DE102013002558A1

DE102013002558A1 - Method for controlling component i.e. stator, of industrial generator, in coal power plant, involves detecting measuring winding by utilizing frequency-dependent parameter, and detecting stator by evaluating parameters

Info

Publication number: DE102013002558A1
Application number: DE201310002558
Authority: DE
Inventors: Stefan Kulig; Christian Kreischer; Gordon Böhnke; Helmut Schlüter
Original assignee: EOn Anlagenservice GmbH
Current assignee: Uniper Anlagenservice GmbH
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2014-08-21

Abstract

The method involves applying first electrical signal with first frequency on an excitation winding (18) that is arranged at a stator (6). A measuring winding (16) is detected in the stator by utilizing a frequency-dependent parameter during assertion of the first electrical signal. The excitation winding is applied with a second electrical signal with second frequency. The measuring winding is detected by utilizing the frequency-dependent parameter during assertion of the second electrical signal. The stator is detected by evaluating the frequency-dependent parameters. An independent claim is also included for a system for controlling a component i.e. stator, of an electric machine i.e. generator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen von mindestens einem Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Stators eines Generators. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein System zum Überprüfen von mindestens einem Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Stators eines Generators.The invention relates to a method for checking at least one component of an electrical machine, in particular a stator of a generator. Moreover, the invention relates to a system for checking at least one component of an electrical machine, in particular a stator of a generator.

In Kraftwerken, wie Kohle-, Kern- oder Gaskraftwerken, aber auch in anderen technischen Anlagen werden Generatoren eingesetzt, um aus Bewegungsenergie und/oder mechanischer Energie elektrische Energie zu erzeugen. Insbesondere wird bei einem Generator ein Rotor beispielsweise durch eine Gasturbine und/oder Dampfturbine in Rotation versetzt. Durch die Rotation des Rotors wird ein elektrischer Strom in dem Stator des Generators induziert.In power plants, such as coal, nuclear or gas power plants, but also in other technical systems generators are used to generate kinetic energy and / or mechanical energy electrical energy. In particular, in a generator, a rotor is rotated, for example by a gas turbine and / or steam turbine. The rotation of the rotor induces an electric current in the stator of the generator.

Ein Stator eines Generators umfasst in der Regel eine Vielzahl von Blechpaketen. Jedes Blech kann zudem eine Isolation aufweisen, um einen Kurzschlussstrom zu einem anderen Blech zu vermeiden. Während des Betriebs eines Generators kommt es jedoch zu Verschleißerscheinungen, wie eine Beschädigung der Isolation zwischen zwei Blechen.A stator of a generator usually comprises a plurality of laminated cores. Each plate may also have insulation to avoid a short-circuit current to another plate. During the operation of a generator, however, it comes to wear, such as damage to the insulation between two sheets.

Großtechnische Generatoren von Kraftwerken werden daher regelmäßig (z. B. jährlich) einer Revision unterzogen, um evtl. Beschädigungen des Generators, wie einen Isolationsfehler, zu erfassen. Aufgrund der Größe und des Gewichts dieser Generatoren von mehreren Tonnen ist es erforderlich, die Überprüfung des Generators vor Ort, also im Kraftwerk, durchzuführen.Large-scale generators of power plants are therefore regularly (eg annually) subjected to a revision in order to detect any damage to the generator, such as an insulation fault. Due to the size and weight of these generators of several tons, it is necessary to carry out the verification of the generator on site, ie in the power plant.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, zum Überprüfen eines Bauteils einer elektrischen Maschine, wie den oben genannten Stator eines Generators, eine Erregerwicklung an den Stator anzulegen. Die Erregerwicklung kann mit einem elektrischen Signal mit der herkömmlichen Betriebsfrequenz von 50 Hz und einer Spannung von 6 bis 10 kV beaufschlagt werden, um ein Erregerfeld zu erzeugen. Das Erregerfeld bewirkt einen magnetischen Fluss, welcher wiederum den Stator erwärmt. Mittels einer Thermokamera können dann Heißstellen an dem Bauteil detektiert werden, welche ein Indiz für einen ungewollten Stromfluss in diesem Bereich insbesondere aufgrund eines Isolationsfehlers sind.From the prior art, it is known to apply a field winding to the stator for checking a component of an electrical machine, such as the above-mentioned stator of a generator. The excitation winding can be supplied with an electrical signal having the conventional operating frequency of 50 Hz and a voltage of 6 to 10 kV to produce a field of excitation. The excitation field causes a magnetic flux, which in turn heats the stator. By means of a thermal camera hot spots can then be detected on the component, which are an indication of an unwanted current flow in this area, in particular due to an insulation fault.

Nachteilig an diesem Verfahren bzw. System ist jedoch, dass für die Erzeugung des elektrischen Signals eine hohe Spannung erforderlich ist. Die Erzeugung der hohen Spannung ist insbesondere aufgrund des erforderlichen Eigenbedarfstransformators, Arbeitssicherheitsvorschriften und eine einseitige hohe Belastung problematisch.A disadvantage of this method or system, however, is that a high voltage is required for the generation of the electrical signal. The generation of high voltage is particularly problematic due to the required internal transformer, safety regulations and a one-sided high load.

Zur Reduzierung der hohen Spannung schlägt die EP 1 601 985 B1 ein Verfahren vor, bei dem ein elektrisches Signal mit einer deutlich geringeren Spannung, jedoch mit einer höheren Frequenz von mindestens 400 Hz an die Erregerwicklung angelegt wird. Anschließend kann in herkömmlicher Weise ein fehlerhaftes Bauteil mittels der Thermokamera detektiert werden.To reduce the high voltage suggests the EP 1 601 985 B1 a method in which an electrical signal with a much lower voltage, but with a higher frequency of at least 400 Hz is applied to the exciter winding. Subsequently, a defective component can be detected in a conventional manner by means of the thermal camera.

Nachteilig an den Verfahren zum Überprüfen eines Bauteils gemäß der EP 1 601 985 B1 ist jedoch, dass die Messung und Erkennung eines fehlerhaften Bauteils mittels einer Thermokamera ungenau ist. Grund hierfür ist, dass lediglich die Oberfläche des zu überprüfenden Bauteils untersucht wird. Dies kann jedoch dazu führen, dass kleine Isolationsfehler im Inneren des zu überprüfenden Bauteils unentdeckt bleiben.A disadvantage of the method for checking a component according to the EP 1 601 985 B1 is, however, that the measurement and detection of a defective component by means of a thermal camera is inaccurate. The reason for this is that only the surface of the component to be tested is examined. However, this can lead to small insulation defects remaining undetected inside the component to be tested.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Überprüfen eines Bauteils einer elektrischen Maschine zur Verfügung zu stellen, welches eine höhere Messgenauigkeit aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a system for checking a component of an electrical machine, which has a higher measuring accuracy.

Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bei einem Verfahren zum Überprüfen von mindestens einem Bauteil einer elektrischen Maschine gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Das Verfahren zum Überprüfen von mindestens einem Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Stators eines Generators, umfasst die folgenden Schritte:

– Beaufschlagen einer an dem Bauteil angeordneten Erregerwicklung mit einem ersten elektrischen Signal mit einer ersten Frequenz,
– Erfassen eines ersten in einer an dem Bauteil angeordneten Messwicklung auftretenden frequenzabhängigen Parameters während dem Anliegen des ersten elektrischen Signals,
– Beaufschlagen der Erregerwicklung mit einem zweiten elektrischen Signal mit einer zweiten Frequenz,
– Erfassen eines zweiten in der Messwicklung auftretenden frequenzabhängigen Parameters während dem Anliegen des zweiten elektrischen Signals, und
– Erkennen eines fehlerhaften Bauteils durch Auswerten zumindest des ersten frequenzabhängigen Parameters und des zweiten frequenzabhängigen Parameters.

