JP6430240B2 - 回転整流器及び交流発電システム - Google Patents
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Description
交流励磁機から出力された三相交流電流を整流する回転整流器は、6個の整流アームから構成されている。そして、各々の整流アームは、定格容量を満たすように電流容量の低い複数の整流素子を並列接続させて構成され、過電流などによる素子破壊に対する冗長性を実現している。
このようなアンバランスが生じる場合は、最大電流に合わせて、各々の整流アームの並列回路を構成する整流素子の数を増量するか、または整流素子の電流容量を単体で大きくする必要があり、コストアップの要因となる課題があった。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に示すように、本発明の実施形態に係る回転整流器40が適用されるブラシレス励磁方式の交流発電システム10は、主発電機20、交流励磁機30及び回転整流器40から構成され、原子炉やボイラーで発生させた蒸気により回転運動するタービン(図示略)の回転子11に同軸接続されている。
そして、この交流発電システム10は、主発電機20において回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電した三相交流の電力を、送電網(図示略)に供給している。
図2に示すように、主発電機の電機子巻線22は、三相巻線で構成され、位相が互いに120°ずつずれた三相の交流電流を出力し、主変圧器12で電圧調整したうえで、送電網(図示略)に供給する。
交流励磁機の電機子巻線32は、三相巻線で構成され、位相が互いに120°ずつずれた三相の交流電流を出力し、回転整流器40に供給する。
なお第1実施形態において、一つの整流アーム42は二個の素子群45から構成され、一つ素子群45は四個の整流素子44により構成されているが、これらの数は共に二以上であれは特に限定はない。
なお、実施形態において各々の整流アーム42は、8個の整流素子44から構成されているが、この整流アーム42を構成する整流素子44の数に、特に限定はない。
そして、整流された三つの電流は、出力端子43P,43Nにおいて重畳されて直流電流となり、主発電機の界磁巻線21に出力される。
ヒューズ46は、対応する整流素子44に過電流が流れた時に溶断して、この整流素子44を整流アームの回路から切り離すものである。
これにより、個々の整流素子44を流れる電流バランスがより平準化し、特定の整流素子44に過電流が流れてヒューズ46が溶断する事態の頻度が低下する。
もしくは、そのような事態を避けるために整流素子44を単体で大容量化する必要もなくなるので、回転整流器40の製造コストを抑制することができる。
さらに、一つの整流アーム42を構成する整流素子44の数を削減することができ、製造コストの抑制にも寄与する。
図示されるように回転整流器40は、回転子11に固定され共に回転する回転整流器リング47(以下、リング47という)を備えている。
このリング47の一方の面にはP側に形成されている整流アーム42(42PR,42PS,42PT)が配置され、他方の面にはN側に形成されている整流アーム42(42NR,42NS,42NT)が配置されている。
なお図4において死角にある、S相端子41Sに接続される整流アーム42(42PS,42NS)は、図示されていない。
なお図4において死角にある、S相端子41Sに接続される端子51(51PS,51NS)は、図示されていない。
このように、リング47の両面の各々にP側及びN側の整流アーム42が形成されることにより、整流素子44を集積させて整流アーム42を形成することができ、省スペースの回転整流器40を提供することができる。
この装着台48には、整流素子44及びヒューズ46を直列接続するための接点52(52A、52B、52C、52D)を両端に有する導線が、配置されている。
さらに、整流素子44とこれに対応するヒューズ46とが、折り返し構造をとるために、リング47の半径を小さくすることができ、回転整流器40に回転慣性を小さくすることができる。
これにより、整流素子44及びヒューズ46の分布の重心が回転中心と一致し、偏心による不釣り合いな遠心力が回転整流器40に付与することが無い。
次に図6及び図7を参照して本発明における第2実施形態について説明する。
第1実施形態では素子群45の並列接続の段数が1であったのに対し、第2実施形態では素子群45の並列接続の段数が2である点において、相違している。
なお、図6及び図7において図3及び5のそれぞれと共通の構成を、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
なお、素子群45の並列接続の段数は、三以上である場合もあり得る。
これにより、個々の整流素子44における接続導体の自己インダクタンスを、さらに均一化することができ、個々の整流素子44を流れる電流バランスをさらに平準化することができる。
Claims (6)
- 主発電機の界磁巻線と同じ回転子に設けられた交流励磁機の電機子巻線からの三相出力に各々接続するR相端子、S相端子、T相端子と、
前記回転子に固定されるリングに設けられるとともに、前記R相端子、前記S相端子、前記T相端子の各々においてP側及びN側で対向接続させた合計6個の整流アームと、
前記対向接続される側とは反対側の前記整流アームからの出力をP側及びN側の各々において合流させるとともに、前記主発電機の界磁巻線に接続する一対の出力端子と、を備え、
前記整流アームは、前記リングに個別に交換可能な状態で配列される複数の整流素子が相互に並列接続されてなる素子群が形成されており、さらに複数の前記素子群が相互に並列接続して構成されていることを特徴とする回転整流器。 - 請求項1に記載の回転整流器において、
前記リングは、前記P側に形成されている前記整流アームが一方の面に配置され、前記N側に形成されている前記整流アームが他方の面に配置されていることを特徴とする回転整流器。 - 請求項2に記載の回転整流器において、
前記複数の整流素子の各々に対応して直列に接続されるヒューズと、
前記リングの周縁部に設けられ前記整流素子及び前記ヒューズを個別に着脱自在に装着させる装着台と、をさらに備えることを特徴とする回転整流器。 - 請求項3に記載の回転整流器において、
前記リングにおける前記P側及び前記N側のそれぞれの面において、複数の前記整流素子及び複数の前記ヒューズが前記回転子を中心として放射状に配置されることを特徴とする回転整流器。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転整流器において、
前記素子群の並列接続の段数が2以上であることを特徴とする回転整流器。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転整流器を備えた交流発電システム。
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