JPS6066699A - 同期機の励磁装置 - Google Patents

同期機の励磁装置

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Publication number
JPS6066699A
JPS6066699A JP58172201A JP17220183A JPS6066699A JP S6066699 A JPS6066699 A JP S6066699A JP 58172201 A JP58172201 A JP 58172201A JP 17220183 A JP17220183 A JP 17220183A JP S6066699 A JPS6066699 A JP S6066699A
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JP
Japan
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thyristor
rectifier
synchronous machine
current
thyristor rectifier
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Application number
JP58172201A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Murakami
村上 均
Toshiaki Sogabe
敏明 曽我部
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、サイリスタ整流装置によシ同期機の界磁巻線
の励磁電流を供給する励磁装置に侯する。
〔発明の背景技術とその問題点〕
最近は、同期機の励磁方式として、応答速度が非常に速
いこと、保守が楽なこと、および、安値なこと等の理由
から、サイリスタ整流装置を用いたサイリスタ励磁方式
が採用される傾向にある。
このサイリスタ励磁方式においては、サイリスタ整流装
置を構成するサイリスタ素子が故障した場合も同期機の
運転に支障を与えないように故障選択遮断し、かつ故障
したサイリスタ素子の交換を行なえるような電気的性能
と構造上の配慮′を要求されることが多く、これを実現
することによシ、極めて高信頼度の励磁装置が実現する
ことになる。
従来、これらの要求を達成するだめの一つの方法として
、サイリスタ整流装置を構成するサイリスタ素子を、多
数並列に接続する方法があシ、係る方法による第1の従
来例について、xi図の描成図をもとに説明する。
同図において、同期機1の界磁巻線2には、界磁遮断器
3f:介してサイリスク整流装置4から励磁電流が供給
されておシ、このサイリスタ整流装@4には、励磁用変
圧器5を弁して交流電のが供給されている。
一方、自動電圧A祭器7は、計器用変成器6によシ降圧
された同期、1幾1の端子電圧と、電圧設定器8の設定
値と全比較し、その誤差信号全適切な増幅および位相補
償した後、位相制御装置9へ印加する。位相制御装置9
は入力信号に応じた位相の点弧パルスを・サイリスタ整
流装置4へ印加し、これによって、同期機1の端子電圧
が一定となるように制御されている。過電流上′1E器
10は、励磁用変圧器5の1次側電流が所定値を越えた
過電流になると動作し、界磁遮断器3を開放するように
構成されてお91反限時動作9索と瞬間動作要素とを備
えている。
第2図はサイリスタ整流装置4の詳細を示す回路図であ
る。
同図において、サイリスク素子TIIU 1 、 TI
IU 2 。
TIIU 3は各々限流ヒユーズFU 1 、 FU 
2 、 FU 3と直列に接続さノシた後、並列に接続
されて端子Uと端子2間の1個のアーム全構成しており
、他の51円のアーム全同様に311aのす・イリスタ
