DE19963741A1

DE19963741A1 - Schmutzsauger mit elektronischer Regelung der Summenleistung

Info

Publication number: DE19963741A1
Application number: DE19963741A
Authority: DE
Inventors: Rainer Hafenrichter
Original assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Current assignee: WAP Reinigungssysteme GmbH and Co
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-07-12
Also published as: AU2911400A; WO2001050590A1; EP1177617A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schmutzsauger mit elektronischer Regelung der Summenleistung. Diese sorgt dafür, daß die Leistung wenigstens eines von wenigstens zwei elektrischen Verbrauchern so geregelt wird, daß die Summe der aufgenommenen Leistungen der insgesamt angeschlossenen Verbraucher nicht über den maximalen Belastungswert der Versorgungsleitung vom Netz ansteigt. Ein weiterer Aspekt dabei ist, daß die Regelung wenigstens einen Verbraucher solange in der Leistungsaufnahme nicht begrenzt, bis der Wert für die maximale zur Verfügung stehende Leistungsaufnahme im Netz erreicht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schmutzsauger mit elektronischer Regelung der Summenleistung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Auf dem Reinigungssektor sind Absaugsysteme bekannt, an denen eine Steckdose angebracht ist. An dieser Steckdose kann der Betreiber einen elektrischen Verbraucher anstecken. Meistens wird an der Steckdose ein Werkzeug, z. B. ein Schwingschleifer, angesteckt. Stellt man nun das Absaugsystem in die Schalterstellung "Automatik", so bleibt der Sauger in einem sogenannten "Standby- Modus".

Innerhalb des Saugers überwacht nun eine elektronische Schaltung, ob über die Steckdose ein elektrischer Strom fließt, was der Fall ist, wenn der Verbraucher in Betrieb genommen wird. Sobald nun der Verbraucher an der Steckdose eingeschaltet wird, schaltet die Elektronik ihrerseits den Saugmotor zu. Hat der Betreiber den Saugschlauch nun mit seinem Werkzeug verbunden, so wird der durch sein Werkzeug erzeugte Staub vom Saugsystem abgesaugt. Wird das Werkzeug abgeschaltet, so wird der Saugmotor nach einer kurzen Nachlaufzeit ebenfalls von der Elektronik ausgeschaltet. Diese Funktion ist in Fachkreisen auch unter dem Namen "Einschaltautomatik" bekannt.

Ein wesentliches Problem bei dieser Einschaltautomatik ist, daß die Summenströme von Werkzeug und Saugmotor über die Geräteanschlußleitung fließen. Diese Summenströme sind durch die maximale Absicherung des Versorgungsnetzes begrenzt. In der Bundesrepublik Deutschland ist die maximal zulässige Absicherung von Steckdosen normalerweise 16 A, in der Schweiz sogar nur 10 A und in Großbritannien 13 A. Dies bedeutet, daß bei einer Nennspannung von 230 V sich die maximal zulässige Steckdosenlast wie folgt darstellt:

Pges = Imax × Unenn
D = 16 A × 230 V = 3.680 Watt
CH = 10 A × 230 V = 2.300 Watt
GB = 13 A × 230 V = 2.990 Watt

Betrachtet man nun, daß in den Saugsystemen vorwiegend Motoren mit einer Nennlast von 1.200 Watt eingebaut werden, so ergibt sich eine verbleibende maximale Nennleistung für das Werkzeug von:

Pwkz = Pges - Psaug
D = 3.680 W - 1.200 W = 2.480 Watt
CH = 2.300 W - 1.200 W = 1.100 Watt
GB = 2.990 W - 1.200 W = 1.790 Watt

Besonders geringe Werkzeugleistungen sind in folgenden Ländern zulässig:

Betrachtet man den ungünstigsten Fall Japan, so kann an der Saugersteckdose nur ein Werkzeug mit der Nennleistung von 300 W angesteckt werden. Dies schränkt natürlich den Betreiber in der Wahl der Werkzeuge stark ein. Man behilft sich in solchen Ländern normalerweise mit dem Einbau einer Saugturbine mit verringerter Leistung. Die Saugturbine mit verringerter Leistung reduziert natürlich die Absaugung und erhöht die Varianz der Turbinen beim Hersteller.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Schmutzsauger mit elektronischer Regelung der maximalen Summenleistung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, abhängig von der Leistungsaufnahme wenigstens eines Arbeitsgerätes, die Leistungsaufnahme wenigstens eines Absaugers so zu regulieren, daß bei der Gesamtleistungsaufnahme die maximal zur Verfügung stehende elektrische Anschlußleistung nicht überschritten wird, so daß die Geräte weiterhin in Betrieb bleiben.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1.

