JPS6030200B2 - 同期発電機 - Google Patents

同期発電機

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JPS6030200B2
JPS6030200B2 JP51082613A JP8261376A JPS6030200B2 JP S6030200 B2 JPS6030200 B2 JP S6030200B2 JP 51082613 A JP51082613 A JP 51082613A JP 8261376 A JP8261376 A JP 8261376A JP S6030200 B2 JPS6030200 B2 JP S6030200B2
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    • H02P9/102—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for limiting effects of transients
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は回転子に励磁電機子巻線と、整流器と主界磁
巻線とを有し、特に主界磁巻線と整流器に過渡電圧と電
流の影響を減少する回路を有する同期発電機に関するも
のである。
従来の技術 主界磁巻線を有する同期機械では励磁電機子巻線と、主
界磁巻線に直流電流を供給する整流器はすべて回転子上
に配置され、主電機子から負荷が取除かれたとき界磁電
流に対する比較的長い過渡現象からの回復時間は極めて
重要な問題を提供した。
更に機械が同期電動機として使用され静止位置から始動
されるとき、主界磁に発生される比較的高電圧から整流
器及び関連する電動機部材を保覆しなければならない必
要性も同様に極めて重要な問題を提供した。機械が普通
に発電機として運転されるときには電圧制御装置が励磁
界磁巻線を流れる電流を調整し希望の出力電圧を発生す
る。特に励磁界磁電流は励磁電機子巻線内に、整流器で
整流され、希望出力電圧を発生するよう主界磁巻線に与
えられる電流を発生させる。しかし、主電機子から発電
機負荷が取除かれたとき主界滋電流の一部は主界磁巻線
の大きなィンダクタンスと整流ダイオードの低抵抗のた
めにかなりな時間流れ続ける。従って負荷が取除かれた
ときの発電機の過渡出力電圧は比較的に振中が大きく、
時間も長い。アモルト巻線を龍型巻線として使用し、同
期機械が誘導電動機として使用されるときも同様の問題
に直面する。
主電機子巻線は多相交流電流によって励磁されるので回
転磁界が作られ、単相主界磁巻線によって周期的に帰引
される。静止しているか、または低速で回転する回転子
によって帰引される磁束は界磁巻線に破壊的な高電圧を
発生する傾向がある。また、誘発された電圧は整流器で
半波整流されるので、主界磁巻線内に誘発される電流は
損失を増し、誘導電動機トルク曲線内にトルク尖点を発
生しようとする。この誘導電動機始動の問題を解決する
一方法は始動に際して遠心スイッチを使用して主界磁巻
線を短絡することであった。この遠心スイッチの使用も
発電機の機械的構造を複雑にし、可動部分及び糟動接触
部分の保守の問題を生じ、場合によって実際的で無いの
で満足できないことが実証された。機械を発電機または
電動機のいずれに使用する場合にも、上述した主界磁巻
線と整流器の過渡電流の問題を解決する従来の方法は主
界磁巻線と並列に負荷抵抗器を接続することであった。
トランジスタを主界磁巻線と整流器との間に接続し、励
磁電機子内に発生された電圧に応答させる。例えば発電
機から負荷が取除かれるか、機械が同期電動機として使
用され始動状態にあるとき等に励磁界滋電流が断たれた
とき、トランジスタは主界磁電流を負荷抵抗器に流され
る。負荷抵抗器の値は、発電機から負荷が取去られたと
き界磁電流を急速に減衰し、機械が電動機として使用さ
れるとき界磁巻線に対する負荷を形成するように選ばれ
る。しかしながらこの従来方法においては、主界磁巻線
に並列に負荷抵抗器が接続されるので、通常の動作に悪
影響を及ぼす場合があった。
発明の目的 従ってこの発明の目的は、通常の動作時には負荷抵抗器
は無関係であり、発電機負荷が取除かれたときと譲導電
動機として始動されるとき、主界磁電流が負荷低抗器を
流れるようにし、また誘導電動機として始動されるとき
の主界磁電流の半波整流の問題も無くするようにした同
期発電機を提供することである。
発明の要約 この目的を達成するためにこの発明によれば、固定子に