素子が各々限θ;Cヒユーズと直列に接続された後並列
に接続されで、直列サイリスク素子g−x個、並列サイ
リスタ素子数3個の3相均−ブリッジ構成となっている
。′また、イ1゛り造的にQユ、P、N間を結ぶ主回路
部品、I+lIえばサイリスク素子TI−IU 1 、
限流ヒユーズFUI、サイリスク素子TILX 1 、
限流ヒユーズFXIが、引抜FiJ能な1個のトレイに
収納されており、サイリスタJ1衣流装置4が通電中で
あっても各サイリスタ素子、限流ヒユーズ全完全に交換
できるように描成さノしている。
同期も〉」が運転中に何等かの原因によりTIIU 1
が短絡故障した場合の動作について説明する。
いま仮に、サイリスタ素子TIIU 1が畑絡した時に
サイリスク素子TJIV 1 、 TI(V 2 、 
Tlff 375:点弧していた場合を考えると、交流
電源のV相の電位がU相の電位よりも高い領域では、交
流電源のV相からサイリスタ素子THV 1 、 TI
LV 2 、 TIIV 3の並列回路とサイリスタ素
子TI(U 1を介して交流電源のU相へ、交流電源の
インピーダンスで決する過大な短絡電流が流れ、その結
果、限流ヒーーズFUIが即座に溶断し、サイリスク素
子THU 1は均一ブリッジ回路から切り離されてしま
う。この時、限流ヒユーズFVI 、 FV2 、 F
V3には各々上記帰路電流の約33チの1B流しか流れ
ず溶断することはない。
限流ヒーーズFUIが溶断してサイリスタ素子THσ1
が切り離された後は、サイリスタ素子THU 2とTH
U 3によυ端子Uと端子2間のアームが構成されてい
るので同期機lの運転が継続可能であシ、その後サイリ
スク素子THU 1と限流ビ、−ズFU1が収納された
トレーを交換することによシ、元の健全なサイリスク整
流装置4が復元される0以上説明した第1の従来例によ
ると、サイリスク整流装置内のサイリスク素子故障が発
生しても2*44n プシ 士!r 力蓄’、B (j
;l ;Iff’ 11:丘 −パnr台−1>+IV
F、hlWIunHAの運転に支障を与えない反面、こ
れを実現するためには非常に高価で大きなサイリスタ整
流装置が必要となる。
即ち、大容量の同期機を除く多くの同期機が定格負荷運
転をするのに必要な励磁電流を、供給するだけなら、大
容量のサイリスタ素子を使用して並列接続をせずに6個
のサイリスタ素子で3相均−ブリッジ構成のサイリスク
整流装置を実現できるのに対して、上記の故障選択遮断
を実現するためには、1相当りサイリスタ素子を3個以
上並列に接続する必要があるばかシでなく、並列接続す
るために各サイリスタ素子の電流分担の均一化や点弧時
の電流立ち上シの均−化等の配慮から各サイリスク素子
の特性に適合したバランス抵抗又はバランスリアクトル
を設置する必要があり、その結果サイリスク整流装置が
大型かつ高価となるのである。
次に、上記1! 1の従来例の欠点である大型かつ高価
な点を改良した第2の従来例について第3図の47&成
図をもとに説明する。なお、同図において、第1図に示
した従来例と同一部分には同一符号を伺し、その説明を
省略する。
第3図においては、常用のサイリスタ整流装置4−1と
、これに点弧パルス金印加する常用の位相制御装置9−
1および待機のサイリスタ整流装置4−2とこれに点弧
パルスを印加する待機の位相制御装置9−2を設けてお
り、通常は切替回路11によシ常用のサイリスタ整流装
置4−1に動作指令が与えられ、常用のサイリスタ整流
装置4−1から同期機lの界磁春風2に励磁電流が供給
される。
第4図は上記常用のサイリスク整流装置4−1の回路図
である。サイリスタ素子THU 、 THV 、 TH
W。
TI(X 、 THY 、 THzは各々限流ヒユーx
’ FU 、 FV、 FW。
FX 、 FY 、 FZと直列に接続され、この6ア
ームによシ3相均−ブリッジ構成となっている。
