WO2000014865A1 - Stromaggregat mit motordrehzahlregelvorrichtung - Google Patents
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Classifications
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/04—Control effected upon non-electric prime mover and dependent upon electric output value of the generator
Definitions
- the invention relates to a generator set according to the preamble of claim 1. 5
- Mobile power generators or generators usually consist of a generator that is driven by an internal combustion engine.
- Asynchronous or synchronous generators are usually used as generators, in which the output voltage at the generator depends on the rotor speed and thus 10 motor speed. If the engine speed increases, the output voltage also increases, which in unfavorable cases can lead to the destruction of the consumer connected to the power generator.
- a voltage control is also connected downstream, which monitors the voltage generated by the generator and by suitable control measures, such as rotor field control
- the voltage regulation has no influence on the engine speed, so that although the voltage can be kept at a preset value, the generator voltage frequency still depends on the engine speed.
- the invention is based on the object of specifying a generator in which the problems mentioned with regard to excessive voltage at increased engine speed and with regard to increased voltage frequency are avoided.
- a generator according to the invention has a motor, a generator driven by the motor, a mechanical control device for controlling a speed of the engine, a speed determination device and an electronic control device coupled to the speed determination device for controlling the speed of the motor, the electronic control device only then the mechanical Control device superimposed and controls the speed when the speed determination device determines a speed outside a predetermined operating range.
- an electronic speed control is superimposed or connected to the known mechanical engine or speed control. If, due to a malfunction of the mechanical controller, the engine speed leaves the preset control range of the mechanical controller, in particular exceeds it, the electronic controller, which has been idle until then, starts and influences - preferably via the ignition - the engine speed.
- the ignition can be influenced by interrupting the ignition or by omitting individual ignition sparks. The ignition timing can also be changed.
- the speed of the motor and thus of the generator remains in the specified speed range.
- the output voltage at the generator is accordingly also within the specified ranges with regard to voltage strength and frequency.
- the electronic regulation makes it possible to correct a malfunction of the mechanical regulator, which is otherwise favorable for regulating the engine in terms of consumption and emissions. It is particularly advantageous if a display is provided for emitting an optical or acoustic signal, which is activated when the electronic control device controls the speed.
- Fig. 1 is a diagram of a generator set according to the invention.
- an internal combustion engine 1 is mechanically coupled to a generator 2 in a manner known per se.
- a known mechanical controller 3 which influences the position of a throttle valve 4 in the carburetor of the engine 1.
- Suitable mechanical regulators 3 are e.g. Wind vane regulator, baffle plate regulator or ball regulator.
- the mechanical controller 3 is sensitive to mechanical and corrosive influences. For example, broken springs, bent control rods or stuck bearings in the mechanics of the controller 3 hinder the speed control function in such a way that the engine speed is increased or decreased in an undesirable manner.
- the increase in the engine speed leads to an increase in the output voltage in asynchronous or synchronous machines serving as generator 2, which can lead to a fault in a consumer (not shown) connected to generator 2.
- a speed determination device 5 which determines the speed of the motor or generator shaft and forwards it to an electronic control 6.
- a speed Tuning device 5 are suitable units that determine the engine speed, for example, mechanically or optically.
- the electronic control 6 it is checked whether the engine speed is inside or outside a predetermined and e.g. operating range stored in the electronic control 6. As long as the speed is within the operating range, the electronic control 6 remains inactive. Otherwise, it directly influences an ignition device 7 of the engine 1. By changing or canceling ignition times, the control 6 is thus able to influence the engine speed without regard to the mechanical controller 3. In particular, too fast rotation of the motor 1 is avoided, so that the consumer connected to the generator 2 is effectively protected against overvoltage or voltage with too high a frequency.
- the speed control by the electronic controller 6 can also take place in another way.
- the electronic controller 6 and the speed determination device 5 can also be retrofitted in a simple manner in the case of already existing power units, without the technical concept of the units having to be changed.
- the electronic controller 6 can be constructed in a manner familiar to the person skilled in the art.
- an acoustic or optical display is provided which is controlled by the electronic controller 6 and which indicates that the electronic controller 6 is active, which is equivalent to the determination of an engine speed outside the predetermined range due to a fault in the mechanical controller 3.
- a timing element can also be provided in the electronic controller 6, which only allows the electronic controller 6 to intervene when a certain time has elapsed after the speed increase has been determined.
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Abstract
Ein Stromaggregat besteht aus einem Generator (2), der von einem Verbrennungsmotor (1) angetrieben wird. Die Drehzahlregelung des Motors (1) erfolgt in bekannter Weise durch einen mechanischen Regler (3), der eine Drosselklappe (4) im Vergasersystem des Motors (1) ansteuert. Bei einer Störung des mechanischen Reglers (3) und einer damit verbundenen Änderung der Motordrehzahl außerhalb eines vorgegebenen Bereichs greift eine elektronische Regelung (6) ein, die eine Zündung (7) des Motors (1) ansteuert und die Motordrehzahl unabhängig von der mechanischen Regelung (3) auf eine Drehzahl im vorgegebenen Bereich ansteuert.
