DE1613886A1

DE1613886A1 - Einrichtung zur UEberwachung von Lagerstroemen bei elektrischen Maschinen,insbesondere grosser Leistung

Info

Publication number: DE1613886A1
Application number: DE19671613886
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Haus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-12-12
Filing date: 1967-12-12
Publication date: 1971-08-12
Also published as: JPS4741121B1

Description

Einrichtung zur Überwachung von Lagerströmen bei elektrischen Maschinen, insbesondere großer Leistung Es ist bekannt, daß bei umlaufenden elektrischen Maschinen durch Unsymmetrien im magnetischen Kreis, die sich au8 mechanischen Gründen nicht ganz vermeiden lassen, in der Welle Spannungen induziert werden. Diese Wellenspannungen können Lagerströme hervorrufen, die bei Überschreiteh einer bestimmten Grö#e zur allmählichen Zerstörung der Lager führen. Es ist daher bereits üblich, eine der beiden- -die Welle tragenden Lager gegen das Fundament bzw. den Lagerbock zu isolieren, um das Flie#en der schädlichen Lagerströme zu verhindern. Da aber wahrend des Betriebes der Maschine Fehler oder Überbrückungen der Isolierung auftreten können, empfiehlt es sich, auf jeden Fall eine Einrichtung zur Überwachung von Lagerströmen vorzusehen, die mit einer Anzeige- bzw. Warnvorrichtung versehen ist. fe vorliegende Erfindung betrifft eine derartige Einrichtung zur tberwachung von Lagerströmen bei elektrischen Maschinen, insbesondere großer Leistung, deren Welle in einem isolierten und in einem geerdeten Lager geführt ist. Gemäß der Erfindung wird die an der Welle zwischen dem isolierten und dem geerdeten Lager auftretende Spannung durch anker Welle anliegende Schleifkontakte abgenommen und mit der an der Isolierung des einen Lagers anstehenden Spannung verglichen. Dabei ist der am geerdeten Lager vorhandene Schleifkontakt geerdet. Die so erhaltene Differenz der Spannungen ist einer Anzeige- bzw. Warnvorrichtung zugeführt. Bei fehlerfreier Lagerisolierung müssen die beiden in der Einrichtung verglichenen Spannungen, mämlich die an den Wellenenden auftretende Wellenspannung und die an der Isolierung anliegende Spannung gleich gro# sein. Bei Schäden an der Isolierung oder bei Überbrückungen weichen dagegen die beiden Spannungswerte voneinander ab und die auftretende Differenz wird angezeigt bzw. führt zur Auslösung der Warnvorrichtung. Durch den durchgeführten Spannungsvergleich wird die Überwachungseinrichtung unabhängig von der absoluten Große der auftretenden Wellenspannung. Dadurch wirkt sie auch unabhängig von den verschiedenen Belastungszuständen der Maschine bzw. von den verschiedenen cos.- #-Werten, mit denen die Maschine arbeitet und die die Größe der Wellenspannung verändern.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung kann die Isolierung des Lagers sowohl im stehenden als. auch im rotierenden Teil des Lagers angeordnet sein. Die an der Isolierung des Lagers anstehende Spannung wird mit Vorteil zwischen dem an der Welle anliegenden Schleifkontakt und der geerdeten Seite der Isolierung abgegriffen. Dadurch -wird der unbekannte und manchmal wechselnde Ölfilmwiderstand des isolierten Lagers bei eder der miteinander verglichenen Spannungen in gleicher Weise erfa#t und mithin eliminiert. Als Schleifkontakte können direkt auf der Welle laufende Bürsten verwendet sein.
Der Spannungsvergleich kann in einfacher Weise durch zwei gegeneinander geschaltete Transformatoren erfolgen, deren SeZundgrwicklungen mit der Anzeige- bzw. Warnvorrichtung verbunden sind.
Da auch~bei einwandfreier Isolierung des Lagers die Werte der Wellenspannung und der an der isolierung anstehenden Spannung bedingt durch den Au#enwiderstand geringfügig voneinander abweichen k§nnen, ist es zweckmäßig, an den Transformatoren feinstufige Anzapfungen vorzusehen, durch weiche diese Abweichungen in besonders einfacher Weise ausgeglichen werden. Man kann diesen Feinabgleich aber ebenfalls mit Vorteil durch eine Null-Punkt-Verstellung der Anzeige- bzw. Warnvorrichtung z.B. mit Hilfe einer Brückenschaltung durchführen.
Da die -gemäß der Erfindung ausgebildete Überwachungseinrichtung nu wirksam ist, wenn die zum Abgreifen der Wellenspannung verwendeten Schleifkontakte auch wirklich an der Welle anliegen, empfiehlt es sich, in Durchfuhrung des Erfindungsgedankens zwischen die Scbleifkontakte ein Spannungsmeßgerät zu schalten, durch welches die Betriebsfähigkeit der Überwachungseinrichtung überprüft wird. Bei Versagen eines Schleifkontaktes wird keine Wellenspannung mehr gemessen. Dieses führt zu einem Spannung rückgang in dem Spannungsme#gerät, der mit Vorteil zu einer Anzeige verwendet werden kann, die optisch oder akustisch darauf aufmerksam macht, daß die t;berwachungseinrichtung außer Betrieb ist.
