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Die Erfindung betrifft ein tragbares Aggregat für die Stromerzeugung, insbesondere ein Schweissaggregat, bei dem auf einem gemeinsamen Traggestell eine Brennkraftmaschine, ein von dieser angetriebener Drehstromgenerator, der über eingebaute Gleichrichter Anschlussklemmen od. dgl. für einen Gleichstromverbraucher mit einer Gleichspannung speist, und ein Regler angeordnet sind, der einen Servomoter zur lastabhängigen Steuerung der Brennkraftmaschine betätigt.
Ein derartiges Aggregat ist aus der DE-OS 2 807 342 bekannt Bei diesem bekannten Aggregat erfolgt die Regelung des Drehstromgenerators ausschliesslich über die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Der Generator dient ausschliesslich als Schweissgenerator und die Drehzahl wird lastabhängig eingestellt. Damit in Schweisspausen nicht mit der normalen Leerlaufdrehzahl, sondern mit einer wesentlich verminderten Drehzahl gearbeitet werden kann, trotzdem aber die Möglichkeit besteht, bei der Belastung das Hochlaufen des Generators über einen durch die Schweisselektrode erzeugten Kurzschluss auszulösen, ist eine Steuerschaltung vorgesehen, bei der der Regler während der niedrigen Ruhedrehzahl und beim Start, also wenn die vom Generator erzeugte Spannung noch zu niedrig ist, von einer Hilfsbatterie versorgt wird.
Die Steuerschaltung schaltet beim Erreichen einer hinreichend hohen Ausgangsspannung des Generators auf eine Versorgung des Reglers und der Regelschaltung von der Ausgangsspannung des Generators um.
Es gibt auch Schweissaggregate mit einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen, regelbaren Gleichstromgenerator. Die Klemmenspannung dieser Generatoren ist über die Drehzahl oder die Erregung regelund einstellbar. Weiterhin ist eine Reihe von Notstromaggregaten bekannt, die als Wechsel- oder Drehstromgeneratoren gebaut sind und die zur Erzeugung eines Wechsel- oder Drehstromes mit der normalen Netzfrequenz von beispielsweise 50 Hz mit möglichst konstanter Drehzahl der Brennkraftmaschine betrieben werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Aggregates der genannten Art, das bei leichtem und einfachem Aufbau sowohl als Schweissaggregat bzw. Ladegerät für Batterien als auch als Notstromaggregat zur Versorgung von nur mit einer bestimmten Netz-Gleich- oder Wechselspannung herkömmlicher Netzfrequenz zu betreibender Geräte und Einrichtungen verwendet werden kann, es also ermöglicht, bei lastabhängiger Regelung des Motors zusätzlich zu dem eine sich mit der Drehzahl ändernde Frequenz aufweisenden Drehstrom zur Erzeugung der Schweissspannung wenigstens eine weitere Gleichspannung und vorzugsweise auch eine Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz zu erzeugen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der nach Art einer Drehstrom-Lichtmaschine ausgebildete Generator zusätzlich vom Regler über den Erregerkreis geregelt ist, dass am erzeugten Drehstrom eine weitere Wandler/Gleichrichterschaltung zur Versorgung weiterer Gleichspannungsanschlüsse, insbesondere eines Steckers mit einer weiteren Gleichspannung liegt und dass wenigstens an einer der beiden Gleichspannungen ein Wechselrichter bzw. Umformer zur Versorgung eines weiteren Steckeranschlusses od. dgl. mit Wechselstrom liegt.
