DE1928738C - Thermofuhleranordnung fur Uberlastungs schutz von Hochspannungswicklungen - Google Patents

Description

Zum Schutz gegen thermische Überlastungen von Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen ist es bekannt, Thermofühler in Form von Heiß- oder Kaltleitern oder sogenannte Widerstandsthermometer in die Nuten der Maschinen einzubringen. Bei dieser Art der Temperaturerfassung ist der Nachteil gegeben, daß der Wärmeübergang vom Leiter zum Thermofühler durch die verhältnismäßig große Wandstärke der Isolierung des Nutteiles der Wicklung mit einer verhältnismäßig großen Wärmekopplungszeitkonstante behaftet ist. Dies hat zur Folge, daß die tatsächlich im Leiter herrschende Temperatur, wenn überhaupt, dann nur mit einer verhältnismäßig großen Verzögerung vom Thermofühler erfaßt werden kann, so daß insbesondere die Messung der Wicklungstemperatur bei mit Laständerungen betriebenen Hochspannungsmaschinen unzureichend ist. Darüber hinaus sind auch bei einer Vielzahl von elektrischen Maschinen die maßgeblichen Heillpuiv.tc nicht im Nutteil d^r Hochspannungswicklung. sondern im Wickelkonf. so insbesondere bei Maschinen mit kurzen Blechpaketen und großen Wickelköpfen für niederpolige Ausführungen. Auch die Art der Kühlung spielt hierbei eine Rolle, wobei insbesondere rippengekühlte Hochspannungsmaschinen die für den gefahrlosen Betrieb solcher Maschinen maßgeblichen Heißpunkte im Wickelkopf aufweisen. Da nun insbesondere durch die Ausführung der Wickelkopfisolierung mit der großen Wandstärke der Isolierschicht und damit einem sehr geringen Wärmeleitwert eine Anordnung solcher Thermoiühler in ähnlicher Weise wie bei Niederspannungsmaschinen unbrauchbar ist,, war bisher eine schnelle, sichere und den Verhältnissen in der Maschine entsprechende Erfassung der Temperatur.an den Heißpunkten nur mit umfangreichen Konstruktionen, wie z. B. in der deutschen Auslegeschnft 1178 937 beschrieben, möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch für Hochspannungsmaschinen mit wechselnden Temperaturen bei Laständerungen eine richtige und schnelle Temperaturmessung im Wickelkopf ohne nachteilige Einflüsse auf die Hochspannungsisolierung mit geringem schaltungstechnbchen Aufwand zu ermöglichen. Die Lösung Her gestellten Aufgabe gelingt bei einer Thermofühleranordnung für Überlastungsschutz von Hochspannungswicklungen, bei der der Thermofühler mit dem Hochspannungsleiter gut wärmeleitend verbunden ist, nach der Erfindung dadurch, daß innerhalb der nur von den Thermofühleranschlußleitern durchdrungenen Hochspannungsisolierung an den blanken Leiter der Hochspannungswicklung ein verhältnismäßig dünnwandiger plattenförmiger Oxydkeramikkörper hoher Wärmeleitfähigkeit angelegt sind mit dem Oxydkeramikkörper der Thermoiuhlei in enge Berühru :g gebracht ist, daß ferner der Oxydkeramikkörper mitsamt dem Thermofühler und einem die Zwischenräume füllenden Kitt hohlraumfrei von einer Isolierfläche abgedeckt ist, die ihrerseits nohlraumfrei an die Hochspannungsisolierung grenzt.

Die Thermofühleranordnung nach der Erfindung hat nichts mit einem bekannten Widerstandsthermometer für hohe Temperaturen (deutsches Gebrauchsmuster 1 810 091) zu tun, bei dem auf stabförmigen Trägern aufgebrachte Drahtwendeln voneinander isolieit in einer. Oxydkeramikkörper hohlraumfrei eingebettet sind, da solche Thermometer wegen ihrer Abmessungen für die Einfügung in Wicklungsisolierungen nicht in Frage kommen. Bei einer anderen bekannten Temperaturüberwachungseinrichtung für Wicklungen vermag eine Oxydhaut nur gegen kleine Spannungen zu isolieren (deutsche Patentschrift 657 201). Durch die Anordnung nach der Erfindung wird unter Wahrung der Hohlraumfreiheit und der erforderlichen Isolierung zwischen dem Thermofühler und dem Leiter eine so gute Wärmeleitverbindung hergestellt, daß auch insbesondere durch Laständerungen bedingte Schwankungen der Temperatur des Leiters praktisch unverzüglich vom Thermofühler erfaßt werden können.