Description
1 Stromaggregat mit Motordrehzahlregelvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Stromaggregat gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. 5
Mobile Stromaggregate bzw. -erzeuger bestehen üblicherweise aus einem Generator, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Als Generatoren werden üblicherweise Asynchron- oder Synchrongeneratoren verwendet, bei denen die Ausgangsspannung am Generator von der Rotor- und damit 10 Motordrehzahl abhängt. Steigt die Motordrehzahl, erhöht sich auch die Ausgangsspannung, was in ungünstigen Fällen zu einer Zerstörung des an den Stromerzeuger angeschlossenen Verbrauchers führen kann.
Zu diesem Zweck weisen Verbrennungmotoren von bekannten Stromaggrega- , ,. ten eine mechanische Regelung auf, die die Motordrehzahl auf einem voreingestellten Wert innerhalb eines Betriebsbereichs halten. Insbesondere bei einer Störung des mechanischen Reglers, z.B. durch Blockieren von Regelstangen, gebrochene Federn, festsitzende Lager, o. ä. , kann das Regelverhalten derart beeinträchtigt werden, daß ein Regeln der Motordrehzahl im vorgegebenen Bereich nicht mehr möglich wird.
20
Bei teureren, technisch aufwendigeren Stromerzeugern - wie z. B. aus DE 196 38 357 AI bekannt - ist zusätzlich zu der Drehzahlregelung noch eine Spannungsregelung nachgeschaltet, die die vom Generator erzeugte Spannung überwacht und durch geeignete Regelmaßnahmen, wie Rotorfeldrege¬
25 lung oder Änderung der Erregung, verändert. Die Spannungsregelung nimmt jedoch keinen Einfluß auf die Motordrehzahl, so daß sich zwar die Spannung auf einem voreingestellten Wert halten läßt, jedoch die Generatorspannungsfrequenz weiterhin von der Motordrehzahl abhängt.
30 Aus der DE 43 1 1 670 AI ist eine zu einem an einem Generatorausgang vorgesehenen Spannungsregler zugeordnete Schaltung bekannt, mit der ein Er- regerstromtastverhältnis am Generator erfaßt werden kann. Liegt das Erre- gerstromtastverhältnis auf hohem Niveau, d. h. besteht eine große Leistungsanforderung durch die an dem Generator angeschlossenen Verbrau- 35 eher, kann diese Information direkt von der Schaltung erfaßt und weiterverarbeitet werden, wodurch sich die Drehzahl einer den Generator antreibenden Brennkraftmaschine etwas erhöhen läßt, um die höhere Leistungsanfor-
derung am Generator zu befriedigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromaggregat anzugeben, bei dem die genannten Probleme hinsichtlich Spannungsüberhöhung bei erhöh- ter Motordrehzahl und hinsichtlich erhöhter Spannungsfrequenz vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird ein Stromaggregat mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 angegeben.
Ein erfindungsgemäßes Stromaggregat weist einen Motor, einen von dem Motor angetriebenen Generator, eine mechanische Regeleinrichtung zum Regeln einer Drehzahl des Motors, eine Drehzahlbestimmungseinrichtung und eine mit der Drehzahlbestimmungseinrichtung gekoppelte elektronische Regeleinrichtung zum Regeln der Drehzahl des Motors auf, wobei die elektronische Regeleinrichtung nur dann die mechanische Regeleinrichtung überlagert und die Drehzahl regelt, wenn die Drehzahlbestimmungseinrichtung eine Drehzahl außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs feststellt.
Der bekannten mechanischen Motor- bzw. Drehzahlregelung wird erfindungsgemäß eine elektronische Drehzahlregelung überlagert bzw. nachgeschaltet. Wenn aufgrund einer Störung des mechanischen Reglers die Motordrehzahl den voreingestellten Regelbereich des mechanischen Reglers verläßt, insbesondere übersteigt, setzt der bis dahin untätige elektronische Regler ein und beeinflußt - vorzugsweise über die Zündung - die Drehzahl des Motors. Die Beeinflussung der Zündung kann durch Unterbrechung der Zündung bzw. durch Auslassen von einzelnen Zündfunken erfolgen. Weiterhin kann der Zündzeitpunkt verändert werden.
Durch die Einflußnahme der nachgeschalteten elektronischen Drehzahlregelung bleibt die Drehzahl des Motors und damit des Generators in dem vorgegebenen Drehzahlbereich. Die Ausgangsspannung am Generator liegt dementsprechend ebenfalls innerhalb der vorgegebenen Bereiche hinsichtlich Spannungsstärke und -frequenz.
Die elektronische Regelung ermöglicht es, ein Fehlverhalten des ansonsten für die Regelung des Motors hinsichtlich Verbrauch und Emission günstigen mechanischen Reglers zu korrigieren.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn eine Anzeige zum Abgeben eines optischen oder akustischen Signals vorgesehen ist, die aktiviert wird, wenn die elektronische Regeleinrichtung die Drehzahl regelt.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der einzigen Figur näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Stromaggregats.
