DE1134755B

DE1134755B - Anordnung zur Messung des Buerstenkurzschlussstromes von elektrischen Kommutatormaschinen

Info

Publication number: DE1134755B
Application number: DES69901A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Krestel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-08-12
Filing date: 1960-08-12
Publication date: 1962-08-16
Also published as: US3200278A

Description

Anordnung zur Messung des Bürstenkurzschlußstromes von elektrischen Kommutatormaschinen Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Messung des Bürstenkurzschlußstromes von elektrischen Kommutatormaschinen, die im Gegensatz zu den bekannten Verfahren gestattet, an normalen betriebsmäßig installierten Maschinen während des Betriebes den Kurzschlußstrom in den Bürsten bei der Stromwendung unmittellxar zu messen. Bisher kann der Querstroiu durch die Bürsten (Bürstenkurzschlußstrom) bekanntlich nur indirekt über eine punktweise erfolgende Feldmessung oder über aufwendige Messung des Wendestrornes ermittelt werden.
Im letzten Falle kann die Messung jedoch nicht an einer normalen, betriebsmäßig installierten Maschine erfolgen, sondern es muß die Läuferachse durchbohrt und mit gesonderten Meßscbleifringen versehen werden, an die ein in einer Ankerspule angebrachter Meßwiderstand angeschlossen ist. Es ist nun aber - oftmals notwendig, den Bürstenkurzschlußstrom betriebsmäßig mit einfachen Mitteln zu erfassen, um die Wendepole von Gleichstrommaschinen richtig einstellen zu können. Diese Wendepole haben bekanntlich den Zweck, ein Bürstenfeuef zu vermeiden, das hauptsächlich vom Verlauf des Wendestromes in der durch die Bürsten jeweils kurzgeschlossenen Spule abhängt. Der Verlauf des Wendestromes wiederum hängt davon ab, ob in der durch die Bürste kurzgeschlossenen Spule ein (Bürsten-) Kurzschlußstrom induziert wird, und wenn ja, in welcher Richtung derselbe fließt.
In Fig. 1 sind die charakteristischen Zeitfunktionen des Wendestromes dargestellt. Die Kurve b zeigt die sogenannte Spätwendung, die bei Fehlen von Wendepolen infolge der verzögernd auf die Strom wendung wirkenden Selbstinduktion über die Streuinduktivität der kommutierenden Spule auftritt. Ist dagegen die Streuinduktivität bzw. bei unkompensierten Maschinen das im gleichen Sinn wirkende Feld der Ankerrückwirkung verhältnismäßig groß, dann liegt Unterstromwendung gemäß Fig.ld vor. Wird das Feld der Ankerrückwirkung und die Selbstinduktionsspannung mit Hilfe von Wendepolen kompensiert - die Ankerrückwirkung kann auch durch Kompensationswicklungen aufgehoben werden -, dann erhält man die lineare Stromwendung nach der Geraden a. Bei einer Überkompensation erhält man eine Frühwendung gemäß Kurve c und bei noch stärkerer Überkompens ation die Überstromwendung nach Kurve e. Der in der kurzgeschlossenen Ankerspule auftretende Wendestrom setzt sich gemäß Fig. 2 aus dem Nutzstrom iN und dem Bürstenkurzschlußstrom iK zusammen. Der Nutzstrom ergibt für sich allein eine gleichmäßige Stromdichte über dem Bürstenquerschnitt. Aus Fig. 2, wo ein Bürstenkurzschlußstrom eingetragen ist, wie er bei Spätwendung fließt, erkennt man, daß sich die beiden Ströme bei der Bürstenauflagefläche auf der Seite der ablaufenden Bürstenkante addieren und somit dort eine große Stromdichte vorliegt. Bei der auflaufenden Bürstenkante sind sie entgegengesetzt gerichtet; sie heben sich also zum Teil oder ganz auf, so daß die Stromdichte hier also gering oder gleich Null ist. Bei linearer Stromwendung fließt kein Bürstenkurzschlußstrom. Bei Frühwendung fließt der Bürstenkurzschlußstrom entgegengesetzt, also in Fig. 2 von links nach rechts. Das hat geringe oder Stromdichte Null bei der ablaufenden Bürstenkante zur Folge. Zur Vermeidung von Bürstenfeuer ist daher eine Frühwendung notwendig, die so verlaufen soll, daß an der ablaufenden Kante möglichst die Stromdichte Null herrscht. Die dabei auftretende hohe Stromdichte an der auflaufenden Bürstenkante hat keine nachteilige Wirkung.
