JPH0564039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は自励式の交流発電機に適用できる電圧
調整装置に関するものである。

（従来技術） 自励式の交流発電機では、電力を取り出す出力
コイルが設けられる固定子側に出力コイルとは別
個の補助コイルを設け、この補助コイルに誘起さ
れる電圧を電圧調整回路を介して界磁コイルに供
給するようにしてある。電圧調整回路には補助コ
イルに誘起される電圧が一定値を超えたときには
遮断状態になり、一定値以下のとき導通するトラ
ンジスタ（後述の主トランジスタ）が設けられ、
出力電圧を一定に保つようになつている。

このような作用をする従来の電圧調整回路で
は、通常の電球負荷などの場合には何の問題もな
いが、負荷が容量性のものであり、進相特性を有
するものであつたとすると、出力電圧が異常に上
昇してしまうことがある問題がある。

（発明の目的） 本発明はこの点に鑑みて成されたもので、負荷
が容量性のものであつても、出力電圧が異常上昇
しないようにしたものである。

（発明の構成） 本発明は上記目的を達成するために、界磁コイ
ル５を巻回したロータ４と、ステータに巻回され
負荷に電力を供給するための出力コイル２と、前
記界磁コイル５に給電するための補助コイル３と
を有する発電機本体と、前記補助コイル３から前
記界磁コイル５に供給する電流を制御する主トラ
ンジスタ２８を界磁コイル５に直列に接続し、出
力コイル２の出力電圧に応じて主トランジスタ２
８を導通、遮断制御することにより、制御された
電流を前記界磁コイル５に供給して出力電圧を調
整する電圧調整器６とからなる自励式の交流発電
機１において、前記電圧調整器６中の前記主トラ
ンジスタ２８に接続された界磁コイル５に並列
に、かつ、主トランジスタ２８に直列に、導通の
とき界磁コイル５に発生する電流をバイパスする
補助トランジスタ３１を接続し、前記界磁コイル
５の発生電圧が、前記補助コイル３の整流回路８
の出力側に接続されたコンデンサ９の電圧よりも
高い時に、前記補助トランジスタ３１を導通する
制御部を補助トランジスタ３１の制御端子側に接
続すると共に、該補助トランジスタ３１の導通に
より導通して前記主トランジスタ２８を遮断する
トランジスタ２１を該主トランジスタ２８の制御
端子側に接続した構成としたものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図について説明
すると、１は交流発電機（以下、発電機という）
であつて、図示しないステータに巻回された出力
コイル２および補助コイル３と、ロータ４に巻回
された界磁コイル５とを有するものである。出力
コイル２は負荷に電力を供給するためのものであ
り、補助コイル３は界磁コイル５に給電するため
のものである。出力コイル２には図示しない負荷
のほか、電圧調整器６の整流回路７の入力側が接
続され、補助コイル３には整流回路８の入力側が
接続されている。整流回路８の出力側にはコンデ
ンサ９が接続され、整流回路７の出力側には抵抗
器１０を介して、コンデンサ１１と２個の直列抗
器１２，１３の並列回路が接続されている。

抵抗器１２，１３の接続点にはツエナイダイオ
ード１４を介して、抵抗器１５〜１８の各一端
と、コンデンサ１９の一極が接続されている。抵
抗器１６の他端は整流回路７の負極側（以下、接
地ラインという）に接続されている。この抵抗器
１６にはダイオード２０が並列接続され、またツ
エナダイオード１４との接続側にトランジスタ２
１のベースが接続されている。抵抗器１８の他端
には抵抗器２２の一端が接続されている。そして
抵抗器２２の他端の接地ラインとの間にはダイオ
ード２３とコンデンサ２４が直列に接続され、ダ
イオード２３とコンデンサ２４の接続点と前述の
抵抗器１６，１８の接続点の間に、前述の抵抗器
１７が接続されている。

トランジスタ２１のエミツタは接地ラインに接
続されており、コレクタは抵抗器２５を介して、
界磁コイル５の一端に接続された整流回路８の正
極側（以下、正ラインという）に接続されてい
る。なお、界磁コイル５はダイオード２６を介し
て正ラインに接続される。トランジスタ２１のベ
ース、エミツタ間には、前述のコンデンサ１９が
接続されている。なお、二つの整流回路７，８の
負極側は共通に接続されている。トランジスタ２
１のコレクタは、トランジスタ２７のベースに接
続されている。そしてトランジスタ２７のエミツ
タはトランジスタ２８のベースに、コレクタはコ
レクタに、それぞれ接続されている。トランジス
タ２７，２８のコレクタと抵抗器１５との間には
コンデンサ２９が接続され、トランジスタ２８の
コレクタ、エミツタ間にはツエナダイオード３０
が接続されている。

