JP4132575B2 - 発電機の励磁装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、大型の発電機では、回転子に界磁巻線を有し固定子に電機子巻線を有した回転磁界型となっいる。そして、界磁巻線に流れる界磁電流をサイリスタ整流器で調節することにより励磁制御が行われる。
【０００３】
図１７は、そのような発電機の励磁装置の構成図である。発電機１は並列用遮断器２を介して電力系統３に接続されている。発電機１の回転子４には界磁巻線５が取り付けられており、この界磁巻線５に流れる界磁電流を制御することにより励磁制御が行われる。すなわち、界磁電流が界磁巻線５を流れることにより、回転子４に磁束が発生し、この磁束が発電機１の固定子側の電機子コイルに作用して発電機１に電圧を発生させ、発電機１の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御する。
【０００４】
発電機１の端子電圧Ｖは、計器用変圧器６を介して自動電圧調整器７に入力され、電圧設定器８に設定された電圧設定値Ｖ０と比較される。自動電圧調整器７では、端子電圧Ｖと電圧設定値Ｖ０との偏差を演算し、その電圧偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１へのゲート指令のパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０００５】
この自動電圧調整器７のサイリスタ整流器１１の整流調整制御により、励磁用変圧器１０からの交流電流がサイリスタ整流器１１で整流され、電圧設定器８によって定められた電圧設定値Ｖ０に相当する界磁電流が界磁遮断器１２およびブラシ１３を介して界磁巻線５に供給される。これにより、発電機１の端子電圧Ｖを電圧設定器８に設定された電圧設定値になるように制御する。
【０００６】
サイリスタ整流器１１は、発電機１の系統における責務により急速減励磁が可能な純ブリッジまたは急速減励磁機能を持たないが安価に構成できる混合ブリッジのいずれかにより構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような発電機の励磁装置においては、発電機の容量が大きくなると、発電機の界磁巻線５に要求される起磁力の量を発電機の容量に比例して大きくする必要がある。起磁力は、界磁巻線５の巻数と界磁巻線５に流す界磁電流の積であるため、大きな起磁力を得るためには、界磁巻線５の巻数と界磁巻線５に流す界磁電流値のいずれかまたは両者を増加する必要がある。
【０００８】
界磁巻線５の巻数のみを増加させると、界磁巻線５の抵抗値が大きくなり、抵抗値と界磁電流の積で求められる界磁電圧が上昇する。この界磁電圧の上昇は、ブラシ１３、界磁遮断器１２、サイリスタ整流器１１、励磁用変圧器１０、同期用変圧器９を含む励磁回路全体の定格電圧を上昇させることになる。この定格電圧の上昇により励磁回路を構成する用品およびそれらの機器を収納する制御装置に低圧機器を適用できなくなり、高圧の機器で構成することになる。高圧機器で励磁回路を構成すると、十分な絶縁が必要なことから設備が大型化する。
【０００９】
一方、界磁巻線５の界磁電流値のみを増加させる場合には、増加した電流値を通電させるための界磁巻線５の断面積が必要となる。界磁巻線５の断面積を大きくすると、発電機１の回転子４の重量が増加し、回転力を受けながら界磁巻線５を支える回転子４の構造物が大型化し発電機が大型化する。
【００１０】
そこで、従来の発電機の励磁装置においては、界磁巻線５の巻数と界磁巻線５に流す界磁電流値を適切に選定することによって、界磁回路を低圧機器で構成し、発電機１の界磁巻線５と回転子４とを必要以上に大型化させないように製作されていた。
【００１１】
しかし、近年小容量の発電機１を複数台設備するより、１台の発電機１の容量を増加させる要求があるので、発電機１の容量がある限界を超えると界磁回路を構成する機器の新たな開発や発電機の回転子４の新規開発などが必要となっている。発電機１の端子電圧Ｖの電圧制御においては、電圧設定器８、自動電圧調整器７、サイリスタ整流器１１、界磁遮断器１２などの機器に故障が発生すると、発電機１の端子電圧Ｖを電圧設定値Ｖ０保持することができず、発電機１を停止させる必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、大容量の発電機であっても適正に励磁制御が行える発電機の励磁装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のサイリスタ整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００１５】
請求項２の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線にサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。サイリスタ整流器は自動電圧調整器からのゲート指令により制御される。
【００１７】
請求項３の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のサイリスタ整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００１９】
請求項４の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のサイリスタ整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２１】
請求項５の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記ＡＣ発電機の界磁電流を制御する前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介してＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。このＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２３】
請求項６の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項６の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線にサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介してＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。このＡＣ発電機には整流器から界磁電流が供給される。そして、サイリスタ整流器は自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２５】
請求項７の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、２個の界磁巻線を有し前記発電機の２個の界磁巻線に回転整流器を介して界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機の一方の界磁巻線に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記ＡＣ発電機の他方の界磁巻線に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項７の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線に回転整流器を介して、２個の界磁巻線を有したＡＣ発電機から界磁電流を供給する。ＡＣ発電機の一方の界磁巻線には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、ＡＣ発電機の他方の界磁巻線には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００２７】
請求項８の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
請求項８の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介してＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。このＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２９】
請求項９の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項９の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して第１のＡＣ発電機から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介して第２のＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３１】
請求項１０の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項１０の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して第１のＡＣ発電機から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介して第２のＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機にはサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には整流器から界磁電流が供給される。サイリスタ整流器は自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３３】
請求項１１の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項１１の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のＡＣ発電機から界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のＡＣ発電機から界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００３５】
請求項１２の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
請求項１２の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して第１のＡＣ発電機から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介して第２のＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３７】
請求項１３の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
請求項１３の発明に係わる発電機の励磁装置では、第１のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、第２のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３９】
請求項１４の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００４０】
請求項１４の発明に係わる発電機の励磁装置では、サイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、整流器から発電機の界磁巻線に発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。サイリスタ整流器は自動電圧調整装置からのゲート指令で制御される。
【００４１】
請求項１５の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００４２】
請求項１５の発明に係わる発電機の励磁装置では、第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００４３】
請求項１６の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
請求項１６の発明に係わる発電機の励磁装置では、第１のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、第２のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１の実施の形態は、図１７に示した従来例に対し、回転子４に２個の界磁巻線５ａ、５ｂを設け、一方の界磁巻線５ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線５ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。これに伴い、２個分の界磁遮断器１２ａ、１２ｂおよびブラシ１３ａ、１３ｂを有し、第１のサイリスタ整流器１１ａおよび第２のサイリスタ整流器１２ｂは、自動電圧調整器７からのゲート指令でそれぞれ制御される。
【００４６】
一般に、発電機１の端子電圧制御は、界磁巻線５に流す界磁電流の値により行われるが、この界磁電流は発電機１の電機子の無負荷電圧発生に必要な量と負荷時の励磁量の合計値である。そこで、これらをそれぞれ別の界磁巻線５ａ、５ｂに供給するようにしたものである。
【００４７】
図１において、発電機１の回転子４には巻数比が１：１である２個の界磁巻線５ａ、５ｂが設けられ、その両端はブラシ１３ａ、１３ｂで発電機１の固定子側に引き出されている。回転子４に取り付けられた２個の界磁巻線５ａ、５ｂは、原動機により回転を与えられ、界磁電流が供給されることにより回転磁界を発生する。
【００４８】
一方、界磁回路は、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成された２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂで２回路構成し、それぞれをブラシ１３ａ、１３ｂを介して界磁巻線５ａ、５ｂに接続して形成される。
【００４９】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出され、自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値とを比較しその偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を行う。
【００５０】
自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機１の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流として界磁巻線５ｂに流す。また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機の負荷電圧に相当する界磁電流として界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８に設定された電圧設定値に制御する。
【００５１】
ここで、界磁巻線５ａ、５ｂそれぞれは独立した巻線であるために、それぞれの巻線の起磁力は回転子４において加算される。それぞれの巻線による起磁力を合計した起磁力により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機端子電圧を発生させる。
【００５２】
第１の実施の形態では、界磁巻線５ａ、５ｂの各々に接続された界磁回路にそれぞれ界磁電流を流し回転子４で両者を合計した励磁量を確保することができるので、大容量の発電機においても適正に励磁量を確保できる。
【００５３】
また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。従って、励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【００５４】
また、これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【００５５】
サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。また、発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行されるので、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができる。このことから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【００５６】
自動電圧調整器７の無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【００５７】
以上の説明では、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１で説明したが、発電機１の磁極に巻数の比が１：Ｎとなる２個の界磁巻線５ａ、５ｂを設けるようにしても良い。回転子４に発生する起磁力は、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数と、その巻線に流れる励磁電流の積で表わされるので、巻数比を発電機の無負荷電圧を発生させるための励磁量、負荷に応じた電圧を発生させるための励磁量、界磁回路を構成する機器の定格を考慮して、適切な値に選定する。
【００５８】
これによって、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの電流値を適切な値にすることができ、界磁回路を構成する用品の定格を過剰な余裕を持たない適切な定格のものを選定でき、励磁装置を小型化することができる。
【００５９】
また、自動電圧調整器７の電圧調整制御における無負荷電圧相当の励磁電流制御と発電機１の負荷電圧相当の励磁電流制御との間の分担電流と調整範囲が任意に選定できることから、励磁制御装置を構成する用品の定格を広い範囲で選定することができる。
【００６０】
また、以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成した場合を示したが、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器１１ｂは、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となる。この場合、急速減励磁制御はできないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムとすることができる。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、サイリスタ整流器１１ｂに代えて整流器１４を設け、この整流器１４には電源編は月１５から電源を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００６２】
図２において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａを介して界磁巻線５ａに接続する回路と、整流器１４、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３ｂを介して界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路で構成する。
【００６３】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された発電機端子電圧の電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【００６４】
一方、励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧は整流器１４によって整流され、発電機１の無負荷励磁電流相当の励磁電流を界磁巻線５ｂに流す。また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機負荷電圧に相当する界磁電流として界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【００６５】
ここで、界磁巻線５ａ、５ｂそれぞれは、独立した巻線であるためにそれぞれの巻線の起磁力は、回転子４において加算される。それぞれの界磁巻線５ａ、５ｂの起磁力を合計した起磁力により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１に電圧を発生させる。
【００６６】
