CH419340A - Verfahren zur Bestimmung der durch dreiphasige Asynchronmaschinen hervorgerufenen Netzoberströme und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Bestimmung der durch dreiphasige   Asynchronmaschinen    hervorgerufenen
Netzoberstrome und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Seit einiger Zeit werden in vermehrtem Masse Netzkommandoanlagen mit Tonfrequenz verwendet.



  Hierbei überlagert man dem   50-Hz-Netz tonfrequente    Impulse, wodurch sich die Fernsteuerung   verschiede-    ner Objekte, beispielsweise der   Strassenbeleuchtung,    von Zählern, Ofen, Heisswasserspeichern usw. ermöglichen lässt. Es ist auch bereits bekannt, dass s Asynchronmaschinen zu Störungen soloher Kom  mandoanlagen führen können.    Da die Maschinenwicklungen in Nuten verteilt sind, entstehen bei der Drehung des Rotors Impedanzschwankungen, so dass    sich dem 50-Hz-Motorstrom Oberströme überlagern,    deren Frequenz etwa zwischen   500-2000    Hz liegt.



  Ist nun der Motor an eine längere Leitung angeschlossen, dann tritt ein   tonfrequenter    Spannungsabfall auf, der einige Volt betragen kann. Stimmt ferner die Steuerfrequenz der   Netzkommandoanlagen    etwa mit der Störfrequenz überein, so kommt es zu Fehlschal  tungen, da die Ansprechspannung der    zu betätigenden Relais ungefähr 1,5 V beträgt. Zur Vermeidung solcher   Störungen sollte beispielsweise der grösste    Oberstrom eines   20-PS-Motors    bei Nennlast nicht mehr als 0,6  /o, der eines 2-PS-Motors nicht mehr als   5 O/o    des Nennstromes betragen. Es ist daher notwendig, die Motoren vor dem Einbau in eine Anlage zu prüfen.



  Die bisher verwendete Methode zur Ermittlung des Oberstromgehalts erfordert neben qualifiziertem Personal einen erheblichen Aufwand an Geräten. So werden z. B. Stromwandler mit   induktionsarmen    Shunts,   Spannungs-und Strommesser,    ein Frequenzanalysator, eine Belastungsmaschine usw. erforderlich.



   Die Mängel des Bekannten lassen sich vermeiden, wenn erfindungsgemäss bei spannungsloser Maschine zwischen mindestens zwei aufeinanderfolgenden Ma  schinenklemmen die Induktivität für mindestens    zwei verschiedene   Rotorstellungen    gemessen wird und die maximale   Induktivitätsschwankung    sowie der Induk  tivitätsmittelwert    zur Bestimmung der Netzoberströme dienen.



   Die Erfindung zeichnet sich durch ausserordentliche Einfachheit aus. Sie ist für Messungen am   Fliess-    band geeignet, benötigt nur eine Impedanzmessbrücke und kann auch von   ungeschultem    Personal messtechnisch durchgeführt werden.



   An Hand der Zeichnung   wird das erfindungsge-    mässe Verfahren beispielsweise erläutert. Sowohl in Fig.   1    als auch in Fig. 2 ist auf der Abszisse a die jeweilige Rotorposition, auf der Ordinate die gemessene Induktivität L aufgetragen.



     Gmäss    Fig.   1    besteht   bezüglich der Induktivitäts-    schwingungen, welche zwischen den Klemmen u-v, v-w und   w-u    gemessen werden, etwa eine Phasen  verschiebung von 120 .    Die maximale Induktivitätsschwankung ist mit AL und der   Induktivitätsmittel-    wert mit   Lm    bezeichnet. Eingehende Untersuchungen haben ergeben, dass man bei   Induktivitätsschwingun-    gen, welche um etwa 120  gegeneinander phasenverschoben sind, den   Oberstrom    in Prozenten des Nennstromes mit Hilfe der Beziehung   Ii/Ii=100AL/2L    ermitteln kann.

   Hierbei stellt b eine   Kennziffer    für die Oberstromfrequenz, bIt den Netzoberstrom,   Il"    den   Motornennstrom, AL umd Lm    die vorerwähnten Grossen dar. Der absoute Betrag von b ist gleich der Anzahl der Induktivitätswellen je   Rotornutteilung      zN2.    Aus Fig.   1    folgt   b    =   1.    Bei   Käfigläufern    ist   b    immer eine ganze Zahl   und gleich oder grösser    als   1.   



  Das Vorzeichen von b, das einen Hinweis auf die   Phasenfolge    gibt, bestimmt man aus der Beziehung   (b      Z,/p) + l =j= 3g, wobei    g =         1,          2,       3... ist.



  Mit Z2 wird die   Rotornutenzahl,    mit p die Polpaarzahl bezeichnet. Bei dem Motor, dessen Kennlinien in Fig.   1    gezeigt sind, beträgt Z2 = 28, p = 2. Also gilt : b =-1, da mit b = +1 der Ausdruck   (bZ2/p      +1    gleich 3g wäre. Sobald b der Grosse und dem Vorzeichen nach bekannt ist, wird auch die Frequenz bf des   b-ten      Oberstromes    gemäss dem Ausdruck bf =   [l+ (bZ2nlpnO)]-fN bestimmbar. Hierbei    bezeichnet n die   Nenndrehzahl, no die synchrone    Drezahl,   fun dite    Netzfrequenz.



