Zum Umlaufen und zurr Übertragen elektrischer Leistung bestimmte, einen Gleichrichter aufweisende Anordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Umlau fen und zum übertragen elektrischer Leistung be stimmte, einen Gleichrichter aufweisende Anordnung, insbesondere für die Erregung von bürstenlosen Ma- schineu, deren Erregermaschinenro:
tor unter Vermei dung von Kollektoren und Schleifringen zusammen mit dem Rotor der Maschine umläuft und über den Gleichrichter eine Erregerwicklung speist. Die Erfin dung besteht darin, dass bei einer derartigen Anord nung dem Gleichrichter Schutzelemente gegen über- last und Kurzschluss zugeordnet sind, die auf dem genannten umlaufenden Teil befestigt sind.
Bürstenlose Wechsels.tromsynchrenmaschinen, wie z. B. Turbogeneratoren, arbeiten in ununterbroche- nem Betrieb und. erfordern eine Schutzeinrichtung für den Gleichrichter, denn bei Ausfall eines einzigen oder einer Anzahl von Gleichrlchterelementen be steht die Gefahr eines Zusammenbrechens der Er regung. Die Schutzeinrichtung soll dann jeweils einen einzelnen Gleichrichter, einen Zweig oder eine Phase abschalten, je nachdem, wo und'. in welchem Umfang ein Fehler auftritt.
Wenn nur ein einzelner Gleich richter :oder eine geringe Anzahl derselben ausfällt, bleibt durch diese Abschaltung die Erregung des Turbogenerators. noch brauchbar. Wenn aber eine grössere Anzahl von Gleichrichterelementen ausfallen sollte, müsste mit einem schnell und leicht anspre chenden Gerät die Anzahl der abgeschalteten Gleich- richten festgestellt werden:.
Auf Grund- dieser Fest stellung lässt sich dann entscheiden, ob die Maschine noch bis zur nächsten turnusmässigen Revision weiter in Betrieb bleiben kann oder aber, ob sie sofort still gesetzt werden muss, bevor die Erregung ganz aus- fällt.
Für die Gleichrichterelemente einerseits und die Schutzelemente anderseits kann ein gemeinsamer Tragkörper vorgesehen sein. Es ist aber auch mög lich, für die Gleichrichter einerseits und die Schutz elemente anderseits gesonderte Tragkörper zu ver wenden.
Jedem einzelnen Gleichrichterelement ist dabei mit Vorteil ein Schutzelement zugeordnet, ge gebenenfalls kann man aber auch jeweils einer Gruppe von Gleichrichterelementen ein Schutzele ment zuordnen.
Als Schutzelement können Sicherungen mit im Tragkörper befindlichen Halterungen verwendet sein. Die Sicherungen können als Schmelzsicherungen aus gebildet werden.
Bei der hohen Zahl von üblicherweise 3600 U/min (60 Hz) oder 3000 U/min (50 Hz) treten starke Zen triftigalkräfte auf; denen:dicschützeinrichtungmitihren Halterungen gewachsen sein muss. Bei der Verwen- dung von Sicherungen als Schutzelemente kommt es darauf an, den Ersatz der Sicherungen zu erleichtern, wenn eine Sicherung durchgebrannt ist.
Zur Befesti gung der Schutzelemente kommt es daher darauf an, dass die Tragkörper derselben die erforderliche Stabi:- lätät aufweisen. Dementsprechend können die Trag körper in Form eines auf einer Welle befestigten Scheibenrades ausgebildet sein. Die Tragkörper können auch die Form einer Walze haben oder all gemein einen Teil eines Rotationskörpers- darstellen.
Mit Vorteil können bei Ausbildung der Schutzele mente als Sicherungen die Sicherungen .innerhalb von Durchbrüchen gehaltert sein, die sich in dem Schei benrad konzentrisch zur Welle befinden. Auf diese Weise wird die Auswechselbarkeit derselben erleich tert und dem Wunsch Rechnung getragen, den Be- triebszus.tan.d der Sicherungen überprüfen zu können, um jederzeit leicht festzustellen, welche und wieviele Gleichrichter im Erregerkreis abgeschaltet wurden.
Beiderseits des Scheibenrades können Isolierringe an gebracht sein, deren, Öffnungen Sicherungsfassungen aufnehmen. Die Öffnungen werden zweckmässig ex zentrisch zu den Durchbrüchen versetzt.
