Elektrische Maschine mit rotierendem Gleichrichtersatz
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine mit rotierendem Gleichrichtersatz, dessen über den Umfang wenigstens eines Trägerrades verteilt angeordnete Dioden unter Zwischenschaltung von Kühlkörpern isoliert am Umfang von in axialer Richtung überkragenden Trägerradteilen bzw. -flanschen abgestützt und mit an der offenen Flanschseite neben den Dioden angeordneten Sicherungselementen in Reihe geschaltet sind, wobei Mittel zur Überwachung des Stromflusses in den Dioden oder Sicherungselementen in Form von aus Dioden und Sicherungen gebildeten Brückenstromzweigen zugeordneten, mit dem Trägerrad rotierenden induktiven Gebern und feststehenden Empfängerspulen als induktive Abfrageeinrichtung vorgesehen sind.
Bei einer bekannten Anordnung der geschilderten Art (britische Patentschrift 971098) bestehen die Mittel zur Überwachung des Stromflusses in den Dioden und/oder Sicherungselementen aus einzelnen Spulen, welche am freien Ende der offenen Flanschseite des Trägerrades angeordnet und beim Durchbrennen der jeweiligen Sicherung derart erregt werden, dass eine feststehende induktive Abfrageeinrichtung, welche mit der vorgenannten induktiven Gebereimichtung verkettet ist, induziert wird und ein Signal an eine tÇber- wachungseinrichtang weitergeben kann.
Hierbei ist mehreren, auf dem Umfang des Trägerrades verteilt angeordneten Geberspulen lediglich eine Abfrageeinrichtung zugeordnet, welche demgemässs bei jeder Umdrehung des Trägerrades eine Reihe aufeinanderfolgender Signale erzeugt, welche den Betriebszustand in den einzelnen Brückenzweigen anzeigen, wobei zweckmässig bei jeder Umdrehung durch einen gesonderten, am Umfang des Trägerrades angeordneten Magneten ein Bezugsimpuls erzeugt wird, der das Ende bzw. den Beginn jeder Umdrehung des Trägerrades anzeigt.
Da nun für jeden Brückenzweig, um eine sichere Überwachung zu erzielen, je eine Spule angeordnet werden muss, ist der Aufwand der bekannten Anordnung verhältnismässig gross, zumal die Spulen so befestigt sein müssen, dass sie den hohen Fliehkraftbeanspruchungen gewachsen sind. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, rotierende Gleichrichtersätze der geschilderten Art derart aufzubauen, dass eine zuverlässige Überwachung des Betriebszustandes der einzelnen Brückenzweige mit wesentlich einfacheren Mitteln erzielt werden kann.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt erfindungsgemäss dadurch, dass die Sicherungen mit ihrem einen stirnseitigen Anschlussstück mit einem als gemeinsame, gleichstromseitige Stromableitung für die jeweiligen Brückenzweige dienenden isolierten Trägerradteil bzw. -flansch kontaktgebend verbunden sind, der an seinem freien Ende mit schlitzartigen Einschnitten solcher Länge versehen ist, dass durch den aus den Sicherungen kommenden Stromfluss für jeden Brückenzweig ein separates Magnetfeld im Bereich der induktiven Abfrageeinrichtungen erzeugt wird.
Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass gesonderte spulenförmige induktive Geber entfallen können und dass durch die infolge Schlitzung verbleibenden Trägerradstege nicht nur eine einfache und sichere Stromführung für die Sicherungen gewährleistet ist, sondern dass auf denkbar einfache Weise für jeden Brükkenzweig im Bereich der induktiven Abfrageeinrichtung ein Magnetfeld erzeugbar ist, wobei der geringe magnetische Widerstand der Stege bzw. ihre grosse Permeabilität zur weitgehend verlustlosen Kraftlinienleitung ausgenutzt sind. Die Sicherungen können hierbei vorteilhafterweise über das eine ihrer stirnseitigen Kontaktstücke mit dem freien Ende des Trägerrades, radial zur Trägerradachse angeordnet, unmittelbar kontaktgebend und flächig verbunden sein, so dass gesonderte Verbindungsleitungen zwischen den Sicherungselementen und dem Trägerrad entfallen.
Die Sicherungen können weiterhin so angeordnet sein, dass sie mit ihren Stirnseiten über das freie Ende des Trägerrades unter Sichtbarmachung ihrer Kennmelder um ein geringes Stück hinausragen. Hierdurch ist neben der induktiven Überwachung des Betriebszustandes auch eine visuelle Überwachung, beispielsweise mittels Stroboskopen, ermöglicht, was eine gute Kontrolle der induktiven Überwachung ergibt.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Erläuterung der Wirkungsweise an Hand der Zeichnung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 im Aufriss, zum Teil im Schnitt, den Ausschnitt eines Trägerrades eines erfindungsgemäss ausgestalteten rotierenden Gleichrichtersatzes;
Fig. 2 eine Teilansicht auf die die Sicherungen tragende Stirnseite des Trägerrades;
Fig. 3 eine Teilansicht auf die äussere Umfangsseite des Trägerrades, aus der die Schlitzung genauer erkennbar ist.
