JPS6334473Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、主エンジンの軸出力の一部を利用し
て発電電力を得る船舶用定周波発電装置に関する
ものである。

この種の発電装置として、第１図に示すよう
に、船舶のプロペラＰを駆動する主エンジン１に
より駆動される交流発電機２と、この交流発電機
２の交流出力を直流に変換するコンバータ４と、
その直流出力を一定周波数の交流に変換する他励
サイリスタインバータ６と、この他励サイリスタ
インバータ６の運転に必要な無効電力を供給する
同期調相機１０とを備えた船舶用定周波発電装置
は既に提案されている。本考案は、この種の船舶
用定周波発電装置に関するものである。

第１図の装置において、交流発電機２は、主エ
ンジン１により直接あるいは増速機などを介して
駆動され、また、その出力電圧は界磁巻線２ａの
回路に設けられた自動電圧調整器（以下、これを
AVRと言う）によつて自動調整される。コンバ
ータ４とインバータ６との間の直流回路には平滑
リアクトル５が接続されている。コンバータ４は
サイリスタコンバータとして構成され、インバー
タ６と共に制御装置７により制御される。インバ
ータ６の交流出力端子は回路遮断器８を介して電
圧母線９に接続されている。

インバータ６および後述の負荷の運転に必要な
無効電力を供給するために同期調相機１０が設け
られ、回路遮断器１２を介して電圧母線９に接続
されている。同期調相機１０の界磁巻線１０ａの
回路には調相機用AVR１１が設けられている。
また、同期調相機１０はその始動時にはエンジン
もしくは電動機などの原動機１３によりクラツチ
１４を介して機械的に駆動され、始動後はクラツ
チ１４をオフとして原動機１３から切離される。

電圧母線１０には回路遮断器１５を介して船内
の電気負荷１６が接続されるほかに、回路遮断器
１７を介して電動機１８が接続され、これにより
例えばポンプのような機械負荷１９を駆動し得る
ように構成されている。

同期調相機１０は他励インバータ６および負荷
回路の無効電力を供給するために設けられている
ものであつて、その機能を第３図のベクトル図に
より説明する。なお、ここでは便宜上、電気負荷
１６は無負荷であるものとして説明する。この図
において、Ｅは母線電圧ベクトル、I_Lは負荷電流
ベクトル、I_L1は負荷電流の有効分ベクトル、I_L2
は同じく無効力ベクトル、φ_Lは電圧ベクトルＥ
と負荷電流ベクトルI_Lとの間の角度すなわち負荷
力率角である。有効分I_i1と無効分I_i2から成るベク
トルI_iおよび角φ_iは、母線９側から見たインバー
タ６の電流ベクトルおよびインバータ力率角（普
通には約150゜遅れ）である。有効分I_c1および無効
分I_c2から成るベクトルI_cは母線９側から見た同期
調相機１０の電流ベクトルであつて、その力率角
はφ_cで表わされている。同期調相機１０の電流ベ
クトルI_cの有効分I_c1は同期調相機１０の損失電力
を補うための電力成分であつて、これはインバー
タ６から供給される。したがつて、I_i1＝−（I_L1＋
I_c1）である。また、同期調相機１０には、その
機能上、I_c2＝−（I_L2＋I_i2）が成立するような無効
電流が流れる。

いま仮に、cosφ_L＝0.8、φ_i＝150゜、｜I_c1｜＝0.1
×｜I_c｜として、同期調相機１０の電流I_cの大き
さおよび力率cosφ_cを求めてみると、I_c＝1.13×I_L
およびcosφ_c＝0.1（同期調相機１０側から見て遅
れ力率）という結果が得られる。したがつて、同
期調相機１０の皮相電力および力率は、電動機負
荷１８のそれに比べ、皮相電力は113％に増大し、
力率は0.1と極端に悪くなる。

本考案の目的は、かかる点を考慮し、同期調相
機の皮相電力が小さくてすみ、したがつて小容量
のものですみ、さらにシステム全体として運転コ
ストを安くすることの可能な船舶用定周波発電装
置を提供することにある。

この目的を達成するために本考案は、同期調相
機の軸に分離自在に機械負荷を接続し、同期調相
機を他励サイリスタインバータの出力によつて同
期電動機として運転して機械負荷を駆動し得るよ
うにしたことを特徴とするものである。