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。また、無負荷励磁量に相当する界磁電流を整流器１４により供給するので、自動電圧調整器７による励磁制御を行う必要がない。つまり、自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【００６７】
以上の説明では、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１で説明したが、発電機の磁極の巻数比が１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置するようにしても良い。
【００６８】
また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【００６９】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａおよび第２のサイリスタ整流器１１ｂは、パルス変圧器１６で分配して供給された自動電圧調整器７からのゲート指令により、発電機１の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御するようにしたものである。
【００７０】
図３において、発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された発電機端子電圧の電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して出力する。
【００７１】
自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂに分岐される。従って、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂは、全く同じ整流調整制御を実行することになる。このことから、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と発電機負荷電圧に相当する界磁電流との双方の制御量が含まれる。
【００７２】
この第３の実施の形態によれば、界磁巻線５ａ、５ｂの各々に接続された界磁回路にそれぞれ界磁電流を流し回転子４で両者を合計した励磁量を確保するので、大容量の発電機においても適正に励磁量を確保できる。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。つまり、励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【００７３】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【００７４】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線とする。また、以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成するようにしたが、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【００７５】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａにゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器７ａ、第２のサイリスタ整流器１１ｂにゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器７ｂをそれぞれ設けたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００７６】
図４において、発電機１の端子電圧は、計器用変圧器６により検出され第１の自動電圧調整器７ａおよび第２の自動電圧調整器７ｂに取り込まれる。第１の自動電圧調整器７ａおよび第２の自動電圧調整器７ｂでは、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。
【００７７】
この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【００７８】
この第２の自動電圧調整器７ｂからサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流として界磁巻線５ｂに流す。また、自動電圧調整器７ａからサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８ａによって定められた発電機の負荷電圧に相当する界磁電流として界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８ａの電圧設定値に制御する。
【００７９】
第１の自動電圧調整器７ａと第１のサイリスタ整流器１１ａ、第２の自動電圧調整器７ｂと第２のサイリスタ整流器１１ｂの構成は同じであるので、電圧設定器８ａ、８ｂの電圧設定値を変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷電圧に相当する励磁電流量とサイリスタ整流器１１ａの負荷電圧に相当する励磁電流量の分担は、逆にすることができる。
【００８０】
この第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態に効果に加え、自動電圧調整器７ｂの電圧調整制御は、無負荷電圧相当の励磁電流制御となるために、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７ａの電圧設定器８ａの調整に応じた発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【００８１】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂは、純ブリッジで構成する場合を示したが、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【００８２】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図５は本発明の第５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７を介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機１８を設け、第２のサイリスタ整流器１１ｂからＡＣ発電機１８に界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器を設けたことに伴いブラシ１３ｂは不要となる。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００８３】
図５において、界磁回路は、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成された２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂで２回路を構成し、一方の回路はブラシ１３を介して界磁巻線５ａに接続し、他方の回路は、ＡＣ発電機１８の界磁巻線５ｂに接続する。
【００８４】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【００８５】
ＡＣ発電機１８においては、ＡＣ発電機１８の界磁巻線に流れる界磁電流により電機子に電圧を発生させ、さらに回転整流器１７によりＡＣ発電機１８の電機子電流を整流して発電機１の界磁巻線５ｂに発電機１の励磁電流として供給する。この励磁電流の値は、ＡＣ発電機１８の増幅率を考慮した発電機１の無負励磁電流相当になるように設定しておく。
【００８６】
このＡＣ発電機１８を設けることによって、サイリスタ整流器１１ｂによる界磁電流を増幅することができ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂおよびこれらを接続する導体などの界磁回路の制御用品の定格を低くすることができる。ＡＣ発電機１８の電機子巻線と界磁巻線は、発電機１の回転子４と固定子側に別れ、非接触で発電機１の界磁巻線５ａに界磁電流を供給する。
【００８７】
自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流として直接、界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【００８８】
ここで、ＡＣ発電機１８を経由する側の界磁巻線５ａの界磁電流は、応答速度は速くないが、サイリスタ整流器１１ａは純ブリッジで構成し、ブラシ１３を経由して直接界磁巻線５ａに界磁電流を供給するために系統故障などの場合には、同時に急速減励磁制御を実行できる。
【００８９】
以上のように、第５の実施の形態によれば、一方の界磁巻線５ｂにＡＣ発電機１８と回転整流器１７とを設けることによって、発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を小容量の定格機器で構成した界磁回路より供給することができ、励磁制御設備を小型化することができる。
【００９０】
また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【００９１】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【００９２】
自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。系統故障時の急速励磁応答性については、応答のやや遅いＡＣ発電機１８での励磁を、サイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、発電機の界磁巻線５ａによる直接励磁が補い、制御応答性を確保することができる。
【００９３】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、回転子４に発生する起磁力は、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数と、その巻線に流れる励磁電流との積で表わされるので、巻数比を発電機１の無負荷電圧を発生させるための励磁量、負荷に応じた電圧を発生させるための励磁量、界磁回路を構成する機器の定格を考慮して、適切な値に選定する。これにより、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂの電流値を適切な値にすることができ、界磁回路を構成する用品の定格を過剰な余裕を持たない適切な定格のものを選定でき、励磁装置を小型化することができる。
【００９４】
また、自動電圧調整器７の電圧調整制御における、無負荷電圧相当の励磁電流制御と発電機１の負荷電圧相当の励磁電流制御との間の分担電流と調整範囲が任意に選定できることから、励磁制御装置を構成する用品の定格を広い範囲で選定することができる。
【００９５】
以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【００９６】
また、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂの巻数比を適切な任意の値に選定することによって、２回路の界磁回路を構成する機器を幅広い定格の中から選定でき、励磁装置をより小型化することができる。
【００９７】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。図６は本発明の第６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第６の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７を介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機１８を設け、第２のサイリスタ整流器１１ｂからＡＣ発電機１８に界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器１７を設けたことに伴いブラシ１３ｂは不要となる。図２に示した第２の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００９８】
図６において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７を経て界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路を設ける。
【００９９】
励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧は整流器１４によって整流され、界磁遮断器１２ｂを経てＡＣ発電機１８の界磁巻線に印加される。
【０１００】
ＡＣ発電機１８においては、ＡＣ発電機１８の界磁巻線に流れる界磁電流により電機子に電圧を発生させ、さらに回転整流器１７によりＡＣ発電機１８の電機子電流を整流して発電機の界磁巻線５ｂに発電機の励磁電流として供給する。この励磁電流の値は、電源変圧器１５の変圧比とＡＣ発電機１８の増幅率によりあらかじめ発電機の無負励磁電流相当になるように設定しておく。
【０１０１】
一方、発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。この自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、発電機１の負荷励磁電流相当の励磁電流を調整する。
【０１０２】
ＡＣ発電機１８を設けることによって、整流器１４による界磁電流を増幅することができ、整流器１４、界磁遮断器１２ｂおよびこれらを接続する導体などの界磁回路の制御用品の定格を低くすることができる。ＡＣ発電機１８の電機子巻線と界磁巻線は、発電機１の回転子４と固定子側に別れ、非接触で発電機１の界磁巻線５ａに界磁電流を供給する。
【０１０３】
自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流として直接界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１０４】
ここで、ＡＣ発電機１８を経由する側の界磁巻線５ａの界磁電流は、制御応答速度は速くないが、サイリスタ整流器１１ａは純ブリッジで構成し、ブラシ１３を経由して直接界磁巻線５ａに界磁電流を供給するために系統故障などの場合には、同時に急速減励磁制御が実行できる。
【０１０５】
以上のように、第６の実施の形態によれば、他方の界磁回路にＡＣ発電機１８と回転整流器１７とを設けることによって、発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を小容量の定格機器で構成した界磁回路より供給することができ、励磁制御設備を小型化することができる。また、ＡＣ発電機１８によりブラシを経由せず非接触で発電機１の界磁電流を供給するので、発電機１の保守が簡素化できる。
【０１０６】
サイリスタ整流器１１ａ、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１０７】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａ、を純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０１０８】
また、２回路の界磁巻線とそれに接続される界磁回路を構成する機器の定格電圧と電流を下げることができ、ＡＣ発電機１８に接続する界磁回路は、ＡＣ発電機１８の発電による増幅作用により、さらに界磁回路を構成する機器の定格を下げることができる。
【０１０９】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１１０】
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。図７は本発明の第７の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第７の実施の形態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、回転整流器１７を介して一方の界磁巻線５ａに界磁電流を供給すると共に他方の界磁巻線５ｂに界磁電流を供給する２個の界磁巻線を有するＡＣ発電機１８を設け、ＡＣ発電機１８の一方の界磁巻線には第１のサイリスタ整流器１１ａからその界磁電流を供給し、ＡＣ発電機１８の他方の界磁巻線には第２のサイリスタ整流器１１ｂからその界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器１７を設けたことに伴いブラシ１３ａ、１３ｂは不要となる。図３に示した第３の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１１１】
図７において、ＡＣ発電機１８は２個の界磁巻線を有しており、両者の励磁による磁束はＡＣ発電機１８で合算される。ＡＣ発電機１８の界磁回路は、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを介して片方のＡＣ発電機１８の界磁巻線に接続すると回路と、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを介して他方のＡＣ発電機１８の界磁巻線に接続する回路の２回路を構成する。
【０１１２】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して出力する。
【０１１３】
自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとに分岐されるので、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂは、全く同じ整流調整制御を実行する。従って、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と、発電機負荷電圧に相当する界磁電流との制御量が含まれる。
【０１１４】
この第７の実施の形態では、ＡＣ発電機１８の励磁電流を調整制御して発電機１の励磁電流を間接的に調整することによる励磁装置の小容量化に加え、ＡＣ発電機１８の界磁巻線を二重化し、サイリスタ整流器１１ａと界磁遮断器１２ａの界磁回路と、サイリスタ整流器１１ｂと界磁遮断器１２ｂの界磁回路との２回路より励磁電流を分散して流す。これにより、界磁巻線を１個有するＡＣ発電機の励磁容量に比べて、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８の界磁巻線などの界磁回路を構成する機器の定格を、ＡＣ発電機１８の界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１１５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１１６】
自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１１７】
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。図８は本発明の第８の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第８の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７を介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機１８を設け、第２のサイリスタ整流器１１ｂからＡＣ発電機１８に界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器１７を設けたことに伴いブラシ１３ｂは不要となる。図４に示した第４の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１１８】
図８において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経由して界磁巻線５ａに接続する回路と、純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７を介して界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路で構成する。
【０１１９】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出され自動電圧調整器７ａ、７ｂに取り込まれる。自動電圧調整器７ａ、７ｂのそれぞれでは、検出した発電機端子電圧と各々の電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１２０】
ＡＣ発電機１８においては、ＡＣ発電機１８の界磁巻線に流れる界磁電流により電機子に電圧を発生させ、さらに回転整流器１７によりＡＣ発電機１８の電機子電流を整流して発電機の界磁巻線５ｂに発電機の励磁電流として供給する。この励磁電流の値は、ＡＣ発電機１８の増幅率を考慮した発電機の無負励磁電流相当になるように設定しておく。
