JPH0537680Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は内燃機関で駆動される交流発電機用
の自動電圧調整装置に関するものである。

（従来技術およびその問題点） 内燃機関で駆動される交流発電機の出力電圧
を、負荷の変動等に拘らず略一定の値に制御する
ための手段として、従来から交流発電機の励磁巻
線の出力電流をスイツチング素子等で構成される
制御回路を介して界磁巻線へ供給する自動電圧調
整装置が知られている。この自動電圧調整装置
は、交流発電機の出力電圧を検出し、これを整
流、平滑して脈動分を含む検出電圧を形成するた
めの検出回路と、この検出電圧と所定レベルの設
定電圧とを比較して界磁巻線への界磁電流の供給
を制御する制御回路とで構成されている。上記の
検出回路には、検出巻線、全波整流器、および１
個のコンデンサからなる平滑回路が備えられてお
り、また制御回路には、比較レベルを設定するた
めのツエナーダイオード、およびこの比較出力で
作動するスイツチング回路が備えられている。第
３図はこのような自動電圧調整装置の制御動作を
示すもので、図中Vzはツエナーダイオードのツ
エナー電圧（設定電圧）、Va，Vbは検出回路か
らの検出電圧で、Vaは軽負荷の場合、Vbは負荷
が増加して回転数が低下した場合の各検出電圧を
示している。このように平滑回路を１個のコンデ
ンサで形成した従来のものは負荷変動等により発
電機の出力電圧が変化すると、これに応じて検出
電圧は、脈流分の波形はそのままで全体のレベル
のみが上下に変動する。そしてこのツエナー電圧
Vzと検出電圧Va（またはVb）とが制御回路で比
較され、Va（またはVb）＜Vzであればスイツチ
ング回路が開路して励磁巻線の出力電流が界磁電
流として界磁巻線へ供給され、交流発電機はその
出力電圧の回復が図られて電圧調整がなされる。
このときの制御精度は検出電圧の変動幅e₀に対し
て界磁電流の可変率（t₂／t₁）が大きいほど高く
なるが、従来のものは、この可変率（t₂／t₁）に
関しては比較的大きく出力電圧の制御精度は良好
と言える。

ところで、内燃機関は、例えば４サイクル単気
筒エンジンの場合で言えば２回転に１回の爆発で
回転力を得るので、トルク脈動が大きく、このト
ルク脈動は、そのまま交流発電機の回転脈動とな
つて出力電圧が変動する。この回転脈動による出
力電圧の変化速度は、通常の負荷変動等に起因し
た定常的な出力電圧の変化速度と比較するとかな
り速い。一方、自動電圧調整装置で、電流値が制
御される界磁巻線はリアクタンス素子なのでその
界磁電流の通電動作とこれによる実際の磁束の増
減には時間的遅れが生じる。このため出力電圧、
言い換えれば検出電圧の早い変動に対して前記の
ような比較的大きい界磁電流の可変率（t₂／t₁）
で制御すると交流発電機は、界磁電流の変化に追
従できなくなり制御動作が不安になつて出力電圧
が脈動し、フリツカ電圧を発生するという問題点
があつた。そしてこのフリツカ電圧の発生は、水
銀灯負荷のように急激で且つ大きなインピーダン
ス変化を生ずるような負荷を接続した場合には一
層著しく、これによつて明るさがちらつく所謂フ
リツカ現象を生じさせていた。

（考案の目的） この考案はこのような従来の問題点に着目して
なされたもので、その目的とするところは、交流
発電機にフリツカ電圧を発生させることなく、且
つ電圧制御精度を高めることのできる内燃機関駆
動交流発電機の自動電圧調整装置を提供すること
を目的としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、この考案は界磁巻線
とこの界磁巻線に界磁電流を供給する励磁巻線と
を有する内燃機関駆動交流発電機の出力電圧を検
出し、これを整流平滑することにより脈流波形の
検出電圧を形成する整流回路および平滑回路を有
するとともに、この脈流波形の検出電圧と所定レ
ベルの設定電圧とを比較し、前記検出電圧が前記
設定電圧を越えている区間であるか否かに応じて
前記界磁巻線への界磁電流の供給をスイツチング
制御することにより前記出力電圧を一定値に維持
する制御回路を備える内燃機関駆動交流発電機の
自動電圧調整装置において、前記平滑回路は、抵
抗とこの抵抗を介して充放電動作される第２のコ
ンデンサで構成されるダンパ機能部と、前記抵抗
に並列接続される第１のコンデンサで構成される
脈流形成機能部とを備え、前記ダンパ機能部は前
記内燃機関の爆発サイクル毎のトルク変動による
前記交流発電機の回転脈動に基づく前記検出電圧
の高い周波数の変動を平滑吸収する大きな時定数
に設定し、前記脈流形成機能部は前記ダンパ機能
部の時定数よりも小なる時定数に設定することに
より、前記ダンパ機能部で形成されたフラツトな
検出電圧波形に前記脈流形成機能部で形成された
前記出力電圧の周波数に同期した脈流波形の脈流
電圧分を重畳するように構成したことを特徴とす
るものである。交流発電機の回転脈動に伴なう検
出電圧の速い変化は、ダンパ機能部で吸収され、
このような速い出力電圧の変動によつては、検出
電圧はその全体のレベルは変化せず脈流電圧分の
みの変化に止まるので、この変化幅に対する界磁
電流の可変率は小さくなりフリツカ電圧の発生を
防止できるという利点がある。一方、通常の負荷
変動等に伴なう定常的な出力電圧の変動に対して
は、ダンパ機能部はこれを吸収せずに、検出電圧
は全体的にレベル変化をするので、この変化幅に
対する界磁転流の可変率は大になり、電圧制御精
度も高められるという利点がある。

