DE1488963B2 - Anordnung zur Feststellung von Doppelerd und Windungsschlussen in der Erregerwicklung elektrischer Synchronma schinen - Google Patents

Description

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jenigen, die bruchzahlige Vielfache der Nennfrequenz chronmaschine) ist, nur noch ungeradzahlige Harmo-

induzieren, bei denen also nische derselben. Linie 1 b zeigt, wie sich der Induktionsverlauf ändert, wenn z. B. zwei benachbarte

£ φ P> 2 p, 3 p,... Pole kurzgeschlossen sind. In diesem Induktions-

5 verlauf sind neben der Grundwelle und den ungerad-

ist, werden bruchzahlige Harmonische genannt. Nicht zahligen Harmonischen derselben auch noch bruchbei allen Synchronmaschinen treten sowohl gerad- zahlige Harmonische enthalten. Die bruchzahlige zahlige als auch bruchzahlige Harmonische auf. Bei Harmonische kleinster Ordnungszahl, deren Perieinem Doppelerd- oder Windungsschluß im Läufer odenlänge der gesamte Ständerumfang ist, ist unter 1 c kommen in der Luftspaltinduktion einer Vollpol- i° dargestellt; ihre Amplitude beträgt im gezeichneten maschine mit ρ — 1 nur geradzahlige, mit p>l Störungsfall etwa 20% der Amplitude der Grundgerad- und bruchzahlige und bei einer Schenkelpol- welle im ungestörten Betrieb. Die Induktionswellen maschine nur bruchzahlige Harmonische vor, was laufen mit der der Drehzahl der Synchronmaschine durch harmonische Analyse der Induktionsverteilung entsprechenden Geschwindigkeit über die in Fig. 1 im Luftspalt im Störungsfall bewiesen werden kann. 15 unter Xd im Schnitt dargestellte Meßspule mit den Die gerad- und/oder bruchzahligen Harmonischen Spulenseiten 1 und 2, die erfindungsgemäß im Ständer Luftspaltinduktion sind die charakteristische der oder an der Ständeroberfläche um 2 · r_p ausein-Erscheinung eines Doppelerd- oder Windungsschlus- ander liegen, hinweg und induzieren in ihr Spannunses in der Erregerwicklung einer Synchronmaschine, gen, die beispielsweise dem Relais 3 zugeführt wersolange in der Ständerwicklung keine Ausgleich- 20 den. Die im ungestörten Betrieb (Linie la) in den ströme fließen können. Spulenseiten 1 und 2 induzierten Spannungen sind

Allen Schutzeinrichtungen ist gemeinsam, daß sie gleich groß und addieren sich, da die Spulenseiten dann und nur dann ansprechen sollen, wenn eine gegensinnig in Reihe geschaltet sind, in jedem Zeitfür den betreffenden Fehler charakteristische An- punkt zu Null. Im Falle einer Störung werden die omalie auftritt. Die charakteristischen Anomalien 25 in den Spulenseiten induzierten Spannungen ungleich, eines Doppelerd- oder Wmdungsschlusses in der ihre Differenz läßt das Relais 3 ansprechen. Um Erregerwicklung einer Synchronmaschine sind gemäß eine bessere Verkettung der bruchzahligen Hannovorstehender Ausführungen je nach Art der Ständer- nischen mit der Meßwicklung zu erhalten, kann man wicklung entweder die gerad- bzw. bruchzahligen mehrere um einen geeigneten Winkel gegeneinander Harmonischen der Luftspaltmduktion, wenn keine 30 versetzte Meßspulen der in F i g. 1 unter 1 d gezeich-Ausgleichströme fließen können. neten Art im Ständer oder an dessen Oberfläche

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der anbringen und in Reihe schalten. Die Meßwicklun-

Zeichnung schematisch dargestellt. gen müssen nicht unbedingt in den Ständernuten

In der Fig. 1 ist unter la die Luftspaltinduk- liegen, sie können an beliebiger Stelle der Ständertion b_L einer leer lauf enden sechspoligen Schenkelpol- 35 oberfläche angeordnet sein, z.B. auch auf den Zähmaschine aufgezeichnet. Die harmonische Analyse nen, da sie durch das Relais oder ein anderes Meßdes Induktionsverlaufs ergibt neben der Grundwelle, werk praktisch nicht belastet werden und deshalb deren Periodenlänge 2 · %_p (τ_ρ = Polteilung der Syn- aus dünnen Drähten herstellbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

, .maschinen die beim Auftreten-eines Fehlers entPatentansprüche: stehenden Oberwellenfelder gerader Ordnungszahl, die in einer dafür ausgelegten Hilfswicklung im Stän-