取付けられた主電機子巻線および励磁界磁と、回転子に
取付けられた主界磁回路とを有し、前記主界磁回路は、
励磁電圧に応じて主界磁電流を発生する励磁電機子巻線
と、前記励磁電機子巻線に電気的に接続され、前記主界
滋電流を整流する整流回路と、前記整流回路に電気的に
接続された主界磁巻線と、前記整流回路と主界磁巻線と
の間に電気的に接続された負荷低抗器と、前記負荷抵抗
器に並列に電気的に後続され、前記励磁電圧に応答し、
前記励磁電圧の前以つて決められた電圧が存在するとき
前記主界磁電流が前記負荷抵抗器を側路して流れるのを
可能とする第１の回路と、前記第１の回路と前記主界磁
巻線とに電気的に接続され、前記主界磁巻線内に誘起さ
れた電圧が前記主界滋電流を整流導通と反対の方向の方
向に流そうとするとき、第１状態から第２状態に切替わ
る第２の回路と、前記整流回路に並列に電気的に接続さ
れ、前記第２の回路の状態に応じて、前記整流回路を側
路する回路を提供する回路網とを備えた同期発電気が提
供される。
実施例に即した概略的説明 刷子と滑動環の必要を無くし、主電機子巻線が固定子に
設けられ、主界磁巻線が励磁電機子巻線と整流回路とが
回転子に設けられ、主界磁巻線に直流を与える同期機械
は航空機の発電機等として広く使用できることが見出さ
れた。
典形的に同期発電機の出力電圧は励磁界磁を流れる電流
を調整して制御される。励磁界磁は普通固定子に設けら
れ回転する励磁電機子巻線内に交流電圧と電流を誘発す
る。交流電圧は半導体ダイオードで構成されたブリッジ
整流器で普通整流され、主界磁巻線に直流として送られ
る。回転界磁巻線を流れる直流電流によって発生される
回転磁界は主電機子巻線従って発電機に出力電圧を発生
する。同期発電の出力電圧は普通は主電機子の出力電圧
を調整し、励磁界磁電流を調整する電圧制御装置で制御
される。同期発電機から負荷が取除かれると一般に発電
機の出力電圧は高くなり、電圧制御装置は励磁界磁電流
を零または極めて低い値に減少する。
励磁界磁内の電流が完全に停止しても、主界磁巻線のィ
ンダクタンスが大きいので主界磁電流の一部は流れ続け
る。このような過渡界磁電流が続いて流れると同期発電
機の出力及び電圧を好ましい範囲内に維持することに対
して重大な結果を生じる。同様に同期電動機として機械
が使用されるときは、多相交流電流を主電機子巻線に与
えることによって発生される回転磁界によって主界磁巻
線内に誘発される電圧と電流は界滋巻線に好ましくない
高電圧ピークと、前に説明したような好ましくないトル
ク特性を生じる。この発明による解決方法は主界磁巻線
と整流器との間に負荷抵抗器をトランジスタで制御され
るバイパスに沿うて挿入することである。
この負荷トランジスタもまた励磁電圧に対して応答し、
普通の発電機または電動機としての動作中に比較的に低
抵抗の電流通路を設ける。負荷が発電機から取除かれた
とき、励磁電圧はバイパストランジスタ回路を切断し、
界磁電流を負荷抵抗器と整流器との両方に流される。更
に、機械が同期電動機として使用され始動されるとき、
主界磁巻線内に誘発される電流を負荷抵抗器と整流器を
通じて、その電流の方向が適合したとき流し、もしその
電流の方向が適合しないときは整流器をバイパスさせる
このようにして電動機としての始動に際して主界巻線に
負荷が設けられ、主界磁内に誘発された交流電流への整
流器の不安定な影響は無くされる。実施例 この発明を添付図面に示した実施例について説明するが
、それに先立って第１図および第２図で従来技術につい
て説明する。
第１図は典形的な同期発電機の結線図で、この刷子を有
しない機械の界磁巻線１０は固定子内に設けられ、励磁
電機子巻線１２は回転子に設けられ、励磁界滋巻線１０
によって発生された磁界内で回転する。励磁電機子１２
内に発生された交流電流は半導体ダイオード１４で構成
されたブリッジ整流回路で整流される。整流された直流
電流ｌｆは界磁巻１６を流れ主界磁電流と呼ばれる。主
界磁巻線１６で発生された回転磁束は主電機子巻線１８
内に交流電圧を発生する。巻線１８は固定子内に設けら
れる。主電機子の出力は普通３相電圧である。良く知ら
れているように同期発電機の出力電圧は、主電機子巻線
１８の各相の出力電圧を測定し励磁界滋巻線１川こ与ら
れる電流を調整する電圧制御装置２０で制御されて発電
機の出力電圧を希望値に維持する。前述した従来の主界
磁電流制御回路が第２図に示される。
整流半導体ダイオード１４と第１図に示した普通の主界
磁巻線１６に抵抗２２と２４とＮＰＮトランジスタ２６
とが加えられている。正常の発電運転の間は励磁界磁巻
