JPH0145280Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は励磁式交流発電機の自動電圧調整器に
関するものである。

従来用いられている自動電圧調整器の一例を第
１図に示す。同図において１及び２はそれぞれ励
磁式交流発電機の電機子巻線及び界磁巻線、３は
同発電機内に設けられた励磁巻線で、励磁巻線３
は電機子巻線１の誘起電圧に対して90度位相が異
なる出力電圧を発生する。励磁巻線３の出力電圧
はサイリスタS₁，S₂及びダイオードD₁，D₂から
なる混合ブリツジ形制御整流回路を通して界磁巻
線２の両端に印加されている。界磁巻線２の両端
間には逆電圧吸収用ダイオードD₃が接続されて
いる。サイリスタS₁，S₂のアノードはダイオード
D₅，D₄のアノードに接続され、ダイオードD₅，
D₄のカソードは共通に接続された上で抵抗器R₁，
R₂を介してダイオードD₆，D₇の共通に接続され
たアノードに接続されている。ダイオードD₆の
カソードはサイリスタS₂のゲートに、またダイオ
ードD₇のカソードはサイリスタS₁のゲートにそ
れぞれ接続されている。上記のうちダイオード
D₄，D₅、抵抗器R₁，R₂、ダイオードD₆，D₇によ
りサイリスタS₁，S₂のアノード側からゲートに点
弧信号を与える回路が構成されている。抵抗器
R₁とR₂の接続点にはツエナーダイオードZ₁のカ
ソードが接続され、ツエナーダイオードZ₁のアノ
ードはサイリスタS₁，S₂の共通に接続したカソー
ドに接続されている。また抵抗R₂とダイオード
D₆，D₇の共通に接続したアノードとの接続点に
はトランジスタT₁のコレクタが接続され、トラ
ンジスタT₁のエミツタはサイリスタS₁，S₂の共
通に接続したカソードに接続されている。トラン
ジスタT₁は上記のように接続されていて、導通
した時サイリスタS₁，S₂への位相制御用の点弧信
号を側路するトランジスタスイツチ回路を構成し
ている。一方電機子巻線１の出力端には負荷４が
接続され、この負荷４の両端電圧は出力電圧検出
用変圧器５を介して、ダイオードD₈，D₉，D₁₀及
びD₁₁から成る全波整流器６に入力されている。
全波整流器６の出力端には平滑用コンデンサC₁
と抵抗器R₇，R₆及びR₅の直列回路とが並列接続
され、抵抗器R₆とR₅との接続点にはツエナーダ
イオードZ₂のカソードが接続され、ツエナーダイ
オードZ₂のアノードは抵抗器R₄を介してトラン
ジスタT₁のベースに接続されている。またトラ
ンジスタT₁のベースエミツタ間には抵抗器R₃が
接続され、ツエナーダイオードZ₂と抵抗器R₄と
の接続点とトランジスタT₁のエミツタとの間に
はコンデンサC₂が接続されている。そして符号
５，６，C₁，R₇，R₆，R₅，R₄，R₃及びZ₂で示し
た部品により、発電機の出力電圧を検出して該出
力電圧が設定値を超えたときにトランジスタスイ
ツチ回路を導通させるための信号を与える検出比
較回路７が構成されている。なおコンデンサC₂
はトランジスタスイツチ回路への負帰還枝路を構
成するものである。

このような構成において、いま抵抗R₅の両端
電圧がツエナーダイオードZ₂のツエナー電圧を超
えると、ツエナーダイオードZ₂が導通してトラン
ジスタT₁にベース電流が流れるので、トランジ
スタT₁は導通する。トランジスタT₁が導通して
いる間励磁巻線３からダイオードD₅又はD₄及び
抵抗器R₁，R₂を通して流れる電圧はほとんど全
部トランジスタT₁を通して流れ、サイリスタS₁，
S₂には点弧信号が与えられないことになる。抵抗
R₅の両端電圧がツエナー電圧よりも小さくなる
とトランジスタT₁のベース電流が減少してその
内部抵抗が増加する。これによりトランジスタ
T₁のコレクタエミツタ間の電圧が上昇し、サイ
リスタS₁，S₂をトリガするために必要なレベルに
達するので、サイリスタS₁，S₂が導通し、界磁巻
線２に電圧が印加される。このように出力電圧が
大きいときはトランジスタT₁の導通期間が長く
なつてサイリスタS₁，S₂の導通期間が短くなり、
逆に発電機の出力電圧が小さいときはトランジス
タT₁の導通期間が短くなつて、サイリスタS₁，
S₂の導通期間が長くなるので、発電機の出力電圧
は略一定に調整される。ツエナーダイオードZ₁は
励磁巻線３の出力電圧のリツプルを除去し、抵抗
器R₂を通してトランジスタT₁のコレタエミツタ
間に印加される電圧を安定させることにより、サ
イリスタS₁，S₂の導通期間の変動を防ぐために設
けられたものである。またコンデンサC₂はトラ
ンジスタT₁、抵抗器R₄等と共に積分動作を行い、
トランジスタT₁のコレクタエミツタ間に発生す
る不正パルスを除去するものである。

上記の従来の電圧調整器において発電機の出力
電圧（電機子巻線１の出力電圧）を低速回転で確
立するには、抵抗器R₁の値を小さくし、わずか
な励磁巻線３の出力電圧でも十分なトリガゲート
電流が得られるようにする必要がある。しかし抵
抗器R₁を小さくすると電圧確立後、励磁巻線３
にも大きな電圧が発生するため、トランジスタ
T₁が導通している場合、抵抗器R₁、ツエナーダ
イオードZ₁の電流負担（電力損失）が大きくな
り、これを防止するため、抵抗器R₁を大きくす
ると、電圧確立回転数が高くなつてしまうという
問題点がある。

