JP4607293B2 - Generator - 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、特にエンジンで駆動される自励式単相交流同期発電機において、デルタ形結線の三相交流巻線における正相成分を導入すべく、エキサイタ巻線をいわゆるオープンデルタ形に直列接続した巻線構造を備え、過電流、特に短絡電流が流れたとき、発電機の出力側に設けられたブレーカが当該過電流を検知して切れるようにした外部特性曲線を有する発電機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、エンジンで駆動される自励式単相交流同期発電機の巻線構造は図5図示の巻線構成が採用されている。すなわち図5において、スロット数36のステータにスロット♯1〜♯6と♯13〜♯18及びスロット♯19〜♯24と♯31〜♯36を用いて巻回され、取出し口▲1▼,▲3▼を備えた巻線11Aと、同じ巻線構造のスロット♯1〜♯6と♯13〜♯18及びスロット♯19〜♯24と♯31〜♯36を用いて巻回され、取出し口▲2▼,▲3▼を備えた巻線11Bとの取出し口▲1▼−▲2▼の直列接続された主発電巻線11が巻回されており、当該主発電巻線11のうち、取出し口▲2▼−▲3▼で示されている巻線11Bは出力電圧を一定に制御するために用いられる定電圧検出用巻線の巻線構成となっている。なおスロット♯5などの導体数「0」は「巻線なし」を表している。
【0003】
ステータにはさらに、これらの主発電巻線11と電気角で実質上90°の位置をなすスロット♯11,♯26及び♯29,♯8を用いて巻回され、取出し口▲4▼,▲5▼を備え取出し口▲4▼−▲5▼のエキサイタ巻線12が巻回されている。
【0004】
図示されてはいないが、エキサイタ巻線12に誘起された電圧は整流回路で整流され、界磁巻線を励磁し主発電巻線11から所定の電圧が発生するが、この所定の電圧は、このとき定電圧検出用巻線11Bで検出された検出電圧を基に界磁巻線に流れる界磁電流が制御され、主発電巻線11からの出力電圧が常に一定電圧となるように制御されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、単相発電機においても、発生電圧波形を良くするため、界磁側ロータに制動巻線を設け、電機子反作用の進相回転磁界による出力電圧波形、特にその影響の大きい第3高調波の打ち消しをするようにして出力電圧波形の歪みを軽減するという波形改善を行っている。
【0006】
ところで、図5で示された従来の単相交流発電機の巻線構造では、エキサイタ巻線2が主発電巻線1と同じピッチで巻回されているために、制動巻線の影響を当該主発電巻線1と同様に受ける。
【0007】
例えば、出力電圧の短絡時は、初期突入電流が大きいため、その電機子反作用も大きく、上記制動巻線による進相回転磁界の打ち消し効果も大きくなる。それ故、エキサイタ巻線12にもその影響が出て、エキサイタ巻線12の出力電圧も減少する。その結果、外部特性曲線は図4の一点鎖線Yで示されているような、いわゆる出力電圧が巻き込まれる特性となり、主発電巻線11に過電流、特に短絡時の短絡電流が流れたとき、出力電流が極端に低下する巻き込み特性が生じて、発電機側に設けられているブレーカが遮断しない欠点があった。
【0008】
本発明は、上記の欠点を解決することを目的としており、過電流時、特に短絡時に出力電流に巻き込み特性が発生せず、良好なブレーカ遮断特性を得ることができる発電機を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するために、本発明の発電機は短節巻で巻回された単相主発電巻線及び当該単相主発電巻線に対し実質上電気角で90°の位相差を有する位置に巻回されたエキサイタ巻線が巻装されたステータと、スキュされたロータコアに制動巻線が設けられたロータとを備え、エキサイタ巻線に発生した電圧を整流回路で整流し、界磁巻線に給電する自励式の発電機において、上記エキサイタ巻線はその巻線ピッチが略2/3の短節巻で巻回されると共に、当該略2/3の短節巻で巻回されたエキサイタ巻線が、デルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でオープンデルタ形に直列接続されてなることを特徴としている。
【0010】
エキサイタ巻線はその巻線ピッチが略2/3の短節巻で巻回され、そしてデルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でデルタ形直列接続されたV結線であるので正相成分が導入され、制動巻線による影響を受け難い。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る発電機の一実施例巻線図を示している。
【0012】
同図において、スロット数36のステータにスロット♯1〜♯6と♯13〜♯18及びスロット♯19〜♯24と♯31〜♯36を用いて巻回され、取出し口▲1▼,▲3▼を備えた巻線1Aと、同じ巻線構造のスロット♯1〜♯6と♯13〜♯18及びスロット♯19〜♯24と♯31〜♯36を用いて巻回され、取出し口▲2▼,▲3▼を備えた巻線1Bとの取出し口▲1▼−▲2▼の直列接続された主発電巻線1が巻回されており、当該主発電巻線1のうち、取出し口▲2▼−▲3▼で示されている巻線1Bは出力電圧を一定に制御するために用いられる定電圧検出用巻線の巻線構成となっている。なおスロット♯5などの導体数「0」は「巻線なし」を表している。
【0013】
この主発電巻線1は、図5の従来の巻線構造のものと同じ巻き方の短節巻きで同一の所定電圧を発生させており、その導体数を異にしているのは、次のエキサイタ巻線2の巻線方法が異なるからである。
【0014】
そのエキサイタ巻線2は、図1に図示されている如く、巻線2Aと巻線2Bとに分けて、あたかもデルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態で、その巻線ピッチが略2/3、正確には10/16(≒2/3)の短節巻で巻回されると共に、オープンデルタ形直列接続されて取出し口▲4▼,▲5▼が設けられ、当該取出し口▲4▼−▲5▼からエキサイタ巻線2に発生した電圧が取り出されるようにステータに巻回されている。
【0015】
この三相交流巻線における一相分欠いた巻線2A,2Bからなるエキサイタ巻線2をオープンデルタ形に結線し、これによってエキサイタ巻線2の取出し口▲4▼−▲5▼に正相成分を導入するようにして界磁巻線に供給するという、いわゆるV励磁方式が用いられる。
【0016】
そしてさらに、オープンデルタ形に結線された当該エキサイタ巻線2の各巻線2A,2Bはその巻線ピッチが約2/3であるので、制動巻線による進相分回転磁界の打ち消し効果が緩和され、エキサイタ巻線2の出力電圧の減少が少なくなる。つまり図1に示された本発明に係る発電機の一実施例巻線図の巻線構造を有する発電機の外部特性曲線は図4の実線Xに示された如くなり、過電流時、特に短絡時に出力電流に巻き込み特性が発生せず、良好なブレーカ遮断特性を得ることができる発電機となる。