限流ヒユーズには、各々並列に骨報用ヒユーズFAU 
、 FAV 、 FAW 、 FAX 、 FAY 、
 F’AZが接続されており、限流ヒユーズが溶断した
場合にそれと連動して対応する台報用ヒユーズが溶断す
る。更に、偕報用ヒーーズが溶断した場合に閉じる接点
CU 、 CV 。
CW、 CX 、 CY 、 CZが設けられており、
この各接点+i全て並列に接続されており、その出力信
号が故障信号4aとして出力される。
尚、各限流ヒーーズが健全時は、直列に接続されている
サイリスタ素子に流れる”市原の全んどが限流ヒユーズ
に流れるので合軸ヒユーズが溶断することQまない。
待機のサイリスク整流装置4−2は、上記に説明した常
用のサイリスタ整流装置4−1と全く同一に4゛(〜成
されており、その詳細な説明は省略する。
常用のサイリスタ整流装置4−1から故障信号4aが出
力された場合は、切替回路11によシ自動的に常用の位
相制御装置9−1へ停止指令が与えられると共に、待機
の位相制御装置9−2へ動作指令が与えられる。これに
より、待機のサイリスク整流装[14−2から同期機1
の界磁巻線2へ励T1.i’i ′tiLvir、が供
給され、その結果同期機1の運転が継続される。
更に、待機のサイリスク整流装置14−2が故障して故
障信号4bが出力されると、このときは常用と待機の両
方のす゛イリスタ整流装置が故障した場合なので、界磁
遮断器開放指令11aにより界磁遮断器3を開放して同
期機lの運転を停止させるように構成されている。
次に、上記第2の従来例において同期機1が運転中に何
等かの原因によりサイリスタ素子THUが短絡故障した
場合の動作について説り]する。
いま仮に、サイリスク;1″、子THUが短絡した時に
サイリスタ素子THVが点弧していた場合を考えると、
交流電源の■相の電位がU相の電位よシも高い領域では
交流電源の■相からサイリスタ素子THV 、 ’I’
HUを介して交流電源のU相へ、交流電源のインピーダ
ンスで決まる過大な短絡電流が流れる。その結果、限流
ヒ、−ズFUとFVが同時またはいずれか一方が即座に
溶断し、溶断した限流ヒユーズに並列接続されたh報ヒ
ユーズが連動して故障信号4aが出力される。
これによって、切替回路11により常用の位相制御装置
9−1に停止指令が、待機の位相制御装@9−2に動作
指令が各々加えられ、その結果、同期機lの界磁巻線2
には、待機のサイリスク整流装@4−2から励磁電流が
供給される。
このように、第2の従来例によると、サイリスタ整流装
置内あサイリスタ素子の故障が発生しても同期機の運転
が継続でき、前述の第1の従来例と同等の信頼性を確保
できる。更に、前述した第1の従来例に比べ、サイリス
タ素子の数が削減できると共に、サイリスタ素子の並列
接続による各サイリスタ素子の電流分担や点弧時の電流
立上りの均−化等の配慮が必要なくなるので、ツ゛イリ
スタ整流装置が小型かつ安価となる利点がある。
ところで、同期機の励磁装置、11゛¥にサイリスク整
流装置の保腰と信頼性を考える場合、上述したサイリス
ク素子故障時の動作と共に、同期機の界磁における直流
短絡が重要な問題点となる。そこで、第2の従来例のこ
の直流短絡時の動作について、第5図に示した常用のサ
イリスタ整流装置4−1の保護協調特性を用いて説明す
る。
第5図において、縦軸の時間と横軸の電流は共に対数目
盛によシ表現されている。
同図において、曲線aはサイリスク素子の過電流耐量を
表わすもので、サイリスタ素子の接合部温度が最大許容
値に達する′aL流と時間の関係で表わされ、更に短時
間の領域においてはサイリスク素子固有のサーソオン′
1゛江流により101f景か決定される。
曲線すは過電流継電器lOの反限時動作!1¥性、曲線
Cは過電流継電器10の114間動作詩性をそれぞれ示
し、この瞬間!すb作特性Cの動作遅れ時間は過電流/
1lfi i器10単独の動作時間遅れと、これと組み
