JPH0634564B2 - 発電機用地絡検出装置 - Google Patents

発電機用地絡検出装置

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JPH0634564B2
JPH0634564B2 JP61220288A JP22028886A JPH0634564B2 JP H0634564 B2 JPH0634564 B2 JP H0634564B2 JP 61220288 A JP61220288 A JP 61220288A JP 22028886 A JP22028886 A JP 22028886A JP H0634564 B2 JPH0634564 B2 JP H0634564B2
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coils
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紘一 野口
忠明 早川
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Nippon Koei Co Ltd
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Nippon Koei Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は発電機用地絡検出装置に係り、特にブラシレス
発電機における非接触形の回転子コイル地絡検出装置に
関するものである。
「従来の技術」 従来、ブラシレス発電機における回転子コイル地絡検出
装置は、第6図に示すように、地絡検出のための電源の
供給する電源トランス1の2次コイル2を回転子鉄心に
巻回し、この2次コイル2に回転トランスからなる地絡
検出装置3の1次コイル4と限流抵抗5を直列に結合
し、この直列回路の一端を回転軸やスパイダに接地し、
他端を主発電機界磁コイル6に結合していた。なお、7
は励磁コイル、8は電機子コイル、9は回転整流器、1
0は固定子コイル、11、12、13は出力端子であ
る。
このような構成において、点線のように、主発電機の界
磁コイル6に地絡が生じると、電源供給用2次コイル
2、地絡検出用1次コイル4、限流抵抗5を経て、接地
へと100mA程度の電流が流れ、この電流が地絡検出
装置3にて検出され、この検出信号でリレー等を駆動し
回路を遮断していた。
「発明が解決しようとする問題点」 しかるに、従来は、地絡検出装置が回転トランスによっ
て構成されていたため、装置が大型になり、中容量以上
の機器向きとされ、小容量では構造上この種の装置の取
付けが困難で、したがって、地絡検出するのに小さなブ
ラシを取付ける必要があり、折角のブラシレス励磁装置
を使用しながら完全なブラシレスになり得なかった。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、交流励磁機の固定子鉄心19に界磁コイル7
を設け、前記交流励磁機の回転子鉄心14に電機子コイ
ル8を設け、この電機子コイル8を回転整流器9を介し
て主発電機の界磁コイル6に結合し、この主発電機の界
磁コイル6に磁気結合した固定子コイル10より交流電
源を得るようにした交流発電機において、前記回転子鉄
心14に、2π/n(nは正の整数、以下同じ)の間隔
でπ/nの範囲内のスロットに単相発電機となるn個の
地絡検出用電源コイル15を配置し、この電源コイルの
一端を主発電機の界磁コイル6に結合し、他端を回転子
鉄心14に接地し、前記固定子鉄心19に、π/nの間
隔でNS極にまたがって2n組の地絡検出コイル20
を、前記地絡検出用電源コイル15の磁束による電圧を
いずれかの組で検出するように配置し、この地絡検出コ
イル20を電機子コイル8による磁束の影響をキャンセ
ルするために互いに逆相にして合成部21に結合し、こ
の合成部21の出力側に、この合成部21の出力と設定
値とを比較して地絡検出信号を出力する比較検出部23
を結合してなることを特徴とする発電機用地絡検出装置
である。
「作用」 励磁機の磁極を例えば12極とし、2個の地絡検出用電
源コイル15を中心角π(180度)の間隔でπ/2
(90度)の範囲内に配置し、4個の地絡検出コイル2
0を中心角π/2(90度)の間隔で配置し、かつπ
(180度)で相対する毎に直列結合して2組を形成す
る。つまり、地絡検出コイル20は相対するコイル同士
を直列結合した2組からなり、かつ互いに逆相にする。
すると、地絡発生前は電機子コイル8の磁束により電圧
が誘起されても両者の合成電流は合成部21にて略零と
なる。ここで地絡が発生すると、地絡検出用電源コイル
15、主発電機の界磁コイル6、回転軸16またはスパ
イダ17、限流抵抗5、さらに電源コイル15へ戻る閉