   Falls die   Induktivitätschwingungen ungefähr    gleichphasig sind, wie in Fig. 2, entstehen zwei   Stör-    strome mit benachbarter Frequenz, da hier die Kennziffer b für die   Oberstromfrequenz sowohl    positiv als auch negativ sein kann. Der Betrag von b ist aber wiederum gleich der Anzahl der   InduktivitätsweJIen    je   Rotornutteilung 2. Für    einen Motor, dessen In  duktivitätsschwingungen der    Fig. 2 ents. prechen, gilt   demnach b    = 2. Bei   Schleifringläufem    kann   b    auch eine gebrochene Zahl sein. Bei   Schleifenringmotoren    wird die Induktivität ebenfalls zwischen den Statorklemmen gemessen, die Rotorwicklung ist vorher kurzzuschliessen.

   Zur Bestimmung des Oberstromes in Prozenten des Nennstromes dient die Beziehung   bIt n = 50AL/2Lm.    Die Frequenz der Oberströme folgt aus dem schon oben angegebenen Ausdruck   für bf.   



   Als Einrichtung zur Durchführung des   beschriebe-    nenVerfahrens dient eine an sich bekannte Impedanz  messbrücke,    deren Messfrequenz zweckmässigerweise etwa der Frequenz der zu erwartenden Störströme entspricht, welche im Mittel etwa 1000 Hz beträgt.



   Die Induktivitätsschwingungen sind in den meisten Fällen ungefähr sinusförmig. Falls dies nicht zutrifft, kann eine   Fourieranalyse    durchgeführt werden. Mit den einzelnen Sinus-Schwingungen ist dann in der vorbeschriebenen Weise zu verfahren. Ein   nichtsinus-    förmiger Verlauf bedeutet das Auftreten von mehreren   Oberströmen.   



   Für eine grobe   KontroXic,    des Oberstromgehalts genügt die Ermittlung des   Maximal-und    Minimalwertes der Induktivität zwischen zwei beliebigen   Maschinenklemmen,    woraus sich AL und   Lm    ergeben.



   Es konnte experimentell nachgewiesen werden, dass das   Verfahren mittels Impedanzmessbrücke    Ergebnisse liefert, die eine gute Übereinstimmung mit dem bekannten Verfahren unter Verwendung eines Frequenzanalysators aufweisen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Bestimmung der durch dreiphasige Asynchronmaschinen hervor, gerufenen Netzoberströme, dadurch gekennzeichnet, dass bei spannungs- loser Machine zwischen mindestens zwei aufein- anderfolgenden Maschinenklemmen die Induktivität für mindestens zwei verschiedene Rotorstellungen gemessen wird und die maximale Induktivitätsschwan- kung (AL) sowie der Induktivitätsmittelwert (Lm) zur Bestimmung der Netzoberströme dienen.

   UNTERANSPRUCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass bei um etwa 120 phasenverschobenen Induktivitätsschwingungen die Beziehung bIl/Iln=100AL/2Lm zur Bestimmung des Oberstromes bIl in Prozenten des Nennstromes Itn dient, wobei b eine Kennziffer für die Oberstromfrequenz, AL die maximale InduktivitätsschwankCUng und Lm den Induktivitätsmittelwert darstellen.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass bei etwa phasengleichen Induktivi- tätsschwingungen die Beziehung bIl/Iln=50AL/2Lm zur Bestimmung des Oberstromes bIl in Prozenten des Nennstromes Iln. dient, wobei b eine Kennziffer für die Oberstromfrequenz, AL die maximale Induktivitätsschwankung und Lm den Induktivitätsmittelwert darstellen.

   3. Verfahren nach den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der absoute Betrag der Kennziffer b für die Oberstromfrequenz gleich ist der Anzahl der Induktivitätswellen ! je Rotornutteilung TN2.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorzeichen der Kennziffer b für die Oberstromfrequenz bei um etwa 120 phasen- verschobenen Induktivitätsschwingungen aus der Be ziehung (bZ2/p) +1+3lg ermittelt wird, wobei Z2 die Rotornutenzahl, p die Polpaarzahl und g = I, 2, 3... ist.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorzeichen der Kennziffer 2 für die Oberstromfrequenz bei etwa phasengleichen Induktivitätsschwingungensowohl positiv als auch negativ ist.

   6. Verfahren nach den Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz bf des Oberstromes aus der Gleichung bf = [1 + (bZ2n/pnO)] fN bestimmt wird, wobei n die Nenndrehzahl, nO die synchrone Drehzahl und fN die Netzfrequenz bezeich nen.

   PATENTANSPRUCH II Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch eine Impedanzmessbrücke.

   UNTERANSPRtSCHE 7. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfrequenz praktisch der Frequenz der zu erwartenden Störströme entspricht.

   8. Einrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfrequenz 1000 Hz beträgt.