JPH0526959Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案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
カツ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となつている。

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６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R₂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エナーダイオー
ドDZと、スイツチング素子である２個のトラン
ジスタQ₁，Q₂の反転接続からなるスイツチング
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、前記検出電圧がツエナー電圧（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Q₁がオフ、次段のトランジスタQ₂がオン
となり、このトランジスタ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２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
流波形部分とツエナー電圧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
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、例えば土木作業現場での
電源として使用されるものであるから、例えば高
力率形水銀灯のように力率改善用コンデンサをも
つ容量性負荷が接続されることが往々にしてあ
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に２と鎖交して、界
磁巻線に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
てあるために、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。

（考案の目的） この考案は、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単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。

（考案の構成） 上記目的を達成するために、この考案によれ
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に直列接続され
た第１のトランジスタをオン・オフ制御すること
により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
オードが並列接続される第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタによる前記供給界磁電流
のオフ制御時に前記第２のトランジスタをオン可
能状態にするための第３のトランジスタと、該第
３のトランジスタのベース・コレクタ間に設けら
れ前記第１のトランジスタによる前記供給界磁電
流のオン制御時に前記第３のトランジスタをオン
駆動して前記第２のトランジスタをオフさせるた
めのコンデンサと、前記第１のトランジスタによ
る前記供給界磁電流のオフ制御時に前記コンデン
サの放電路を形成すべき前記第３のトランジスタ
のベース・エミツタ間に逆方向接続されるダイオ
ードと、前記コンデンサと前記第３のトランジス
タのベース間に設けられ該第３のトランジスタの
オン作動の開始時期を設定するために該コンデン
サの残留電圧を規制する残留電圧規制回路とを備
え、前記第２のトランジスタは前記オン可能状態
において該第２のトランジスタに印加される電圧
がわずかに上昇したときにオン動作するように構
成した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、この考案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図はこの考案の一実施例に係る自動電圧調
整装置を示し、この自動電圧調整装置１０は制御
回路８の後段に自励防止回路１１を設け、容量性
負荷接続時の自励作用に対処するようにしたもの
である。

自励防止回路１１は、制御回路８における後段
トランジスタQ₂のコレクタと出力線路９間に接
続され界磁巻線２及びフライホイールダイオード
Ｄに夫々並列接続された第１のトランジスタQ₄
と、第１のトランジスタQ₄をオン・オフ制御す
べく該第１のトランジスタに並列接続された第２
のトランジスタQ₃と、第２のトランジスタQ₃の
ベースとアース内に接続され抵抗R₅，R₆からな
る分圧回路と、前記抵抗R₅とR₆との接続点Ａと
出力線路９間に接続されたコンデンサC3と、第
２のトランジスタQ₃のベース・エミツタ間に逆
方向接続されたダイオードD1とを有し、制御回
路８の前段トランジスタQ₁と出力線路９間に直
列接続された抵抗R₃，R₄の接続点と前記接続点
Ａ間にダイオードD2が順方向接続してある。

以上の構成において、検出電圧がツエナー電圧
よりも小さい場合にはトランジスタQ₁がオフす
るためトランジスタQ₂がオン作動し、界磁電流If
がトランジスタQ₂を介して流れる。このとき自
励防止回路１１においては、ダイオードD2を介
して第２のトランジスタQ₃のベース電流が供給
されると共に、界磁電流Ifの増加に伴なう界磁巻
線２の端子電圧の上昇に応じてコンデンサC₃が
充電され、その充電電流が第２のトランジスタ
Q₃のベースに供給される。その結果、第２のト
ランジスタQ₃がオンし、これにより第１のトラ
ンジスタQ₄がオフする。

一方、検出電圧がツエナー電圧よりも大きい場
合にはトランジスタQ₁がオンし、トランジスタ
Q₂がオフする。自励防止回路１１では、コンデ
ンサC₃が、出力線路９、界磁界線２、ダイオー
ドD1及び抵抗R₆の経路により放電する。その結
果、第２のトランジスタQ₃はベースが逆バイア
スとなるのでオフ作動し、第１のトランジスタ
Q₄をオン作動可能状態にする。

従つて、容量性負荷接続時、増磁作用により出
力電圧が上昇しトランジスタQ₂がオフした場合
において、電機子反作用により界磁巻線２に誘起
された交流電圧に基づく交流電流は、一方の半サ
イクルではフライホイールダイオードＤを介し、
他方の半サイクルでは第１のトランジスタQ₄を
介し夫々界磁巻線２を流れるので、界磁巻線２に
おける平均電流値（直流成分）はゼロとなり、自
励作用を大幅に低減させ、安定的な電圧調整動作
が行なえる。

次に、ダイオードD1の役割について説明する。
ダイオードD1を有しないで前記自励防止作用が
行なわれると、放電動作をしているコンデンサ
C₃にフライホイールダイオードＤを介した半波
整流電圧が印加されるので、コンデンサC₃には
抵抗R₅，R₆の分圧比で定まる電圧分が放電でき
ずに残留する。この残留電圧は第２のトランジス
タQ₃の動作点を定めるものであるが、これをど
のように設定するかは自励防止回路１１の安定
性、信頼性に重大な影響を与える。

