AT554U1 - Schaltungsanordnung zur verhinderung von buerstenproblemen - Google Patents

Description

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  Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Bürstenproblemen bei   Schleifringläufer-Maschinen   aufgrund stark schwankender Belastung, wobei die Übertragung des Rotorstromes über Bürsten und Schleifringe erfolgt. 



  Kohlebürsten werden für die Stromübertragung sowohl bei Kommutatoren als auch bei Schleifringen von elektrischen Maschinen angewandt. Bei Betrieb werden Kommutatoren bzw.   Schleifringe ständig abgenützt   und müssen gewartet werden. 



  Bezüglich der Strombelastbarkeit und des Bürstenauflagedrucks muss unterschieden werden, ob die Bürste als Kommutator- oder als   Schleifiingbürste   verwendet wird. In beiden Fällen kommt es üblicherweise zu Schwierigkeiten durch Vibration der Bürsten. 



  Eine auf Schleifringen gleitende Bürste ist, da sie unter mechanisch und elektrisch günstigeren Bedingungen steht, naturgemäss mit einem wesentlich höheren Strom belastbar als eine Kommutatorbürste. Da sie nicht über Lamellenstege zu laufen braucht. kann sie auch einem höheren Auflagedruck ausgesetzt werden als eine auf einem Kommutator gleitende Bürste. 



  Die richtige Wahl des Bürstenmaterials ist für den Betreiber kein Problem. Er braucht lediglich die mit der Maschine mitgelieferte Bürstensorte beizubehalten. Selbstverständlich sind neue   Bürsten,   bevor sie eingesetzt werden, auf die Rundungen der. 



   Schleifringlauferfläche einzuschleifen. Die mechanischen Schwierigkeiten bei
Verwendung von Kohlebürsten fir die   Stromübernahme   sind - in letzter Zeit sogar auch das Vibrationsproblem der   Bürsten-weitestgehend gelöst   und bedeuten heutzutage praktisch kein Problem mehr. 



   Ein Problem elektrischer Art, als dessen Folge sich weitere mechanische und elektrische Schwierigkeiten ergeben, konnte jedoch bisher nicht gelöst werden. 



   Hierbei geht es um die Problematik, dass   Kohlebürsten   die   Eigenschaft : haben,   nur in einem relativ kleinen Belastungsbereich einwandfrei zu arbeiten. Dieser Arbeitsbereich 

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 ist durch die Grenzen der Strombelastbarkeit der Bürsten gegeben. Üblicherweise ist 
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 wird jedoch die minimal zulässige Stromdichte unterschritten, was zu Schäden bei den Bürsten und Schleifringen, sowie zu erhöhtem Bürstenverschleiss führt. 



  Derzeit wird dieser Problematik mit manueller Bürstenabhebung bzw. mit automatischen Bürstenabhebevorrichtungen begegnet. Das heisst, es werden geteilte   Bürstenträger verwendet - die   Gesamtheit der Bürstenträger ist für den Maximalstrom ausgelegt -, wodurch die Möglichkeit besteht, bei Unterschreitung der minimalen Strombelastbarkeit der Bürsten einen oder mehrere   Bürstenträgerteile   von den Schleifringen abzuheben. Obzwar einige Typen von Bürstenabhebevorrichtungen relativ gut durchkonstruiert sind, ist diese Art der Problemlösung unbefriedigend. Vor allem ist es mit diesen Vorrichtungen nicht   möglich   rasch wechselnden Belastungszyklen mit adäquater Geschwindigkeit Rechnung zu tragen. 



  Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zu konzipieren, welche sicherstellt. dass der Bürstenverschleiss bei Unterschreitung bzw. bei rasch wechselnden Belastungsfällen die   reguläre   Abriebrate nicht überschreitet. 



  Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Diese ist dadurch   gekennzeichnet, dass   die Rotorwicklung uber einen   Krcisstromiransfbrmator gespeist ist, dessen Sekundär-   
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 je eine symmetrische Mittelanzapfung aufweisen,Abschlusskomponente des Rotorkreises leitend verbunden sind, und dass jedem Schleifring ein geradzahlig geteilter Bürstenträger zugeordnet ist, und dass Wicklungsanfang und Wicklungsende jeweils eines Sekundärwicklungsstranges mit jeweils der halben Anzahl von Bürstentragerteilen des jeweils zugeordneten Schleifringes leitend verbunden sind.

   und dass Wicklungsanfang und Wicklungsende jedes   Primarwicklungsstranges des Kreisstromiransforrmators uber Ein-   Ausschaltkontakte eines Schaltgerätes mit einer Wechselspannungsquelle leitend 

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 verbunden sind, und dass die Verbindung der Mittelanzapfung eines der beiden Sekundärwicklungsstrange mit der Abschlusskomponente des Rotorkreises über eine 
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  Dadurch ist es erstmals möglich, durch entsprechende Auslegung der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung die Stromdichte an den Bürsten so einzustellen, dass während der gesamten Betriebsdauer einer Maschine nur der minimale Bürstenabrieb stattfindet. 



  Die Erfindung soll nun an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungbeispieles näher erläutert werden. Dabei wird die   erfindungsgemässe   Schaltungsanordnung bei einem Generator angewandt. 



