DE1288679B - Einrichtung zur Messung des Erregerstromes bei elektrischen Maschinen, deren umlaufende Erregerwicklung ueber rotierende Gleichrichter gespeist wird - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung des Erregerstromes bei Maschinen, deren umlaufende Erregerwicklung über rotierende Gleichrichter von der umlaufenden Ankerwicklung einer Wechselstromerregermaschine gespeist wird, wobei in der Pollücke des Ständers der Wechselstromerregermaschine im Bereich der neutralen Zone ein induktiver Meßspannungserzeuger angeordnet ist, der in Abhängigkeit von dem in einem magnetischen Kreis mit Luftstrecken verlaufenden Ankerquerfeld der Wechselstromerregçrmaschine arbeitet und eine ein Maß für den Errgerstrom darstellende Meßspannung liefert, nach Patentanmeldung S90973 IX d/21 e- (deutsche Auslegeschrift 1258512).
• Insbesondere ist in der Hauptpatentanmeldung vorgeschlagen worden, daß der Meßspannungserzeuger aus einein in der Pollücke angeordneten Hallgenerator besteht oder durch eine rotierende, in der Pollücke der Erregermaschine in dem Ankerquerfeld angeordnete Meßspule gebildet wird. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine weitere Verbesserung und Ausgestaltung der Einrichtung nach der Hauptpatentanmeldung, durch welche mit einer feststehenden Meßspule gearbeitet werden kann. Die Erfindung besteht darin, daß der induktive Meßspannungserzeuger von wenigstens einem feststehenden magnetisch gut leitenden Joch mit Meßspulen (Meßjoch) gebildet ist und daß das Meßjoch (die Meßjoche) in bezug auf die genutete Oberfläche des Erregermaschinenankers so angeordnet ist (sind), daß abhängig davon, ob das über das Meßjoch und die gerade gegenüberliegenden Zähne sich erstrekkende Kreisintegral dgr magrietisçhen Umlaufspannung die Durchflutu --einer -oder mehrerer Ankernuten umfaßt, magnetische Kreise mit unterschiedlichem magnetischem^"-LeiXwert bzw. einem Fluß abwechselnder Größe in den Meßjochen gebildet werden, wobei die hierdurch in dem bzw. den Meßjoch(en) hervorgerufenen Feldpulsationen zur Erzeugung der Meßspannung herangezogen sind. Es läßt sich auf diese Weise eine dem Erregerstrom proportionale Meßs-parmung~ fur den Fall erzeugen, daß der Erregermaschinenanker mit konstanter Drehzahl umläuft, wie dies in der Regel bei entsprechenden Kraftmaschinenanlagen der Fall ist. Ist eine unveränderliche Drehzahl nicht gewährleistet, so kann durch Einschaltung eines überwiegend induktiven Widerstandes in dem Meßkreis sichergestellt werden, daß der Strom in einem an die Meßspulen angeschlossenen Meßgerät in weiten Grenzen von Änderungen der Zahnpulsationsfrequenz und damit der Meßdrehzahl unabhängig ist.
• Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand der Zeichnung. erläutert werden..
• Fig. 1 der Zeichnung gibt schematisch im Ausschnitt den Anker einer Wechselstromerregermaschine mit eingebautem Meßjoch wieder; F i g. 2 a, 2 b veranschaulichen im einzelnen näher Anordnung und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung; schließlich zeigen die F i g. 3 a und 3 b noch die Schaltung der Meßkreise für den Fall, daß zur Berücksichtigung der eintretenden Verschiebung der Strombeläge der Ankerwicklung der Wechelstromerregermaschine in der Pollücke zwei oder mehr Meßjoche vorhanden sind.
