JP2989135B2 - 自己励磁型3相交流発電機 - Google Patents

自己励磁型3相交流発電機

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JP2989135B2 JP8013308A JP1330896A JP2989135B2 JP 2989135 B2 JP2989135 B2 JP 2989135B2 JP 8013308 A JP8013308 A JP 8013308A JP 1330896 A JP1330896 A JP 1330896A JP 2989135 B2 JP2989135 B2 JP 2989135B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、励磁巻線を有し、
この励磁巻線の出力を界磁巻線に供給する自己励磁型3
相交流発電機に係り、とくに負荷電流の影響を受けない
ように励磁構成を採ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、このような励磁を行う小型の交流
発電機の励磁手段は、たとえば特開昭55−43905
号公報に示されるようなものがある。これは、図5に示
すように、3相発電巻線の1相にタップを設けて発電出
力の一部を取り出し、励磁回路EN内で整流した上で界
磁巻線Fgに与えるものである。
【0003】このような構成の発電機は分巻特性を持つ
ことになり、この分巻特性の結果、モータを負荷とする
場合のその始動時のような重負荷時に、発電出力不足で
モータの始動ができなくなる問題点がある。
【0004】そこで、図6に示すように、いわゆるオー
プン・デルタ結線されるとともに、1相の出力を取り出
すためのタップが設けられた励磁巻線が形成され、この
励磁巻線の出力を合成/整流し励磁出力として界磁巻線
Fgに与える交流発電機が提供された。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成によると、3相励磁巻線を構成するため、発電
機の構成が複雑になり、コスト削減の要求が激しい小型
機でありながら高コストになる。
【0006】本発明は上述の点を考慮してなされたもの
で、構成が簡単でありながら重負荷にも耐え得る発電出
力を形成し得るような励磁を行う自己励磁型交流発電機
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明では、請求項1記載の、界磁巻線と、3相構成の発
電巻線と、基本波を主体とする出力を生じるような巻線
ピッチを有し、前記発電巻線の出力に対して電気角で9
0度の位相差を持つ出力を生じるように、前記発電巻線
の少なくとも1つに設けられた第1励磁巻線と、前記基
本波の第3高調波を主体とする出力を生じるような巻線
ピッチを有し、前記発電巻線の出力に対して電気角で9
0度の位相差を持つ出力を生じるように、前記第1励磁
巻線に対応して設けられた第2励磁巻線と、前記第1励
磁巻線の基本波出力と前記第2励磁巻線の第3調波出力
との合成整流出力を形成し、前記界磁巻線に与える合成
整流手段とをそなえたことを特徴とする自己励磁型3相
交流発電機、請求項2記載の、請求項1記載の自己励磁
型交流発電機における前記合成整流手段は、前記第1励
磁巻線の出力と前記第2励磁巻線の出力とを合成する交
流合成回路と、この交流合成回路の出力を整流する整流
回路とを有する自己励磁型3相交流発電機、および請求
項3記載の、請求項1記載の自己励磁型3相交流発電機
における前記合成整流手段は、前記第1励磁巻線の出力
を整流する第1整流回路と、前記第2励磁巻線の出力を
整流する第2整流回路と、前記第1および第2整流回路
の各整流出力を合成する直流合成回路とを有する自己励
磁型3相交流発電機、を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る発電機の基
本的な結線状態を示したものである。すなわち、図1に
おけるU,V,Wは本発明に係る3相交流発電機の発電
出力端子であり、これら端子U,V,Wの各々にはスタ
ー結線された3相発電巻線が接続されている。
【0009】そして、U相巻線の出力に対して電気角で
90度遅れた出力を生じるように、2つの励磁巻線A,
Bが巻装される。このうち励磁巻線Aは、発電巻線と同
一周波数つまり基本波周波数の励磁出力を発生するよう
な巻線ピッチで巻装されており、もう一つの励磁巻線B
は、基本波の第3高調波を発生するような巻線ピッチで
巻装されている。ここで、励磁巻線を相巻線に対して電
気角90°の位置に配置する点については、この電気角
を90°±Δθに選んで相巻線の誘起電圧と同相の成分
を所定量に限って多少積極的に導入することをも包含す
る。
【0010】励磁巻線A,Bの出力は、励磁回路ENに
よって合成/整流が行われた上で、界磁巻線Fgに励磁
出力として与えられる。
【0011】ここで、励磁巻線Aに生じる基本波成分は
高調波成分に比べて大出力であるが、発電巻線から出力
される負荷電流の影響を受けるものであるのに対し、励
磁巻線Bに生じる第3高調波成分はあまりその影響を受
けない性質がある。したがって、基本波と第3高調波と
を合成すると、大きな出力であって負荷電流の影響をあ
まり受けない励磁出力を形成することができる。
【0012】この基本波と第3高調波との合成は、交流
段階つまり両励磁巻線A,Bの出力そのものを交流とし
て合成することもできるし、整流したのちの直流段階で
行うこともできる。
【0013】図2は、励磁巻線A,Bの両出力を交流段
階で合成し、その後整流して界磁巻線Fgに与えるよう
にした実施例を示したものである。このために、励磁巻
線Aと同Bとを直列接続してそれら両者の出力が合成さ
れるようにし、その合成された交流出力を励磁回路EN
の整流器RECに与えて整流した上で、界磁巻線Fgに
与えるようにしている。
【0014】この実施例の動作時の各部波形について
は、図4を用いて後述する。
【0015】図3は、励磁巻線A,Bの各出力を励磁回
路ENの2つの整流器RECにより各別に整流し、整流
出力を並列的に界磁巻線Fgに与えるようにした実施例
を示したものである。このために、各励磁巻線A,Bは
