JPH05304799A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】他励式交流発電機を用いた発電装置の動作を安
定にし、負荷電流の可変範囲を拡大する。 【構成】主励磁機Ｂ1 から整流器５４を通して他励式交
流発電機Ａの界磁巻線１に励磁電流を供給する。副励磁
機Ｂ2 から励磁制御器Ｃを通して主励磁機Ｂ1 の界磁巻
線５３に励磁電流を供給する。励磁制御器Ｃには、トラ
ンジスタＴr1を備えたスイッチ回路と、矩形波信号発生
回路５９の出力でトランジスタＴr2をオンオフさせるこ
とによりトランジスタＴr1をオンオフ制御して励磁電流
を一定値に保つ励磁電流制御回路と、負荷電流が設定値
未満のときにトランジスタＴr2を遮断状態に保ち、設定
値以上の負荷電流が流れているときにトランジスタＴr2
のオンオフ動作を可能にする制御切替回路６３とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、他励式交流発電機を用
いて溶接負荷等に電力を供給するのに好適なた発電装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の発電装置として、図７に
示したものが知られている。同図においてＡ´は他励式
交流発電機、Ｂ´は励磁用交流発電機、Ｃ´は励磁制御
器、Ｌは交流負荷、Ｗは溶接負荷である。他励式交流発
電機Ａ´は、主界磁巻線１を備えた回転子２と、Ｙ結線
された巻線３ｕ，３ｖ及び３ｗと、巻線３ｕに直列に接
続された巻線３u1とからなる主電機子巻線３を備えた固
定子４とからなっている。界磁巻線１の両端はスリップ
リング５ａ，５ｂに接続され、これらのスリップリング
にはブラシ６ａ，６ｂが接触させられている。

【０００３】励磁用交流発電機Ｂ´は、磁石回転子８
と、電機子巻線９を有する固定子１０とを備えた磁石発
電機からなり、磁石回転子８は発電機Ａ´の回転子２と
共通の回転軸に取り付けられている。

【０００４】電機子巻線３ｕ〜３ｗから得られる３相交
流出力は、リアクトル１１ｕ〜１１ｗを通してダイオー
ド１２ないし１７からなる３相ブリッジ全波整流回路１
８に入力され、該整流回路の出力が溶接電極と母材とか
らなる溶接負荷Ｗに供給されている。またこの例では電
機子巻線３u1，３ｕ及び３ｖの直列回路の両端に得られ
る交流電圧が単相交流負荷Ｌに供給されている。

【０００５】励磁制御器Ｃ´は、ダイオード２１，２２
とサイリスタ２３，２４とからなる制御整流回路２５を
備え、励磁用交流発電機Ｂ´の出力が制御整流回路２５
に入力されている。制御整流回路２５の出力はブラシ６
ａ，６ｂ間に印加され、励磁用交流発電機Ｂ´の交流出
力が制御整流回路２５により直流に変換されて界磁巻線
１に供給されるようになっている。制御整流回路２５の
サイリスタ２３，２４のゲート回路には、励磁用交流発
電機Ｂ´から、抵抗２６，２７とダイオード２８〜３１
とを備えた点弧信号供給回路を通して点弧信号が供給さ
れる。

【０００６】サイリスタ２３，２４の点弧位相を制御す
るため、ダイオード３０，３１のアノードの共通接続点
とサイリスタ２３，２４のカソードの共通接続点との間
にトランジスタ３２のコレクタエミッタ間回路が並列に
接続され、トランジスタ３２が導通している間はサイリ
スタ２３，２４への点弧信号の供給が阻止されるように
なっている。

【０００７】リアクトル１１ｗの鉄心に電流検出コイル
１１ctが巻回されていて、該電流検出コイル１１ctの出
力が励磁制御器Ｃ´の整流器３３に入力されている。整
流器３３の出力は抵抗３４〜３６の直列回路の両端に印
加され、抵抗３６の両端には平滑用のコンデンサ３７
が、また抵抗３４の両端には溶接電流の設定値を調整す
るための可変抵抗器３８がそれぞれ並列に接続されてい
る。整流器３３と抵抗３４〜３６とコンデンサ３７と可
変抵抗器３８とにより溶接電流検出回路が構成され、抵
抗３６の両端に溶接電流に比例した検出出力が得られる
ようになっている。

