DE1488952A1 - Verfahren zum Schutz von rotierenden Teilen elektrischer Maschinen,insbesondere Rotorwicklungen,gegen UEberschreitung einer Grenztemperatur - Google Patents

Description

• Verfahren um sohute von rötier Mden Teilen

  elt»ziaoher inebeewoMere Rotoe-

  vi geffl übe»ob»itmg einer On»-'

  Die b«ioht sich md ein Vertehren um Sohuto von

  rotiein"en Teilen ellditri*eoher' li«obin«, insbesondere no-

  tomionw«me gegen un-'

  UV. Yb »«WL=g eines auf deu r otierenden Kuohinenteil ange-

  ordneten, seine physikaliaohen Eigensohaften mit der Tempera-

  tur &"*=den paaeinm Zweipole und einen mit diesen über ei-

  nen istreutramtomator induktiv gekoppelten, am festen Maschi-

  nenteil angeordnet= ftheltungsteiles.

  Zu ist bekamte in die ZWe»toU=« eingebaute aktive Vgi,-

  neml« (them»le#te) M die fußBung der lauttrt«pora-

  tur ele»rine»r »mamlam, M verv en und die von den Ozer-

  wo 0 Immt« iplier«em -wAM» g»r beweidere Bohleit-

  riap od« mt inft»iv» VOV. In den fenten Nuohineuteil zu

  Ibertragen. In beiden Pällen bereitet die Übertragung Jedoch

  s.T. erhebliche ßehvierigkeiten, weil Thermoolomente nur sehr

  Seringe Spmunmgon liefern können und demzufolge nur sehr

  kleine Meßleintungen mm Vert0«ung stehen. Einnichtlich der

  iUWMivm übertrag«U ist es dabei gleichgUtigg ob ein

  aaffltio"en Zoap«satio»verfebr« oder eine direkte treno-

  tomatoriao» Übertregmg mWvmdt wird.

  zu itt au" ein Überl«t»huts fft die ZAU£Omioklunm vOn

  Ue:LoUtro#ohin« bekämte bei d» mit Eilte vOft t«"rß-

  WambhänOgen 31««ten ein von der Temperatur der MUtOr-

  viok1v«M« r Strom Induktiv mit Eilte einer konmen-

  triaob zur lAuferwelle angeordneten ßpule auf einen fentete-

  hmden Teil Obertragen wird. Rierbei wird durch Ableituffl ei-

  nor spaum4 a» d« elektrischem Kreis den Läufer@ eine ßpen-

  nmWq»Ile beinpieln»:Lee aur Opeiaung eines passiv» VRM*-

  Mitre (PM- box. WO-V:Lderstad) gewonnen. Um den PM- box.

