JPH01308199A - 交流発電機の電圧調整装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、界磁回転形交流発電機の出力電圧を所定の定
電圧に自動調整する電圧調整装置に関するものである。

［従来技術］ 従来、界磁回転形交流発電機の出力電圧を所定の定電圧
に自動調整づるには、例えば第３図に示したような装置
が用いられていた。同図において、Δは界磁回転形交流
発電機、Ａ１は該発電機への固定子に設りられた出力巻
線、Ａ２は励磁巻線、Ａ３は回転子に設けられた界磁巻
線、八４は層動環である。Ｂ′″は交流発電機△に接続
されＩζ電圧調整装置、Ｒ及びＣはそれぞれ切換スイッ
チＤを介して出ツノ巻線Ａ１に接続された抵抗負荷及び
容量負荷である。

出力電圧調整装置Ｂ”にＪ３いて、１は励磁巻線Ａ２及
び界磁巻線Ａ３に接続された励磁電流供給回路、２は出
力巻線Ａ１に接続された電圧検出回路、３はこの電圧検
出回路２の検出出力端と励磁電流供給回路１との間に設
りられた励磁制御回路（ｌ〜リガ信号バイパス回路）で
ある。４は界磁巻線へ３に流れている電流が遮断された
とぎ、該巻線Ａ３に生ずる誘導電圧により励磁電流供給
回路１に用いられるサイリスク（又はトランジスタ）が
誤動作するのを防ぐために、該巻線Ａａに並列接続され
て過渡電流を流リーフリーホイール・ダイオードである
。

第３図において、出力巻線Ａ１に抵抗負荷１くが接続さ
れているとする１、このとき図示しない原動機に駆動さ
れて回転子が回転を始めると、励磁巻線Ａ２に初期励磁
用電圧が発生リ−る。これにより、励磁電流供給回路１
のサイリスタにトリガ信号が与えられて該サイリスクが
導通し、励磁巻線Ａ２から励磁電流供給回路１と摺動環
Ａ４とを通じて界磁巻線Δ３に界磁電流が供給される。

これにより、励磁巻線△２の前記発生電圧との間に循環
増磁作用が働いで、出力巻線Δ１の出力電圧が確立され
る。出力巻線Δ１の電圧が設定電圧を超えると、電圧検
出回路２の検出出力が１−リガ信号バイパス回路３に与
えられる。このどきバイパス回路３は、励磁巻線Ａ２側
から励磁電流供給回路１のサイリスクに与えられている
トリガ信号を該サイリスクから側路し、励磁電流供給回
路１の動作を停止１ＺさＵ゛る。そのため界磁巻線△３
への界磁電流の供給が停止し、出力巻線へ１の電圧が低
下覆る。

以上の一連の動作により、出力巻線Ａ１の出力型Ｌ［が
ほぼ設定値に保たれる。

［発明が解決ザベき課題］ 上記従来の装置にａ３いて、出力巻線Ａ１に容量負荷Ｃ
を接続ηるど、出力巻線Ａ１に負荷の容量に比例した進
相交流電流が流れ、この電流の励磁作用により界磁巻線
Ａ３に交流電圧が誘起される。

この交流電圧は、フリーホイール・ダイオード４により
整流されて（該ダイオードがない場合は励磁電流供給回
路１を誤動作さけて）、界磁巻線△３に正規の励磁電流
と同方向の電流を流１ツノこめ増磁作用が起こり、出力
巻線Ａ１の出力電圧が定格電圧以上の高電圧にまで上昇
覆る。この場合、前記のＪ：うに電圧検出回路２が検出
信号を発生して励磁電流供給回路１の動作を停止させる
が、界磁巻線Ａ３の誘起電圧による上記の増磁作用にに
り出ツノ巻線Δ１の電圧上昇が続く。これにより、従来
の駅間では下記のＪ：うな不具合がある。

