界磁巻線短絡時における演算子インピーダンスの算出法

図 5.2(a)は，界磁巻線端子間に放電抵抗R_disが接続されていない場合（スイ ッチSW2が開いている場合）において，回転子が直軸位置における界磁巻線 短絡時の直流試験回路である。界磁回路は，三相均一ブリッジによる整流器 を構成している。同図において起磁力F_VUは，電機子巻線に直流電流I_DCを図 中の方向に，起磁力F_JKは界磁電流を図中の方向に流したときのそれぞれの 起磁力の方向を示している。

図 5.2(a)に示す直流試験法は，I および を流す順番ならびに を流す

AC excitor Rectifier

Rotational part Discharge resistor (R_dis)

G

Generator

Field winding of generator

先ず，試験電流IDCを流し，次に，端子X，Y，Zに接続した三相交流電源に よって界磁電流 Ifを流し，整流素子を導通状態にする。この状態でスイッチ SW1を b 側に切り換えると，減衰電流 iVUが図中の方向に流れる。図 5.2(b) は，このときの時刻 tに対する減衰電流iVUと端子間電圧vVUの波形である。

(a) D-axis with short-circuited field winding.

(b) Typical voltage and current waveforms of DC test.

図5.2 ブラシレス同期発電機に対する直流試験法（直軸）

この場合の機内の磁束変化を図 5.3(a)に示す。試験電流 IDCを流すと機内は ܨ_௏௎方向に磁化され，機内の磁束は点 aから点 bへ変化（破線）する。次に，

界磁巻線に電流 I_f を流すとF_JK方向と逆向きの磁束を発生するため，機内の 磁束は点 bから点c へ変化（細実線）する。最後に，SW1を b側に切り換え 電機子巻線端子間を短絡すると，機内の磁束はヒステリシスループの直線部

F

F

J

K U

V b a

V

SW₁

I

X YZ

Discharge Resistor Rectifier Short bar（SB)

Field winding Damper winding

R

i

I

i

e

SW₂

t I_DC

V_DC

0

i_VU v_VU

この電流Ifを減少させるように過渡電流ifが図5.2(a)の端子 J→ダイオード→

端子Kの短絡回路を流れる。したがって，ダイオードの非線形の影響が現れ ない^[11],[12]。

図5.3 直流試験における機内磁束変化の概念図

方法(2)は，図 5.2(a)の試験回路で，先ず，界磁電流 I_f を流し，その後 I_DC を流す。同図のSW1をb側に切り換えることにより直流試験を実施する。図 5.3(b)は，このときの機内の磁束変化である。機内の磁束は，先ず I_f により FJK方向に磁化され，その後 IDCにより逆向きに磁化される。直流試験短絡時 の磁束は，磁化曲線の曲線部分に沿って変化（太実線）するため，算出され

方法(3)は，図 5.2(a)の試験電流 IDCの向きを逆向きにすることで，界磁誘 導電流 ifが整流器と順方向になるように回路を構成する。この回路で，先ず IDCを流し，次に Ifを流した後に直流試験を実施する。方法(4)は，方法(3)と 同じ回路構成で，先ずIfを流し，次にIDCを流した後に直流試験を実施する。

方法(3)および方法(4)における機内の磁束変化を，それぞれ図5.3(c)および 図 5.3(d)に示す。この場合，試験電流の起磁力の向きと界磁電流の起磁力の 向きが同じであるため，機内の磁束は同一方向に磁化される。このため，直 流試験時の磁束は，磁化曲線の曲線部分に沿って変化（太実線）し，算出さ れる演算子インピーダンスはヒステリシスの影響を受けると考えられる。

以上のことより，図 5.3(a)の手順を選択したとき，界磁巻線短絡時の演算 子インピーダンス X_ds(js)の算出精度が最も高くなると考えられる。なお，図 5.3(a)の手順を選択した場合，図 5.3(a)の③の期間においては，界磁巻線に誘 導される界磁誘導電流 i_fの向きが予め界磁回路に流す電流 I_fとは逆になる。

このため，ダイオードを順方向に流れる電流は一時的に減少する。この電流 が減少した状態においてもダイオードが線形領域で導通するような（順方向 電圧降下が一定となるような）大きさのI_fの値を選択する必要がある。