トランジスタ２８は後述のトランジスタ３１と
の関係で主トランジスタとしての作用をさせるも
のである。トランジスタ２７，２８のコレクタと
正ラインとの間にはトランジスタ２８に対して補
助トランジスタとして作用するトランジスタ３１
が接続されている。そしてこのトランジスタ３１
には、ダイオード３２が逆向きに並列接続され、
さらにコンデンサ３３と抵抗器３４の直列回路も
並列接続されている。トランジスタ３１のベース
はダイオード３５を介して前述の抵抗器１８，２
２の接続点に接続されると共に、トランジスタ３
６のコレクタに接続されている。トランジスタ３
６のベースは正ラインに接続され、エミツタは抵
抗器３７を介してダイオード２６のカソード側正
ラインに接続されている。そしてダイオード３６
には逆向きのダイオード３８，３９の直列回路が
並列に接続されている。

このように構成されたこの装置は次のように作
用する。まず、負荷が電球等であつて、進相特性
を有しないような場合には、発電機１のロータ４
が回転駆動されて出力コイル２に出力電圧が発生
すると、この電圧は図示しない電球等に供給され
ることになる。そしてこれと同時にこの電圧は整
流回路７、抵抗器１０、およびコンデンサ１１で
整流平滑され、抵抗器１２，１３に供給されるこ
とになる。そして抵抗器１２，１３の接続点はツ
エナダイオード１４を介してトランジスタ２１の
ベースに接続されているので、分圧電圧が一定値
（ツエナ電圧）を超えると、トランジスタ２１が
導通することになる。

出力コイル２に生ずる出力電圧が、あらかじめ
設定された電圧、すなわち図の回路におけるツエ
ナダイオード１４の作動電圧以下のときには電圧
調整器６は作動せず、補助コイル３に発生した電
圧が、ダイオード２６とその状態では導通してい
るトランジスタ２８を介して界磁コイル５に供給
され、発電作用を行なうことになる。出力電圧が
上昇してツエナダイオード１４が導通するとトラ
ンジスタ２１が導通するので、トランジスタ２７
は遮断し、したがつてトランジスタ２８も遮断し
て、界磁コイル５への電流を制限し（この場合
は、界磁コイル５のインダクタンスにより、電流
はダイオード２６，３２を通つて流れつづける）、
発電機１の出力電圧を低下させる。これを適宜繰
返えして電圧調整を行なうことになる。

このように作用するとき、トランジスタ３６の
ベース、エミツタ間電圧を見ると、ダイオード２
６の順電圧降下分だけ常時逆バイアスとなり、遮
断状態を続けるので、トランジスタ３１も常時遮
断となる。進相特性を有しない負荷の場合には、
トランジスタ３１はこのように遮断状態を継続す
る。

次に、負荷が容量性のものであり、進相特性を
有するものであるとき（第２図の実線参照）に
は、進相電流が界磁を増磁するので、出力電圧は
上昇することになる。いま、出力電圧が若干上昇
し、トランジスタ２８が遮断状態のときを考える
と、界磁コイル５には交番電圧が誘起され、その
電圧が第１図のvf矢印と逆方向の場合、界磁電流
は第１図のif矢印の方向に、ダイオード２６，３
２を通つて流れることになる。

界磁コイル５に誘起される電圧が第１図のvf方
向に反転すると、界磁電流はダイオード３９，３
８、コンデンサ３３、抵抗器３４を介して第１図
のifと逆方向に流れ始める。この時、トランジス
タ３６のベース、エミツタ間は正バイアスとな
り、導通する。これによりトランジスタ３１は導
通するので、（第２図参照）、界磁電流はダイオ
ード３９，３８を通り、トランジスタ３１で短絡
された回路を流れる。逆方向電流が減少し、トラ
ンジスタ３６を正バイアスするだけの電流が流れ
なくなると、トランジスタ３１は遮断となる。こ
のように、界磁コイル５に誘起される電圧による
界磁電流は、正逆両方向とも短絡されて流れるの
で、その界磁電流の直流分は零となり、出力電圧
の異常上昇は抑えられることになる。

