NO863320L - Elektrisk kraftgenerator. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektrisk generator som er

egnet for sveising og for drift av motordrevne verktøyer.

Det har vært foreslått en innretning basert på en modifisert vekselstrømsgenerator for et motorkjøretøy, i hvilken den modifiserte vekselstrømsgenerator kan omkoples for enten å tilveiebringe sveisestrøm, en likestrømskraftfor-syning eller strøm for oppladning av kjøretøyets batteri.

For eksempel viser den internasjonale patentsøknad nr. PCT/AU84/00040, publisert under nr. WO 84/03595, en elektrisk kraftforsyning i hvilken utgangssignalet fra en trefaset vekselstrømsgenerator tilføres til et nettverk av kondensato-

rer og dioder som øker vekselstrømsgeneratorens effektive utgangsspenning til et nivå som er tilstrekkelig til å drive elektrisk utstyr, såsom motordrevne verktøyer. For å oppnå

den ønskede, høye utgangsspenning (typisk 240 volt), benyttes en komplisert krets med en kondensatorbrokrets som benytter seks store kondensatorer og åtte ekstra kraftige dioder.

En likestrømsenergikilde, såsom et kjøretøybatteri, må til-koples til kondensatorbroen. På tross av dens kompleksitet,

er den kommersielt tilgjengelige versjon av dette system ikke helt tilfredsstillende.

Spesielt kjemper systemet for å oppnå en tilstrekke-

lig høy utgangsspenning. Dette problem ordnes i praksis ved tilveiebringelse av en mindre enn vanlig remskive på vekselstrømsgeneratoren, hvilket resulterer i hyppig brekka-

sje av remmen som benyttes til å drive generatoren. Det har også vist seg at systemet ikke på sikker måte kan mate belastninger som er større enn ca. 3 .000 watt, slik at når et ekstra kraftig motorverktøy, såsom en vinkelsliper, drives av systemet, kan overoppheting og ødeleggelse av komponenter i kondensatorbroen forekomme.

Ifølge oppfinnelsen omfatter en kraftgenerator en remskivedrevet vekselstrømsgenerator som har tre .utgangsviklinger i en trekantkopling og to likerettere knyttet til hver utgangsvikling, en spenningsregulator for styring av

■ vekselstrømsgeneratorens -utgang, og en kapasitiv spennings- ..... multiplikatorkrets>idet spenningsregulatoren forsynes med likerettet strøm fra v'vekselstrømsgeneråtorehs 'viklinger

via likeretterne, og styrer den strøm som tilføres til vek-selstrømsgeneratorens feltvikling, idet spenningsmultiplikatorkretsen omfatter et første par av seriekoplede kondensatorer som er koplet over de positive og negative poler av den likerettede vekselstrømsgeneratorutgang, en første sperrediode som har sin anode koplet til den positive pol av den likerettede vekselstrømsgeneratorutgang, og en andre sperrediode som har sin katode koplet til den negative pol av den likerettede vekselstrømsgeneratorutgang, og et andre par av seriekoplede kondensatorer som er innkoplet mellom henholdsvis katoden og anoden i de første og andre sperredioder, idet de motsatte ender av den ene vekselstrømsgenera-tor-utgangsvikling er tilkoplet mellom de respektive kondensatorer i de første og andre par av seriekoplede kondensatorer.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen hvis ene figur viser et kop-lingsskjema av en motordrevet kraftgenerator ifølge oppfinnelsen.

Idet det henvises til tegningen, har en modifisert motorkjøretøy-vekselstrømsgenerator 10 tre utgangsviklinger A, B og C som er koplet i en delta- eller trekantkonfigurasjon. Viklingene A, B og C er tilkoplet til en innebygget likeretteranordning omfattende seks dioder D1-D6 i en bro, slik at det tilveiebringes et helbølgelikerettet likestrøms-utgangssignal. Den maksimale tomgangs-vekselspenning som utvikles over hver utgangsvikling når vekselstrømsgenerato-rens rotor R roterer med sin nominelle driftshastighet på

ca. 7.000 omdreininger pr. minutt, er ca. 60 volt.

En spenningsregulator 12 er koplet over likeretteran-ordningen ved to kontaktklemmer D+ og D-. En regulert utgangsspenning tilføres fra en klemme DF til vekselstrømsgene-ratorens rotor R og styrer generatorens utgangsspenning.