１）出力巻線△１に容量負荷と仙の抵抗負荷とを並列に
接続した場合、出力の過電圧により抵抗負荷の破損が生
ずる。従っ−Ｃ負荷の保護のため、容量負荷と仙の負荷
とを４７１用り′ることができない。

２）出ツノの過電圧及び過電流により、発電機Δの焼損
及び電圧調整装置Ｂ−の破壊ｑが生ずるおそれがある。

＝　５− ３）電圧値が富に安定している発電機出力が得られない
。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消して、発電
機の負荷の種類のいか／υを問わず、また、容量負荷と
抵抗負荷を併用した場合でも、発電機の出力電圧を設定
された定電圧に自動調整し得る界磁回転形交流発電機の
電圧調整装置を提供１゛ることにある。

［課題を解決するための手段］ Ｊ１記の課題を解決づ゛るための本発明の構成を、実施
例を示す第１図を参照して以下に説明する。

本発明の電圧調整装置Ｂは、交流発電機△の励磁巻線Ａ
２の出力を整流して界磁巻線Ａ３に正規の励磁電流を流
す励磁電流供給回路１と、発電機への出力巻線Ａ１の電
圧を検出して該電圧が第１の設定値を超えた時に検出信
号を発生する第１の電圧検出回路２と、該電圧検出回路
２が検出信号を発生した時に前記励磁電流供給回路１の
動作を停止さける励磁制御回路３と、発電機△の出力巻
線△１の電圧が前記第１の設定値よりも高い第２の設定
ｆｆｆｊを超えたときに検出信号を発生−リ−る第２の
電圧検出回路８と、該電圧検出回路８が検出信号を発生
したどぎに界磁巻線Ａ３の誘起電圧により該界磁巻線に
前記正規の逆回！ｉ電流と逆方向の逆励磁電流を流す逆
励磁制御回路７とを具備している。

請求項２に記載の電圧調整装置は、上記の逆励磁制御回
路７が、導通した際に界磁巻線へ３の誘起電圧を整流し
て該界磁巻線に逆励磁電流を流づサイリスタ５ど、第２
の電圧検出回路８が発生り−る検出信号を増幅して前記
サイリスタ５にＩ〜リガ信号として与えるトリガ増幅回
路６とにより構成されている。

し発明の作用」 上記の構成に４ｆる出力電圧調整装置Ｂにおいては、発
電機への出力巻線Δ１の電圧が上昇して第２の設定値を
超えると、第２の電圧検出回路８の検出出力により逆励
磁制御回路７が駆動されて、該逆励磁制御回路が界磁巻
線△３に生ずる電圧により該界磁巻線に正規の励磁電流
と逆方向の逆回ｖＡ電流を流す。これにより、出力巻線
へ１に容量負荷が接続された場合に従来生じた増磁現象
による出力電圧の上昇が防止されて、出力電圧が所定の
定電圧に自動調整される。

また、前記の構成になる逆励磁制御回路７においては、
トリガ増幅回路６が第２の電圧検出回路８の検出出力を
増幅して１ｑられるトリガ信号によりサイリスタ５が確
実に導通して逆励磁電流が有効に流れる。これにより発
電機出ツノ電圧の自動調整作用が極めて良好に行われる
。

［実施例１ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図は本発明の実施例の概要を発電機と共に示す接続図で
ある。同図において、第３図の装置と同一部分にはｌｆ
ｆ１＋符号を付してその説明を簡略にする。

第１図におりる電圧調整装置Ｂは、第３図にお（〕る電
電圧調整装置Ｂと同様の構成部分、即ち、励磁電流供給
回路１、第１の電圧検出回路２、励磁制御回路（トリガ
信号バイパス回路）３、及びフリーホイール・ダイオー
ド４に加えて、発電機への界磁巻線Ａ３に対して、励磁
電流供給回路１にＪ：り流す正規の励磁電流とは逆方向
の逆励磁電流を流すように並列接続されたサイリスタ５
を備えている。まｔｃ　％出力巻線Ａ１に接続された第
２の電圧検出回路８、及び該電圧検出回路８の検出出力
端とり゛イリスタ５のゲ−１へとの間に挿入接続された
トリガ増幅回路６を備えている。上記のサイリスタ５ど
トリガ増幅回路６どで逆励磁制御回路７を構成している
。第２の電圧検出回路８の設定動作電圧（第２の設定値
）は、第１の電圧検出回路２の該電圧（第１の設定値）
よりも僅かに高く設定されている。

