を出力し
ている。
前記周波数検出回路5が出力する検出信号と周波数設
定回路6が出力する設定信号は、周波数比較回路7に入
力される。この周波数比較回路7は、前記検出信号と設
定信号を比較し、これら各信号値の差に対応させて形成
した比較信号を出力する。したがって、例えば周波数検
出回路5が出力する検出信号が、現在の周波数が65Hzで
あることを示すものであり、一方、周波数設定回路6が
出力する設定信号が、周波数60Hzに対応したものである
場合、前記周波数比較回路7は、設定周波数と現在の周
波数の差である5Hzに対応した比較信号を形成すること
となる。
一方、前記各線路R,S,Tには、これらの線路R,S,Tに流
れる線路電流の検出手段として、変流器CT1,CT2,CT3
接続されている。すなわち、これら変流器CT1,CT2,CT3
は、線路R,S,Tに流れる線路電流を所定の変成比で変流
した二次電流として検出している。
前記変流器CT1,CT2,CT3の二次電流は、電流比較回路
8に入力される。この電流比較回路8は、検出した線路
電流値に対応した比較信号を形成し、この比較信号を調
整用負荷制御手段9に出力している。
この調整用負荷制御手段9は、選択回路10、ゲート信
号発生回路111a〜113bより構成されており、前記電流比
較回路8から出力された比較信号は選択回路10に入力さ
れている。
この選択回路10には、前述した電流比較回路8から出
力される比較信号とともに、前記周波数比較回路7が出
力する比較信号が入力されている。また、この選択回路
10は、前記双方向3端子サイリスタ41a〜43bの各ゲート
に接続されるゲート信号発生回路111a,111b,112a,112b,
113a,113bにそれぞれ接続されている。これらのゲート
信号発生回路111a〜113bはそれぞれ、接続されたゲート
を有する双方向3端子サイリスタ41a〜41bを個別にON−
OFFさせる信号を発生することができるものである。
前記選択回路10は、周波数比較回路7が出力する比較
信号に基づいて、発電機1が出力する電力の周波数を周
波数設定回路6において設定した周波数と一致もしくは
近似させるべく、前記調整用負荷31a〜33bによって補う
調整負荷量を算出する。さらに前記選択回路10は、電流
比較回路8が出力する比較信号に基づいて、各相が負担
する負荷が最も平衡するよう、すなわち各線路R,S,Tに
流れる電流の差が最も小さくなるように、前記調整用負
荷31a〜33b中から、前述のようにして算出した調整負荷
量を得るに必要な調整用負荷(例えば31a,31b,33a)を
選択する。そして、選択回路10は、前述のようにして選
択した調整用負荷に直列に接続した双方向3端子サイリ
スタ(例えば41a,41b,43a)を導通させるために、これ
ら双方向3端子サイリスタ41a,41b,43aのゲートに接続
されたゲート信号発生回路111a,111b,113aを、ゲートON
信号を発生するように制御する。
次に、前記調整用負荷制御手段9による制御の一例を
示す。
例えば各調整用負荷31a〜33bとして、それぞれ3KWの
電力を消費するものが接続されている。ある時点の実用
負荷による電力消費が、線路Rと中性線Nの間で8KW、
線路Sと中性線Nの間で14KW、線路Tと中性線Nの間で
11KWであり、一方発電機1の周波数を周波数設定回路6
において設定する周波数と一致させるための総負荷が42
KWである場合線路Rと中性線N間に6KW、線路Tと中性
線N間に3KWの電力を消費する調整用負荷を接続すれ
ば、総負荷量を42KWとするとともに、各線路R,S,Tに流
れる電流の差を0としてこれら線路R,S,Tと中性線N間
で負担する負荷量を完全に平衡させることができる。し
たがって、選択回路10は、ゲート信号発生回路111a,111
b,113aがゲート信号ON信号を発生するように制御すれば
良い。
ところで、本実施例のように調整用負荷31a〜33bを、
双方向3端子サイリスタ41a〜43bをON−OFFさせること
により選択的に使用するようにした場合は、調整用負荷
31a〜33bの負荷量をどのように設定したとしても、発電
機1の周波数を前記周波数設定回路6が設定する周波数
に一致させることや各線路R,S,Tの電流の差を0にする
ことができない場合がある。このような場合、調整負荷
制御手段9は、発電機1の周波数をできるだけ周波数設
定回路6で設定した周波数に近似させるように調整用負
荷の数を算出し、且つ前記調整用負荷31a〜33bの中から