  WO-Viderstud klein halten zu könnent ist ein zusätzlicher

  Verstärker notwendige Abgesehen von dem hierzu erforderlichen

  Aurvend wirkt sich die direkte Kopplung mit den elektrischen

  "triebekrein wach amäteilig auf das Mäßergebnie aus" weil

  a:Lob die elektrischen GrÖßen den lAuferkreisen laufend RCAOrfte

  Bekamt ist ter»r @Ja* ]CinrJohtme zum Nassen der Betriebe-

  teageratur elnar »b»jiml«t*M« Zentrifuge mit einem in

  deren Rotorwelle angeordneten Thermistor, der mit einer zur

  Rotorachse koaxialen und mit dieser umlaufenden Zylinderspule

  verbunden ist. Die Zylinderepule wird von einer zweiten fest-

  stehenden ßpule umgeben, die in einen Zweig einer Wechselstrom-

  zeßbrücke liegt. Indert der Thernistor seinen Widerstand, so

  wird durch induktive Übertragung das Brückengleichgewicht ge-

  stört. Der sich dadurch änderndelin Hullsweig der Brücke fließen-

  de ßtron wird da= an einem Koßinetr«ent angezeigt. Die bekam-

  t* »Inrlchtmg dient lediglich zur Poetztellung der Temperatur

  den mechanischen Botoreg die bei der Ultrazentritugierung niohtmr

  konstant, nondem auch geneu bekamt sein soll, damit genaue

  Ergebniese erzielt worden*

  Der Erf4nAum liegt mm die Wgabe sugr=de, ein Verfahren

  zum Sobuts von rotierenden Teilen elektrischer Muchinen und

  eine Anordnung zur DwmhfUhrung den Verfahrens zu fehattene die

  unter Ausnutzung der Mkwirkung eines sich mit der Temperatur

  ändernden" auf dem Rotor angeordneten passiven Zweipole mit vor-

  hältnismäßig einfachen, aber betriebssicher arbeitenden Mit-

  teln einen ausreichenden Schutz gegen Überschreiten einer Grenz-

  tenperatur gewährleisten* Gleichzeitig sollen die Nachteile der

  bekannten Anordnungen vomieden worden, die durch Zontaktaohvie-

  rigkeiteng durch die relativ geringen Spanntängen aktiver Ther-

  aofOhler und durch die schwierige Nachbildung einer in Rotor

  -notwendigen Opamungs- oder ßtr«fflllo zur beinung paaeiver

  Vimo£Mer bedingt sind,

  Diese Wigabe. wird o SomU dadurch gelöst, daß der

  passive Zweipol auf einen « testen Maschinenteil eieebrächten

  aktiven Zweipol derart einwirkt# daß bei Erreichen der Grons-

  tofflratur oder bei Untersohreiten einer unteren Drobsab.Igr«-

  so ein Uiuohatatmwl gewImen wird# du um »mohatme der

  ituoh,f,» vezvomet wird.

  Die Mokwirkmgfj dte durch die Vide»t»AW;ndermg den p«oivm

  Zwetpolo 9 der beispielmmise «a einen PX- oder . WO-VU*rntmä

  b«tfflq Uft sieh m dm aktiv» 8»ipols der au einer WooMel-

  Irommm mit hob" gebildet.@eim km,»

  in vom einer -9Weinm erfgemen.

  Der erad der-344fflinehm Kopplung zwiaohen d«-p«eivm.ma

  d« a»iv« X»io

  in wesentliohm - v= den in X»io :U*-

  Umden »offlisohm Viderntkdon md dmit, Ton den 4«»tri-

  neben Ab»awaffl des notwocAigem Inttepalten und der A»bil-

  dmg gegebenenfalls angebrachter Ydhr«Sinanordmumm (Porrit-

  »torial) fft du affletiaohe Ald abe

  MMt MM Me daß otoh der Videratmd den p«Bivm ratur-

  moro nvimä« zwet vertone die » mährero Zobnorpoto»«

  #ei»ueruem W#v 8»"rt# eo Uft. sich Vater der yo»»-

  »*MM mwo"lo«W,44pr Zo»l«ge die 3,3, bei *&MM aums-

  1 ~bm tote mdneb49 pa»ivm mg a»:Lvm Bvet-

  Pol eta. er videretmädowort emittelag bei dm die

  ge mr die Veobst mit hoh« MM4mi-

  4«mtmä ein mZimm int, »te mommro op«Mme em der V«bool-

  qU0110 hat dMM ihr Kinimm. Die Abhängigkeit der

  U den gaivem Zweipole von Widerstand R den passiv=

  Twq*raburmero ist in rig, 1 graphisch dametellt.

  Ibt TImmtme eineie t«po»b ere mit steiler Vide»tmww-

  18.- ia der ob* der kritioehm Vom@ --Imr int an maßlicht

  duroh «tM*Oh«do Vahl den M»»et»Vfflvo*Utnioooo der

  4« optinaoa m, m f_# Rope mt».