  Die Fig. zeigt einen als   Schleifringläufer-Maschine   (l) ausgeführten Drehstromgenerator. dessen als Erregerwicklung ausgebildete Rotorwicklung   (2)   an zwei Schleifringe (3, 4) angeschlossen ist. Die Speisung der Rotorwicklung (2) erfolgt über einen Kreisstromtransformator (5), dessen Sekundärwicklungsstränge (7a, 7b) je eine symmetrische Mittelanzapfung   (8a.   8b) aufweisen, welche mit einer als Erreger- 
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 ausgebildetenleitend verbunden sind.

   Diese Abschlusskomponente (14) des Rotorkreises ist über einen Drehstromtransforrnator   (15) gespeist.   Jedem Schleifring   (3,   4) ist ein geradzahlig geteilter Bürstenträger   (3a   u. 3b sowie 4a u. 4b)   zugeordnet : Wicklungs-   anfang und Wicklungsende jeweils eines   Sekundärwicklungsstranges     (7 a, 7b)   sind mit jeweils der halben Anzahl von   Bürstenträgerteilen   (4a bzw. 4b   sowie 3a   bzw. 3b) des jeweils zugeordneten Schleifringes   (4. 3)   leitend verbunden.

   Wicklungsanfang und Wicklungsende jedes Primärwicklungsstranges (6a, 6b)   des. transformators   

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 (5) ist über Ein-Ausschaltkontakte (9a. 9b. 9c. 9d) eines als Schütz ausgeführten 
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 Verbindung der Mittelanzapfung eines der beiden   Sekundärwicklungsstränge   (7a oder   rib),   im vorliegenden Beispiel ist es die Mittelanzapfung (8b) des Sekundärwicklungsstranges (7b), ist zur als Erregergleichspannungsquelle ausgebildeten Abschlusskomponente (14) des Rotorkreises über eine Strommesseinrichtung (13) geführt. Diese   Strommesseinrichtung     (13)   informiert einen Grenzwertmelder (12) über 
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 Schaltgerätes (9) ist mittels der Steuerspule (l Ob) vom Grenzwertmelder (12) steuerbar. 



  Im unerregten Betriebszustand fliesst der Rotorstrom über die Mittelanzapfungen (8a, 8b) des Kreisstromtransformators (5) und halbiert sich sodann über die Wiclungshälften der Sekundärwicklungsstränge   (Ta,   7b). Registriert der Grenzwertmelder (12) ein Unterschreiten des unteren Grenzwertes des Rotorstromes, tritt also ein erregter Betriebszustand ein. so veranlasst er durch Schliessen des Steuerstromkreises (10a, 10b), dass die Steuerspule (l Ob) anzieht und über die Ein-Ausschaltkontakte (9a, 9b. 



    9c. 9d)   die Primarwicklungsstränge (6a, 6b) des Kreisstromtransformators (5) mit der Wechselspannungsquelle   (16a.   16b) verbunden werden. Als Folge dieses Vorganges wird in den   Sekundärwicklungssträngen     (Ta.     Tb)   des Kreisstromtransformators (5) dem von der als Erregergleichspannungsquelle ausgebildeten Abschlusskomponente (14) des Rotorkreises gelieferten Gleichstrom ein Wechselstrom   überlagert.   Es entsteht somit ein Misch- oder Wellenstrom, dessen Gesamteffektivwert die Anhebung der wirksamen Stromdichte in den Bürsten in den optimalen Arbeitsbereich bedeutet.

Claims (1)

1. ANSPRUCH Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Bürstenproblemen bei Schleifringläufer- Maschinen aufgrund stark schwankender Belastung, wobei die Übertragung des Rotorstromes über Bürsten und Schleifringe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwicklung (2) über einen Kreisstromtransformator (5) gespeist ist, dessen Sekundärwicklungsstränge (Ta, Tb) je eine symmetrische Mittelanzapfung (8a, 8b) aufweisen, welche mit einer Abschlusskomponente (14) des Rotorkreises leitend verbunden sind, und dass jedem Schleifring (3,4) ein geradzahlig geteilter Bürstenträger (3a u. 3b sowie 4a u. 4b) zugeordnet ist, und dass Wicklungsanfang und Wicklungsende jeweils eines Sekundärwicklungsstranges (7a, 7b) mit jeweils der halben Anzahl von Bürstenträgerteilen (4a bzw. 4b sowie 3a bzw.

   3b) des jeweils zugeordneten Schleifringes (4,3) leitend verbunden sind, und dass Wicklungsanfang und Wicklungsende jedes Primärwicklungsstranges (6a, 6b) des Kreisstromtransformators (5) über Ein-Ausschaltkontakte (9a, 9b, 9c, 9d) eines Schaltgerätes (9) mit einer Wechselspannungsquelle (16a, 16b) leitend verbunden sind, und dass die Verbindung der Mittelanzapfung (8b) eines der beiden Sekundärwicklungsstränge (7b) mit der Abschlusskomponente (14) des Rotorkreises über eine Strommesseinrichtung (13) geführt ist, welche einen Grenzwertmelder (12) über die RotorIststromstärke informiert, und dass der Steuerstromkreis (10a, lOb) des Schaltgerätes (9) vom Grenzwertmelder (12) gesteuert ist.