JPS5810944B2 - 交流発電装置 - Google Patents

交流発電装置

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JPS5810944B2
JPS5810944B2 JP53047126A JP4712678A JPS5810944B2 JP S5810944 B2 JPS5810944 B2 JP S5810944B2 JP 53047126 A JP53047126 A JP 53047126A JP 4712678 A JP4712678 A JP 4712678A JP S5810944 B2 JPS5810944 B2 JP S5810944B2
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stator
rotor
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input shaft
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FURANKURIN UERINTON BAUMUGARUTONAA
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/42—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output to obtain desired frequency without varying speed of the generator
    • H—ELECTRICITY
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    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予め定められた電圧および周波数で電流を搬
送する給電系統への接続を可能にするように制御された
電圧および周波数の交流発電装置に関する。
特に本発明は、選択された電圧および目標周波数で電流
を発生するのに必要な速度を越える広範に変動する速度
範囲で、軸速度の制御を変更することなく、１つもしく
は２つ以上の発電機を駆動する入力軸を駆動するように
適応された原動機の利用に向けられている。
電動機および発電機を駆動したりその速度を制御するた
めに種々な方式が提案されており利用されている。
これらの方式はその目的に応じ概して満足なものである
。
発電の分野においては、発電機の出力周波数従ってまた
回転子の角速度は、発電周波数を標準の基準周波数と比
較して駆動タービンの回転速度を変更し、回転子速度お
よび駆動タービン回転速度を整合させることによって所
望値に維持されている。
他の方式においては、原動機と回転子軸との間の駆動系
統に速度を変化する機械的変速機を挿入することによっ
て回転子の適正な角速度を維持している。
更にまた誘導機のフレームまたは固定子を異なった速度
で回転することにより制御することも提案されており、
その場合フレームの回転を行なうのに補助電動機が用い
られている。
これらいろいろな型式の例としては米国特許第１９７１
８１８号、同第２０３９３２２５号および同第２０６１
９８３号各明細書に記載の装置を挙げることができる。
上に述べたような方式は蓄積されたエネルギーが電力供
給源として用いられ、従って電力をエネルギーの浪費を
伴わずに減少することができるような設備には良く適し
ているが、エネルギー源を蓄積することができずしかも
広い範囲に亙って変動するような事例、例えば相対風力
駆動タービンまたは空気タービンのような事例で使用す
るのには実際上適していない。
このような用途においてはエネルギーを完全に使用しな
かった場合にはエネルギーはそのまま損失することにな
り事後的に回収することはできない。
本発明の目的は、上に述べたような欠点のない装置であ
ってしかも広範に変動する速度で動作する制御されでい
ない原動機から得られる総てのエネルギーを利用するた
めの比較的簡単な構成の装置を提供することにある。
梗概するに、本発明の好ましい実施例ｔこおいては少な
くとも２つの交流発電機が設けられ、第１の発電機の固
定子は第１の発電機の回転子に対し駆動関係で持続され
、更に第１の回転子に対し駆動関係で入力軸が接続され
、該入力軸は、単一の発電機から選択された電圧および
目標周波数で電流を発生するのに要求される速度を越え
た範囲内の速度で上記軸を回転することができる風力タ
ービンまたは空気タービンとすることができる原動機に