Dazu dient eine elektronische Regelung der maximalen Summenleistung elektrischer Verbraucher an einer gemeinsamen Versorgungsleitung, die dafür sorgt, daß die Leistung wenigstens eines von wenigstens zwei elektrischen Verbrauchern so geregelt wird, daß die Summe der aufgenommenen Leistungen der insgesamt angeschlossenen Verbraucher nicht über den maximalen Belastungswert der Versorgungsleitung vom Netz ansteigt. Ein weiterer Aspekt dabei ist, daß die Regelung wenigstens einen Verbraucher solange in der Leistungsaufnahme nicht begrenzt, bis der Wert für die maximale zur Verfügung stehende Leistungsaufnahme im Netz erreicht ist.

Wichtig ist dabei, daß die Ströme von der Saugturbine und von dem angeschlossenen Werkzeug gemessen und in einer analogen Rechenschaltung oder einem Mikroprozessor zusammenaddiert werden. Sobald der Summenstrom (Istwert) einen vorher eingestellten Wert (Sollwert) überschreitet, wird die Leistung der Saugturbine reduziert, bis der Summenstrom (Istwert) unterhalb des eingestellten maximal zulässigen Summenwertes (Sollwertes) ist.

Die Erfindung weist dazu weiters die nachfolgenden Merkmale auf. Der Sauger wird mittels des Hauptschalters in den Automatikmodus geschaltet. Solange kein an der Steckdose angestecktes Werkzeug in Betrieb genommen wird, verbleibt das System ohne erkennbare Funktion. Wird nun das Werkzeug eingeschaltet, so fließt durch einen in diesen Stromkreis eingeschalteten Wandler ein Strom, der eine Sekundärspannung induziert. Über einen Spitzenwertgleichrichter wird diese Sekundärspannung in eine Gleichspannung proportional zum Werkzeugstrom gewandelt.

Für den Mikroprozessor wird die Funktion nachstehend beschrieben (bei analogen Rechenschaltungen erfolgt die Funktion analog).

Diese Gleichspannung wird nun an einen AD-Wandlereingang eines Mikroprozessors geführt. Der Mikroprozessor wandelt nun die Gleichspannung in einen digitalen Registerwert um.

Der Mikroprozessor fragt daraufhin seine Eingänge ab. Anhand des eingestellten Wertes für die maximale Stromaufnahme (z. B. 10 A, 13 A, 15 A oder 16 A) im System, welcher mittels eines Wahlschalters vorgegeben werden kann, kann der Prozessor nun seinen Sollwert des maximal zulässigen Stromes über die Anschlußleitung (z. B. 16 A in Deutschland) ermitteln.

An Hand einer vorher definierten Kennlinie errechnet der Mikroprozessor den maximal zulässigen Strom, den die Saugturbine aufnehmen darf, um die zur Verfügung stehende maximale Anschlußleistung nicht zu überschreiten. Darauffolgend ermittelt er die Phasenanschnittszeit T1 für einen Triac zur Leistungsregulierung für den Absauger. Anschließend ermittelt er die Nulldurchgänge der Netzspannung, indem er den betreffenden Eingang abfragt. Er synchronisiert sich somit auf die Netzspannung.

Vom Nulldurchgang ausgehend, wartet der Prozessor nun die errechnete Phasenanschnittszeit T1 ab und zündet den Triac. Sobald nun ein Strom durch den Triac und den Saugmotor fließt, wird in einem weiteren Wandler eine Sekundärspannung induziert. Ein zweiter Spitzenwertgleichrichter erzeugt eine Gleichspannung proportional zum Saugermotorstrom. Der Mikroprozessor mißt diese Spannung und addiert den Wert mit dem gemessenen Steckdosenstrom. Liegt das Ergebnis der Addition über dem vorgegebenen Sollwert am Schalter, so wird die Phasenanschnittszeit T1 schrittweise reduziert. Der Saugmotor nimmt somit weniger Leistung auf, und die Summenleistung reduziert sich somit auch. Der Prozessor mißt nun ständig die Gleichspannung des Saugmotorstroms und den Steckdosenstrom, bereitet beide auf und addiert die zwei Werte, vergleicht das Ergebnis anschließend mit der maximal zulässigen Gesamtaufnahmeleistung und regelt die Saugturbinenleistung dementsprechend auf und ab.

