JPH036159Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は自励式交流発電機の自動電圧調整器に
関するもので、特に進相負荷時における出力電圧
の異常上昇にもとづく自動電圧調整器回路などの
破壊防止を目的とするものである。

商用周波電源を得にくい場所、例えば土木作業
現場用電源として、保守が簡単である自励式交流
発電機（例えば回転界磁形）を内燃機関により駆
動して発電する小形電源装置、所謂発動発電機が
広く用いられている。この装置は第１図に示す回
路図のように、図示しない内燃機関により駆動さ
れたとき生ずる、発電機Ｇの所謂残留電圧を励磁
巻線ECにより検出して、整流平滑回路RF₁を介
して界磁巻線FCに界磁電流を流すことにより、
電機子巻線MCの出力電圧を確立して負荷RLに
電力を供給するものである。

ところでこのような電源装置においては、出力
電圧の安定化のため例えば以下に説明するような
自動電圧調整器を備えるのが普通である。この回
路は電機子巻線MCの出力電圧を検出する巻線SC
（図では出力巻線の一部を利用しているが、別に
設けてもよい）の出力を、整流平滑回路RF₂を介
して誤差電圧検出回路EVに加えて、こゝに設定
された基準出力電圧との差を検出し、これにより
制御用トランジスタQ₁を介して、出力電圧の変
動に対応して主トランジスタQ₂をオンオフする
ことにより、界磁電流を制御して負荷などの変動
に対応して出力電圧の安定化を図るものである。
例えば検出された出力電圧が設定基準出力電圧よ
り大となつたとき、差出力によりトランジスタ
Q₁がオンとなり、主トランジスタQ₂のベース電
流がQ₁のコレクタ・エミツタ回路により側路さ
れてオフとなつて界磁電流を遮断する。また検出
出力電圧が設定基準出力電圧より小となつたとき
にはトランジスタQ₁がオフ、主トランジスタQ₂
をオンとして出力電圧を上昇させる動作を行い、
電機子巻線MCの出力電圧を常に設定基準直流電
圧に一致させるように動作するものである。なお
図中LCはトランジスタ駆動用の補助巻線、RF₃
はその整流平滑回路、REC₁，REC₂，REC₃は整
流回路、C₁，C₂，C₃は平滑コンデンサ、Ｄはフ
ライホイールダイオードであつて、界磁巻線FC
に並列に接続され、主トランジスタQ₂のオフ時、
界磁巻線FCに発生する逆電圧を吸収して高い逆
電圧から回路を保護する。

しかし上記したように、界磁巻線FCにフライ
ホイールダイーオードＤをもつ、交流発電機を備
えた電源装置においては、負荷として例えば高力
率形水銀灯のように力率改善用コンデンサをもつ
容量性負荷が接続されたとき、電機子巻線MCに
流れる進相電流による電機子反作用により、増磁
作用を生じて出力電圧の異常な上昇を招く。即ち
電機子反作用により周知のように、正相分磁界と
逆相分磁界を生じて、正相分は発電機Ｇの界磁を
強める増磁作用を行う。また逆相分は回転子と反
対方向への同期速度の２倍の速さで界磁巻線FC
と鎖交して、この回転磁界により界磁巻線FCに
２倍の周波数の交流電圧を誘起させるが、界磁巻
線FCは並列に図中の極性で接続された、界磁巻
線FCのオフ時発生する逆電圧吸収用のフライホ
イールダイオードＤを備えている。このため前記
２倍の周波数（50Hzの場合100Hz）の電圧にもと
づく、脈動直流電流を界磁巻線FCに環流させて、
自励作用を起させる。その結果、出力電圧の上昇
により主トランジスタQ₂がオフしても、電圧の
上昇が発生して主トランジスタQ₂はオフの状態
を継続して安定化作用を失うおそれがある。

そこで本考案者は第１図中に示すように、界磁
巻線FCと主トランジスタQ₂間に界磁電流に対し
て順方向のバイアス用ダイオードD₁を設けると
共に、界磁巻線FCの両端にコレクタ・エミツタ
が接続され、ベースがダイオードD₁の主トラン
ジスタQ₂側と、抵抗R₁を介して界磁巻線FCの電
源側に接続された短絡用トランジスタQ₃を設け
て、自励作用を阻止する回路を提案した。この回
路は出力電圧の上昇により、主トランジスタQ₂
がオフになり、２倍周波の誘起電圧の極性が図中
実線矢印の方向の電流を流す極性のとき、短絡用
トランジスタQ₃をオフ状態として、このとき整
流作用を発揮するフライホイールダイオードＤに
誘起電圧による半波電流を流す。また誘起電圧の
特性が図中点線矢印の電流を流す極性のとき、短
絡用トランジスタQ₃をオンとして、上記とは逆
極性の半波電流を流して、結果として界磁巻線
FCに平均値が零である交流電流を流し、これに
より起磁力を零として、自励作用の発生を阻止す
るものである。