In einem erfindungsgemäßen Stromaggregat zur Erzeugung einer Spannung vorgegebener Stärke und Frequenz ist ein Verbrennungsmotor 1 mechanisch mit einem Generator 2 in an sich bekannter Weise gekoppelt.
Zur Regelung der Drehzahl des Motors ist ein ebenfalls bekannter mechanischer Regler 3 vorgesehen, der die Stellung einer Drosselklappe 4 im Vergaser des Motors 1 beeinflußt. Als mechanischer Regler 3 eignen sich z.B. Windfahnenregler, Stauscheibenregler oder Kugelregler.
Mit dem mechanischen Regler 3 ist es möglich, die Motordrehzahl stets in einem vorgegebenen Drehzahlbereich zu halten, was aufgrund einer vordefinierten Auslegung des Generators 2 zu der gewünschten Spannung mit der vorgegebenen Frequenz führt.
Der mechanische Regler 3 ist jedoch gegen mechanische und korrosive Einflüsse empfindlich. So können z.B. gebrochene Federn, verbogene Regelstangen oder festsitzende Lager in der Mechanik des Reglers 3 die Drehzahl-Regelfunktion derart behindern, daß die Motordrehzahl in unerwünschter Weise erhöht oder verringert wird. Insbesondere die Erhöhung der Motordreh- zahl führt bei als Generator 2 dienenden Asynchron- oder Synchronmaschinen zu einem Anstieg der Ausgangsspannung, was zu einer Störung eines nicht dargestellten, am Generator 2 angeschlossenen Verbrauchers führen kann.
Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß eine Drehzahlbestimmungseinrichtung 5 vorgesehen, die die Drehzahl der Motor- bzw. Generatorwelle bestimmt und an eine elektronische Regelung 6 weitergibt. Als Drehzahlbe-
Stimmungseinrichtung 5 eignen sich übliche Baueinheiten, die z.B. auf mechanischem oder optischem Wege die Motordrehzahl bestimmen.
In der elektronischen Regelung 6 wird geprüft, ob die Motordrehzahl inner- halb oder außerhalb eines vorgegebenen und z.B. in der elektronischen Regelung 6 gespeicherten Betriebsbereichs liegt. Solange die Drehzahl innerhalb des Betriebsbereichs liegt, bleibt die elektronische Regelung 6 inaktiv. Andernfalls beeinflußt sie direkt eine Zündeinrichtung 7 des Motors 1. Durch Verändern oder Auslöschen von Zündzeitpunkten ist es der Regelung 6 somit möglich, die Motordrehzahl ohne Rücksicht auf den mechanischen Regler 3 zu beeinflussen. Dabei wird insbesondere ein zu schnelles Drehen des Motors 1 vermieden, so daß der an den Generator 2 angeschlossene Verbraucher wirksam vor Überspannung oder Spannung mit zu hoher Frequenz geschützt wird.
Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsformen der Erfindung die Drehzahlbeeinflussung durch den elektronischen Regler 6 auch auf andere Weise erfolgen.
Der elektronische Regler 6 und die Drehzahlbestimmungseinrichtung 5 lassen sich auch bei bereits vorhandenen Stromaggregaten in einfacher Weise nachrüsten, ohne daß das technische Konzept der Aggregate geändert werden müßte. Dabei kann der elektronische Regler 6 in einer dem Fachmann geläufigen Weise aufgebaut sein.
Insbesondere lassen sich aufwendige und teure Regelungen im Generatorteil, z.B. zur Beeinflussung der magnetischen Erregung, vermeiden.
Vorzugsweise ist eine akustische oder optische Anzeige vorgesehen, die durch den elektronischen Regler 6 angesteuert wird und anzeigt, daß der elektronische Regler 6 aktiv ist, was gleichbedeutend ist mit der Feststellung einer Motordrehzahl außerhalb des vorgegebenen Bereichs aufgrund einer Störung des mechanischen Reglers 3.
in dem elektronischen Regler 6 kann auch ein Zeitglied vorgesehen werden, daß eine Eingriffnahme des elektronischen Reglers 6 erst bei Ablauf einer bestimmten Zeit nach Feststellung der Drehzahlübererhöhung zuläßt.
Claims
1. Stromaggregat, mit
- einem Motor (1); - einem von dem Motor angetriebenen Generator (2);
- einer mechanischen Regeleinrichtung (3) zum Regeln einer Drehzahl des Motors ( 1);
- einer Drehzahlbestimmungseinrichtung (5); und mit
- einer mit der Drehzahlbestimmungseinrichtung (5) gekoppelten elek- tronischen Regeleinrichtung (6) zum Regeln der Drehzahl des Motors ( 1), wobei die elektronische Regeleinrichtung (6) nur dann die mechanische Regeleinrichtung überlagert und die Drehzahl regelt, wenn die Drehzahlbestimmungseinrichtung (5) eine Drehzahl außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs feststellt.
2. Stromaggregat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Regeleinrichtung (6) eine Zündeinrichtung (7) des Motors (1) ansteuert.
3. Stromaggregat nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anzeige zum Abgeben eines optischen oder akustischen Signals, wenn die elektronische Regeleinrichtung (6) die Drehzahl regelt.
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