【０００８】抵抗３６の両端に得られる検出出力はツェ
ナーダイオード３９と抵抗４０とを通してトランジスタ
３２のベースエミッタ間に印加され、トランジスタ３２
のベースエミッタ間には抵抗４１が接続されている。

【０００９】他励式発電機Ａ´及び励磁用交流発電機Ｂ
´の回転子は共通の回転軸に取付けられ、この回転軸が
内燃機関等の原動機に接続されて発電機Ａ´及び励磁用
交流発電機Ｂ´が駆動される。

【００１０】上記の発電装置により溶接負荷を駆動する
場合の動作は次の通りである。発電装置の起動時には、
溶接電流が流れていないため、電流検出コイル１１ctの
出力が零になっており、抵抗３６の両端に得られる溶接
電流検出信号は零になっているため、トランジスタ３２
にはベース電流が供給されない。従ってトランジスタ３
２は遮断状態を保ち、全導通角に亘ってサイリスタ２
３，２４に点弧信号が与えられるのを許容する。従って
励磁用交流発電機Ｂ´の出力は制御整流回路２５を通し
て界磁巻線１に与えられ、該界磁巻線に励磁電流Ｉf が
供給される。これにより電機子巻線３ｕ〜３ｗ及び３ｕ
´に電圧が誘起する。電機子巻線３ｕ〜３ｗに得られる
交流出力電圧は整流回路１８を通して直流電圧Ｅt に変
換されて溶接負荷Ｗに供給される。溶接電流ＩB が設定
値を超えると抵抗３６の両端に得られる検出信号がツェ
ナーダイオード３９を導通させるレベルを超えるため、
ツェナーダイオード３９が導通してトランジスタ３２に
ベース電流を与える。これによりトランジスタ３２が導
通し、該トランジスタ３２が導通している間サイリスタ
２３，２４への点弧信号の供給が阻止される。これによ
りサイリスタ２３，２４の導通が阻止され、界磁巻線１
への電流の供給が阻止されるため、発電機Ａ´の出力が
低下して溶接電流が低下させられる。溶接電流が設定値
以下になるとトランジスタ３２が遮断状態になるため、
界磁巻線１に励磁電流が供給され、発電機Ａ´の出力が
上昇する。これらの動作の繰り返しにより、溶接電流が
設定値に保たれる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の発電装置におい
ては、図５に示したように、界磁巻線１に流す励磁電流
Ｉf をＩf1としたときに、例えば曲線Ｅ1 のような最大
静特性Ｅ1 （負荷電圧Ｅt 対負荷電流ＩB 特性）が得ら
れる。このとき溶接負荷電流の設定値をＩBSとすると、
溶接負荷の負荷抵抗線がＲ1 のときには、励磁制御器Ｃ
´による励磁電流Ｉf の制御特性が曲線Ｉf3のようにな
って、負荷電圧Ｅt の負荷電流ＩB に対する特性が曲線
Ｅ3 のようになる。また負荷抵抗線がＲ2 に変化する
と、励磁電流Ｉf の制御特性が曲線Ｉf2のようになり、
負荷電圧Ｅt 対負荷電流ＩB 特性が曲線Ｅ2 のように変
化する。

【００１２】溶接開始時には、無負荷電圧Ｅo で通電を
開始する。溶接電極が母材に接触して短絡状態になる
と、負荷電流が増大していき、動作点は曲線Ｅ1 上を移
動してＩo1に達する。

【００１３】溶接電極と母材との間の間隙が所定値に保
持されてアークがスタートし、溶接負荷の負荷抵抗線が
Ｒ1 となると、動作点はＩo1からｅ1 を経てｅ3 の安定
点に達する。しかし実際の溶接においては、溶接電極の
長さの変化や電極の送り込み量の変化等により、常に電
流が変化するため、負荷抵抗線が例えばＲ2 のように変
化する。負荷抵抗線がＲ2 になると動作点は一旦ｅ6 に
移動し、これにより励磁電流がＩf2に制御されて、負荷
電圧Ｅt 対負荷電流ＩB の特性が曲線Ｅ2 のように変化
するため動作点は更にｅ6 からｅ5 に移動する。実際の
溶接では常に負荷抵抗線がＲ1 とＲ2 との間で変化する
ため、常に動作点はｅ3 −ｅ6 −ｅ5 −ｅ2 −ｅ3 のよ
うに移動し、常時溶接電流が変動する。

