JPS6033759Y2 - コンデンサ励磁式同期発電機の電圧調整装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、励磁巻線を備えた発電機の電圧調整装置に関
するものである。

励磁巻線を備えた発電機の電圧調整装置として、サイリ
スタやトランジスタ等の半導体電流制御素子を含む励磁
電流制御回路により励磁電流を制御して電圧調整を行な
うようにしたものがある。

ところが半導体電流制御素子は一般にその両端に印加さ
れる電圧が低い場合内部抵抗が高いため、特に自動式発
電機の場合には、この半導体電流制御素子の内部抵抗に
より初期励磁電流が制御されて電圧が確立する回転数が
高くなる欠点があった。

また他励式の発電機でも、励磁機として磁石回転式発電
機等を用いて同一の駆動源により励磁機と主発電機とを
回転させるような場合には同様の問題が生じる欠点があ
った。

本考案の目的は、電圧の確立が遅れるのを防止した発電
機の電圧調整装置を提供することにある。

以下図示の実施例により本考案の電圧調整装置を詳細に
説明する。

第１図はコンデンサ励磁式単相同期発電機の電圧調整装
置に本考案を適用した実施例を示したもので、同図にお
いて１は固定子側に設けられて両端にスイッチ２を介し
て負荷３が接続された出力巻線、４は出力巻線１と同一
の鉄心に巻回されたコンデンサ励磁巻線である。

コンデンサ励磁巻線４の一端は励磁電流制御回路５の一
端ａに接続され、励磁電流制御回路５の他端すはコンデ
ンサ６を介して励磁巻線４の他端に接続されている。

７は回転子鉄心で、この鉄心には界磁巻線８が巻回され
、界磁巻線８の両端に整流器９が並列接続されている。

励磁電流制御回路５は、オンオフ制御または内部インピ
ーダンスの制御が可能な半導体電流制御素子を含んで発
電機の出力電圧に応じて励磁電流を制御する回路で、こ
の具体的な構成例を第２図Ａ乃至Ｃに示しである。

第２図Ａは半導体電流制御素子として双方向性サイリス
タ１０を用いた例で、同図において１１は出力巻線１の
両端電圧を検出してこの電圧を設定値に保つように双方
向性サイリスタ１０の導通角を制御する点弧制御回路で
ある。

第２図Ｂはダイオード１２乃至１５からなる全波整流器
の交流側の両入力端子をそれぞれ第１図におけるａ端子
及びｂ端子とし、この全波整流器の直流出力端子間にサ
イリスタ１６を接続してもので、サイリスタ１６は同図
Ａと同様な点弧制御回路１１により制御される。

また第２図Ｃは半導体電流制御素子としてトランジスタ
１７を用い、このトランジスタのコレクタ及びエミッタ
を全波整流器の直流出力端子に接続するとともに制御回
路１８により発電機の出力に応じてトランジスタのベー
ス電流を調整するようにした場合で、この場合金波整流
器の交流側の両端子がそれぞれ端子ａ及びｂとなる。

このように半導体電流制御素子としてトランジスタを用
いる場合、トランジスタをオンオフ動作させて励磁電流
を位相制御してもよく、またトランジスタを不飽和領域
で動作させてそのコレクタ電流（励磁電流）を発電機の
出力電圧に応じて変化させるようにしてもよい。

第１図の発電機においては、回転子鉄心７の残留磁気に
よりコンデンサ励磁巻線４に電圧が誘起され、励磁巻線
４から励磁電流制御回路５及びコンデンサ６を通して進
相電流が流れる。

この進相電流の増磁作用により自己励磁現象が生じ、同
時にコンデンサ励磁巻線４の電機子反作用により界磁巻
線８に生じた逆相起電力によって界磁巻線８から整流器
９を通して界磁電流が流れる。

従って回転子鉄心は更に励磁され、出力巻線１及びコン
デンサ励磁巻線４の電圧が確立される。

そして励磁電流制御回路５は、発電機の出力電圧が設定
値を超えたときに励磁巻線４を通して電流を遮断または
抑制して出力電圧を抑え、出力電圧が設定値より低くな
った場合には烈磁巻線４を流れる電流を増大させて出力
電圧を設定値に保つ。

本考案は上記のような電圧調整装置において、励磁電流
制御回路５の半導体電流制御素子に対して並列にポジス
タ（商品名）の如き正の温度係数を有する感温抵抗素子
２０を接続したことを特徴とする。

感温抵抗素子２０の抵抗値は最初励磁電流制御回路５の
内部インピーダンスに比して極めて低いため、発電機の
起動時にコンデンサ励磁巻線４に電圧が誘起されると励
磁巻線４から感温抵抗素子２０を通して大きな励磁電流
が流れ、電圧の確立を早めることができる。