合わせりもう補助継電器等の動作遅れも合わせて図示の
如く0.1秒となっている。曲線dはサイリスタ素子と
直列に接続された限流ヒユーズの溶断特性を示すもので
、以上によりサイリスク素子は完全に保護されている。
面線e Pi前述したサイリスタ素子故障による短絡i
 0+tや直流短絡時の短絡電流の立上υを示すもので
、交流電源のインピーダンス等によシその立上シは異な
るが、図示のように過電流継電器IOの間開動作特性C
の動作遅れ時間以内で限流ヒユーズの溶断特性dに達す
る。
同期機1の界磁における直流短絡が発生した場合は、ま
ず、過電流継電器1oが動作する前に限流ヒーーズが溶
断して常用のサイリスク整流装置4−1よシ故障信号4
aが出力され、これにより自動的に待機のサイリスク整
流装置4−2へ切シ替えられ、更にこの後、この待機サ
イリスタ整流装置4−2の限i+W、ヒユーズも溶断し
て故障信号4bも出力され、その結果、界磁遮断器3が
開放して同期イ幾1の運転が停止される。
この第2の従来例では、同期機の界磁における直流短絡
が発生した時に、ザイリスタ逮子の保護は可能であるが
、不必要に待機のサイリスク整流装置の限流ヒユーズも
溶断してしまい、?it用と待機の両方のサイリスク整
流装置が使用できなくなるために、これ?修理しなけれ
ば同期機の運転再開ができなくなるという欠点があった
〔発明の目的〕
本発明は、上述した従来技術の欠点を除去するためにな
されたもので、前述した第2の従来例の小型・安価な利
点を生かし、更に信頼度の高い同期機の励磁製万全提供
することを目的とする。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明は常用のサイリスク
整流装置の直流過電流を検出する過電流検出器を設け、
この過電流検出器の動作と常用の一す−イリス、り整流
装置内の限流ヒユーズの溶断の条′件より、限流ヒーー
ズ浴断の原因が、常用のサイリスタ整流装置のサイリス
ク素子故障によるものか、同期機の界磁における直流船
路によるものが全判別し、サイリスク素子故障の場合は
待機のサイリスク整流装置へ切り替え、直流短絡の場合
は界磁遮断器全開放して同期機の運転全停止させるよう
にしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、添付図面全組1111t Lなから一実施例につ
いて説明する。
第6図は、本発明の一実施例全示し、同図において、1
2は常用のサイリスタ整流装@4−1の直流出力電流を
検出するための分流器、13はこの分流器12によシ分
流された電流が加えられ、常用のサイリスタ整流装置4
−1の直流出力電流が設定値を超えた時に動作して、切
替回路11へ過電信号13nを与える過電流検出器であ
る。なお、同図で第3図と同じ部分にtま同−符躬−ヲ
付してその説明を省略する。
第7図は切替回路11を示した回路図で、同図において
、20は継電器、20g、と20a、は継電器20が動
作した時に閉路するa接点、20b、は継電器20が動
作した時間路するb接点、および、21と22i1.キ
ープリレーであり、各々動作コイルOCと復ツi)コイ
ルRCと自己遮断接点Xを鳴している。
21aはキープリレー21が動作した時に閉略する。 
Ja点、21bはキープリレー21がqnり5)シた時
に閉路するb接点、22a、 、 22a、および22
a、はキープリレー22が動作した時に閉路するa接点
、22b、および2]+、はキープリレー22が復帰し
た時に閉路するb接点である。
23は継電器、23ald継1E器23が動作した時に
閉路するa接点、24n1および24a2は手動にて連
動して閉路する8接点である。
継電器20は故障信号4aがUj路した時にルD作する
キープリレ−21は過箪θ毘イ6号13aと接点22b
2が共に閉路した時に動作し、接点22a、と24a!