回路を構成する。そのため発電機の運転中は電源コイル
15に数10mAから数100mAの電流が流れ、地絡
検出コイル20に1回転で4回の電圧が誘起され、合成
部21に出力する。そして、この電圧が比較検出部23
で設定値と比較され、その出力でトランジスタ24をオ
ンにし、リレー25を作動し、回路を遮断する。
「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。な
お、第6図と同一部分は同一符号とする。
第1図において、7は交流励磁機の界磁コイル、8は同
上3相の電機子コイルである。この電機子コイル8は、
3相全波の回転整流器9を介して主発電機の界磁コイル
6に結合されている。また、10は主発電機の固定子コ
イル、11、12、13は出力端子である。
前記電機子コイル8が巻回された回転子鉄心14は、第
2図に示すように回転軸16の外周のスパイダ17に固
定的に設けられ、外周には例えば24個のスロット26
…が等間隔で設けられている。このスロット26…内に
は前記電機子コイル8が単層巻で挿入されるとともに、
180度の間隔で、かつ中心角が90度以内のスロット
26には地絡検出用電源コイル15の2個のコイル15
a、15bが単層巻でそれぞれ配置され、全体として2
層巻の構成となっている。
この地絡検出用電源コイル15の一端は、第1図に示す
ように限流抵抗5を介して回転軸16またはスパイダ1
7に接地され、他端は回転整流器18を介して前記主発
電機の界磁コイル6に結合されている。
前記交流励磁機の固定子鉄心19は、等間隔の12個の
界磁極鉄心19…からなり、これらの界磁極鉄心19…
には前記界磁コイル7が巻回されているとともに、この
界磁極鉄心19…のNS極にまたがって、かつ90度の
間隔で地絡検出コイル20の4つのコイルA1、B1、
A2、B2が配置されている。
この地絡検出コイル20は90度の間隔で配置された4
個のコイルA1、B1、A2、B2のうち、第1と第3
コイルA1、A2を直列結合したコイルAと、第2と第
4コイルB1、B2を直列結合したコイルBとからな
り、これらのコイルA、Bは電気的に逆相で結合されて
いる。そしてこれらのコイルA、Bは一端が合成部21
に結合され、さらに、この合成部21は増幅部22を経
て比較検出部23に結合され、この比較検出部23は駆
動用トランジスタ24を介して回路遮断用リレー25に
結合されている。
以上のような構成における作用を説明する。
地絡発生前の正常な回転時において、電機子コイル8に
電流が流れると、地絡検出コイル20の両組のコイル
A、Bに、それぞれ第3図(a)に示すような電圧が発
生するが、この両組のコイルA、Bは互いに逆極性とな
って合成部21の2入力端子に入力しているため、合成
部21の出力は、同図(b)に示すように略零となり、
増幅部22で増幅しても比較検出部23では設定値まで
達せずリレー25は駆動しない。
ここで、第1図の点線のように地絡が発生すると、地絡
検出用電源コイル15、整流器18、主発電機の界磁コ
イル6、スパイダ17または回転軸16、限流抵抗5を
経て前記電源コイル15へ戻るという閉回路が形成さ
れ、この閉回路内に数10mAから数100mAの電流
が流れる。すると、地絡検出コイル20には、電機子コ
イル8の磁束による誘起電圧と電源コイル15の磁束に
よる誘起電圧が発生する。
地絡検出コイルAとBでは電機子コイル8の磁束による
電圧は互いに打消されるが、電源コイル15の磁束によ
る電圧は、地絡検出コイルAとBのいずれか一方の組の
みに、たとえば、地絡検出コイルAの組のみに電圧を誘
起するように配置されているので、第3図(c)のよう
に90度の間隔で1回ずつ電圧を誘起する。この電圧は
増幅部22で増幅され、比較検出部23で設定値と比較
され、トランジスタ24をオンし、リレー25を作動し
回路を遮断する。
第1図および第2図の実施零ではスロット26内に電機
子コイル8を単層巻とし、さらに同一スロット26内に
電源コイル15を単層で挿入して2層に組込んだ。その
ため、外観上は2層巻交流励磁機と同一構成となり大き
さもほとんど変りがない。しかし、単層巻よりやや大き
くなるがそれぞれを2層巻コイルにして同一スロット内
にコイルを4層に組込むこともできる。
第1図および第2図の実施例では、地絡検出コイル20
を4個に分割して90度間隔で組込み、かつ電源コイル
15を2個に分割して180度間隔で組込んだ。このよ
うな構成とすることにより機器製作と組立の影響をなく
すことができる。しかし、これに限られるものではな
い。例えば、第4図に示すように、電源コイル15は、
1個だけとして電機子鉄心14のスロット26に180
度の範囲内で組込み、地絡検出コイル20はA、B2つ
に2個2組だけとして180度間隔でNS極にまたがっ
て取付ける。このようにすれば、地絡発生時は、1回転