The object is achieved according to a first aspect of the invention in a method for checking at least one component of an electrical machine according to claim 1. The method for checking at least one component of an electrical machine, in particular a stator of a generator, comprises the following steps:

Subjecting a field winding arranged on the component to a first electrical signal having a first frequency,
Detecting a first frequency-dependent parameter occurring in a measuring winding arranged on the component during the application of the first electrical signal,
Subjecting the field winding to a second electrical signal having a second frequency,
Detecting a second frequency-dependent parameter occurring in the measuring winding during the application of the second electrical signal, and
- Detecting a faulty component by evaluating at least the first frequency-dependent parameter and the second frequency-dependent parameter.

Im Gegensatz zum Stand der Technik wird erfindungsgemäß ein fehlerhaftes Bauteil mit einer verbesserten Messgenauigkeit erkannt, indem mindesten zwei elektrische Signale mit unterschiedlichen Frequenzen an eine Erregerwicklung angelegt werden und jeweils ein frequenzabhängiger Parameter in einer Messwicklung während dem Anliegen des jeweiligen elektrischen Signals erfasst wird. Insbesondere ist erkannt worden, dass durch Auswerten zweier Messungen mit unterschiedlichen Frequenzen aufgrund der Frequenzabhängigkeit der erfassten Parameter eine verbesserte Erkennung eines fehlerhaften Bauteils ermöglicht wird. Auch kleine Isolationsfehler im Inneren des Bauteils können erkannt werden.In contrast to the prior art, a faulty component with an improved measurement accuracy is inventively recognized by at least two electrical signals of different frequencies are applied to a field winding and a frequency-dependent parameter is detected in a measurement winding during the application of the respective electrical signal. In particular, it has been recognized that, by evaluating two measurements with different frequencies, an improved detection of a faulty component is made possible on account of the frequency dependence of the detected parameters. Even small insulation faults inside the component can be detected.

Bei dem zu überprüfenden Bauteil kann es sich insbesondere um einen Stator eines großtechnischen Motors oder Generators handeln. Der Stator kann eine Mehrzahl von Blechpakete umfassen. Insbesondere kann ein Isolationsfehler in dem Bauteil erkannt werden.The component to be tested may in particular be a stator of a large-scale engine or generator. The stator may comprise a plurality of laminated cores. In particular, an insulation fault can be detected in the component.

Zum Überprüfen des Bauteils kann eine Erregerwicklung an das Bauteil angelegt werden. Beispielsweise kann eine Erregerwicklung durch mindestens eine elektrische Leitung gebildet sein, welche um das Bauteil gewickelt werden kann. Durch Beaufschlagen der Erregerwicklung mit einem frequenzabhängigen elektrischen Signal, beispielsweise einem Spannungssignal mit einer ersten Frequenz, wird ein elektrisches Wechselerregerfeld erzeugt. Dieses wiederum erzeugt in dem Bauteil einen magnetischen Fluss.To check the component, a field winding can be applied to the component. For example, an excitation winding may be formed by at least one electrical line which can be wound around the component. By applying the exciting winding with a frequency-dependent electrical signal, for example a voltage signal having a first frequency, an electrical alternating excitation field is generated. This in turn generates a magnetic flux in the component.

In einem ersten Schritt wird ein erstes elektrisches Signal mit einer ersten Frequenz an die Erregerwicklung angelegt. Die erste Frequenz kann bevorzugt zwischen 100 Hz und 600 Hz liegen.In a first step, a first electrical signal with a first frequency is applied to the exciter winding. The first frequency may preferably be between 100 Hz and 600 Hz.

Neben mindestens einer Erregerwicklung kann an dem Bauteil mindestens eine Messwicklung angelegt werden. Die Messwicklung kann ähnlich wie die Erregerwicklung gebildet sein. Mit der Messwicklung kann insbesondere eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines frequenzabhängigen Parameters verbunden sein. Der frequenzabhängige Parameter hängt insbesondere von den in dem Bauteil auftretenden Verlusten ab.In addition to at least one field winding, at least one measuring winding can be applied to the component. The measuring winding can be formed similar to the excitation winding. In particular, a detection device for detecting a frequency-dependent parameter can be connected to the measurement winding. The frequency-dependent parameter depends in particular on the losses occurring in the component.

Während dem Anliegen des ersten elektrischen Signals wird ein in der Messwicklung auftretender erster frequenzabhängiger Parameter erfasst. Der frequenzabhängige elektrische Parameter wird insbesondere durch den im Bauteil fließenden magnetischen Fluss erzeugt. Beispielsweise kann eine in der Messwicklung induzierte elektrische Spannung/Strom gemessen werden.During the application of the first electrical signal, a first frequency-dependent parameter occurring in the measuring winding is detected. The frequency-dependent electrical parameter is generated in particular by the magnetic flux flowing in the component. For example, an induced in the measurement winding voltage / current can be measured.

Insbesondere nach dem Erfassen des ersten frequenzabhängigen Parameters, welcher vorzugsweise während einer bestimmten Zeitspanne erfasst werden kann, wird die Erregerwicklung mit einem zweiten elektrischen Signal mit einer zweiten Frequenz beaufschlagt. Die zweite Frequenz kann bevorzugt zwischen 100 Hz und 600 Hz liegen. Darüber hinaus unterscheidet sich die zweite Frequenz von der ersten Frequenz.In particular, after the detection of the first frequency-dependent parameter, which can preferably be detected during a specific period of time, the excitation winding is acted upon by a second electrical signal having a second frequency. The second frequency may preferably be between 100 Hz and 600 Hz. In addition, the second frequency differs from the first frequency.

Während dem Anliegen des zweiten elektrischen Signals wird ein zweiter frequenzabhängiger Parameter erfasst. Auch dieser hängt unmittelbar mit dem in dem Bauteil auftretenden Verlusten zusammen. Aufgrund der Frequenzabhängigkeit unterscheidet sich der erfasste erste Parameter von dem erfassten zweiten Parameter.During the application of the second electrical signal, a second frequency-dependent parameter is detected. This too is directly related to the losses occurring in the component. Due to the frequency dependence, the detected first parameter differs from the detected second parameter.

Es ist erkannt worden, dass durch Erfassen und Auswerten von mindesten zwei frequenzabhängigen Parameter, die bei unterschiedlichen Erregerfeldern gemessen wurden, aufgrund der Frequenzabhängigkeit der Verluste in einem Bauteil auf ein fehlerhaftes Bauteil geschlossen werden kann. Vorzugsweise kann bei der Auswertung zumindest die erste Frequenz und die zweite Frequenz bzw. die Differenz der beiden Frequenzen mit berücksichtigt werden.It has been recognized that by detecting and evaluating at least two frequency-dependent parameters, which were measured at different excitation fields, due to the frequency dependence of the losses in a component on a faulty component can be concluded. Preferably at least the first frequency and the second frequency or the difference between the two frequencies can be taken into account in the evaluation.

Darüber hinaus wird vorzugsweise vor der Erfassung eines frequenzabhängigen Parameters das entsprechende elektrische Signal für eine vorgebbare Zeitspanne angelegt, um zumindest eine bestimmte Betriebstemperatur zu erreichen. Hierdurch kann die Messung weiter verbessert werden.In addition, preferably before the detection of a frequency-dependent parameter, the corresponding electrical signal is applied for a predefinable period of time in order to achieve at least a specific operating temperature. As a result, the measurement can be further improved.

Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann bei der Auswertung ein Vergleich zwischen dem ersten frequenzabhängigen Parameter und dem zweiten frequenzabhängigen Parameter durchgeführt werden. Dieser Vergleich kann insbesondere zumindest in Abhängigkeit der jeweiligen Erregerfrequenz bzw. zumindest der Differenz der ersten und zweiten Frequenz durchgeführt werden. Wird beispielsweise bei einem Vergleich festgestellt, dass der Anstieg des gemessenen zweiten Parameters gegenüber dem ersten Parameter über einem prognostizierten Anstieg liegt, kann auf ein fehlerhaftes Bauteil geschlossen werden. Der prognostizierte Anstieg kann zumindest von der Differenz der ersten und der zweiten Frequenz abhängen.According to a first embodiment of the method according to the invention, a comparison between the first frequency-dependent parameter and the second frequency-dependent parameter can be carried out during the evaluation. This comparison can in particular be carried out at least as a function of the respective exciter frequency or at least the difference of the first and second frequency. If, for example, it is determined during a comparison that the increase of the measured second parameter from the first parameter is above a predicted increase, it is possible to conclude that a defective component is involved. The predicted increase may depend at least on the difference between the first and the second frequency.

Vorzugsweise können weitere frequenzabhängige Parameter bei weiteren Erregerfeldern mit unterschiedlichen Frequenzen erfasst werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die Erregerwicklung mit mindestens einem weiteren elektrischen Signal mit einer weiteren Frequenz beaufschlagt werden. Vorzugsweise können zumindest fünf unterschiedliche elektrische Signale mit fünf unterschiedlichen Frequenzen erzeugt werden. Der in der Messwicklung auftretende weitere frequenzabhängige Parameter kann während dem Anliegen des weiteren elektrischen Signals erfasst werden. Der weitere frequenzabhängige Parameter kann bei der Auswertung berücksichtigt werden. Indem eine Mehrzahl von frequenzabhängigen Parametern für unterschiedliche frequenzabhängige elektrische (Erreger-)Signale erfasst wird, kann die Genauigkeit des Messverfahrens weiter verbessert werden.Preferably, further frequency-dependent parameters can be detected in further exciter fields with different frequencies. According to one embodiment, the excitation winding can be subjected to at least one further electrical signal with a further frequency. Preferably, at least five different electrical signals with five different frequencies can be generated. The occurring in the measurement winding further frequency-dependent parameters can be detected during the application of the further electrical signal. The additional frequency-dependent parameter can be taken into account in the evaluation. By detecting a plurality of frequency-dependent parameters for different frequency-dependent electrical (exciter) signals, the accuracy of the measurement method can be further improved.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform können bei der Auswertung erste Hystereseverluste und/oder erste Wirbelstromverluste aus dem ersten frequenzabhängigen Parameter bestimmt werden. Bei der Auswertung können zweite Hystereseverluste und/oder zweite Wirbelstromverluste aus dem zweiten frequenzabhängigen Parameter bestimmt werden. Durch einen Vergleich zumindest der ersten Hystereseverluste und der zweiten Hystereseverluste und/oder durch einen Vergleich zumindest der ersten Wirbelstromverluste und der zweiten Wirbelstromverluste kann ein fehlerhaftes Bauteil erkannt werden. Insbesondere kann eine Separation der einzelnen Verlustanteile mittels verschiedener Frequenzen durchgeführt werden. Grund hierfür ist, dass die Hystereseverluste und Wirbelstromverluste unterschiedliche Frequenzabhängigkeiten besitzen. Während die Hystereseverluste linear von der Frequenz abhängen, hängen die Wirbelstromverluste quadratisch von der Frequenz ab. Eine derartige separate Verlustbestimmung ermöglicht eine genauere Beurteilung des zu überprüfenden Bauteils, insbesondere eine genauere Beurteilung des Blechzustands des Bauteils.According to a particularly preferred embodiment, during the evaluation, first hysteresis losses and / or first eddy current losses can be determined from the first frequency-dependent parameter. During the evaluation, second hysteresis losses and / or second eddy current losses can be determined from the second frequency-dependent parameter. By comparing at least the first hysteresis losses and the second hysteresis losses and / or by comparing at least the first eddy current losses and the second eddy current losses, a faulty component can be detected. In particular, a separation of the individual loss components can be carried out by means of different frequencies. The reason for this is that the hysteresis losses and eddy current losses have different frequency dependencies. While the hysteresis losses depend linearly on the frequency, the eddy current losses depend quadratically on the frequency. Such a separate loss determination allows a more accurate assessment of the component to be tested, in particular a more accurate assessment of the sheet metal state of the component.

Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausführungsform bei der Auswertung zumindest der erste frequenzabhängige Parameter mit einem ersten frequenzabhängigen Referenzparameter verglichen werden. Ein fehlerhaftes Bauteil kann bei Detektion einer Abweichung zwischen dem ersten frequenzabhängigen Parameter und dem ersten frequenzabhängigen Referenzparameter erkannt werden. Bei dieser eigenständig erfinderischen Ausgestaltung kann durch einen Vergleich des erfassten ersten frequenzabhängigen Parameters mit einem ersten Referenzparameter ein fehlerhaftes Bauteil erkannt werden. Bei dem ersten Referenzparameter kann es sich beispielsweise um einen von dem Hersteller vorgegeben Referenzparameter handeln. Vorzugsweise basiert der Referenzparameter auf einer Referenzmessung mit dem ersten elektrischen Signal. Insbesondere kann zu einem vorherigen Zeitpunkt bereits mit dem gleichen elektrischen Signal, also mit der gleichen Frequenz und der gleichen Amplitude, an dem Bauteil eine Messung durchgeführt und ein frequenzabhängiger Referenzparameter erfasst worden sein. Ein fehlerhaftes Bauteil kann insbesondere dadurch erkannt werden, dass der aktuell erfasste erste Parameterwert größer ist als der Referenzparameter. Grund hierfür ist, dass bei einem Isolationsfehler die Verluste, insbesondere die Wirbelstromverluste, in dem Bauteil steigen. In einfacher Weise und ggf. ohne ein zweites elektrisches Signal kann ein fehlerhaftes Bauteil erkannt werden. Es versteht sich, dass auch der erfasste zweite frequenzabhängige Parameter mit einem zweiten Referenzparameter, welcher insbesondere auf einer zweiten Referenzmessung mit dem zweiten elektrischen Signal beruht, verglichen werden kann. Es versteht sich ferner, dass alternativ durch Variieren des angelegten elektrischen Signals derart, dass der erste frequenzabhängige Parameter mit dem ersten Referenzparameter übereinstimmt, und Vergleichen beispielsweise der Amplitude und/oder Frequenz des ersten elektrischen Signals mit dem Amplitude und/oder Frequenz des ersten elektrischen Referenzsignals auf ein fehlerhaftes Bauteil geschlossen werden kann.In addition, according to a further embodiment, in the evaluation, at least the first frequency-dependent parameter can be compared with a first frequency-dependent reference parameter. A faulty component can be detected upon detection of a deviation between the first frequency-dependent parameter and the first frequency-dependent reference parameter. In this independently inventive embodiment, a faulty component can be detected by comparing the detected first frequency-dependent parameter with a first reference parameter. The first reference parameter may be, for example, a reference parameter specified by the manufacturer. Preferably, the reference parameter is based on a reference measurement with the first electrical signal. In particular, a measurement can already be carried out on the component at a previous time with the same electrical signal, ie with the same frequency and the same amplitude, and a frequency-dependent reference parameter can be detected. A faulty component can be detected in particular by the fact that the currently detected first parameter value is greater than the reference parameter. The reason for this is that with an insulation fault, the losses, in particular the eddy current losses, increase in the component. In a simple manner and possibly without a second electrical signal, a faulty component can be detected. It is understood that the detected second frequency-dependent parameter can also be compared with a second reference parameter, which is based, in particular, on a second reference measurement with the second electrical signal. It is further understood that, alternatively, by varying the applied electrical signal such that the first frequency-dependent parameter matches the first reference parameter, and comparing, for example, the amplitude and / or frequency of the first electrical signal to the amplitude and / or frequency of the first electrical reference signal can be concluded on a faulty component.