【００１４】このように、従来の発電装置では、負荷電
流の変動に伴って励磁電流を制御していたため、負荷が
変動した際に負荷電流が一旦減少してから設定値まで増
加する（ｅ3 →ｅ6 →ｅ5 ）か、または負荷電流が一旦
増加してから設定値まで減少する（ｅ6 →ｅ2 →ｅ3
）。そのため動作点が安定せず、負荷が変動したとき
の負荷電流の変動が大きいという問題があった。特に溶
接負荷の場合には、常時溶接電流が大きく変動するた
め、溶接むらが生じるという問題があった。

【００１５】また従来の発電装置では、負荷電流の設定
値を低く設定すると、励磁電流の制御特性が図３の曲線
Ｉf4のようになり、負荷電圧Ｅt 対負荷電流ＩB の特性
が曲線Ｅ4 のようになって励磁電流の制御幅が大きくな
るため、安定な特性が得難いという問題があった。

【００１６】更に従来の発電装置により溶接負荷を駆動
する場合には、溶接電流が瞬時的に落ち込んだ時に励磁
電流が最大値Ｉf1まで上昇するため、溶接電圧が急上昇
し、スパッタが多く発生するという問題もあった。

【００１７】本発明の目的は、小電流の設定を可能にし
て負荷電流の可変範囲を広げるとともに、負荷電流の変
動を少なくし、負荷電流減少時の負荷電圧の上昇を抑制
した発電装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる発電装置
は、回転子側に主界磁巻線を有し、固定子側に主電機子
巻線を有する他励式交流発電機と、回転子側に主励磁機
用電機子巻線を有し、固定子側に主励磁機用界磁巻線を
有して、上記他励式交流発電機と共通の回転軸により駆
動される主励磁機と、他励式交流発電機及び主励磁機と
共通の回転軸により駆動されて交流電圧を出力する副励
磁機と、主励磁機用電機子巻線に誘起する交流電圧を整
流して主界磁巻線に供給する整流器と、他励式交流発電
機の負荷電流が基準値未満のときには副励磁機の最大出
力電流を主励磁機用界磁巻線に励磁電流として供給し、
他励式交流発電機の負荷電流が基準値以上のときには副
励磁機から主励磁機用界磁巻線に設定された一定の励磁
電流を供給するように副励磁機から主励磁機用界磁巻線
に供給する電流を制御する励磁制御器とにより構成され
る。

【００１９】上記励磁制御器は、励磁電流をオンオフす
るスイッチ回路と、励磁電流を設定値に保つようにスイ
ッチ回路をオンオフ制御する励磁電流制御回路と、負荷
電流を検出して負荷電流検出信号を出力する負荷電流検
出回路と、負荷電流検出信号と基準値を与える基準信号
とを比較して、負荷電流検出信号の大きさが基準信号の
大きさ未満のときに励磁電流制御回路によるスイッチ回
路のオンオフ制御を阻止して該スイッチ回路を導通状態
に保持し、負荷電流検出信号の大きさが基準信号の大き
さ以上になっているときには励磁電流制御回路によるス
イッチ回路のオンオフ制御を可能にする制御切替回路と
により構成できる。

【００２０】また上記励磁電流制御回路は、一定の周波
数の三角波信号を発生する三角波信号発生回路と、三角
波信号を励磁電流の設定値を与える設定信号と比較して
三角波信号の大きさが設定信号の大きさ以上になってい
る期間第１のレベルの状態になり該三角波信号の大きさ
が設定信号の大きさ未満になっている期間第２のレベル
の状態になる矩形波信号を発生する矩形波信号発生回路
と、矩形波信号が第１のレベルの状態にあるときに導通
してスイッチ回路を遮断状態にし、矩形波信号が第２の
レベルの状態にあるときに遮断状態になってスイッチ回
路を導通させるように設けられた遮断制御用スイッチと
により構成でき、この場合制御切替回路は、負荷電流検
出信号を基準信号と比較して、負荷電流検出信号の大き
さが基準信号の大きさ未満のときに所定のレベルの無負
荷検出信号を発生する比較器と、該比較器が無負荷検出
信号を発生している間遮断制御用スイッチを遮断状態に
保持する制御切替用スイッチとにより構成できる。