Um die Be obachtung des Betriebszustandes zu erleichtern, kann es weiterhin von Vorteil sein, Öffnungen in. dem die Schutzelemente aufnehmenden Rotationskörper vorzusehen, die die Sicht auf die Sicherungen freigeben,
wobei beim Umlauf Sicherungen durch Farbgebung und Kontrastwirkungen erkennbar sind. Dabei kann von einem de Sicht auf die Sicherung freigebenden Schlitz in der Mantelfläche Gebrauch gemacht werden.
Es ist auch möglich, jedem Schutzelement eine separate Anzeigeeinrichtung zuzuordnen. Als A,n- zeigeemrichtung können Lampen vorgesehen sein. Mit Hilfe einer Signalübermittlung, die nach aussen hin erkennen lässt, welches der Schutzelemente und welche Anzahl derselben angesprochen hat, lässt ,sich die Beobachtung und Registrierung weiter verbessern.
Gegebenenfalls kann die Signalübermittlung mit einer Auswertungseinrichtung in Verbindung stehen, die ein Warnsignal gibt, wenn bei Ausfall einer bestimm- ten Anzahl von Gleichrichtern der Betrieb gefährdet ist.
An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen ein Ausfüh- rungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen Teilen.
Zur Erläuterung der Erfindung ist als Beispiel eine Anordnung bei. einem bürstenlosen Wechsel- stromturbogenerator gezeigt.
Die Erfindung ist je doch :nicht auf die Anwendung bei Turbogeneratoren beschränkt; sondern, ist allgemein für bürstenlose Synchronmaschinen oder;
im erweiterten -Sinne, für jedes umlaufende elektrische System verwendbar, das Schutzeinrichtungen auf einem umlaufenden Teil be nötigt.- Fig. 1 ist eine Gesamtansicht dies als Beispiel ge- wähl'ten Turbogenerators.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schaltplan der Einrichtung.
Fig. 3 ist eine Teilansicht des die Sicherungen aufnehmenden Tragkörpers aus der Fig. 1.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt Tangs der Linie IV-IV in Fig. 3.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt längs der Linie V-V in Fig. 3, und Fig. 6 zeigt eine Teilansicht eines anderen Bei spieles der Erfindung.
In der dargestellten Ausführung der Erfindung (Fig. 1.) haben ein Turbogenerator -2 und! eine Wech- selstromerregermaschine 4,eine gemeinsame Welle 6, die auch die Kupplungsteile für den Antrieb des Turbogenerators 2 enthält. Ein Tragkörper mit der Gleichrichteranordnung 8 und ein Tragkörper 10 für die Sicherungen,
ebenfalls auf der gemeinsamen Welle 6 des Erregers 4 und des. Turbogenerators 2 befestig!, vervollständigen das Ausführungsbeispiel. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat der Turbogenerator 2 im Läufer eine Gleichstrom-Feldwicklung 22 und im Ständer eine Dreiphasenwicklung 18. Die Wechsel stromerregermaschine 4 hat eine dreiphasige Wick lung 20 im Läufer und eine Gleichstromfeldwicklung 16 im Ständer.
Für die Gleichstromerregung der Er- regermaschine 4 kann ein übliches Mittel, wie z. B. eine angebaute Maschine mit Permanentmagneten verwendet werden.
Die umlaufende Gleichrichteranordnung 8 in Drehstrombrückenschaltungenthält eine Vielzahl von Gleichrichterelementen 26, vorzugsweise Silizium gleichrichter; und dient der Gleichrichtung des in der dreiphasigen Läuferwicklung 20 erzeugten Stromes zur Speisung der Feldwicklung 22. Anstelle der Siliziumgleichrichter können natürlich auch andere Gleichrichter verwendet werden. Der Aufbau der Gleichrichteranordnung 8 kann beliebig sein.
Der gezeigte Aufbau vervollständigt die bekannte, grund sätzliche Anordnung bei bürstenlosen Synchron maschinen.
Wie bereits festgestellt, ist wegen der Möglichkeit, d'ass .einzelne Gleichrichter 26 ausfallen, bei .einer der artigen Anwendung eine Schutzeinrichtung notwendig oder zumindest erwünscht, die überlagerte oder schad- hafte Gleichrichter 26 abschaltet. Bei einer Abschal tung von Gleichriclitem müssen die übrigen die ge samte Belastung übernehmen.