Wird keine Abweichung detektiert, weist das zu überprüfende Bauteil keine Fehler auf.If no deviation is detected, the component to be checked has no errors.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zumindest der erfasste erste frequenzabhängige Parameter gespeichert werden. Beispielsweise kann der erfasste erste frequenzabhängige Parameter zusammen mit einem Zeitstempel und zumindest der Frequenz und/oder der Amplitude des ersten elektrischen Signals in einer Datenbank gespeichert werden. Darüber hinaus kann dem gespeicherten frequenzabhängigen Parameter eine (eindeutige) Kennung des Bauteils zugeordnet werden. Hierdurch können in einer Datenbank eine Vielzahl an Parametern von unterschiedlichen Bauteilen hinterlegt werden. Der gespeicherte erste frequenzabhängige Parameter kann der erste elektrische Referenzparameter für eine weitere Überprüfung des Bauteils zu einem späteren Zeitpunkt sein. Mit anderen Worten kann der aktuelle erste frequenzabhängige Parameterwert mit einem gespeicherten ersten frequenzabhängigen Parameterwert einer vergangenen Messung verglichen werden. In entsprechender Weise kann ggf. der zweite frequenzabhängige Parameterwert, vorzugsweise sämtliche erfassten frequenzabhängige Parameterwerte eines Bauteils in einer Datenbank gespeichert und bei einer weiteren Überprüfung des Bauteils zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise einige Jahre später, als Referenzparameter genutzt werden.According to a further preferred embodiment, at least the detected first frequency-dependent parameter can be stored. For example, the detected first frequency-dependent parameter can be stored together with a time stamp and at least the frequency and / or the amplitude of the first electrical signal in a database. In addition, the stored frequency-dependent parameter can be assigned a (unique) identifier of the component. As a result, a large number of parameters of different components can be stored in a database. The stored first frequency-dependent parameter may be the first electrical reference parameter for a further inspection of the component at a later time. In other words, the current first frequency-dependent Parameter value to be compared with a stored first frequency-dependent parameter value of a past measurement. In a corresponding manner, if appropriate, the second frequency-dependent parameter value, preferably all detected frequency-dependent parameter values of a component, can be stored in a database and used as a reference parameter in a further check of the component at a later time, for example a few years later.

Wie bereits beschrieben wurde, kann vorzugsweise als frequenzabhängiger Parameter die in der Messwicklung induzierte Spannung erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Spannungsamplitude des ersten elektrischen Signals und/oder die Spannungsamplitude des zweiten elektrischen Signals erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Stromamplitude des ersten elektrischen Signals und/oder die Stromamplitude des zweiten elektrischen Signals erfasst werden. Vorzugsweise sämtliche der vorgenannten Parameter können in zuvor beschriebener Weise in einer Datenbank hinterlegt werden. In einfacher Weise kann zu einem späteren Zeitpunkt zumindest eine Messung mit einem ersten elektrischen Signal wiederholt und der gemessene erste frequenzabhängige Parameter mit dem gespeicherten ersten (Referenz-)Parameter für eine Auswertung verglichen werden.As already described, the voltage induced in the measuring winding can preferably be detected as a frequency-dependent parameter. Alternatively or additionally, the voltage amplitude of the first electrical signal and / or the voltage amplitude of the second electrical signal can be detected. Alternatively or additionally, the current amplitude of the first electrical signal and / or the current amplitude of the second electrical signal can be detected. Preferably, all of the aforementioned parameters can be stored in a previously described manner in a database. In a simple way, at least one measurement can be repeated at a later time with a first electrical signal and the measured first frequency-dependent parameter can be compared with the stored first (reference) parameter for an evaluation.

Grundsätzlich ist für die Erkennung eines fehlerhaften Bauteils eine Thermographie des Bauteils während des Messverfahrens nicht erforderlich. Vorzugsweise kann zur Dokumentation eine Thermographie des zu überprüfenden Bauteils während dem Anliegen des ersten elektrischen Signals und/oder während dem Anliegen des zweiten elektrischen Signals durchgeführt werden.Basically, a thermography of the component during the measurement process is not required for the detection of a faulty component. Preferably, for documentation, a thermography of the component to be tested during the application of the first electrical signal and / or during the application of the second electrical signal can be performed.

Die erste und die zweite Frequenz können weiterhin vorzugsweise zwischen 100 Hz und 600 Hz, insbesondere zwischen 150 Hz und 380 Hz, liegen. Grund hierfür ist, dass es für die Verlustbestimmung aufgrund des Skin-Effektes nicht sinnvoll ist, zu hohe Frequenzen zu wählen. Für die im Generatorbau üblichen Blechdicken hat sich eine obere Grenze von 600 Hz als besonders gut erwiesen. Es versteht sich, dass bei anderen Blechdicken auch andere Grenzwerte gewählt werden können.The first and second frequencies may furthermore preferably be between 100 Hz and 600 Hz, in particular between 150 Hz and 380 Hz. The reason for this is that it is not sensible to choose high frequencies for the loss determination due to the skin effect. For the usual sheet thicknesses in generator construction, an upper limit of 600 Hz has proven to be particularly good. It is understood that other limits can be selected for other sheet thicknesses.

Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung bei einem System zum Überprüfen von mindestens einem Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Stators eines Generators, gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Das System umfasst mindestens eine Erregerwicklung, welche an dem zu überprüfenden Bauteil anordenbar ist. Das System umfasst mindestens eine Signalerzeugungseinrichtung zum Beaufschlagen der Erregerwicklung mit einem ersten elektrischen Signal mit einer ersten Frequenz. Die Signalerzeugungseinrichtung ist eingerichtet, die Erregerwicklung mit mindestens einem zweiten elektrischen Signal mit einer zweiten Frequenz zu beaufschlagen. Mindestens eine an dem zu überprüfenden Bauteil anordenbar Messwicklung ist vorgesehen. Mindestens eine Erfassungseinrichtung eingerichtet zum Erfassen von einem ersten an der Messwicklung auftretenden frequenzabhängigen Parameter während dem Anliegen des ersten elektrischen Signals ist vorgesehen. Die Erfassungseinrichtung ist zum Erfassen von einem zweiten an der Messwicklung auftretenden frequenzabhängigen Parameter während dem Anliegen des zweiten elektrischen Signals eingerichtet. Mindestens eine Auswerteeinrichtung ist zum Erkennen eines fehlerhaften Bauteils zumindest in Abhängigkeit des ersten frequenzabhängigen Parameters und des zweiten frequenzabhängigen Parameters vorgesehen.The object is achieved according to a further aspect of the invention in a system for checking at least one component of an electrical machine, in particular a stator of a generator, according to claim 9. The system comprises at least one field winding, which can be arranged on the component to be tested. The system comprises at least one signal generating device for applying a first electrical signal having a first frequency to the exciter winding. The signal generating device is set up to apply at least one second electrical signal to the exciter winding at a second frequency. At least one measuring winding that can be arranged on the component to be checked is provided. At least one detection device configured to detect a frequency-dependent parameter occurring at the measurement winding during the application of the first electrical signal is provided. The detection device is set up to detect a second frequency-dependent parameter occurring at the measurement winding during the application of the second electrical signal. At least one evaluation device is provided for detecting a defective component at least in dependence on the first frequency-dependent parameter and the second frequency-dependent parameter.

Das System ist insbesondere zur Durchführung des oben genannten Verfahrens geeignet. Als Erfassungseinrichtung kann eine geeignete Messeinrichtung eingesetzt werden, welche mit der Messwicklung verbunden sein kann. Die Auswerteeinrichtung kann eine Recheneinrichtung, wie ein Computer oder dergleichen, sein.The system is particularly suitable for carrying out the above-mentioned method. As a detection device, a suitable measuring device can be used, which may be connected to the measuring winding. The evaluation device may be a computing device, such as a computer or the like.