負荷が小さな容量性のものであるときには、ト
ランジスタ２８はコンデンサ１１の脈動電圧に応
じて導通、遮断を繰返えし、また界磁電流ifも正
逆方向に交番する（第２図参照。はトランジス
タ２８の導通期間）通常、界磁電流がトランジス
タ３１を介して逆方向に流れている時、トランジ
スタ２８は位相が異なるため、導通するタイミン
グにはなつていない。容量性負荷と誘導性負荷の
並列負荷時（第２図の破線参照）には、条件によ
つてはトランジスタ３１が導通して逆方向の界磁
電流を流している時、トランジスタ２８が導通す
ることがあり、この場合はトランジスタ３１，２
８でコンデンサ９の電荷を短絡することとなり、
このときには大電流が流れ、トランジスタ３１，
２８を焼損する危険がある。

本発明の回路にあつては、トランジスタ３６が
導通時、トランジスタ２１を導通、すなわちトラ
ンジスタ２８を強制的に遮断としているので、上
記のようなトランジスタ２８，３１による短絡焼
損は生じ得ない。トランジスタ３６が導通になる
と抵抗器１８を介してトランジスタ２１にベース
電流を流し、トランジスタ２１を直ちに導通とす
る。また抵抗器２２とダイオード２３を介してコ
ンデンサ２４を充電することになる。

トランジスタ３６が遮断すると、トランジスタ
２１にはコンデンサ２４より抵抗器１７を介して
ベース電流が供給され、ある期間は導通しつづけ
る。すなわち遅延回路を付加している。これによ
りトランジスタ３１が完全に遮断してからトラン
ジスタ２８が導通となり、両トランジスタ２８，
３１の導通による焼損を防止するようになつてい
る。第２図中、はダイオード３８，３９とトラ
ンジスタ３１の順電圧降下を示し、はダイオー
ド３２，２６の順電圧降下を示している。そして
二点鎖線は本発明を用いない場合、すなわち抵抗
器１８，２２，１７、およびコンデンサ２４と、
ダイオード２３を接続しない状態を表わしてい
る。

第３図は本発明の他の実施例の要部を示すもの
である。この場合には界磁電流の向きを検出する
ダイオード２６、３８，３９の接続位置を変え、
これに応じてトランジスタ４０，４１、抵抗器４
２，４３，４４，４５、およびコンデンサ４６を
加えて、回路構成にも変更を加えたものである
が、作動において変るところはない。

（発明の効果） 本発明は上述のように構成したものであるか
ら、次のような効果がある。

容量性負荷での発電機出力電圧の異常上昇を
押さえることができる。

電圧調整器内の励磁電源用コンデンサは界磁
コイル側からは充電されないので、異常昇圧が
なく、また、コンデンサ、トランジスタ、ダイ
オード等の回路素子を破損することがない。

界磁コイルに逆電流が流れている期間、界磁
電流制御用のトランジスタを遮断するようにし
てあるので、回路動作が安定し、高い信頼性を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は
電圧と電流の波形を示すグラフ、第３図は本発明
の他の実施例の要部の回路図である。 １……発電機、２……出力コイル、３……補助
コイル、５……界磁コイル、６……電圧調整器、
２８，３１……トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 界磁コイル５を巻回したロータ４と、ステー
   タに巻回され負荷に電力を供給するための出力コ
   イル２と、前記界磁コイル５に給電するための補
   助コイル３とを有する発電機本体と、前記補助コ
   イル３から前記界磁コイル５に供給する電流を制
   御する主トランジスタ２８を界磁コイル５に直列
   に接続し、出力コイル２の出力電圧に応じて主ト
   ランジスタ２８を導通、遮断制御することによ
   り、制御された電流を前記界磁コイル５に供給し
   て出力電圧を調整する電圧調整器６とからなる自
   励式の交流発電機１において、前記電圧調整器６
   中の前記主トランジスタ２８に接続された界磁コ
   イル５に並列に、かつ、主トランジスタ２８に直
   列に、導通のとき界磁コイル５に発生する電流を
   バイパスする補助トランジスタ３１を接続し、前
   記界磁コイル５の発生電圧が、前記補助コイル３
   の整流回路８の出力側に接続されたコンデンサ９
   の電圧よりも高い時に、前記補助トランジスタ３
   １を導通する制御部を補助トランジスタ３１の制
   御端子側に接続すると共に、該補助トランジスタ
   ３１の導通により導通して前記主トランジスタ２
   ８を遮断するトランジスタ２１を該主トランジス
   タ２８の制御端子側に接続したことを特徴とする
   交流発電機の電圧調整装置。