【０１２１】
ＡＣ発電機１８を設けることによって、サイリスタ整流器１１ｂによる界磁電流を増幅することができ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂおよびこれらを接続する導体などの界磁回路の制御用品の定格を低くすることができる。ＡＣ発電機１８の電機子巻線と界磁巻線とは、発電機１の回転子４と固定子側に別れ、非接触で発電機１の界磁巻線５ａに界磁電流を供給する。
【０１２２】
自動電圧調整器７ａからサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流として直接界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１２３】
自動電圧調整器７ａおよびサイリスタ整流器１１ａと、自動電圧調整器７ｂおよびサイリスタ整流器１１ｂとは、その構成は同じであるので、電圧設定器８ａの電圧設定値と電圧設定器８ｂの電圧設定値とを変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷電圧に相当する励磁電流量とサイリスタ整流器１１ａの荷電圧に相当する励磁電流量の分担は、逆にすることができる。
【０１２４】
この第８の実施の形態によれば、一方の界磁巻線５ｂにＡＣ発電機１８と回転整流器１７を設けることによって、発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を小容量の定格機器で構成した界磁回路より供給することができるので、励磁制御設備を小型化することができる。
【０１２５】
また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１２６】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０１２７】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行される。いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【０１２８】
自動電圧調整器７ｂの電圧調整制御は、無負荷電圧相当の励磁電流制御となるために、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７の電圧設定器８の調整に応じた発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１２９】
系統故障時の急速励磁応答性については、応答のやや遅いＡＣ発電機１８での励磁をサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、発電機の界磁巻線５ａによる直接励磁が補い、制御応答性を確保することができる。
【０１３０】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成した場合を説明したが、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを混合ブリッジで構成することも可能である。
【０１３１】
次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。図９は本発明の第９の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第９の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１３２】
図９において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て、界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て、界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路から構成する。
【０１３３】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１３４】
この自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御により、励磁用変圧器１０の交流電流を可変直流電流に変換してＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に流し、ＡＣ発電機１８ｂの電機子に接続された回転整流器１７から界磁巻線５ｂに流れる電流を発電機１の無負荷励磁電流相当の励磁電流値に制御する。
【０１３５】
また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御により、励磁用変圧器１０の交流電流を可変直流電流に変換してＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に流し、ＡＣ発電機１８ａの電機子に接続された回転整流器１７ａから界磁巻線５ａに流れる電流を発電機１の負荷励磁電流相当の励磁電流値となるように制御する。
【０１３６】
この第９の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂ、回転整流器１７ａ、１７ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂおよびそれらを接続する導体の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。
【０１３７】
ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂを介することにより、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁を調整制御して間接的に発電機１の励磁を得る構成となり、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁電流と電機子電流との間に値を増幅する関係があるから、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路を構成する励磁用変圧器１０、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、およびこれらの機器を接続する導体などの機器の定格は、第１の実施の形態よりさらに低減することができる。
【０１３８】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１３９】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行されるので、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができることから、電力系統３に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７の無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１４０】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。回転子４に発生する起磁力は、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数と、その巻線に流れる励磁電流との積で表わされるので、巻数比を発電機１の無負荷電圧を発生させるための励磁量、負荷に応じた電圧を発生させるための励磁量、界磁回路を構成する機器の定格を考慮して適切な値に選定する。これにより、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの電流値を適切な値にすることができ、界磁回路を構成する用品の定格を過剰な余裕を持たない適切な定格のものを選定でき、励磁装置を小型化することができる。
【０１４１】
また、自動電圧調整器７の電圧調整制御における、無負荷電圧相当の励磁電流制御と発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御との間の分担電流と調整範囲が任意に選定できることから、励磁制御装置を構成する用品の定格を広い範囲で選定することができる。
【０１４２】
また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１４３】
次に、本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１０は本発明の第１０の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１０の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図２に示した第２の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１４４】
次に、本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１０は本発明の第１０の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１０の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに整流器１４から界磁電流を供給するようにしたものである。図２に示した第２の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１４５】
図１０において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て界磁巻線５ｂに接続する回路との２回路から構成する。
【０１４６】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１４７】
励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧を整流器１４に加え、整流器１４で直流電流とし、ＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に流す。この直流電流によりＡＣ発電機１８ｂの電機子に電圧が発生し、ＡＣ発電機１８ｂの電機子に接続された回転整流器１７ｂから界磁巻線５ｂに流れる電流を発電機の無負荷励磁電流相当の励磁電流値にする。
【０１４８】
また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御により、励磁用変圧器１０の交流電流を可変直流電流に変換してＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に流し、ＡＣ発電機１８ａの電機子に接続された回転整流器１７ａから界磁巻線５ａに流れる電流を発電機の負荷励磁電流相当の励磁電流値となるように制御する。
【０１４９】
この第１０の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂ、回転整流器１７ａ、１７ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂおよびそれらを接続する導体の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機１の容量に追従して大きくすることができる。
【０１５０】
ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂを介することにより、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁を調整制御して間接的に発電機１の励磁を得る構成となり、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁電流と電機子電流との間に値を増幅する関係があるから、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路を構成する励磁用変圧器１０、サイリスタ整流器１１ａ、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、およびこれらの機器を接続する導体などの機器の定格は、第２の実施の形態よりさらに低減することができる。
【０１５１】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１５２】
発電機１の端子電圧制御は、電源変圧器１５、整流器１４、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂなどの機器による界磁巻線５ｂの無負荷励磁量と、サイリスタ整流器１１ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａなどの機器による界磁巻線５ａの負荷励磁量に分担して実行される。従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず、安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１５３】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１５４】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１５５】
次に、本発明の第１１の実施の形態を説明する。図１１は本発明の第１１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１１の実施の形態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図３に示した第３の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１５６】
図１１において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て界磁巻線５ｂに接続する回路との２回路から構成される。
【０１５７】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１５８】
すなわち、自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂに分岐される。従って、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとは、全く同じ整流調整制御を実行する。
【０１５９】
このことから、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と発電機負荷電圧に相当する界磁電流との制御量が含まれる。
【０１６０】
ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂのそれぞれの電機子巻線に接続された回転整流器１７ａ、１７ｂは、発電機１の回転子４に巻かれた独立した２個の界磁巻線に接続され、両者の励磁電流による磁束は回転子４にて合算される。
【０１６１】
サイリスタ整流器１１ｂから界磁遮断器１２ｂを介して、ＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ｂにて整流して発電機１の励磁電流を得る。
【０１６２】
同様に、サイリスタ整流器１１ａから界磁遮断器１２ａを介して、ＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ａにて整流して発電機１の励磁電流を得る。
【０１６３】
両方の回転整流器１７ａ、１７ｂから、回転子４に取り付けられた独立した発電機１の界磁巻線に界磁電流が流れ、この界磁電流による起磁力は、発電機１の固定子２において加算される。この回転子４に生じる合計された起磁力によって生じる磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１の端子電圧を発生させる。
【０１６４】
この第１１の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁電流を調整制御して発電機１の励磁電流を間接的に調整するので、励磁装置の小容量化が図れる。それに加え、ＡＣ発電機１８を二重化し、サイリスタ整流器１１ａと界磁遮断器１２ａの界磁回路と、サイリスタ整流器１１ｂと界磁遮断器１２ｂの界磁回路との２回路より励磁電流を分散して流すので、界磁巻線を１個有するＡＣ発電機１８の励磁容量に比べて、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁巻線などの界磁回路を構成する機器の定格を、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１６５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１６６】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとの双方を混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【０１６７】
次に、本発明の第１２の実施の形態を説明する。図１２は本発明の第１２の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１２の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図４に示した第４の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１６８】
図１２において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て界磁巻線５ｂに接続する回路との２回路から構成される。
【０１６９】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出され自動電圧調整器７ａおよび自動電圧調整器７ｂに取り込まれる。自動電圧調整器７ａ、７ｂでは、検出した発電機端子電圧と各々の電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１７０】
サイリスタ整流器１１ｂから界磁遮断器１２ｂを介して、ＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ｂにて整流して発電機１の励磁電流を得る。
【０１７１】
同様に、サイリスタ整流器１１ａから界磁遮断器１２ａを介して、ＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ａにて整流して発電機１の励磁電流を得る。両方の回転整流器１７ａ、１７ｂから、回転子４に取り付けられた独立した発電機１の界磁巻線に流れる励磁電流による起磁力は、発電機の固定子２において加算される。
【０１７２】
自動電圧調整器７ａおよびサイリスタ整流器１１ａと、自動電圧調整器７ｂおよびサイリスタ整流器１１ｂとの構成は同じであるので、電圧設定器８ａ、８ｂの設定値を変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂ、界磁巻線５ｂで構成される励磁回路と、サイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａ、界磁巻線５ａで構成される励磁回路との分担を、無負荷電圧に相当する励磁電流量と負荷電圧に相当する励磁電流量の分担を任意に選択することができる。
【０１７３】
ここで、界磁巻線５ａ、５ｂは、独立した巻線であるためにそれぞれの巻線の起磁力は、回転子４において加算される。この回転子４に生じる合計された起磁力によって生じる磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１の端子電圧を発生させる。
【０１７４】
この第１２の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂ、回転整流器１７ａ、１７ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂおよびそれらを接続する導体の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂを介することにより、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁を調整制御して間接的に発電機の励磁を得る構成となり、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁電流と電機子電流との間に値を増幅する関係があるから、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路を構成する励磁用変圧器１０、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、およびこれらの機器を接続する導体などの機器の定格は、第４の実施の形態よりさらに低減することができる。
