JPH066720Y2 - 発電機の電圧調整装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、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。

（従来の技術） エンジンの回転力で小型の発電機を駆動し、その出力電
力を屋外屋内を問わずに随所で使用できるようにした発
動発電機においては、これを使用する国により、出力電
圧が、100ボルト、110ボルト、120ボルト、220ボルト、
240ボルトというように異なることになる。しかしなが
ら発電機の出力側に接続される電圧調整器はこれらの出
力電圧によって個別に製作することなく、共通の装置を
使用し、発電機の出力コイルと電圧調整器側の整流器と
の間に抵抗器を介装し、この抵抗値を適宜選定すること
により対応させている。

ここで、発電機の補助コイルより界磁電力を得て発電す
る形式の自励式の交流発電機と、その電圧調整器の回路
を第１図について説明する。１は交流発電機（以下、発
電機という）であって、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、やはり図示しな
いロータに巻回された界磁コイル４とを有するものであ
る。

５は電圧調整器である。この電圧調整器５は、発電機１
の出力コイル２が発生する電圧と、電圧調整器５の整流
器７の入力電圧とが適切に整合するように電圧を調整す
るために用いられる前述の抵抗器６を介して出力コイル
２に接続された整流器７、抵抗器８、コンデンサ９から
なる整流回路と、補助コイル３に接続された整流器10、
コンデンサ11とからなる整流回路とを有する。

これら整流回路の負極側は共通に接続されている。また
コンデンサ９には２個の抵抗器12,13の直列回路が並列
に接続されている。抵抗器12,13の接続個所と負極側と
の間にはツェナダイオード14と抵抗器15とが直列に接続
されている。抵抗器15にはダイオード16が並列接続され
ている。

界磁コイル４の一端は整流器10の正極側の出力端に接続
されており、他端は逆方向のダイオード17を介して負極
側の出力端に接続されている。この部分において界磁コ
イル４にはダイオード18が並列に接続されている。そし
てダイオード17,18の接続点にはコンデンサ19と抵抗器2
0の直列回路を介してツェナダイオード14と抵抗器15の
接続点が接続されている。

ツェナダイオード14と抵抗器15の接続点には、次段のト
ランジスタ23の短絡回路となるトランジスタ21のベース
と、コンデンサ22の一端が接続されている。トランジス
タ21のエミッタは、次に説明するトランジスタ23のエミ
ッタとともに整流器10の負極側の出力端に接続されてい
る。

トランジスタ21のコレクタと整流器10の正極側の出力端
との間には抵抗器24が接続され、トランジスタ23のコレ
クタは、ダイオード17,18の接続点に接続されている。
またトランジスタ23のベース、エミッタ間にも抵抗器25
が接続されている。

このような構成の交流発電機と電圧調整器は、次のよう
に作用する。すなわち発電機１のロータが回転駆動され
て出力コイル２に電圧が発生すると、この電圧は図示し
ない負荷に供給されることになる。そしてこれと同時に
この電圧は電圧調整用の抵抗器６を介して整流器７に入
力し、整流されて抵抗器12,13に供給される。

これにより発電機１の交流出力電圧は直流脈動電圧に変
換される。そして抵抗器12,13の接続点はツェナダイオ
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、分圧電圧が一定値を超えたとき（ツェナダイオ
ード14のツェナ電圧を超えたとき）に、トランジスタ21
は導通することになる。

出力コイル２に生ずる出力電力が、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ェナダイオード14
の作動電圧以下のときには電圧調整器５は作動せず、補
助コイル３に発生した電圧が、その状態では導通してい
るトランジスタ23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ェナ
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23は遮断し、界磁コイル５への電流を
制限して発電機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。

この場合においてツェナダイオード14に与えられる電圧
は、コンデンサ９の両極間電圧となるが、この電圧は
第２図に示すように基準電圧に対して脈動したものと
なる。負荷変動等により発電機１の出力電圧が上昇する
とコンデンサ９の両極間電圧は上り、そのために界磁コ
イル４に界磁電圧を印加する時間が短かくなり、界磁電
流が減少するので、発電機１の出力電圧は低下すること
になる。逆に出力電圧が低下すれば界磁電圧印加時間は
長くなり、界磁電流は増加し、出力電圧を上昇させる。
このようにして、この電圧調整器５は発電機１の出力電
圧を一定に調整する。

このような作動において、実際には負荷を大きくすると
出力電圧の波形歪が大きくなり、第３高調波が増大する
ので、電圧検出回路においてコンデンサ９のインピーダ
ンスは高調波分については減少し、そのために交流実効
値とコンデンサ９の両極間電圧は相応しないで低い値と
なる。その結果、電圧調整器５は出力電圧が低いものと
判断し、界磁電流を高くするので、発電機１の出力コイ
ル２の焼損、過大な界磁電流による界磁コイル４の焼
損、あるいは電圧調整器５の故障や外部負荷の故障を引
き起こす問題があった。

第３図は出力電圧と負荷電流との関係を示すもので、
は定格電圧を、は定格電流を、または出力電圧特性
をそれぞれ表わしている。第４図は定格時出力電圧の波
形の例を示すもので、この波形は、基本波成分「１」
に対して、第３高調波成分「0.25」、第５高調波成分
「0.1」を含んでいるところを表わしている。

