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Einrichtung zur Messung des Erregerstromes in umlaufenden gleichrichtergespeisten
Wicklungen elektrischer Maschinen Es ist bekannt, für elektrische Maschinen, insbesondere
Synchronmaschinen, deren Läuferwicklung mit Gleichstrom erregt wird, Wechselstromerregermaschinen
mit umlaufender Ankerwicklung zu verwenden und den durch diese erzeugten Strom über
mit dem Läufer rotierende Gleichrichter der Erregerwicklung zuzuführen, wobei die
Verbindungsleitungen zwischen Erregermaschine und Gleichrichter durch eine Wellenbohrung
hindurchgeführt sein können. Bei derartigen Anordnungen bereitet nun die Messung
des Erregerstromes, die häufig für die Regelung von Bedeutung ist, große Schwierigkeiten.
Es ist vorgeschlagen, zur Ermöglichung einer Messung des Erregerstromes oder sonstiger
Größen des Erregerstromkreises in dem umlaufenden Teil des Maschinensatzes ein in
Abhängigkeit von den elektrischen Größen des Erregerkreises erregtes besonderes
Feldsystem vorzusehen, welches in feststehenden Ständerwicklungen den elektrischen
Größen des Erregerstromkreises, z. B. dem Erregerstrom proportionale Spannungen
induziert. Bei Messungen an rotierenden Körpern die Meßspannungen über induktive
Koppelelemente auf ein feststehendes Meßgerät zu übertragen, ist auch für andere
Messungen, z. B. von Thermospannungen, bekannt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine vorteilhafte Verbesserung derartiger
Meßübertragungseinrichtungen für elektrische Maschinen, insbesondere Turbogeneratoren
mit Gleichstromerregung, und besteht darin, daß die in der Welle der Maschine geführten
Erregerstromzu- und -ableitungen so gegenüber Polkörper bildenden Teilen der Welle
geführt sind, daß durch die Erregerstromzuleitungen in der Welle die magnetische
Durchflutung für das Polsystem der induktiven Meßübertragungseinrichtung hervorgerufen
wird.
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Die Erfindung kann in einfacher Weise verwirklicht werden, indem
die Erregerzuleitungen zur Läuferwicklung in zwei Nuten der Läuferwelle geführt
werden, die einen Polzahn, der ebenfalls durch den Läufer gebildet wird, begrenzen.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform für Maschinen mit in der Läuferwelle geführten
Erregerstromzuleitungen besteht darin, daß durch eine Bohrung oder Aussparung der
Welle und der Läuferstromzu- bzw. -ableitungen ein gegebenenfalls lamelliertes Blechpaket
hindurchgeführt ist.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung erläutert
werden.
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Fig. 1 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel mit am Umfang der
Läuferwelle liegenden Erregerstromzuleitungen;
Fig. 2 und 3 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel
mit in einer zentralen Bohrung der Welle liegenden Erregerstromzuleitungen sowie
einem gesonderten, durch die Welle hindurchgeführten Polkörper.
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In Fig. 1 der Zeichnung, welche einen Schnitt durch eine Maschinenwelle
und eine erfindungsgemäß ausgebildete Meßübertragungseinrichtung wiedergibt, bedeutet
1 die Welle. In je zwei diametral gegenüberliegenden Nutenpaaren 2 liegen Erregerstromzu-bzw.
-ableitungen 3. Je zwei Nuten 2 begrenzen je einen Polzahn 4. Man erkennt, daß bei
entsprechender Stromrichtung, wie in der Figur durch Punkte bzw. Kreuze angedeutet
ist, die beiden Zähne4 Nordpol und Südpol eines magnetischen Kreises darstellen.
Die Welle ist nun, ohne daß eine Vergrößerung ihres Durchmessers erforderlich ist,
von einem lamellierten Ständereisenkörper 6 umgeben, in dessen Nuten 7 eine ein-
oder mehrphasige Wechselstromwicklung8 angeordnet ist. Besitzt der Luftspalt 8 zwischen
den Polzähnen 4 und dem Ständerblechpaket 6 im Hinblick auf die Durchflutung der
Polzähne 4 einen genügend großen Wert, so ergibt sich, daß bei der wiedergegebenen
Anordnung in der Wechselstromwicklung 8 Spannungen induziert werden, welche direkt
den Erregerströmen proportional sind. Man wird in der Regel die Ständerwicklung
vielpolig ausführen. Beim Läufer genügt es, wenn - wie dies die Figur erkennen läßt
- ein einziges Polpaar vorhanden ist.
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Durch Anschließen von Meß- oder Regeleinrichtungen gegebenenfalls
über Gleichrichter kann nun eine verhältnismäßig genaue Messung der durch die Erregerzuleitungen
3 fließenden Ströme ortsfest durchgeführt werden.
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Vorteilhafterweise wird man die Meßeinrichtung so ausbilden, daß
sie eine im wesentlichen induktive Belastung der Meßwicklung darstellt. Hierdurch
wird erreicht, daß die Messung von Schwankungen der Übertragungsdrehzahl praktisch
unabhängig ist, soweit es sich nicht um sehr kleine Drehzahlen handelt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 bedeutet 10 die Läuferwelle.
Letztere ist mit einer zentralen Aussparung oder Bohrung 11 versehen. Durch diese
sind die voneinander isolierten Erregerstromzuleitungen 12 und 13 geführt, in welchen
gleiche Ströme verschiedener Richtungen fließen. 15 bedeuten Isolierschichten zwischen
den Erregerzuleitungen bzw. der Welle 10. In Weiterbildung der Erfindung ist nun
sowohl durch die Welle wie durch die Erregerzuleitungen eine Aussparung 16 geführt.
In Ausr sparung 16 liegt der vorzugsweise lamellierte Polkörper 17. Man erkennt,
daß durch die Durchflutung der Erregerzuleitungen 12, 13 in dem Polkörper 17 ein
Kraftfeld hervorgerufen wird, das sich mit einem Teil seiner Kraftlinien in der
an Hand der Fig. 1 näher erläuterten Weise durch ein Ständereisenpaket mit Meßwicklung
schließt. Der Polkörper 17 wird zweckmäßigerweise ebenfalls von einer Isolierhülse
15 umgeben, die gleichzeitig die Bestimmung hat, den Streufluß durch die Welle gering
zu halten.
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Unter Umständen kann es Vorteile bieten, an den Enden des Polkörpers
Polschuhe 18 vorzusehen, die gegenüber dem die Meßwicklung tragenden Ständerkörper
einen verringerten Luftspalt aufweisen.
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PATENTANSPR8CHE: 1. Einrichtung zur Messung des Erregerstromes elektrischer
Maschinen, bei denen einer Gleichstromerregerwicklung von dem ebenfalls umlaufenden
Anker einer über einen Wellenstrang angeschlossenen Wechselstromerregermaschine
nach
Umfomung in einer ebenfalls zusammen mit dem Wellenstrang rotierenden Gleichrichtergruppe
der Erregerstrom über in dem Wellenstrang angeordnete Erregerstromleitungen zugeführt
wird und durch ein abhängig von dem Erregerstrom erregtes Feldsystem in einem Meßwicklungen
tragenden Ständereisenkörper eine dem Erregerstrom proportionale Spannung induziert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in derWelle der Maschine geführten Erregerstromzu-
und -ableitungen so gegenüber Polkörper bildenden Teilen der Welle geführt sind,
daß durch die Erregerstromzuleitungen in der Welle die magnetische Durchflutung
für das Polsystem der induktiven Meßübertragungseinrichtung hervorgerufen wird.