JPH0341039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、エンジン等で駆動される発電機の自
動電圧調整器に関する。

従来技術 発電機の出力電圧の変動を抑制するための手段
として、従来から第１図に示すような、発電機の
励磁巻線１の出力電流をトランジスタ等で構成さ
れる制御回路２を介して磁界巻線３へ供給する自
動電圧調整器が知られている。

この自動電圧調整器においては、発電機の出力
電圧を検出巻線４，全波整流器５，コンデンサ６
および抵抗７，８で構成される検出回路９により
脈流波形の出力電圧として検出し、この脈流波形
の出力電圧を抵抗７，８で分圧して得られる脈流
波形の電圧Vcとツエナーダイオード１０のツエ
ナー電圧で設定される設定値とを比較し、Vc＜
Vzである場合に制御回路２のトランジスタQ₁を
OFFさせてこれにダーリントン接続されている
トランジスタQ₂をONさせることにより、励磁巻
線１の出力電流を界磁電流i_fとして界磁巻線３へ
供給するように構成されている。

すなわち、発電機の出力電圧の変動に応じて上
下移動する検出回路９の脈流波形の出力電圧を分
圧して得られる脈流波形の電圧Vcと設定電圧Vz
とを比較して界磁電流i_fを制御するものであつ
て、発電機に接続される負荷が軽負荷である場合
には、第２図(a)に示すように、Vc＜Vzの区間が
狭く界磁巻線３へ供給される界磁電流i_fが小さい
ために発電機の被駆動トルクも小さいが、負荷が
増加して回転数が低下するにつれて、第２図(b)に
示すようにVcレベルが低下してVc＜Vzの区間が
広がるために、界磁巻線３へ供給される界磁電流
i_fが増大して発電機の被駆動トルクが大きくな
る。

しかして、この制御方式においては、発電機の
出力電圧の電圧変動率を小さくするために、Vc
の変動幅e₀に対する界磁電流i_fの通電比t₂／t₁を大
きくして回復力を高める必要がある。

しかしながら、第１図のように構成すると、発
電機が過負荷状態になつたり始動時のような比較
的低速回転状態にある場合は、発電機が通常の運
転範囲の回転数に到達（または回復）するまで界
磁巻線３へ大きな界磁電流i_fが供給され続けるた
めに発電機の被駆動トルクが非常に大きな値にな
り、したがつてこの大トルク負荷値に十分耐え得
る出力を有する駆動力源、例えばエンジン発電機
においては大出力のエンジンが必要になる。

また、逆に駆動力源の小出力化のためには、電
圧Vcの変動幅e₀に対する界磁電流i_fの通電比t₂／
t₁を小さくして電圧変動率を増大させざるを得な
い。

目 的 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
定格運転のような通常の運転範囲の回転数におけ
る電圧変動率は小さく、かつ過負荷運転時のよう
な低回転数における被駆動トルクはあまり増大せ
ぬように抑制する発電機の自動電圧調整器を提供
することを目的としている。

構 成 以下に本発明を図面に示した実施例に基いて説
明する。なお、図中の同一部分には同一記号を付
している。

第３図において、１は発電機の励磁巻線であ
り、１１，１２は励磁巻線１の出力電圧を整流、
平滑する全波整流器および平滑コンデンサであ
り、整流平滑された界磁電流i_fを制御回路２を介
して界磁巻線３へ供給するように構成されてい
る。２３は界磁巻線３と並列に接続されたフライ
ホイールダイオードである。

４は発電機の出力電圧を検出する検出巻線、５
は検出巻線４の出力電圧の整流回路を構成する全
波整流器、１３はダイオード、１４，１５は平滑
回路を構成するコンデンサおよび抵抗であり、整
流回路はダイオード１３を介して平滑回路へ接続
されている。

Q₃は平滑回路の脈流波形の出力電圧を所定の
区間だけ下方へレベルシフトするためのスイツチ
ング回路を構成するトランジスタであり、本実施
例のようにPNP型トランジスタを使用する場合
は、エミツタをツエナーダイオード１０のカソー
ドへ接続しかつベースを整流回路へ接続して、整
流回路の出力電圧とツエナーダイオード１０によ
る設定電圧Vzを比較するように構成する。なお、
１６はトランジスタQ₃のベース保護用のダイオ
ード，１７はトランジスタQ₃のコレクタ電流調
整用の抵抗である。

したがつて検出回路９は、検出巻線４の出力電
圧を整流する全波整流器５で構成される整流回路
と、この出力電圧を平滑するコンデンサ１４およ
び抵抗１５で構成される平滑回路と、整流回路５
と平滑回路間に介在されるダイオード１３と、整
流回路５の出力電圧とツエナーダイオード１０の
ツエナー電圧で設定される設定電圧Vzとを比較
して整流回路５の出力電圧の方が低い場合にオン
動作して平滑回路の脈流波形の出力電圧を所定の
区間だけ下方へレベルシフトするトランジスタ
Q₃と、トランジスタQ₃のベース保護用のダイオ
ード１６と、トランジスタQ₃のコレクタ電流を
調節するための抵抗１７とで構成されている。

１０は制御回路２の動作レベルを設定するツエ
ナーダイオードであり、平滑回路の脈流波形の出
力電圧Vcが設定電圧Vzを越えたときにのみトラ
ンジスタQ₁をON動作させるように構成されてい
る。

トランジスタQ₂はトランジスタQ₁にダーリン
トン接続されており、トランジスタQ₁がOFF状
態のときにトランジスタQ₂がON動作して界磁巻
線３へ界磁電流i_fを供給するように構成されてい
る。