Im folgenden sei die Erfindung an Hand eines in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels naher erläutert. Figur 1 zeigt im Schema der Aufbau der elektrischen Maschine sowie der Überwachungseinrichtung; Fig. 2 zeigt ein der Fig. 1 entsprechendes Ersatzschaltbild.
Der Läufer 1 der elektrischen Maschine 2 wird von der Welle 3 getragen. Die Welle 3 ist in zwei auf dem Fundament 4 aufgestellten Lagern 5 und 6 gelagert. Das Lager 5 ist geerdet, während das Lager 6 in-seinem atehenden oder rotierenden Teil mit einer Isolierung 7 versehen ist.
Die an der Welle 3 während des Betriebes der elektrischen Maschine 2 auftretende Wellenspannung wird durch die gemäß der Erfindung ausgebildete Überwachungseinrichtung 8 erfa#t. Dazu sind @n unmittel@ rer Nähe der Lager 5 und 6 auf der Welle laufende Bürsten 9 und 10 vorgesehen. Zwischen diesen Bürsten 9- und 10 liegt die Primärwicklung 11 eines Transformators 12, dessen Sekundärwicklung 13 mit einer Anzeigevorrichtung 14 verbunden' ist. Zu diesem Transformator 12 ist ein Transformator 15 gegengeschaltet, dessen Primärwicklung 16 zwischen der Bürste 10 und einem an der geerdeten Seite der Isolierung 7 des, Lagers 6 angeordneten Kontakt 17 liegt'. Die Sekundärwicklung 18 des-Transformators 15 ist ebenfalls in Gegensehaltung zur Sekundärwicklung 13 des Transformators 12 mit dem Anzeigegerät 14 verbund en.
Weiterhin liegt zwischen den Bürsten 9 und 1Q ein Spannungsme#-gerät 19, das zur tberwacbung der Bürstenkontakte dient. Die Bürste 9 ist außerdem mit dem Lager 5 verbunden und somit direkt geerdet, damit ihr Potential eindeutig festgelegt ist.
Die von den Bürsten 9 und 10 abgenommene Wellenspannung Uw liegt an einem Au#enkreis, der aus den in den Lagern 5 und 6 vorhandenen ÖIf-ilmwiderstanden Ro, dem durch die Isolierung 7 des Lagers 6 gegebenen Isolierungswiderstand RI and dem Au#enwiderstand RA gebildet ist. Diese wellenspannung Uw wird durch den Transformotor 12 erfa#t. Sie wird mit der Spannung UI verglichen, die bei isolierendem Ölfilm im Lager 6 am Widerstand R und am Isolationswiderstand RI ansteht, ansonsten nur am Widerstand RI. Die Spannung UI ist der Spannung Uw durch den Transformator 15 gegengeschaltet.
Beide Transformatoren sind über feinstufige Anzapfungen so abgeglichen, daß bei einwandfreier Isolierung die Spannung Uw gleieh der Spannung U1 ist, so daß im Anzeigegerät 14 die Differenz 0 vorliegt. Bei fehlerhafter Isolierung 7 fließt ein Strom über den Au#enkreis und UI wird kleiner als- die Spannung Uw. Dadurch wird die im Anzeigegerät 14 gemessene Spannung #U = Uw - U# grö#er als 0. Diese Differenzspannung wird lediglich angezeigt oder dient zur Auslösung einer Warnvorricbtung oder einer Abschaltung der Maschine.
Versagt ein Bürstenkontakt, so daß keine Wellenspannung abgenommen wird, so wird durch das Spannungsme#gerät 19 angezeigt, daß die Überwachungseinrichtung 8 außer Betrieb ist.
8 Ansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur berwachung von Lagerströmen bei elektrischen Maschinen, insbesondere gro#er Leistung, deren Welle in einem isolierten und in einem geerdeten Lager geführt ist, dadurch gekennzeichnet, da# die an der Welle (3) zwischen dem isolierten (6) und dem geerdeten Lager (5) auftretende Spannung durch an der Welle (3) anliegende Schleifkontakte (9, 10) abgenommen und mit der an der Isolierung (7) des einen Lagers (6) anstehenden Spannung verglichen wird, wobei der am geerdeten @ager (5) vorhandene Schleifkontakt (9) geerdet iet, und daß die Differenzspannung einer Anzeige- bzw. Warnvorrichtung (14) zugeführt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da# die an der Isolierung (7) des Lagers (6) anstehende Spannung zwischen dem an der Welle (3) anliegenden Schelifkontakt (10) und der geerdeten Seite der Isolierung (7) abgegriffen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da# der Spannungsvergleich durch zwei gegeneinander geschaltete Transformatoren (12, 15) erfolgt, deren Sekundärwicklungen (13, 18) mit der Anzeige- bzw.
Warnvorrichtung (14) verbunden sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da# die gegeneinander geschalteten Transformatoren (12, 15) feinstufige Anzapfungen enthalten.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brückenschaltung zur Nullpunktverstellung der Anzeige- bzw.

Warnvorrichtung t143 vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schleifkontakte (9,10) ein Spannungsmeßgerät (19) geschaltet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da# das Spannungsmeßgerät (19) mit einer Anzeigevorrichtung verbunden ist