Et vanlig batteri 14 på 12 volt er også koplet over likeret-teranordningen og opplades av den likerettede strøm fra •viklingene. A, B og C:.når en bryter ..16 er .i den på tegningen -øverste stilling. Denne stilling svarer til kjøretøyets normale '' driftsmodus ' til hvilken' ""vekselstrømsgeheråtoren"' "' "'""

10 er tilpasset. Bryteren 16 har to andre stillinger i hvilke

den velger enten en sveisekrets 38 eller en spenningsmultiplikatorkrets 18.

Spenningsmultiplikatorkretsen 18 er tilveiebrakt for å tilføre en nominell utgangslikespenning på 20 volt til motorverktøyer, såsom elektriske driller og andre anordninger som er i stand til å utnytte likestrøm. Inngangsspen-ningen til spenningsmultiplikatorkretsen 18 avledes både fra diodebroanordningens utgang og direkte fra vekselstrøms-generatorens 10 utgangsviklinger. Spenningsmultiplikatorkretsen 18 omfatter et første par a seriekoplede kondensatorer 20, 22, et par dioder 24 og 26, og et andre par av seriekoplede kondensatorer 28, 30. Hver av kondensatorene 20, 22,

28 og 30 har merkeverdier på 375 og 250 volt. Hver av

diodene 24 og 26 har merkeverdier på 50 ampére og 300 volt PIV. Diodens 24 anode er koplet til den positive pol av vekselstrømsgeneratorens 10 diodebro, mens diodens 26 katode er koplet til diodebroens negative pol. En avledningsmotstand 32 er anordnet i parallell med det andre seriekoplede par

av kondensatorer 28, 30, for å hindre kondensatorspenninger fra å stige for mye under ikke-belastningstilstander, og for å utlade kondensatorene når enheten er av. Spenningsmul-tiplikatorkretsens utgangssignal fremkommer på en positiv klemme 34 og en negativ klemme 36.

De to ender av vekselstrømsgeneratorens 10 utgangsvikling B er koplet til et punkt mellom henholdsvis kondensatorene 20 og 22 og kondensatorene 28 og 30.

Kraftgeneratorens virkemåte er som følger: Idet det antas at bryteren 16 er i den stilling som er vist på tegningen, er både kjøretøybatteriet 14 og sveiseutgangen 38 fra-koplet, og spenningsmultiplikatorkretsen 18 er tilkoplet.

Når vekselstrømsgeneratorens 10 rotor R roterer, frembringes

en vekselstrømsbølgeform i hver av utgangsviklingene A,

B og C. Idet viklingen A betraktes først, opplader en nominell, positiv halvsyklus av bølgeformen i viklingen A konden-. satoren . 20 ..via dioden ,D3 . til bølgef ormens toppspenning. Ved den heste, "negative" halvsyklus vil kondensatoren 22 "bli oppladet via dioden D4 til bølgeformens negative topp-

spenning. Da kondensatorene 20 og 22 er koplet i serie,

vil spenningen over serieparet av kondensatorer 20, 22 fordoble toppspenningen av vekselstrømsbølgeformen i viklingen A. På liknende måte vil vekselstrømsbølgeformen i viklingen

C opplade kondensatorene 28 og 30 til henholdsvis de positive

og negative toppverdier av bølgeformen via diodene D3, 24

og D6, 26. Paret av seriekoplede kondensatorer 28, 30 opplades således av vekselstrømsbølgeformen i viklingen B for å fordoble toppspenningen av denne bølgeform.

Under den første halvsyklus av bølgeformen i viklin-

gen B vil spenningene av bølgeformene i viklingene C og B være i serie. Denne seriespenning vil opplade kondensatoren

28 via dioden 24 for effektivt å fordoble spenningen over kondensatoren 28. Under den neste halvsyklus av bølgeformen i viklingen B vil kondensatoren 30 bli oppladet via dioden 26 for å fordoble spenningen over kondensatoren 30. Da kondensatorene 28 og 30 er koplet i serie, og på grunn av at spenningen på hver av disse kondensatorer er det dobbelte av spenningen på kondensatorene 20 og 22, vil totalspenningen over paret av seriekoplede kondensatorer 28 og 30 være det dobbelte av spenningen over paret av seriekoplede kondensatorer 20 og 22. Denne spenning vil være fire ganger større enn vekselstrømsgeneratorens toppspenning. Den høyere spenning over paret av seriekoplede kondensatorer 28 og 30 hind-

res fra å lekke tilbake inn i kretsen ved hjelp av diodenes 24 og 26 sperrevirkning.