よって駆動されるように適用されている。
第１の固定子は回転自在に取付けられるが、しかしなが
ら初期状態においては開放することができるようにして
回転しないように鎖錠されている。
駆動軸の動力および速度が充分に大きい場合（こは、第
２の固定子も回転自在に取付けられて初期状態において
は同様に鎖錠されている。
この第２の固定子は第３の発電機の回転子またはダイナ
ミックブレーキに駆動連結することができる。
制御装置はコンソール内に取付けることができ適当に相
互接続された界磁制御アッセンブリ、負荷制御アッセン
ブリおよび位相ロック・アッセンブリから構成されてい
る。
負荷制御アッセンブリは第１または第２の型の負荷に選
択的に接続可能であって発電機の適正な動作を維持する
ように負荷を制御する。
各固定子軸は位相ロック・アッセンブリの制御下で固定
子の回転を阻止するための鎖錠手段を備えた軸受に取付
けられている。
界磁制御アッセンブリは回転子界磁に必要な励磁を与え
る。
各発電機毎に別々のコンソールを設けることができる。
動作において原動機は最初静止状態にあるとすると、回
転開始で原動機はその軸を増大する速度で駆動する。
それに呼応して軸は第１の回転子を駆動し、そして後者
は静止固定子と共働して増大する周波数で交流を発生す
る。
位相ロック・アッセンブリはこの出力周波数と基準電圧
・周波数源によって供給される周波数とを比較し、そし
て目標周波数が達成されると位相ロック・アッセンブリ
は軸受けの鎖錠を解放して第１の固定子の回転を可能に
し、該第１の固定子と第１の回転子との間の相対速度を
目標周波数に対応するように維持する。
第１の固定子の絶対速度は、動力入力軸の速度と該軸お
よび第１の回転子間の相対回転速度との間の差である。
第１の固定子はこの絶対速度で第２の回転子を駆動する
。
第１の発電機が目標周波数よりも低い周波数で電流を発
生している時には常に負荷制御部はこの電流を目標周波
数を必要としない負荷に伝送する。
目標周波数が達せられた時にはこの電流は上記第１の型
の負荷にそのまま伝送し続けてもよいし、あるいはまた
目標周波数で電流を搬送する給電系統に選択的に転送す
ることができる。
第２の発電機も同じように動作して、動力入力軸の速度
が第２の固定子が解放される点を越えて増大した場合に
第３の回転子を１駆動するかあるいはまたダイナミック
ブレーキを駆動することができる。
次に本発明の利点および特徴を図面を参照して実施例に
つき説明する。
第１図には、本発明による装置の全体的構成が略示され
ており、図から明らかなように、２基の実質的に同じ発
電機１０および１２がタンデム接続で設けられている。
発電機１０は回転子１４および固定子１６を有し、発電
機１２は回転子１８および固定子２０を有している。
回転子１４は固定子１６の一端に軸受２４によって支持
された軸２２に取付けられている。
軸２２の他端は軸受３０によって支持されて原動機２８
に接続された動力入力軸２６を形成している。
回転子１８は固定子２０の一端に軸受３４によって支持
された軸３２に取付けられている。
軸３２の外側の端部は固定子１６の外端部に延びて、該
外端部に鎖錠され軸受３６によって支持されている。
他の軸３８は固定子２０の外端部内に延びて該外端部に
鎖錠され、且つまた軸受４０を貫通してダイナミックブ
レーキ４２内に延びている。
回転子１４のための界磁スリップ・リング４４が固定子
１６の端部に軸受４８で支持されたスＩＪ−ブ４６上に
取付けられている。
回転子１８の類似のスリップ・リング５０が固定子２０
の端部に軸受５４で支持されたスリーブ５２上に取付け
られている。
界磁制御部５６は導体５８によってスリップ・リング４
４に接続され、界磁制御部６０は導体６２によってスリ
ップ・リング５０に接続されている。
固定子１６には発電機から電流を取出すためのスリップ
・リング６４が設けられ、そして負荷制御部６６が導体
６８によってスリップ・リング６４に接続されでいる。
固定子２０には発電機から電流を取出すためのスリップ
・リング７０が設けられており、負荷制御部７２は導体
７４を介してスリップ・リング７０に接続されている。
ブロック７６および７８で示す問題とならない負荷は線
路８０および８２で示すようにそれぞれ負荷制御部６６
および７２によって選択的に接続可能である。
導体８４および８６が、負荷制御部６６および７２から
出て選択された電圧および目標周波数で動作する標準の
電力送電系統に到っており、負荷制御部を介して発電機
の出力に選択的に接続可能である。
位相ロック・アッセンブリ８８および９０が導体９２を
介して基準電圧・周波数源９４に接続されており、且つ
