JPH10215599A - 熱機関駆動誘導発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱機関駆動誘導発電機において、電源からの
電源切れを確実に検知し、速やかに熱機関及び誘導発電
機に制動トルクを与えて回転数を減少させること。 【解決手段】 熱機関１と、熱機関１に連結された誘導
発電機２と、誘導発電機２に電流を供給する電源１２
と、誘導発電機２と電源１２とを電気的に接続する主回
路１１と、主回路１１の途中に配設された主回路用電磁
接触器４と、制動抵抗側電磁接触器８を介して主回路１
１に電気的に接続された制動抵抗７と、自己励磁コンデ
ンサ側電磁接触器６を介して主回路に電気的に連結され
た自己励磁コンデンサ５と、熱機関１又は前記誘導発電
機２の回転数を検知する回転数検知手段１４と、回転数
検知手段１４からの情報に応じて前記自己励磁コンデン
サ側電磁接触器の動作を制御する制動処理手段１０とを
備えた熱機関駆動誘導発電機としたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱機関駆動誘導発電機
に関するものであり、特に、熱機関駆動誘導発電機に電
源供給が遮断されたときにこれを制動する制動装置に係
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱機関駆動誘導発電機について、
図３に示す。図において、１はスターリングエンジン等
の熱機関、２は誘導発電機であり、誘導発電機２は熱機
関１の出力軸３に連結されている。１２は三相交流電源
であり、主回路１１により誘導発電機２に電気的に連結
されている。また、主回路１１内には、主回路側電磁接
触器４が配設されており、この主回路側電磁接触器４の
動作によって三相交流電源１２と誘導発電機２とが電気
的に切り離し可能とされている。５は自己励磁コンデン
サであり、この自己励磁コンデンサ５は、自己励磁コン
デンサ側電磁接触器６を介して主回路１１に電気的に接
続している。７は制動抵抗であり、これも、制動抵抗側
電磁接触器８を介して主回路１１に電気的に接続してい
る。９は、主回路の例えばＲ−Ｓ間の電位によりＯＮ−
ＯＦＦ信号を発生するリレーである。自己励磁コンデン
サ側電磁接触器６、制動抵抗側電磁接触器８、リレー９
は、それぞれ制動処理部１０に電気的に接続されてい
る。また、１３は、発電出力の力率を向上させるための
力率改善用コンデンサであり、これも主回路１１に電気
的に接続されているものである。尚、従来技術において
は、力率改善用コンデンサを使用しないタイプのものも
ある。

【０００３】上記構成の熱機関駆動誘導発電機におい
て、誘導発電機を発電させるときには、主回路側電磁接
触器４を閉じ、自己励磁コンデンサ側電磁接触器６、制
動抵抗側電磁接触器８を開いておく。これにより、誘導
発電機２は、同期回転数（例えば４ポール誘導発電機
で、６０Ｈｚの交流周波数で１８００ｒｐｍ、５０Ｈｚ
の交流周波数で１５００ｒｐｍ）よりも少し低い回転数
で回転する。熱機関１が駆動を開始し、その出力を誘導
発電機２に出力し始めると、誘導発電機２は同期回転数
よりも少し高い回転数で回転する。これにより誘導発電
機２内で誘導電流が発生し、発電を行うものである。

【０００４】誘導発電機２の運転中に、電源１２からの
電流の供給が遮断されると、誘導発電機２の励磁力がな
くなるために発電が停止される。このため発電負荷がな
くなり、熱機関１は回転数が急激に増加する。そして、
熱機関の設計上の上限回転数以上の回転数となる。この
状態は、過運転といい、このまま運転すると、熱機関の
故障が生じる。ところが、スターリングエンジン等に代
表される出力応答性能の悪い熱機関では瞬時に回転数を
低下させることができないので、熱機関又は誘導発電機
を制動する必要がある。そこで、この制動の作動を以下
に説明する。

【０００５】誘導発電機２の運転中、停電等により電源
１からの電流が絶たれたとき、リレー９により主回路１
１への電流の供給が絶たれたことが制動処理部１０に伝
わる。すると、制動処理部１０から指令信号が出力さ
れ、自己励磁コンデンサ側電磁接触器６と制動抵抗側電
磁接触器８が閉じる。これにより、誘導発電機２は、自
己励磁コンデンサ５に蓄えられた電流により自己励磁し
て発電し、この発電電圧が制動抵抗７に加えられて制動
トルクが発生する。この制動トルクにより、熱機関１及
び誘導発電機２が制動され、回転数が減少されるもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】力率改善用コンデンサ
を使用しない熱機関駆動誘導発電機の場合、停電等によ
り電源切れが生じると、主回路に電流が流れなくなる。
このため、リレーにより電源切れが確実に検知され、自
己励磁コンデンサ側電磁接触器及び制動抵抗側電磁接触
器が閉じ、熱機関及び誘導発電機が制動される。

