JPS5932240Y2 - コンデンサ励磁式同期発電機の電圧調整器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、コンデンサ励磁式同期発電機の電圧調整器に
関するものである。

コンデンサ励磁式同期発電機の電圧調整器として、コン
デンサ励磁巻線の電流の位相を調整することにより界磁
を増磁または減磁させて電圧調整を行なうようにしたも
のがある。

第１図は従来のこの種の電圧調整装置を示したもので、
同図において１及び２はそれぞれ固定子側に設けられた
共通の鉄心に電気的に９０度位相が異なるように巻回さ
れた出力巻線及びコンデンサ励磁巻線である。

３は回転子鉄心４に巻回された界磁巻線で、この界磁巻
線の両端にはダイオード５が並列接続されている。

出力巻線１の両端には図示しない負荷が接続され、コン
デンサ励磁巻線２にはコンデンサ６が並列接続されてい
る。

出力電圧Ｖを調整するため、コンデンサ６の両端にイン
ダクタンス７を介して制御回路８が接続され、制御回路
８の電圧検出端子８ａ、８ｂがそれぞれ出力巻線１の両
端Ｉａ、１ｂに接続されている。

制御回路８は出力電圧Ｖが設定値以上になったときに導
通する半導体スイッチを備えており、この半導体スイッ
チの導通によりインダクタンス１がコンデンサ６に並列
接続されてコンデンサ６と並列に遅相電流が流れるよう
になっている。

この第１図の回路に釦いて出力電圧が設定値より低い場
合には、制御回路８の半導体スイッチが遮断しているた
めコンデンサ励磁巻線２の負荷はコンデンサ６のみとな
り、コンデンサ励磁巻線に流れる進相電流により界磁が
増磁されて出力電圧Ｖが上昇する。

出力電圧Ｖが設定値以上になると制御回路８の半導体ス
イッチが導通してコンデンサ６と並列にインダクタンス
７が接続されるためコンデンサ励磁巻線２を流れる電流
の位相が遅れ、界磁が減磁されて出力電圧Ｖが低下する
。

これらの動作の反復により出力電圧が一定に保たれる。

また第２図は電圧調整器を備えたコンデンサ励磁式同期
発電機の他の例を示したもので、この場合はインダクタ
ンス７がコンデンサ６と直列に接続され、インダクタン
ス７と並列に制御回路８が接続されている。

この第２図の回路では出力電圧Ｖが設定値より低い場合
に制御回路８の半導体スイッチが導通してインダクタン
ス７を短絡しており、出力電圧■が設定値以上になると
半導体スイッチが遮断してインダクタンス７を通して電
流を流す。

したがって出力電圧Ｖが設定値よシ低い場合にはコンデ
ンサ励磁巻線の負荷がコンデンサのみとなって出力電圧
Ｖが上昇し、出力電圧Ｖが設定値以上になるとインダク
タンス７が負荷されて出力電圧Ｖが低下する。

上記のような従来の回路では、いずれの構成をとる場合
でも制御回路８の半導体スイッチがコンデンサ励磁巻線
の電流そのものを制御するため半導体スイッチとして耐
圧及び電流容量の大きなものを用いる必要があり高価に
なるのを避けられなかった。

筐た電圧調整の際にインダクタンス７に流れる瞬時電流
が大きいため、インダクタンス７の鉄心の飽和を防ぐた
めに大形の鉄心を用いる必要があり、外形が大きくなる
欠点があった。

本考案の目的は、大形の鉄心を用いることなく、しかも
耐圧及び電流容量の比較的小さな半導体スイッチを用い
て電圧調整を行なわせることができるようにしたコンデ
ンサ励磁式同期発電機の電圧調整器を提供することにあ
る。

以下図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。

第３図において第１図捷たは第２図と同一部分には同一
符号を付してあり、１は出力巻線、２は出力巻線と共通
の固定子鉄心に出力巻線と９０の位相差を有するように
巻回されたコンデンサ励磁巻線、３は回転子鉄心４に巻
回されて両端にダイオード５が並列接続された界磁巻線
、６はコンデンサ励磁巻線２の両端２ａ 、２ｂ間に並
列接続されたコンデンサである。