上記の電圧調整装置Ｂにおいては、発電機Ａの出力巻線
Ａ１に抵抗負荷Ｒのみが接続されているときは、前）２
１Ｓのように電圧検出回路２、励磁制御回路３、及び励
磁電流供給回路１が動作して、出力巻線△１の出力電圧
を所定の定電圧に自動調整７′る。そして、容量負荷Ｃ
の接続により前述のように出力巻線へ１の電圧が上昇し
て、第２の電圧検出回路８の設定動作電圧を超えると、
その検出出力により逆励磁制御回路７のトリガ増幅回路
６を介して４Ｊイリスタ５０ゲートが駆動され、該サイ
リスタ５が導通して界磁巻線３に誘起した交流電圧の負
極性分が短絡される。これにより、界磁巻線３に励磁電
流供給回路１から流れる正規の励１１電流どは逆方向の
通勤１１電流が流れる。即ら、増磁作用分を減する逆励
磁作用が生じて出力巻線△１の電圧−１二昇が抑制され
る。そして、出力巻線△１の電圧が電圧検出回路８の設
定動作電圧以下になると、サイリスタ５のトリガー停止
ににす、上記の逆励磁作用が解除される。以上の一連の
電圧制御作用の繰り返しにより、出力巻線Ａ１の出力電
圧は抵抗負荷Ｒのみが接続されている場合よりは若干高
い所定の定電圧に自動調整されて安定する。この場合、
第１の電圧検出回路２は第２の電圧検出回路８よりも設
定動作電圧が低くなっているので、励磁電流供給回路１
はサイリスタ５の導通中、常に非導通状態にある。従っ
て、励磁巻線Δ２から界磁巻線△３側に流れる電流路は
遮断されており、励磁巻線△２の短絡は起らない。

次に、第１図で概要を示した本実施例の電圧調整装置Ｂ
の具体的な回路構成及びその動作を第２図により説明づ
る。同図において、励磁電流供給回路１は、励磁巻線Ａ
２の出力を全波整流して界磁巻線Ａｌｌに電流を流すよ
うに接続されたダイオード１１，１２、サイリスク１．
：Ｌ１／ｌ、及びダイオード１５．１６等で構成されて
いる。第１の電圧検出回路２は、出力巻線Ａ１に並列接
続される抵抗２１　ａ、’２１　ｂ、２１　ｃの直列接
続からなる分圧回路と、抵抗２１Ｍ）７ｍ圧を全波整流
する整流器２２と、該整流器の出力端に接続された可変
抵抗２３、抵抗２４−．２５の直列接続からなる分圧回
路と、抵抗２５に並列接続されたコンプリー２６と、該
コンデンサ２６の電圧が印加されるツェナー・ダイオー
ド２７、抵抗２８．２９の直列接続回路とにＪ：り構成
されている。また、励磁制御回路（Ｉ〜リガ信号バイパ
ス回路）３は上記の抵抗２９の電圧がベース、エミッタ
間に加えられるトランジスタ３１と、一端が該］〜ラン
ジスタのコレクタ及σ励磁電流供給回路１のサイリスク
１３゜１４のゲートに接続され他端がダイオード１５゜
１６のカソードに接続される抵抗３２とにより構成され
ている。