導体９６および９８ならびに負荷制御部を介して発電機
の出力端に接続されている。
更に位相ロック・アッセンブリは導体１００および１０
２を介してそれぞれ軸受３６および４０内に設けられた
鎖錠手段（図示せず）に接続されている。
上に述べた装置の動作を考察するに当って、原動機２８
は初期状態において静止している風力タービンであると
仮定する。
相対風速が充分な動力を発生するのに充分大きくなった
時に原動機は、回転し始めて動力入力軸２６を増大する
速度で駆動する。
この入力軸はそれに呼応して静止固定子１６と共働する
回転子１４を駆動し増大する周波数で交流を発生する。
回転子１４の回転速度は周期が可変である時間に発生す
る電流の周波数が目標周波数よりも小さくなるような低
い速度であって差し支えない。
このような期間中には電流は導体６８を経て負荷制御部
６６に流れ、そこから非標準周波数で電力を利用するこ
とができるような問題とならない負荷１６に分配される
。
位相ロック・アッセンブリ８８は導体９６を介して発電
機の出力周波数を連続的にモニタし、この出力周波数を
基準電圧・周波数源９４によって給電される周波数と比
較する。
目標周波数に達すると位相ロック・アッセンブリ８８は
、導体１００を介して軸受３６における鎖錠を解放し固
定子１６を回転可能にして固定子１６と回転子１４との
間の相対速度を目標周波数に対応する速度に維持する。
固定子１６の絶対速度は動力入力軸２６および回転子１
４の速度と、固定子１６および回転子１４間の相対回転
速度との間の差である。
従って固定子１６は第２の発電機の回転子１８をこの絶
対速度で駆動する。
目標周波数が達成された時には必要によりまたは所望に
応じ問題とならない第１の型の負荷７６に電流をそのま
ま供給し続けることもできるし、あるいはまた、導体８
４を介して目標周波数で電流を搬送している給電系統に
選択的に転送することもできる。
その場合位相ロック・アッセンブリ８８は発電機をこの
送電系統にロックする働きを成す。
固定子１６が回転し始めると、軸３２は実際上軸２６と
同様に動力入力軸となり、発電機１２の動作は発電機１
０について述べたのと同じパターンをたどる。
発電機１２の出力が目標周波数に達し、そして固定子２
０が回転可能に解放された時には軸３８が駆動され、残
余の電力はダイナミックブレーキ４２によって吸収され
る。
発電場所の相対風力が在住にして２基の発電機の容量を
かなり上回わることが設計段階で前もって知られている
場合には１基または２基以上の発電機を直列に符加して
最終段の発電機の固定子をダイナミックブレーキに駆動
接続することができる。
第１図の装置は、商用電力回路網のような標準系統に組
込むために適した電流を発生するように意図されている
ものであり、固定子は最初図示のように回転可能に取付
けられるように設計されている。
しかしながら標準の慣用の発電機を用いた比較的小型で
低電力系統が望まれる場合には、この装置を第２図に示
すように変更することができる。
この実施例においては、固定取付構造の発電機のような
２基の慣用の単一軸受型ＡＣ発電機１０４および１０６
が設けられている。
発電機１０４は回転子１０８および固定子１１０を有し
、一方発電機１０６は回転子１１２および固定子１１４
を有している。
各発電機は固定子に固定係合されかつ該固定子を支持す
る突起１２４を有する４つの横材１２２によって連結し
合された第１の円板１１８および第２の円板１２０から
成るフレーム１１６に取付けられている。
第１図の装置の場合と同様に第２の円板の各々には鎖錠
可能な軸受１２８内に支持された軸１２６および１２６
′が設けられている。
第１の軸１２６は回転子１１２を駆動し、第２の軸１２
６′はダイナミックブレーキ１３０内に延びている。
円板１１８は軸受１３２に支持されており、軸受１３２
の内の１つは回転子軸１２６に取付けられそして他方は
回転子軸１３４に取付けられている。
動力入力軸１３６は軸１３４を適当な速度範囲内で駆動
する逓昇・逓降変速機１３８を駆動する。
第４図は、第１の発電機に対して同心重ね関係で配列さ
れた第２の発電機を有する双対発電装置の概念図である
。
この図から明らかなように装置１４０は第１の回転子１
４４に接続された動力入力軸１４２を備えている。
参照数字１４６は、第１の固転子としての働きを成す内
側巻線および第２の回転子としての働きを成す外側巻線
を有する回転可能に取付けられたリングもしくは円筒を
指す。
また部材１４８は回転可能に取付けられた第２の固定子
である。
この種の構造は、第１図の構造と同様の仕方で動作する
ように装備され、そして固定子１４８ｆこは追加の回転
