DE1217493B

DE1217493B - Einrichtung zur UEberwachung von Lagerstroemen bei elektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE1217493B
Application number: DEL48863A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Georg Schambach
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-09-25
Filing date: 1964-09-25
Publication date: 1966-05-26

Description

Einrichtung zur Überwachung von Lagerströmen bei elektrischen Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Überwachung von Lagerströmen bei elektrischen Maschinen, insbesondere Maschinen großer Leistung.
Es ist bekannt, daß bei umlaufenden elektrischen Maschinen durch Unsymmetrien im magnetischen Kreis, die sich aus mechanischen Gründen nicht ganz vermeiden lassen, in der Welle Spannungen induziert werden. Um das Potential der Welle gegen Erde klein zu halten, hat man eine Bürste vorgesehen, die auf der Welle schleift und eine Verbindung mit Erdpotential herstellt. Außerdem hat man die Lagerböcke zur Unterstützung der Welle isoliert aufgestellt, um zu verhindern, daß sich ein Wellenstrom als Kreisstrom zwischen Welle und Erde über die Lagerstellen ausbilden kann. Die bekannte Anordnung ist in F i g. 1 schematisch dargestellt. In dieser ist eine Welle mit drei LagernI, II und III und Kupplungen K gezeigt, deren Abstützung gegen Erde isoliert ist und von denen das Lager II einerseits mit einer auf der Welle schleifenden Bürste und andererseits über eine Erdungslasche E direkt mit Erde verbunden ist.
Wird die Isolation IS eines Lagerbockes in dieser Weise überbrückt, so kann noch kein Kreisstrom 5 fließen. Sollte aber die Isolation 151 eines zweiten Lagerbockes schadhaft werden, dann wird die Wellenspannung einen Strom verursachen, der seinen Weg von der Welle in die Lagerschale und weiter zur Erde nimmt und über den zweiten Lagerbock zurückfließt, wie es durch die gestrichelte Linie 5 angedeutet ist. Dabei kommt es an den Stromübergangsstellen zwischen Welle und Lagerschale zu elektrolytischen Material-Abtragungen.
In solchen Fällen kann die Wellenspannung in der Größenordnung von wenigen Volt bis zu 100 Volt und mehr liegen, der Wellenstrom nimmt Werte von wenigen Milliampere bis zu einigen 100 Ampere an.
Die hohen Stromwerte können nur bei einem satten Kurzschluß auftreten, wie er durch eine gut leitende Verbindung verursacht werden kann. Dieser Fall würde in kurzer Zeit zu einem schweren Schaden an Lager und Welle führen, er tritt aber nur selten auf. Dagegen kommt es erfahrungsgemäß sehr viel häufiger vor, daß sich ein Lagerstrom in der Größenordnung von 100 mA über Kriechwege ausbildet, die durch Verschmutzung der Lagerbockisolation, z. B. durch Ölvefluste der Lager, entstehen. Über längere Zeit führen diese kleineren Lagerströme aber ebenfalls zu erheblichen Schäden an Lager und Welle.
Es ist bereits versucht worden, durch Überbrückung der Lagerbockisolation eines Lagers und Einschaltung eines Stromwandlers in die Erdverbindung die Lagerströme zu erfassen. Dabei war es aber bisher nur möglich, über den eingebauten Stromwandler größere Lagerströme von einigen Ampere und darüber zu ermitteln.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Anwendung des vorstehend erwähnten Prinzips eine tJberwachungseinrichtung zur Lagerstromüberwachung zu schaffen, die über einen wesentlich größeren Bereich der Lagerströme wirksam ist und insbesondere auch die kleinen Lagerströme, etwa ab 50 mA, zu erfassen gestattet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Überwachungseinrichtung zweistufig ausgebildet ist und hierzu zwei primär in Reihe geschaltete Stromwandler in der Erdverbindung besitzt, daß an dem einen sekundärseitig ein hochempfindliches und hochüberlastbares Oberstromrelais geringen Eigenverbrauches zur Erfassung der niedrigen Lagerströme und an dem anderen ein weniger empfindliches Relais für die Erfassung der größeren Lagerströme angeschlossen ist, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, die eine Dauerüberlastung der Überstromrelais verhindern.
Zweckmäßig ist dabei die tXberwachungseinrichtung so ausgebildet, daß das hochempfindliche, bereits bei sehr kleinen Lagerströmen ansprechende Überstromrelais lediglich eine Warnmeldung auslöst, während das robustere Relais, das erst bei größeren Lagerströmen anspricht, eine sofortige Stillsetzung der Maschine herbeiführt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in F i g. 2 dargestellten Schaltungsanordnung näher beschrieben, die lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt. Auf der Welle 1 schleift eine Bürste 2, die mit einem nicht dargestellten Lagerbock verbunden ist, dessen Isolation gegen Erde überbrückt ist. Die Bürste 2 ist somit direkt an Erde gelegt. In diese Erdverbindung sind zwei Stromwandler 3, 4 mit ihren Primärwicklungen fl und 12 in Reihe eingeschaltet. Der erste Wandler hat die Aufgabe, bei Lagerströmen ab etwa 50 mA durch Betätigen eines an seine Sekundärwicklung angeschlossenen hochempfindlichen und hochüberlastbaren tJberstromrelais 10 mit sehr geringem Eigenverbrauch eine Warnmeldung auszulösen. An den zweiten Wandler ist sekundärseitig ein weniger empfindliches Üb erstromrelais 12 zur Erfassung der größeren Lagerströme ab etwa 5 A angeschlossen. Beim Ansprechen dieser zweiten Stufe der Überwachungseinrichtung wird die Maschine sofort abgeschaltet und stillgesetzt.