【０１７５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量とに分担して実行される。
【０１７６】
従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【０１７７】
サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂ、界磁巻線５ｂで構成される励磁回路を無負荷電圧に相当する励磁電流量の制御に割り当てた場合には、自動電圧調整器７ｂの無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７ａと電圧設定器８ａの調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１７８】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【０１７９】
次に、本発明の第１３の実施の形態を説明する。図１３は本発明の第１３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、第２のサイリスタ整流器から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１８０】
図１３において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路を構成する。
【０１８１】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１８２】
この自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流としてブラシ１３ｂに流す。また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機の負荷電圧に相当する界磁電流としてブラシ１３ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１８３】
ここで、ブラシ１３ａ１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに直列に接続されるので、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流とサイリスタ整流器１１ｂからの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流の両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。このブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１の端子電圧を発生させる。
【０１８４】
この第１３の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３およびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。
【０１８５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０１８６】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行される。従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７の無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１８７】
ここで、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１８８】
次に、本発明の第１４の実施の形態を説明する。図１４は本発明の第１４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１４の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、整流器１４から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１８９】
図１４において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路で構成される。また、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。
【０１９０】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１９１】
励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧は、整流器１４によって整流され、発電機１の無負荷励磁電流相当の励磁電流をブラシ１３ｂに流す。
【０１９２】
また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機負荷電圧に相当する界磁電流としてブラシ１３ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１９３】
ここで、ブラシ１３ａ、１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに直列に接続されるので、電源変圧器１５、整流器１４からの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流と、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流との両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。ブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１に端子電圧を発生させる。
【０１９４】
この第１４の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３ｂおよびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１９５】
発電機１の端子電圧制御は、電源変圧器１５、整流器１４の無負荷励磁量と、サイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量とに分担して実行される。従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができることから、電力系統３に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【０１９６】
自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１９７】
以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１９８】
次に、本発明の第１５の実施の形態を説明する。図１５は本発明の第１５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１５の実施の形態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、第２のサイリスタ整流器から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図３に示した第３の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１９９】
図１５において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路で構成される。
【０２００】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して出力する。
【０２０１】
自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂに分岐される。これにより、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとは、全く同じ整流調整制御を実行する。従って、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と発電機負荷電圧に相当する界磁電流の制御量が含まれる。
【０２０２】
ここで、ブラシ１３ａ、１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに直列に接続されているので、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流と、サイリスタ整流器１１ｂからの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流との両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。ブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１に端子電圧を発生させる。
【０２０３】
この第１５の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３およびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０２０４】
ここで、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを混合ブリッジで構成することも可能である。
【０２０５】
次に、本発明の第１６の実施の形態を説明する。図１６は本発明の第１６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１６の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、第２のサイリスタ整流器から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図４に示した第４の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０２０６】
図１６において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路で構成される。
【０２０７】
自動電圧調整器７ａおよび自動電圧調整器７ｂでは、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０２０８】
すなわち、自動電圧調整器７ｂからサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流としてブラシ１３に流す。一方、自動電圧調整器７ａからサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８ａによって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流としてブラシ１３ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８ａの電圧設定値に制御する。
【０２０９】
自動電圧調整器７ａおよびサイリスタ整流器１１ａ、自動電圧調整器７ｂおよびサイリスタ整流器１１ｂの構成は同じであるので、電圧設定器８ａと電圧設定器８ｂとの電圧設定値を変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷電圧に相当する励磁電流量とサイリスタ整流器１１ａの荷電圧に相当する励磁電流量の分担は逆にすることができる。
【０２１０】
ここで、ブラシ１３ａ、１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに接続されているので、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流と、サイリスタ整流器１１ｂからの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流との両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。ブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機に端子電圧を発生させる。
【０２１１】
この第１６の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３ｂおよびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０２１２】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行される。いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７ｂの電圧調整制御は、無負荷電圧相当の励磁電流制御となるために、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７の電圧設定器８の調整に応じた発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０２１３】
ここで、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【０２１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、界磁巻線を複数設け複数の界磁回路を形成するので、界磁回路を構成する機器の定格電圧と電流を下げることができる。従って、大容量の発電機であっても適正に界磁電流を供給できる。
【０２１５】
これにより、複数台の小容量の発電機に代えて１台の大容量の発電機の設置が可能となり、発電機台数を低減できる。つまり、大容量発電機に対して、制御機器の開発を必要としない機器の選定、発電機の効率アップ、建設コストの低減、点検保守の簡素化などの発電設備の建設時の要求に合わせることができる。
【０２１６】
また、複数の界磁巻線の励磁電流の分担によって、無負荷励磁電流量相当を発電機運転中は常時流しておき、負荷に相当する励磁電流量のみを加算する制御方式を採用できることから励磁制御が簡素化され、発電機容量に対して安価で小型の励磁制御装置が供給できる。
【０２１７】
複数の界磁巻線は、通常の運転では和動で作用し、大容量の発電機の励磁量に見合った励磁を供給するが、励磁電流の流れる方向を逆にすることにより差動で作用させることが可能であり、この場合には、系統故障などが発生した場合の急速減励磁が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１１】本発明の第１１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１２】本発明の第１２の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１３】本発明の第１３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１４】本発明の第１４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１５】本発明の第１５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１６】本発明の第１６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１７】従来の発電機の励磁装置の構成図。
【符号の説明】
１…発電機、２…並列遮断器、３…電力系統、４…回転子、５…界磁巻線、６…計器用変圧器、７…自動電圧調整器、８…電圧設定器、９…同期用変圧器、１０…励磁用変圧器、１１…サイリスタ整流器、１２…界磁遮断器、１３…ブラシ、１４…整流器、１５…電源変圧器、１６…パルス変圧器、１７…回転整流器、１８…ＡＣ発電機
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、大型の発電機では、回転子に界磁巻線を有し固定子に電機子巻線を有した回転磁界型となっいる。そして、界磁巻線に流れる界磁電流をサイリスタ整流器で調節することにより励磁制御が行われる。
【０００３】
図１７は、そのような発電機の励磁装置の構成図である。発電機１は並列用遮断器２を介して電力系統３に接続されている。発電機１の回転子４には界磁巻線５が取り付けられており、この界磁巻線５に流れる界磁電流を制御することにより励磁制御が行われる。すなわち、界磁電流が界磁巻線５を流れることにより、回転子４に磁束が発生し、この磁束が発電機１の固定子側の電機子コイルに作用して発電機１に電圧を発生させ、発電機１の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御する。
【０００４】
発電機１の端子電圧Ｖは、計器用変圧器６を介して自動電圧調整器７に入力され、電圧設定器８に設定された電圧設定値Ｖ０と比較される。自動電圧調整器７では、端子電圧Ｖと電圧設定値Ｖ０との偏差を演算し、その電圧偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１へのゲート指令のパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０００５】
この自動電圧調整器７のサイリスタ整流器１１の整流調整制御により、励磁用変圧器１０からの交流電流がサイリスタ整流器１１で整流され、電圧設定器８によって定められた電圧設定値Ｖ０に相当する界磁電流が界磁遮断器１２およびブラシ１３を介して界磁巻線５に供給される。これにより、発電機１の端子電圧Ｖを電圧設定器８に設定された電圧設定値になるように制御する。
【０００６】
サイリスタ整流器１１は、発電機１の系統における責務により急速減励磁が可能な純ブリッジまたは急速減励磁機能を持たないが安価に構成できる混合ブリッジのいずれかにより構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような発電機の励磁装置においては、発電機の容量が大きくなると、発電機の界磁巻線５に要求される起磁力の量を発電機の容量に比例して大きくする必要がある。起磁力は、界磁巻線５の巻数と界磁巻線５に流す界磁電流の積であるため、大きな起磁力を得るためには、界磁巻線５の巻数と界磁巻線５に流す界磁電流値のいずれかまたは両者を増加する必要がある。
【０００８】
界磁巻線５の巻数のみを増加させると、界磁巻線５の抵抗値が大きくなり、抵抗値と界磁電流の積で求められる界磁電圧が上昇する。この界磁電圧の上昇は、ブラシ１３、界磁遮断器１２、サイリスタ整流器１１、励磁用変圧器１０、同期用変圧器９を含む励磁回路全体の定格電圧を上昇させることになる。この定格電圧の上昇により励磁回路を構成する用品およびそれらの機器を収納する制御装置に低圧機器を適用できなくなり、高圧の機器で構成することになる。高圧機器で励磁回路を構成すると、十分な絶縁が必要なことから設備が大型化する。
【０００９】
一方、界磁巻線５の界磁電流値のみを増加させる場合には、増加した電流値を通電させるための界磁巻線５の断面積が必要となる。界磁巻線５の断面積を大きくすると、発電機１の回転子４の重量が増加し、回転力を受けながら界磁巻線５を支える回転子４の構造物が大型化し発電機が大型化する。
【００１０】
そこで、従来の発電機の励磁装置においては、界磁巻線５の巻数と界磁巻線５に流す界磁電流値を適切に選定することによって、界磁回路を低圧機器で構成し、発電機１の界磁巻線５と回転子４とを必要以上に大型化させないように製作されていた。
【００１１】
しかし、近年小容量の発電機１を複数台設備するより、１台の発電機１の容量を増加させる要求があるので、発電機１の容量がある限界を超えると界磁回路を構成する機器の新たな開発や発電機の回転子４の新規開発などが必要となっている。発電機１の端子電圧Ｖの電圧制御においては、電圧設定器８、自動電圧調整器７、サイリスタ整流器１１、界磁遮断器１２などの機器に故障が発生すると、発電機１の端子電圧Ｖを電圧設定値Ｖ０保持することができず、発電機１を停止させる必要がある。
【００１２】
本発明の目的は、大容量の発電機であっても適正に励磁制御が行える発電機の励磁装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のサイリスタ整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００１５】
請求項２の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線にサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。サイリスタ整流器は自動電圧調整器からのゲート指令により制御される。