【0017】
図2は制動巻線が設けられたロータの一実施例説明図、図3はその右側面図を示している。
【0018】
図2、図3において、界磁巻線の図示が省略されたロータ3は、所定枚数積層したロータコア4がシャフト5に固定されると共に、制動巻線を構成するバー6を短絡し積層ロータコア4を固定するサイドプレート7がその両端にそれぞれ設けられている。シャフト5に固定されたロータコア4は図3図示の如くスキュされて積層されており、そして制動巻線を構成するバー6も図2図示の如くスキュされている。スキュされたバー6の各両端は、ロー付け等でサイドプレート7に短絡固定されている。
【0019】
この様にロータコア4及び制動巻線を構成するバー6もスキュされたロータ3が、上記説明の図1で説明した巻線構造のステータ内を自在に回転し、図4の実線Xに示された定格電流I1 の近傍までは定電圧化された出力電圧がえられ、そして過負荷の過電流時、特に短絡時に出力電流に巻き込み特性が発生せずに過電流が延び、良好なブレーカ遮断特性を得ることができる。
【0020】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、エキサイタ巻線の巻線ピッチを略2/3の短節巻で巻回すると共に、いわゆるV励磁方式、すなわち当該略2/3の短節巻で巻回されたエキサイタ巻線をデルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でオープンデルタ形直列接続して正相成分を導入し、もって界磁巻線に流れる界磁電流の低下を阻止する構造としたので、短絡電流などの過電流が流れたとき発電機の外部特性曲線に巻き込み特性が発生せず、発電機側に設けられたブレーカの遮断特性を発揮させることができ、発電機の保護や負荷側の機器の保護がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発電機の一実施例巻線図である。
【図2】制動巻線が設けられたロータの一実施例説明図である。
【図3】その右側面図である。
【図4】本発明の発電機と従来の発電機との外部特性曲線比較図である。
【図5】従来の発電機に用いられているステータの巻線図である。
【符号の説明】
1 主発電巻線
2 エキサイタ巻線
3 ロータ
4 ロータコア
5 シャフト
6 バー
7 サイドプレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a generator, particularly a self-excited single-phase AC synchronous generator driven by an engine, in order to introduce a positive phase component in a three-phase AC winding of a delta connection, so that an exciter winding is a so-called open delta type. The present invention relates to a generator having an external characteristic curve that includes a winding structure connected in series and that has a breaker provided on the output side of the generator to detect and cut off when an overcurrent, particularly a short-circuit current flows. Is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the winding structure of a self-excited single-phase AC synchronous generator driven by an engine employs the winding configuration shown in FIG. That is, in FIG. 5, the stator of 36 slots is wound using
[0003]
The stator is further wound using
[0004]
Although not shown, the voltage induced in the exciter winding 12 is rectified by a rectifier circuit to excite the field winding to generate a predetermined voltage from the main power generation winding 11. This predetermined voltage is At this time, the field current flowing through the field winding is controlled based on the detection voltage detected by the constant voltage detection winding 11B, and the output voltage from the main power generation winding 11 is controlled to be always a constant voltage. It has become so.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In general, even in a single-phase generator, in order to improve the generated voltage waveform, a braking winding is provided on the field side rotor, and the output voltage waveform due to the fast rotating magnetic field of the armature reaction, particularly the third harmonic having a large influence The waveform is improved so that distortion of the output voltage waveform is reduced by canceling out the above.