１０はコンデンサ励磁巻線２に磁気結合されるように該
励磁巻線と共通の鉄心に巻回されて該励磁巻線と同相の
電圧を誘起する制御巻線で、この制御巻線はコンデンサ
励磁巻線の１１５〜１／６程度の巻数を有している。

制御巻線１０の両端には制御回路１１が並列接続され、
この制御回路の電圧検出端子１１ａ、１１ｂがそれぞれ
出力巻線１の両端１ａ、Ｉｂに接続すれている。

第４図は上記制御回路１１の構成の一例を示したもので
、図中１２は電圧検出端子１１ ａ、１ｉｂ間の電圧が
設定値以上になったときに検出信号を発生する電圧検出
回路、１３は電圧検出信号１２から得られる電圧検出信
号によりベース電流が流れて導通状態になるトランジス
タで、電圧検出回路１２及びトランジスタ１３により、
出力巻線１の出力電圧が設定値以上になったときに導通
する半導体スイッチが構成されている。

トランジスタ１３のコレクタ及びエミッタはそれぞれ４
個のダイオードＤ１〜Ｄ４からなる単相全波ブリッジ整
流回路１４の正及び負側の直流出力端子に接続され、整
流回路１４の一方の交流入力端子にインダクタンス１５
の一端が接続されている。

インダクタンス１５の他端１１ｃ及び整流回路１４の他
方の交流入力端子１１ｄがそれぞれ制御巻線１０の一端
及び他端に接続され、トランジスタ１３が導通すると制
御巻線１０の正及び負の半サイクルにおいて制御巻線１
０→インダクタンス１５→ダイオードＤ１→トランジス
タ１３のコレクタ・エミッタ→ダイオードＤ３→制御巻
線１０の経路、及び制御巻線１０→ダイオードＤ２→ト
ランジスタ１３のコレクタ・エミッタ→ダイオードＤ４
→インダクタンス１５→制御巻線１０の経路で電流が流
れるようになっている。

第５図は制御回路１１の他の構成例を示したもので、こ
の場合は出力電圧が設定値以上になったときに電圧検出
回路１２から得られる検出信号によりゲート信号が与え
られるサイリスタ１６及び１７が設けられてこれらのサ
イリスタが逆並列に接続され、サイリスタ１６及び１７
の逆並列回路と直列にインダクタンス１５が接続されて
いる。

この第５図においては電圧検出回路１２とサイリスタ１
６．１７とにより、出力電圧が設定値以上になったとき
に導通する半導体スイッチが構成されている。

次に第１図の回路にかいて制御回路１１を第４図寸たは
第５図に示すように構成した場合の動作を説明する。

先ず、発電機を起動させるため、回転子を回転させると
、回転子鉄心の残留磁気により出力巻線１及びコンデン
サ励磁巻線２に電圧が誘起し、励磁巻線２からコンデン
サ６を通して進相電流が流れる。

このとき制御回路１１０半導体スイッチは遮断している
ため制御巻線１０には電流が流れない。

コンデンサ励磁巻線２かもコンデンサ６を通して流れる
進相電流により界磁が増磁されるため界磁巻線３に電圧
が誘起し、界磁巻線からダイオード５を通して電流が流
れる。

このようにして自己励磁現象が生じ、出力巻線１及びコ
ンデンサ励磁巻線２の出力電圧は急速に確立する。

出力巻線１の出力電圧Ｖが設定値以上になると第４図の
トランジスタ１３または第５図のサイリスタ１６．１７
が導通するため制御巻線１０からインダクタンス１５を
通して遅相電流が流れる。

したがってコンデンサ励磁巻線２に流れる電流の位相が
流れて界磁が減磁され、出力電圧Ｖが低下する。

出力電圧Ｖが設定値より低くなると制御回路１１０半導
体スイッチが遮断するためコンデンサ励磁巻線２の電流
の位相が進み、出力電圧Ｖが増大する。

これらの動作が反復されて出力電圧Ｖが設定値に保たれ
る。

上記の実施例では、コンデンサ励磁巻線２と別個に制御
巻線１０を巻回したが、第６図に示すようにコンデンサ
励磁巻線２にタップ２ｃを設けてこのタップとコンデン
サ励磁巻線２の一端２ｂとの間の巻線部分を制御巻線１
０として用いてもよい。