線１０１こ与えられ、整流回路は線２８と３０の間に正
亀Ｖ，を供給する。界磁電流ｌｆを主界磁巻線１６とダ
イオード３２に流すとともに正電圧Ｖ，はトランジスタ
２６のベースとヱミツタ端子間に与えられ、トランジス
タ２６を導適状態にする。この点においてトランジスタ
２６は内部抵抗が比較的小さいので導適状態にあるので
界磁電流ｌｆの大部分は主界磁巻線１６を通じて流れ、
負荷抵抗器２４を流れる電流は極めて少ない。しかし第
１図の主電機子巻線１８から負荷が取除かれると、主電
機子巻線１８の出力電圧は増加し、電圧制御装置は励磁
界磁巻線１０を流れる電流を減少するか、完全に停止す
る。これは正電圧Ｖ，を消滅すると共に主界磁の放電に
よる電圧Ｖ２の逆転をもたらし、トランジスタ２６は閉
止される。その結果誘導による主界磁巻線１６を流れ続
ける主界磁電流ｌｆは負荷抵抗器２４を通じて流れ急速
に減衰される。従って負荷抵抗器２４の値を正しく選ぶ
ことによって主界磁巻線１６のィンダクタンスによって
発生される過渡電流と電圧の期間は大いに減少される。
抵抗器２４はガス放電昔またはッェナーダィオードのよ
うな他の電圧発生または電流減衰装置と置換されてもよ
い。第２図に示した機械が電動機として運転される場合
、抵抗器２４は主電機子巻線１８に与えられる多相交流
電流によって主界滋巻線１６内に発生される電流に対し
て負荷抵抗として作用する。
電動機が始動されるとき励磁界磁巻線１０‘こ普通は与
えられず、その結果正電圧Ｖ，が無く、トランジスタ２
６“オフ”であり従って発生されたすべての電流は抵抗
器２４を流れる。更に主界滋巻線１６とトランジスタ２
６のベースとの間に挿入されたダイオード３２は主界滋
巻線１６内に発生された正電圧がトランジスタ２６が導
適状態になるのを防止する。しかしながら、この第２図
に示したものは前述したように、主界磁巻線に並列に負
荷抵抗器が接続されているので、通常の動作に悪影響を
及ぼす場合がある。
第３図にこの発明の一実施例による主界磁制御回路が示
される。
低抗器３４はＮＰＮトランジスタ３６のベースに接続さ
れ、電圧Ｖ，が正であるときトランジスタ３６を導適状
態にする。正常の発電機としての運転の間に正電圧Ｖ，
はトランジスタ３６を導適状態にし、主界磁電流ｌｆが
ダイオード３８を通じて流れ、負荷抵抗器４０を側路し
て流れるのを許す。前実施例と同じく主電機子巻線１８
から負荷が取除かれたとき正電圧Ｖ，は取除かれ、Ｖ２
は逆にされ、トランジスタ３６を閉じ、誘起された界磁
電流ｌｆが負荷抵抗器４０と整流ダイオード１４を流れ
るようにする。界磁電流ｌｆが抵抗４０を強制通過させ
られると、抵抗値に応じて急速に減衰させられる。電動
機としての始動の間に多相交流電圧が主電機子巻線１８
に与えられると主界磁巻線１６に交流電圧を発生する。
整流器ダイオード１４によって発生された正電圧Ｖ，は
始動の間には存在しない。主界磁巻線１６に正電圧Ｖ２
が誘起されると電流は抵抗３４とトランジスタ３６のベ
ースとェミッタの援合部を通じて流れる。電流の一部は
抵抗４６を通じてＮＰＮトランジスタ４８のベースに流
れ、導適状態とする。ダイオード４９は発電機の負荷が
除かれている間トランジスタ４８のェミッタとべ‐スの
接合部を保護する。この点でトランジスタ４８は導適状
態であり、端子４２における正電圧と組合せられて、抵
抗５２を流れる電流に応じてＮＰＮトランジスタ５０を
“オン”とする。トランジスタ５０のェミツ夕・コレク
タの接合部と抵抗５４を流れる合成電流がＮＰＮトラン
ジスタ、５６を“オン”とする。このように主界磁の端
子４２に正電圧を誘起する実際の結果は誘起された主界
磁電流ｌｆがトランジスタ５６と負荷抵抗器４０を通じ
て流れ、従って主界磁に負荷抵抗器を設けることとダイ
オード１４で表わされた整流回路をバイパスする二つの
効果を有している。電動機として運転されるため主界磁
が電源となり、端子４２に誘起された正電圧は主界磁電
流ｌｆが正常の流れの方向に反対に、整流回路ダイオー
ド１４の導通の方向に反対に流れるようにし、トランジ
スタ５６を含むバイパス回路の動作は電動機としての始
動に際して誘起される交流電流ｌｆを半波整流する作用
を無くする。主界磁巻線１６に誘起される電圧が逆にな
り端子４４に正電圧を与えると誘起界磁電流は負荷抵抗
器４０と整流ダイオード１４を通じて流れる。これは端
子４２における負電圧がトランジスタ３６を“オブ’と
し、または非導適状態とし、抵抗器４０と整流ダイオー
ド１４とを通る単一の電流通路を作る。第３図に示した
電動機としての運転状態では、主界磁巻線１６の端子４