Im. allgemeinen wird in jeder Phase eine grössere Zahl von Gleichrichtern angeordnet sein, so da'ss bei Versagen eines einzelnen oder einiger weniger Gleichrichter die übrigen die Be lastung für .eine gewisse Zeit übernehmen können. Wenn die in einem Zweig oder einer Phase liegenden Gleichrichter überlastet werden, wird dieser bzw.
diese aus dem Erregerkreis abgeschaltet, und die übrigen Zweige oder Phasen übernehmen die gesamte Belastung. Diese Schutzeinrichtung ist in dem Trag körper 10 untergebracht. Die Sicherungen sind für eine bestimmte Überlast und eine bestimmte Zahl von Gleichrichtern, deren Schutz sie übernehmen sollen, bemessen.
Die Sicherungsanordnung ist in Fig.2 schema tisch dargestellt. Jedes Schmelzsicherungsel'ement 30 ist mit einem Gleichrichterelement 26 in Reihe ge schaltet. Parallel zu jeder Sicherung 30 ist ein Mittel zur sichtbaren Anzeige des Betriebszustandes jedes einzelnen Gleichrichters 30 geschaltet.
Dieses Mittel ist in Fig. 2 als Lampe 32 dargestellt, obgleich, wie später beschrieben wird., auch andere Mittel zur Er zielung einer sichtbaren Anzeige dies Betriebszustan des jedes: Gleichrichterelementes 30 verwendet werden können.
Der Tragkörper 10, in den die Sicherungen ein gesetzt sind, ist auf der Welle 6 befestigt und elek trisch in den Erregerkreis des bürstenlosen Turbo generators zum Schutz der Gleichrichter 26 der Gleichrichteranordnwng 8 geschaltet. Die Elemente 30 und die Anzeigemittel 32 sind auf dem Tragkör per 10RTI ID="0002.0219" WI="3"HE="4" LX="1303" LY="2615"> in der in Fig. 3 und 4 gezeigten Art befestigt.
Eine Anzahl von Sicherungen 30 ist in ein Scher benrad 34 eingesetzt und kanzentrssch zur Welle 6 angeordnet, auf der das Scheibenrad 34 befestigt ist.
Das Scheibenrad ist vorteilhaft massiv aus nicht ma gnetischem Stahl oder aus einem anderen Material hergestellt, das den an ihm auftretenden Fliehkräften standhalten kann. Eine Anzahl von axialen Durch- Irrüchen 36 in dem Scheibenrad 34 nimmt die einzel- nen Sicherungen 30 auf.
Die Sicherungen 30 sind in den Durchbrüchen mit Hilfe von kreisförmigen, im Inneren an jedem Durchbruch befindlichen Ansätzen gelagert.
Jeder Durchbruch 36 ist aussen durch eine exzentrische Bohrung 40 erweitert, wodurch ein aus reichender Sicherheitsabstand und ausreichende Kriechwege von den Sicherungsanschlusss.tücken 44 her sichergestellt ist.
Beide Seiten des Scheibenrades 34 haben eine Abstufung 42, die kornzentrisch zur Welle 6 verläuft, wodurch das Gewicht des Tragkör pers 10 vermindert und ferner auch der elektrische Sicherheitsabstand verbessert wird.
Das Scheibenrad 34 hat auf jeder Seite am Um fang einen ingförmigen Flansch 48 mit einer Aus sparung 50 und :einer zweiten grösseren Aussparung 52. Ein Isolierring 54 ist konzentrisch zur Welle 6, abschliessend mit der ersten, Aussparung 50, auf jeder Seite des. Scheibenrades befestigt und hat :eine Reihe von Bohrungen 56, die über die Ringflächen verteilt sind, für die Sicherungen 30.
Die Bohrungen 56 sind grösser als die Sicherungen 30 und :exzentrisch zu ihnen angebracht. Sie nehmen die Sicherungsfassun gen 58 mit den Zuleitungen 72 auf. Jede Fassung 58 nimmt das jeweilige Anschlussstück 44 der Sicherung 30 auf. Die kreisförmige Abstufung 42 und die dazu exzentrische Bohrung 40 liefern ausreichende Kriech- wege zwischen der Scheibe 34 und der Fassung 58.
Ein zweiter Isolierring 62, mit zu den Sicherungen 30 ebenfalls exzentrischen Bahrungen 56 liegt auf dem ersten Isolierring 54 auf und schliesst radial ebenfalls mit der Aussparung 50 ab.