• In Fig. 1 bedeutet 1 den umlaufenden Anker der Wechselstromerregermaschine, dessen zur Vereinfachung nicht wiedergegebene, in Nuten liegende Wicklung über Gleichrichter (Halbleiterdioden) die Feldwicklung einer zu erregenden Synchronmaschine speist (nicht dargestellt). 2 sind die feststehend angeordneten Pole des Magnetsystems der Erregermaschine, dessen Ausbildung im einzelnen nicht weiter von Interesse ist. 3 bedeutet ein magnetisch gut leitendes, z. B. aus Blechen aufgebautes Meßjoch, das zwei miteinander in Reihe geschaltete Meßspulen 4 trägt. Die in den Spulen 4 induzierte Meßspannung wird über eine Gleichrichterdiode 5 oder Gruppe solcher Dioden einem Meßgerät 6 zugeführt.
• Die Fig. 2 a und 2b lassen im einzelnen die Lage des Meßjoches 3 mit den Meßspulen 4 gegenüber den Zähnen 1 b des in Nuten die Ankerwicklung 1 a enthaltenden Erregermaschinenläufers 1 erkennen.
• In Fig. 2 a ist eine Stellung des Erregerankers angedeutet, bei der das Meßjoch einer vom Strom durchfluteten Nut des Läufers gegenübersteht und demgemäß ein relativ großer magnetischer Fluß l das Meßjoch und damit die Meßspulen durchsetzt.
• Fig. 2 b zeigt den Anker in einer Stellung, bei der die Läufernutdurchflutung nur imstande ist, einen kleinen magnetischen Fluß 2 durch das Meßjoch zu treiben. Das auftretende Meßfeld, das mit den Spulen 4 verkettet ist, ändert sich zwischen einem Wert (1 (vgl. F i g. 2 a) und einem wesentlich kleineren Wert (ei (vgl. Fig. 2b). Wie ersichtlich, kann infolge der eintretenden Feldpulsationen eine Wechselspannung in den Meßspulen 4 induziert werden, die über Gleichrichter s dem Meßgerät 6 zugeführt wird. Diese Spannung ist dem vorhandenen A-nkerstrom der Wechselstrnmerregermaschine proportional, da - eine entsprechende Bemessung des Meßjochs vorausgesetzt - die Zähne und das Meß-'joch ungesättigt sind.
• Um Störungen der Messung infolge der eintretenden Verschiebung des Strombelages bei der Kommutierung der Gleichrichter auszuschalten, empfiehlt es sich, daß Meßjoch 3 z. B. außerhalb der neutralen Zone so anzuordnen, daß bei allen stationären Erregungszuständen des Hauptgenerators nur durchflutete Nuten unter dem Meßjoch 3 vorhanden sind.
• Bei Gleichrichterschaltun,qen, bei denen sich der Ankerstrombelag nur um-' seine halbe Ausdehnung am Ankerumfang verschiebt (z. B. Drehstrombrückenschaltung, Doppelsternschaltung mit Saugdrossel), ist die Zone in der Pollücke, in der nur - durchflutete - Nuten vorbiwandem, im allgemeinen breit genug, das Meßjoch 3 unter Einschaltung der vorerwähnten Bedingung anzuordnen. Ist jedoch bei anderen Schaltungen, z. B. Sternschaltung und Doppelsternschaltung, eine Verschiebung des Anker-,stromages um seine volle Breite in der Urnfangsrichtung bei der Kommutierung der Gleichrichter möglich, so kann gemäß der weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Anordnung derart getroffen werden, daß zwei, möglicherweise auch drei Meßjoche um eine oder mehrere Nutteilungen in Umfangsrichtung gestaffelt in der Pollücke vorgesehen und deren Meßspulen in bezug auf das Anzeigegerät parallel geschaltet werden. Bei einer solchen Schaltung ist es gleichgültig, ob die Meßspulen eines oder mehrerer Meßjoche gleichzeitig induziert werden.
• Die F i g. 3 a, 3b geben die Meßschaltung für diesen Fall wieder, wobei sie sich nur dadurch unterscheiden, daß in F i g. 3 a die Meßspulen 4 in Halbwellenschaltung, in Fig. 3b in Vollwellenschaltung der Gleichrichter in parallelen Kreisen auf die Meßeinrichtung 6 geschaltet sind.