  der mt dem yworwiderstoma bei ur eilotofflutat

  so daß loot lb»tobm dieaer 2-u»uwei die ihr pmd-

  #v 434 geaamm Uw Mnimm hat$ oder um pffl dm optimnem

  m dem Ultwiderstend da* 700#m m#

  dmU Mlt d44 bei lb»ioh« der ammtmo»uw

  fort

  z"b elei der eteh vm* VUmt" den

  p«aivm vofflz- 1- ere ftetwa Vookuglepummg IM nieh

  mit zute eimen Behwellvert-Bobutvorstaftewo (Wiener) beim

  Vorbt»U bewo Auftreten dar Y" ein Uäeohaltaiuul ge-

  wi#v du bei lb»toh« eimr Ormutomperetur wärtritt', Die-

  neu umehato,4m$'% %am dem glo»r«iaob oder Mm ein Belain

  4« wa"bU» beImmt Vortag@

  den Momb#t-- Nove, Mmom «alvMor Im-

  Ute&$ mä w» ia mEtaler ]KOMM mm% m uqmtv

  eileo

  ese- "äße lk "0« rau wffl »ttlmä

  Im" IN

  den

  v«M miolt a BLorbei ist die M

  magnetischen rolden so vorzunehmen, daß die WirbelstrondRopfüng

  der die S#pulen durchdringend= Notorwelle keinen Einfluß auf

  die Anordnung hat, mm zweiten Yall, tritt nur eine seitweiee

  4pplung während einen Bruchteilen einer 1.-hung aufs wo--

  durch eine entsteht. Das Vorhandensein

  dieser Mokuirkuffleiv . pulefol, gen bei rotierend« Mufer Irann

  unterhalb der Grenstegperatur gleichzeitig als Information zur

  Xdmmns den Untereohreiteno einer unteren Drehzählgrense

  (Stillständ.süberwachung) herangezogen verden.'notem dan.RUA-

  W mmeximm a.3. bei-kaltm M-Widerstund vorgesehen war.

  Die Inpuleabstände werden in einer zusätzlichen elektronischen

  8"altungg die a.B, ein rOoketellbaren Zeitglied eutUltg seit-

  lioh Uberwa"t4 Die exzentrisch* Anordnung der Koppelepulen er-

  möglioht also zusätzlich eine rechtzeitige Abschaltung der Xä-

  BOUM In ImlIenf die avangelWig zur Cbersöhreitung der fte»-

  tofflratur in läuter, insbesondere den Kollektorn, 92u4m-vtr-

  den,9 beinpgelaweine bei schnell« Drobsahlabfall oder - in-

  ]Rxtr«fall - bei Stillstand den TAufere als Polge -plötzlicher

  eterker überlastung'der N«ohino.

  Belbetveretändlioh mß die erfind:ungegenfle BohutzenorAamg

  währ«d den Anlassene der elektrischen Kuohine ente ohmä

  Omrbrßokt bowo umdxkem gemacht werden,> um' einen o rx-et-

  en Ebohlauf der Maschine zu em%Iiohm.