（実施例） 以下この考案を図面に基づいて説明する。第１
図はこの考案の実施例を示す図である。

まず構成を説明すると、図中符号Ｇは交流発電
機で、この交流発電機Ｇにおける回転子側には、
図示省略の内燃機関のクランク軸に直接または適
宜のカツプリングを介して取付けられた回転子鉄
心１が配設され、これに界磁巻線２が巻回されて
いる。また固定子側には励磁巻線３、および出力
巻線４が設けられ、この出力巻線４の一部が検出
巻線４ａとされている。そしてこのような交流発
電機Ｇに対して、次のような構成からなる自動電
圧調整装置Ｕが配設されている。即ち、まず検出
巻線４ａに、その交流出力電圧を整流するための
全波整流回路５が接続され、この全波整流回路５
に、電流制限用の抵抗R₁、平滑回路ｌ、分圧回
路ｍ、および制御回路ｎが順次接続されている。
平滑回路ｌは、直列接続された第１、第２のコン
デンサC₁，C₂と、第１のコンデンサC₁に並列接
続された抵抗R₂とで構成されている。第１のコ
ンデンサC₁は、その時定数が10〜50msecとなる
ような比較的容量の小さいものが使用され、これ
に対し第２のコンデンサC₂は、その時定数が
500msec程度以上となるような容量の大なるもの
が使用されている。而して抵抗R₂と第２のコン
デンサC₂とで交流発電機Ｇの速い回転変動によ
る検出電圧の変動を吸収する時定数を有するダン
パ機能部が構成され、第１のコンデンサC₁で、
上記のダンパ機能部で形成される平滑電圧分に重
畳される脈流電圧分を形成するための脈流形成機
能部が構成されている。

分圧回路ｍは、２個の抵抗R₃，R₄の直列回路
で構成されており、この分圧回路ｍで平滑回路ｍ
からの電圧が、さらに適宜のレベルに設定され、
ここが脈流電圧分を含む検出電圧とされて制御回
路ｎに導入される。

また、制御回路ｎには、当該制御回路ｎの動作
レベルを所定のレベルに設定するためのツエナー
ダイオードZDと、２個のスイツチング素子Q₁，
Q₂のダーリントン接続で構成されたスイツチン
グ回路が配置されている。スイツチング回路は、
検出電圧がツエナー電圧（所定レベルの設定電
圧）より低い場合に前段のスイツチング素子Q₁
がOFFで、次段のスイツチング素子Q₂がONに転
じる。

一方、発電機Ｇの励磁巻線３には、その出力電
圧を整流、平滑して界磁電流Ifとするための全波
整流回路６、及び平滑用コンデンサＣ３が接続さ
れており、この界磁電流Ifの出力線路７が界磁巻
線２を経て制御回路ｎにおけるスイツチング素子
Q₂のコレクタ端子に接続されている。Ｄはフラ
イホイールダイオードで界磁巻線２と並列に接続
されている。

次に第２図Ａ，Ｂも参照して作用を説明する。

(イ) 検出電圧の速い変化時。検出巻線４ａで検出
された交流発電機Ｇの出力電圧は全波整流回路
５で整流され、さらに平滑回路ｌで平滑されて
第２図Ａに示す脈流分を含む検出電圧（Vc₁＋
Vc₂）とされる。この検出電圧における平滑電
圧分Vc₂はダンパ機能部を形成している第２の
コンデンサC₂側に分担され、また脈流分Vc₁は
脈流形成機能部を形成している第１コンデンサ
C₁側に分担される。このような状態において
内燃機関のトルク脈動により交流発電機Ｇの回
転が脈動し、出力電圧が周期20msec位の速い
速度で変化すると、検出電圧もこれに応じて速
い速度で変化する。しかしこの周期20msec位
の速い変動は、時定数が500msec程度に設定さ
れたダンパ機能部で吸収され、第２図Ａ中Vc₂
は殆ど変化せず脈流分Vc₁のピーク値のみが同
図点線のように変化する。この結果、検出電圧
の変動幅e₁に対して界磁電流の可変率（t₃／t₁）
は、前記第３図の（t₂／t₁）に比較すると、か
なり小さい値に抑えられて、交流発電機は界磁
電流の変化に適正に追従した電圧を出力して電
圧制御がされ、フリツカ電圧の発生が防止され
る。