【００１７】
請求項３の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のサイリスタ整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００１９】
請求項４の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のサイリスタ整流器から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２１】
請求項５の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記ＡＣ発電機の界磁電流を制御する前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介してＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。このＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２３】
請求項６の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
請求項６の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線にサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介してＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。このＡＣ発電機には整流器から界磁電流が供給される。そして、サイリスタ整流器は自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２５】
請求項７の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、２個の界磁巻線を有し前記発電機の２個の界磁巻線に回転整流器を介して界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機の一方の界磁巻線に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記ＡＣ発電機の他方の界磁巻線に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
請求項７の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線に回転整流器を介して、２個の界磁巻線を有したＡＣ発電機から界磁電流を供給する。ＡＣ発電機の一方の界磁巻線には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、ＡＣ発電機の他方の界磁巻線には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００２７】
請求項８の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００２８】
請求項８の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のサイリスタ整流器から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介してＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。このＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００２９】
請求項９の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項９の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して第１のＡＣ発電機から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介して第２のＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３１】
請求項１０の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
請求項１０の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して第１のＡＣ発電機から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介して第２のＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機にはサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には整流器から界磁電流が供給される。サイリスタ整流器は自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３３】
請求項１１の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００３４】
請求項１１の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に第１のＡＣ発電機から界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に第２のＡＣ発電機から界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、これら第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００３５】
請求項１２の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
請求項１２の発明に係わる発電機の励磁装置では、発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して第１のＡＣ発電機から発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線に回転整流器を介して第２のＡＣ発電機から発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のＡＣ発電機には第１のサイリスタ整流器から界磁電流が供給され、第２のＡＣ発電機には第２のサイリスタ整流器から界磁電流が供給される。そして、第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３７】
請求項１３の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
請求項１３の発明に係わる発電機の励磁装置では、第１のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、第２のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００３９】
請求項１４の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００４０】
請求項１４の発明に係わる発電機の励磁装置では、サイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、整流器から発電機の界磁巻線に発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。サイリスタ整流器は自動電圧調整装置からのゲート指令で制御される。
【００４１】
請求項１５の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする。
【００４２】
請求項１５の発明に係わる発電機の励磁装置では、第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器および第２のサイリスタ整流器は、パルス変圧器で分配して供給された自動電圧調整器からのゲート指令により、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御される。
【００４３】
請求項１６の発明に係わる発電機の励磁装置は、発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
請求項１６の発明に係わる発電機の励磁装置では、第１のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、第２のサイリスタ整流器から発電機の界磁巻線に発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する。第１のサイリスタ整流器は第１の自動電圧調整器からのゲート指令で制御され、第２のサイリスタ整流器は第２の自動電圧調整器からのゲート指令で制御される。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１の実施の形態は、図１７に示した従来例に対し、回転子４に２個の界磁巻線５ａ、５ｂを設け、一方の界磁巻線５ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給し、他方の界磁巻線５ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。これに伴い、２個分の界磁遮断器１２ａ、１２ｂおよびブラシ１３ａ、１３ｂを有し、第１のサイリスタ整流器１１ａおよび第２のサイリスタ整流器１２ｂは、自動電圧調整器７からのゲート指令でそれぞれ制御される。
【００４６】
一般に、発電機１の端子電圧制御は、界磁巻線５に流す界磁電流の値により行われるが、この界磁電流は発電機１の電機子の無負荷電圧発生に必要な量と負荷時の励磁量の合計値である。そこで、これらをそれぞれ別の界磁巻線５ａ、５ｂに供給するようにしたものである。
【００４７】
図１において、発電機１の回転子４には巻数比が１：１である２個の界磁巻線５ａ、５ｂが設けられ、その両端はブラシ１３ａ、１３ｂで発電機１の固定子側に引き出されている。回転子４に取り付けられた２個の界磁巻線５ａ、５ｂは、原動機により回転を与えられ、界磁電流が供給されることにより回転磁界を発生する。
【００４８】
一方、界磁回路は、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成された２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂで２回路構成し、それぞれをブラシ１３ａ、１３ｂを介して界磁巻線５ａ、５ｂに接続して形成される。
【００４９】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出され、自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値とを比較しその偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を行う。
【００５０】
自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機１の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流として界磁巻線５ｂに流す。また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機の負荷電圧に相当する界磁電流として界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８に設定された電圧設定値に制御する。
【００５１】
ここで、界磁巻線５ａ、５ｂそれぞれは独立した巻線であるために、それぞれの巻線の起磁力は回転子４において加算される。それぞれの巻線による起磁力を合計した起磁力により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機端子電圧を発生させる。
【００５２】
第１の実施の形態では、界磁巻線５ａ、５ｂの各々に接続された界磁回路にそれぞれ界磁電流を流し回転子４で両者を合計した励磁量を確保することができるので、大容量の発電機においても適正に励磁量を確保できる。
【００５３】
また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。従って、励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【００５４】
また、これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【００５５】
サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。また、発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行されるので、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができる。このことから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【００５６】
自動電圧調整器７の無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【００５７】
以上の説明では、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１で説明したが、発電機１の磁極に巻数の比が１：Ｎとなる２個の界磁巻線５ａ、５ｂを設けるようにしても良い。回転子４に発生する起磁力は、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数と、その巻線に流れる励磁電流の積で表わされるので、巻数比を発電機の無負荷電圧を発生させるための励磁量、負荷に応じた電圧を発生させるための励磁量、界磁回路を構成する機器の定格を考慮して、適切な値に選定する。
【００５８】
これによって、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの電流値を適切な値にすることができ、界磁回路を構成する用品の定格を過剰な余裕を持たない適切な定格のものを選定でき、励磁装置を小型化することができる。
【００５９】
また、自動電圧調整器７の電圧調整制御における無負荷電圧相当の励磁電流制御と発電機１の負荷電圧相当の励磁電流制御との間の分担電流と調整範囲が任意に選定できることから、励磁制御装置を構成する用品の定格を広い範囲で選定することができる。
【００６０】
また、以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成した場合を示したが、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器１１ｂは、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となる。この場合、急速減励磁制御はできないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムとすることができる。
【００６１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、サイリスタ整流器１１ｂに代えて整流器１４を設け、この整流器１４には電源編は月１５から電源を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００６２】
図２において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａを介して界磁巻線５ａに接続する回路と、整流器１４、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３ｂを介して界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路で構成する。
【００６３】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された発電機端子電圧の電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【００６４】
一方、励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧は整流器１４によって整流され、発電機１の無負荷励磁電流相当の励磁電流を界磁巻線５ｂに流す。また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機負荷電圧に相当する界磁電流として界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【００６５】
ここで、界磁巻線５ａ、５ｂそれぞれは、独立した巻線であるためにそれぞれの巻線の起磁力は、回転子４において加算される。それぞれの界磁巻線５ａ、５ｂの起磁力を合計した起磁力により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１に電圧を発生させる。
【００６６】
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の効果に加え、負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。また、無負荷励磁量に相当する界磁電流を整流器１４により供給するので、自動電圧調整器７による励磁制御を行う必要がない。つまり、自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【００６７】
以上の説明では、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１で説明したが、発電機の磁極の巻数比が１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置するようにしても良い。
【００６８】
また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【００６９】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａおよび第２のサイリスタ整流器１１ｂは、パルス変圧器１６で分配して供給された自動電圧調整器７からのゲート指令により、発電機１の端子電圧が所定の電圧設定値になるように制御するようにしたものである。
【００７０】
図３において、発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された発電機端子電圧の電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して出力する。
【００７１】
自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂに分岐される。従って、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂは、全く同じ整流調整制御を実行することになる。このことから、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と発電機負荷電圧に相当する界磁電流との双方の制御量が含まれる。
【００７２】
この第３の実施の形態によれば、界磁巻線５ａ、５ｂの各々に接続された界磁回路にそれぞれ界磁電流を流し回転子４で両者を合計した励磁量を確保するので、大容量の発電機においても適正に励磁量を確保できる。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。つまり、励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【００７３】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【００７４】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線とする。また、以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成するようにしたが、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【００７５】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図４は本発明の第４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａにゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器７ａ、第２のサイリスタ整流器１１ｂにゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器７ｂをそれぞれ設けたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００７６】