  Visite» Ziaselheiten wad Vorteile *neben sich zu der am&-

  folgendem »o»h»ibmg.oi»a in Pig, 2 dargestellten A»2*amnffl-

  beiapielen der

  In ftg., 2 ist ein am der v»m»kritiochsten Btelle (z.B. Viokel-

  kopt) den Ibtors eiaer elektriaoheu Muchine mpbrachter poso:L-

  v« - , nigwur2M1er 1 im eiae obenfalle m Botor befestigoem

  KoppolzpUe 2 ei»a Streutr»aformatorn m"schloseen« Die im-

  dere Koppelepule 3 den Streutro»tomato» int, um ein Nadmm

  der Xopplmg 11 m Icäan, in waaler lmohtmg «t die Kop-

  polzpule 2 aufflri et md geh&b mm - aktiv« iWmltunipteil

  der m2096« ff»ohimmteil Lot* Zu die Vorbiaimg

  1 ma MMOIKMIO 2 Jum wmatzliob

  --de a« soh»ren M»dou be-

  atoba"o dpoebaltet aeiao Danh

  W-4 Wh# d« no" Wird er»iobte da ovmt»11 vor-

  beaim mg bemitive Bliaimteile den

  £Mle» 1 ledUltob mt der Gletohnpommpoette der Gletoh-

  -1-, kl- s» V:L, ko## uad @mit keium etörm-

  dm Zaflug mt die v00" seit* &«f2= k&monb Bieht

  am$ wie In tfausu49 iapiel ipstigte ale Veobgel ---nmw-

  q»Ue eimm 37-0u»illeNor vor, » kmm die Koppelepult

  gletehneitig bentaAteil ei»o tu der Ossillatornohaltmg ge-

  inen mit dem Zude»ator 5 sein. Zur Ossilla'-

  torso"ii-, gebßzen tomer die mw Arbeitzpunktei»tollmg

  697 vat Zmdo»ator 8 novie -ei-

  «MIO 9 mt um»istor 100 mg la"rU0he Betri

  wiad M» U## 11.3 12 ~fehrte

  Illm lotglaiw §sIci Vide»te"en 1

  ein mw" 41 mr 0« OU»ffl 3 md 9 vommItt be-

  Nil*% eine MM- - - - 90 MWP2ww 408 ossillators - na-t»

  zu den die Spule 3 gehörtt so daß eine Reduzierung der Oszilla-

  tor-Schwingkreisspannung oder sogar ein Aussetzen der Schwingung

  erfolgt., Bein Unterschreiten des Schwellvertes des Triggere 14

  durch die in der Gleichrichterschaltung 13 gebildete Gleich-

  "4=uD-g wird « Ausgang 15 den Triggere ein Signal in Form

  eine@ Z-O-Obergaffle auffllbot, das zur Absohaltung der Maschine

  verw,wl43a24w1it werden kam*

  Verdau die Xoppelepulen 2 uM 3 exzentrisch zur Manchinenachne

  an geeigneter Stelle angeordnetq so bewegt *ich die em Rotor

  betentigte Opule 2 auf einem Kreis um die Maschinenachse. Die

  ZMI:ung d»r beidenAbulen wird nun aber nur während einen

  Bruchteile$ einer wirke« sein und bei entsprechender

  A»leguffl inpuluMge p - laungeeinbrüche liefern, sofern die

  Grenstemperatur nicht erreicht ist. Der Trigger 14 formt die

  Signale in Ochaltimpul» m. 'Die 8ohalti . moulet, können @ich s93.

  folgendermelen daretelleni Während der Kopplungezeit, also z.B.

  1/20 der UtUu4*riode den Rotorn wird ein 0-Signal am Ausgang

  den Triggers 14 anateheng für die rentIjohen 19/20 der Umlauf-

  poriode dagegen ein Z-8ignal, Wird nun diesen in seiner IAUffl

  der Drehzahl seitlich umgekehrt proportionale Ir-Signal auf ein,

  Zeitglied 16 gegeben% das auf eine »ximale Zeitspanne fest

  eingestellt iatt » gibt dieses Zeitglied 16 als U»chalteignal

  nimm Z#-AU@8*Mt vom die voreingentellte Zeit durch die Zeit-

  dm»r den Z-Bignale des Trine 15 tt« wird.

