Claims (2)
PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS
1. Einrichtung zur Erfassung von Windungsschlüssen im Läufer einer Kollektormaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Maschinengehäuse nahe dem Kollektor angeordnete Messsonde (1) vorgesehen ist, die die durch den Kurzschlussstrom bei einem Windungsschluss in einzelnen Windungen auftretenden veränderlichen Magnetfelder des Läufers während seiner Rotation erfasst.1. Device for detecting interturn shorts in the rotor of a collector machine, characterized in that a measuring probe (1) arranged in the machine housing near the collector is provided, which detects the changing magnetic fields of the rotor occurring in individual turns due to the short-circuit current in the event of an interturn short during its rotation .
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsonde (1) ein Verstärker (2), ein Auswertegerät (3) und eine Windungsschlussanzeige (4) auf optische (6) und/oder akustische Signale (7) und/oder eine Registrierung (5) und/2. Device according to claim 1, characterized in that the measuring probe (1) an amplifier (2), an evaluation device (3) and a shorted turn indicator (4) on optical (6) and / or acoustic signals (7) and / or Registration (5) and/
oder eine Abschaltung (8) wirkt.or a shutdown (8) takes effect.
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von Windungsschlüssen im Läufer einer Kollektormaschine.The invention relates to a device for detecting shorted turns in the rotor of a commutator machine.
Kollektormaschinen finden auch heute noch oft Verwendung. So werden Kollektormotoren vor allem in Lokomotiven eingesetzt. Bei derartigen Kollektor-Bahnmotoren ist vor allem der Läufer stark beansprucht, da er hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen standhalten muss. Die fremd belüftete Bauform setzt den Motor noch zusätzlich der Feuchtigkeit und dem Staub aus.Collector machines are still often used today. For example, commutator motors are mainly used in locomotives. In the case of such commutator rail motors, the rotor in particular is subject to high stress, since it has to withstand high thermal and mechanical stresses. The externally ventilated design also exposes the motor to moisture and dust.
Trotz gewissenhafter Fertigung ist die Gefahr, dass Windungsschlüsse im Läufer auftreten immer gegeben. Da aber auch alle modernen Lokomotiven mit Stromregelung arbeiten, welche den vorgegebenen Strom konstant halten, kann der durch den Läuferwindungsschluss bei ohne Stromregelung arbeitendem Motor auftretende höhere Strom nicht erfasst werden. Er wird ja von der Stromkonstantregelung praktisch weggeregelt. Eine Überstromerfassung des Läuferwindungsschlusses ist daher nicht möglich.Despite conscientious production, there is always a risk of interturn faults occurring in the rotor. However, since all modern locomotives also work with current control, which keeps the specified current constant, the higher current that occurs due to the rotor winding short-circuit when the motor is working without current control cannot be recorded. It is practically regulated away by the constant current control. An overcurrent detection of the rotor winding short is therefore not possible.
Der Schaden wird daher nicht abgeschaltet und führt zu schweren Ausbrennungen im Läufer. Durch diese Ausbrennungen entsteht erst als Sekundärwindung ein Erdschluss. Der Erd-schluss wird zwar durch ein Erdschlussrelais erkannt, jedoch in den meisten Fällen so spät, dass bereits schwerste Schäden am Läufer entstanden sind.The damage is therefore not switched off and leads to severe burnouts in the runner. Due to these burn-outs, a ground fault only occurs as a secondary winding. The ground fault is detected by a ground fault relay, but in most cases it is so late that the rotor is severely damaged.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Schutz für den eingangs erwähnten Motor zu schaffen, der den Läuferwindungsschluss während des Betriebes erkennt.The object of the invention is therefore to provide protection for the motor mentioned at the outset, which recognizes the rotor winding short during operation.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Erfassung von Windungsschlüssen im Läufer einer Kollektormaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass eine im Maschinengehäuse nahe dem Kollektor angeordnete Messsonde vorgesehen ist, die die durch den Kurzschlussstrom bei einem Windungsschluss in einzelnen Windungen auftretenden veränderlichen Magnetfelder des Läufers während seiner Rotation erfasst. Mit dieser Erfindung ist es erstmals möglich einen Windungsschluss im Läufer sofort zu erkennen, so dass keine grösseren Schäden im Läufer auftreten. Ein Windungsschluss erzeugt einen Kurzschluss innerhalb der Läuferwicklung, so dass neben dem normalen Strom auch der Kurzschlussstrom eine oder mehrere Windungen durchfliesst.The device according to the invention for detecting shorted turns in the rotor of a collector machine is characterized in that a measuring probe is provided in the machine housing near the collector, which detects the changing magnetic fields of the rotor occurring in individual turns due to the short-circuit current in the event of a shorted turn. With this invention, it is possible for the first time to detect a shorted turn in the rotor immediately, so that no major damage occurs in the rotor. A shorted turn creates a short circuit within the rotor winding, so that the short-circuit current flows through one or more turns in addition to the normal current.
Da ja diese Ströme Magnetfelder erzeugen kann die Messsonde das wesentlich grössere Magnetfeld des normalen Betriebsstromes und des Kurzschlussstromes erfassen und über geeignete Mittel anzeigen.Since these currents generate magnetic fields, the measuring probe can record the significantly larger magnetic field of the normal operating current and the short-circuit current and display it using suitable means.