そして、第２の電圧検出回路８は、１次巻線が出力巻線
△１に並列接続される１〜ランス８１と、該１〜ランス
の２次巻線の出力を全波整流して第１の電圧検出回路２
の整流器２４ど逆極性の出力を出−リ゛整流器８２と、
該整流器８２の出力側に前記整１％を器２４の出力側に
おりると対称的に接続された可変抵抗８３．抵抗８４．
．８５、コンデンサ８６、ツェナー・ダイオード８７、
及び抵抗８８゜８９等Ｃ構成されている。

逆励磁制御回路７のサイリスク５を駆動するトリガ増幅
回路６は、上記の抵抗８つの電圧がベース、エミッタ間
に加えられるトランジスタ６１と、該トランジスタのコ
レクタにベースが接続され、コレクタがサイリスタ５の
ゲートに接続されるとともに抵抗６３を介して１−ラン
ジスタロ１のエミッタ側に接続され、またエミッタが整
流器８２の正出力端に接続された１〜ランジスタロ２と
で構成されている。

上記の回路構成になる電圧調整装置Ｂにおいては、発電
機Ａの励磁巻線Ａ２の発生電圧にＪｚり励磁電流供給回
路１のダイオード１５．１６及び抵抗３２を介してサイ
リスク１３．１４のゲートが駆動されて、該＋ｊ′イリ
スタが導通し、整流出力が正規の励磁電流として界磁巻
線△３に流されて、出力巻線Ａ１の出力電圧が確立され
る。そして、出力巻線Ａ１の電圧が電圧検出回路２の設
定動作電圧を超える、即ちコンデン勺２６の端子電圧が
ツェナー・ダイオード２７のツェナー電圧になると、該
ツェナー・ダイオードに電流が流れる。これにより、１
〜ランジスタ３１が導通してサイリスタ１３．１４のグ
ー１〜を短絡するので、該サイリスクが非導通になり、
界磁巻線Ａ３に流れる励磁電流が遮断されて、出力巻線
Ａ１の電圧が低下する。以上述べた一連の動作にＪ：す
、出力巻線Ａ１の出力電圧の自動調整作用が行われる外
に、本実施例の出力電圧調整装置Ｂにａ３いては、発Ｎ
機へに容量負荷が接続されて出力電圧が上昇する場合、
下記のような出力電圧調整装置が付随して行われる。

第２の電圧検出回路８において、出ノｊ巻線△１の交流
電圧が１〜ランス８１により変圧され、整流器８２によ
り整流されて、可変抵抗８３及び抵抗ＢＡ、８５により
分圧され、コンデンサ８６が充電される。ぞして、出力
巻線Ａ１の電圧が電圧検出回路８の設定動作電圧を超え
ると、コンデンサ８６の端子電圧がツェナー・ダイオー
ド８７のツェナー電圧に達して、該ダイオードに電流が
流れる。これにより、トリガ増幅回路６を介してサイリ
スタ５のグー１−が駆動され、該サイリスタが導通して
界磁巻線Ａ３に生じた交流電圧の負極性分が短絡される
。これにより界ｖＡ極の逆励磁作用が働いて、出ツノ巻
線△１の電圧上昇が抑制される。

そして、出ツノ巻線△１の電圧が下がり、コンデンサ８
６の端子電圧がツェナー電圧以下になると、サイリスク
５のトリガー停止により上記の逆励磁作用が停車される
。以上の一連の電圧調整作用の繰り返しにより、発電１
ｆｉＡの出力電圧は抵抗負荷Ｒのみが接続されていると
さよりは若干高い所定の定電圧に自動調整され′Ｃ安定
する。

なａ３、」１記の実施例で逆励磁制御回路７に用いＩＣ
リイリスタの代わりに１ヘランジスタを用いることもで
きる。

第４図は、電圧調整装置を用いた界磁回転形交流発電機
の回転数対出力電圧の特性例を示したものである。同図
において、曲線ａは従来の電圧Ｊ１整装置を用いて容量
負荷を接続した場合の前記特性を示したもので、出力電
圧■は自動調整されることなく回転数Ｎに比例して上層
する。これに対して、曲線Ｃは本実施例の電圧調整装置
を用いＣ抵抗負荷を接続した場合、曲線すは同じく容量
負荷を接続した場合の前記特性をそれぞれ示したもので
ある。図に見られるように、発？１Ｎａ）ｔの使用回転
数範囲内において、曲線すの出力電圧は曲線Ｃの出力電
圧よりも僅かに高い設定電圧に安定化されて、曲線す、
ｃの出力電圧ともに発電機の定格電圧範囲内に納まるよ
うに電圧調整されている。