  Der YfflEall der 0-Xmmlnä«ea bei »r»iob" der er«steme»-

  tur 2tvwb ebenfalls vAtent«4 »oh einer Zeit,4 die d« unteren

  mtepriobte durch -an 17

  des Zeitglieden 16 zur Abechaltung der Maschine

  Die exzentrische Anordnung der Koppelepulen hat den weiteren

  Vorteilg daß nie eine Betriebekontrolle der Sohutzeinrichtung

  emögl:Loht 9 da das Vorhandensein der unterhalb der Grenztex-

  poratur erzeugten Zapulee gleiohseitig ein Xriterium tür das

  Ail>eiten der WarJohtung tote

  Un bei mmentrizoher Anordming der Koppelepulen die Einwir-

  kung von Störeinfl:fAem verschiedener Art zu verhindern, kaLn

  en gegebenenfalls erforderlich sein, Signaleg die nieht von

  d« ualaufenden. passiv= Zweipol stammen, und die den testete-

  henden. aktiv= ß»ipol beeinflussen könnten% soweit wie a8g-

  lich auszuaohlieBeg. Zu 4i*om Zwook k&men Mittel vorgesehi.n

  verden, die bevirk»v W der aktive Z»ipol nur In dem Berelch

  den mo4- ällk-Ing in »loh« die induktive Übertragung Im

  ICJ'nmdf.f Lstg wirksam wird. Bei Verwendung einen KY-Onzilla-

  tors wird dies dadu»h erreicht, daß der KP-Ossillator nur in

  dm paamten Bereioh eingeschaltet ist. Die Einschaltdauer

  'rann hierbei mit Eilte eines sogenannten Sohlitainitiators

  bestimt bzw. gesteuert worden. Ein solcher Sohlitzinitlat.a.r

  dient zur Poeitionn»ldmg bewegter Teile. Taucht ein Metall

  (Einens Uwtort Neaeing »wo,) in den Schlitz des

  Initiators, » viA nein afflottaohen ]Nld beeinflußt und da-

  duzlä ein 1 A ne Bringt um mm einen derartigen

  aohulb aß peivater a6110 den fenten ei-

  len$ mg awer 0441 mr die gente»hmte Koppelffl10 den Er-

  OeniUatö» a«psto»otg en mä befestigt en rotierenden

  M:-L.-i,ihiaenteil eine Metallfahne entsprechender Breiteg die min-

  destens densOben Tell eies Umdrohungswinkels umfaßt,*für den

  die tndukt1.ve Ubertragung in Eingriff J.st, so liefort der

  Initiator eizmal während jeder den rotierend en ZU-

  schinenteilen ein L-Sigmal, von bestimter IAUffle Dienen Ir-

  Signal erscheint jeweils dann# vom die Notallfahme mt threm

  Ualaut»g in den Schlitz eintritt ma ende* 9 W sie

  ftuits WiWWr veruft* vumm d« mutehm But 4» m-

  M ltotffl 4« Ad, deumm 0" 04mouie a"

  kmIft mm dmm «twä-alchmi

  no daß der BY-Onaillator nur t& die Duxer den Mal 0 da

  die erforderliche Betrieboopannung gelegt wird. D"oo so

  to elektrische ]Mwiohtung schließt nomit PoMiaquIne &Uns die

  während der Zeitg zu der die induktive Übertragung nicht in

  Eingriff istg auftreten können.

  Die hat besondere Bedeutung tür den Sohuts vo*n 0080-

  nannten läuferkritiochen elektrischen Maschinen. Solch* Na-

  echinen sind mit den hofflulichen Mitteln den Notorncbut»el

  wie Schutzsohalter uo digl. 9 oder durch in die Btändervicklung

  eingebaute Wlmotühler nicht zu schUtsen, weil bei derartigen

  Maschinen die Temperatur in IAL:ufer - infolge der größeren

  Strondichte in der läufervioklung - schneller ansteigt an in

  Ständer.

Claims (2)