【０００７】ところが、力率改善用コンデンサを使用し
た熱機関駆動誘導発電機の場合、停電等により電源切れ
が生じると、力率改善用コンデンサに蓄えられた電流が
主回路を流れてしまう。このため、リレーは、この力率
改善用コンデンサにより主回路に流れる電流を電源から
供給される電流と誤認してしまい、電源切れを検知でき
ず、熱機関及び誘導発電機を制動することができない場
合が生じる。

【０００８】このように、従来の熱機関駆動誘導発電機
では、力率改善用コンデンサを使用した場合に制動制御
ができない場合が生じる。本発明は、上記問題点を解決
すべく成されたものであり、力率改善用コンデンサを使
用した場合においても（勿論力率改善用コンデンサを使
用しない場合でも）、電源からの電源切れを確実に検知
し、速やかに熱機関及び誘導発電機を制動制御すること
を技術的課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために成された請求項１の発明は、熱機関と、前
記熱機関に連結された誘導発電機と、前記誘導発電機に
電流を供給する電源と、前記誘導発電機と前記電源とを
電気的に接続する主回路と、前記主回路の途中に配設さ
れた主回路用電磁接触器と、制動抵抗側電磁接触器を介
して前記主回路に電気的に接続された制動抵抗と、自己
励磁コンデンサ側電磁接触器を介して前記主回路に電気
的に連結された自己励磁コンデンサと、前記出力軸又は
前記ロータの回転速度を検知する回転速度検知手段と、
前記回転速度検知手段からの情報に応じて前記自己励磁
コンデンサ側電磁接触器の動作を制御する制御手段とを
備えた熱機関駆動誘導発電機としたことである。

【００１０】上記発明における作用は以下のようであ
る。即ち、電源からの電流の供給が遮断されたとき、熱
機関又は誘導発電機の回転数が変化するので、この部分
の回転数を検知し、回転数の変動に応じて自己励磁コン
デンサ側電磁接触器及び制動抵抗側電磁接触器を制御
し、熱機関、誘導発電機の制動を行うものである。

【００１１】また、請求項２の発明のように、請求項１
の発明において、前記制動処理手段は、前記回転数検知
手段から得られる前記熱機関又は前記誘導発電機の回転
数が設定回転数よりも大きい場合に、前記自己励磁コン
デンサ側電磁接触器及び前記制動抵抗側電磁接触器を閉
とする指令信号を出力することを特徴とする熱機関駆動
誘導発電機とすることが好ましい。

【００１２】上記発明における作用は以下のようであ
る。即ち、電源からの電流の供給が遮断されたとき、熱
機関又は誘導発電機の回転数が上昇するので、この部分
の回転数を検知し、この回転数が設定回転数よりも大き
い場合に、自己励磁コンデンサ側電磁接触器及び制動抵
抗側電磁接触器を閉とする指令信号を出力し、熱機関及
び誘導発電機の制動を行うものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面に基づいて説明するが、従来技術における熱機関駆
動誘導発電機と同一部分は同一符号で示し、その説明を
省略する。

【００１４】図１において、熱機関１、誘導発電機２、
出力軸３、主回路側電磁接触器４、自己励磁コンデンサ
５、自己励磁コンデンサ側電磁接触器６、制動抵抗７、
制動抵抗側電磁接触器８、制動処理部１０、主回路１
１、電源１２、力率改善用コンデンサ１３は、従来技術
において説明した図２に示す熱機関駆動誘導発電機と同
じである。１４は、出力軸３の回転数を検知する回転数
検知センサである。この回転数検知センサ１４は、制動
処理部１０に電気的に接続されている。

【００１５】上記構成の熱機関駆動誘導発電機におい
て、以下にその動作について説明する。

【００１６】まず、誘導発電機を発電させるときには、
主回路側電磁接触器４を閉じ、自己励磁コンデンサ側電
磁接触器６、制動抵抗側電磁接触器８を開いておく。こ
れにより、誘導発電機２は、同期回転数よりも少し低い
回転数で回転する。熱機関１が駆動を開始し、その出力
を出力軸３を介して誘導発電機２に出力し始めると、誘
導発電機２は同期回転数よりも少し高い回転数で回転す
る。これにより誘導発電機２内で誘導電流が発生し、発
電を行うものである。

【００１７】発電機の運転中、停電等により電源からの
電流が絶たれたときは、熱機関を保護するために、制動
処理を行わなければならない。この制動動作は、本例に
おいては、以下のように成される。即ち、電源１２から
の電流の供給が絶たれると、誘導発電機２が励磁されな
いため、熱機関１、誘導発電機２は無負荷状態となり、
これらの回転数が急激に上昇する。この回転数上昇変化
は回転数検知センサ１４により検知される。この検知情
報が制動処理部１０に伝えられる。制動処理部１０で
は、回転数検知センサ１４から受け取る回転数Ｎが設定
回転数Ｎ０よりも大きいか否かが常時判断されている。
回転数Ｎが設定回転数Ｎ０よりも小さいときは、電源か
ら正常に電流が供給されていると判断する。一方回転数
Ｎが設定回転数Ｎ０よりも大きいときは、出力軸３が無
負荷状態で運転されていると考えられるので、電源から
の電流の供給が遮断されていると判断する。この場合
に、制動処理部１０から信号を出力して、制動抵抗側電
磁接触器８及び自己励磁コンデンサ側電磁接触器６を閉
じる。これにより、誘導発電機２が自己励磁されて発電
し、この発電電圧が制動抵抗７に加えられて制動トルク
が発生する。この制動トルクにより、熱機関１及び誘導
発電機２が制動トルクを受け、回転数が減少するもので
ある。