図４において、発電機１の端子電圧は、計器用変圧器６により検出され第１の自動電圧調整器７ａおよび第２の自動電圧調整器７ｂに取り込まれる。第１の自動電圧調整器７ａおよび第２の自動電圧調整器７ｂでは、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。
【００７７】
この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【００７８】
この第２の自動電圧調整器７ｂからサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流として界磁巻線５ｂに流す。また、自動電圧調整器７ａからサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８ａによって定められた発電機の負荷電圧に相当する界磁電流として界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８ａの電圧設定値に制御する。
【００７９】
第１の自動電圧調整器７ａと第１のサイリスタ整流器１１ａ、第２の自動電圧調整器７ｂと第２のサイリスタ整流器１１ｂの構成は同じであるので、電圧設定器８ａ、８ｂの電圧設定値を変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷電圧に相当する励磁電流量とサイリスタ整流器１１ａの負荷電圧に相当する励磁電流量の分担は、逆にすることができる。
【００８０】
この第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態に効果に加え、自動電圧調整器７ｂの電圧調整制御は、無負荷電圧相当の励磁電流制御となるために、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７ａの電圧設定器８ａの調整に応じた発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【００８１】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂは、純ブリッジで構成する場合を示したが、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【００８２】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図５は本発明の第５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７を介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機１８を設け、第２のサイリスタ整流器１１ｂからＡＣ発電機１８に界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器を設けたことに伴いブラシ１３ｂは不要となる。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００８３】
図５において、界磁回路は、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成された２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂで２回路を構成し、一方の回路はブラシ１３を介して界磁巻線５ａに接続し、他方の回路は、ＡＣ発電機１８の界磁巻線５ｂに接続する。
【００８４】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【００８５】
ＡＣ発電機１８においては、ＡＣ発電機１８の界磁巻線に流れる界磁電流により電機子に電圧を発生させ、さらに回転整流器１７によりＡＣ発電機１８の電機子電流を整流して発電機１の界磁巻線５ｂに発電機１の励磁電流として供給する。この励磁電流の値は、ＡＣ発電機１８の増幅率を考慮した発電機１の無負励磁電流相当になるように設定しておく。
【００８６】
このＡＣ発電機１８を設けることによって、サイリスタ整流器１１ｂによる界磁電流を増幅することができ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂおよびこれらを接続する導体などの界磁回路の制御用品の定格を低くすることができる。ＡＣ発電機１８の電機子巻線と界磁巻線は、発電機１の回転子４と固定子側に別れ、非接触で発電機１の界磁巻線５ａに界磁電流を供給する。
【００８７】
自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流として直接、界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【００８８】
ここで、ＡＣ発電機１８を経由する側の界磁巻線５ａの界磁電流は、応答速度は速くないが、サイリスタ整流器１１ａは純ブリッジで構成し、ブラシ１３を経由して直接界磁巻線５ａに界磁電流を供給するために系統故障などの場合には、同時に急速減励磁制御を実行できる。
【００８９】
以上のように、第５の実施の形態によれば、一方の界磁巻線５ｂにＡＣ発電機１８と回転整流器１７とを設けることによって、発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を小容量の定格機器で構成した界磁回路より供給することができ、励磁制御設備を小型化することができる。
【００９０】
また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【００９１】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【００９２】
自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。系統故障時の急速励磁応答性については、応答のやや遅いＡＣ発電機１８での励磁を、サイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、発電機の界磁巻線５ａによる直接励磁が補い、制御応答性を確保することができる。
【００９３】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、回転子４に発生する起磁力は、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数と、その巻線に流れる励磁電流との積で表わされるので、巻数比を発電機１の無負荷電圧を発生させるための励磁量、負荷に応じた電圧を発生させるための励磁量、界磁回路を構成する機器の定格を考慮して、適切な値に選定する。これにより、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂの電流値を適切な値にすることができ、界磁回路を構成する用品の定格を過剰な余裕を持たない適切な定格のものを選定でき、励磁装置を小型化することができる。
【００９４】
また、自動電圧調整器７の電圧調整制御における、無負荷電圧相当の励磁電流制御と発電機１の負荷電圧相当の励磁電流制御との間の分担電流と調整範囲が任意に選定できることから、励磁制御装置を構成する用品の定格を広い範囲で選定することができる。
【００９５】
以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【００９６】
また、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂの巻数比を適切な任意の値に選定することによって、２回路の界磁回路を構成する機器を幅広い定格の中から選定でき、励磁装置をより小型化することができる。
【００９７】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。図６は本発明の第６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第６の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７を介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機１８を設け、第２のサイリスタ整流器１１ｂからＡＣ発電機１８に界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器１７を設けたことに伴いブラシ１３ｂは不要となる。図２に示した第２の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００９８】
図６において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７を経て界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路を設ける。
【００９９】
励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧は整流器１４によって整流され、界磁遮断器１２ｂを経てＡＣ発電機１８の界磁巻線に印加される。
【０１００】
ＡＣ発電機１８においては、ＡＣ発電機１８の界磁巻線に流れる界磁電流により電機子に電圧を発生させ、さらに回転整流器１７によりＡＣ発電機１８の電機子電流を整流して発電機の界磁巻線５ｂに発電機の励磁電流として供給する。この励磁電流の値は、電源変圧器１５の変圧比とＡＣ発電機１８の増幅率によりあらかじめ発電機の無負励磁電流相当になるように設定しておく。
【０１０１】
一方、発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。この自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、発電機１の負荷励磁電流相当の励磁電流を調整する。
【０１０２】
ＡＣ発電機１８を設けることによって、整流器１４による界磁電流を増幅することができ、整流器１４、界磁遮断器１２ｂおよびこれらを接続する導体などの界磁回路の制御用品の定格を低くすることができる。ＡＣ発電機１８の電機子巻線と界磁巻線は、発電機１の回転子４と固定子側に別れ、非接触で発電機１の界磁巻線５ａに界磁電流を供給する。
【０１０３】
自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流として直接界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１０４】
ここで、ＡＣ発電機１８を経由する側の界磁巻線５ａの界磁電流は、制御応答速度は速くないが、サイリスタ整流器１１ａは純ブリッジで構成し、ブラシ１３を経由して直接界磁巻線５ａに界磁電流を供給するために系統故障などの場合には、同時に急速減励磁制御が実行できる。
【０１０５】
以上のように、第６の実施の形態によれば、他方の界磁回路にＡＣ発電機１８と回転整流器１７とを設けることによって、発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を小容量の定格機器で構成した界磁回路より供給することができ、励磁制御設備を小型化することができる。また、ＡＣ発電機１８によりブラシを経由せず非接触で発電機１の界磁電流を供給するので、発電機１の保守が簡素化できる。
【０１０６】
サイリスタ整流器１１ａ、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１０７】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａ、を純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０１０８】
また、２回路の界磁巻線とそれに接続される界磁回路を構成する機器の定格電圧と電流を下げることができ、ＡＣ発電機１８に接続する界磁回路は、ＡＣ発電機１８の発電による増幅作用により、さらに界磁回路を構成する機器の定格を下げることができる。
【０１０９】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１１０】
次に、本発明の第７の実施の形態を説明する。図７は本発明の第７の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第７の実施の形態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、回転整流器１７を介して一方の界磁巻線５ａに界磁電流を供給すると共に他方の界磁巻線５ｂに界磁電流を供給する２個の界磁巻線を有するＡＣ発電機１８を設け、ＡＣ発電機１８の一方の界磁巻線には第１のサイリスタ整流器１１ａからその界磁電流を供給し、ＡＣ発電機１８の他方の界磁巻線には第２のサイリスタ整流器１１ｂからその界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器１７を設けたことに伴いブラシ１３ａ、１３ｂは不要となる。図３に示した第３の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１１１】
図７において、ＡＣ発電機１８は２個の界磁巻線を有しており、両者の励磁による磁束はＡＣ発電機１８で合算される。ＡＣ発電機１８の界磁回路は、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを介して片方のＡＣ発電機１８の界磁巻線に接続すると回路と、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを介して他方のＡＣ発電機１８の界磁巻線に接続する回路の２回路を構成する。
【０１１２】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して出力する。
【０１１３】
自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとに分岐されるので、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂは、全く同じ整流調整制御を実行する。従って、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と、発電機負荷電圧に相当する界磁電流との制御量が含まれる。
【０１１４】
この第７の実施の形態では、ＡＣ発電機１８の励磁電流を調整制御して発電機１の励磁電流を間接的に調整することによる励磁装置の小容量化に加え、ＡＣ発電機１８の界磁巻線を二重化し、サイリスタ整流器１１ａと界磁遮断器１２ａの界磁回路と、サイリスタ整流器１１ｂと界磁遮断器１２ｂの界磁回路との２回路より励磁電流を分散して流す。これにより、界磁巻線を１個有するＡＣ発電機の励磁容量に比べて、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８の界磁巻線などの界磁回路を構成する機器の定格を、ＡＣ発電機１８の界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１１５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１１６】
自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１１７】
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。図８は本発明の第８の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第８の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７を介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機１８を設け、第２のサイリスタ整流器１１ｂからＡＣ発電機１８に界磁電流を供給するようにしたものである。回転整流器１７を設けたことに伴いブラシ１３ｂは不要となる。図４に示した第４の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１１８】
図８において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経由して界磁巻線５ａに接続する回路と、純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７を介して界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路で構成する。
【０１１９】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出され自動電圧調整器７ａ、７ｂに取り込まれる。自動電圧調整器７ａ、７ｂのそれぞれでは、検出した発電機端子電圧と各々の電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１２０】
ＡＣ発電機１８においては、ＡＣ発電機１８の界磁巻線に流れる界磁電流により電機子に電圧を発生させ、さらに回転整流器１７によりＡＣ発電機１８の電機子電流を整流して発電機の界磁巻線５ｂに発電機の励磁電流として供給する。この励磁電流の値は、ＡＣ発電機１８の増幅率を考慮した発電機の無負励磁電流相当になるように設定しておく。
【０１２１】
ＡＣ発電機１８を設けることによって、サイリスタ整流器１１ｂによる界磁電流を増幅することができ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂおよびこれらを接続する導体などの界磁回路の制御用品の定格を低くすることができる。ＡＣ発電機１８の電機子巻線と界磁巻線とは、発電機１の回転子４と固定子側に別れ、非接触で発電機１の界磁巻線５ａに界磁電流を供給する。
【０１２２】
自動電圧調整器７ａからサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流として直接界磁巻線５ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１２３】
自動電圧調整器７ａおよびサイリスタ整流器１１ａと、自動電圧調整器７ｂおよびサイリスタ整流器１１ｂとは、その構成は同じであるので、電圧設定器８ａの電圧設定値と電圧設定器８ｂの電圧設定値とを変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷電圧に相当する励磁電流量とサイリスタ整流器１１ａの荷電圧に相当する励磁電流量の分担は、逆にすることができる。
【０１２４】
この第８の実施の形態によれば、一方の界磁巻線５ｂにＡＣ発電機１８と回転整流器１７を設けることによって、発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を小容量の定格機器で構成した界磁回路より供給することができるので、励磁制御設備を小型化することができる。
【０１２５】
また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８、回転整流器１７、界磁巻線５ａ、５ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１２６】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０１２７】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行される。いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【０１２８】
自動電圧調整器７ｂの電圧調整制御は、無負荷電圧相当の励磁電流制御となるために、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７の電圧設定器８の調整に応じた発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１２９】
系統故障時の急速励磁応答性については、応答のやや遅いＡＣ発電機１８での励磁をサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、発電機の界磁巻線５ａによる直接励磁が補い、制御応答性を確保することができる。
【０１３０】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成した場合を説明したが、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを混合ブリッジで構成することも可能である。
【０１３１】
