JPS6268100A - 自動電圧調整装置 - 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） この発明は内燃機関等で駆動される交流発電機に使用さ
れる自動電圧調整装置に関する。

（従来技術とその問題点） 従来、携帯用エンジン発電機等の交流発電機の出力電圧
を負荷変動等に拘らず略一定の値に制御する自動電圧調
整装置としては、例えば第３図に示すものが知られてい
る。

第３図において、符号Ｇはエンジンで駆動される同期発
電機であり、この発電機Ｇにおける回転子側には内燃機
関のクランク軸に直接又は適宜なカップリングを介して
取付けられた回転子鉄心１が配設され、これに界磁巻線
２が巻回されている。

また固定子側には励磁巻線３、及び出力巻線４が設けら
れ、この出力巻線４の一部が検出巻線４ａとなっている
。

このような発電機Ｇに対して、従来の自動電圧調整装置
は次のように構成される。即ち、この自動電圧調整装置
Ｕは、第１の整流平滑回路５と、第２の整流平滑回路６
と、検出回路７と、制御回路８とで構成される。

第１の整流平滑回路５は、励磁巻線３の出力電圧を整流
する全波整流器５１と、全波整流器５１の整流出力を平
滑するコンデンサＣ１とからなり、出力線路９に界磁電
流Ｉｆを送出する界磁電流供給源を形成している。

第２の整流平滑回路６は、検出巻線４ａの出力電圧を整
流する全波整流器６１と、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ２
からなる平滑回路で構成されている。平滑用コンデンサ
Ｃ２の電圧波形は第４図に示すような脈流波形であり、
これが検出回路７に導出される。

検出回路７は、コンデンサＣ２の端子電圧を制御回路８
に導出するための抵抗Ｒ２と、抵抗Ｒ２の導出端とアー
ス間に接続される抵抗Ｒ３とからなり、コンデンサＣ２
の端子電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３により分圧し抵抗Ｒ７の導
出端に適宜レベルの検出電圧を形成する。

制御回路８は当該制御回路８の動作レベルを所定のレベ
ルに設定するためのツェナーダイオードＤｚと、スイッ
チング素子である２個のトランジスタＱ、、、Ｑ２のダ
ーリントン接続からなるスイッチング回路とを備え、前
記出力線路９が界磁巻線２を経てトランジスタＱ２のコ
レクタ端子に接続されている。尚、Ｄはフライホイール
ダイオードで界磁巻線２と並列に接続されている。この
制御回路８においては、前記検出電圧がツェナー電圧（
所定レベルの設定電圧）より低い場合に前段のトランジ
スタの、がオフ、次段のトランジスタの２がオンとなり
、この１−ランジスタＱ２がオン作動する期間だけ前記
界磁電流供給源から界磁巻線８に界磁電流Ｉｆが供給さ
れる。

即ち、第４図に示すように、検出電圧Ｖｃの脈流波形部
分とツェナー電圧Ｖｚとのレベル比較がなされ、周期的
にｖｃ＜ｖＺとなる区間ｔにおいて所定の界磁電流Ｉｆ
が界磁巻線２に供給され、発電機Ｇの出力電圧の調整が
行われる。

ところで、この種の自動電圧調整装置ではサージ吸収用
のフライホイールダイオードＤを備えるため、逆にこの
フライホイールダイオードＤに起因した不具合を生ずる
場合がある。即ち、この種Ａ− の自動電圧調整装置を装備する発電機は商用周波数電源
が得にくい場所１例えば土木作業現場での電源と使用さ
れるものであるから、例えば高力串形水銀灯のように力
率改善用コンデンサをもつ容に性負荷が接続されること
が往々にしである。この場合、発電機Ｇにおいては、周
知のように、電機子反作用により正相分磁界と逆相分界
磁を生じ、正相分は発電機Ｇの界磁を強める増磁作用を
行ない、逆相分は回転子と反対方向への同期速度の２倍
の速さで界磁巻線２にと鎖交して、界磁巻線２倍の周波
数の交流電圧を誘起させる現象が生ずる。