コンデンサ励磁巻線４の誘起電圧が立上った直後は感温
抵抗素子２０と励磁励磁電流制御回路５の双方を通して
電流が流れるが、感温抵抗素子２０の抵抗はその自己発
熱により急速に高くなるため励磁電流は感温抵抗素子２
０を殆んど流れなうなる。

感温抵抗素子２０には、制御回路５の半導体電流制御素
子が遮断状態（またはその内部インピーダンスが高い状
態）にある期間励磁巻線４から電圧が印加されるため、
感温抵抗素子２０はこの期間自己発熱し、その抵抗値が
所定の値に保たれて電圧調整が支障なく行なわれる。

発電機の出力電圧が設定値よりも下った場合には、制御
回路５の半導体電流制御素子の導通角が広くなるため感
温抵抗素子２０に電圧が印加される期間が短くなって感
温抵抗素子の温度が低下し、その内部抵抗が低くなって
感温抵抗素子２０を通して相当の電流が流れるようにな
る。

しかしこの場合は励磁電流を必要としているのであるか
ら感温抵抗素子２０を通して電流が流れても何ら支障が
なく、むしろ発電機の出力電圧を設定値に復帰させる動
作が早まる点で好ましいといえる。

反対に発電機の出力電圧が設定値を超えて半導体電流制
御素子の導通角が小さくなった場合には、感温抵抗素子
に電圧が印加される期間が長くなるため感温抵抗素子２
０の抵抗値が高い値に保持され、感温抵抗素子２０も制
御回路５と同様に励磁電流を抑制する方向に働いて好結
果が得られる。

上記の実施例において、更に出力巻線１にも正の温度係
数を有する感温抵抗素子２１を並列接続することができ
る。

この場合は発電機の起動時に出力巻線１から感温抵抗素
子２１を通して大きな電流が流れるため、コンデンサ励
磁巻線４に流れる電流と出力巻線１に流れる電流とによ
る合成電機子反作用により界磁巻線８に大きな電圧を誘
起させることができるので電圧め確立を容易に行なわせ
ることができる。

電圧が確立した後は、感温抵抗素子２１の抵抗値がその
自己発熱により高い値に保たれるので、支障なく負荷３
に電力を供給することができる。

上記の説明ではコンデンサ励磁式単相同期発電機を例に
とったが、他の形式の発電機の電圧調整にも同様に本考
案を適用できる。

例えば第３図は、出力巻線１から回転子鉄心７に巻かれ
た界磁巻線８に励磁電流を供給する自励式発電電機の電
圧調整を行なうために出力巻線１と界磁巻線８との間に
励磁電流制御回路５を挿入した場合であるが、この場合
も制御回路５の半導体電流制御素子に対して並列に正の
温度係数を有する感温抵抗素子２０を接続することによ
り電圧の確立を早めることができる。

また第４図に示すように、回転子鉄心７に巻かれた界磁
巻線８に励磁電源２２から制御回路５を介して励磁電流
を流す他励式発電機の電圧調整装置に対しても全く同様
に本考案を適用できる。

上記の各実施例では、励磁電流制御回路５の両端子ａ、
ｂ間に並列に正温度係数を有する感温抵抗素子２０を
接続したが、この感温抵抗素子は励磁電流制御回路５に
おいて電流を制御する半導体電流素子に対して並列に接
続すればよく、例えば制御回路５が第２図ＢまたはＣに
示すように構成される場合には、感温抵抗素子を端子ａ
、 ｂ間に接続する代りにサイリスタ１６またはトラン
ジスタ１７の両端に並列接続するようにしてもよい。

上記の説明では、単相発電機の電圧調整を例にとったが
、３相発電機の電圧調整装置にも全く同様にして本考案
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、励磁電流制御回路の半導
体電流制御素子に対して並列に正の温度係数を有する感
温抵抗素子を接続したので、発電機の起動時にこの感温
抵抗素子を通して充分な励磁電流を流して電圧の確立を
早めることができ、電圧が確立する回転数を低くするこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す接続図、第２図Ａ乃至
Ｃはそれぞれ発電機の励磁電流制御回路の異なる構成例
を示す接続図、第３図及び第４図はそれぞれ本考案の他
の異なる実施例を示す接続図である。 １・・・・・・出力巻線、４・・・・・・コンデンサ励
磁巻線、５・・・・・・励磁電流制御回路、６・・・・
・・コンデンサ、７・・・・・・回転子鉄心、８・・・
・・・励磁巻線、１０・・・・・・双方向性サイリスタ
、１６・・・・・・サイリスタ、１７・・・・・・トラ
ンジスタ、２０・・・・・・感温抵抗素子、２２・・・
・・・励磁電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 発電機の励磁回路に半導体電流制御素子を挿入し、前記
   発電機の出力電圧に応じて前記半導体電流制御素子を制
   御することにより電圧調整を行なう発電機の電圧調整装
   置において、前記半導体電流制御素子に対して並列に正
   の温度係数を有する感温抵抗素子を接続したことを特徴
   とする発電機の電圧調整装置。