子またはダイナミックブレーキを駆動するための手段を
設けることができよう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による２基の発電機およびダイナミック
ブレーキを備えた発電装置の略図、第２図は第１図に類
似の図であって回転可能な支持フレームを有する発電機
から構成される装置示し、第３図は第２図の３−３線に
沿った断面図、そして第４図は本発明による同心関係で
配列された２基の発電機組立体を有する発電装置の概念
図である。 １０、１２，１０４，１０６・・・・・・発電機、１４
。 １８、１０８，１１２，１４４・・・・・・回転子、１
６。 ２０、１１０，１１４，１４８・・・・・・固定子、２
８・・・・・・原動機、４２，１３０・・・・・・ダイ
ナミックブレーキ、４４，５０，６４，７０・・−・・
・界磁スリップ・リング、５６，６０・・・・・・界磁
制御部、６６，７２・・・・・・負荷制御部、７６．７
８・・・・・・ブロック、８８。 ９０・・・・・・位相ロック・アッセンブリ、９４・・
・・・・基準電圧・周波数源、１２４・・・・・・突起
、１２２・・・・・・横材、１３８・・・・・・逓昇・
逓降変速機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ それぞれ対応の第１の発電要素および対応の第２の
    発電要素を有する複数個の交流発電機が設けられており
    、その際少なくとも第１の発電機の第２の要素は、回転
    しないように解放可能に拘束されており、かつ広範に変
    化する速度で原動機によって駆動されるようにした回転
    可能な動力入力軸が設けられており、その際該動力入力
    軸は、第１の発電機の第１の要素に駆動関係で接続され
    ておりかつ、第２の要素はそれぞれ後続の発電機の第１
    の要素に駆動関係で接続されておりかつ少なくとも発電
    機列の最後の発電機の第２の要素は制御可能な負荷に駆
    動関係で接続されており、かつ前記動力入力軸の回転速
    度範囲は、少なくとも１つの発電機における選択された
    目標周波数を発生するのに必要な回転速度を上回わる範
    囲であり、かつ更に前記第１の発電機および後続発電機
    によって発生される電流の目標周波数の達成を選択的か
    つ逐次的に感知し、該目標周波数の達成こ応答して最初
    に前記第１の発電機の第２の要素を回転せしめ、該第２
    の要素と第１の要素との間の相対回転速度を前記目標周
    波数に対応するように維持して前記第２の発電機の第２
    の要素を駆動する感知・制御手段を備えていることを特
    徴とする交流発電装置。
JP53047126A 1977-04-22 1978-04-20 交流発電装置 Expired JPS5810944B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/789,853 US4087698A (en) 1977-04-22 1977-04-22 Alternating current power generating system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS53132731A JPS53132731A (en) 1978-11-18
JPS5810944B2 true JPS5810944B2 (ja) 1983-02-28

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ID=25148854

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JP53047126A Expired JPS5810944B2 (ja) 1977-04-22 1978-04-20 交流発電装置

Country Status (8)

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US (1) US4087698A (ja)
JP (1) JPS5810944B2 (ja)
AU (1) AU511301B2 (ja)
CA (1) CA1086820A (ja)
DE (1) DE2815958A1 (ja)
FR (1) FR2388434A1 (ja)
GB (1) GB1580680A (ja)
NL (1) NL7804271A (ja)

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