Nach Art einer Drehstrom-Lichtmaschine ausgebildete Generatoren, die beispielsweise als Klauenpolmaschine gebaut sind, besitzen einen äusserst einfachen, robusten Aufbau sowie ein günstiges GewichtsLeistungsverhältnis. Bei einer Stromentnahme im Stator braucht nur der Erregerstrom über drehende Teile zugeführt zu werden. Da der Drehstromgenerator sowohl mittels des Servomotors in bekannter Weise über die Drehzahl der Brennkraftmaschine als auch zusätzlich über den Erregerkreis geregelt wird, kann man die Arbeitskennlinie des Aggregates günstig an den jeweiligen Belastungsfall anpassen. Für Schweissvorgänge, aber auch für das rasche Aufladen von Batterien, ist meist eine andere Art der Spannungs-Stromregelung erwünscht bzw. notwendig und es treten auch andere Betriebsspannungen auf als bei der Versorgung herkömmlicher Netzgeräte, z. B. Werkzeugmaschinen, Lampen usw.
Der mit dem Generator erzeugte Drehstrom weist nicht die herkömmliche Netzfrequenz, sondern eine höhere mit der Drehzahl variable Frequenz auf. Dadurch, dass dieser Drehstrom einmal über die eingebauten Gleichrichter gleichgerichtet und für den anderen Fall über eine Wandler/Gleichrichterschaltung geführt wird, kann man von ein und demselben Generator zwei verschiedene Versorgungsgleichspannungen ableiten und überdies aus der einen erhaltenen Gleichspannung mittels des Wechselrichters oder Umformers einen Wechselstrom erzeugen, bei dem die Frequenz drehzahlunabhängig über einen Taktgeber oder andere Steuereinrichtungen bestimmt und an die übliche Netzfrequenz angepasst werden kann.
Je nach Art der eben angeschlossenen Verbraucher wird die Arbeitskennline des Aggregates angepasst. Beim Schweissen wird man vorwiegend eine Stromregelung über die Motordrehzahl vornehmen, beim Anschluss von Hilfsaggregaten an die andere Wechsel- bzw. Gleichspannung aber eine Regelung im Sinne einer Konstanthaltung der Versorgungsspannung vornehmen. Dementsprechend wird man meist den zur Schweissstromversorgung dienenden Ausgang für eine höhere Nennbelastung zulassen als die beiden anderen Ausgänge. Als Brennkraftmaschine wird vorzugsweise wegen des einfachen Aufbaues und des günstigen Leistungsgewichtes eine handelsübliche Zweitakt-Brennkraftmaschine eingesetzt.
Nach einer Weiterbildung sind die Anschlussklemmen und die Stecker auf einem der Regler, die Wandler/Gleichrichteranordnung und den Wechselrichter enthaltenden Gehäuse angebracht, da sie dort geschützt und leicht erreichbar sind.
Ein Taktgeber zur Konstanthaltung bzw. Bestimmung der Arbeitsfrequenz des Wechselrichters für den an der einen Steckdose abgegebenen Wechselstrom kann als gesonderter Bauteil ausgebildet sein. Verwendet man im Regler einen getakteten Mikroprozessor, dann kann man die Steuerfrequenz des Wechselrichters auch von dort
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ableiten.
Wegen des einfachen und betriebssicheren Aufbaues empfiehlt es sich, als Wandler/Gleichrichterschaltung einen Spannungswandler nach Villard zu verwenden. Mit einem solchen Spannungswandler ist mit einfachen Mitteln eine Vervielfachung der zur Verfügung stehenden Phasenspannung des Drehstromes möglich.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veanschaulicht Es zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemässes Aggregat schematisiert in Seitenansicht,
Fig. 2 eine Draufsicht auf das Aggregat nach Fig. 1 und
Fig. 3 ein Blockschaltschema.
Nach den Fig. 1 und 2 ist ein aus Rohrrahmen gebogenes Traggestell (1) vorgesehen, in dem eine als Zweitaktmotor ausgebildete Brennkraftmaschine (2) mit aufgesetztem Tank (3) und eine DrehstromLichtmaschine (4) nebeneinander angeordnet sind. Die Brennkraftmaschine (2) treibt über eine Riemenscheibe (5) und einen vorzugsweise als Zahnriemen ausgebildeten Keilriemen (6) die Antriebsriemenscheibe (7) der Lichtmaschine (4) an. Oberhalb der Lichtmaschine (4) ist ein kastenförmiges Gehäuse (8) angebracht, das mit Abdeckungen versehene Anschlussstecker (9,10) trägt und eine Regleranordnung enthält. Ferner ist oberseitig am Gehäuse (8) eine Kontrollampe (11), ein Ladeschalter (12) und ein Spannungsmesser (13) angebracht.