Zur Dokumentation der Überprüfung des Bauteils kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems mindestens eine Thermokamera eingerichtet zur Durchführung einer Thermographie des zu überprüfenden Bauteils während dem Anliegen des ersten elektrischen Signals und/oder während dem Anliegen des zweiten elektrischen Signals vorgesehen sein.In order to document the inspection of the component, according to a preferred embodiment of the system according to the invention, at least one thermal camera can be provided for carrying out a thermography of the component to be tested during the application of the first electrical signal and / or during the application of the second electrical signal.

Die Merkmale der Verfahren und Vorrichtungen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können Merkmale der Beschreibung und/oder der abhängigen Ansprüche, auch unter vollständiger oder teilweiser Umgehung von Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, in Alleinstellung oder frei miteinander kombiniert eigenständig erfinderisch sein.The features of the methods and devices are freely combinable. In particular features of the description and / or the dependent claims, even in complete or partial circumvention of features of the independent claims, in isolation or freely combined with each other independently be inventive.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren zum Überprüfen von mindestens einem Bauteil und das erfindungsgemäße System zum Überprüfen von mindestens einem Bauteil auszugestalten und weiterzuentwickeln. Hierzu sei einerseits verwiesen auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:There are now a large number of possibilities for designing and further developing the method according to the invention for checking at least one component and the system according to the invention for checking at least one component. On the one hand, reference is made to the independent one Claims subordinate claims, on the other hand to the description of embodiments in conjunction with the drawings. In the drawing shows:

1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, 1 a schematic view of a first embodiment of a system according to the present invention,

2 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung, 2 a schematic view of another embodiment of a system according to the present invention,

3 ein beispielhaftes Diagramm der in einem zu überprüfenden Bauteil auftretenden Eisenverluste über die Frequenz, und 3 an exemplary diagram of occurring in a component to be tested iron losses over the frequency, and

4 ein Flussdiagram eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 a flow chart of an embodiment of a method according to the present invention.

Nachfolgend werden für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.Hereinafter, like reference numerals will be used for like elements.

Die 1 zeigt eine Messanordnung 2 mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Systems 4 gemäß der vorliegenden Erfindung zum Überprüfen eines Bauteils 6 einer elektrischen Maschine.The 1 shows a measuring arrangement 2 with a first embodiment of a system 4 according to the present invention for checking a component 6 an electric machine.

Bei dem zu überprüfenden Bauteil 6 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um einen Stator 6 eines Generators. Der Stator 6 ist insbesondere Bestandteil eines großtechnischen Generators, wie einem Drehgenerator. Ein derartiger Generator umfasst einen beweglichen Rotor und einen feststehenden Stator 6. Der Rotor wird im Betrieb des Generators z. B. durch mechanische Energie in Rotation versetzt. Durch ein vom Rotor mit einem Dauermagneten oder einem Elektromagneten erzeugtes, umlaufendes magnetisches Gleichfeld wird in den Leitern oder Leiterwicklungen des Stators 6 durch die Lorentzkraft im Betrieb eine elektrische Spannung induziert.For the component to be tested 6 this is a stator in the present exemplary embodiment 6 a generator. The stator 6 is in particular part of a large-scale generator, such as a rotary generator. Such a generator comprises a movable rotor and a fixed stator 6 , The rotor is in operation of the generator z. B. offset by mechanical energy in rotation. By a circulating magnetic DC field generated by the rotor with a permanent magnet or an electromagnet is in the conductors or conductor windings of the stator 6 induced by the Lorentz force during operation an electrical voltage.

Der insbesondere symmetrisch zu einer Rotationsachse ausgebildete Stator 6 weist eine Mehrzahl von (nicht gezeigten) Blechlamellen bzw. Blechpakete auf. Der Grund für eine „geblechte” Ausführung des Stators 6 liegt in der mit einem Einsatz magnetischer Wechselfelder einhergehenden Erwärmung aufgrund von Wirbelstromverlusten. Um die unerwünschten Verluste, insbesondere die Wirbelstromverluste zu verringern, wird der Stator 6 „geblecht” ausgebildet. Ein Blechpaket kann beispielsweise lackisolierte Elektrobleche umfassen.The particular symmetrical to a rotation axis formed stator 6 has a plurality of (not shown) laminations or laminated cores. The reason for a "bleached" version of the stator 6 lies in the associated with an application of alternating magnetic fields heating due to eddy current losses. In order to reduce the undesirable losses, in particular the eddy current losses, the stator 6 "Geblecht" trained. A laminated core may include, for example, paint-insulated electrical sheets.

Es versteht sich, dass gemäß anderen Varianten der Erfindung auch andere Bauteile mit dem System 4 überprüft werden können, wie ein Stator eines Motors oder dergleichen.It is understood that according to other variants of the invention, other components with the system 4 can be checked, such as a stator of an engine or the like.

Während des Betriebs des Generators in einem Kraftwerk kann es zu Beschädigungen der Isolation zwischen den Blechen kommen. Das dargestellte System 4, insbesondere ein Messsystem 4, ist dazu eingerichtet, Beschädigung des Bauteils 6 zu detektieren bzw. fehlerhafte Bauteile 6 zu erkennen. Vorzugsweise ist das System 4 dazu eingerichtet, Isolationsbeschädigungen der Blechpakete des Stators 6 zu erkennen.During operation of the generator in a power plant, damage to the insulation between the sheets may occur. The illustrated system 4 , in particular a measuring system 4 , is designed to damage the component 6 to detect or faulty components 6 to recognize. Preferably, the system is 4 adapted to insulation damage to the laminated cores of the stator 6 to recognize.

Das dargestellte System 4 umfasst eine vorzugsweise regelbare Signalerzeugungseinrichtung 14, wie eine Spannungssignalerzeugungseinrichtung 14. Die Signalerzeugungseinrichtung 14 bzw. Spannungsquelle 14 kann insbesondere dazu eingerichtet sein, ein vorgebbares erstes elektrisches Signal mit einer ersten Frequenz und mindestens ein vorgebbares zweites elektrisches Signal mit einer zweiten Frequenz zu erzeugen, wobei sich die erste Frequenz von der zweiten Frequenz unterscheidet. Vorzugsweise kann die Signalerzeugungseinrichtung 14 eingerichtet sein, eine Vielzahl an elektrischen Signalen mit jeweils unterschiedlichen Frequenzen zu erzeugen. Die Frequenzen können zwischen 100 Hz und 600 Hz liegen. Beispielsweise können elektrische Signale mit 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz und 600 Hz erzeugt werden.The illustrated system 4 comprises a preferably controllable signal generating device 14 as a voltage signal generating means 14 , The signal generating device 14 or voltage source 14 In particular, it may be configured to generate a predeterminable first electrical signal having a first frequency and at least one predeterminable second electrical signal having a second frequency, wherein the first frequency differs from the second frequency. Preferably, the signal generating device 14 be configured to generate a variety of electrical signals, each with different frequencies. The frequencies can be between 100 Hz and 600 Hz. For example, electrical signals can be generated at 100 Hz, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz and 600 Hz.

Vorzugsweise kann das erste elektrische Signal zudem eine erste bestimmte Spannungsamplitude und eine erste bestimmte Stromamplitude und das zweite elektrische Signal eine zweite bestimmte Spannungsamplitude und eine zweite bestimmte Stromamplitude aufweisen.Preferably, the first electrical signal may also have a first determined voltage amplitude and a first determined current amplitude, and the second electrical signal may have a second determined voltage amplitude and a second determined current amplitude.

Beispielsweise kann als Signalerzeugungseinrichtung 14 bzw. Spannungsquelle 14 ein einphasiger Umrichter (Leistungselektronik) eingesetzt werden.For example, as a signal generating device 14 or voltage source 14 a single-phase inverter (power electronics) are used.

