JPH0145278Y2

JPH0145278Y2 -

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Publication number: JPH0145278Y2
Application number: JP1980097509U
Authority: JP
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1989-12-27
Also published as: JPS5721300U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は非常用電源装置の励磁装置に係り、特
に大容量の負荷配電設備に給電する場合に際し
て、最も効果的な給電方法をとる事によつて非常
用電源装置の容量の軽減が可能となる励磁装置を
提供しようとするものである。

一般に大規模ビルさらには大規模の製造事業所
等のような負荷設備に対して、エンジン発電機で
代表される非常用電源装置を計画する場合、負荷
設備の受電容量に比し非常用電源装置の容量を略
１／２〜1/5倍に制限して設備される事はよく知られ
ている所である。従つて非常用電源装置より負荷
としての配電設備側をみた場合、２倍〜５倍もの
大パワーの電力を供給しなければならないのが実
状である。この点を具体例を挙げて述べてみる
に、負荷設備の受電電源となる電力用変圧器を非
常用電源装置で充電する場合、よく知られている
ように大パワーの励磁突入電流が流れ、この励磁
突入電流は場合によつては全負荷電流の数倍にも
達する事があり、非常用電源装置はかかる大パワ
ーの励磁突入電流に充分に耐え得るような過電流
耐量を持たなければいけない。従来、かかる励磁
突入電流の如き事象はよく知られているものでは
あるが、非常用電源装置そのものが、商用電源の
停電等の如き不測の事態に対処するものであつ
て、しかも異常時に際して即座に良質の電力を負
荷設備に供給するという本来の目的に沿つて、従
来、非常用電源装置の容量そのものを変圧器の励
磁突入電流を充分に考慮した大容量のものを適用
しているのが実状である。このように不測の事態
に対処する非常用電源装置として、大容量のもの
を適用する事は非常に不経済であり、近時この点
の対策が早急に望まれている。

本考案はこの点に鑑みて考案されたものであつ
て、特に本願は配電設備への給電に際して、配電
設備そのものの運転に支障がない範囲内で、過渡
期のみ発電機出力電圧を定常時より降圧した状態
で大容量の配電設備を充電した事を一大特徴と
し、以下実施例に基づき詳述する。

第１図は本願の原理に係る具体的な構成例を示
し、同図で１は発電機の電機子で２はその界磁巻
線を示し、３は主機の界磁巻線２を励磁する交流
励磁機の電機子で、４はその界磁巻線を示す。５
は負荷側の短絡事故等に対して所定の励磁源とな
る永久磁石発電機でこの永久磁石発電機より出力
される電圧信号を本願では制御上の一制御入力量
として利用しているが、何もこのように永久磁石
発電機のみに限定される事はなく、例えば制御電
源等に利用されるバツテリー、さらには速度検出
用小発電機等を用いてもよく、これら永久磁石発
電機、バツテリーさらには速度検出用小発電機等
を本願では擬似制御電圧発生回路と呼称するもの
とする。６は交流励磁機の電機子出力を整流して
界磁巻線２を励磁する為の回転整流器で、この回
転整流器はよく知られているようにサイリスタを
純ブリツジ接続して形成したもの、さらにはダイ
オードのみをブリツジ接続したもの、サイリスタ
とダイオードとを混合ブリツジ接続したものとが
適用され、界磁巻線２と交流励磁機の電機子３と
を同一軸上に配した回転部に設けられる。なお第
１図では回転整流器としてダイオードをブリツジ
接続した場合を示している。７は交流励磁機の界
磁巻線４を励磁する励磁電流を調整する事によつ
て発電機出力電圧を制御する自動電圧調整装置
で、８は所要の電圧を設定する為の電圧設定器
で、９は発電機出力母線より端子電圧に関連する
電圧成分を取出す為の電圧検出用変成器で、１０
は配電設備を投入する為の交流遮断器である。以
上の原理構成図より明らかなように、本願は自動
電圧調整装置の制御入力量として、電圧設定器８
より与えられる電圧指令量と、擬似制御電圧発生
回路５より導びかれる電圧検出信号と、検出用変
成器９より導びかれる電圧検出信号との３量と
し、これら３信号の諸量を以つて、所定の負荷充
電時に際して交流励磁機の励磁を調整する事によ
つて発電機の出力を制御しようとするものであ
る。かかる発電機出力電圧制御法の具体的な回路
図を示したものが第２図であつて、同図で第１図
と同一のものは同一符号を附しており、１１は電
圧検出用変成器９より導びかれる端子電圧成分を
整流する整流回路で、図では単に１個のダイオー
ドのみしか示していないがよく知られているよう
にダイオードをブリツジ接続して第１の電圧検出
回路そのものが構成される。１２₁−１２₂は所要
の電圧検出信号を取出す為の検出用抵抗で、電圧
合成回路を構成する。１３は永久磁石発電機等を
代表とされる擬似電圧発生回路５より出力される
所要のパワーを一旦整流する整流回路で、第２の
電圧検出回路を構成する。１４−１５は電流制限
抵抗、１６はコンデンサ、１０₁は第１図の遮断
器が投入された事を条件に動作する図示しないリ
レーの常開接点である。電流制限抵抗１４とコン
デンサ１６で充電動作が、コンデンサ１６と電流
制限抵抗１５とリレー常開接点１０₁で放電動作
が行なわれる充放電回路が構成される。

