Induktiver Geber zur kontaktlosen Messung der Anregungsparameter eines Synchrongenerators
Die Erfindung betrifft einen induktiven Geber zur kon- taktlosen Messung der Anregungsparameter eines Synchrongenerators, welcher mit einer Erregermaschine elektrisch verbunden und über eine Kupplung mechanisch gekuppelt ist, wobei der Geber einen Ständer und einen Läufer enthält, dessen Erregerwicklung durch die von der Erregermaschine zum Generator führenden Starkstromzulei- tungen gebildet ist.
Es ist ein induktiver Geber an einem Synchrongenerator bekannt, der auf der Welle des Aggregates angordnet und als separate Synchronmaschine ausgeführt ist. Diese Geber-Synchronmaschine enthält einen Ständer und Läufer dessen Erregerwicklung durch die Starkstromzuleitungen von der Erregermaschine zum Generator gebildet ist (siehe z. B. sowjetischen Urheberschein Nr. 226 005, Kl.
21d2, 6/01, 1967).
Ein solcher induktiver Geber erfordert einen zusätzlichen Raum für die Montage, wodurch die Länge des Aggregates vergrössert wird, und ausserdem ist die bauliche Ausführung der Starkstromzuleitungen von der Erregermaschine zum Generator, in welche die Erregerwicklung des induktiven Gebers eingeschaltet werden muss, kompliziert.
Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen induktiven Geber an einem Synchrongenerator zu schaffen, durch welchen die Länge des Aggregates gegenüber bekannten Ausführungen beträchtlich vermindert, die Betriebssicherheit erhöht und die Konstruktion des Aggregates im allgemeinen vereinfacht werden.
Der erfindungsgemässe induktive Geber ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zwischen Generator und Erregermaschine gleichzeitig der Läufer des induktiven Gebers ist und die vom Ständer umfasste Erregungswicklung trägt.
Zwecks leichterer Zugänglichkeit zur Kupplung kann der Ständer des induktiven Gebers trennbar ausgeführt sein. Vorteilhaft ist auch, den Ständer mit einer Ringwicklung zu versehen.
Ein solcher induktiver Geber ist fertigungsmässig einfach und muss nicht an einer speziellen Stelle auf der Welle von Generator und Erregermaschine angeordnet werden.
Der Geber kann für jede erforderliche Leistung gefertigt werden, so dass zusätzliche Verstärker- bzw. Umformereinrichtungen nicht erforderlich sind.
Zur näheren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des induktiven Gebers anhand der beigelegten Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch den induktiven Geber zusammen mit einem Synchrongenerator und einer Erregermaschine,
Fig. 2 den Längsschnitt des Gebers der Fig. 1 in vergrösserter Darstellung und
Fig. 3 den induktiven Geber der Fig. 1 und 2 in Frontansicht.
Aus Fig. 1 ist es ersichtlich, dass der Synchrongenerator 1 mit der Erregermaschine 2 durch eine Kupplung 3 gekuppelt ist. Die Kupplung 3 bildet den Läufer des induktiven Gebers und ist vom Ständer 4 umschlossen. Wie Fig.
2 zeigt, besteht die Kupplung 3 aus zwei Kupplungshälften 5 und 6, die an die Wellenenden 7 und 8 des Generators 1 und der Erregermaschine 2 aufgesetzt sind.
Die Kupplung 3 trägt zwei zueinander diametral entgegengesetzt angeordnete Stromzuführungen 9 (in Fig. 2 ist nur eine Stromzuführung eingezeichnet) für den elektrischen Anschluss der Erregermaschine 2 an den Generator 1. Diese beiden Stromzuführungen 9 dienen gleichzeitig als Erregungswicklungen des induktiven Gebers.
Bei Benutzung der Kupplung als Läufer des induktiven Gebers müssen die als Leiter für die Erregungswicklung des Gebers dienenden Stromzuleitungen 9 am Umfang der Kupplung angeordnet und ausserdem in an der Kupplung vorgesehenen Nuten mit Keilen aus einem nichtmagnetischen Werkstoff befestigt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Stromzuleitungen 9 mit nichtmagnetischen Keilen 10 befestigt.