Gemäss Fig. 3 sind am Gehäuse (8) noch Anschlussklemmen (14) zur Abnahme von Schweissstrom vorhanden. Das Gehäuse (8) enthält einen Regler (15), einen Spannungswandler nach Villard (16), einen Thyristor-Brücken-Wechselrichter (17), einen Taktgeber (18) für den Wechselrichter und eine Trockenbatterie (19).
Der Regler (15) erhält vom Spannungswandler (16) und gegebenenfalls von den Klemmen (14) ein der momentanen Betriebsspannung entsprechendes Signal und regelt dementsprechend über eine Steuerleitung (20) den Erregerkreis (21) der Drehstrom-Lichtmaschine (4) und über eine weitere Steuerleitung (22) einen Servomotor (23), der über ein Gestänge od. dgl. (24) den Motor (2), beispielsweise die Vergaserklappe steuert.
Der in den Ständerwicklungen (25) der Drehstromlichtmaschine (4) erzeugte Drehstrom wird einerseits einer in das Gehäuse der Maschine (4) eingebauten Gleichrichteranordnung (26), die die Anschlussklemmen (14) speist, und anderseits dem Spannungswandler (16) zugeführt, so dass an den Klemmen (14) beispielsweise eine maximale Netzspannung von 75 V und am Stecker (9) eine Gleichspannung von 220 V anliegen. Der vom Spannungswandler (16) mit Gleichstrom versorgte Thyristor-Brücken-Wechselrichter (17) wird vom Taktgeber (18) getaktet und legt an die Steckdose (10) eine Wechselspannung von beispielsweise 220 V mit 50 Hz.
Der Ladeschalter (12) verbindet in der Einschaltstellung die Batterie (19) mit der an den Klemmen (14) anliegenden Gleichspannung, so dass die Batterie (19) rasch aufgeladen werden kann. Man kann eine Kontrollampe (11) vorsehen, die bei eingeschaltetem Gerät in einer Farbe, beispielsweise rot, leuchtet und damit anzeigt, dass das Gerät betriebsbereit ist, und beim Erreichen der Klemmennennspannung in einer zweiten Farbe, etwa grün, leuchtet und damit anzeigt, dass die gewünschte Nennspannung erreicht ist. In dieser Ausführung könnte die zweite Lampe das Voltmeter (13) ersetzen. Man kann auch zusätzlich eine Handsteuerung vorsehen und etwa die gewünschte Spannung an den Klemmen (14) nach dem Voltmeter (13) mit dieser Handsteuerung einstellen.
PATENTANSPRÜCHE 1. Tragbares Aggregat für die Stromerzeugung, insbesondere Schweissaggregat, bei dem auf einem gemeinsamen Traggestell eine Brennkraftmaschine, ein von dieser angetriebener Drehstromgenerator, der über eingebaute Gleichrichter Anschlussklemmen od. dgl. für einen Gleichstromverbraucher mit einer Gleichspannung speist, und ein Regler angeordnet sind, der einen Servomotor zur lastabhängigen Steuerung der Brennkraftmaschine betätigt, dadurch gekennzeichnet, dass der nach Art einer Drehstrom-Lichtmaschine ausgebildete Generator (4) zusätzlich vom Regler (15) über den Erregerkreis (21) geregelt ist, dass am erzeugten Drehstrom eine weitere Wandler/Gleichrichterschaltung (16) zur Versorgung weiterer Gleichspannungsanschlüsse, insbesondere eines Steckers (9)
mit einer weiteren Gleichspannung liegt und dass wenigstens an einer der beiden Gleichspannungen ein Wechselrichter (17) bzw. Umformer zur Vorsorgung eines weiteren Steckeranschlusses (10) od. dgl. mit Wechselstrom liegt.