1. Anordnung zur Feststellung von Doppelerd- der Spannungen oder Ströme erzeugen, zu erfassen und Windungsschlüssen in der Erregerwicklung 5 und einer Meß- oder Schutzeinrichtung zuzuführen, elektrischer Synchronmaschinen durch Erfassung Dieses Verfahren kann nur bei Synchronmaschinen der durch den Ausfall von Erregerwindungen mit Trommelläufer angewendet werden, da nur in hervorgerufenen Änderungen des Oberwellen- diesen Maschinen bei einem Doppelerd- oder Wingehaltes der Maschine, deren Frequenzen ein dungsschluß in der Erregerwicklung geradzahlige bruchzahliges Vielfaches der Nennfrequenz sind, io Harmonische in der Luftspaltinduktion auftreten,
bestehend aus einer im Ständer angeordneten Durch die deutsche Patentschrift 570 735 ist Hilfswicklung mit einer oder mehreren Windun- weiterhin eine Schutzvorrichtung für elektrische gen, die an eine Meß- oder Schutzeinrichtung Maschinen bekanntgeworden, bei welcher Spannunangeschlossen ist, bei welcher Anordnung in gen, die bei Windungsschluß in der Ständerwicklung Synchronmaschinen mit parallelen, zum Teil in 15 in Wicklungen außerhalb der Ständerwicklung aufverschiedenen Nuten des Ständers angeordneten treten, in einem Ansprechorgan wirksam sind. Das Zweigen der Phasenstränge der Ständerwicklung Ansprechorgan ist an die Läuferwicklung oder an diese nicht kurzgeschlossen sein dürfen, da- eine im Läuferteil der Maschine angebrachte Hilfsdur ch gekennzeichnet, daß die im Stan- wicklung so angeschlossen, daß es nur von einer der angeordnete Hilfswicklung (1, 2) eine Spulen- 20 Spannung beeinflußt wird, die von denjenigen Oberweite besitzt, die der doppelten Polteilung oder wellen des Luftspaltfeldes herrührt, deren Frequenz einem ganzzahligen Vielfachen der doppelten k/p beträgt, wobei k jede ganze Zahl (1, 2, 3 ...) Polteilung der Synchronmaschine entspricht. bedeuten kann, mit Ausnahme der durch die PoI-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- paarzahl ρ teilbaren Zahlen.

kennzeichnet, daß die im Ständer angeordnete 25 Ferner ist aus der deutschen Patentschrift 732 368 mehrwindige Hilfswicklung aus mehreren Spulen eine Anordnung zur Erfassung von Feldunsymmebesteht, die gegeneinander versetzt am Ständer- trien, insbesondere auf Grund eines Eisenschlusses, umfang angeordnet und in Reihe geschaltet sind. in elektrischen Maschinen mit zum Verspannen der

Blechpakete dienenden isolierten Bolzen bekannt, 30 bei der die Bolzen oder besondere im Nutengrund

;— angeordneten Leiter in Reihe geschaltet und diese

Reihenschaltung über eine Anzeigevorrichtung oder

. ein Relais geschlossen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe

zur Feststellung von Doppelerd- und Windungs- 35 einer Verbesserung der Fehlerfeststellung aus. Letzschlüssen in der Erregerwicklung elektrischer Syn- tere soll auch bei Schenkelpolmaschinen möglich chronmaschinen durch Erfassung der durch den sein und tatsächlich nur Doppelerd- und Windungs-Ausfall von Enegemindungen hervorgerufenen An- Schlüsse in der Erregerwicklung der Synchronderungen des Oberwellengehaltes der Maschine, maschine erfassen.

deren Frequenzen ein bruchzahliges Vielfaches der 40 Erfindungsgemäß geschieht dies bei der eingangs Nennfrequenz sind, bestehend aus einer im Ständer genannten Anordnung dadurch, daß die im Ständer angeordneten Hilfswicklung mit einer im Ständer angeordnete Hilfswicklung eine Spulenweite besitzt, angeordneten Hilfswicklung mit einer oder mehreren die der doppelten Polteilung oder einem ganzzahligen Windungen, die an eine Meß- oder Schutzeinrichtung Vierfachen der doppelten Polteilung der Synchronangeschlossen ist, bei welcher Anordnung in Syn- 45 maschine entspricht.

chronmaschinen mit parallelen, zum Teil in verschie- Zur Erläuterung der Erfindung dienen die folgen-

denen Nuten des Ständers angeordneten Zweigen der ^den· Ausführungen über Doppelerd- und Windungs-Phasenstränge der Ständerwicklung diese nicht kurz- Schlüsse in Erregerwicklungen von Synchrongeschlossen sein dürfen. maschinen.

Synchronmaschinen müssen auf innere elektrische 50 Bei Ausfall eines Teils der Erregerwicklung einer Fehler überwacht werden. Die Erfassung von Doppel- Synchronmaschine durch einen Doppelerd- oder erd- und Windungsschlüssen in der Erregerwicklung Windungsschluß im Läufer wird die Symmetrie der hat dabei stets große Schwierigkeiten bereitet. Es ist Erregerdurchflutung gestört. Als Folge davon treten bekannt, den ohmschen, induktiven oder komplexen "n Luftspalt dieser Maschine Induktionswellen auf, Widerstand der Erregerwicklung oder die von der 55 die ™- der gesunden Maschine nicht vorkommen. Erregerwicklung aufgenommene Leistung bei Spei- Sie induzieren bei Antrieb der Maschine mit ihrer sung mit Wechselstrom oder die Erwärmung des Synchrondrehzahl in einem Ständerleiter Spannungen Läufers an verschiedenen Stellen seiner Oberfläche ^mit Frequenzen
oder die Leerlauf- oder Kurzschlußkennlinie oder k .

die Laufunruhe zu messen und mit Sollwerten zu 60 /=—/n mit k = p,3q, 5q ....

vergleichen. Alle genannten Verfahren sind entweder P ' '

ungenau und daher unzuverlässig oder erfordern eine (_p = Polpaarzahl der Maschine, f_N = Nennfrequenz Außerbetriebnahme der Maschine oder beruhen auf d_er Maschine, k = ganze Zahl). Diejenigen Hanno-Erscheinungen, die auch durch andere Effekte als rüschen, die geradzahlige Vielfache der Nenn-Doppelerd- und Windungsschlüsse in der Erreger- 65 frequenz ζ induzieren, bei denen also
wicklung hervorgerufen werden können. _

Es ist ferner bekannt, zur Feststellung von Win- k— 2p,4p, 6p,...

dungsschlüssen in der Erregerwicklung von Synchron- ist, werden geradzahlige Harmonische genannt, die-