Den virkelige utgangsspenning som oppnås på utgangsklemmene 34 og 36, avhenger av vekselstrømsgeneratorens egenskaper, og særlig generatorens rotorhastighet. Utgangs-spenningen vil også variere i overensstemmelse med verdien av den belastning som er tilkoplet til utgangsklemmene 34

og 36, og størrelsen av kondensatorene 20, 22, 28 og 30.

Prøver har vist at den beskrevne utførelse kan levere

en tilfredsstillende høy utgangsspenning med en betydelig lavere rotorhastighet enn tidligere enheter, og at en vesent-lig ,høyere strøm kan trekkes fra systemet uten å ødelegge spenningsmultiplikatorkretsen 18. En ytterligere fordel ved den viste krets sammenliknet med tidligere . kjente ehhe- . /..

ter, er at to eller flere av kraftgeneratorene kan koples i parallell for å øke den tilgjengelige utgangsstrøm. Dette er ikke mulig med de kjente, tidligere anordninger. Den beskrevne krets er både enklere og mindre kostbar å konstru-ere enn tidligere kretser, som følge av sitt lave komponent-tall.

Med bryteren 16 anbrakt i sin sentrale stilling som vist i koplingsskjemaet, er utgangen av vekselstrømsgenera-torbroen koplet direkte til sveisekretsen 38. Den tilgjengelige sveisestrøm avhenger av vekselstrømsgeneratorens egenskaper og generatorens rotorhastighet. For å unngå nødvendig-heten av å anbringe en særlig kraftig bryter i sveisekretsens strømbane, kan bryteren 16 sløyfes, og et andre par av sperredioder (vist stiplet) kan anbringes i serie mellom de respektive, positive og negative poler av vekselstrømsgene-ratorens utgang og spenningsmultiplikatorkretsen 18. Dette hindrer at altfor stor strøm trekkes gjennom kondensatorene 20 og 22 når sveising er under utførelse.

Claims (5)

1. Elektrisk kraftgenerator omfattende en remskivedrevet vekselstrømsgenerator som har tre utgangsviklinger i en trekantkopling og to likerettere knyttet til hver utgangsvikling, en spenningsregulator for styring av vekselstrømsgene-ratorens utgang, og en kapasitiv spenningsmultiplikatorkrets, idet spenningsregulatoren forsynes med likerettet strøm fra vekselstrømsgeneratorens viklinger via likeretterne, og styrer den strøm som tilføres til vekselstrømsgeneratorens feltvikling, KARAKTERISERT VED at spenningsmultiplikatorkretsen omfatter et første par av seriekoplede kondensatorer som er koplet over de positive og negative poler av den likerettede vekselstrømsgeneratorutgang, en første sperrediode som har sin anode koplet til den positive pol av den likerettede vekselstrømsgeneratorutgang, og en andre sperrediode som har sin katode koplet til den negative pol av den likerettede vekselstrømsgeneratorutgang, og et andre par av seriekoplede kondensatorer som er innkoplet mellom henholdsvis katoden og anoden i de første og andre sperredioder, idet de motsatte ender av den ene vekselstrømsgenera-tor-utgangsvikling er tilkoplet mellom de respektive kondensatorer i de første og andre par av seriekoplede kondensatorer .

2. Kraftgenerator ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den omfatter en anordning for å kople den likerettede veksel-strømsgeneratorutgang selektivt til spenningsmultiplikatorkretsen, en sveisekrets eller et batteri.

3. Kraftgenerator ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at anordningen består av en bryter.

4. Kraftgenerator ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at anordningen omfatter sperredioder mellom den likerettede vekselstrømsgeneratorutgang og spenningsmultiplikatorkretsen .

5. Kraftgenerator ifølge ett av kravene 1-4, KARAKTERISERT VED at vekselstrømsgeneratoren er en motorkjøretøy-vekselstrømsgenerator.