(ロ) 検出電圧の定常的な変化時。出力電圧の変動
前における検出電圧のVc₁分と、Vc₂分とがそ
れぞれ第１のコンデンサC₁側と、第２のコン
デンサC₂側とにそれぞれ分担される点は前記
(イ)の場合と同様である。このような状態におい
て通常の負荷変動等により出力電圧が周期
200msec程度以上の定常的な速度で変化すると
第２図Ｂに示すように検出電圧は点線で示すよ
うに全体的に変動する。従がつてこのときの検
出電圧の変動幅e₂に対する界磁電流の可変率
（t₄／t₁）は、前記第３図の（t₂／t₁）とほぼ同
程度の比較的大きな値となり、出力電圧の制御
精度が高められる。

このように、この実施例では検出電圧が、周期
20msec位まで速い速度で変動してもフリツカ電
圧は発生せず、そのフリツカ電圧の発生限界が高
められるので、このフリツカ電圧の発生抑止分だ
け電圧制御精度が一層高められる。

（考案の効果） 以上詳述したようにこの考案によれば、交流発
電機の出力電圧を検出してこれを整流平滑する回
路のうちの平滑回路は、抵抗とこの抵抗を介して
充放電動作される第２のコンデンサで構成される
ダンパ機能部と、前記抵抗に並列接続される第１
のコンデンサで構成される脈流形成機能部とを備
え、前記ダンパ機能部は前記内燃機関の爆発サイ
クル毎のトルク変動による前記交流発電機の回転
脈動に基づく前記検出電圧の高い周波数の変動を
平滑吸収する大きな時定数に設定し、前記脈流形
成機能部は前記ダンパ機能部の時定数よりも小な
る時定数に設定することにより、前記ダンパ機能
部で形成されたフラツトな検出電圧波形に前記脈
流形成機能部で形成された前記出力電圧の周波数
に同期した脈流波形の脈流電圧分を重畳するよう
に構成したから、交流発電機の回転脈動に伴つ
て、その出力電圧に速い変動が生じてもフリツカ
電圧の発生は防止され、且つ通常の負荷変動等に
伴なう定常的な出力電圧の変動に対しては適切な
定電圧作用が生じて電圧制御精度を高めることが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る内燃機関駆動交流発電
機の自動電圧調整装置の実施例を示す回路図、第
２図Ａ，Ｂは同上実施例の制御動作を説明するた
めの検出電圧及び界磁電流の通電時間間隔を示す
特性図で、同図Ａは交流発電機の早い回転変動に
対する制御動作の特性図、同図Ｂは定常的な出力
電圧の変動に対する制御動作の特性図、第３図は
従来の自動電圧調整装置の制御動作を説明するた
めの検出電圧および界磁電流の通電時間間隔を示
す特性図である。 １……回転子鉄心、２……界磁巻線、３……励
磁巻線、４……出力巻線、４ａ……検出巻線、
５，６……全波整流回路、C₁……脈流形成機能
部を構成するコンデンサ、C₂……ダンパ機能部
を構成するコンデンサ、Ｇ……交流発電機、Q₁，
Q₂……スイツチング素子、R₁〜R₅……抵抗、ZD
……ツエナーダイオード、ｌ……平滑回路、ｍ…
…分圧回路、ｎ……制御回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 界磁巻線とこの界磁巻線に界磁電流を供給する
   励磁巻線とを有する内燃機関駆動交流発電機の出
   力電圧を検出し、これを整流平滑することにより
   脈流波形の検出電圧を形成する整流回路および平
   滑回路を有するとともに、この脈流波形の検出電
   圧と所定レベルの設定電圧とを比較し、前記検出
   電圧が前記設定電圧を越えている区間であるか否
   かに応じて前記界磁巻線への界磁電流の供給をス
   イツチング制御することにより前記出力電圧を一
   定値に維持する制御回路を備える内燃機関駆動交
   流発電機の自動電圧調整装置において、前記平滑
   回路は、抵抗とこの抵抗を介して充放電動作され
   る第２のコンデンサで構成されるダンパ機能部
   と、前記抵抗に並列接続される第１のコンデンサ
   で構成される脈流形成機能部とを備え、前記ダン
   パ機能部は前記内燃機関の爆発サイクル毎のトル
   ク変動による前記交流発電機の回転脈動に基づく
   前記検出電圧の高い周波数の変動を平滑吸収する
   大きな時定数に設定し、前記脈流形成機能部は前
   記ダンパ機能部の時定数よりも小なる時定数に設
   定することにより、前記ダンパ機能部で形成され
   たフラツトな検出電圧波形に前記脈流形成機能部
   で形成された前記出力電圧の周波数に同期した脈
   流波形の脈流電圧分を重畳するように構成したこ
   とを特徴とする内燃機関駆動交流発電機の自動電
   圧調整装置。