Der Kern 11 des Ständers 4 ist aus Dynamoblechen geschichtet und durch zwei nicht magnetische Flansche 12 zusammengepresst. Die Flansche 12 sind vorzugsweise Teile des Gebergehäuses.
Für eine bessere Zugänglichkeit zur Kupplung 3 bei Montage, Einrichtung und vorbeugenden Wartungsarbeiten am Generator und an der Erregermaschine ist der Ständer 4 (Fig. 3) des Gebers längs einer Horizontalebene getrennt, zweiteilig aufgeführt.
Der trennbare Ständer und der zweipolige magnetische Kreis (zwei Stromzuführungen im Läufer des Gebers) bestimmen die Ausführung der Ständerwicklung des Gebers.
Die Wicklung des Ständers 4 ist als dreiphasige Ringwicklung ausgeführt. Jede Phase der Ständerwicklung besteht aus n Spulen 13 und an jedem der beiden Ständerteile sind n/2 Spulen 13 angeordnet.
Der Anfang und das Ende jeder Phasenhälfte sind an die Klemmenleiste 14 (Fig. 2) geführt, die aus zwei trennbaren Teilen besteht. Beim zusammengebautem Ständer durch drei Laschen 15 an der Klemmenleiste 14 befestigt.
Bei einer solchen Ausführung der Ständerwicklung erfolgt die Trennung in den Zwischenspulenverbindungen, d. h. an den Stellen mit minimaler Anzahl Leiter, was die Betriebssicherheit des induktiven Gebers erhöht. Ausserdem lässt sich eine solche Wicklung leicht und einfach ein- legen.
Der induktive Geber funktioniert folgenderweise:
Beim Fliessen des Erregerstromes vom Anker der Erregermaschine 2 durch die Stromzuführungen 9 zum Läufer des Generators 1 wird im Körper der Kupplung 3 ein magnetischer Fluss induziert, welcher von der Stärke dieses Stromes abhängt. Dieser magnetische Fluss schliesst sich über den die Kupplung 3 umgebenden Raum und den Ständer 4. Bei Drehung der Kupplung mit einer konstanten Geschwindigkeit wird in der Wicklung des Ständers 4 eine EMK induziert, die zu dem jeweiligen magnetischen Fluss proportional und folglich vom Erregerstrom abhängig ist. Aus der Höhe dieser EMK, bzw. der Stärke des im Laststromkreis des Geberständers von ihr erzeugten Stromes wird der Erregerstrom des Synchrongenerators 1 bestimmt.
Es ist zweckmässig, den Geber mit einem ungesättigten Magnetsystem zur Erreichung einer linearen Abhängigkeit der EMK der Ständerwicklung vom Erregerstrom und mit einem Widerstand des Belastungsstromkreises zu entwerfen, der um das Dreifache geringer als die induktive Reaktanz des Gebers ist, um den Frequenz- und Temperaturfehler herabzusetzen. Vorzugsweise ist der Wechselstrom bzw. der gleichgerichtete Strom der Ständerwicklung der zu messende Parameter.
Der beschriebene induktive Geber kann in Leistungsund Höchstleistungsturbogeneratoren mit bürstenfreier Erregung zur Anwendung gelangen.
Inductive transmitter for contactless measurement of the excitation parameters of a synchronous generator
The invention relates to an inductive encoder for contactless measurement of the excitation parameters of a synchronous generator, which is electrically connected to an exciter and mechanically coupled via a coupling, the encoder containing a stator and a rotor, the exciter winding of which is carried by the exciter from the exciter to the generator Power lines is formed.
An inductive encoder on a synchronous generator is known, which is arranged on the shaft of the unit and is designed as a separate synchronous machine. This encoder synchronous machine contains a stator and rotor, the excitation winding of which is formed by the power supply lines from the excitation machine to the generator (see, for example, Soviet copyright certificate No. 226 005, cl.
21d2, 6/01, 1967).
Such an inductive transmitter requires additional space for assembly, which increases the length of the unit, and the construction of the power supply lines from the exciter to the generator, in which the field winding of the inductive transmitter must be switched on, is complicated.