本考案の一実施例を第２図に示す。この実施例
において、主エンジン１から交流発電機２、コン
バータ４および他励サイリスタインバータ６を介
して電圧母線９に至る系統と、原動機１３からク
ラツチ１４および同期調相機１０を介して電圧母
線９に至る系統と、電圧母線９から電気負荷１６
に至る系統は、第１図の装置と同一である。本考
案による構成上の相違は、機械負荷１９が、専用
の電動機に結合されているのではなく、クラツチ
２０を介して同期調相機１０に結合されているこ
とにある。つまり、同期調相機１０は、一方では
クラツチ１４を介して原動機１３に機械的に結合
され、他方ではクラツチ２０を介して機械負荷１
９に機械的に結合されており、さらに電気的に電
圧母線９に接続されている。このような構成とす
ることにより、同期調相機１０は、他励インバー
タ６の運転に必要な無効電力分を供給する同期調
相機本来の機能のほかに、機械負荷１９を駆動す
る同期電動機としての機能をも果たすものであ
る。したがつて、装置構成上、この第２図の装置
では、第１図の場合に必要とした電動機１８およ
び回路遮断器１７が不要となつている。

ここで第２図の装置における同期調相機（兼同
期電動機）１０のベクトル図を第３図と同様に描
くと第４図のようになる。ここで個々の符号の意
味は第３図の場合と同一である。ただし、I′_L1は
同期調相機１０が機械負荷１９を駆動するのに必
要な有効電流分ベクトル、I′_c1は同期調相機１０
の損失電力を補うための電流分ベクトルであり、
母線側から同期調相機１０に供給される全有効電
流分ベクトルI_c1は、I_c1＝I′_L1＋I′_c1である。なお、
ベクトルI′_L1は機械負荷１９への入力電力に相当
するもので、第３図のベクトルI_L1に対応するが、
ここでは第３図の電動機１８の損失電力相当分が
無いので、I′_L1＜I_L1であり、I′_L1≒0.9I_L1である。
また、第２図の場合、母線側から見たインバータ
６の有効電流成分ベクトルI_i1と、母線側から見た
同期調相機１０の有効電流成分ベクトルI_c1との
間にはI_i1＝−I_c1が成立する。同様に、I_c2＝−I_i2
であり、したがつて、I_c＝−I_iが成立するように
調相機電流I_cが流れる。

いま、第４図と第３図との比較において、I′_L1
＝0.9I_L1，I′_c1＝0.9I_c，φ_i＝150゜（遅れ）として、
同
期調相機１０の電流I_cの大きさおよび力率を求め
てみると、I_c＝0.94I_L，cosφ_c＝0.87（進み）とな
る。これを第１図の従来装置と比較すれば、皮相
電力は0.94／1.13＝0.83すなわち83％に減少し、力率 は0.1から0.87に改善されていることが判る。こ
の傾向は電圧母線９に他の負荷１６がかかつてい
る場合も同様となる。

以上述べたところから明らかなように、本考案
によれば、従来装置に比べて機械負荷を駆動する
ための専用の電動機１８が不要になる上に、同期
調相機は無効電力供給用専用の場合に比べて皮相
電力が小さくなり、かつ力率が良くなるため、そ
の所要容量はむしろ小さくなる。さらに機械負荷
駆動用電動機の損失電力が無くなる分だけシステ
ム全体の運転コストが下がるという大きな実益を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の系統図、第２図は本考案の
一実施例を示す系統図、第３図は第１図の装置の
電気特性を説明するためのベクトル図、第４図は
第２図の装置の電気特性を説明するためのベクト
ル図である。 １……主エンジン、２……交流発電機、４……
コンバータ、６……他励サイリスタインバータ、
９……電圧母線、１０……同期調相機、１９……
機械負荷、２０……クラツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 船舶の主エンジンにより駆動される交流発電機
   と、この交流発電機の交流出力を直流に変換する
   コンバータと、前記直流を一定周波数の交流に変
   換する他励サイリスタインバータと、この他励サ
   イリスタインバータの運転に必要な無効電力を供
   給する同期調相機とを備えた船舶用定周波発電装
   置において、前記同期調相機の軸に分離自在に機
   械負荷を接続し、前記同期調相機を前記他励サイ
   リスタインバータの出力によつて同期電動機とし
   て運転して前記機械負荷を駆動し得るようにした
   ことを特徴とする船舶用定周波発電装置。