さて以上のように構成される本実施例の動作を
第１図−第２図を参照し乍ら詳述すると、先ず負
荷設備に給電していた商用電源が何らかの原因で
停電し、この停電検出を不足電圧検出リレー等で
検出して、この検出信号を基に無瞬断で図示しな
いインバータ等の非常用電源設備が動作して予じ
め規定された負荷のみの電源を確保すると同時
に、第１図の非常用電源装置が始動を開始するよ
うになる。しかして第１図の非常用電源装置側で
はエンジンのアイドリング操作時にみられる発電
機の過励磁を防止する所定の操作、例えば定格出
力周波数の略20％〜30％の領域までは無励磁と
し、その後、徐々に励磁を高めて出力電圧を次第
に上昇させて行く所定の制御を行ない始動を完了
させる。かかる始動−定常状態への制御過程に於
て、本願では先ず電圧検出用変成器９→整流回路
１１→検出用抵抗１２₁の経路で導びかれる第１
の電圧検出信号値をV_Dとし、さらに整流回路１
３→抵抗１４→検出用抵抗１２₂の経路で導びか
れる第２の電圧検出信号値をV_Hとすると、これ
ら電圧検出信号値を合成した検出電圧と電圧設定
器８よりの電圧設定信号とを比較し、その偏差量
を以つて７の自動電圧調整装置を介して交流励磁
機の界磁巻線４に供給する励磁電流を調整するよ
うにする。始動に当り、検出用抵抗１２₁の中性
点を調整し、第１の電圧検出信号V_Dを設定器８
よりの基準電圧値V₀と等しくする。始動すると
擬似制御電圧発生回路５より充放電回路を介して
導かれる第２の電圧検出信号値V_Hは充電時定数
C16−R14に従い上昇し、この第２の電圧検出信
号値V_Hに相当する分だけ発電機出力電圧が低く
なるように所定の制御が行なわれる。従つて所定
の始動完了時点に於ては、第１図の非常用電源装
置より出力される電圧は定格電圧より、擬似制御
電圧発生回路５の出力電圧に相応する分だけ低め
の電圧が出力され、さらにかかる始動時に、第２
図のコンデンサ１６は整流回路１３→抵抗１４の
経路を通して図示極性で所定値にチヤージされて
いる。この状態で第１図の非常用電源装置が始動
を完了した旨が検出されると、当該非常用電源装
置が所定の始動を完了するまで動作状態にあつた
インバータの如き無停電電源装置が主回路より開
路され、これと同時に第１図の交流遮断器１０が
投入されて図示しない負荷設備に第１図の非常用
電源装置より所要の電力の給電が開始される。か
かる給電の開始に際して、本願では上記したよう
に発電機出力電圧は定格電圧に比し充分に降圧さ
れた値となつており、さらに交流遮断器１０が投
入された事を検出されると、図示しない検出用リ
レーの常開接点１０₁が閉路されると同時に整流
回路１３の入力側の図示しないスイツチが開路さ
れ、１６のコンデンサにチヤージされた電荷がコ
ンデンサ１６→抵抗１５→常開接点１０₁の経路
を通してデスチヤージされる。従つて第２図より
明らかなように、コンデンサ１６の充電電圧が
C₁₆−R₁₅の放電時定数でデスチヤージされて行く
のに応じて１２₂の検出用抵抗の端子間電圧V_Hが
次第に低下して行き、検出電圧V_DとV_Hとを合成
した検出信号量、即ち自動電圧調整装置７の検出
入力量が相対的に小さくなつて行く。これは何を
意味するのかといえば、検出入力量が相対的に低
下して行く事は取りも直さず基準値そのものが等
価的に上昇して行く事を意味し、これにより等価
的に上昇して行く基準値に基づき所定の励磁調整
が行なわれ、発電機出力電圧を定格電圧まで次第
に昇圧させる。なおコンデンサ１６の放電が終了
し検出用抵抗１２₂の端子間電圧が零になると、
検出抵抗１２₁の中性点調整により、第１の電圧
検出回路の出力を第１の電圧検出信号値V_Dとし、
以後この第１の電圧検出信号値V_Dと設定器８よ
りの基準電圧値とに基づき定常状態での所定の制
御が行なわれる事は申す迄もない。従つて本願に
よれば大容量の負荷設備、例えば電力用変圧器を
充電する場合、予じめ前以つて非常用電源装置の
出力電圧を定格電圧より充分低めの出力電圧を発
生する状態に待機しておき、この状態で変圧器を
充電し徐徐に出力電圧を昇圧して行く所定の制御
を行なうものであるから、励磁突入電流が流れた
としても全負荷電圧を印加する従来装置に比し充
分に抑制させた値で、これにより非常用電源装置
の容量そのものを軽減できる事は明らかである。
なお述上の説明では非常用電源装置が始動完了す
る迄、インバータの如き無停電電源装置を動作さ
せ所要の電源を確保する例を述べたが、例えば負
荷設備の状態によつては、場合によつて上記無停
電電源装置を設置せずにエンジン発電機の如き非
常用電源装置のみを設置するケースがあるので、
かかる負荷設備の場合でも、上記した方法で非常
用電源装置を半電圧状態（定格出力電圧の1/2を
指す）にある所定期間待機させておき、この状態
で負荷設備を充電すれば上記の効果を奏する事は
明らかであり、さらに第１図では交流励磁機の界
磁巻線に供給する励磁電流を調整する事によつ
て、間接的に発電機出力電圧を制御する場合を示
したが、例えば回転整流器を両アーム或は片アー
ムとして構成し、さらに交流励磁機の界磁は一定
励磁として、回転整流器のサイリスタを制御する
事によつて発電機出力電圧を制御するようなタイ
プにも本願を適用できる事は明らかであり、さら
にブラシを有した発電機にも本願を適用できる事
は明らかである。