Der bolzenförmige Sok- kel 58 mit einer exzentrischen Bohrung 60, in die das Anschluissstück 44 reingesetzt ist, steckt in: den Boh rungen 56 der Isolierringe 54 und 62.
Die Fassungen 58 sind zumindest einmal von. der schmalen Stelle 59 . aus über den ganzen Querschnitt und einmal, um 90 dazu versetzt, nur teilweise .ge spalten, wie bei 61 in Fig. 3 gezeigt, damit sie federnd: an ihrem Platz festsitzen und das Sicherungs.anschluss- stück 44 festhalten.
Die mit Isolierschlauch 74 umhüllten Zuleitungen 72 sind in :radiale, im zweiten Isolierring 62 an gebrachte Schlitze 63 eingepasst. Wenn die Fassungen 58, die die Sicherungen 30 aufnehmen, erst einmal eingesetzt sind, können sie ,sich nicht mehr axial ver schieben.
Eine federnde Klammer 70, die am Boden der Fassung 58 angelötet oder in anderer Weise be festigt und zwischen Ansch:lussstück 44 und Fassung 58 eingesetzt ist, bewirkt eine federnde Halterung für jede Sicherung 30. Sie nimmt Schwingungen, die von der Fassung 58 auf die Sicherungen 30 übertragen werden können, auf oder dämpft sie. Natürlich kön nen auch andere federnde Mittel verwendet werden. Der schmale Teil 59 z.
B. kann axial verlängert und hakenförmig ähnlich der Form der Klammer 70 -ge bogen sein, um einen :elastischen Sitz der Sicherung zu erzielen.
Die Isolierringe 54 und 62 sind an einer Axial- bewegung durch einen koaxial zur Welle 6 angeord neten Ring 67 gehindert, der durch Schrauben 66 mit Unterlegscheiben 64 gesichert ist. D!er Ring 67 greift über den zweiten Isolierring 62, und die Schraube 66 ist in das Scheibenrad 34 eingeschraubt,
wie aus Fig. 5 zu :erkennen ist. In ähnlicher Art wie. durch die Schrauben 66 können durch zusätzliche Schrauben 68 auf einem kleineren Kreis konzentrisch zur Welle 6 die Isolierringe 54. und 62 an dem Scheibenrad 34 befestigt sein. Zu diesem Zweck kann die nach der Darstellung von Fig. 5 nur bis in:
den Isolierring 54 reichende Schraube 68 jeweils .so lang ausgebildet werden, dass sie in das Scheibenrad 34 eingreift, wie dies bei den Schrauben 66 der Fall ist.
Es wird also jede Sicherung 30 sicher in den Öff- nungen 36 gehalten, während gleichzeitig ausrei chende Kriechwege zwischen den Anschlussstücken 44 und dem Scheibenrad 34 bestehen.
Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu jedem Ende der Sicherungselemente 30 ist die Zuleitung 72, die in der Fassung 58 endet und. von .einem Isolierschlauch 74 umgeben ist, zwischen den beiden Isolcrringen 54 und 62 hindurchgeführt. Nach Austritt aus.
dem Iso- lierschlauch 74 werden die Zuleitungen 72 durch Befestigungsmittel, z. B. mit einer Schnur 80, auf einer Isolierbuchse 78 festgebunden-, die auf der Welle 6 befestigt ist. Die Isolierbuch:se,greift in. eine Nut des Scheibenrades 34 ein und isoliert die Zu leitungen 72 von der Welle 6.
Die Zuleitungen 72 stellen die Verbindung jeder Sicherung einerseits mit der Gleichrichteranordnung 8 ,und anderseits mit den von der Dreiphasenwicklung 20 kommenden Leitung 21 her. In Fig. 2 ist jedem. Gleichrichter 26 eine Siche rung 30 zugeordnet.
Es kann jedoch auch irgendeine andere Anordnung von Sicherungen zum Schutzeines einzelnen Gleichrichterelementes oder einer Gruppe von zusammengeschalteten Gleichirichterelementen verwendet werden. Zur Erklärung sei angenommen, dass eine beliebige Zahl von -Gleichrichterelementen auf -dem Tragkörper 8 befestigt ist.
Dann kann der Tragkörper 10 nach Wunsch je eine Sicherung zum Schutz eines - einzelnen Gleichrichters oder einer Gleichrichtergruppe, z. B. :einer Gruppe je Phase, enthalten.
Wie früher erläutert, wird eine Einrichtung für die Beobachtung -des Betriebszustandes der Siche rungen 30 bei umlaufendem Tragkörper 10 ge wünscht.
