JPH0678447A - 自励式交流発電機の短絡保護方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電機の短絡保護を行なう方式に関し、発電
機の負荷特性から、ブレーカによる短絡保護が行なわれ
ない場合に有効な、自励式交流発電機の短絡保護方式を
提供することを目的とする。 【構成】 ステータ側に出力コイル２を備えロータ側に
界磁コイル５を備えるとともに、ステータ側に設けられ
た補助コイル３の出力電圧を整流して界磁コイル５に供
給し、電圧調整回路６を備えて出力コイル２の電圧に応
じて界磁コイル５の電流を断続することにより出力コイ
ル２の電圧を一定に保つ自励式交流発電機において、界
磁遮断回路３１を設け、出力コイル２の電圧が定常値よ
り低い状態がある期間継続したとき、界磁コイル５の電
流を遮断して発電を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電機の短絡保護を行
なう方式に関し、特に負荷側短絡時に、出力回路に設け
られたブレーカによって負荷を自動的に遮断して、発電
機を保護するようにした自励式交流発電機において、発
電機の負荷特性から、ブレーカによる短絡保護が行なわ
れない場合に有効な、自励式交流発電機の短絡保護方式
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エンジン発電機には、自励式の交流発電
機が一般に用いられている。自励式交流発電機において
は、出力回路にブレーカを装着して、負荷側短絡時、負
荷を自動的に遮断することによって、発電機を保護する
方式が用いられている。

【０００３】このような短絡保護方式においては、発電
機の負荷特性が巻き込み特性の場合等、短絡時に、ブレ
ーカによる遮断が行なわれない場合でも、発電停止して
発電機を保護できることが求められている。

【０００４】図３は、従来の発電機回路を示したもので
あって、符号１は自励式交流発電機を示し、符号２は出
力コイルを、符号３は補助コイルを、符号５は界磁コイ
ルを、又符号１８はロータを各々示す。また、符号６は
電圧調整回路を示し、符号７は補助コイル用整流器を、
符号８は出力コイル用整流器を各々示す。更に、符号９
は補助コイル整流電圧の平滑コンデンサを、符号１１は
出力コイル整流電圧の平滑コンデンサを、また符号１８
はロータを示す。

【０００５】自励式交流発電機１において、ロータ１８
はエンジンに結合されて回転する。ロータ１８に施され
た界磁コイル５には、電圧調整回路６から供給される界
磁電流が流れているので、ステータに設けられた出力コ
イル２に単相交流電圧を誘起し、これによって交流出力
を発生する。ステータ側には、出力コイルと別に補助コ
イル３が設けられていて、補助コイル３に誘起される電
圧によって、電圧調整回路６を経て、界磁コイル５に界
磁電流を供給する。

【０００６】電圧調整回路６においては、補助コイル３
の発生電圧を整流器７で整流し、平滑コンデンサ９で平
滑化して、トランジスタ１６を介して、界磁コイル５に
供給する。この際、出力コイル２の誘起電圧を整流器８
で整流し、抵抗１０，平滑コンデンサ１１で平滑化した
電圧を、抵抗１２，１３からなる分圧回路で分圧し、ツ
ェナダイオード１４を経てトランジスタ１５に供給し
て、そのオン，オフを制御し、トランジスタ１５の出力
によって、トランジスタ１６のオン，オフを制御する。

【０００７】これによって、電圧調整回路６の出力電流
は、出力コイル２の誘起電圧が一定値を超えたときオフ
となり、出力コイル２の誘起電圧が一定値以下のときオ
ンとなるように制御されるので、出力コイル２における
出力電圧は、一定に保たれるようになっている。

【０００８】さらに、出力コイル２の出力側には図示し
ないブレーカが設けられていて、負荷側が短絡したとき
は、このブレーカが自動的に遮断することによって、発
電機を保護する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】エンジン発電機におけ
る、従来の自動電圧調整回路においては、上述のよう
に、負荷側で短絡が発生したときは、負荷側に設けられ
たブレーカが動作することによって、発電機を保護する
ようになっている。

【００１０】この場合、発電機の負荷特性によっては、
ブレーカによる短絡保護が有効に行なわれない場合があ
る。図４は、発電機の負荷特性を例示したものであっ
て、出力電圧Ｅに対して、負荷電流Ｉが巻き込み特性を
有する場合を示している。

【００１１】負荷特性が、図４においてＡに示すような
巻き込み特性を有する発電機の場合や、Ｂに示すように
ブレーカの容量に対して短絡電流値が低い発電機の場
合、ブレーカによって短絡電流を遮断することは困難で
ある。そのため、短絡状態で出力電圧を一定値まで上げ
ようとして、界磁コイル５に過大な電流を流し続けるこ
ととなり、界磁コイル５の温度が上昇して焼損するおそ
れがあるという問題がある。