1. P a t o n t a n a p r ti o h o 1..Verfahren zum Schutz von rotierenden Teilen elektrischer Maschinen, insbesondere Rotorwicklungen, gegen überschreitung einer Grenztemperatur unter Verwendung einen auf dem rotierenden Maschinenteil angeordneten, seine physikalischen Eigenaobaften mit der Temperatur ändernden passiven 'Awelpole und eines mit diesen über einen Streutransfozuator induktiv gekoppelten, am festen Maschinenteil angeordneten Bcümltungsteileng dadurch gekonnzeichnett daß der paaeire Zweipol auf einen am festen Maschinenteil augehrachten aktiven Zweipol derart einwirkt, daß bei Erreichen der Grenztemporatur oder bei Unterschrei,ten einer unteren Drohsahlgrenze ein Däschalteignal gewonnen wird, das zur Abachaltung der Na-Lichine verwendet wird.
2. 2, Anordnung zur DurchfUhrung: des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekomgeichnetl daß der passive Zweipol aus einem tempersturabUngigen Ralbleiterviderot=d (1) benteht und mit der elnen Koppelepule (2) den Streutransformatore verbundW!> ist 3. Anordnung nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung von tomperaturabhängigen Halbleiterwiderstän- den, die in Ersatzschaltbild parallel liegende Blindenteile aufweisen (z.B. PTO-Widerstände), zur Vormeidungdes a.t;3g4m- den Wn lu ses dieser Blindanteile zwischen Xalbloi.tozwi4«- stand (1) und Koppelapult (2) eine aus einer oder -x Dioden bestehende Gleichrichterschältmg (4) vorW»Üft ist 4. Anordnung zur DurchtManm den Verfahrens a»h dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Zweipol aue einer Wochselapa=ungequelle mit hohem Innenwiderstend gebildet ist. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch g«mmseiab»te daß *la Wechselspannungsquelle ein KP-Ossillator vorgesehen in*,% 6. Anordnung nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet,» diß die andere Koppelepule (3) den Streutransforgatorg, Bestand- teil eines zu der Oszillatorschaltung gehörenden Schwing- kreisen (3,5) ist. ?- Anordnung zur DurchtUhrung den Verfahrens nach Anoprwä 1, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Zweipol duroh ent- sprechende Wahl den Übersetzungsverhältnionen der Zoffllgm-7 len (2,3) derart an den aktiv= Zweipol angepaßt ist$ daß die durch Vidernten"kgermM den passiven ß»ipole m akti- VOM Zweipol hervorgerufen,* in Yom aiment# einer *cmaffländerung bei Mereidhon der Gro»tofflraftr 8. Anordnung zur DurchfUhrmg des Verfahrens nach Anspruch li `"dädurch sekonnzeichnett daß der passive ZwO1P01 durch Ont- Iroppelspu- ree«g#4dä Wahl des übersetzungsverhältnisses der- len derart an den aktiv= Z»:LPO1 &MsPaßt ist$ daß die durch Widerstandsändermg des passiven Zgeipole » akti- von Zweipol hervorgerufene Mckwirkung in YOM &iUd*»t@» einer 08-3 , .11 IM , iMerung erst bei Era%eichen der Grenst«P*ra- tur auftritt* -unruns des Verfahrens nach Anspruch le Anordnung zur DuzreLfüh dadurch gekennzeichnet., daS ein Schwellvert-Schalt'verstärker (Trigger*14) Vorgesehen iatt dem die von passiven Zweipol be- einflußtel m aktiv= Zweipol abgegriffen* Voahnelep nach Gleichrichtung zugefUhrt wird und der beim Yortfall bzw.. Auftreten der Mckwirkung ein Umschalteignal abgibt» 10. Agordnung zur Durchlf%unzuffl den Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelepulen (293) den Streutranstomators sentriach zur *ohne den rotierenden Na- schinenteils angeordnet sind. 11. Anordnung zur DurohMunM den Verfahrens nach Ä»Pru" 1, dadurch gekw»eiohnet" daß,die Koppelepulen (2,3) den Otreu- trenetomatore mwentrieob zur Aohne des rotierenden Mwohi- muteils näpordnet Binde 12. Anordnung nach Anspruch 7, 9 und 11, dadurch gekennzeichnet» daß dem Schwellvert-Schaltverstärker (14) ein rückstellbares Zeitglied (16) nachgeschaltet ist, das bei Erreichen der Grenztegperatur oder,-bei Unterschreiten einer unteren Dreh- zahlgrenze ein Ausgangssignal dann abigibtg vom der seitli- che Abstand zwischen zwei auf94nanderfolgenden RUckwirk«ge- impuleen, die unterhalb der Grensteaperatur erzeugt »rdent eine an Zeitslied (16) fest einstellbar* Zeitspanne M»r- schreitet. 13. Anordnung nach A»pro" 11, dadurch gekennzeichnet# daß lUt- tel vorgesehen sind, die bewirkene daß der aktive Z»ipol nur in dem Bereich den Undrebungewinkeleg in welohem die In- duktive Übertragung in ]UlncrJtt stehte wirksam ist* 14. Anordnung nach Ansprach 5 und 13, dadurch gekenr, eichneta daß der BY-Ossillator nu in dem Bereich den dre kelet in welchem die induktive Obertragung in 3Jn=Itf steht% eingeschaltet ist* 159 Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekommeicümet, daß als Positionsmelder ein em festen Muchinenteil angebrachter Bohlitzinitiator vorgezelten int, in dessen ßohlitz eine em rotierenden Masohinenteil, befestigte Metallfahne eintmmhts md daß die Einzähntdouer den W-*ozillators von der Zu- t«obda»r der Netallfähne in den Sohlitz den Uiti#to:re ab.