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The invention relates to a portable unit for power generation, in particular a welding unit, in which an internal combustion engine, a three-phase generator driven by the latter, which feeds via a built-in rectifier connection terminals or the like for a direct current consumer with a direct voltage, and a regulator are arranged on a common support frame are, which actuates a servo motor for load-dependent control of the internal combustion engine.
Such an assembly is known from DE-OS 2 807 342. In this known assembly, the three-phase generator is controlled exclusively via the speed of the internal combustion engine. The generator is used exclusively as a welding generator and the speed is set depending on the load. A control circuit is provided, so that during welding breaks it is not possible to work with the normal idling speed, but with a significantly reduced speed, but there is still the possibility of triggering the generator to start up under load by means of a short circuit generated by the welding electrode during the low idle speed and when starting, i.e. when the voltage generated by the generator is still too low, is supplied by an auxiliary battery.
When a sufficiently high output voltage of the generator is reached, the control circuit switches to supplying the controller and the control circuit with the output voltage of the generator.
There are also welding units with a controllable direct current generator driven by the internal combustion engine. The terminal voltage of these generators can be regulated and adjusted via the speed or the excitation. Furthermore, a number of emergency power generators are known which are constructed as alternating or three-phase generators and which are operated to generate an alternating or three-phase current with the normal mains frequency of 50 Hz, for example, with the internal combustion engine speed being as constant as possible.
The object of the invention is to provide a unit of the type mentioned, which is light and simple in construction, both as a welding unit or charger for batteries and as an emergency power unit for supplying devices and devices to be operated only with a specific mains DC or AC voltage of conventional mains frequency can be used, thus making it possible, with load-dependent control of the motor, to generate at least one further DC voltage and preferably also an AC voltage with a predetermined frequency in addition to the three-phase current having a frequency that changes with the rotational speed to generate the welding voltage.
The object is achieved in that the generator designed in the manner of a three-phase alternator is additionally regulated by the controller via the excitation circuit, that there is a further converter / rectifier circuit for supplying further direct voltage connections, in particular a plug with a further direct voltage, to the generated three-phase current and that there is an inverter or converter for supplying a further plug connection or the like with at least one of the two direct voltages.
Generators designed in the manner of a three-phase alternator, which are built, for example, as claw-pole machines, have an extremely simple, robust structure and a favorable weight-performance ratio. When the current is drawn in the stator, only the excitation current needs to be supplied via rotating parts. Since the three-phase generator is controlled both by means of the servo motor in a known manner via the speed of the internal combustion engine and additionally via the excitation circuit, the working characteristic of the unit can be adapted favorably to the respective load case. For welding processes, but also for the rapid charging of batteries, a different type of voltage-current control is usually desired or necessary, and other operating voltages also occur than when supplying conventional power supplies, e.g. B. machine tools, lamps, etc.
The three-phase current generated by the generator does not have the conventional mains frequency, but a higher frequency that is variable with the speed. Because this three-phase current is rectified via the built-in rectifier and, in the other case, via a converter / rectifier circuit, two different supply DC voltages can be derived from one and the same generator and, moreover, generate an AC current from the DC voltage obtained using the inverter or converter , in which the frequency can be determined independently of the speed via a clock generator or other control devices and can be adapted to the usual network frequency.
Depending on the type of consumer just connected, the working characteristic of the unit is adjusted. When welding, a current control will predominantly be carried out via the motor speed, but when connecting auxiliary units to the other AC or DC voltage, control will be carried out in the sense of keeping the supply voltage constant. Accordingly, the output used for the welding power supply will usually be permitted for a higher nominal load than the other two outputs. A commercially available two-stroke internal combustion engine is preferably used as the internal combustion engine because of the simple structure and the favorable power-to-weight ratio.