本考案は上記問題点を解決し、低速回転でも出
力電圧を確立でき、しかも電力損失の少い励磁式
交流発電機の自動電圧調整器を提供するものであ
る。

以下、図を用いて実施例により本考案を詳細に
説明する。なお、以下の説明において第１図と同
じものは同符号を用いている。

第２図は本考案に係る励磁式交流発電機の自動
電圧調整器の一実施例を示す回路図であつて、第
１図との差異は抵抗器R₁の代りに電界効果トラ
ンジスタF₁を用いたところにある。電界効果ト
ランジスタのドレイン電極はダイオードD₄，D₅
の共通接続したカソードに、ソース電極は抵抗器
R₂の一端とツエナーダイオードZ₁のカソードと
に、それぞれ接続され、またゲート電極はソース
電極に結合されている。本実施例の基本的な動作
は第１図の装置の場合と同様であるが、第２図の
ように、サイリスタS₁，S₂にゲート電流を供給す
る回路にソースをゲートに結合した電界効果トラ
ンジスタのソースドレイン間回路を直列に挿入す
ると、励磁巻線３の発生電圧が低い場合にもサイ
リスタS₁，S₂に充分なゲート電流を供給できるた
め、低速回転で電圧を確立することができる。そ
の理由を第３図を参照して説明する。

第２図のようにサイリスタS₁，S₂のゲート電流
供給回路に挿入された電界効果トランジスタF₁
のソース電流Ｉ対電圧Ｖの特性は第３図の曲線ａ
の通りである。即ち、電界効果トランジスタはそ
のソースドレイン間の電圧が低いときにソースド
レイン間の等価抵抗がきわめて小さいため、励磁
巻線３の発生電圧が微小な領域ではソースドレイ
ン間電圧Ｖの変化に対してソース電流Ｉが大きく
変化し、電圧Ｖがある程度高くなると電流は略一
定になる。そのため第２図のように電界効果トラ
ンジスタF₁をサイリスタS₁，S₂のゲート電流供
給回路に挿入すると、励磁巻線３の出力電圧が微
小な場合でもサイリスタS₁，S₂に充分なゲート電
流を供給することができる。例えば第３図におい
てサイリスタのゲート電流が破線で示したレベル
に達したときにサイリスタが導通するものとする
と、第２図のように電界効果トランジスタを用い
た場合には、発電機の回転が開始した後励磁巻線
３が微小電圧V₁を発生した時点でサイリスタS₁，
S₂が導通し、界磁巻線２に電流が供給される。こ
のように、本考案によれば、低速回転時にサイリ
スタS₁及びS₂を導通させて界磁巻線に電流を流す
ことができるため、低い回転速度で発電機の出力
電圧を確立することができる。

しかも励磁巻線３の出力電圧が高くなつたとき
にはサイリスタS₁，S₂のゲート電流を一定にする
ことができるため、周辺部品での電力損失を少な
くして発熱をおさえることができる。

尚第３図の直線ｂは第１図の電圧調整器におい
て、サイリスタS₁，S₂のゲート電流供給回路の抵
抗R₁の抵抗値を各素子の電流負担を考慮して適
値に設定した場合のサイリスタのゲート回路の電
流Ｉ対電圧Ｖ特性の一例を示したもので、この場
合には、励磁巻線３の出力電圧がV₂（＞V₁）まで
上昇しないとサイリスタS₁，S₂をトリガすること
ができず、電圧確立回転速度が高くなるのを避け
られない。

以上のように、本考案によれば、励磁巻線から
界磁巻線に流す電流を制御するサイリスタのゲー
ト電流供給回路にソースがゲートに結合された電
界効果トランジスタのソースドレイン間回路を直
列に挿入し、該電界効果トランジスタの微小電圧
領域の特性を利用して、励磁巻線の出力電圧が低
いときにもサイリスタを導通させて界磁巻線に電
流を供給するようにしたため、電圧が確立される
回転速度を低くすることができる。しかも励磁巻
線の出力電圧が高くなつたときには上記電界効果
トランジスタの定電流特性を利用してサイリスタ
のゲートに過大な電流が流れるのを防止し、電力
損失を少なくすることができる。

従つて本考案によれば、簡単な構成で電圧確立
回転速度が低くしかも電力損失が少ない励磁式交
流発電機の自動電圧調整器を得ることができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の励磁式交流発電機の自動電圧調
整器の一例を示す回路図、第２図は本考案に係る
励磁式交流発電機の自動電圧調整器の一実施例を
示す回路図、第３図は電界効果トランジスタと抵
抗器との電圧電流特性図である。 １……電機子巻線、２……界磁巻線、３……励
磁巻線、S₁，S₂……サイリスタ、D₄，D₅，D₆，
D₇……ダイオード、R₂……抵抗器、F₁……電界
効果トランジスタ、T₁……トランジスタ、７…
…検出比較回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 励磁式交流発電機の励磁電流を位相制御するた
   め該発電機の励磁巻線と界磁巻線との間に設けら
   れたサイリスタと、前記サイリスタのゲートカソ
   ード間に設けられたトランジスタスイツチ回路
   と、前記発電機の出力電圧を検出して該出力電圧
   が設定値を超えたときに前記トランジスタスイツ
   チ回路を導通させるための信号を与える検出比較
   回路とを具備してなる励磁式交流発電機の自動電
   圧調整器において、前記サイリスタにゲート電流
   を流す回路にソースをゲートに結合した電界効果
   トランジスタのソースドレイン間回路が直列に挿
   入されていることを特徴とする励磁式交流発電機
   の自動電圧調整器。