１発明の効果］ 本発明は以上）ボべたように構成されているので、以下
に記Ｉｌ＋！７−るようイヱ効果を奏する。

交流発電機に容量負荷が接続されて出力電圧が１眉し、
第２の電圧検出回路の設定電圧を超えると、逆励磁制御
回路が駆動され、界磁巻線の誘起電圧にＪ、り該界磁巻
線に正規の励磁電流と逆方向の逆励磁電流を流すので、
発電機に容量負荷が接続された場合に従来生じた増磁現
象による出力電圧の」−臂を有効に防止して、出力電圧
を所定の定電圧に自動調整することができる。

これにより、容量負荷と他負荷との４ｊｆ用が可能とな
り、従来、容量負荷を接続したときに生じた出ノＪ電圧
の上昇にＪ：す、負荷及び発電機に破損を生ずるおそれ
があったのを解消することができる。

まだ、発７ｆ２１１１の回転数のある程度の変化に対し
ても出力電圧を安定化することができるので、発電機の
使用回転数範囲を広げることかできる。

また、請求項２の発明によれば、第２の電圧検出回路の
検出出力に基づいて逆励磁制御回路が確実に作動して、
出力電圧の自動調整作用を極めて良好に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を発電機とともに承り接続図、
第２図は同実施例の具体的な構成例を示す回路図、第３
図は従来の電圧調整装置の例を発電機とともに示す接続
図、第４図は電圧調整装置を用いた界磁回転形交流発電
機の出力電圧特性例を示す特性曲線図である。 Ａ・・・界磁回転形交流発電機、Ａ１・・出力巻線、Ａ
２・・・励磁巻線、Ａ３・・・界磁巻線、Ｂ・・・電圧
調整装置、１・・・励磁電流供給回路、２・・・第１の
電圧検出回路、３・・・励磁制御回路（トリガ信号バイ
パス回路）、５・・・ザイリスタ、６・・・トリガ増幅
回路、７・・・逆励磁制御回路、８・・・第２の電圧検
出回路、Ｒ・・・抵抗負荷、Ｃ・・・容量負荷。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定子に励磁巻線及び出力巻線を備え回転子に界
   磁巻線を備えた界磁回転形交流発電機の電圧調整装置に
   おいて、 前記励磁巻線の出力を整流して前記界磁巻線に正規の励
   磁電流を流す励磁電流供給回路と、前記出力巻線の電圧
   を検出して該電圧が第１の設定値を超えた時に検出信号
   を発生する第１の電圧検出回路と、 前記第１の電圧検出回路が検出信号を発生した時に前記
   励磁電流供給回路の動作を停止させる励磁制御回路と、 前記出力巻線の電圧が前記第１の設定値よりも高い第２
   の設定値を超えた時に検出信号を発生する第２の電圧検
   出回路と、 前記第２の電圧検出回路が検出信号を発生した時に前記
   界磁巻線の誘起電圧により該界磁巻線に前記正規の励磁
   電流と逆方向の逆励磁電流を流す逆励磁制御回路とを具
   備してなる交流発電機の電圧調整装置。
2. （２）前記逆励磁制御回路は導通した際に前記界磁巻線
   の誘起電圧を整流して該界磁巻線に逆励磁電流を流すサ
   イリスタと、前記第２の電圧検出回路が発生する検出信
   号を増幅して前記サイリスタにトリガ信号として与える
   トリガ増幅回路とからなっている請求項１に記載の交流
   発電機の電圧調整装置。