【００１２】

【発明の目的】本発明は、このような従来技術の課題を
解決しようとするものであって、発電機の負荷特性が巻
き込み特性の場合等、短絡時に出力側に設けられている
ブレーカが遮断動作を行なわない場合であっても、電圧
調整回路内の界磁遮断回路が作動して発電を停止し、従
って界磁コイルの焼損を防止することができる、自励式
交流発電機の短絡保護方式を提供することを、その目的
としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明では、ステータ側
に出力コイル２を備えロータ側に界磁コイル５を備える
とともに、ステータ側に設けられた補助コイル３の出力
電圧を整流して界磁コイル５に供給し、電圧調整回路６
を備えて出力コイル２の電圧に応じて界磁コイル５の電
流を断続することによって出力コイル２の電圧を一定に
保つ自励式交流発電機において、出力コイル２の電圧が
定常値より低い状態がある期間継続したとき、界磁コイ
ル５の電流を遮断して発電を停止させる界磁遮断回路３
１を設ける、という構成を採っている。これによって前
述した目的を達成しようとするものである。

【００１４】

【作用】自励式交流発電機１は、ステータ側に出力コイ
ル２を備えて、出力電圧を発生し、ロータ側に界磁コイ
ル５を備えて、所要の直流励磁を行なう。この直流励磁
は、ステータ側に設けられた補助コイル３の出力電圧を
整流して、界磁コイル５に供給することによって行なわ
れる。

【００１５】さらに、電圧調整回路６を備えて、出力コ
イル２の電圧が高いとき界磁コイル５の電流を遮断し、
出力コイル２の電圧が低いとき界磁コイル５に電流を供
給するように制御することによって、出力コイル２の電
圧を一定に保つようになっている。

【００１６】本発明においては、このような発電機１に
対して、界磁遮断回路３１を設けて、出力コイル２の電
圧が定常値より低い状態がある期間継続したとき、界磁
コイル５の電流を遮断することによって、発電機１にお
ける発電を停止させるようにする。

【００１７】従って本発明によれば、発電機１の負荷特
性が巻き込み特性の場合等、負荷短絡時に、出力側に設
けられたブレーカによって負荷を遮断する短絡保護が行
なわれない場合でも、有効に短絡保護を行なうことが可
能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図２に
基づいて説明する。ここで図３におけると同じものを同
じ番号で示す。

【００１９】図１に示す自励式交流発電機１において、
補助コイル３に発生した電圧を整流して、電圧調整回路
６におけるトランジスタ１６によって制御し、界磁コイ
ル５に供給することによって、発電を行なう点は、図３
に示された従来技術の場合と同様である。

【００２０】図１に示された実施例においては、図３に
示された従来回路に対して、さらに本発明の界磁遮断回
路３１を有している。すなわち、出力コイル２の発生電
圧を整流して生じた直流電圧を、抵抗１９，２０からな
る分圧回路で分圧して取り出した電圧をツェナダイオー
ド２１を経て、トランジスタ２２のベースに接続する。
トランジスタ２２のエミッタは接地され、コレクタは、
抵抗２３を経て補助コイル３の出力電圧を整流する整流
器７の正電圧側に接続されている。

【００２１】トランジスタ２２のコレクタは抵抗２４，
コンデンサ２６，抵抗２５からなる回路を経て、ツェナ
ダイオード２７と抵抗２８の並列回路に接続されてい
る。サイリスタ２９のゲートは抵抗２５，２８の接続点
に接続されるとともに、陰極を接地され、陽極をトラン
ジスタ１６のベースに接続されている。

【００２２】図２は、図１に示された実施例の動作タイ
ミングを示したものであって、（ａ）は出力コイルの発
生電圧すなわち図１におけるＡ−Ｂ間の電圧、（ｂ）は
整流器８の出力を抵抗１０，コンデンサ１１で平滑化し
た電圧すなわち図１におけるＣ点の電圧、（ｃ）はトラ
ンジスタ１５の出力電圧、（ｄ）はトランジスタ１６の
出力電圧、（ｅ）はトランジスタ２２の出力電圧であ
る。以下、図１および図２に基づいて、本発明の短絡保
護回路の動作を説明する。

【００２３】通常動作時においては、発電機１のロータ
１８がエンジンによって回転駆動されることによって、
出力コイル２に出力電圧を発生し、この電圧は図示され
ないブレーカを経て外部の負荷に供給される。これと同
時に、この出力電圧を整流回路８で整流し、抵抗１０，
コンデンサ１１で平滑化して、抵抗１２，１３からなる
分圧回路と、抵抗１９，２０からなる分圧回路とに供給
する。