のいずれかが開路した時に復帰する。
キープリレー22は接点21bと20a、が共に閉路し
た時に動作し、手動接点24a1と接点20b。
が共に閉路した時に復帰する。
継電器23は接点21aと22a2の両方又は故障信号
4bと接点22a、の両方が閉路した時に動作する。
接点22b、が閉路した時に常用のfiy、相制御装置
9−1が動作し、接点22a、が閉略した時に待機の位
相if!ut4J装誼9−2が動作し、接点23gが開
路した時に界磁遮断器3に開放指令11aを与えるよう
に構成されている。
なお、接点4aatf故障信号4aを、接点4baは故
障信号4bf:、接点13aaは過電流46号13aを
おのおの出力するa接点である。
第8図tよ、常用のサイリスク整流装置4−1の保護協
調特性に、過電流検出器13の動作特性fを併記しプヒ
ものである。なお、他の曲線a−eはjr= 5図に示
したものと同じ動作特性を表わしている。
次に、本実施例の動作について説す(する。
士ず 通常運転中は切替回路の継電器20 、23とギ
ーノ°リレー21.22は全て復帰状態であシ、各a接
点は全て開略し、各す接点は全て閉路しているO従って
、常用の位相制御装置9−1がん0作し 待(森の位相
制御装置9−2が停止する状態なので、同期機1の界磁
巻線2には常用のサイリスク整流装置4−1から界磁遮
断器3を介して励磁電流が供給されている。
次に通常運転中に筒用のサイリスク整流波#:4−1の
ツ゛イリスタ素子が短絡故障した場合の動作について説
明する。
サイリスク素子が短絡故障した場合、この故障したサイ
リスタ素子を介して交流fat源から過大な短絡電流が
流れ、第8図に示すように過電流継電q:’610の動
作特性す、cにかかる前に、限流ヒユーズの溶断特性d
に達して限oILヒーーズが溶断し、接点4aaが開路
して故障信号4aが出力される。
このとき、短絡電流は′小用のサイリスク整流装置4−
1の直流出力側に6.’ l!jしれないので、過電流
検出器136動作しない。故障48号4aが出力された
ことによシ、継電器20が動作して接点20aIが閉路
し、これによってキープリレー22が動作するため、接
点22b、が開路して常用の位相制御装置9−1が停止
し、同時に接点22a1が閉路して待機の位相制御装置
9−2か動作し、その結果、同期機lの界磁巻線2へは
、侍俵のサイリスタ整流装置4−2より励磁電流が供給
される。
この状態で、更に待機のザーf ’Jスタ整流装置4−
2のサイリスク素子が短t& i!i!1:障した場合
には、故障信号4b6出力する接点22a、が閉路する
ため継電器23が動作して接点23aの閉路し、これに
よって、遮断器3に開放指令11aが与えられ、その結
果、同期機1の運転が停止する。
また、待機のサイリスタ整流装置4−2に切シ替った状
態にて常用のサイリスタ整流装置4−1の故障したサイ
リスタ素子および溶断した限流ヒーーズと4f↑報ヒー
−ズを交換して接点4aaを復帰させた後、手動接点2
4a1を閉路すると、このとき接点20b、が閉路して
いるため、キープリレー22が復帰し、これによって、
接点22a、が開路すると同時に接点22b、が閉路す
る。その結果、相制御装置9−2が停止して、故障前の
状態にもどされる。
次に、通常運転中に、同期機1の界磁にて直流短絡が発
生した場合の動作を説明する。
ia流短絡が発生すると、交流電のよシ過大な短絡電流
が常用のサイリスタ整流装置r、 4−1に流入するの
で、その直流出力電流も過大eこなる。このとき 第8
図に示すように、過電流上1に器1oの動作特性す、c
にかかる前に、まず、過電流検出器13の動作特性fに
達して過電流検出器13が動作し、接点13aaが閉路
して過電流信号13aが出力される。
このとき、接点22b、が閉略していることから、キー
プリレー21が動作し、その接点21aが閉路して接点
21bが閉略する。その後、短絡電流eは限流ヒユーズ
の溶断特注dに達して限流ヒユーズが溶断すると、故障
信号4aが出力され、同時に常用のサイリスタ整流装置
Q 4−1の出力電流が停止するので、過電流信号13
aは復帰する。
これによシ、継電器20が動作し、接点20a2が閉路
すると、上記のように接点21aが閉路しているため、
継電器23が動作して接点23aの閉路し、これによっ
て、界磁遮断器3に開放指令11gが与えられて同期機
lの運転が停止する。
直流短絡の原因を解除した後、常用のサイリスタ整流装
置4−1の溶断した限流ヒーーズと台帳ヒユーズを交換
すると、故障信号4aが復旧され、これによって、継電
器20が復帰する。その後、手動接点24a、を閉路す
ると、キープリレー21が復帰して故障前の状態に戻す