The invention is based on the object of creating an inductive transmitter on a synchronous generator, by means of which the length of the unit is considerably reduced compared to known designs, the operational reliability is increased and the construction of the unit is generally simplified.
The inductive transmitter according to the invention is characterized in that the coupling between generator and excitation machine is at the same time the rotor of the inductive transmitter and carries the excitation winding encompassed by the stator.
For the purpose of easier access to the coupling, the stator of the inductive transmitter can be made separable. It is also advantageous to provide the stator with a ring winding.
Such an inductive transmitter is simple to manufacture and does not have to be arranged at a special point on the shaft of the generator and exciter.
The encoder can be manufactured for any required power so that additional amplifiers or converters are not required.
For a more detailed explanation of the subject matter of the invention, an embodiment of the inductive transmitter is described below with reference to the accompanying drawings.
Show it:
1 shows a longitudinal section through the inductive transmitter together with a synchronous generator and an exciter,
FIG. 2 shows the longitudinal section of the transmitter from FIG. 1 in an enlarged representation and FIG
3 shows the inductive transmitter of FIGS. 1 and 2 in a front view.
It can be seen from FIG. 1 that the synchronous generator 1 is coupled to the exciter 2 by a clutch 3. The coupling 3 forms the rotor of the inductive transmitter and is enclosed by the stator 4. As Fig.
2 shows, the coupling 3 consists of two coupling halves 5 and 6, which are attached to the shaft ends 7 and 8 of the generator 1 and the exciter 2.
The coupling 3 carries two diametrically opposed power supply lines 9 (only one power supply line is shown in FIG. 2) for the electrical connection of the exciter 2 to the generator 1. These two power supply lines 9 also serve as excitation windings of the inductive transmitter.
When using the coupling as a rotor of the inductive encoder, the power supply lines 9 serving as conductors for the excitation winding of the encoder must be arranged on the circumference of the coupling and also fixed in grooves provided on the coupling with wedges made of a non-magnetic material. In the present exemplary embodiment, the power supply lines 9 are attached with non-magnetic wedges 10.
The core 11 of the stator 4 is layered from dynamo sheets and pressed together by two non-magnetic flanges 12. The flanges 12 are preferably parts of the encoder housing.
For better accessibility to clutch 3 during assembly, installation and preventive maintenance work on the generator and on the exciter, the stand 4 (FIG. 3) of the encoder is separated along a horizontal plane, in two parts.
The separable stator and the two-pole magnetic circuit (two power supply lines in the encoder's rotor) determine the design of the encoder's stator winding.
The winding of the stator 4 is designed as a three-phase ring winding. Each phase of the stator winding consists of n coils 13 and n / 2 coils 13 are arranged on each of the two stator parts.
The beginning and the end of each phase half are led to the terminal block 14 (Fig. 2), which consists of two separable parts. When the stand is assembled, it is attached to the terminal block 14 by three tabs 15.
With such a design of the stator winding, the separation takes place in the inter-coil connections, i. H. at the points with the minimum number of conductors, which increases the operational reliability of the inductive encoder. In addition, such a winding can be inserted easily and simply.
The inductive encoder works as follows:
When the excitation current flows from the armature of the excitation machine 2 through the power supply lines 9 to the rotor of the generator 1, a magnetic flux is induced in the body of the clutch 3, which depends on the strength of this current. This magnetic flux closes via the space surrounding the clutch 3 and the stator 4. When the clutch rotates at a constant speed, an EMF is induced in the winding of the stator 4, which is proportional to the respective magnetic flux and consequently dependent on the excitation current. The excitation current of the synchronous generator 1 is determined from the height of this EMF or the strength of the current generated by it in the load circuit of the encoder stand.
It is advisable to design the encoder with an unsaturated magnet system to achieve a linear dependence of the EMF of the stator winding on the excitation current and with a resistance of the load circuit that is three times less than the inductive reactance of the encoder in order to reduce the frequency and temperature error . The alternating current or the rectified current of the stator winding is preferably the parameter to be measured.
The inductive encoder described can be used in power and high-performance turbo generators with brush-free excitation.