各相が負担する負荷が最も平衡する条件で、すなわち各
線路R,S,Tの電流差が最も小さくなるようにして、必要
な調整用負荷を選択するようにする。このように、各線
路R,S,Tの電流の差が0とならなくても、差をできるだ
け小さくするように調整用負荷を接続することにより、
実用負荷による負荷の不平衡は著しく改善されることと
なる。
尚、上記実施例では各線路と中性線の間に接続する調
整用負荷の数を2個づつとしているが、1個づつであっ
ても逆に3個以上づつとしてもよい。但し、上記実施例
のように、導通制御部である双方向3端子サイリスタを
ON−OFFすることにより、各調整用負荷に対する電流の
供給を制御する場合には、各線路と中性線間に設ける調
整用負荷の個数を多くして、各調整用負荷による負荷量
を細分化する程、発電機1の周波数を周波性設定回路6
で設定する周波数に近づけ易く、且つ各線路R,S,Tの電
流差を小さくして負荷の平衡をより完全なものとするこ
とができる。しかしながら、各線路と中性線間に接続さ
れる調整用負荷が1個づつであっても、実用負荷による
負荷の不平衡を抑制するという目的は達することができ
る。
尚、本発明が上記実施例に限定されないのはもちろん
であって、例えば上記実施例では周波数検出手段とし
て、発電機1が出力する電力の周波数を直接検出する周
波数検出回路5を採用しているが、水車の回転数を検出
することも実質的には発電機1の周波数を検出すること
と同等であり、したがって周波数検出手段として水車の
回転数検出装置を採用してもよい。また、このように周
波数検出手段として水車の回転数を検出するようにした
場合には、当然のことながら周波数設定手段及び周波数
比較手段も実施例における周波数設定回路6及び周波数
比較回路7に代えて、水車の回転設定回路及び回転数比
較回路とすることが必要である。
さらに、線路電流検出手段として実施例では変流器を
用いているが分流器を用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明による水車発
電用調速機によれば、周波数を一定に保つために接続す
る調整用負荷により、三相4線式の配電方式をとる発電
機における3相間の負荷の不平衡が緩和もしくは解消さ
れ、発電機の寿命の短命化や家庭用電気機器等の負荷設
備への悪影響を軽減もしくは防止することができるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路構成図である。 1……発電機 31a〜33b……調整用負荷 41a〜43b……双方向3端子サイリスタ(導通制御部) 5……周波数検出回路(周波数検出手段) 6……周波数設定回路(周波数設定手段) 7……周波数比較回路(周波数比較手段) 8……電流比較回路(電流比較手段) 9……調整用負荷制御手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】三相4線式の配電方式をとる発電機の中性
    線と他の各線路の間にそれぞれ導通制御部を介して接続
    された少なくとも3個の調整用負荷と、 前記発電機の周波数もしくは前記発電機を駆動する水車
    の回転速度を検出する周波数検出手段と、 前記発電機の周波数もしくは水車の回転速度を設定する
    周波数設定手段と、 前記周波数検出手段が検出した検出値と前記周波数設定
    手段で設定された設定値とを比較する周波数比較手段
    と、 前記発電機の各線路電流を検出する線路電流検出手段
    と、 これら線路電流検出手段が検出した各線路電流を比較す
    る電流比較手段と、 前記周波数比較手段で比較した検出値と設定値との差に
    対応して前記調整用負荷によって補う調整負荷量を算出
    するとともに、この調整負荷量を得るに必要な調整用負
    荷を、前記電流比較手段による比較結果に基づいて各線
    路電流の差が最も小さくなるように、前記導通制御部を
    介して選択制御する調整用負荷制御手段と、 を具備することを特徴とする水車発電用調速機。
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JP2558671B2 (ja) * 1987-01-06 1996-11-27 株式会社東芝 ガバナレス可変速水車発電装置の水車回転速度制限方法

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