Nach einer besonderen Ausführung der Erfindung sind der Messsonde ein Verstärker, ein Auswertegerät und eine Win-dungsschlussanzeige nachgeschaltet, wobei die Windungs-schlussanzeige auf optische und/oder akustische Signale und/oder eine Registrierung und/oder eine Abschaltung wirkt. Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung ist eine wirtschaftlich vertretbare Auswertemöglichkeit des Windungsschlusses gegeben.According to a particular embodiment of the invention, the measuring probe is followed by an amplifier, an evaluation device and a short circuit display, with the short circuit display acting on optical and/or acoustic signals and/or registration and/or shutdown. With this embodiment of the invention, an economically justifiable possibility of evaluating the interturn short is provided.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. 1 zeigt im Wickelschema einen Windungsschluss, Fig. 2 die Aufteilung der Ströme in den Windungen und Fig. 3 eine Auswerteschaltung.The invention is explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. FIG. 1 shows a shorted winding in the winding diagram, FIG. 2 shows the distribution of the currents in the windings and FIG. 3 shows an evaluation circuit.
Gemäss Fig. 1 erzeugt ein Windungsschluss 11 je nach seiner Lage einen Kurzschluss innerhalb der Läuferwicklung 9. Die Kurzschlussstelle wurde so gewählt, dass der Kurzschlussstrom Ik nur eine Windung durchfliesst. Durch Annahme anderer Kurzschlussstellen kann der Kurzschlusskreis auch mehrere Windungen umfassen.According to FIG. 1, a short circuit 11 generates a short circuit within the rotor winding 9, depending on its position. The point of the short circuit was chosen such that the short circuit current Ik only flows through one turn. By assuming other short-circuit points, the short circuit can also include several turns.
Die Grösse des Kurzschlussstromes Ik ist in einem gegebenen Motor von der induzierten Gegenspannung und vom Übergangswiderstand R an der Kurzschlussstelle 11 abhängig.In a given motor, the magnitude of the short-circuit current Ik depends on the counter-voltage induced and on the contact resistance R at the point 11 of the short-circuit.
Der Kurzschlussstrom Ik führt zu thermischen Schäden der Isolation, verbunden mit Lichtbogenwirkungen an der Win-dungsschlussstelle. Wird nicht sofort abgeschaltet, tritt ein Übergreifen auf benachbarte Windungen auf und die völlige Zerstörung der Wicklung verbunden mit Eisenbrand ist die Folge.The short-circuit current Ik leads to thermal damage to the insulation, combined with arcing effects at the interturn fault point. If it is not switched off immediately, it spreads to neighboring windings and the result is the complete destruction of the winding and iron fire.
In Fig. 2 ist die Aufteilung der Ströme in den Windungen des Läufers schematisch dargestellt.In Fig. 2 the distribution of the currents in the windings of the rotor is shown schematically.
Die gesunden Leiter der Wicklung führen den Strom I. Die Leiter, welche mit Windungsschluss behaftet sind, haben neben dem Strom I auch noch den Kurzschlussstrom Ik zu führen. Die Ströme I und Ik addieren sich geometrisch, die Summe der Ströme ist abhängig vom Übergangswiderstand R und von der Gegen-EMK.The healthy conductors of the winding carry the current I. The conductors that are affected by short circuits have to carry the short-circuit current Ik in addition to the current I. The currents I and Ik add up geometrically, the sum of the currents depends on the contact resistance R and the counter-EMF.
Im Schadensfall ist der Strom I + Ik meist wesentlich grösser als der Strom I.In the event of damage, the current I + Ik is usually significantly larger than the current I.
Die Ströme I und I + IK erzeugen Magnetfelder, welche gemessen werden können.The currents I and I + IK generate magnetic fields that can be measured.
Wird eine stillstehende Magnetsonde 1, welche Magnetfelder messen kann, über den rotierenden Läufer 9 angebracht, so kann das fluktierende Magnetfeld, hervorgerufen durch den Unterschied der Ströme I und I + Ik, erfasst werden.If a stationary magnetic probe 1, which can measure magnetic fields, is placed over the rotating runner 9, the fluctuating magnetic field caused by the difference in the currents I and I+Ik can be detected.
Die Veränderung des Magnetfeldes kann zur Erfassung des Läuferwindungsschlusses herangezogen werden.The change in the magnetic field can be used to detect the rotor interturn short circuit.
Gemäss Fig. 3 kann die Auswertung erfolgen. Eine stillstehende Sonde 1 bzw. ein Aufnehmer, erfasst die Magnetfelder der umlaufenden Ankerwicklung 9 und wandelt sie in elektrische Messwerte um. Der Verstärker 2 hebt die gemessenen Werte auf ein auswertbares Niveau.The evaluation can take place according to FIG. A stationary probe 1 or a pickup records the magnetic fields of the revolving armature winding 9 and converts them into electrical measured values. The amplifier 2 raises the measured values to a level that can be evaluated.
Das Auswertgerät 3 erfasst die Unregelmässigkeiten des Magnetfeldes, welche in Form der Werte vom Verstärker 2 kommen und selektiert derart, dass nur Werte, welche eine einstellbare Schwelle überschritten haben, dem Windungsschlussanzeigegerät 4 zugeführt werden.The evaluation device 3 detects the irregularities in the magnetic field, which come in the form of the values from the amplifier 2 and selects such that only values which have exceeded an adjustable threshold are fed to the interturn indicator 4 .
Das Windungsschlussanzeigegerät 4 kann nun in verschiedener Form entweder zur Meldung mittels Lampen 6 oder Horn 7 oder zur Registrierung mittels Registriergerät 5 herangezogen werden. Dem Schutzgedanken entsprechend ist eine sofortige Abschaltung 8 durch das Windungsschlussanzeigegerät 4 zu empfehlen.The interturn indicator 4 can now be used in various forms either for reporting by means of lamps 6 or horn 7 or for registration by means of recording device 5. In accordance with the concept of protection, immediate disconnection 8 using the interturn indicator 4 is recommended.
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3 Blätter Zeichnungen3 sheets of drawings