【００２１】

【作用】上記のように、負荷を駆動する際に励磁電流を
一定に保つようにすると、他励式交流発電機の特性を垂
下特性としてほぼ定電流特性を得ることができる。この
場合、発電装置の動作点は負荷抵抗の変化に応じて同じ
負荷電圧対負荷電流特性曲線上を移動するだけであるの
で、動作点を安定させることができ、負荷を安定に駆動
することができる。また発電装置の負荷電圧対負荷電流
特性がほぼ定電流特性となるため、負荷抵抗の変化に伴
う負荷電流の変化は僅かな範囲に抑えることができる。

【００２２】更に上記のように励磁電流を一定に保つよ
うに制御すると、負荷電流が瞬時的に落ち込んだ場合に
生じる電圧上昇の幅を小さく抑えることができる。

【００２３】また上記のように励磁電流を一定に制御す
ると、負荷電流の設定値を低くしたときの動作を安定に
することができるため、負荷電流の可変範囲を従来より
も拡大することができる。

【００２４】更に上記のように、負荷電流が基準値未満
のときに副励磁機の全出力電流を主励磁機の界磁巻線に
供給するようにすると、高い無負荷電圧を確保すること
ができる。

【００２５】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
においてＡは他励式交流発電機、Ｂ1 は主励磁機、Ｂ2
は副励磁機、Ｃは励磁制御器、Ｌは交流負荷、Ｗは溶接
負荷である。

【００２６】他励式交流発電機Ａは、主界磁巻線１を備
えた回転子２と、Ｙ結線されたＵ〜Ｗ３相の巻線３ｕ，
３ｖ及び３ｗとＵ相の巻線３ｕに直列に接続された巻線
３u1とからなる主電機子巻線３を備えた固定子４とから
なっている。

【００２７】主励磁機Ｂ1 は、３相Ｙ結線された主励磁
機用電機子巻線５０を有する回転子５１と、主励磁機用
界磁巻線５２を有する固定子５３とを有し、図６に示し
たように、回転子５１は回転子２と共通の回転軸Ｓに取
り付けられている。

【００２８】副励磁機Ｂ2 は、磁石回転子８と、副励磁
機用電機子巻線９を有する固定子１０とを備えた磁石式
交流発電機からなり、磁石回転子８は発電機Ａの回転子
２及び主励磁機Ｂ1 の回転子５１と共通の回転軸Ｓに取
り付けられている。

【００２９】主励磁機用電機子巻線５０の出力はダイオ
ードＤ1 〜Ｄ6 からなる３相全波整流器５４を通して界
磁巻線１に供給されている。整流器５４は回転軸Ｓに取
り付けられている。

【００３０】電機子巻線３ｕ〜３ｗから得られる３相交
流出力は、リアクトル１１ｕ〜１１ｗを通してダイオー
ド１２ないし１７からなる３相ブリッジ全波整流回路１
８に入力され、整流回路１８の出力が溶接電極と母材と
からなる溶接負荷Ｗに供給されている。また電機子巻線
３u1，３ｕ及び３ｖの直列回路の両端に得られる単相交
流電圧が負荷Ｌに供給されている。

【００３１】励磁制御器Ｃは、ダイオードＤ7 ないしＤ
10からなる整流回路５５を備え、副励磁機Ｂ2 の電機子
巻線１０の出力が整流回路５５に入力されている。整流
回路５５の正極側の出力端子は副励磁機用界磁巻線５３
の一端に接続され、該界磁巻線５３の他端はエミッタを
接地したＮＰＮトランジスタＴr1のコレクタに接続され
ている。トランジスタＴr1のコレクタベース間及びコレ
クタエミッタ間にはそれぞれ抵抗Ｒ1 及びダイオードＤ
11が接続され、界磁巻線５３の両端にはダイオードＤ12
が接続されている。トランジスタＴr1と抵抗Ｒ1 とダイ
オードＤ11，Ｄ12とにより、副励磁機Ｂ2 から整流回路
５５を通して主励磁機Ｂ1 の界磁巻線５０に供給する励
磁電流をオンオフするスイッチ回路５６が構成されてい
る。

【００３２】整流回路５５の出力端子間には平滑用コン
デンサＣ1 が接続され、該コンデンサＣ1 の両端に抵抗
Ｒ2 を通してツェナーダイオードＺＤが接続されてい
る。コンデンサＣ1 と抵抗Ｒ2 とツェナーダイオードＺ
Ｄとにより定電圧電源回路５７が構成され、ツェナーダ
イオードＺＤの両端に直流定電圧が得られるようになっ
ている。