• Bei dem an Hand der Fig. 1 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Meßspulen an ein Meßgerät 6 angeschlossen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die durch die erfindungsgemäße Anordnung gewonnene Spannung für Steuer- und Regelzwecke den Spulen von Reglern, Schalteinrichtungen od. dgl. zuzuführen, um in Abhängigkeit von der unter Ausnutzung der Ankernutdurchflutung der Wechselstromerregermaschine gewonnenen Meßspannung Steuer- oder Regeleinrichtungen zu betätigen.
• In Einzelheiten können Änderungen gegenüber dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgenommen werden. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, statt in einer Pollücke in versetzten, z. B. diametral gegenüberliegenden Pollücken gegenüber dem Anker je ein Magnetjoch bzw. eine Gruppe von Magnetjochen anzuordnen und die Spulen der versetzt angeordneten Magnetjoche bzw. Gruppen von Magnetjochen in Reihe zu schalten. Hierdurch kann der Vorteil erzielt werden, daß durch Unsymmetrien des Luftspaltes keine Störungen in der Messung hervorgerufen werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Messung des Erregerstromes bei Maschinen, deren umlaufende Erregerwicklung über rotierende Gleichrichter von der umlaufenden Ankerwicklung einer Wechselstromerregermaschine gespeist wird, wobei in der Pollücke des Ständers der Wechselstromerregermaschine im Bereich der neutralen Zone ein induktiver Meßspannungserzeuger angeordnet ist, der in Abhängigkeit von dem in einem magnetischen Kreis mit Luftstrecken verlaufenden Ankerquerfeld der Wechselstromerregermaschine arbeitet und eine ein Maß für den Erregerstrom darstellende Meßspannung liefert, nach Patentanmeldung S 90973 IX d /21 e (deutsche Auslegeschrift 1258512), dadurch gekennzeich- net, daß der induktive Meßspannungserzeuger von wenigstens einem feststehenden, magnetisch gut leitenden Joch mit Meßspulen (Meßjoch) gebildet ist und daß das Meßjoch (die Meßjoche) in bezug auf die genutete Oberfläche des Erregermaschinenankers so angeordnet ist (sind), daß abhängig davon, ob das über das Meßjoch und die gerade gegenüberliegenden Zähne sich erstreckende Kreisintegral der magnetischen Umlaufspannung die Durchflutung einer oder mehrerer Ankernuten umfaßt, magnetische Kreise mit unterschiedlichem magnetischem Leitwert bzw. einem Fluß abwechselnder Größe in den Meßjochen gebildet werden, wobei die hierdurch in dem bzw. den Meßjoch(en) hervorgerufenen Feldpulsationen zur Erzeugung der Meßspannung herangezogen sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßjoch in solcher Weise in bezug auf den Anker der Erregermaschine angeordnet ist, daß unter Berücksichtigung der eintretenden Strombelagverschiebung nur durchflutete Ankernuten unter dem Meßjoch vorbeibewegt werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einer eine Feldwicklung über Gleichrichter speisenden Erregermaschine, bei welcher in der Pollücke die Zone mit vorüberlaufenden volldurchfluteten Nuten verhältnismäßig schmal ist, dadurch gekennzeichnet, daß gegeneinander um eine oder mehrere Nutteilungen versetzt zwei oder mehr Meßjoche in der Pollücke angeordnet sind, deren Meßspulen in paralleler Anordnung über Gleichrichter bzw. Gleichrichtergruppen mit der Meßeinrichtung verbunden sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in gegeneinander versetzten Pollücken der Erregermasdline je ein Meßjoch oder eine Gruppe von Meßjochen angeordnet ist und daß die den Meßjochen der versetzten Pollücken zugeordneten Meßspulen in Reihe geschaltet sind.