[0006]
By the way, in the winding structure of the conventional single-phase AC generator shown in FIG. 5, the
[0007]
For example, when the output voltage is short-circuited, the initial inrush current is large, so that the armature reaction is large, and the effect of canceling out the fast rotating magnetic field by the braking winding is also large. Therefore, the effect is exerted on the exciter winding 12, and the output voltage of the exciter winding 12 is also reduced. As a result, the external characteristic curve becomes a characteristic in which a so-called output voltage is involved, as shown by a one-dot chain line Y in FIG. 4, and when an overcurrent, particularly a short-circuit current at the time of a short circuit, flows in the main generator winding 11, There is a drawback that the breaker provided on the generator side is not cut off due to a winding characteristic in which the output current is extremely reduced.
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks, and to provide a generator capable of obtaining a good breaker cutoff characteristic without causing an entrainment characteristic in an output current at the time of overcurrent, particularly at a short circuit. It is aimed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned object, the generator of the present invention has a single-phase main generator winding wound with a short-pitch winding and a phase difference of substantially 90 ° in electrical angle with respect to the single-phase main generator winding. A stator in which an exciter winding wound at a position is wound, and a rotor in which a brake winding is provided on a skewed rotor core, and a voltage generated in the exciter winding is rectified by a rectifier circuit. In the self-excited generator for supplying power to the magnetic winding, the exciter winding is wound with a short-pitch winding having a winding pitch of about 2/3 and with a short-pitch winding of about 2/3. The exciter windings thus formed are connected in series in an open delta shape in a form lacking one phase in a three-phase AC winding of a delta connection.
[0010]
The exciter winding is a V connection that is wound in a short-pitch winding whose winding pitch is approximately 2/3, and is connected in series in a delta form in a three-phase AC winding with a delta connection, with one phase missing. Therefore, the positive phase component is introduced and is not easily affected by the braking winding.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment winding diagram of a generator according to the present invention.
[0012]
In the figure, the stator of 36 slots is wound using
[0013]
The main generator winding 1 generates the same predetermined voltage with the short winding of the same winding method as that of the conventional winding structure of FIG. 5, and the number of conductors is different. This is because the winding method of the exciter winding 2 is different.
[0014]
As shown in FIG. 1, the
[0015]
In this three-phase AC winding, the exciter winding 2 consisting of
[0016]
Furthermore, since the winding pitch of each of the
[0017]
FIG. 2 is an explanatory view of an embodiment of a rotor provided with a braking winding, and FIG. 3 is a right side view thereof.
[0018]
In FIG. 2 and FIG. 3, the
[0019]
In this way, the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the winding pitch of the exciter winding is wound with a short-pitch winding of approximately 2/3, and the so-called V excitation method, that is, winding with a short-pitch winding of approximately 2/3. Reduced field current flowing in the field winding by introducing a positive phase component by connecting the rotated exciter winding in series with an open delta configuration in a three-phase AC winding with a delta connection, with one phase missing. Therefore, when an overcurrent such as a short-circuit current flows, no entanglement characteristic occurs in the external characteristic curve of the generator, and the breaking characteristic of the breaker provided on the generator side can be exhibited. The generator and load side equipment are protected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a winding diagram of an embodiment of a generator according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of a rotor provided with a braking winding.
FIG. 3 is a right side view thereof.
FIG. 4 is an external characteristic curve comparison diagram between the generator of the present invention and a conventional generator.
FIG. 5 is a winding diagram of a stator used in a conventional generator.
[Explanation of symbols]
1 Main generator winding 2 Exciter winding 3
Claims (1)
上記エキサイタ巻線は
その巻線ピッチが略2/3の短節巻で巻回されると共に、
当該略2/3の短節巻で巻回されたエキサイタ巻線が、デルタ形結線の三相交流巻線における一相分欠いた形態でオープンデルタ形に直列接続されてなること
を特徴とする発電機。A single-phase main generator winding wound with a short-pitch winding and an exciter winding wound at a position substantially having an electrical angle of 90 ° with respect to the single-phase main generator winding were wound. In a self-excited generator that includes a stator and a rotor provided with a braking winding on a skewed rotor core, rectifies the voltage generated in the exciter winding by a rectifier circuit, and supplies power to the field winding.
The exciter winding is wound with a short-pitch winding whose winding pitch is approximately 2/3,
An exciter winding wound with a short-pitch winding of about 2/3 is connected in series in an open delta shape in a form lacking one phase in a three-phase AC winding of a delta connection. Generator.
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