【００３３】定電圧電源回路５７の出力電圧は一定周波
数の三角波信号Ｖs を発生する三角波信号発生回路５８
に与えられ、該三角波信号Ｖs （図３Ａ）が比較器ＣＰ
1 の非反転入力端子に入力されている。比較器ＣＰ1 の
反転入力端子には、定電圧電源回路５７の出力電圧を抵
抗Ｒ3 と可変抵抗器ＶＲ1 とにより分圧して得た設定信
号Ｖr が入力されている。設定信号Ｖr は主励磁機Ｂ1
の界磁巻線５３に供給する励磁電流の設定値を与えるも
ので、比較器ＣＰ1 の出力端子間には、図３（Ｂ）に示
したように、三角波信号Ｖs の大きさが設定信号Ｖr の
大きさ以上になっている期間第１のレベルの状態（この
例では高レベルの状態）になり、三角波信号Ｖs の大き
さが設定信号Ｖr の大きさ未満になっている期間第２の
レベルの状態（この例では零レベルの状態）になる矩形
波信号Ｖq が得られる。この矩形波信号Ｖq は、設定信
号Ｖr の大きさに応じて第１のレベルの状態の時間幅が
変化する。例えばＶr をＶr1及びＶr2（＜Ｖr1）とした
ときの矩形波信号Ｖq の波形はそれぞれ図３（Ｂ）の左
半分及び右半分に示したようになり、設定信号Ｖrの大
きさを小さくすると、矩形波信号Ｖq の第１のレベルの
状態の時間幅が広くなる。この例では、比較器ＣＰ1
と、抵抗Ｒ3 と、可変抵抗器ＶＲ1 とにより矩形波信号
発生回路５９が構成されている。

【００３４】スイッチ回路５６のトランジスタＴr1のベ
ースエミッタ間に、エミッタを接地したＮＰＮトランジ
スタＴr2のコレクタエミッタ間回路が並列に接続され、
トランジスタＴr2のベースエミッタ間には抵抗Ｒ4 が接
続されている。トランジスタＴr2のベースは抵抗Ｒ5 を
通して比較器ＣＰ1 の出力端子に結合され、比較器ＣＰ
1 の出力端子に得られる矩形波信号Ｖq が抵抗Ｒ5 を通
してトランジスタＴr2のベースに印加されている。トラ
ンジスタＴr2は矩形波信号Ｖq が第１のレベル（本実施
例では高レベル）の状態にあるときに導通してスイッチ
回路５６のトランジスタＴr1を遮断状態にし、矩形波信
号Ｖq が第２のレベル（本実施例では零レベル）の状態
にあるときに遮断状態になってスイッチ回路５６のトラ
ンジスタＴr1を導通状態にする。この例では、トランジ
スタＴr2と抵抗Ｒ4 及びＲ5 とにより遮断制御用スイッ
チ６０が構成され、三角波信号発生回路５８と、矩形波
信号発生回路５９と、遮断制御用スイッチ６０とによ
り、主励磁機Ｂ1 の界磁巻線５３に流す励磁電流を設定
値に保つようにスイッチ回路５６をオンオフ制御する励
磁電流制御回路が構成されている。

【００３５】他励式交流発電機Ａの電機子巻線のＷ相の
巻線３ｗとリアクトル１１ｗとの間を接続する線路に変
流器ＣＴが装着され、該変流器ＣＴの検出出力が整流器
Ｒecに入力されている。整流器Ｒecの出力端子間にはコ
ンデンサＣ2 が接続され、該コンデンサＣ2 の両端に抵
抗Ｒ6 及びＲ7 の直列回路空なる分圧回路が接続されて
いる。変流器ＣＴと、整流器Ｒecと、コンデンサＣ2
と、抵抗Ｒ6 及びＲ7 とにより、負荷電流を検出して負
荷電流検出信号ＶL を出力する負荷電流検出回路６１が
構成されている。

