修理してみた　その２

(Jo^▽^)ﾉぁぃ♪

40年以上前の発電機、製造メーカーも匙を投げた構造を、設計者の視点で読み解き、再び動かすまでの記録です。

我が家の隣で従弟が養鶏業をしてる、施設内の機器修理や特殊な機器を作ったりしている。
思えばここで機器修理中に転落して大怪我した事が有る。

今回ここから発電機の修理がやって来た、非常に古く40年以上前に製造された物で、運転時間を積算するメーターも無い程古い発電機だ。
製造メーカーでも修理出来ず、業者から帰って来たそうな、古過ぎて部品も無いのだろう。

「修理開始」
取り合えず車庫に置いて修理を開始する、問診では「溶接機としては機能するが、発電機として動作しない」様だ。

このままでは回路の測定も出来ないので、マフラーの付いた天板を外す、燃料タンクも天板に吊るす形なのでこれも外す。

このままエンジンを掛けて各部の電圧測定、当然の如くマフラーが無いので爆音が響くが構わず測定する。
とにかく古い物で電子制御とは殆ど無縁の代物だ。

「全体の解析」
　　　先ずは全体の回路構成の解析から始める。
発電機は大きく分けて2系統、溶接機と発電機が各々別系統で出力されている。
　溶接機として20～30Ｖ大電流回路は、溶接電流の大・小で単相・3相を使い分けている。
大容量ブリッジダイオードで整流後リアクトルを通して溶接回路が出力されている。
　発電機は通常、ガバナ（エンジン回転数制御）で周波数制御して、回転子の界磁コイルの励磁電流で電圧制御してるハズだが。
この発電回路は、溶接と発電の出力回路に3相カーレントトランスが挿入されていて、負荷電流の変化でガバナを制御する構造となっている。
この構造では、負荷が増加すると出力電圧を維持する為にエンジン回転が上がり発電周波数も増加する事になる。
発電回路の出力には３０Ａのブレーカーが有り、10kW程度出力出来る事になる。

エンジン本体は800ccのディーゼルで、車で言うオルタネータ－は無く、単相発電機をACジェネレータでバッテリー充電をしてる様だ。

唯一の制御回路は電気制御のガバナ、40年の汚れだ。

電気制御のガバナからエンジンスロットルを制御する比例ソレノイドが有ります。
ソレノイドは通常「出す」と「引っ込める」の制御だが、この比例ソレノイドは回路電流により「出る量」が制御されます。

「故障個所の特定」
溶接機の機能が健在の事から、発電機の機能で何処か故障している事になる。
回転子の界磁コイルはスリップリングかブラシで給電されているはずだから、発電時にここが共通か計測してみる。
溶接時では回転子への供給電圧が30V程度だが、発電時は略0Vなので発電時に回転子への供給電圧不足と言う事になり、この制御回路の故障が原因で有る。
発電機本体の故障で無くて良かった、もしそうならエンジン毎下ろしての修理と成るからだ。

回転子への給電回路は、溶接時と発電時に別々のホーロー抵抗で電流制御されており、発電時は先のガバナ回路から来ているので、この回路基板を外し「どっぷり固めて有る」基板を裸にせねば修理は進まない。
シリコンであろうが、セメント抵抗以外　制御基板全体を固めて有る。
内部に有る抵抗器やダイオードの放熱を無視した構造だ、放熱設計も何も無い、1Aのダイオードが使用して有っても、0.1Aも使えないかもしれない。
放熱よりも、振動やオイルミスト等の汚れから基板を保護した構造なのだろう。

「基板修理」
基板を裸にすると、錆びたダイオードのリードが一か所断裂、基板パターンが一か所切れてる。
この切れたパターンの出力先が、回転子への給電回路だから原因はここだ。
全ての部品をテスターで測定し、壊れたデバイスを交換し、切れたパターンをジャンパーし半田を全てし直す。

「組付け」
このままでは基板が振動やオイルミストにやられるが、放熱を無視して又基板を固めるには抵抗が有る。
元々古いし、停電時に動作すれば良いとの事なので、100均でタッパーを購入してこれに押し込む。
多少の振動は有るが、オイルミストから逃げれるし、何より自然に対流放熱出来る事は回路設計者としての精神衛生上安心出来る。

「修理終了」
3相200Vは無負荷時170V程度の電圧、ここに3kW程度の誘導電動機を繋いでみると175V程度に上昇する、これいいのかな？　200Vでは87％の出力である。
定格負荷で180Vに上昇したとすると90％であるから、これでいいのだろう。

本業で忙しいのに2日も掛ったが、従弟には普段世話になっているので無償修理。
解析した資料を残して置けば次回の修理に役に立つ。

又壊れたら言ってね、　古いけど「もう壊れるじゃないぞ」