このような増磁作用に基づく出力電圧の上昇に対し、当
該自動電圧調整装置は出力電圧の上昇を抑制すべくトラ
ンジスタＱ２をオフにし、界磁巻線２の電流供給路を遮
断する。ところが、界磁巻線２にフライホイールダイオ
ードＤが並列接続しであるために、界磁巻線２に誘起さ
れた前記２倍の周波数の交流電圧がフライホイールダイ
オードＤの整流作用を受けた脈流電流を、界磁巻線２と
フライホイールダイオードＤの閉ループ内に還流させる
ことになり、発電機Ｇでは自励作用を生ずる。その結果
、自動電圧調整装置の制御を外れて異常電圧が発生する
不具合を生ずるのである。

（発明の目的） この発明は、容量負荷接続時の電機子反作用により生ず
る自励作用を簡ｍな回路により効果的に抑制して、出力
電圧の安定化性能を向上できる自動電圧調整装置を提供
することを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、この発明によれば、フライ
ホイールダイオードを並列接続した界磁巻線を備える発
電機の出力電圧を検出し、該検出出力電圧に基づき前記
界磁巻線への供給界磁電流をオン・オフ制御し、発電機
の出力電圧の安定化を図る自動電圧調整装置において、
前記フライホイールダイオードに並列接続された第１の
スイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に直
列接続され該第１のスイッチング素子とは相反する位相
でオン・オフ動作をする第２のスイッチング素子とを設
け、前記第１．第２のスイッチング素子の各制御端子に
は前記供給界磁電流をオン・オフ制御するための制御信
号が共通に入力されていることを特徴とする自動電圧調
整装置が提供される。

（実施例） 以下、この発明の各実施例を添付図面を参照して説明す
る。尚、第３図と同一構成部分には同一符号を付してそ
の説明を省略する。

第１図はこの発明の一実施例に係る自動電圧調整装置を
示す。

この自動電圧調整装置１０は、容量性負荷接続に対して
も電圧調整機能を発揮すべく、制御回路８の後段に、界
磁界線２及びフライホイールダイオードＤが夫々並列接
続される第１のスイッチング素子としてのトランジスタ
（ＮＰＮ形）Ｑ４と、このトランジスタＱ４に直列接続
され相反する位相でオン・オフ動作をする第２のスイッ
チング素子としてのトランジスタ（ＰＮＰ形）Ｑ３とか
らなる相補形トランジスタを設け、各トランジスタＱ３
゜Ｑ４のベースは共通に制御回路８における後段トラン
ジスタＱ２のコレクタに接続しである。

以上の構成において、まず界磁電流Ｉｆの供給制御は次
のようにして行なう。ツェナーダイオードＺＤにおける
レベル比較の結果、検出電圧が小さい場合にはトランジ
スタＱ、がオフし、トランジスタＱ２がオンするので、
トランジスタＱ４がオフ、トランジスタＱ３がオンとな
り、トランジスタＱ３がオン作動している期間に亘り界
磁電流Ｉｆが供給されることになる。一方、検出電圧が
ツェナー電圧よりも大きい場合にはトランジスタＱ１が
オン、トランジスタＱ２がオフとなるので、１〜ランジ
スタＱ３はオフし界磁電流Ｉｆは供給されない。尚、ト
ランジスタＱ４はオン可能状態にあるが、通常負荷（抵
抗負荷や遅相負荷等）時にはトランジスタＱ４を介した
界磁電流Ｉｆの供給路が形成されないので、トランジス
タＱ４はオンしない。

次に、容量性負荷接続時においては、電機子反作用によ
る増磁作用により出力電圧が」二μすると、前述と同様
にトランジスタＱ３がオフして界磁型−只　− 流Ｉｆの供給路を断つ。このときトランシタＱ４は前述
したようにオン可能状態になるが、このトランジスタＱ
４には界磁巻線２に誘起される交流電圧の一方の反サイ
クル（フライホイールダイオードＤに逆バイアスとなる
方の半サイクル）で順バイアスが加わるので、トランジ
スタＱ４はこの一方の半サイクルの期間オン作動する。

従って、界磁巻線２に流れる交流電流は、一方の半サイ
クルではトランジスタＱ４を介して界磁巻線２を一方向
に還流し、また他方の半サイクルではフライホイールダ
イオードＤを介して界磁巻線２を前記とは逆向きの他方
向に還流する。つまり、界磁巻線２では、交流電圧が誘
起され交流電流が流れるが、その平均値（直流成分）は
ゼロとなるので、この交流電流による自励作用は生じず
、電機子反作用による増磁作用は抑制される。その結果
、容量性負荷接続時においても安定的な電圧調整作用が
行なえることになる。

