DE1092112B

DE1092112B - Vorrichtung zur UEberwachung und Sicherung des Betriebes von schnell umlaufenden elektrischen Maschinen mit senkrechter Welle bei Lagerschaeden

Info

Publication number: DE1092112B
Application number: DEP23209A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Konrad Blatt
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1959-07-18
Filing date: 1959-07-18
Publication date: 1960-11-03

Description

Vorrichtung zur Uberwachung und Sicherung des Betriebes von schnell umlaufenden elektrischen Maschinen mit senkrechter Welle bei Lagerschäden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur überwachung und Sicherung des Betriebes von schnell umlaufenden elektrischen Maschinen mit senkrechter Welle, insbesondere von Mittelfrequenzumformern der Vertikalbauart, bei denen das Rotorgewicht von einem Stützlager getragen wird und zwischen Stator- und Rotoreisen nur ein sehr geringer Luftspalt zugelassen werden kann.
Bei den bekannten Bauarten derartiger Mittelfrequenzumformer treten, wenn das Stützlager des Rotors ausfällt, erhebliche Schäden vor allem im Generatorteil auf, weil infolge des vorgeschriebenen kleinen Luftspaltes der gezahnte Rotor am Statorpaket streifen und das Statoreisen sowie die Statorwicklung beschädigen kann.
Es ist an sich bekannt, ein Hilfslager vorzusehen, das bei Versagen oder Ausfall des Hauptlagers die Lagerlast übernimmt. Ferner ist bekannt, bei elektrischen Maschinen mit senkrechter Welle die Lagerlast einem zusätzlichen Hilfslager aufzubürden, solange das Hauptlager nicht tragfähig ist. Diese bekannten Lageranordnungen aber weisen den Nachteil auf, daß bei ihnen nicht selbsttätig bei Auftreten eines Lagerschadens die Maschine stillgesetzt wird. Andererseits sind Sicherheitsvorrichtungen für Elektromotoren bekannt, bei denen mittels eines auf der Motorwelle angeordneten Kontaktringes und die Welle umgebender feststehender Gegenkontakte bei übermäßiger Lageänderung der Welle ein Alarm- oder Sicherheitsstromkreis geschlossen wird. Diese Sicherheitsvorrichtungen hingegen sind bisher nicht bei Lagerkonstruktionen verwendet worden, die aus einem Hauptlager und einem bei Ausfall die Lagerlast übernehmenden Hilfslager bestehen.
Nach der Erfindung wird eine weitgehende Sicherheit dadurch erzielt, daß außer dem Hauptstützlager noch ein Hilfstraglager vorgesehen ist, das in einer mit der Maschinenwelle verbundenen Führung liegt, ohne sie metallisch zu berühren, und von einem elektrisch vom Maschinengehäuse isolierten Zapfen getragen wird, wobei dieser Zapfen und das Maschinengehäuse die Anschlußpunkte eines elektrischen, aus Hilfstraglager und Führung bestehenden Schalters bilden, der in einem Kleinspannungskreis liegt und ein Schütz für die gewünschten Schaltvorgänge steuert, zur Abschaltung der elektrischen Maschine und Alarmgabe, wenn das Hilfstraglager bei einem Schaden im Hauptstützlager die Last übernimmt.
Zweckmäßig ist es, eine Vorrichtung nach der Erfindung so auszubilden, daß das Schütz mit einem Haltekontakt versehen ist, so daß auch bei kürzester Kontaktgabe das Schütz bereits in seiner Arbeitsstellung festgehalten wird. Außerdem ist es von Vorteil, wenn man die Vorrichtung nach der Erfindung in der Weise ausgestaltet, daß der elektrisch vom Maschinengehäuse isolierte Zapfen in Achsrichtung der Maschine verstellbar ausgebildet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig.l das Hauptstützlager eines Mittelfrequenzumformes mit einem Hilfstraglager nach der Erfindung im Schnitt, und Fig. 2 die zu Fig.1 gehörende Schaltungsanordnung. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Lager, das im Fußteil der Maschine angeordnet ist, ist der Verschluß 5 des Lagers durch einen Isolierring 2 und durch Isolationsbuchsen 8 und 9 für die nicht näher dargestellten Befestigungsbolzen elektrisch vom Gehäuse 10 der Maschine getrennt. Das Hilfstraglager 4 weist also keine Verbindung elektrischer oder mechanischer Art zu einer Führung 3 auf, die am unteren Ende der Umformerwelle befestigt ist. Dabei ist der Spalt zwischen dem Hilfstraglager 4 und der Führung 3 in radialer Richtung nicht veränderlich, vielmehr durch das Herstellungsverfahren und durch die Lagerluft des Hauptstützlagers 1 bestimmt. In axialer Richtung besteht eine Einstellmöglichkeit, und zwar mittels eines Lagerzapfens 6, der sich durch eine nicht näher bezeichnete Stellschraube verschieben und mit einer Klemmscheibe 7 fixieren läßt. Die anfängliche Einstellung und die Kontrolle dieses Hilfstraglagers erfolgt mit Hilfe einer elektrischen Prüfeinrichtung, die im Normalbetriebe keinen Stromdurchgang anzeigen darf.
Zur Überwachung und Sicherung des Betriebes dient ein in Fig.2 näher dargestellter, aus einer 1?iederspannungsquelle 12 gespeister Stromkreis, der einerseits mit dem Verschluß 5 des Lagers, andererseits mit dem Gehäuse 10 der Maschine verbunden ist. Im Betrieb des Umformers besteht, solange das Hauptstützlager einwandfrei ist, keine elektrische Verbindung zwischen den Teilen 5 und 10. Zeigen sich jedoch Verschleißerscheinungen, die eine Vergrößerung der Lagerluft des Hauptstützlagers zur Folge haben, so ergibt sich eine metallische Verbindung zwischen dein Hilfstraglager 4 und der Führung 3. Außerdem übernimmt das Hilfstraglager 4 hierbei die mechanische Belastung, so daß nach dem Ansprechen des in seiner Funktion noch näher zu beschreibenden Schützes der Umformer auslaufen kann, ohne hierbei Schaden davon zu tragen.
In Reihe mit dem aus dem Hilfstraglager und der Führung gebildeten Schaltorgan liegt die Wicklung 16 eines Schützes 15, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Dieses Schütz spricht bei einem Lagerschaden an, und selbst wenn die Kontaktgabe nur vorübergehend ist, hält sich das Schütz 15 über den Haltekontakt 17. Beim Ansprechen des Schützes wird außerdem, wie lediglich schematisch dargestellt, mit Hilfe des Kontakts 18 der Sterndreieckschalter 22 abgeschaltet, der zur Maschine gehört und in diesem Falle den Motor vom Netz abschaltet. Außerdem kann auch eine Abschaltung der Erregung des Generators erfolgen. Darüber hinaus ist in der Schaltung nach Fig.2 noch eine Alarmgabe vorgesehen; hierzu dient ein mit dem Kontakt 19 betätigtes optisches Signal 25 und gegebenenfalls außerdem auch noch eine mit dem Kontakt 20 betätigte akustische Warneinrichtung 26. Die letztere kann außerdem, wie dargestellt, durch einen eigenen Schalter 27 nach dem Ansprechen außer Betrieb gesetzt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE-1. Vorrichtung zur Überwachung und Sicherung des Betriebes von schnell umlaufenden elektrischen Maschinen mit senkrechter Welle, insbesondere von Mittelfrequenzumformern der Vertikalbauart, bei denen das Rotorgewicht von einem Stützlager getragen wird und zwischen Stator- und Rotoreisen nur ein sehr geringer Luftspalt zugelassen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Hauptstützlager (1) noch ein Hilfstraglager (4) vorgesehen ist, das in einer mit der Maschinenwelle verbundenen Führung (3) liegt, ohne sie metallisch zu berühren, und von einem elektrisch vom Maschinengehäuse (10) isolierten (2) Zapfen (6) getragen wird, wobei dieser Zapfen und das Maschinengehäuse die Anschlußpunkte eines elektrischen, aus Hilfstraglager und Führung bestehenden Schalters bilden, der in einem Kleinspannungskreis liegt und ein Schütz (15) für die gewünschten Schaltvorgänge steuert zur Abschaltung der elektrischen Maschine und Alarmgabe, wenn das Hilfstraglager bei einem Schaden im Hauptstützlager die Last übernimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schütz (15) mit einem Haltekontakt (17) versehen ist, so daß auch bei kürzester Kontaktgabe das Schütz bereits in seiner Arbeitsstellung festgehalten wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch vom 'Maschinengehäuse (10) isolierte Zapfen (6) in Achsrichtung der Maschine verstellbar ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 341 146, 407 494, 464 649, 870 048.