次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。図９は本発明の第９の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第９の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１３２】
図９において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て、界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て、界磁巻線５ｂに接続する回路の２回路から構成する。
【０１３３】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１３４】
この自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御により、励磁用変圧器１０の交流電流を可変直流電流に変換してＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に流し、ＡＣ発電機１８ｂの電機子に接続された回転整流器１７から界磁巻線５ｂに流れる電流を発電機１の無負荷励磁電流相当の励磁電流値に制御する。
【０１３５】
また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御により、励磁用変圧器１０の交流電流を可変直流電流に変換してＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に流し、ＡＣ発電機１８ａの電機子に接続された回転整流器１７ａから界磁巻線５ａに流れる電流を発電機１の負荷励磁電流相当の励磁電流値となるように制御する。
【０１３６】
この第９の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂ、回転整流器１７ａ、１７ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂおよびそれらを接続する導体の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。
【０１３７】
ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂを介することにより、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁を調整制御して間接的に発電機１の励磁を得る構成となり、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁電流と電機子電流との間に値を増幅する関係があるから、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路を構成する励磁用変圧器１０、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、およびこれらの機器を接続する導体などの機器の定格は、第１の実施の形態よりさらに低減することができる。
【０１３８】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１３９】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行されるので、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができることから、電力系統３に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７の無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１４０】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。回転子４に発生する起磁力は、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数と、その巻線に流れる励磁電流との積で表わされるので、巻数比を発電機１の無負荷電圧を発生させるための励磁量、負荷に応じた電圧を発生させるための励磁量、界磁回路を構成する機器の定格を考慮して適切な値に選定する。これにより、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの電流値を適切な値にすることができ、界磁回路を構成する用品の定格を過剰な余裕を持たない適切な定格のものを選定でき、励磁装置を小型化することができる。
【０１４１】
また、自動電圧調整器７の電圧調整制御における、無負荷電圧相当の励磁電流制御と発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御との間の分担電流と調整範囲が任意に選定できることから、励磁制御装置を構成する用品の定格を広い範囲で選定することができる。
【０１４２】
また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１４３】
次に、本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１０は本発明の第１０の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１０の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図２に示した第２の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１４４】
次に、本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１０は本発明の第１０の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１０の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに整流器１４から界磁電流を供給するようにしたものである。図２に示した第２の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１４５】
図１０において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て界磁巻線５ｂに接続する回路との２回路から構成する。
【０１４６】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１４７】
励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧を整流器１４に加え、整流器１４で直流電流とし、ＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に流す。この直流電流によりＡＣ発電機１８ｂの電機子に電圧が発生し、ＡＣ発電機１８ｂの電機子に接続された回転整流器１７ｂから界磁巻線５ｂに流れる電流を発電機の無負荷励磁電流相当の励磁電流値にする。
【０１４８】
また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御により、励磁用変圧器１０の交流電流を可変直流電流に変換してＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に流し、ＡＣ発電機１８ａの電機子に接続された回転整流器１７ａから界磁巻線５ａに流れる電流を発電機の負荷励磁電流相当の励磁電流値となるように制御する。
【０１４９】
この第１０の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂ、回転整流器１７ａ、１７ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂおよびそれらを接続する導体の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機１の容量に追従して大きくすることができる。
【０１５０】
ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂを介することにより、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁を調整制御して間接的に発電機１の励磁を得る構成となり、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁電流と電機子電流との間に値を増幅する関係があるから、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路を構成する励磁用変圧器１０、サイリスタ整流器１１ａ、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、およびこれらの機器を接続する導体などの機器の定格は、第２の実施の形態よりさらに低減することができる。
【０１５１】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１５２】
発電機１の端子電圧制御は、電源変圧器１５、整流器１４、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂなどの機器による界磁巻線５ｂの無負荷励磁量と、サイリスタ整流器１１ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａなどの機器による界磁巻線５ａの負荷励磁量に分担して実行される。従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず、安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１５３】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１５４】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比を１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。また、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１５５】
次に、本発明の第１１の実施の形態を説明する。図１１は本発明の第１１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１１の実施の形態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図３に示した第３の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１５６】
図１１において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て界磁巻線５ｂに接続する回路との２回路から構成される。
【０１５７】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１５８】
すなわち、自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂに分岐される。従って、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとは、全く同じ整流調整制御を実行する。
【０１５９】
このことから、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と発電機負荷電圧に相当する界磁電流との制御量が含まれる。
【０１６０】
ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂのそれぞれの電機子巻線に接続された回転整流器１７ａ、１７ｂは、発電機１の回転子４に巻かれた独立した２個の界磁巻線に接続され、両者の励磁電流による磁束は回転子４にて合算される。
【０１６１】
サイリスタ整流器１１ｂから界磁遮断器１２ｂを介して、ＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ｂにて整流して発電機１の励磁電流を得る。
【０１６２】
同様に、サイリスタ整流器１１ａから界磁遮断器１２ａを介して、ＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ａにて整流して発電機１の励磁電流を得る。
【０１６３】
両方の回転整流器１７ａ、１７ｂから、回転子４に取り付けられた独立した発電機１の界磁巻線に界磁電流が流れ、この界磁電流による起磁力は、発電機１の固定子２において加算される。この回転子４に生じる合計された起磁力によって生じる磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１の端子電圧を発生させる。
【０１６４】
この第１１の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁電流を調整制御して発電機１の励磁電流を間接的に調整するので、励磁装置の小容量化が図れる。それに加え、ＡＣ発電機１８を二重化し、サイリスタ整流器１１ａと界磁遮断器１２ａの界磁回路と、サイリスタ整流器１１ｂと界磁遮断器１２ｂの界磁回路との２回路より励磁電流を分散して流すので、界磁巻線を１個有するＡＣ発電機１８の励磁容量に比べて、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁巻線などの界磁回路を構成する機器の定格を、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。励磁制御機器単体の容量を増加させることなく、回転子４の起磁力の量を発電機の容量に追従して大きくすることができる。
【０１６５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１６６】
界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとの双方を混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【０１６７】
次に、本発明の第１２の実施の形態を説明する。図１２は本発明の第１２の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１２の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、一方の界磁巻線５ａに回転整流器１７ａを介して発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機１８ａと、他方の界磁巻線５ｂに回転整流器１７ｂを介して発電機１の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機１８ｂとを設け、第１のＡＣ発電機１８ａに第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁電流を供給し、第２のＡＣ発電機１８ｂに第２のサイリスタ整流器１１ｂから界磁電流を供給するようにしたものである。図４に示した第４の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１６８】
図１２において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａを経て界磁巻線５ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂを経て界磁巻線５ｂに接続する回路との２回路から構成される。
【０１６９】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出され自動電圧調整器７ａおよび自動電圧調整器７ｂに取り込まれる。自動電圧調整器７ａ、７ｂでは、検出した発電機端子電圧と各々の電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１７０】
サイリスタ整流器１１ｂから界磁遮断器１２ｂを介して、ＡＣ発電機１８ｂの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ｂの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ｂにて整流して発電機１の励磁電流を得る。
【０１７１】
同様に、サイリスタ整流器１１ａから界磁遮断器１２ａを介して、ＡＣ発電機１８ａの界磁巻線に励磁電流が流れると、回転子４の回転力によりＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に出力電圧を生じ、ＡＣ発電機１８ａの電機子巻線に流れる電流を回転整流器１７ａにて整流して発電機１の励磁電流を得る。両方の回転整流器１７ａ、１７ｂから、回転子４に取り付けられた独立した発電機１の界磁巻線に流れる励磁電流による起磁力は、発電機の固定子２において加算される。
【０１７２】
自動電圧調整器７ａおよびサイリスタ整流器１１ａと、自動電圧調整器７ｂおよびサイリスタ整流器１１ｂとの構成は同じであるので、電圧設定器８ａ、８ｂの設定値を変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂ、界磁巻線５ｂで構成される励磁回路と、サイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ＡＣ発電機１８ａ、回転整流器１７ａ、界磁巻線５ａで構成される励磁回路との分担を、無負荷電圧に相当する励磁電流量と負荷電圧に相当する励磁電流量の分担を任意に選択することができる。
【０１７３】
ここで、界磁巻線５ａ、５ｂは、独立した巻線であるためにそれぞれの巻線の起磁力は、回転子４において加算される。この回転子４に生じる合計された起磁力によって生じる磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１の端子電圧を発生させる。
【０１７４】
この第１２の実施の形態によれば、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂ、回転整流器１７ａ、１７ｂ、界磁巻線５ａ、５ｂおよびそれらを接続する導体の定格は、界磁回路の起磁力を増加するために１個の界磁巻線の巻数を増加させた場合の電圧の約１／２に低減でき、１個の界磁巻線の励磁電流値を増加させた場合の電流の約１／２に低減できる。ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂを介することにより、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの励磁を調整制御して間接的に発電機の励磁を得る構成となり、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁電流と電機子電流との間に値を増幅する関係があるから、ＡＣ発電機１８ａ、１８ｂの界磁回路を構成する励磁用変圧器１０、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、およびこれらの機器を接続する導体などの機器の定格は、第４の実施の形態よりさらに低減することができる。
【０１７５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量とに分担して実行される。
【０１７６】
従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【０１７７】
サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ＡＣ発電機１８ｂ、回転整流器１７ｂ、界磁巻線５ｂで構成される励磁回路を無負荷電圧に相当する励磁電流量の制御に割り当てた場合には、自動電圧調整器７ｂの無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７ａと電圧設定器８ａの調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１７８】
ここで、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとする。また、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【０１７９】
次に、本発明の第１３の実施の形態を説明する。図１３は本発明の第１３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、第２のサイリスタ整流器から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１８０】
図１３において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路を構成する。