Als Stromwandler können handelsübliche Wickelstromwandler mit einer Isolation nach Reihe 1 verwendet werden. Das Übersetzungsverhältnis kann dabei beispielsweise zu 5:1 A gewählt werden. Dabei ist lediglich zu beachten, daß der thermische Grenzstrom nach dem maximal möglichen Wellenstrom festgelegt werden muß. Ein Stromwandler mit 1th 200 In und einem Übersetzungsverhältnis von 5:1 A würde z.B. einen Wellenstrom von 300A während 10 Sekunden führen können. Dabei würde bei einem Primärstrom von 50 mA auf der Sekundärseite eine Leistung von 2 mVA, bezogen auf eine Nennleistung von 20 VA, zur Verfügung stehen.
Als Überstromrelais für die Warnstufe kann beispielsweise ein Drehspulrelais eingesetzt werden.
Derartige Relais haben einen niedrigen Eigenverbrauch, bei einem Einstellbereich von 10 bis 40 mA beträgt dieser etwa 1,7 VA, bezogen auf den unteren Einstellstrom. Der Nennkurzzeitstrom beträgt das 200fache des unteren Einstellstromes. Für die zweite Überwachungsstufe kann ein Stromrelais mit Drehankersystem verwendet werden.
Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 enthält noch einige Hilfsrelais zur Durchführung der den Überstromrelais zugeordneten Aufgaben. Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist dabei folgende: Bei einem Lagerstrom 2 50 mA spricht das am Wandler 3 angeschlossene Relais 10 an und schließt mit seinem Kontakt 9 den Stromkreis für ein Melderelais 11. Dieses schließt mit einem Arbeitskontakt 7 einen Selbsthaltestrornkreis, in dem außerdem eine Meldelampe 5 und ein Quittungsschalter 6 enthalten sind.
Selbstverständlich kann als Meldeorgan ein beliebiges optisches und auch ein akustisches oder auch beide Arten von Anzeigeorganen zugleich verwendet werden. Die Meldung kann durch den Quittungsschalter 6 quittiert werden, falls der Erdschluß nicht mehr ansteht. Das Melderelais 11 besitzt einen weiteren Arbeitskontakt 8, der die Sekundärseite des Wandlers kurzschließt und damit das hochempfindliche Überstromrelais vor einer längeren Überlastung schützt.
Bei einem Lagerstrom > 5 A sprechen sowohl das hochempfindliche Überstromrelais 10 als auch das im Sekundärkreis des Wandlers 4 liegende Überstromrelais 12 an. Zum Schutz beider Überstromrelais und der Wandler vor länger dauernder Überlastung werden in diesem Falle die Wandler auf der Primärseite überbrückt. Dies geschieht mittels eines Kontaktes 13 eines beispielsweise vom Überstromrelais 12 über ein Zwischenrelais 14 eingeschalteten Hilfsrelais 15 in Gestalt eines Drehstromluftschützes mit parallel geschalteten Kontakten. Das vom t rberstromrelais 12 bei seinem Ansprechen erregte Relais 14 bewirkt mittels Kontakt 16 über ein Hilfsrelais 17 die Auslösung und Stillsetzung der Maschine.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Überwachung von Lagerströmen bei elektrischen Maschinen, insbesondere großer Leistung, deren Welle in gegen Erde isolierten Lagern geführt ist und bei welcher die Isolation eines Lagerbockes metallisch überbrückt ist und die so gebildete Erdverbindung Stromwandler zur Erfassung der Erdströme enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zweistufig ausgebildet ist und hierzu zwei primär in Reihe geschaltete Stromwandler in der Erdverbindung besitzt, daß an dem einen sekundärseitig ein hochempfindliches und hochüberlastbares Überstromrelais geringen Eigenverbrauches zur Erfassung der niedrigen Lagerströme und an dem anderen ein weniger empfindliches Überstromrelais für die Erfassung der größeren Lagerströme angeschlossen ist, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, die eine Dauerüberlastung der Überstromrelais verhindern.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hochempfindliche Üb erstromrelais durch sein Ansprechen ein Melderelais erregt, während das weniger empfindliche Überstromrelais Mittel zur Stillsetzung der Maschine betätigt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Melderelais einen Selbsthaltestromkreis besitzt und einen Arbeitskontakt in einem Parallelstromkreis zum hochempfindlichen Überstromrelais.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontakt zum Kurzschließen beider Wandler vorhanden ist, der vom weniger empfindlichen Überstromrelais unmittelbar über ein Hilfsrelais oder mittelbar über ein weiteres Hilfsrelais betätigt wird.