JPH0246240Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

［考案の技術分野］ 本考案は、交流発電機の自己電圧確立回路を有
する自動電圧調整装置を備えた交流発電装置に関
する。 ［考案の技術的背景とその問題点］ 一般にデーゼルあるいはタービンエンジン等で
駆動される交流発電機の電圧確立の方法は、別置
の初期励磁回路にて励磁を行ない電圧確立させる
方法、あるいは交流発電機の残留電圧により励磁
を供給して自己電圧を確立させる方法がある。前
者は初期励磁回路として、バツテリー、制限抵抗
器、電圧確立検出器および逆流防止用ダイオード
を必要とする。後者は交流発電機の残留電圧を若
干高くする必要があるが、バツテリーを必要とし
ない大きな利点があるので、最近ではこの後者の
方法が多く用いられている。 従来の交流発電機における自己電圧確立回路
は、一例として第３図に示す如く構成されてい
る。第３図に於て、１はブラシレス構成された交
流発電機、１ａおよび１ｂは交流発電機１の電機
子および界磁巻線、１ｃは回転整流器、１ｄおよ
び１ｅは交流励磁機の電機子および界磁巻線であ
る。 ２は交流発電機１の出力電圧を一定に制御する
為の自動電圧調整装置（以下AVRと記す）、２ａ
は前記AVR２の電圧設定器、３はAVR２により
出力される信号にて制御される出力トランジスタ
で、交流励磁機の界磁巻線１ｅと直列に接続して
ある。 ４は出力トランジスタ３のベース、エミツタ間
に挿入した保護用ダイオード、５は交流励磁機の
界磁巻線１ｅと並列に接続した転流用ダイオー
ド、６は交流発電機１の出力の一部をAVR２の
出力回路に供給する為の整流用ダイオードであ
る。 ７は交流発電機の電圧確立を検出する為の補助
継電器であり、電圧検出器７のｂ接点７ｂと制限
抵抗８の直列回路が整流用ダイオード６の直流側
とトランジスタ３のベースに接続されてある。こ
の電圧検出器７およびそのｂ接点７ｂ、抵抗８で
自己電圧確立回路１０を構成する。 最近のAVRは原動機の回転数低下時の交流発
電機の過励磁防止の目的で、原動機の回転数低下
に伴ない交流発電機の出力電圧を減少させる、い
わゆるＶ／Ｆ制御機能を持たせたものが広く用い
られている。第３図の如く構成された電圧確立回
路１０は、原動機始動時に定格値近辺まで回転が
上昇すると交流発電機１の出力電圧は、交流発電
機あるいは交流励磁機の励磁鉄心の残留磁束によ
る残留電圧分のみ発生する。AVRとしてはこの
残留電圧のみでは全く応動しない。 しかし整流用ダイオード６および電圧確立回路
１０のｂ接点７ｂ、制限抵抗８を介して残留電圧
がトランジスタ３のベースに電流を供給する。通
常第３図の回路に於ては、数Ｖ以上残留電圧があ
れば、トランジスタ３のベース電流は供給され
る。 トランジスタ３にベース電流が供給されると、
ベース電流の値にトランジスタ３の固有の電流増
幅率を乗じた電流がトランジスタ３のコレクタに
流れる事になり、交流励磁機の界磁巻線１ｅにも
当然コレクタ電流が流れる為、交流励磁機の電機
子電圧が上昇し、交流発電機の出力電圧も上昇し
て行き、その結果、トランジスタのベース電流、
コレクタ電流が増加し、交流発電機出力電圧は急
激に立上つて行く。 交流発電機出力電圧が上昇すると、電圧確立検
出用補助継電器７は励磁され、そのｂ接点７ｂは
開放状態となる。この時点ではAVR２の制御電
源も充分に確立している為、AVRは正規な動作
状態となり、交流発電機の出力電圧は設定値に応
じて制御される。 一方原動機の停止（タービンの場合停止に数十
分要する）あるいは低回転でアイドリング運転さ
れる場合、交流発電機の出力電圧を一定に制御し
ていれば、当然交流発電機の励磁回路は過励磁と
なり、交流発電機焼損という事故に拡大する恐れ
がある。しかし前記した様にAVRにＶ／Ｆ制御
機能をもたせてある為、回転数が低下して行く
と、交流発電機の出力電圧も減少して行く事で、