【００３６】上記負荷電流検出信号ＶL は、比較器ＣＰ
2 の反転入力端子間に入力され、比較器ＣＰ2 の非反転
入力端子には、定電圧電源回路５７の出力電圧を抵抗Ｒ
8 及びＲ9 からなる分圧回路により分圧して得た基準信
号Ｖf が入力されている。比較器ＣＰ2 の出力は、負荷
電流検出信号ＶL の大きさが基準信号Ｖf の大きさ未満
のときに高レベルになり、負荷電流検出信号ＶL の大き
さが基準信号Ｖf の大きさ以上になったときに零レベル
になる。比較器ＣＰ2 の出力は、遮断制御用スイッチ６
０を構成するトランジスタＴr2のベースエミッタ間に接
続された制御切替用スイッチ６２の制御信号入力端子に
入力されている。制御切替用スイッチ６２は、比較器Ｃ
Ｐ2 の出力が高レベルのときに導通してトランジスタＴ
r2を遮断状態に保持する。この状態では、比較器ＣＰ1
から与えられる矩形波信号Ｖq の状態の如何に拘らずト
ランジスタＴr2が遮断状態に保持されるため、矩形波信
号Ｖq によるスイッチ回路５６のオンオフ制御は行われ
ず、該スイッチ回路５６のトランジスタＴr1は導通状態
に保持される。

【００３７】制御切替用スイッチ６２はまた、比較器Ｃ
Ｐ2 の出力が零レベルのときに遮断状態になって、矩形
波信号Ｖq によるトランジスタＴr2のオンオフを許容す
る。この状態では、矩形波信号Ｖq の状態の変化に応じ
てトランジスタＴr2がオンオフ動作を行うため、スイッ
チ回路５６のトランジスタＴr1がオンオフして界磁巻線
５２に供給する励磁電流を設定値に保つように制御す
る。

【００３８】この例では、比較器ＣＰ2 と、抵抗Ｒ8 及
びＲ9 と、制御切替用スイッチ６２とにより、負荷電流
検出信号ＶL の大きさが基準信号Ｖf の大きさ未満のと
きに前記励磁電流制御回路によるスイッチ回路５６のオ
ンオフ制御を阻止して該スイッチ回路を導通状態に保持
し、負荷電流検出信号ＶL の大きさが基準信号Ｖf の大
きさ以上になっているときには励磁電流制御回路による
スイッチ回路５６のオンオフ制御を可能にする制御切替
回路６３が構成されている。

【００３９】次に上記実施例の動作を説明する。他励式
交流発電機Ａの負荷電流が流れていないときには、負荷
電流検出信号ＶL の大きさが基準信号Ｖf の大きさ未満
になっているため、比較器ＣＰ2 の出力は高レベルにな
っている。このとき制御切替用スイッチ６２が導通する
ため、矩形波信号Ｖq の状態の如何に拘らずトランジス
タＴr2が遮断状態を保持し、トランジスタＴ1 を導通状
態を保持する。そのため副励磁機Ｂ2 の全出力電流が整
流回路５５とスイッチ回路５６とを通して界磁巻線５３
に供給される。この状態では、界磁巻線５３に最大の励
磁電流Ｉf1が流れて最大静特性が得られ、図４に破線で
示した曲線Ｅ1 のような負荷電圧対負荷電流特性が得ら
れる。従って無負荷時には、他励式交流発電機から得ら
れる最大無負荷電圧を得ることができる。

【００４０】負荷電流がある値ＩBo以上になって、負荷
電流検出信号ＶL の大きさが基準信号Ｖf の大きさ以上
になると、比較器ＣＰ2 の出力が零レベルになるため、
制御切替用スイッチ６２が遮断状態になる。この状態で
は制御切替用スイッチ６２がトランジスタＴr2のオンオ
フ動作に影響を与えないため、トランジスタＴr2は矩形
波信号Ｖq のレベルの変化に応じてオンオフする。即
ち、矩形波信号Ｖq が高レベルになっている期間トラン
ジスタＴr2が導通し、矩形波信号Ｖq が零レベルの期間
トランジスタＴr2が遮断状態になる。従ってトランジス
タＴr2のコレクタの電位Ｖc2の変化を示すと図３（Ｃ）
のようになる。トランジスタＴ2 が導通している期間ト
ランジスタＴr1が遮断状態になり、トランジスタＴr2が
遮断している期間トランジスタＴr1が導通するため、ト
ランジスタＴr1のコレクタの電位Ｖc1は図３（Ｄ）のよ
うに変化する。図３（Ｄ）の矩形波電圧が零になってい
る期間Ｔi の間副励磁機Ｂ2 から主励磁機Ｂ1 の界磁巻
線５３に励磁電流が供給される。設定信号Ｖr の大きさ
が大きいときには励磁電流の通電時間Ｔi が長くなり、
設定信号Ｖr が小さいときには励磁電流の通電時間Ｔi
が短くなる。従って、設定信号Ｖr の大きさにほぼ比例
して励磁電流の平均値が増減し、励磁電流は設定信号Ｖ
r によって設定された一定値に保持される。励磁電流の
設定値は可変抵抗器ＶＲ1 により調整することができ
る。