オた第７図に示すように、コンデンサ励磁巻線２に制御
巻線１０を巻き足すようにしてもよい。

このように本考案にむいては、コンデンサ励磁巻線２よ
り巻数の少ない制御巻線１０を設けて、この制御巻線１
０の電流を制御することにより電圧調整を行なうため、
半導体スイッチの耐圧及び電流容量を従来に比べて小さ
くすることができる。

また調整時に流れる電流が小さくなるので鉄心を小形に
することができるようになる。

上記の実施例では制御回路１１にインダクタンス１５を
設けて、トランジスタ１３またはサイリスク１６．１７
が導通した際に制御巻線１０かもこのインダクタンス１
５を通して電流が流れるようにしたが、発電機の効率を
或程度低下させてもよい場合にはこのインダクタンス１
５を抵抗で置き換えてもよい。

また制御回路１１０半導体スイッチを構成するスイッチ
ング素子として或程度電流容量の大きなものを用いるこ
とができる場合には、インダクタンスまたは抵抗を省略
することもできる。

上記の説明では、単相同期発電機を例にとったが、３相
以上の多相のコンデンサ励磁式同期発電機にも本考案を
適用できるのは勿論である。

以上のように、本考案によれば、コンデンサ励磁巻線よ
り巻数が少ない制御巻線を設けて、この制御巻線の電流
を制御することによりコンデンサ励磁巻線の電流の位相
を調整して電圧調整を行なうようにしたので、半導体ス
イッチの耐圧及び電流容量を従来より小さくすることが
でき、オた固定子鉄心を小形にすることができる利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ異なる従来例を示す接続図
、第３図は本考案の一実施例を示す接続図、第４図及び
第５図はそれぞれ本考案で用いる制御回路の異なる構成
例を示す接続図、第６図は本考案の他の実施例を示す接
続図、第７図は本考案の更に他の実施例の要部を示す接
続図である。 １・・・出力巻線、２・・・コンデンサ励磁巻線、３・
・・界磁巻線、４・・・回転子鉄心、５・・・ダイオー
ド、６・・・コンデンサ、１０・・・制御巻線、１２・
・・電圧検出回路、１３・・・トランジスタ、１６．１
７・・・サイリスク。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）負荷が接続される出力巻線とコンデンサが負荷さ
   れるコンデンサ励磁巻線とを固定子側に備え、両端にダ
   イオードが並列接続された界磁巻線を回転子側に備えた
   コンデンサ励磁式同期発電機の電圧調整器において、前
   記コンデンサ励磁巻線より巻数が少なく巻回され該励磁
   巻線に磁気結合された制御巻線と、前記出力巻線の出力
   電圧が設定値以上になったときに導通する半導体スイッ
   チとを具備し、前記半導体スイッチは導通した際に前記
   コンデンサを通すことなく前記制御巻線に対して並列な
   電路を形成するように設けられていることを特徴とする
   コンデンサ励磁式同期発電機の電圧調整器、
2. （２）前記制御巻線は前記コンデンサ励磁巻線と共通の
   鉄心に巻回された別個の巻線からなっている実用新案登
   録請求の範囲第１項に記載のコンデンサ励磁式同期発電
   機の電圧調整器。
3. （３）前記制御巻線は前記コンデンサ励磁巻線に巻き足
   されて該励磁巻線と直列に接続された巻線からなってい
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載のコンデンサ励
   磁式同期発電機の電圧調整器。
4. （４）前記コンデンサ励磁巻線はタップを備えて該タッ
   プと該励磁巻線の一端との間の巻線部分が前記制御巻線
   を兼ねている実用新案登録請求の範囲第１項に記載のコ
   ンデンサ励磁式同期発電機の電圧調整器。