過励磁を防止させている。 しかしながら原動機の回転数がさらに低下し、
原動機回転数に伴なつて交流発電機の出力電圧も
減少して行き、電圧確立検出用補助継電器７（一
般に直流回路に挿入してある為PicK−uP電圧と
DROP−OuT電圧とのヒステリシスは大きい）
のDROP−OuT電圧まで低下すると、補助継電
器７はOFFし、ｂ接点７ｂは自己電圧確立回路
１０を復帰させる。 このため、トランジスタ３のベース電流は電圧
確立回路１０から供給され、トランジスタ３は全
ONとなり、その結果交流発電機の出力電圧は補
助継電器７のPICK−uP電圧を越える為、補助継
電器７は動作し、そのｂ接点７ｂは開放状態とな
り、AVRにて原動機回転数に応じた交流発電機
の出力電圧に制御される。そしてその結果再び補
助継電器７がDROP−OuTする。原動機回転数
が低回転で一定に保たれる様な状態（アイドリン
グ）が続けば、前記の現象が繰返えされる。 この様な現象が低回転時に起こると励磁電流が
増加し、更らに交流発電機の自己冷却効果の低下
に依り交流励磁機の巻線の焼損という事故が起こ
る恐れがあり、AVRに過励磁防止の為のＶ／Ｆ
制御機能をもたせた意味がなくなつてしまう。 ［考案の目的］ 本考案の目的は、原動機の始動後、原動機回転
数が定格値近辺に達した場合は、従来通りの電圧
確立機能を有し、原動機の回転数を停止等の目的
で低下させた時は、電圧確立機能を抑え、従来回
路で見られる様な、交流発電機の出力電圧の増
加、減少の繰返し現象を起こさない様にし、本来
の過励磁防止を確実に行なわす事のできる交流発
電装置を提供するにある。 ［考案の概要］ 本考案による交流発電装置は、交流発電機と、
この交流発電機の出力電圧の一部を直流に変換し
て界磁巻線と出力トランジスタの直列回路に励磁
電流を供給しかつ出力電力を直流に変換して交流
発電機の界磁巻線に供給する交流励磁機と、前記
出力トランジスタを交流発電機の周波数の低下に
ともなつて界磁巻線の励磁電流を減少せしめるよ
う制御するＶ／Ｆ制御機能を有する自動電圧調整
装置とを具備し、前記交流発電機の出力端と出力
トランジスタのベースとの間に、交流発電機の出
力周波数が高くなるとインピーダンスが減少し出
力周波数が低くなるとインピーダンスが増加する
抵抗器とコンデンサとの直列回路を、前記交流発
電機の出力周波数が増加して出力電圧が所定電圧
に達した時に開き出力周波数が減少して出力電圧
がある電圧以下になると閉じる補助継電器の接点
を介して接続した自己電圧確立回路を設けたこと
を特徴とするものである。 ［考案の実施例］ 以下本考案を第１図に示す実施例について説明
する。第１図において第３図の従来回路と同一記
号の部分は、同一機能を有するものである。本考
案においては、電圧確立回路１０を構成する補助
継電器７のｂ接点７ｂの一端は、整流用ダイオー
ド６の交流側に接続し、他端は制限抵抗８および
コンデンサ９の直列回路に接続され、そのコンデ
ンサ９の他端はトランジスタ３のベースに接続し
たことを特徴とするものである。 この様に接続された本考案回路の動作について
以下に述べる。第２図は第１図の実施例のうち本
考案の電圧確立回路１０を抜き出したもので、図
中の記号は第１図の実施例の記号と同一である。
第２図に於て、交流発電機の出力電圧の相電圧が
Ｖとして与えられる。トランジスタ３のベース・
エミツタ間には、ダイオード４が逆並列に接続さ
れている為、電圧確立回路の抵抗８、コンデンサ
９に流れる電流は、交流電流が流れる、その電流
値（）および相電圧（）に対する電流ｉの位
相差（φ）は次式で計算される。 φ＝tan^-1X_c／Ｒ …(2) X_c＝１／2πfc この電圧確立回路１０に流れる電流値（）お
よび相電圧（）との位相差（φ）は、(1)，(2)式
からも明らかな様に相電圧（）の周波数（即ち
原動機の回転数）により変化する。一例として電