中に2回だけ電源コイル15の磁束による電圧が誘起さ
れる。
さらに第5図に示すように、電源コイル15は15a、
15b、15cの3個に分割して120度間隔で、60
度の範囲内のスロット26に組込み、地絡検出コイル2
0はA1、B1、C1、A2、B2、C2の6個3組に
分割して60度間隔でNS極にまたがって組込む。この
ようにすれば、地絡発生時は、1回転中に電源コイル1
5の磁束により6回の電圧が誘起される。
「発明の効果」 (1)地絡検出用電源コイル15を回転子鉄心14に組
込んだので、地絡検出用の電源を必要としない。
(2)地絡検出用電源コイル15を回転子鉄心14に組
込むと、電源を必要としない代わりに、地絡検出コイル
20は、地絡の有無に拘らず電機子コイル8の磁束を検
出するが、互いに逆相にして電機子コイル8による10
0〜200Aの大電流をキャンセルし、地絡検出用電源
コイル15による100〜200mAの小電流を確実に
検出できる。
(3)地絡信号は、回転子鉄心14に組込んだ地絡検出
用電源コイル15の磁束の変化を、固定子鉄心19に組
込んだ地絡検出コイル20で検出するようにしたので、
従来のような回転トランスに比し構造が簡単でかつ小形
化できる。
(4)地絡検出用電源コイル15は、電機子コイル8と
ともに単層巻の2層配列とすることにより、特別な電源
用トランスを必要とせずに小形化できる。
(5)地絡検出コイル20により検出するようにしたの
で、電気的な雑音その他の外乱の影響を受けず信頼性が
極めて高い。
(6)地絡電流は軸受メタルを通らないので、信頼性の
高い検出装置が得られ、大容量はもちろん中容量、小容
量の発電機にも実用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による発電機用地絡検出装置の一実施例
を示す電気回路図、第2図は回転子と固定子の正面図、
第3図は地絡検出コイルの出力波形図、第4図および第
5図はそれぞれ本発明の異なる実施例の正面図、第6図
は従来の装置の電気回路図である。 1……電源トランス、2……2次コイル、3……地絡検
出装置、4……1次コイル、5……限流抵抗、6……界
磁コイル、7……励磁機の界磁コイル、8……励磁機の
電機子コイル、9……回転整流器、10……固定子コイ
ル、11、12、13……出力端子、14……回転子電
機子鉄心、15、15a、15b……地絡検出用電源コ
イル、16……回転軸、17……スパイダ、18……整
流器、19……固定子界磁極鉄心、20、A、B、A
1、B1、A2、B2、C1、C2……地絡検出コイ
ル、21……合成部、22……増幅部、23……比較検
出部、24……トランジスタ、25……リレー、26…
…スロット。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流励磁機の固定子鉄心19に界磁コイル
    7を設け、前記交流励磁機の回転子鉄心14に電機子コ
    イル8を設け、この電機子コイル8を回転整流器9を介
    して主発電機の界磁コイル6に結合し、この主発電機の
    界磁コイル6に磁気結合した固定子コイル10より交流
    電源を得るようにした交流発電機において、前記回転子
    鉄心14に、2π/n(nは正の整数、以下同じ)の間
    隔でπ/nの範囲内のスロットに単相発電機となるn個
    の地絡検出用電源コイル15を配置し、この電源コイル
    の一端を主発電機の界磁コイル6に結合し、他端を回転
    子鉄心14に接地し、前記固定子鉄心19に、π/nの
    間隔でNS極にまたがって2n組の地絡検出コイル20
    を、前記地絡検出用電源コイル15の磁束による電圧を
    いずれかの組で検出するように配置し、この地絡検出コ
    イル20を電機子コイル8による磁束の影響をキャンセ
    ルするために互いに逆相にして合成部21に結合し、こ
    の合成部21の出力側に、この合成部21の出力と設定
    値とを比較して地絡検出信号を出力する比較検出部23
    を結合してなることを特徴とする発電機用地絡検出装
    置。
  2. 【請求項2】回転子鉄心14のスロット26に、電機子
    コイル8と地絡検出用電源コイル15とをそれぞれ単層
    巻で組込んで外観上2層巻と同一構成とした特許請求の
    範囲第1項記載の発電機用地絡検出装置。
  3. 【請求項3】2n個の地絡検出コイル20は相対する毎
    に直列に結合してなる特許請求の範囲第1項記載の発電
    機用地絡検出装置。
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JPS6377359A JPS6377359A (ja) 1988-04-07
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