According to a further development, the connection terminals and the plugs are attached to one of the regulators, the converter / rectifier arrangement and the housing containing the inverters, since they are protected there and are easily accessible.
A clock generator for keeping constant or determining the working frequency of the inverter for the alternating current output at the socket can be designed as a separate component. If you use a clocked microprocessor in the controller, you can also control the frequency of the inverter from there
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deduce.
Because of the simple and reliable construction, it is advisable to use a Villard voltage converter as the converter / rectifier circuit. With such a voltage converter, a multiplication of the available phase voltage of the three-phase current is possible with simple means.
Further details and advantages of the subject matter of the invention can be found in the following description of the drawings.
In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated, for example. It shows
1 schematically shows a unit according to the invention in side view,
Fig. 2 is a plan view of the assembly of Fig. 1 and
Fig. 3 is a block circuit diagram.
1 and 2, a support frame (1) bent from a tubular frame is provided, in which an internal combustion engine (2) designed as a two-stroke engine with an attached tank (3) and a three-phase alternator (4) are arranged side by side. The internal combustion engine (2) drives the drive pulley (7) of the alternator (4) via a pulley (5) and a V-belt (6), which is preferably designed as a toothed belt. A box-shaped housing (8) is attached above the alternator (4), which carries connecting plugs (9, 10) provided with covers and contains a regulator arrangement. Furthermore, a control lamp (11), a charging switch (12) and a voltmeter (13) are attached to the top of the housing (8).
According to FIG. 3 there are also connection terminals (14) on the housing (8) for taking off welding current. The housing (8) contains a regulator (15), a voltage converter according to Villard (16), a thyristor bridge inverter (17), a clock generator (18) for the inverter and a dry battery (19).
The regulator (15) receives a signal corresponding to the current operating voltage from the voltage converter (16) and possibly from the terminals (14) and accordingly controls the excitation circuit (21) of the three-phase alternator (4) via a control line (20) and another Control line (22) a servo motor (23) which controls the motor (2), for example the carburetor flap, via a linkage or the like (24).
The three-phase current generated in the stator windings (25) of the three-phase alternator (4) is supplied on the one hand to a rectifier arrangement (26) built into the housing of the machine (4), which feeds the connection terminals (14), and on the other hand to the voltage converter (16), so that for example, a maximum mains voltage of 75 V is present at the terminals (14) and a DC voltage of 220 V is present at the connector (9). The thyristor bridge inverter (17) supplied with direct current by the voltage converter (16) is clocked by the clock generator (18) and applies an alternating voltage of, for example, 220 V at 50 Hz to the socket (10).
In the switched-on position, the charging switch (12) connects the battery (19) to the DC voltage applied to the terminals (14), so that the battery (19) can be charged quickly. A control lamp (11) can be provided which lights up in one color, for example red, when the device is switched on and thus indicates that the device is ready for operation, and lights up in a second color, for example green, when the terminal voltage is reached and thus indicates that the desired nominal voltage has been reached. In this embodiment, the second lamp could replace the voltmeter (13). You can also provide a manual control and set the desired voltage at the terminals (14) after the voltmeter (13) with this manual control.
PATENT CLAIMS 1. Portable unit for power generation, in particular welding unit, in which an internal combustion engine, a three-phase generator driven by it, which feeds a direct voltage via a built-in rectifier connection terminals or the like for a direct current consumer, and a regulator are arranged on a common support frame, which actuates a servo motor for load-dependent control of the internal combustion engine, characterized in that the generator (4) designed in the manner of a three-phase alternator is additionally regulated by the controller (15) via the excitation circuit (21) that a further converter / rectifier circuit is formed on the three-phase current generated (16) for supplying further DC voltage connections, in particular a plug (9)
with a further DC voltage and that at least one of the two DC voltages has an inverter (17) or converter for supplying a further plug connection (10) or the like with AC current.