【００４１】励磁電流の設定値を例えばＩf2（＜Ｉf1)
とした場合、図４に示したようにＩBo以上の負荷電流Ｉ
B が流れているときに励磁電流がＩf2に保持され、この
ときの負荷電圧対負荷電流特性は曲線Ｅ2 のようにな
る。励磁電流が一定に保持されるため、負荷抵抗線がＲ
1 からＲ2 に変化した場合の動作点は曲線Ｅ2 上をａ1
からａ2 へ移動するだけである。従って、負荷が変動し
たときの動作点の移動を従来よりも少なくすることがで
き、負荷を安定に動作させることができる。また負荷電
圧対負荷電流特性が垂下特性となるため、負荷抵抗が変
動したときの負荷電流の変化を僅かな範囲に抑えること
ができる。

【００４２】励磁電流の設定値を更に小さくしてＩf3と
すると、負荷電圧対負荷電流特性は図４の曲線Ｅ3 のよ
うになる。この場合も励磁電流が一定の保たれ、従来の
ように励磁電流の制御幅が大きくなることがないため、
安定な制御特性を得ることができる。従って負荷電流の
可変範囲を従来よりも拡大することができる。

【００４３】図２は本発明で用いる励磁制御器Ｃの更に
具体的な構成例を示したもので、この例では、定電圧電
源回路５７が更にツェナーダイオードＺＤの両端に接続
されたコンデンサＣ3 と、コンデンサＣ3 の両端の電圧
を入力として定電圧を出力する電圧調整器（３端子レギ
ュレータ）Ｒegとを備えている。

【００４４】三角波信号発生回路５８は、比較器ＣＰ3
と抵抗Ｒ11ないしＲ15とコンデンサＣ4 とからなってい
る。

【００４５】制御切替用スイッチ６２は、トランジスタ
Ｔr2のベースエミッタ間にコレクタエミッタ間回路が並
列に接続されたＮＰＮトランジスタＴr3と、該トランジ
スタＴr3のベースと比較器ＣＰ2 の出力端子との間に接
続された抵抗Ｒ16とからなり、比較器ＣＰ2 の出力が高
レベルになったときにトランジスタＴr3が導通してトラ
ンジスタＴr2を遮断状態に保持する。

【００４６】その他の各部の構成は図１に示したものと
基本的に同一であるが、図２においては、比較器の外付
け抵抗や、保護用のダイオード、コンデンサ等の付加素
子が付け加えられている。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、負荷を
駆動する際に励磁電流を一定に保つようにしたので、動
作点を安定させることができ、負荷を安定に駆動するこ
とができる。また発電装置の負荷電圧対負荷電流特性が
ほぼ定電流特性となるため、負荷抵抗の変化に伴う負荷
電流の変化は僅かな範囲に抑えることができる。

【００４８】更に本発明によれば、励磁電流を一定に保
つように制御するので、負荷電流が瞬時的に落ち込んだ
場合に生じる電圧上昇の幅を小さく抑えることができ
る。

【００４９】また本発明によれば、励磁電流を一定に制
御することにより負荷電流の設定値を低くしたときの動
作を安定にすることができるため、負荷電流の可変範囲
を従来よりも拡大することができる。

【００５０】更に本発明では、負荷電流が基準値未満の
ときに副励磁機の全出力電流を主励磁機の界磁巻線に供
給するようにしたので、従来の発電装置と同様の高い無
負荷電圧を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す回路図である。