Mit der Signalerzeugungseinrichtung 14 ist eine Erregerwicklung 18 verbunden. Die Erregerwicklung 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem zu überprüfenden Bauteil 6 angeordnet. Wie aus der 1 zu erkennen ist, verlaufen die Windungen der Erregerwicklung 18 in Richtung der Rotationsachse des Stators 6. Die Signalerzeugungseinrichtung 14 kann die Erregerwicklung 18 mit den zuvor beschrieben elektrischen Signalen beaufschlagen. Ein an der Erregerwicklung 18 angelegtes elektrisches (Wechsel-)Signal erzeugt ein Erregerfeld, welches einen magnetischen Fluss im Bauteil 6 bewirkt.With the signal generating device 14 is a pathogen development 18 connected. The excitation winding 18 is in the present embodiment of the component to be tested 6 arranged. Like from the 1 it can be seen that the windings of the excitation winding are running 18 in the direction of the axis of rotation of the stator 6 , The signal generating device 14 can the excitation winding 18 apply the electrical signals described above. One at the exciter winding 18 applied electrical (alternating) signal generates a field excitation, which is a magnetic flux in the component 6 causes.

Darüber hinaus umfasst das System 4 vorliegend eine Spannungserfassungseinrichtung 8. Diese dient insbesondere dazu, sicherzustellen, dass die Erregerwicklung 18 mit einem elektrischen Signal beaufschlagt wird, welches eine bestimmte Spannung, insbesondere eine bestimmte Spannungsamplitude, aufweist. Ferner umfasst das System 4 vorliegend eine Stromerfassungseinrichtung 10. Diese dient insbesondere dazu, sicherzustellen, dass die Erregerwicklung 18 mit einem elektrischen Signal beaufschlagt wird, welches einen bestimmten Strom, insbesondere eine bestimmte Stromamplitude, aufweist.In addition, the system includes 4 present voltage detection device 8th , This serves in particular to ensure that the excitation winding 18 is subjected to an electrical signal having a certain voltage, in particular a certain voltage amplitude. Furthermore, the system includes 4 in the present case, a current detection device 10 , This serves in particular to ensure that the excitation winding 18 is acted upon by an electrical signal having a certain current, in particular a certain current amplitude.

Das dargestellte System 4 umfasst neben einer Erregerwicklung 18 ferner eine Messwicklung 16. Die Messwicklung 16 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem zu überprüfenden Bauteil 6 angeordnet. Wie aus der 1 zu erkennen ist, verlaufen die Windungen der Messwicklung 16 in Richtung der Rotationsachse des Stators 6.The illustrated system 4 includes in addition to a field winding 18 also a measuring winding 16 , The measuring winding 16 is in the present embodiment of the component to be tested 6 arranged. Like from the 1 can be seen, run the turns of the measuring winding 16 in the direction of the axis of rotation of the stator 6 ,

Die Messwicklung 16 ist mit einer Erfassungseinrichtung 12 zum Erfassen eines während dem Anliegen eines elektrischen Signals in der Erregerwicklung 16 in der Messwicklung 16 auftretenden frequenzabhängigen Parameters verbunden.The measuring winding 16 is with a detection device 12 for detecting a while applying an electrical signal in the field winding 16 in the measuring winding 16 occurring frequency-dependent parameter connected.

Vorliegend ist als Erfassungseinrichtung 12 eine Spannungserfassungseinrichtung 12 zum Erfassen einer in der Messwicklung 16 induzierten Spannung vorgesehen.In the present case is as a detection device 12 a voltage detection device 12 for detecting one in the measuring winding 16 induced voltage provided.

Des Weiteren ist eine Auswerteeinrichtung 20 vorgesehen. Beispielsweise kann eine Recheneinrichtung in Form eines Computers, Mikroprozessors, etc. vorgesehen sein. Die Auswerteeinrichtung 20 weist vorliegend eine Kommunikationsverbindung zu den Erfassungseinrichtungen 8, 10 und 12 auf. Vorzugsweise können die erfassten Parameterwerte von den Erfassungseinrichtungen 8, 10 und 12 der Auswerteeinrichtung 20 zur Verfügung gestellt werden. Es versteht sich, dass auch die Signalerzeugungseinrichtung 14 mit der Auswerteeinrichtung 20 gekoppelt sein kann.Furthermore, an evaluation device 20 intended. For example, a computing device in the form of a computer, microprocessor, etc. may be provided. The evaluation device 20 in the present case has a communication connection to the detection devices 8th . 10 and 12 on. Preferably, the detected parameter values may be from the detection means 8th . 10 and 12 the evaluation device 20 to provide. It is understood that the signal generating device 14 with the evaluation device 20 can be coupled.

Die Auswerteeinrichtung 20 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von zumindest einem ersten von der Erfassungseinrichtung 12 erfassten frequenzabhängigen Parameter und einem zweiten von der Erfassungseinrichtung 12 erfassten frequenzabhängigen Parameter zu überprüfen, ob das Bauteil 6 fehlerhaft ist.The evaluation device 20 is arranged to be dependent on at least a first one of the detection means 12 detected frequency-dependent parameter and a second of the detection device 12 detected frequency-dependent parameters to check if the component 6 is faulty.

Aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung der Erfassungseinrichtungen 8 und 10 kann die Auswerteeinrichtung 20 die Wirkleistung an der Erregerwicklung 18 bestimmen. Diese Wirkleistung wird in dem Stator 6, insbesondere in den Blechpaketen, über Hystereseverluste und Wirbelstromverluste in Wärme umgesetzt. Der in dem Stator 6 bzw. dem Blechpaket erzeugte magnetische Fluss erzeugt in der Messwicklung 16 eine induzierte Spannung. Diese kann über die Erfassungseinrichtung 12 gemessen und an die Auswerteeinrichtung 20 weitergeleitet werden. Durch die Messung bei zumindest einer ersten und einer zweiten Frequenz können die Verlusteinflüsse separiert werden. Insbesondere können die Wirbelstromverluste gesondert beurteilt werden. Dies ermöglicht eine genauere, feinfühligere Beurteilung des Zustands des Stators 6. Dies wird nachfolgend detailliert beschrieben werden.From the measured current and the measured voltage of the detectors 8th and 10 can the evaluation device 20 the active power at the excitation winding 18 determine. This active power is in the stator 6 , in particular in the laminated cores, converted into heat via hysteresis losses and eddy current losses. The one in the stator 6 or the laminated core generated magnetic flux generated in the measuring winding 16 an induced voltage. This can via the detection device 12 measured and sent to the evaluation device 20 to get redirected. By measuring at least a first and a second frequency, the loss effects can be separated. In particular, the eddy current losses can be assessed separately. This allows a more accurate, more sensitive assessment of the state of the stator 6 , This will be described in detail below.

Ferner kann die Auswerteeinrichtung 20 eine (nicht dargestellte) Speichereinrichtung, wie eine Datenbank, aufweisen und/oder mit dieser verbunden sein. Insbesondere können die von den Erfassungseinrichtungen 8, 10 und 12 bereitgestellten Daten abgespeichert werden. Diese können zusammen mit einer eindeutigen Kennung des Bauteils 6 und einem Zeitstempel abgespeichert werden.Furthermore, the evaluation device 20 a storage device (not shown), such as a database, and / or be connected to this. In particular, those of the detection devices 8th . 10 and 12 provided data are stored. These can be combined with a unique identifier of the component 6 and a timestamp.

2 zeigt eine weitere schematische Ansicht einer Messanordnung 2.1 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Systems 4.1 zum Überprüfen eines Bauteils 6 einer elektrischen Maschine. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden nachfolgend nur die Unterschiede des Systems 4.1 gemäß der 2 im Vergleich zu dem System 4 gemäß 1 näher erläutert. 2 shows a further schematic view of a measuring arrangement 2.1 with another embodiment of a system 4.1 to check a component 6 an electric machine. To avoid repetition, below are only the differences of the system 4.1 according to the 2 compared to the system 4 according to 1 explained in more detail.