次に以上の構成における動作を第４図，第５図
に基いて説明する。なお、半導体の順方向電圧降
下による動作への影響は少ないため、これを無視
できるものとして説明する。

整流器５で全波整流して形成された電圧Vsと
設定電圧VzはトランジスタQ₃で比較され、Vs＜
VzのときにトランジスタQ₃がON動作してこの
ON動作区間l₁の間だけ、抵抗１５と抵抗１７と
によつて分圧させることにより脈流波形の出力電
圧Vcを下方へレベルシフトさせる。

このレベルシフト量は、発電機が定格運転のよ
うな通常の運転範囲の回転数のときに、脈流波形
の出力電圧Vcのうちレベルシフトされた区間l₁
内で傾斜特性を示す電圧V_CLと設定電圧Vzとが交
差するように、調整用の抵抗１７によつて設定す
る。

したがつて、第４図に示すように発電機が通常
の運転範囲の回転数のときには、脈流波形の出力
電圧Vcのうち下方へレベルシフトされた区間の
電圧V_CLと設定電圧Vzとが比較され、V_CL＜Vzの
区間だけトランジスタQ₂がON動作して界磁巻線
３へ界磁電流i_fが供給される。

すなわち、界磁電流i_fの通電幅t₃はトランジス
タQ₃のON動作区間l₁の範囲内で電圧Vc（＝V_CL）
の緩やかな傾斜特性に沿つて制御されるため、電
圧変動率の小さい安定した電圧制御を行なうこと
ができる。

これに対して第５図は、発電機が過負荷運転あ
るいは始動運転のような低回転数のときの動作を
示している。

この場合、脈流波形の出力電圧Vcは低回転数
のため全体レベルが低下しており、この状態にお
いてさらにVs＜Vzの区間だけトランジスタQ₃が
ON動作してこのON動作区間l₂に相当する区間の
脈流波形部分を下方ヘレベルシフトするために、
レベルシフトされた電圧V_CLは設定電圧Vzを下回
ることになる。

したがつて、界磁電流i_fの通電幅t₄となるVc＜
Vzの区間はトランジスタQ₃のON動作区間l₂で制
限されてそれ以上広がることができなくなる。

すなわち、界磁電流i_fの通電幅t₄は、発電機の
回転数が低下して脈流波形の出力電圧Vcの変動
幅e₁が大きい場合であつても、界磁電流i_fの増加
の最大量がトランジスタQ₃のON動作区間l₂で制
限されるため、通電比t₄／t₃を小さくして発電機
の被駆動トルクの増加量を従来に比べて大幅に抑
制することができる。

このように、脈流波形の出力電圧Vcがレベル
シフトされた区間内で傾斜特性を示す電圧V_CLと
設定電圧Vzとの交点でV_CL＜Vzの比較を行なつ
て界磁電流i_fの供給を制御する一方、界磁電流i_f
の最大増加量はレベルシフト区間幅で制限してい
るため、通常の使用範囲内での電圧変動率を増大
させることなく低回転数での被駆動トルクの増加
を小さく抑制することが可能になる。

また、本発明は以上記載の実施例のみに限定さ
れることなくその思想を逸脱せぬ限りにおいて適
宜実施できるものであり、例えば、他励式の発電
機をも含めたいかなる形式の励磁式発電機にも適
用することができる。

さらに、本実施例においてはVc＜Vzのときに
界磁巻線３へ界磁電流i_fを供給するように構成し
ているが、検出回路９を一部変更して信号処理を
反転させることにより、Vc＜Vzのときに界磁電
流i_fを供給するように構成することもできる。

効 果 以上説明の通り本発明によれば、通常の運転範
囲の回転数での電圧変動率が小さく使用勝手が良
好であり、なおかつ駆動力源のエンジン等を小形
化することができる発電機の自動電圧調整器が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動電圧調整器を示す電気回路
図、第２図ａ，ｂはその負荷状態に応じた制御動
作をそれぞれ示す発電機出力電圧および界磁電流
の各特性図、第３図は本発明による発電機の自動
電圧調整器の一実施例を示す電気回路図、第４
図、第５図はその負荷状態に応じた制御動作をそ
れぞれ示す特性図である。 １……励磁巻線、２……制御回路、３……界磁
巻線、４……検出巻線、９……検出回路、１０…
…ツエナーダイオード、１３……ダイオード、
Q₁，Q₂，Q₃……トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 励磁巻線１の出力電圧を整流することによつ
   て得られる界磁電流を界磁巻線３に供給するよう
   にした発電機の出力電圧を検出する検出巻線４
   と、その検出巻線４の出力電圧を整流する整流器
   ５と、その整流器５の出力側に接続されたコンデ
   ンサ１４および抵抗１５からなる平滑回路と、そ
   の平滑回路の出力電圧Vcの脈流出力波形と設定
   電圧Vzとを比較し、前記出力電圧Vcが前記設定
   電圧Vzを越えている区間であるか否かに応じて
   前記界磁電流のしや断、通電の区間をスイツチン
   グ制御する制御回路２と、前記整流器５と前記平
   滑回路とを接続するダイオード１３と、このダイ
   オード１３のアノード側の整流器５の出力電圧
   Vsと前記設定電圧Vzとを比較し、この関係がVs
   ＜Vzのときにオン動作することにより前記平滑
   回路の出力電圧Vcを抵抗１５と抵抗１７とで分
   圧して下方にレベルシフトさせるスイツチング回
   路とを備え、このレベルシフトの区間内で前記脈
   流出力波形と前記設定電圧Vzとの比較が行なわ
   れるように構成したことを特徴とする発電機の自
   動電圧調整器。