ことができる。
また、常用のサイリスク整流装置4−1の溶断した限流
ヒーーズと幣報ヒユーズを交換せずに、単に手動接点2
4 a、 f閉路した場合にはキープリレー21が復帰
し、接点21bと20A1の閉路によpキープリレ−2
2が動作するため、待機のサイリスター整流装置4−2
を使用しての同期機1の運転再開も可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれに1當用と待機の2組
のサイリスク整流装置を備え、通常は常用のサイリスタ
整流装置によシ同期機の昇磁巻線に励磁電流を供給し、
常用のサイリスタ整流装置が故1;47時に待機のサイ
リスタ整流装置に切)替える方法の小型かつ安価な同期
機の励磁装置の利点を生かし、史に、常用のサイリスタ
整流装置の直流出力過電流全検出する過電流検出器を設
け、この過電流検出器の動作と常用のサイリスタ整流装
a内のザイリスタ素子と直列に備えられた限流ヒーーズ
の溶断争件とによシ、ザイリスタ素子故障と同期機の界
磁における直流短絡とを判別し、サイリスタ素子故障時
は待機のサイリスタ整流装置へ切シ替えて同期機の運転
を継続すると共に、直流短絡時は同期機の運転停止に至
らしめるように4ft成したので、直δ1iX′IXl
絡による待機のサイリスタ整流装置の損傷が防止でき、
゛ま/こ、直流短絡の除去後は待機のサイリスク整流装
置だけでも同期機の運転再開が可能な小型で安価かつ高
信頼性を有する同期機の励(i(i装置を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は同期機の励磁装置の一従来例を、示す構成図、
第2図1−.1第1図に示したサイリスク整流装置を示
す回路図、第3図は同期機の励磁装置の他の従来例を示
す↑h構成図第4図i、L第3図に示した常用のサイリ
スク整流装@を示す回路図、第5図は第3図に示した常
用の・サイリスタ整流装置の保膜協調を説明するための
特性図、第6図は本発明の一実施例に係る同期機の励磁
装置の構成図、第7図は第6図に示した実施例の切替回
路を示す回路図、第8図は第6図に示した実施例の常用
のサイリスタ整流装置の保副協潤を示す特性図である。 l・・・同期機、2・・・界磁巻線、3・・・界磁遮断
器、4−1・・・常用のサイリスタ整流装置、4−2・
・・待機のサイリスク整流装置、5・・・励磁用変圧器
、11・・・切替回路、13・・・過電流検出器。 (7317) 代理人弁理士 則 近 憲 佑(ほか1
名) 第7図 第2図 第3図 第4図 第5図 −’t :Fu 第6図 第7図 9−7へ 9−2へ lla

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同期機の界磁に設けられた界磁遮断器と、交流電流を整
    流して上記界磁遮断器を介して上記同期機の界磁巻線に
    励磁電流を供給する常用のサイリスタ整流装置と、この
    常用のサイリスク整流装置が故障した時に切夛替わって
    使用される待機のサイリスタ整流装置とから成る同期機
    の励磁装置において、上記常用のサイリスク整流装置の
    直流過電流を検出する過電流検出器と、上記常用のサイ
    リスタ整流装置全使用している間、上記過電流検出器の
    動作時に上記常用のツ゛イリスタ整流装置を構成するサ
    イリスタ素子と直列に接続された限流ヒユーズが溶断し
    た場合は、上記界磁遮断器を開放する開放手段と、上記
    過電流検出器の不動作時に上記限流ヒユーズが溶断した
    場合は上記待機のサイリスタ整流装置へ切り替える切替
    手段を備えたことを4を徴とする同期機の励磁装置。
JP58172201A 1983-09-20 1983-09-20 同期機の励磁装置 Pending JPS6066699A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003535294A (ja) * 2000-05-31 2003-11-25 フィースラー エレクトロニク オーハーゲー 曲げプレス機、裁断機、押抜き機等の機械のための保護装置

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JP2003535294A (ja) * 2000-05-31 2003-11-25 フィースラー エレクトロニク オーハーゲー 曲げプレス機、裁断機、押抜き機等の機械のための保護装置

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