【００１８】図２は、上記制動動作時における制動処理
部１０内の制動処理フローである。これによると、ま
ず、Ｓ１において回転数検知センサ１４により検知され
た出力軸３の回転数Ｎが入力される。次に、Ｓ２におい
てこの回転数Ｎが設定回転数Ｎ０よりも大きいか否かが
判断される。回転数Ｎが設定回転数Ｎ０よりも小さいと
きは、電源から正常に電流が供給されていると判断して
もよいので、このフローを終了する。一方回転数Ｎが設
定回転数Ｎ０よりも大きいときは、出力軸及びロータが
無負荷状態で運転されていると考えられ、電源からの電
流の供給が遮断されている可能性が高い。このため、Ｓ
３に進み、制動抵抗側電磁接触器８を閉じる指令信号を
出力する。次に、Ｓ４において自己励磁コンデンサ側電
磁接触器６を閉じる指令信号を出力する。このようにし
て、制動処理が行われるものである。

【００１９】以上、本発明の実施形態例について説明し
たが、本発明は上記実施形態例に限定されるべきもので
はない。例えば、上記実施形態例においては、出力軸３
の回転数を検知するようにしたが、その他に、熱機関の
回転数、誘導発電機の回転数、熱機関と誘導発電機の回
転数を検知しても何ら問題はない。また、上記実施形態
例では、力率改善用コンデンサを使用した効率のよい熱
機関駆動誘導発電機について説明したが、別に力率改善
用コンデンサを使用しなくても、本発明における熱機関
駆動誘導発電機が成り立たないものでもないし、停電時
における制動作用も上記実施形態例と同様に行われるも
のである。このように、本発明の趣旨を逸脱しない限り
において適用可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明は、熱機関又は誘
導発電機の回転数の変化に着目し、これらの回転数の変
化に応じて熱機関及び誘導発電機の制動を行うように構
成したため、電源からの電源切れを確実に検知し、速や
かに熱機関、誘導発電機の回転数を減少させ、制動制御
することができるものである。

【００２１】特に、請求項２に記載の発明のように、電
源が遮断された場合に熱機関及び誘導発電機が無負荷状
態となり、熱機関又は誘導発電機の回転数が上昇するこ
とに着目し、これらの回転数が設定回転数よりも大きい
ときに熱機関及び誘導発電機の制動を行うように構成す
れば、電源からの電源切れをより確実に検知し、速やか
に熱機関、誘導発電機の回転数を減少させ、制動制御す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態例における、熱機関駆動誘導発電機
の構成を示す図である。

【図２】本実施形態例における、制動処理部の制動フロ
ーである。

【図３】従来技術における、熱機関駆動誘導発電機の構
成を示す図である。

【符号の説明】

１・・・熱機関 ２・・・誘導発電機 ３・・・出力軸 ４・・・主回路側電磁接触器 ５・・・自己励磁コンデンサ ６・・・自己励磁コンデンサ側電磁接触器 ７・・・制動抵抗 ８・・・制動抵抗側電磁接触器 ９・・・リレー １０・・・制動処理部 １１・・・主回路 １２・・・電源 １３・・・力率改善用コンデンサ １４・・・回転数検知センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱機関と、 前記熱機関に連結された誘導発電機と、 前記誘導発電機に電流を供給する電源と、 前記誘導発電機と前記電源とを電気的に接続する主回路
   と、 前記主回路の途中に配設された主回路用電磁接触器と、 制動抵抗側電磁接触器を介して前記主回路に電気的に接
   続された制動抵抗と、 自己励磁コンデンサ側電磁接触器を介して前記主回路に
   電気的に連結された自己励磁コンデンサと、 前記熱機関又は前記誘導発電機の回転数を検知する回転
   数検知手段と、前記回転数検知手段からの情報に応じて
   前記自己励磁コンデンサ側電磁接触器及び前記制動抵抗
   側電磁接触器の動作を制御する制動処理手段とを備えた
   熱機関駆動誘導発電機。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記制動処理手段は、前記回転数検知手段から得られる
   前記熱機関又は前記誘導発電機の回転数が設定回転数よ
   りも大きい場合に、前記自己励磁コンデンサ側電磁接触
   器及び前記制動抵抗側電磁接触器を閉とする指令信号を
   出力することを特徴とする熱機関駆動誘導発電機。