次に、第２図はこの発明の他の実施例に係る自動電圧調
整装置を示す。

この第２実施例に係る自動電圧調整装置では、制御回路
２１として前記２つのトランジスタＱ、。

Ｑ２のいずれか一方であるトランジスタＱとツェナーダ
イオードＺＤで構成し、この制御回路２１の後段に、界
磁巻線２及びフライホイールダイオードＤが夫々並列接
続される第１のスイッチング素子としてのトランジスタ
（ＰＮＰ形）Ｑ３と、このトランジスタＱ３に直列接続
され相反する位でオン・オフ動作する第２のスイッチン
グ素子としてのトランジスタ（ＮＰＮ）Ｑ、とからなる
相補形トランジスタを設け、各トランジスタＱ３．Ｑ。

のベースは共通に制御回路２１における１〜ランジスタ
Ｑのコレクタに接続しである。

この自動電圧調整装置２０の作用は前記第１実施例にお
けるものと同様であるのでその説明を省略するが、この
第２実施例においてはトランジスタＱ４が界磁電流Ｉｆ
の供給制御を行ない、トランジスタＱ３が容量性負荷時
に界磁巻線２に流れる交流電流の一方半サイクルにおけ
る電流路を形成するようにしている。

以上の各実施例の説明から明らかなように、検出電圧レ
ベルに応じてオン・オフ動作をするトランジスタ（Ｑ２
又はＱ）のコレクタの電圧レベル変化信号（供給界磁電
流をオン・オフ制御するための制御信号）により相補形
トランジスタＱ３．Ｑ。

は動作するものであるので、各トランジスタＱ３゜Ｑ４
の両者が同時にオンすることがなく、安定した電圧調整
動作が確保されている。

（発明の効果） 以ト詳述したように、この発明に係る自動電圧調整装置
は、界磁巻線及びフライホイールダイオードが並列接続
される第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチ
ング素子に直列接続され該第１のスイッチング素子とは
相反する位相でオン・オフ動作をする第２のスイッチン
グ素子とを設け、前記第１．第２のスイッチング素子の
各制御端子には供給界磁電流をオン・オフ制御するため
の制御信号が共通に入力されるようにし・たものである
から、第２のスイッチング素子に界磁電流の供給制御を
行なわせ、第１のスイッチング素子に容量−１１＝ 負荷接続時に界磁巻線に流れる交流電流の一方の半サイ
クルにおける電流路を形成させ得る。従って、容量性負
荷接続時においては、界磁巻線を流れる交流電流の平均
値をゼロにすることができ、電機子反作用の影響を低減
させ、異常電圧の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る自動電圧調整装置を
示す回路図、第２図はこの発明の他の実施例に係る自動
電圧調整装置を示す回路図、第３図は従来の自動電圧調
整装置を示す回路図、第４図は自動電圧調整装置の一般
的な電圧調整動作における検出電圧と設定電圧の関係及
び磁界電流の供給タイミングを示す特性図である。 ２・・・界磁巻線、３・・・励磁巻線、４・・・出力巻
線、４ａ・・・検出巻線、５，６・・・整流平滑回路、
７・・・検出回路、８，２１・・・制御回路、１０．２
０・・・自動電圧調整装置、ＺＤ・・・ツェナーダイオ
ード、Ｑ、。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、フライホイールダイオードを並列接続した界磁巻線
   を備える発電機の出力電圧を検出し、該検出出力電圧に
   基づき前記界磁巻線への供給界磁電流をオン・オフ制御
   し、発電機の出力電圧の安定化を図る自動電圧調整装置
   において、前記フライホイールダイオードに並列接続さ
   れた第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチン
   グ素子に直列接続され該第１のスイッチング素子とは相
   反する位相でオン・オフ動作をする第２のスイッチング
   素子とを設け、前記第１、第２のスイッチング素子の各
   制御端子には前記供給界磁電流をオン・オフ制御するた
   めの制御信号が共通に入力されていることを特徴とする
   自動電圧調整装置。