In dem Ausschnitt der Fig. 1 der Zeichnung bedeutet 1 einen Wellenteil eines Erregersatzes. Auf dem durch herausgearbeitete Nuten 2 gebildeten Stern der Welle 1 ist der Ring 4 und darüber unter Zwischenschaltung der Isolationsschicht 6 das zur Stromführung bzw. Stromableitung herangezogene Trägerrad 5 aufgeschrumpft. Die Gleichrichterdiode 7 wird über einen Kühlkörper 8 unter Zwischenlage des Isolierstückes 9 im überkragenden Ringteil 5a des Trägerrades 5 abgestützt, wobei der Kühlkörper 8 durch einen isolierten Schraubenbolzen am Ring 5a befestigt ist. Die Wechselstromzuleitung zu der mit dem Schraubteil 7a in den Kühlkörper 8 eingeschraubten Diode 7 erfolgt über den Zuleitungsbolzen 7b und den Kabelschuh 7c, der an einem Kontaktnocken 10 angeschraubt wird.
Letzterer ist mit einem Ringsegment 11 verbunden, an welches die Anschlussleitung 12 der Wechselstromwicklung angeschlossen ist. Das Ringsegment 11 stützt sich über die Isolation 13 auf dem vorspringenden Kragen 5b ab.
Von der Diode 7 ist in Reihenschaltung eine Stromverbindungslasche 14 zu dem einen stirnseitigen Anschlussstück 1 5a der Sicherung 15 geführt, deren anderes stirnseitiges Anschlussstück 1 5b mit einer zur Stirnseite winkligen Lasche mit dem freien Ende des Trägerradflansches 5a in kontaktgebender Verbindung steht, wobei die Bohrung der Lasche einen nicht dargestellten Schraubenbolzen zur Verschraubung am Trägerrad aufnehmen kann. Das Trägerrad 5 dient somit für die einzelnen Brückenzweige 7, 15 als gemeinsame Gleichstromableitung, wobei der Gleichstrom von dem Trägerrad 5 über die Ableitung 16 dem Läufer eines nicht dargestellten Turbogenerators zu Erregerzwecken zugeführt werden kann.
Mit 17 sind schräg verlaufende Kühlungsbohrungen am Umfang des Trägerrades 5 bezeichnet, mit welchen die Dioden 7 und die Sicherungen 15 mit Kühlluft beaufschlagt werden. Die Sicherungen 15 sind nun mit ihrem einen stirnseitigen Anschlussstück 15b mit dem als gemeinsame gleichstromseitige Stromleitung für die jeweiligen Brückenzweige dienenden isolierten Trägerradteil 5 bzw. 5a derart kontaktgebend verbunden, dass der Stromübergang von der Sicherung 15 über den Stirnkontakt 1 5b an der Stirnseite des Trägerrades definiert in axialer Richtung erfolgt. Dies wird durch die isolierte radiale Abstützung 15c der Sicherung 15 und durch Schlitzung 19 des Trägerrades 5a in axialer und radialer Richtung im Bereich der Abfrageeinrichtung 18 (vgl. Fig. 1 und 3) erreicht.
Die definierte axiale Führung des Sicherungsstromes in den durch die Schlitze 19 gebildeten Stegteilen 20 des Trägerradteiles 5a bezweckt den Aufbau separater Magnetfelder, die in Verbindung mit der feststehenden induktiven Abfrageeinrichtung die elektronische Überwachung der Sicherungen ermöglichen.
-Aus Fig. 2 ist diese Anordnung näher ersichtlich.
Der von dem Anschlussstück 15b unmittelbar in den Trägerradflansch 5a übertretende Strom ist durch den Pfeil 20 symbolisiert, wobei dieser Strom in den durch die Schlitzung 19 verbleibenden Stegteil 21 fliesst und hierdurch ein Magnetfeld 22 erzeugt, das mit dem Kern 1 8a und der auf diesen Kern aufgesetzten Spulenwicklung 1 8b der induktiven Abfrageeinrichtung 18 verkettet ist.
Wird diese Massnahme für jeden Brückenzweig durchgeführt, wie es anhand der noch gezeichneten Sicherung 15' erkennbar ist, so ergeben sich ausgesprochen einfache und zuverlässige, am Umfang des Trägerrades verteilt angeordnete induktive Gebereinrichtungen, welche an der einen Empfängereinrichtung 18 vorbeibewegt werden und in dieser den Be triebszustand der einzelnen Brückenzweige, d. h. der Dioden und/oder Sicherungen, anzeigende Impulsfolgen induzieren. Es ist hierbei erforderlich, den Schlitzen 19 eine solche Länge zu geben, dass im Bereich der Abfrageeinrichtungen 18 ein separater Stromfluss der einzelnen Brückenzweige auftritt. Ausserhalb dieses Bereiches können sich die einzelnen Stromlinien 20 wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich - wieder vereinigen.
Eine günstige Anordnung für den Magnetkern 1 8a ergibt sich dadurch, dass er, wie dargestellt, am äusseren Umfang und in der Radialebene des durch die Schlitzung gebildeten Zahnkranzes angeordnet und durch seine Polschenkel ein zum Trägerrad offenes U gebildet ist.
Vorteilhaft sind die Sicherungen 15 ferner - wie dargestellt - mit ihrem einen Kontaktstück 1 5b unmittelbar kontaktgebend und flächig an dem freien Flanschende 5a, d. h. dem äusseren Ende der Stege 21, befestigt, da hierdurch gesonderte Verbindungsleitungen eingespart und eine sehr gute Kontaktgabe erzielt wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Sicherungen
15 mit ihren Stirnseiten 15a und 15a' über das freie Ende des Trägerrades 5 um ein geringes Stück 23 (aus Fig. 1 ersichtlich) unter Sichtbarmachung ihrer Kennmelder 24 hinausragen.