各別に整流器RECに接続されており、両整流器REC
の出力端が並列接続されて界磁巻線Fgに接続されてい
る。
【0016】この実施例の動作時の各部波形について
は、やはり図4を用いて後述する。
【0017】図4は、図2および図3に示した2つの実
施例における回路各部の電圧波形を示したものである。
そして、この図4では縦方向に(a)、(b)および
(c)の3段、横方向に(1)、(2)および(3)の
3列からなる9つの波形図を包含している。
【0018】縦方向の(a)および(b)では、励磁巻
線A,Bそれぞれの電圧波形は細線で符号A,Bが付さ
れて示されており、それらの合成電圧波形が実線で示さ
れている。そして(c)では、(a)における合成電圧
波形を両波整流した波形が実線で示されている。
【0019】一方、横方向の(1)は励磁巻線Aの出力
と同Bの出力とが同相のときを示し、同じく(2)は励
磁巻線Aの出力が同Bの出力に対して180度遅れたと
きを示し、同じく(3)は励磁巻線Aの出力が同Bの出
力に対して90度遅れているときを示している。
【0020】この波形図には、次の2つの特徴事項が示
されている。
【0021】まず、これらの各電圧波形を縦方向に沿っ
て見たとき、とくに(b)と(c)とを比べたときに特
徴的であるのは、(b)に示すように励磁巻線A,Bの
両出力を整流して直流にしてから合成した場合は、
(c)に示すように交流段階で合成してから整流する場
合に比べて電圧のピーク値および脈動幅がともに小さく
なるということである。
【0022】次に、横方向に沿って見たときに特徴的で
あるのは、整流後に合成する場合の波形を示す、(b)
段に属する(1)および(2)と(3)とを比べると、
(1)および(2)では電圧ゼロ点があるのに対し、
(3)では電圧ゼロ点がないことである。これは、両励
磁巻線A,Bの各出力の位相差が90度のときには、整
流後の出力に電圧ゼロ点がなくなるが、両出力が同相の
とき、および180度の位相差であるときは電圧ゼロ点
が生じるということである。
【0023】これら2つのことから、電圧値の小さな励
磁出力を得ようとする場合は、図3に示すような構成
の、各励磁巻線A,Bの出力を整流してから合成すると
よいことが分かる。これにより、逆耐圧の小さい整流器
を用いることができる。反対に、電圧値の大きな励磁出
力を得ようとする場合は、図2に示すような構成の、交
流段階で合成した後に整流するとよい。この場合は、電
圧が高いことにより界磁巻線に大きな電流を流せる。
【0024】
【発明の効果】本発明は上述のように、発電巻線出力に
対して電気角90度の基本波出力を生じる第1励磁巻線
および同じく電気角90度の第3高調波出力を生じる第
2励磁巻線を設け、これら両励磁巻線の出力を合成/整
流して界磁巻線に励磁電流を流すようにしたため、負荷
電流の影響を受け難い第3高調波を含んだ励磁電流を供
給することができ、単相であって発電機の構成を複雑化
しないにも関わらず十分な励磁出力を形成することがで
きる。したがって、重負荷にも耐え信頼性の高い小型3
相交流発電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発電機の基本的な結線状態を示す
結線図。
【図2】本発明の第1の実施例の結線状態を示す結線
図。
【図3】本発明の第2の実施例の結線状態を示す結線
図。
【図4】図2および図3の実施例における回路各部の電
圧波形を示す波形図。
【図5】従来の3相交流発電機の結線状態を示す結線
図。
【図6】従来の3相交流発電機の結線状態を示す結線
図。
【符号の説明】
U,V,W 発電巻線端子 A,B 励磁巻線 EN 励磁回路 Fg 界磁巻線 REC 整流器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−65976(JP,A) 特開 平8−168221(JP,A) 特開 平6−284799(JP,A) 特開 昭62−25849(JP,A) 特開 昭62−25848(JP,A) 特開 昭49−114017(JP,A) 特開 昭48−83303(JP,A) 特開 平7−213033(JP,A) 実開 平3−106900(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 9/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】界磁巻線と、 3相構成の発電巻線と、 基本波を主体とする出力を生じるような巻線ピッチを有
    し、前記発電巻線の出力に対して電気角で90度の位相
    差を持つ出力を生じるように、前記発電巻線の少なくと
    も1つに設けられた第1励磁巻線と、 前記基本波の第3高調波を主体とする出力を生じるよう
    な巻線ピッチを有し、前記発電巻線の出力に対して電気
    角で90度の位相差を持つ出力を生じるように、前記第
    1励磁巻線に対応して設けられた第2励磁巻線と、 前記第1励磁巻線の基本波出力と前記第2励磁巻線の第
    3調波出力との合成整流出力を形成し、前記界磁巻線に
    与える合成整流手段とをそなえたことを特徴とする自己
    励磁型3相交流発電機。
  2. 【請求項2】請求項1記載の自己励磁型3相交流発電機
    において、 前記合成整流手段は、 前記第1励磁巻線の出力と前記第2励磁巻線の出力とを
    合成する交流合成回路と、 この交流合成回路の出力を整流する整流回路とを有する
    自己励磁型3相交流発電機。
  3. 【請求項3】請求項1記載の自己励磁型3相交流発電機
    において、 前記合成整流手段は、 前記第1励磁巻線の出力を整流する第1整流回路と、 前記第2励磁巻線の出力を整流する第2整流回路と、 前記第1および第2整流回路の各整流出力を合成する直
    流合成回路とを有する自己励磁型3相交流発電機。
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CN106253516B (zh) * 2016-08-18 2018-07-31 华北电力大学 一种双轴励磁汽轮发电机转子绕组结构

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