（考案が解決しようとする課題） 一般に、小型の発電機においては、発電容量が小さく限
られているために、負荷が増大したとき、あるいは負荷
の種類によって出力波形に高調波が発生することがあ
り、発生したときには出力波形に乱れが生ずることにな
る。特に定格出力限度の負荷が接続されたときには、こ
の高調波の影響を受けることが多かった。高調波は、た
とえば回転数が3000r.p.mで周波数が50Hzの発電機にお
いては、第３高調波が150Hz、第５高調波が250Hzとな
り、第３、第５、第７、…、…と発生し、第３高調波を
筆頭にして順次小さくなっていくものである。

したがって、とりあえず第３高調波のみを除去すれば出
力波形への影響を無くすことができることになる。従来
にあっては、高調波除去のためにフィルタを用いていた
が、このフィルタ内の抵抗器によって、出力電圧が低下
してしまう問題があった。

本考案はこの点に鑑みてなされたものであり、別途フィ
ルタを設ける必要がなく、発電機と電圧調整器との間に
もともと接続されている抵抗器を利用して、この部分に
高調波除去用のフィルタを形成する回路を提供しようと
するものである。

（課題を解決するための手段） 本考案は上記目的を達成するため、発電機の出力コイル
を、電圧降下用の抵抗器を介して整流器の入力側に接続
し、該整流器の出力側を、コンデンサと抵抗器とからな
る平滑回路に接続し、該整流器ならびに平滑回路により
発電機の出力コイルに発生した電圧を整流平滑して直流
脈動電圧に変換し、この直流脈動電圧の大きさに応じ
て、補助コイルに発生した電圧を界磁コイルに供給して
発電機出力電圧を調整する電圧調整器を備えた自励式の
交流発電機において、前記発電機の出力コイルに接続さ
れた抵抗器に並列に、該抵抗器の抵抗値との関係で、該
抵抗器接続部分のインピーダンスが第３高調波に対して
減少するような値となるコンデンサを接続した構成とし
たものである。

（作用） このように構成することにより、抵抗器とこの抵抗器に
並列に接続されたコンデンサとによる回路のインピーダ
ンスが、出力電圧の周波数より高い周波数となる第３高
調波に対して減少することになり、整流器の出力側に接
続されたコンデンサのインピーダンス低下と相反するこ
とになって、この結果、出力電圧の上昇を防止し、出力
電圧の安定化ができることになる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を第５図について説明する。こ
の図に示すように、発電機１の出力コイル２と電圧調整
器５の整流器７の間に介装された抵抗器６には並列に、
コンデンサ26が接続されている。その他の部分について
は第１図と変るところはない。このコンデンサ26の接続
により、この部分のインピーダンスＺは、抵抗器６の抵
抗値をＲＡ、コンデンサ26の容量をＣＡとしたとき、 となる。コンデンサ26を抵抗器６に並列に接続するに当
っては、コンデンサ26の容量値と抵抗器６の抵抗値とを
考慮し、発電機１の出力コイル２に発生する出力電圧と
電圧調整器５の整流器７の入力電圧とが適切に整合し、
同時にこの部分のインピーダンスＺが第３高調波に対し
て減少するように、コンデンサ26の容量値と抵抗器６の
抵抗値を設定する。

この設定の具体的な進めかたは、前述のようにたとえば
回転数が3000r.p.mで周波数が50Hzの発電機において
は、第３高調波が150Hzであるから、この150Hzおよびそ
の近傍の周波数のみが除去されるようなハイパス、ロー
パスフィルタを構成するように、コンデンサ26の容量値
と抵抗器６の抵抗値を設定するのである。

このように、コンデンサ26の容量値と抵抗器６の抵抗値
を設定することにより、インピーダンスＺは第３高調波
に対しては減少することになるので、コンデンサ26の両
極間電圧を引き上げるようになり、コンデンサ９のイン
ピーダンス低下と相反することになって、出力電圧の上
昇を防止できることになる。

（考案の効果） 本考案は上述のように構成したものであるから、発電機
の出力コイルと電圧調整器の整流器との間に接続された
抵抗器とこの抵抗器に並列に接続されたコンデンサとに
よる回路のインピーダンスが、このコンデンサの値を適
宜選定することにより、出力電圧の周波数より高い周波
数となる第３高調波に対して減少させることができるこ
とになり、この結果、整流器の出力側に接続されたコン
デンサのインピーダンス低下と相反することになって、
出力電圧の上昇を防止し、出力電圧の安定化が図れるこ
とになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電機と電圧調整器の回路図、第２図は第１図
中の一部の脈動電圧を示す波形図、第３図は出力電圧と
負荷電流との関係を示す波形図、第４図は定格時出力電
圧の波形例を示す波形図、第５図は本考案の一実施例の
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 ４……界磁コイル ５……電圧調整器 ６……抵抗器 ７……整流器 26……コンデンサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】発電機の出力コイルを、電圧降下用の抵抗
   器を介して整流器の入力側に接続し、該整流器の出力側
   を、コンデンサと抵抗器とからなる平滑回路に接続し、
   該整流器ならびに平滑回路により発電機の出力コイルに
   発生した電圧を整流平滑して直流脈動電圧に変換し、こ
   の直流脈動電圧の大きさに応じて、補助コイルに発生し
   た電圧を界磁コイルに供給して発電機出力電圧を調整す
   る電圧調整器を備えた自励式の交流発電機において、前
   記発電機の出力コイルに接続された抵抗器に並列に、該
   抵抗器の抵抗値との関係で、該抵抗器接続部分のインピ
   ーダンスが第３高調波に対して減少するような値となる
   コンデンサを接続したことを特徴とする発電機の電圧調
   整装置。