以上のように本考案に於ては、定格電圧（全負
荷電圧）で大容量の負荷設備を充電するのではな
く、定格電圧に比し充分低い電圧で充電し且つ出
力電圧を徐々に昇圧させるようにしたものである
から、以下に示すように種々の効果を奏すもので
ある。

負荷設備として大容量の電力用変圧器であつ
ても、励磁突入電流をある所定の小さな範囲内
に止め置く所定の制御を行なうものであるの
で、非常用電源装置の容量を大幅に軽減する事
ができる。

上記項に基づき非常に経済的な電源装置を
提供できる。

等価的に電圧設定指令量を徐々に増大して行
く方法を取るものであるから、関数発生回路を
適用した場合に比し回路構成を比較的簡素化で
き、上記項の利点と相俟つて非常に信頼性の
高い装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の原理的な構成図を示し、第２
図はその要部たる電圧調整装置の具体的な回路構
成を示す回路図。１は交流発電機の電機子、２はその界磁巻線、
３−４は交流励磁機の電機子およびその界磁巻
線、５は擬似制御電圧発生回路、６は回転整流
器、７は自動電圧調整装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】発電機出力電圧の検出信号を導びく第１の電圧
検出回路と、擬似制御電圧発生回路の出力電圧を
導びく第２の電圧検出回路と、負荷投入前の所定時間に前記第２の電圧検出回
路より出力される電圧信号で充電され、負荷投入
時以後は前記第２の電圧検出回路を開路し前記充
電電荷を放電する充放電回路と、前記第１の電圧検出回路より導かれる第１の電
圧検出信号と前記第２の電圧検出回路より前記充
放電回路を介して導びかれる第２の電圧検出信号
を合成する電圧合成回路と、所要の発電機出力をうるための基準電圧を設定
する電圧設定器と、前記電圧合成回路の出力である合成検出電圧と
前記基準電圧とを比較し、その偏差に基づき交流
励磁機の励磁電流を調整し発電機出力電圧を制御
する自動電圧調整装置とより構成され、始動−定常状態への制御過程では前記合成検出
電圧のうちの第１の電圧検出信号を前記基準電圧
と同一値とし、負荷投入前は前記充放電回路の充電電圧に基づ
き発電機出力電圧を定格電圧より低い所定値まで
昇圧させ、負荷投入時以後は前記充放電回路の放電電圧に
基づき発電機出力電圧を所定の定格電圧まで昇圧
させることを特徴とした非常用電源装置の励磁装
置。