Natürlich ist in der Regelschleife eine Hysterese eingebaut, damit das System nicht schwingt. Zusätzlich ist eine minimal zulässige Leistung der Turbine definiert, da sonst der Mikroprozessor die Saugturbine bei dementsprechend großer Werkzeugleistung bis zum Stillstand regeln würde.

Als Alternative zur Phasenanschnittssteuerung kann auch eine Vollwellensteuerung programmiert werden.

Die beiden Stromsensoren können als sogenannte induktive Sensoren nach dem Trafoprinzip, als Stromsensoren nach dem Hallprinzip oder als einfache Serienwiderstände (Shunts) ausgeführt werden.

Die Erfindung bringt unter anderem folgende Vorteile:
Verringerung der Motorenvarianz.
Es können standardmäßige Turbinen, wie z. B. 1.200-W-Turbinen verwendet werden.
Erhöhung der Steckdosenauslastung.

Bei kurzzeitigem Verklemmen des Werkzeugs, und damit verbundenem Stromanstieg, löst die Netzsicherung nicht aus, weil die Summenleistung durch Reduzieren der Saugleistung verringert wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer, lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnung näher erläutert. Hierbei gehen aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Leistungsaufnahme von Absaugsystemen mit integrierter Spannungsversorgung für Arbeitsgeräte.

Fig. 1 zeigt allgemein, daß ein Schmutzsauger an einem Netz 1 angeschlossen sein kann, der mittels eines Saugermotors 3 oder zwei Saugermotoren 3, 4 oder auch mehr als 2 Saugermotoren betrieben werden kann.

Im angeführten Ausführungsbeispiel wird im folgenden davon ausgegangen, daß es lediglich mit einem einzigen Saugermotor 3 betrieben wird, wobei für den hier noch zusätzlich dargestellten Saugermotor 4 die gleiche Erläuterung gilt.

Hinter dem Netzschalter 2 liegt der Saugermotor 3 im Netz 1 angeordnet, und in der Leitung 7 des Saugermotors ist hierbei ein Leistungsregler 5 angeordnet, dessen Leistung in Abhängigkeit von dem Signal auf der Steuerleitung 8 gesteuert wird.

Es geht also darum, die Stromaufnahme des Saugermotors 3 bzw. des Saugermotors 4 in Abhängigkeit von den insgesamt angeschlossenen Geräten, insbesondere in Abhängigkeit von dem an der Anschlußsteckdose 12 angeschlossenen Werkzeug 14, insgesamt auf den maximal zur Verfügung stehenden Strom zu begrenzen, der je nach Land im Bereich von beispielsweise 10, 13, 15 und 16 Ampere sein kann.

Hierbei ist es vorgesehen, daß in der Netzleitung ein Strommeßglied 9 angeordnet ist, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als induktives Abgreifglied ausgebildet ist. Es können jedoch auch noch andere Strommeßglieder verwendet werden, wie z. B. ein Hall-Element, eine kapazitive Kopplung oder andere Anzapfungen, daß also der Strom im Netz eingangsseitig vor dem Saugermotor erfaßt wird.

Der am Strommeßglied 9 abgegriffene Strom wird einem Strombegrenzer 10 als Eingangsgröße zugeführt, wobei im Bereich dieser Leitung 16 eine Widerstandsbrücke oder Brückenelemente angeordnet werden können, um je nach Land und der gewünschten Strombegrenzung von 10, 13, 15 und 16 Ampere den Strombegrenzer 10 den maximalen zuführbaren Strom einzustellen.

Der Ausgang des Strombegrenzers 10 wirkt über die Steuerleitung 8 auf den Leistungsregler 5, der dementsprechend die Leistung für den Saugermotor 3 begrenzt.

