DE1102271B

DE1102271B - Anordnung zur Begrenzung des Lagerstromes in elektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE1102271B
Application number: DES65495A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Thomas
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-10-21
Filing date: 1959-10-21
Publication date: 1961-03-16

Description

Anordnung zur Begrenzung des Lagerstromes in elektrischen Maschinen Durch Teilfugen im Ständer oder Läufer elektrischer Maschinen oder durch sonstige Unsymmetrien kann es zur Induktion einer Wellenspannung kommen. Erfahrungsgemäß können hierbei Induktionsspannungen in der Größenordnung von 0,1 bis 1 Volt auftreten. Sind die Lager der Maschinen nicht gegen das Fundament isoliert, so treten infolge solcher Induktionsspannungen Lagerströme auf, @da die Maschinenwelle, die Lagerböcke und das Fundament in diesem Falle einen geschlossenen Stromkreis bilden. Dieser Stromkreis kann durch den Ölfilm in den Lagern plötzlich unterbrochen werden, was zur Bildung einer hohen Induktionsspannung mit Überschlägen in den Lagern führt. Derartige Überschläge haben punktförmige Erosionen des Lagermetalls zur Folge. Die Größe der Erosion des Lagermetalls hängt von der Größe der magnetischen Energie des Lagerstromkreises ab. Damit es überhaupt nicht zu Lagerströmen kommen kann, ist man bestrebt, dies Lager gegen! das Fundament zu isolieren. Diese Maßnahme erfordert nicht nur erhebliche Aufstellungskosten, sondern läßt sich in vielen Fällen überhaupt nicht verwirklichen, so z. B. bei Antrieben für Kolbenkompressoren u. dgl.
Es sind bereits Anordnungen zur Vermeidung oder Aufhebung von Wellenspannungen und Lagerströmen an elektrischen Maschinen bekanntgeworden. Mit diesei bekannten Anordnungen soll die im Lager wirken-de schädliche Spannung transformatorisch durch eine der Größe und Phasenlage gleiche Spannung kompensiert werden. Zu diesem Zweck sind. auf dem Ständer der Maschine Hilfswicklungen angeordnet, die entweder in sich geschlossen sind oder von einer besonderen Kompensationsspannung gespeist werden. Diese bekannten Maßnahmen erfordern jedoch einen erheblichen Aufwand. Außerdem läßt sich auf diese Weise eine vollständige Kompensation der Wellenspannung nicht ohne weiteres durchführen.
Die Erfindung schlägt daher einen anderen Weg vor, der zwar auch keine völlige Kompensation bringt, jedoch mit ganz einfachen Mitteln durchführbar ist. Die Erfindung besteht darin, -daß in -dem Lagerstromkreis eine Iniduküivität derart angeordnet ist, daß sie den Änderungen des Erregerstromes entgegenwirkt. Es wird also keine Gegenspannung transformatorisch eingeführt, sondern lediglich die Ind@uktivität des Lagerstromkreises erhöht. Vorzugsweise wird die Induktivität durch ein Joch aus magnetisch hochpermeablem Material derart vergrößert, daß sie den Änderungen des Lagerstromes hemmend entgegenwirkt. Durch die Vergrößerung der Induktivität des Lagerstromkreises wird der Lagerstrom und' damit d ie magnetische Energie des Lagerstromkreises. verkleinert. Das Joch wird hierbei vorzugsweise um die Maschinenwelle gelegt und bildet mit idieser eine Einleiter-Drossel. Das Joch ist vorzugsweise gegen die Welle isoliert und kann gegenüber der Welle entweder feststehend oder mitdrehend angeordnet sein. Zur Erzielung eines kleinen Magnetisierungsstromes, d'er@ ja in diesem Falle gleich dem Lagerstrom ist, ordnet man das Joch zweckmäßig am kleinsten Wellenquerschnitt an.
Gegebenenfalls kann das Joch auch am Lagerbock oder einem sonstigen Teil ides Lagerstromkreises angeordnet sein.. Das Joch erhält keinen bzw. möglichst keinen Luftspalt. Es kann als Ring oder in rechteckiger Form, als Bandringkern, geblecht oder massiv ausgeführt sein.
In Weiterbildung der Erfindung kann auf dem Joch eine Sekundärwicklung angeordnet sein, welche über einen Kondensator und/oder einen spannungsabhängigen Widerstand kurzgeschlossen ist. Hierbei wirken Kondensator und spannungsabhängiger Widerstand bei plötzlichen Lagerstromänderungen infolge Bildung eines Ölfilmes im Lager als Kurzschluß. Auf diese Weise wird der Flußschwund zusätzlich verzögert und damit ein höherer Stromstoß im Lagerstromkreis verhindert.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung in schematischer Darstellung Mit 1 ist die elektrische Maschine, mit 2 die Maschinenwelle, mit 3 und 4 die Lagerböcke und mit 5 das Maschinenfundament bezeichnet. Voraussetzungsgemäß sind die Lagerböcke 3 und 4 gegen (das Fundament nicht isoliert, so daß beim Auftreten einer Wellenspännung sich ein Stromkreis ausbildet, der in Fig. 1 in gestrichelten Linien angedeutet ist. Um die Induktivität des Lagerstromkreises zu erhöhen, ist um ,die Welle, und zwar an der Stelle -geringsten Querschnitts ein Joch 6 aus hochpermeablem Material angeordnet. Durch eine derartige Maßnahme wird bei plötzlichen Flußänderungen die magnetische Energie des Lagerstromkreises entsprechend klein gehalten.
Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß das Joch nicht an der Welle sondern an einem der beiden Lagerböcke angeordnet wird, was in gestrichelten Linien angedeutet ist. Dieses Joch ist mit 7 bezeichnet.
Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstabe und in schematischer Darstellung die Anordnung eines Joches mit Sekundärwicklung. Mit 2 ist wieder die Welle der Maschine, mit 8 das ringförmig ausgebildete Joch und mit 9,die um das Joch gelegte Sekundärwicklung bezeichnet. Letztere ist über einen Kondensator 10 kurzgeschlossen. An Stelle eines Kondensators kann auch ein spannungsabhängiger Widerstand! verwendet werden. Das Joch ä ist gegen die Welle 2 mit einem Ring 11 aus Isoliermaterial abisoliert.
Wie zuvor ausgeführt, kann die Anordnung der Drossel auch an anderer Stelle des Lagerstromkreises getroffen werden. Von dieser Anordnung hängt in weitem Maße auch die Formgebung des Joches und die Art des verwendeten Materials ab.

Claims

PATENTANSPROCHE: 1. Anordnung zur Begrenzung des Lagerstromes in .elektrischen Maschinen, bei denen eine isolierte Aufstellung der Lagerböcke nicht möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lagerstromkreis eine Induktivität derart angeordnet ist, daß sie den Änderungen des Lagerstromes entgegenwirkt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Joches aus magnetisch hochpermeablem Material.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Joch eine Sekundärwicklung angeordnet ist, die über einen Kondensator und/oder spannungsabhängigen Widerstand kurzgeschlossen ist. d.
Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch an der Maschinenwelle angeordnet ist, vorzugsweise an der Stelle kleinsten Querschnitts.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch am Lagerbock angeordnet ist.