【００２４】抵抗１２，１３の接続点からツェナダイオ
ード１４を介してトランジスタ１５のベースに接続され
ているので、出力コイル２の発生電圧が低く、分圧され
た電圧がツェナダイオード１４で定まる一定電圧（ツェ
ナ電圧）に達しないときは、ツェナダイオード１４は導
通せず、トランジスタ１５がオフであって、従ってトラ
ンジスタ１６が常時オンとなるので、整流器７の整流電
圧がトランジスタ１６を経てそのまま界磁コイル５に供
給されて、発電作用が行なわれる。

【００２５】出力コイル２の発生電圧が上昇して、抵抗
１２，１３の接続点の電圧が、ツェナダイオード１４の
電圧を超えると、ツェナダイオード１４は導通して、ト
ランジスタ１５がオンとなるので、トランジスタ１６は
オフとなり、界磁コイル５に対する電流が遮断されて、
出力電圧が低下する。このような動作を繰り返すことに
よって、出力電圧が一定に保たれる。以上の動作は、図
３に示された従来の場合と同じである。

【００２６】一方、本発明の界磁遮断回路３１において
は、通常動作時は、抵抗１９，２０からなる分圧回路の
分圧電圧は、ツェナダイオード２１のツェナ電圧以上で
あって、トランジスタ２２はオンとなり、従ってサイリ
スタ２９は遮断状態である。

【００２７】負荷が短絡状態になると、出力電圧が低下
するため、電圧調整回路６において、ツェナダイオード
１４は導通せず、トランジスタ１５はオフとなる。従っ
て、電圧調整回路６は動作せず、整流器７によって補助
コイル３の発生電圧を整流した電圧が、トランジスタ１
６を介してそのまま界磁コイル５に供給されるので、発
電作用が継続されることとなる。

【００２８】この状態では、ツェナダイオード２１は導
通せず、従ってトランジスタ２２はオフであって、抵抗
２３，２４，コンデンサ２６からなる回路を経て、ツェ
ナダイオード２７と抵抗２８の並列回路に、ツェナダイ
オード２７によって定まる一定電圧を発生し、この電圧
をゲートに与えられることによってサイリスタ２９がオ
ンになる。これによってトランジスタ１６がオフとな
り、界磁コイル５の電流が遮断されるため、発電機１の
発電が停止する。このような動作は、抵抗２３，２４，
コンデンサ２６等からなる時定数回路によって、出力電
圧低下状態がある時間継続したときに行なわれる。

【００２９】この際、界磁電流が０になっても、ロータ
１８に取り付けられている初期励磁用磁石およびロータ
コア残留磁束によって、補助コイル３には数Ｖの電圧が
発生し続けている。このため、サイリスタ２９はオン状
態を続けることができ、従って、エンジンを一旦停止し
て再始動しない限り、発電状態になることはない。な
お、エンジン始動時には、抵抗２３，２４，２５，２８
およびコンデンサ２６の時定数によって、抵抗２５，２
８の接続点の電位上昇を遅らせることによって、サイリ
スタ２９のゲートがオンにならないように設定されてい
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、エ
ンジン発電機等の自励式交流発電機の出力電圧を一定に
保つ電圧調整回路において、発電機の負荷特性が巻き込
み特性の場合等、負荷短絡時に、出力側におけるブレー
カが動作しない場合でも、本発明の界磁遮断回路が動作
することによって発電停止するので、界磁コイルの焼損
を防止することができる。更に、本発明によれば、発電
機の負荷側で短絡したとき、確実に発電停止することが
できるとともに、発電停止することで、なんらかの異常
があったことを知ることができるという従来にない優れ
た自励式交流発電機の短絡保護方式を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】図１に示された実施例の動作タイミングを示す
図である。

【図３】従来の発電機回路を示す図である。

【図４】発電機の負荷特性を例示する図である。

【符号の説明】

２ 出力コイル ３ 補助コイル ５ 界磁コイル ６ 電圧調整回路 ３１ 界磁遮断回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータ側に出力コイルを備えロータ側
   に界磁コイルを備えるとともに、ステータ側に設けられ
   た補助コイルの出力電圧を整流して前記界磁コイルに供
   給し、電圧調整回路を備えて前記出力コイルの電圧に応
   じて界磁コイルの電流を断続することによって該出力コ
   イルの電圧を一定に保つ自励式交流発電機において、 前記出力コイルの電圧が定常値より低い状態がある期間
   継続したとき、前記界磁コイルの電流を遮断して発電を
   停止させる界磁遮断回路を設けたことを特徴とする自励
   式交流発電機の短絡保護方式。