圧確立回路１０の抵抗８を1000（Ω）とし、コン
デンサ９を10（μF）とした時の、電流値（Ｉ）お
よび相電圧（）との位相差（φ）を周波数60Hz
と20Hzについて検討すると第１表の如くなる。

【表】 この結果周波数低下（原動機回転数の低下）時
のインピーダンス（抵抗８とコンデンサ９の合成
値）に依る電流値の減少の割合は、 （20）／（60）＝371／839＝0.34 …(3) 又出力トランジスタ３の印加電圧（相電圧）
との位相差（φ）に依るベース電流として供給す
る有効な電流値の減少の割合は _AV（20）／_AV（60）＝0.838 …(4) 上記(3)，(4)式の結果から出力トランジスタ３の
ベース電流は決定される。従つて20Hz時のベース
電流値は60Hz時に比較し（0.34×0.838＝0.28）28
％しか供給されなくなる。 この様に構成したAVRの自己電圧確立回路１
０では、前述した様に交流発電機の周波数（原動
機の回転数）に依り自己電圧確立回路１０のイン
ピーダンスおよび出力トランジスタ３の印加電圧
とベース電流との位相差が変化する為、原動機始
動時は定格回転数近辺まで立上がり、自己電圧確
立回路１０のインピーダンスは低く、容易に電圧
確立さす事が出来る。 一方原動機の停止時には、回転低下に伴ない
AVRのＶ／Ｆ制御作用に依り、原動機回転数に
比例した交流発電機の出力電圧にて減少して行
き、自己電圧確立回路１０の電圧確立用補助継電
器７のDROP−OUT電圧以下に減少すると補助
継電器７はOFF状態となり、そのｂ接点７ｂは
閉じ、自己電圧確立回路１０が再び形成される。
しかしこの時原動機の回転数は低くく、自己電圧
確立回路のインピーダンスが高く成つているた
め、交流発電機の再確立現象は起こらなくなる。 ［考案の効果］ 以上説明した様に本考案回路によれば、AVR
に組込んで使用される自己電圧確立回路にコンデ
ンサを追加するのみで、原動機の回転数の要素で
自己電圧確立回路のインピーダンスを変化させ、
自己電圧確立の機能は充分発揮出来しかも原動機
の低回転時での電圧再確立現象を防ぐ事が出来
る。従つて原動機の低回転時の交流励磁機の過励
磁はAVRのＶ／Ｆ制御機能と併せて本考案回路
を用いる事によつて確実に防止出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による交流発電装置の一実施例
を示す回路図、第２図はその電圧確立回路を示す
回路図、第３図は従来の交流発電装置を示す回路
図である。 １……交流発電機、１ａ……電機子巻線、１ｂ
……界磁巻線、１ｄ……交流励磁機の電機子巻
線、１ｅ……交流励磁機の界磁巻線、２……自動
電圧調整装置、３……出力トランジスタ、６……
整流用ダイオード、７……電圧確立検出用補助継
電器、８……制御抵抗、１０……自己電圧確立回
路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 交流発電機と、この交流発電機の出力電圧の一
   部を直流に変換して界磁巻線と出力トランジスタ
   の直列回路に励磁電流を供給しかつ出力電力を直
   流に変換して交流発電機の界磁巻線に供給する交
   流励磁機と、前記出力トランジスタを交流発電機
   の周波数の低下にともなつて界磁巻線の励磁電流
   を減少せしめるよう制御するＶ／Ｆ制御機能を有
   する自動電圧調整装置とを具備し、前記交流発電
   機の出力端と出力トランジスタのベースとの間
   に、交流発電機の出力周波数が高くなるとインピ
   ーダンスが減少し出力周波数が低くなるとインピ
   ーダンスが増加する抵抗器とコンデンサとの直列
   回路を、前記交流発電機の出力周波数が増加して
   出力電圧が所定電圧に達した時に開き出力周波数
   が減少して出力電圧がある電圧以下になると閉じ
   る補助継電器の接点を介して接続した自己電圧確
   立回路を設けたことを特徴とする交流発電装置。