２に正電圧が誘起されたときは誘起された主界磁電流ｌ
ｆはトランジスタ５６と負荷抵抗器４０とを通じて流れ
整流ダイオード１４は側略する。
同様に端子４４に正電圧が誘起されたとき電流ｌｆは負
荷抵抗器４０と整流ダイオード１４とを通じて流れる。
このようにして負荷抵抗が電動機としての始動に際して
主界磁巻線に設けられ、主界磁電流を半波整流する有害
な作用を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は回転子に励磁電機子と、整流回路と主界磁とを
有する同期機械の結線図、第２図は従来の主界磁電流制
御回路を有する主界磁巻線と整流回路の配置図、第３図
はこの発明の一実施例による主界磁電流制御回路を有す
る主界磁と整流回路の配置を示す。 １０・・・・・・励磁界磁巻線、１２・・・・・・励磁
電機子巻線、１４・・・・・・整流ダイオード、１６・
・・・・・主界磁巻線、１８・・・・・・主電機子巻線
、２０・・・・・・電圧制御装置、２２・・・・・・抵
抗、２４・・・・・・負荷抵抗器、２６・・・・・・Ｎ
ＰＮトランジスタ、２８，３０…・・・線、３２……ダ
イオード、３４……抵抗器、３６……ＮＰＮトランジス
タ、４０…・・・抵抗器、４２，４４・・…・端子、４
６・・・・・・抵抗、４８・・・・・・ＮＰＮトランジ
スタ、４９・・・・・・ダイオード、５０・・・・・・
ＮＰＮトランジスタ、５２・・・・・・抵抗、５４・・
・・・・抵抗、５６．．．．・・ＮＰＮトランジスタ。 ＦＩＧＵＲＥ ＩＦＩＧＵＲＥ２ ＦＩＧＵＲＥ３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 固定子に取付けられた主電機子巻線および励磁界磁
    と、回転子に取付けられた主界磁回路とを有し、 前記
    主界磁回路は、 励磁電圧に応じて主界磁電流を発生する励磁電機子巻
    線と、 前記励磁電機子巻線に電気的に接続され、前記
    主界磁電流を整流回路と、 前記整流回路に電気的に接
    続された主界磁巻線と、 前記整流回路と主界磁巻線と
    の間に電気的に接続された負荷抵抗器と、 前記負荷抵
    抗器に並列に電気的に接続され、前記励磁電圧に応答し
    、前記励磁電圧の前以つて決められた電圧が存在すると
    き前記主界磁電流が前記負荷抵抗器を側路して流れるの
    を可能とする第１の回路と、 前記第１の回路と前記主
    界磁巻線とに電気的に接続され、前記主界磁巻線内に誘
    起された電圧が前記主界磁電流を整流導通と反対の方向
    に流そうとするとき、第１状態から第２状態に切替わる
    第２の回路と、 前記整流回路に並列に電気的に接続さ
    れ、前記第２の回路の状態に応じて、前記整流回路を側
    路する回路を提供する回路網とを備えた同期発電機。
JP51082613A 1975-08-22 1976-07-13 同期発電機 Expired JPS6030200B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US60698975A 1975-08-22 1975-08-22
US606989 1996-02-22

Publications (2)

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JPS5226411A JPS5226411A (en) 1977-02-28
JPS6030200B2 true JPS6030200B2 (ja) 1985-07-15

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ID=24430341

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JP51082613A Expired JPS6030200B2 (ja) 1975-08-22 1976-07-13 同期発電機

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US (1) US4156172A (ja)
JP (1) JPS6030200B2 (ja)
CA (1) CA1073049A (ja)
DE (1) DE2631469C2 (ja)
FR (1) FR2321796A1 (ja)
GB (1) GB1560413A (ja)
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