Wie aus der 2 zu erkennen ist, ist in dem System 4.1 zusätzlich eine Thermokamera 22, insbesondere eine Infrarotkamera 22, vorgesehen. Mit der Thermokamera 22 können während des Messverfahrens, vorzugsweise während dem Anliegen sämtlicher elektrischer Signale, Heißstellen auf der Oberfläche des Bauteils 6 erfasst werden. Dies dient insbesondere zur weiteren Dokumentation und zur Messkontrolle.Like from the 2 It is evident in the system 4.1 in addition a thermal camera 22 , in particular an infrared camera 22 , intended. With the thermal camera 22 can during the measurement process, preferably during the presence of all electrical signals, hot spots on the surface of the component 6 be recorded. This serves in particular for further documentation and for measuring control.

Hierzu ist die Thermokamera 22 über eine Kommunikationsverbindung mit der Auswerteeinrichtung 20 verbunden, um die erfassten Daten der Auswerteeinrichtung 20 zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise kann die Auswerteeinrichtung 20 diese Daten nutzen und mit den Messergebnissen vergleichen, um evtl. fehlerhafte Messungen zu detektieren. This is the thermal camera 22 via a communication link with the evaluation device 20 connected to the collected data of the evaluation 20 to provide. For example, the evaluation device 20 Use this data and compare it with the measurement results to detect any erroneous measurements.

Die Eisenverluste P_Fe im Stator 6 setzten sich vor allem aus Hystereseverlusten P_H und Wirbelstromverlusten P_W zusammen. Während die Hystereseverluste P_H von der Anzahl der Ummagnetisierungen und damit linear von der Frequenz f abhängen, geht bei den Wirbelstromverlusten P_W das Quadrat der Frequenz f ein. Beiden Verlustanteilen P_H und P_W ist gemein, dass sie im gleichen Maße vom Quadrat der magnetischen Flussdichte B abhängen.The iron losses P _Fe in the stator 6 consisted mainly of hysteresis losses P _H and eddy current losses P _W. While the hysteresis losses P _H depend on the number of remagnetizations and thus linearly on the frequency f, the squareness of the eddy current losses P _{W is} the square of the frequency f. Both loss ratios P _H and P _W have in common that they depend to the same extent on the square of the magnetic flux density B.

Die Wirbelstromverluste werden bei niedrigen Frequenzen zudem maßgeblich von der Blechdicke bestimmt. Im Fall eines Isolationsschadens an mehr als einer Stelle zwischen zwei Blechen kommt es zu einem erhöhten induzierten Stromfluss. Grund hierfür ist, dass die effektive Blechdicke durch die Kurzschlussstellen erhöht wurde. Es ist erkannt worden, dass es aufgrund des Skin-Effektes für die Verlustbestimmung nicht sinnvoll ist, zu hohe Frequenzen zu wählen. Bei den im Generatorbau üblichen Blechdicken sollten vorzugweise Frequenzen kleiner gleich 600 Hz gewählt werden. Beispielsweise können unterschiedliche elektrische Signale mit Frequenzschritten von 100 Hz erzeugt werden.The eddy current losses are also determined by the sheet thickness at low frequencies. In the case of insulation damage at more than one point between two sheets, there is an increased induced current flow. The reason for this is that the effective sheet thickness has been increased by the short circuit points. It has been recognized that, due to the skin effect, it is not useful for loss determination to choose too high frequencies. Frequencies less than or equal to 600 Hz should preferably be selected for the sheet thicknesses customary in generator construction. For example, different electrical signals with frequency steps of 100 Hz can be generated.

Für die Eisenverluste P_Fe gilt: P_FE = P_H + W = C₁B²f + C₂B²d²f². (a) For the iron losses P _Fe : P _FE = P _H + W = C ₁ B ² f + C ₂ B ² d ² f ² . (A)

Die beiden Materialspezifischen Konstanten C₁ und C₂ lassen sich mittels zweier Messungen bei gleicher magnetischer Induktion einfach bestimmen, da die Formel für die Eisenverluste durch eine Division durch die Frequenz linearisiert werden kann. Es ergibt sich dann folgende Formel:

The two material-specific constants C ₁ and C ₂ can be easily determined by means of two measurements with the same magnetic induction, since the formula for the iron losses can be linearized by a division by the frequency. The result is the following formula:

Die oben genannte Formel ist beispielhaft für eine erste Messreihe B₁ und einer zweiten Messreihe B₂ in 3 dargestellt. Wie aus der 3 zu erkennen ist, ist beispielhaft für B1 dessen Zusammensetzung aus den Faktoren D = C₁B₁ ² und E = C₂B²d²f abgebildet.The above-mentioned formula is exemplary for a first measurement series B ₁ and a second measurement series B ₂ in FIG 3 shown. Like from the 3 can be seen, is exemplified for B1 whose composition of the factors D = C ₁ B ₁ ² and E = C ₂ B ² d ² f mapped.

Nachfolgend wird beispielhaft anhand 4 das Verfahren zum Überprüfen eines Bauteils 6 einer elektrischen Maschine erläutert.The following is an example using 4 the method of inspecting a component 6 an electric machine explained.

In einem ersten Schritt 401 erzeugt die Signalerzeugungseinrichtung 14 ein erstes elektrisches Signal mit einer ersten Frequenz, z. B. 200 Hz. Das erste elektrische Signal weist eine erste bestimmte Amplitude auf. Das erste elektrische Signal wird an die Erregerwicklung 18 für einen bestimmten Zeitraum angelegt.In a first step 401 generates the signal generating device 14 a first electrical signal having a first frequency, e.g. B. 200 Hz. The first electrical signal has a first specific amplitude. The first electrical signal is applied to the exciter winding 18 created for a certain period of time.

Nach einer vorgebbaren Aufwärmphase wird mittels der Erfassungseinrichtung 12 in Schritt 402 eine in der Messwicklung 16 während dem angelegten ersten elektrischen Signal induzierte Spannung erfasst. Zeitgleich kann optional in einem Schritt 403 eine Thermographie des Bauteils 6 zu Dokumentationszwecken durchgeführt werden.After a predetermined warm-up phase by means of the detection device 12 in step 402 one in the measuring winding 16 detected during the applied first electrical signal induced voltage. At the same time can be optional in one step 403 a thermography of the component 6 for documentation purposes.

Vorzugsweise wird nach der Erfassung des ersten frequenzabhängigen Parameters und der Weiterleitung des Parameters an eine Auswerteeinrichtung 20 im Schritt 401 entsprechend den vorherigen Ausführungen mindestens ein zweites elektrisches Signal mit einer zweiten Frequenz, z. B. 400 Hz, erzeugt, und an die Erregerwicklung 18 angelegt.Preferably, after the detection of the first frequency-dependent parameter and the forwarding of the parameter to an evaluation device 20 in step 401 according to the previous embodiments, at least a second electrical signal having a second frequency, z. B. 400 Hz, generated, and to the exciter winding 18 created.

Nach einer vorgebbaren Aufwärmphase wird mittels der Erfassungseinrichtung 12 in Schritt 402 eine in der Messwicklung 16 während dem angelegten zweiten elektrischen Signal induzierte Spannung erfasst. Zeitgleich kann optional in dem Schritt 403 eine Thermographie des Bauteils 6 zu Dokumentationszwecken durchgeführt werden.After a predetermined warm-up phase by means of the detection device 12 in step 402 one in the measuring winding 16 detected during the applied second electrical signal induced voltage. At the same time optional in the step 403 a thermography of the component 6 for documentation purposes.

Die Schritte 401 und 402 sowie optional 403 können mit weiteren elektrischen Signalen wiederholt werden.The steps 401 and 402 as well as optional 403 can be repeated with additional electrical signals.