【０１８１】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１８２】
この自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流としてブラシ１３ｂに流す。また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機の負荷電圧に相当する界磁電流としてブラシ１３ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１８３】
ここで、ブラシ１３ａ１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに直列に接続されるので、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流とサイリスタ整流器１１ｂからの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流の両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。このブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１の端子電圧を発生させる。
【０１８４】
この第１３の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３およびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。
【０１８５】
これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０１８６】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行される。従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７の無負荷電圧制御部分は、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整部分で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０１８７】
ここで、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１８８】
次に、本発明の第１４の実施の形態を説明する。図１４は本発明の第１４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１４の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、整流器１４から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１８９】
図１４において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路で構成される。また、界磁巻線５ａと界磁巻線５ｂとの巻数比は、１：１または１：Ｎとなる２個の界磁巻線を設置する。
【０１９０】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０１９１】
励磁用変圧器１０から電源変圧器１５を介して適切な値に変圧された電源電圧は、整流器１４によって整流され、発電機１の無負荷励磁電流相当の励磁電流をブラシ１３ｂに流す。
【０１９２】
また、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８によって定められた発電機負荷電圧に相当する界磁電流としてブラシ１３ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８の電圧設定値に制御する。
【０１９３】
ここで、ブラシ１３ａ、１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに直列に接続されるので、電源変圧器１５、整流器１４からの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流と、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流との両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。ブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１に端子電圧を発生させる。
【０１９４】
この第１４の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、電源変圧器１５、整流器１４、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３ｂおよびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。
【０１９５】
発電機１の端子電圧制御は、電源変圧器１５、整流器１４の無負荷励磁量と、サイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量とに分担して実行される。従って、いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機１をゆっくり停止させることができることから、電力系統３に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。
【０１９６】
自動電圧調整器７は、発電機１の端子電圧調整制御について、電圧設定器８の調整に応じた負荷電圧調整を実行することで、励磁制御を二重に設備した割には電圧調整制御は、従来システムと同じく１個で機能を満足することから、励磁制御設備を簡素化することができる。
【０１９７】
以上の説明では、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成することでで説明したが、サイリスタ整流器１１ａを混合ブリッジで構成するようにしても良い。混合ブリッジで構成したサイリスタ整流器は、純ブリッジで構成したサイリスタ整流器よりも安価となり、急速減励磁制御ができないが、発電機１の無負荷電圧相当の励磁電流制御を実行する整流器として適用することで、励磁制御機能を低下させることなく安価なシステムを供給することができる。
【０１９８】
次に、本発明の第１５の実施の形態を説明する。図１５は本発明の第１５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１５の実施の形態は、図３に示した第３の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、第２のサイリスタ整流器から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図３に示した第３の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０１９９】
図１５において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路で構成される。
【０２００】
発電機１の端子電圧は計器用変圧器６により検出されて自動電圧調整器７に取り込まれる。自動電圧調整器７では、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８に設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して出力する。
【０２０１】
自動電圧調整器７より出力される両方のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへのパルス信号は、パルス変圧器１６にてサイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂに分岐される。これにより、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとは、全く同じ整流調整制御を実行する。従って、自動電圧調整器７からサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂへの整流パルス信号には、発電機１の無負荷電圧に相当する励磁電流と発電機負荷電圧に相当する界磁電流の制御量が含まれる。
【０２０２】
ここで、ブラシ１３ａ、１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに直列に接続されているので、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流と、サイリスタ整流器１１ｂからの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流との両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。ブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機１に端子電圧を発生させる。
【０２０３】
この第１５の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３およびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０２０４】
ここで、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを混合ブリッジで構成することも可能である。
【０２０５】
次に、本発明の第１６の実施の形態を説明する。図１６は本発明の第１６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図である。この第１６の実施の形態は、図４に示した第４の実施の形態に対し、第１のサイリスタ整流器１１ａから界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流を供給すると共に、第２のサイリスタ整流器から界磁巻線５ａ、５ｂの双方に発電機１の無負荷電圧に相当する界磁電流を供給するようにしたものである。図４に示した第４の実施の形態と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【０２０６】
図１６において、界磁回路は励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａを経てブラシ１３ａに接続する回路と、励磁用変圧器１０から純ブリッジで構成されたサイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂを経てブラシ１３ｂに接続する回路との２回路で構成される。
【０２０７】
自動電圧調整器７ａおよび自動電圧調整器７ｂでは、検出した発電機端子電圧と電圧設定器８ａ、８ｂに設定された電圧設定値との偏差を演算する。この偏差を同期用変圧器９から取り込んだ励磁用変圧器１０の励磁電源電圧波形と同期した同期信号により、２個のサイリスタ整流器１１ａ、１１ｂのパルス位相値に変換して整流調整制御を実行する。
【０２０８】
すなわち、自動電圧調整器７ｂからサイリスタ整流器１１ｂへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を発電機の無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流としてブラシ１３に流す。一方、自動電圧調整器７ａからサイリスタ整流器１１ａへの整流調整制御では、励磁用変圧器１０の交流電流を電圧設定器８ａによって定められた発電機１の負荷電圧に相当する界磁電流としてブラシ１３ａに流し、発電機１の端子電圧を電圧設定器８ａの電圧設定値に制御する。
【０２０９】
自動電圧調整器７ａおよびサイリスタ整流器１１ａ、自動電圧調整器７ｂおよびサイリスタ整流器１１ｂの構成は同じであるので、電圧設定器８ａと電圧設定器８ｂとの電圧設定値を変更するだけで、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷電圧に相当する励磁電流量とサイリスタ整流器１１ａの荷電圧に相当する励磁電流量の分担は逆にすることができる。
【０２１０】
ここで、ブラシ１３ａ、１３ｂは並列に接続され、界磁巻線５ａ、５ｂに接続されているので、サイリスタ整流器１１ａからの負荷励磁電流相当に整流した励磁電流と、サイリスタ整流器１１ｂからの無負荷励磁電流相当に整流した励磁電流との両方が界磁巻線５ａ、５ｂに流れる。ブラシ１３ａ、１３ｂの両方から流入する励磁電流により、回転子４に磁束を生じ、この磁束が発電機１の電機子コイルに作用して発電機に端子電圧を発生させる。
【０２１１】
この第１６の実施の形態によれば、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂ、界磁遮断器１２ａ、１２ｂ、ブラシ１３ａ、１３ｂなどの界磁回路を構成する機器の定格は、界磁巻線に流す電流を分担することになり、分担比が１：１の場合には、同一容量の発電機に対する励磁回路を構成するサイリスタ整流器１１ａ、界磁遮断器１２ａ、ブラシ１３ａ、サイリスタ整流器１１ｂ、界磁遮断器１２ｂ、ブラシ１３ｂおよびそれらを接続する導体などの機器の容量は約１／２に低減できる。これらの界磁回路を構成する機器の定格電圧を低減すれば、試験電圧も低減でき、高電圧に絶える絶縁も必要では無いことから、小型で安価な励磁制御装置を供給できる。また、サイリスタ整流器１１ａ、１１ｂを純ブリッジで構成しているので、系統故障などの場合に必要とされる急速減励磁を実行することができる。
【０２１２】
発電機１の端子電圧制御は、サイリスタ整流器１１ｂの無負荷励磁量とサイリスタ整流器１１ａの負荷励磁量に分担して実行される。いずれか一方の装置に故障が発生して励磁電流を流せなくなった場合においても、無効電力の変動は発生するものの界磁喪失になることは無く、発電機をゆっくり停止させることができることから、電力系統に対して急激な変動を与えず安定した運転を供給できる。自動電圧調整器７ｂの電圧調整制御は、無負荷電圧相当の励磁電流制御となるために、ほぼ一定励磁制御を実行するのみで良く、発電機１の端子電圧調整制御は、自動電圧調整器７の電圧設定器８の調整に応じた発電機の負荷電圧相当の励磁電流制御で行うことになり、励磁制御を二重に設備した割には制御機能を簡素化することができる。
【０２１３】
ここで、サイリスタ整流器１１ａとサイリスタ整流器１１ｂとを純ブリッジで構成することに代えて、サイリスタ整流器１１ａを純ブリッジで構成し、サイリスタ整流器１１ｂを混合ブリッジで構成するようにしても良い。
【０２１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、界磁巻線を複数設け複数の界磁回路を形成するので、界磁回路を構成する機器の定格電圧と電流を下げることができる。従って、大容量の発電機であっても適正に界磁電流を供給できる。
【０２１５】
これにより、複数台の小容量の発電機に代えて１台の大容量の発電機の設置が可能となり、発電機台数を低減できる。つまり、大容量発電機に対して、制御機器の開発を必要としない機器の選定、発電機の効率アップ、建設コストの低減、点検保守の簡素化などの発電設備の建設時の要求に合わせることができる。
【０２１６】
また、複数の界磁巻線の励磁電流の分担によって、無負荷励磁電流量相当を発電機運転中は常時流しておき、負荷に相当する励磁電流量のみを加算する制御方式を採用できることから励磁制御が簡素化され、発電機容量に対して安価で小型の励磁制御装置が供給できる。
【０２１７】
複数の界磁巻線は、通常の運転では和動で作用し、大容量の発電機の励磁量に見合った励磁を供給するが、励磁電流の流れる方向を逆にすることにより差動で作用させることが可能であり、この場合には、系統故障などが発生した場合の急速減励磁が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図９】本発明の第９の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１１】本発明の第１１の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１２】本発明の第１２の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１３】本発明の第１３の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１４】本発明の第１４の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１５】本発明の第１５の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１６】本発明の第１６の実施の形態に係わる発電機の励磁装置の構成図。
【図１７】従来の発電機の励磁装置の構成図。
【符号の説明】
１…発電機、２…並列遮断器、３…電力系統、４…回転子、５…界磁巻線、６…計器用変圧器、７…自動電圧調整器、８…電圧設定器、９…同期用変圧器、１０…励磁用変圧器、１１…サイリスタ整流器、１２…界磁遮断器、１３…ブラシ、１４…整流器、１５…電源変圧器、１６…パルス変圧器、１７…回転整流器、１８…ＡＣ発電機
Claims (16)
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記ＡＣ発電機の界磁電流を制御する前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、２個の界磁巻線を有し前記発電機の２個の界磁巻線に回転整流器を介して界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機の一方の界磁巻線に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記ＡＣ発電機の他方の界磁巻線に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給するＡＣ発電機と、前記ＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記発電機の磁極に設けられた２個の界磁巻線と、前記２個の界磁巻線のうちの一方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のＡＣ発電機と、前記２個の界磁巻線のうちの他方の界磁巻線に回転整流器を介して前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のＡＣ発電機と、前記第１のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記第２のＡＣ発電機に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、一方の界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、他方の界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力すると共に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給するサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記サイリスタ整流器にゲート指令を出力する自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるようにゲート指令を出力する自動電圧調整器と、前記自動電圧調整器からのゲート指令を前記第１のサイリスタ整流器および前記第２のサイリスタ整流器に分配するパルス変圧器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
- 発電機の端子電圧が所定の電圧設定値になるように発電機の界磁巻線に界磁電流を供給する発電機の励磁装置において、前記界磁巻線に前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流を供給する第１のサイリスタ整流器と、前記界磁巻線に前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流を供給する第２のサイリスタ整流器と、前記発電機の負荷電圧に相当する界磁電流が出力されるように前記第１のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第１の自動電圧調整器と、前記発電機の無負荷励磁電流に相当する界磁電流が出力されるように前記第２のサイリスタ整流器にゲート指令を出力する第２の自動電圧調整器とを備えたことを特徴とする発電機の励磁装置。
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