即ち、ダイオードD1及び抵抗R₅，R₆の分圧回
路がない場合を考えると、まず残留電圧は第２の
トランジスタQ₃のエミツタ・ベース間電圧V_EBで
規定されるが、このV_EBのバラツキは相当に大き
く、残留電圧が大きい場合には第２のトランジス
タQ₃の動作点が高くなるので、トランジスタQ₂
がオン作動して界磁電流Ifの供給を開始しても第
１のトランジスタQ₄はオフせず、トランジスタ
Q₂，Q₄共ににオンの状態が生ずる。これは整流
平滑回路５の出力を短絡することであるので、両
トランジスタQ₂，Q₄に過大電流が流れ素子破壊
につながり易い。また、残留電圧が低い場合には
第２のトランジスタQ₃の動作点が低くなるので、
トランジスタQ₂のオフ時に第１のトランジスタ
Q₄をオン状態に、第２のトランジスタQ₃をオフ
状態に確実に設定できず、自励防止回路１１は安
定動作が保障できなくなる。即ち、第１のトラン
ジスタQ₄よりも先に第２のトランジスタQ₃がオ
ン作動する場合には第１のトランジスタQ₄がオ
ン作動できない。そして、フライホイールダイオ
ードＤを介して流れる脈流電流により界磁巻線２
の端子電圧が上昇するので、第２のトランジスタ
Q₃がオン状態に、また第１のトランジスタQ₄が
オフ状態に夫々固定されてしまい、自励作用を逆
に増大させる結果となる。また、第１のトランジ
スタQ₄が先にオン作動しても、第１のトランジ
スタQ₄のコレクタ電流の増加によりコレクタ・
エミツタ間電圧V_CEが増大すると、第２のトラン
ジスタQ₃がオン作動する可能性があり、容量性
負荷の大きさによつては前述と同様に自励作用の
防止ができない事態を生ずる。

そこで、この考案では、第２のトランジスタ
Q₃のベース・エミツタ間にダイオードＤ１を逆
方向接続してコンデンサC₃の残留電圧が第２の
トランジスタQ₃のV_EBに無関係となるようにし、
かつ残留電圧は抵抗R₅，R₆の分圧比で定まる所
望の値とし、残留電圧に関連する上述の問題の解
消を図つたのである。

なお、残留電圧は、抵抗R₅，R₆の分圧回路に
よらずとも、例えば第２図に示すように、コンデ
ンサC₃と第２のトランジスタQ₃のベース間に設
けたツエナーダイオードZD２のツエナー電圧に
より規定するようにしてもよい。

（考案の効果） 以上詳述したように、この考案に係る自動電圧
調整装置によれば、フライホイールダイオードが
並列接続される第１のトランジスタと、供給界磁
電流のオフ制御時に前記第１のトランジスタをオ
ン駆動するための第２のトランジスタと、前記第
２のトランジスタのベース・コレクタ間に設けら
れ前記供給界磁電流のオン制御時に該第２のトラ
ンジスタをオン駆動して前記第１のトランジスタ
をオフさせるためのコンデンサと、前記供給界磁
電流のオフ制御時に前記コンデンサの放電路を形
成すべく前記第２のトランジスタのベース・エミ
ツタ間に逆方向接続されるダイオードと、前記コ
ンデンサと前記第２のトランジスタのベース間に
設けられ該第２のトランジスタのオン作動の開始
時期を設定するために該コンデンサの残留電圧を
規制する残留電圧規定回路とを備えたので、第１
のトランジスタで容量性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。従つて、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、自励作用が大幅に抑制さ
れ、異常電圧の発生が防止できる。このとき、コ
ンデンサの残留電圧はダイオードにより第２のト
ランジスタのエミツタ・ベース間電圧と無関係に
なり、残留電圧規制回路により所望の値に設定で
きるので、第２のトランジスタのオン作動開始時
期の設定及び第２のトランジスタによる第１のト
ランジスタのオン・オフ制御を確実に行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例に係る自動電圧調
整装置を示す構成図、第２図はこの考案の他の実
施例に係る自動電圧調整装置を示す構成図、第３
図は従来の自動電圧調整装置を示す構成図、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界磁電流の
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……制御回路、１０，２
０……自動電圧調整装置、１１，２１……自励防
止回路、Q₄……第１のトランジスタ、Q₃……第
２のトランジスタ、C₃……コンデンサ、Ｄ１…
…ダイオード、R₅，R₆……抵抗、ZD１……ツエ
ナーダイオード。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 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に直列接続
   された第１のトランジスタをオン・オフ制御す
   ることにより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が並列接続される第２のト
   ランジスタと、前記第１のトランジスタによる
   前記供給界磁電流のオフ制御時に前記第２のト
   ランジスタをオン可能状態にするための第３の
   トランジスタと、該第３のトランジスタのベー
   ス・コレクタ間に設けられ前記第１のトランジ
   スタによる前記供給界磁電流のオン制御時に前
   記第３のトランジスタをオン駆動して前記第２
   のトランジスタをオフさせるためのコンデンサ
   と、前記第１のトランジスタによる前記供給界
   磁電流のオン制御時に前記コンデンサの放電路
   を形成すべき前記第３のトランジスタのベー
   ス・エミツタ間に逆方向接続されるダイオード
   と、前記コンデンサと前記第３のトランジスタ
   のベース間に設けられ該第３のトランジスタの
   オン作動の開始時期を設定するために該コンデ
   ンサの残留電圧を規制する残留電圧規制回路と
   を備え、前記第２のトランジスタは前記オン可
   能状態において該第２のトランジスタに印加さ
   れる電圧がわずかに上昇したときにオン動作す
   るように構成したことを特徴とする自動電圧調
   整装置。 ２ 前記残留電圧規制回路は前記コンデンサの端
   子電圧を分圧して一方に放電路を形成した分圧
   回路からなることを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項記載の自動電圧調整装置。 ３ 前記残留電圧規制回路は前記コンデンサの充
   放電開始電圧を設定するツエナーダイオードか
   らなることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の自動電圧調整装置。