Die Größe und Richtung des Kurzschlußstromes gibt somit ein Maß für die Art der Stromwendung.
Um den Bürstenkurzschlußstrom mit einfachen Mitteln betriebsmäßig erfassen zu können, ist die Anordnung nach der Erfindung derart ausgebildet, daß auf den Kommutator zwei Leiter in einem Abstand aufgesetzt sind, der zwischen der Breite einer Lamelle und der einer Bürste liegt, daß die beiden Leiter durch einen Meßwiderstand verbunden sind und der an diesem auftretende Spannungsabfall als Maß für den Bürstenkurzschlußstrom dient.
Die Anordnung ist gemäß Fig. 3 vorteilhafterweise als Meßbürste aufgebaut, die entweder in einem ge sonderten Bürstenhalter eingefügt und mit dem Komtnutator in Verbindung gebracht ist, oder die bei Maschinen mit mehreren Bürsten an Stelle einer normalen Bürste in den Bürstenhalter eingesetzt ist.
Die Meßbürste besteht aus einem isolierenden Bürstenkörper 1, in dem zwei senkrecht zur Kommutatoroberfläche liegende Kupferbleche oder -drähte oder Kohle scheiben 2 und 3 in entsprechenden Öffnungen 4 und 5 des Bürstenkörpers geführt sind. Die Leiter 2 und 3 werden durch Federn 6 und 7, die sich gegen eine Abschlußplatte 8 des Bürstenkörpers abstützen, an den Kommutator 9 gedrückt. Die einzelnen Lamellen 10 des Kommutators sind durch einen Spalt 11 voneinander getrennt. die Breite der Leiter 2 und 3 ist etwas größer als der Spalt 11 gewählt, um Beschädigungen der Leiter im Betrieb zu verhindern. Der Abstand der beiden Leiter voneinander ist etwa gleich der Lamellenbreite gewählt. Die beiden Leiter sind außerhalb des Bürstenkörpers 1 durch einen Meßwiderstand 12 miteinander verbunden. Parallel zum Meßwiderstand 12 liegt ein Voltmeter 13, das so geeicht ist, daß es den Bürstenkurzschlußstrom unmittelbar anzeigt, der durch den Meßwiderstand 12 fließt. Bei linearer Kommutierung fließt - wie bereits erwähnt - kein Bürstenkurzschlußstrom, während bei Frühwendung ein Bürstenkurzschlußstrom in der einen Richtung und bei Spätwendung ein Bürstenkurzschlußstrom in der anderen Richtung den Meßwiderstand durchfließt und einen Ausschlag des Voltmeters in der einen oder anderen Richtung ergibt. Die Meßbürste erfaßt der Reihe nach die Bürstenkurzschlußströme in den Spulen.
Es werden also nicht wie bei den bekannten Meßmethoden nur der Bürstenkurzschlußstrom in einer einzigen Spule erfaßt, sondern die Bürstenkurzschlußströme aller Ankerspulen, so daß durch die Meßbürste ein dauernder Gleichstrom fließt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Messung des Bürstenkurzschlußstromes von elektrischen Kommutatormaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kommutator zwei Leiter in einem Abstand aufgesetzt sind, der zwischen der Breite einer Lamelle und der einer Bürste liegt, daß die beiden Leiter durch einen Meßwiderstand verbunden sind und der an diesem auftretende Spannungsabfall als Maß für den Bürstenkurzschlußstrom dient.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Meßbürste aufgebaut ist, mit einem einer üblichen Bürste entsprechenden Körper aus isolierendem Material mit Öffnungen, in denen die beiden Leiter senkrecht zur Oberfläche des Kommutators unter Federdruck stehend geführt sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter aus Kupferblechen, Kupferdrähten oder Kohlescheiben bestehen.