Es sind also Mittel zur Bestimmung der Zahl von Gleichrichtereleme nten, die noch in -Betrieb und noch in den Erregerkreis des Turbogenerators 2 eingeschaltet sind, erforderlich.
Die einfachste Art, eine optische Anzeige des Betriebszustandies jeder einzelnen Sicherung zu er halten, ergibt sich durch Anordnung ,eines, Schlitzes 38 in der Mantelfläche des Scheibenrades 34, der sich bis unter die Sicherungen,
30 erstreckt und die Sicht auf jeden Sicherungskörper 31_ freigibt. Die Grund- fläche des Schlitzes 38 ist weiss gestrichen.
Wird ins Sicherung mit durchsichtigem Körper zusam men mit einer geeigneten stroboskopischen Abtast- einnchtung :
gebräuchlicher Ausführung verwendet, so kann eins durchgeschlagene Sicherung während des Laufes der Einrichtung durch die SchwaTzfär- bung, die sich vom hellen, weiss gestrichenen Grund dies Schlitzes 38 abhebt, festgestellt werden.
Eine andere Einrichtung, .eine ausgefallene Siche rung festzustellen, ist in Fig. 4 dargestellt. Ein ver hältnismässig dünner Schmelzdraht 82 ist parallel zu jeder Sicherung 30 angeordnet. Die elektrische Ver bindung jedes Schmelzdrahtes 82 zur Sicherung 30 wird durch die Leiter _84 hergestellt, die elektrischen Kontakte mit der Fassung<B>58</B> an jedem Ende der Sicherung 30 haben.
Jeder Leiter 84 ist durch eine Isolierhülse 86, die zwischen den Isolierringen 54 und 62 hindurchgeführt ist, vom dem Scheibenrad 34 isoliert. Wenn ,eine Sicherung 30 durchbrennt, schmilzt auch der Schmelzdraht 82.
Der unterbro chene Schmelzdraht 82 kann leicht sichtbar gemacht werden durch Verwendung eines mit stroboskopi- schem Lichtstrahl oder magnetisch arbeitenden Ge rätes, das jeden Schmelzdraht 82 abtastet, wenn der Tragkörper -10 in. Betrieb ist.
Eine weitere Einrichtung, den Betriebszustand einer jeden Sicherung 30 zu beobachten, zeigt Fig. 6. Anstelle des dünnen Schmelzdrahtes 82 (Fig. 4 und 5) ist eine Anzeigelampe 88 eingesetzt. Sie ist in ge- eigneter Weise, z.
B. durch die Befestigungsarme 90, befestigt. Jede Anzeigelampe 88 ist paxalllel zu einer Sicherung 30 geschaltet und :elektrisch in: derselben Artwie der oben beschriebene Schmelzdraht mit der Fassung verbunden.
Wenn :eine bestimmte Sicherung 30 angesprochen hat, leuchtet die Lampe 88 und gibt dadurch ein optisches Signal zur Bestimmung; wievsel Gleich-richterelemente 26 ausgefallen und aus dem Er- regerstromkreis abgeschaltet sind. Dazu kann wie derum ein stroboskopisch arbeitendes: oder ein an deres .geeignetes Gerät zur Beobachtung der Anzeige lampe verwendet werden.
Es =ist also eine Einrichtung zum Schutz der im Erregerstromkreis eines bürstenlosen Turbogenera tors verwendeten Gleichrichteranordnung geschaffen. Der Tragkörper 10 enthält Mittel für die Abschaltung eines jeden ausgefallenen Gleichrichterelementes. Auf diese Weise kann die Erregung des Turbogenerators 2
aufrechterhalten werden. Wenn eine zu grosse Zahl von, Gfeichrichterelementen 26 ausfallen sollte, wo durch die Gleichrchteranordnung 8 überlastet werden könnte, -so kann zusätzlich .eine Vorwarneinrichtung vorgesehen werden, die ein optisches oder akust sches Signal gibt.
Ein abnehmbares Blechgehäuse mit Luftlöchern für eine kräftige Kühlung kann den Tragkörper 10 für die Sicherungen und, falls. ,gewünscht, die Gleich richteranordnung 8 abdecken. Solch eine Abdeckung ist mit Schaugläsern auszurüsten, sowohl für die Überwachung der Sicherungen oder ihrer Anzeige vorrichtungen als auch für andere überwachungs- zwecke.