【図２】本発明で用いる励磁制御器の更に具体的な構成
例を示す回路図である。

【図３】（Ａ）ないし（Ｄ）は本発明の実施例で用いる
励磁電流制御回路及びスイッチ回路の各部の電圧波形を
示した波形図である。

【図４】本発明の実施例により得られる負荷電圧対負荷
電流特性及び励磁電流対負荷電流特性を示した線図であ
る。

【図５】従来の発電装置の負荷電圧対負荷電流特性及び
励磁電流対負荷電流特性を示した線図である。

【図６】本発明の実施例の要部の機械的な構成を概略的
に示した構成図である。

【図７】従来の発電装置の構成を示す回路図である。

【符号の説明】

Ａ 他励式交流発電機 Ｂ1 主励磁機 Ｂ2 副励磁機 Ｃ 励磁制御器 １ 主界磁巻線 ２ 回転子 ３ 主電機子巻線 ４ 固定子 ８ 磁石回転子 ９ 電機子巻線 ５０ 主励磁機用電機子巻線 ５１ 主励磁機の回転子 ５２ 主励磁機用界磁巻線 ５３ 主励磁機の固定子 ５４ 整流器 ５６ スイッチ回路 ５７ 定電圧電源回路 ５８ 三角波発生回路 ５９ 矩形波信号発生回路 ６０ 遮断制御用スイッチ ６１ 負荷電流検出回路 ６２ 制御切替用スイッチ ６３ 制御切替回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転子側に主界磁巻線を有し、固定子側に
   主電機子巻線を有する他励式交流発電機と、 回転子側に主励磁機用電機子巻線を有し、固定子側に主
   励磁機用界磁巻線を有して、前記他励式交流発電機と共
   通の回転軸により駆動される主励磁機と、 前記他励式交流発電機及び主励磁機と共通の回転軸によ
   り駆動されて交流電圧を出力する副励磁機と、 前記主励磁機用電機子巻線に誘起する交流電圧を整流し
   て前記主界磁巻線に供給する整流器と、 前記他励式交流発電機の負荷電流が基準値未満のときに
   は前記副励磁機の最大出力電流を前記主励磁機用界磁巻
   線に励磁電流として供給し、前記他励式交流発電機の負
   荷電流が基準値以上の時には前記副励磁機から前記主励
   磁機用界磁巻線に設定された一定の励磁電流を供給する
   ように前記副励磁機から前記主励磁機用界磁巻線に供給
   する電流を制御する励磁制御器とを具備してなる発電装
   置。
2. 【請求項２】前記励磁制御器は、 前記励磁電流をオンオフするスイッチ回路と、 前記励磁電流を設定値に保つように前記スイッチ回路を
   オンオフ制御する励磁電流制御回路と、 前記負荷電流を検出して負荷電流検出信号を出力する負
   荷電流検出回路と、 前記負荷電流検出信号と前記基準値を与える基準信号と
   を比較して、前記負荷電流検出信号の大きさが前記基準
   信号の大きさ未満のときに前記励磁電流制御回路による
   前記スイッチ回路のオンオフ制御を阻止して該スイッチ
   回路を導通状態に保持し、前記負荷電流検出信号の大き
   さが基準信号の大きさ以上になっているときには前記励
   磁電流制御回路による前記スイッチ回路のオンオフ制御
   を可能にする制御切替回路とを備えていることを特徴と
   する請求項１に記載の発電装置。
3. 【請求項３】前記励磁電流制御回路は、一定の周波数の
   三角波信号を発生する三角波信号発生回路と、前記三角
   波信号を前記励磁電流の設定値を与える設定信号と比較
   して三角波信号の大きさが設定信号の大きさ以上になっ
   ている期間第１のレベルの状態になり該三角波信号の大
   きさが設定信号の大きさ未満になっている期間第２のレ
   ベルの状態になる矩形波信号を発生する矩形波信号発生
   回路と、前記矩形波信号が第１のレベルの状態にあると
   きに導通して前記スイッチ回路を遮断状態にし、前記矩
   形波信号が第２のレベルの状態にあるときに遮断状態に
   なって前記スイッチ回路を導通させるように設けられた
   遮断制御用スイッチとを備えてなり、 前記制御切替回路は、前記負荷電流検出信号を前記基準
   値を与える基準信号と比較して、前記負荷電流検出信号
   の大きさが前記基準信号の大きさ未満のときに所定のレ
   ベルの無負荷検出信号を発生する比較器と、前記比較器
   が無負荷検出信号を発生している間前記遮断制御用スイ
   ッチを遮断状態に保持する制御切替用スイッチとを備え
   ていることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。