In einem Auswerteschritt 404 kann ein fehlerhaftes Bauteil 6 erkannt werden. Bei der Auswertung können vorzugsweise erste Hystereseverluste und erste Wirbelstromverluste aus dem ersten frequenzabhängigen Parameter abgeleitet werden. Ferner können zweite Hystereseverluste und zweite Wirbelstromverluste aus dem zweiten frequenzabhängigen Parameter abgeleitet werden. Durch einen Vergleich der ersten Hystereseverluste und der zweiten Hystereseverluste und der ersten Wirbelstromverluste und der zweiten Wirbelstromverluste kann ein fehlerhaftes Bauteil erkannt werden. Insbesondere kann eine Separation der einzelnen Verlustanteile mittels verschiedener Frequenzen durchgeführt werden. Grund hierfür ist, dass die Hystereseverluste und Wirbelstromverluste unterschiedliche Frequenzabhängigkeiten besitzen. Während die Hystereseverluste linear von der Frequenz abhängen, hängen die Wirbelstromverluste quadratisch von der Frequenz ab. Eine derartige separate Verlustbestimmung ermöglicht eine genauere Beurteilung des zu überprüfenden Bauteils 6, insbesondere eine genauere Beurteilung des Blechzustands des Bauteils 6. In an evaluation step 404 can be a faulty component 6 be recognized. In the evaluation, preferably first hysteresis losses and first eddy current losses can be derived from the first frequency-dependent parameter. Furthermore, second hysteresis losses and second eddy current losses can be derived from the second frequency-dependent parameter. By comparing the first hysteresis losses and the second hysteresis losses and the first eddy current losses and the second eddy current losses, a faulty component can be detected. In particular, a separation of the individual loss components can be carried out by means of different frequencies. The reason for this is that the hysteresis losses and eddy current losses have different frequency dependencies. While the hysteresis losses depend linearly on the frequency, the eddy current losses depend quadratically on the frequency. Such a separate loss determination allows a more accurate assessment of the component to be tested 6 , in particular a more accurate assessment of the sheet metal state of the component 6 ,

Vorzugsweise kann der erste frequenzabhängige Parameter bzw. dessen Wert mit einem ersten Referenzparameter bzw. dessen Wert verglichen werden. Der erste Referenzparameter kann in der Speichereinrichtung der Auswerteinrichtung 20 hinterlegt und von dieser ausgelesen werden. Der erste Referenzparameterwert kann vorzugsweise durch eine vorherige Messung bei Anliegen des gleichen ersten elektrischen Signals an dem Bauteil 6 bestimmt und abgespeichert worden sein. Stimmt der erste Referenzparameterwert mit dem aktuell erfassten ersten frequenzabhängigen Parameterwert im Wesentlichen überein, so ist das Bauteil 6 ein fehlerfreies Bauteil 6. Grund hierfür ist, dass die Wirbelstromverluste nicht gestiegen sind. Wird hingegen von der Auswerteeinrichtung 20 festgestellt, dass der aktuelle erste frequenzabhängige Parameterwert den ersten Referenzwert überschreitet, so ist das Bauteil 6 ein fehlerhaftes Bauteil 6. Grund hierfür ist, dass die Wirbelstromverluste aufgrund eines Isolationsfehlers gestiegen sind. Im einfachsten Fall reicht bei dieser zusätzlichen oder alternativen Messung die Messung mit einer Frequenz aus. Vorzugsweise werden jedoch mehrere Messungen mit verschiedenen Frequenzen und anschließende Vergleiche mit entsprechenden Referenzparameterwerten durchgeführt.Preferably, the first frequency-dependent parameter or its value can be compared with a first reference parameter or its value. The first reference parameter may be in the memory device of the evaluation device 20 deposited and read by this. The first reference parameter value may preferably be obtained by a prior measurement when the same first electrical signal is applied to the component 6 determined and stored. If the first reference parameter value substantially coincides with the currently detected first frequency-dependent parameter value, then the component is 6 a faultless component 6 , The reason for this is that the eddy current losses have not increased. On the other hand, is the evaluation device 20 it has been determined that the current first frequency-dependent parameter value exceeds the first reference value, then the component is 6 a faulty component 6 , The reason for this is that the eddy current losses have increased due to an insulation fault. In the simplest case, the measurement with one frequency suffices for this additional or alternative measurement. Preferably, however, several measurements are carried out with different frequencies and subsequent comparisons with corresponding reference parameter values.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1601985 B1 [0007, 0008]

Claims

Method for checking at least one component ( 6 ) of an electrical machine, in particular a stator ( 6 ) of a generator, comprising: - applying a to the component ( 6 ) arranged excitation winding ( 18 ) with a first electrical signal having a first frequency, - detecting a first in one at the component ( 6 ) arranged measuring winding ( 16 ) occurring frequency-dependent parameter during the application of the first electrical signal, - applying the excitation winding ( 18 ) with a second electrical signal having a second frequency, - detecting a second in the measuring winding ( 16 ) occurring frequency-dependent parameter during the application of the second electrical signal, and - detecting a faulty component ( 6 ) by evaluating at least the first frequency-dependent parameter and the second frequency-dependent parameter.

A method according to claim 1, characterized in that in the evaluation, a comparison between the first frequency-dependent parameter and the second frequency-dependent parameter is performed.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that - during the evaluation, first hysteresis losses and / or first eddy current losses are determined from the first frequency-dependent parameter, - second hysteresis losses and / or second eddy current losses are determined from the second frequency-dependent parameter during the evaluation, and By a comparison of at least the first hysteresis losses and the second hysteresis losses and / or by a comparison of at least the first eddy current losses and the second eddy current losses, a faulty component ( 6 ) is recognized.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that - in the evaluation at least the first frequency-dependent parameter is compared with a first frequency-dependent reference parameter, and - a faulty component ( 6 ) is detected upon detection of a deviation between the first frequency-dependent parameter and the first frequency-dependent reference parameter.

A method according to claim 4, characterized in that - at least the detected first frequency-dependent parameter is stored, and - the stored first frequency-dependent parameter of the first electrical reference parameter for a verification of the component ( 6 ) at a later date.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that - as a frequency-dependent parameter in the measuring winding ( 16 ) is detected, and / or - the voltage amplitude of the first electrical signal and / or the voltage amplitude of the second electrical signal is detected, and / or - the current amplitude of the first electrical signal and / or the current amplitude of the second electrical signal is detected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a thermography of the component to be tested ( 6 ) is performed during the application of the first electrical signal and / or during the application of the second electrical signal.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second frequency are between 100 Hz and 600 Hz.

System ( 4 . 4.a ) for checking at least one component ( 6 ) of an electrical machine, in particular a stator ( 6 ) of a generator, comprising: - at least one field winding ( 18 ), which on the component to be tested ( 6 ) can be arranged, - at least one signal generating device ( 14 ) for applying the excitation winding ( 18 ) with a first electrical signal having a first frequency, characterized in that The signal generating device ( 14 ), the exciter winding ( 18 ) to apply at least one second electrical signal to a second frequency, - at least one on the component to be tested ( 6 ) can be arranged measuring winding ( 16 ), - at least one detection device ( 12 ) arranged to detect a first at the measuring winding ( 16 ) frequency-dependent parameter is provided during the application of the first electrical signal, - wherein the detection device ( 12 ) for detecting a second at the measuring winding ( 16 ) occurring frequency-dependent parameter is set up during the application of the second electrical signal, and - at least one evaluation device ( 20 ) for detecting a faulty component ( 6 ) is provided at least in dependence on the first frequency-dependent parameter and the second frequency-dependent parameter.

System ( 4 . 4.1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one thermal camera ( 22 ) arranged to perform a thermography of the component to be tested ( 6 ) is provided during the application of the first electrical signal and / or during the application of the second electrical signal.