Wird also beispielsweise ein Werkzeug 14 über die Anschlußsteckdose 12 und den Werkzeugschalter 13 in die Leitung eingeschaltet, dann wird der in das Gerät fließende Strom vom Netz 1 über das Strommeßglied 9 gemessen, und wenn dieser Strom über dem eingestellten Wert liegt, wird über die Steuerleitung 8 ein entsprechender Regelimpuls auf den Leistungsregler 5 gegeben, der dementsprechend dann den insgesamt zur Verfügung stehenden Strom durch den Saugermotor 3 herabsetzt.

Gleiches gilt in analoger Weise, wenn zwei Saugermotoren 3, 4 parallel zueinander betrieben werden, weil dann der Leistungsregler 6 in der gleichen Weise arbeitet. Analog gilt dies auch, wenn 3 Saugermotoren vorhanden sind. Der Strombegrenzer 10 kann dabei die Leistung der eines einzelnen Saugers 3, 4, . . . oder auch aller zusammen entsprechend herunterregeln.

Es ist im übrigen noch dargestellt, daß die Strombegrenzung 10 auch noch mit einer Einschaltautomatik 11 zusammenarbeitet.

Bei dieser Einschaltautomatik 11 wird anhand des Strommeßgliedes 18 festgestellt, ob an der Anschlußsteckdose 12 ein Werkzeug angeschlossen und in Betrieb ist. Ist dies der Fall, dann schaltet die Einschaltautomatik 11 über die Leitung 15 den Sauger ein, indem von der Leitung 15 ausgehend ein entsprechender Startimpuls auf den Strombegrenzer 10 gegeben wird und dieser dann über die Leitung 8 den Leistungsregler 5 durchschaltet.

Diese Durchschaltung erfolgt jedoch nur über die insgesamt in der Leitung 16 eingeschaltete, maximal gewünschte Leistung.

Sinn der Maßnahme ist also, immer dafür zu sorgen, daß der an ein elektrisches Netz angeschlossene Schmutzsauger das Netz nicht überlastet und eine Auslösung der Netzsicherung verursacht.

Zur Auswahl der entsprechenden maximalen Aufnahmeleistung ist der Strombegrenzer 10 an einem entsprechenden Eingang mit einem entsprechenden Wahlschalter 17 verbunden.

Zeichnungslegende

1

Netz

2

Netzschalter

3

Saugermotor

4

Saugermotor

5

Leistungsregler

6

Leistungsregler

7

Leitung

8

Steuerleitung

9

Strommeßglied

10

Strombegrenzer

11

Einschaltautomatik

12

Anschlußsteckdose

13

Werkzeugschalter

14

Werkzeug

15

Leitung

16

Leitung

17

Wahlschalter

18

Strommeßglied für Einschaltautomatik

Claims

1. Schmutzsauger mit elektronischer Regelung der Summenleistung, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung wenigstens eines von wenigstens zwei elektrischen Verbrauchern (3, 4, 14) so geregelt wird, daß die Summe der aufgenommenen Leistungen der insgesamt angeschlossenen Verbraucher nicht über den maximalen Belastungswert der Versorgungsleitung vom Netz (1) ansteigt.

2. Elektronische Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung wenigstens einen Verbraucher (3, 4, 14) so lange in der Leistungsaufnahme nicht begrenzt, bis der Wert für die maximale zur Verfügung stehende Leistungsaufnahme im Netz (1) erreicht ist.

3. Elektronische Regelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung die Spannungsversorgung des bzw. der weiteren Verbraucher (3, 4) in Abhängigkeit des ersten Verbrauchers (14) regelt.

4. Elektronische Regelung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einschaltautomatik (11) wenigstens einen weiteren Verbraucher (3, 4) mit Spannung versorgt, sobald ein erster Verbraucher (14) in Betrieb genommen wird.

5. Elektronische Regelung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Netzleitung (1) ein Strommeßglied (9) angeschlossen ist, welches einen Strombegrenzer (10) der Regelung ansteuert.

6. Elektronische Regelung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale aus dem Netz (1) aufnehmbare Leistung mittels eines Wahlschalters (17) einstellbar ist.

7. Elektronische Regelung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucher (3, 4) Saugermotoren einer Absaugung sind.

8. Elektronische Regelung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strommeßglied (18) und die Steuerleitung (9) zusammengelegt sind.