しかしこの回路では短絡用トランジスタQ₃が、
オンからオフになりこれによる自励作用の抑制に
より、主トランジスタQ₂がオンとなるときの過
程において、短絡用トランジスタQ₃の例えばス
トレージタイムにより、Q₃のオンが主トランジ
スタQ₂のオン後も短時間継続されて、短絡用ト
ランジスタQ₃と主トランジスタQ₂とが同時オン
の状態となることがある。このため短絡用トラン
ジスタQ₃に安全領域以上の電流を流してこれを
破壊させることがある。

本考案は上記のような欠点の除去を目的として
なされたもので、次に図面を用いてその詳細を説
明する。

第２図は本考案の一実施例回路図（第１図と同
一符号は同等部分を示す）であつて、その特徴と
するところは、短絡用トランジスタQ₃に大きな
電流が流れたとき、主トランジスタQ₂を強制的
にオフ状態にする保護用トランジスタQ₄を設け
た点にある。即ちエミツタが界磁巻線FCの電源
側に、コレクタが制御トランジスタQ₁のベース
に接続され、またベースが短絡用トランジスタ
Q₃のコレクタ側に接続された保護用トランジス
タQ₄を設けて、短絡用トランジスタQ₃の破壊を
防止したものである。

このようにすれば、短絡用トランジスタQ₃に
大きな電流が流れたとき、保護用トランジスタ
Q₄はオンとなり、制御用トランジスタQ₁のベー
スにバイアス電圧を加えてオンにする。その結果
主トランジスタQ₂は強制的にオフの状態に戻さ
れて、トランジスタQ₃とQ₂の同時オンの状態を
速やかに排除して、短絡用トランジスタQ₃の破
壊を防ぐ。

なお以上においては補助巻線LCを設けてトラ
ンジスタQ₁，Q₂の駆動電源を得たが、励磁巻線
ECを電源として利用することができる。

以上の説明から明らかなように、本考案によれ
ば容量性負荷時の増磁作用の防止と併せて、増磁
防止用の短絡用トランジスタの破壊防止を図るこ
とができるもので、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回路図、第２図は本考案の回路
図である。 Ｇ……自励式交流発電機、MC……電機子巻
線、SC……出力電圧検出巻線、EC……励磁巻
線、FC……界磁巻線、LC……トランジスタ駆動
用補助巻線、RF₁，RF₂，RF₃……整流平滑回路、
REC₁，REC₂，REC₃……整流回路、C₁，C₂，C₃
……平滑コンデンサ、Ｄ……逆電圧吸収用フライ
ホイールダイオード、Q₁……制御用トランジス
タ、Q₂……主トランジスタ、Q₃……短絡用トラ
ンジスタ、Q₄……保護用トランジスタ、D₁……
バイアス用ダイオード、R₁，R₂……抵抗、EV…
…誤差電圧検出回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電機子巻線MCの出力電圧に対応する直流検出
   出力電圧と設定基準直流出力電圧を比較して誤差
   電圧を検出する回路EVの出力により、フライホ
   イールダイオードＤを並列にもつ界磁巻線FCに
   直列に接続された主トランジスタQ₂を、制御用
   トランジスタQ₁を介してオンオフして界磁電流
   を制御することにより、前記電機子巻線MCの出
   力電圧の安定化を図るようにした自励式交流発電
   機において、 前記界磁巻線FCの一端と主トランジスタQ₂の
   直列回路と直列に界磁電流に対して順方向となる
   バイアス用ダイオードD₁を設け、また前記界磁
   巻線FCの他端には抵抗R₁を介してコレクタが接
   続され、エミツタが前記界磁巻線の一端に接続さ
   れ、ベースが前記バイアス用ダイオードD₁と主
   トランジスタQ₂の接続点に接続された短絡用ト
   ランジスタQ₃を設けると共に、ベースが前記短
   絡用トランジスタQ₃のコレクタに接続され、エ
   ミツタが前記界磁巻線FCの他端に接続され、コ
   レクタが前記制御用トランジスタQ₁のベースに
   接続された保護用トランジスタQ₄を設けてなる
   自励式交流発電機。