Bei dieser Ausführung einer Thermofühleranordnung nach der Erfindung ist die Anbringung sowohl des Oxydkeramikkörpers als auch des Thermofühlers vor der Aufbringung der Isolierung am blanken Leiter erforderlich und es ist ein nachträgliches Austauschen Jes Thermofühlers ohne Eingriff in die Isolierung nicht möglich. Aus der schweizerischen Patentschrift 334 788 ist bereits bekannt, den Ther-

rnofühler als herausnehmbare Einheit ώ eine Hülse Oxydkeramikkörpers am blanken Leiter läßt sich einzubauen, die in die Wicklung einer elektrischen dadurch erreichen, daß die dünnwandige ebene Maschine eingebaut ist. Eine solche, in vielen Fällen Fläche la mit einer dazu im Winkel, insbesondere besonders günstige Ausführung und Montage einer im rechten Winkel angeordneten, den Hals tragenden Thermofühleranordnung läßt sich gemäß der wei- S schmaleren Randfläche 2 b versehen ist. Bei dieser teren Ausgestaltung der Erfindung im vorliegenden Ausbildung ergibt sich eine in F i g. 3 angedeutete Fall dadurch erreichen, daß der plattenförmige, ver- bestimmte fixierbare Lage des Oxydkeramikkörpers hältnismäßig dünnwandige Oxydkeramikkörper einen am blanken Leiter, wobei die Fläche la und die aus der Isolierung ragenden Hals mit einer Ausneh- Randfläche Ib von der Hochspannungsisolierung 8 mung zum Einstecken des Thermofühlers aufweist. io überdeckt sind und nur der Hals 2 c aus der Hoch-Der aus der Hochspannungsisolierung im Wickel- Spannungsisolierung herausragt. Es ist hierbei zu bekopf ragende Hals überträgt dabei durch den platten- merken, daß bei dieser Darstellung die Dicke der förmigen Teil, der in enger Berührung mit dem blan- Hochspannungsisolierung nicht im tatsächlichen Verken Leiter steht, dessen Wärme auf den in der Aus- hältnis zur Querschnittsfläche des Leiters und den nehmung des Halses eng und damit in gut wärme- 15 Abmessungen des Oxydkeramikkörpers dargestellt leitende Verbindung gebrachten Thermofühler, de- ist. Je dünnwandiger die ebe;v5 Fläche, insbesondere im Bedarfsfalle leicht ohne Eingriff in die Isolierung die ebene Fläche la, gewählt ist, wobei die Wandausgewechselt werden kann. Auch besteht bei einer stärke dieser Fläche nur .λ Hinblick auf die erforsolchen Ausbildung des Oxydkera-.iikkörpers die derliche Isolation begrenzt lit, desto besser und Möglichkeit, eine Mehrzahl solcher Oxydkeramik- 20 schneller erfolgt der Wärmeübergang vom Leiter körper an geeigneten Stellen des Wickelkopfes einer zum Thermofühler und desto geringer wird die Hochspannungswicklung vorzusehen und nur einen \opplungszeitkonstar.te, so daß sich auf diese Weise Teil dieser Oxydkeramikkörper mit Thermofühlern zu auch bei rasch wechselnden Laständerungen mit entbestücken, und zwar jene, die in experimentell er- sprechend raschen Änderungen der Temperaturen mittelter Weise den Heißpunkten der Maschine be- 25 eine richtige Erfassung der Temperaturen mit der nachbart sind. Thermofühleranordnung n?ch der Erfindung er-

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand reichen läßt. Als Oxydkeramikkörper mit sowohl zweier Ausführungsbeispiele des Gegenstandes nach guter Wärmeleitfähigkeit als auch guten elektrischen der Erfindung nachfolgend näher erläutert. Isoliereigenschaften eignen sich besonders solche

In F i g. 1 ist an der Breitseite eines blanken Lei- 30 aus formgepreßtem und gesintertem Berylliumoxyd, ters 1, dessen Hochspannungsisolierung hier nicht Aluminiumoxyd oder dergleichen Oxyde. Durch die dargestellt ist, in enger Berührung mit diesem ein Sinterung, d. h. durch das Zusammenwachsen der Oxydkeramikkörper 2 in Form einer dünnwandigen einzelnen Einkristalle, wird für den gesamten Oxyd-Platte vorgesehen. Auf der dem Leiter abgewandten keramikkörper das Leitvermögen des Einkristalles, Seite des plattenförmigen Oxydkeramikkörpers 2 ist 35 beispielsweise von Aluminiumoxyd oder Berylliumeng an diesem anliegend ein Thermofühler 3 in an oxyd, nahezu erreicht. Versuche haben ergeben, daß sich bekannter Art angeordnet, dessen Thermofühler- beispielsweise bei Oxydkeramikkörpern aus Berylableitung 4 im Anschluß an den Thermofühler 3 von liumoxyd (BeO) Wärmeleitfähigkeiten erreicht wereinem Isolierschlauch 5 in an sich bekannter Weise den können, die etwa reinem Aluminium vergleichumgeben ist. Die Berührungsstelle des Oxydkeramik- ₄₀ bar sind und bei etwa ?0^oCbei8ubisl60kcal/mh°C körpers 2 mit dem blanken Leiter 1 und die des liegen. Bei Oxydkeramikkörpern mit 95% Gehalt an Thermofühlers 3 mit dem Oxydkeramikkörper 2 ist Aluminiumoxyd (Al₀O₃) läßt sich eine Wärmeleitvoi. einer Isolierfläche 6, die aus einer Kunststoff- fähigkeit von 18 und bei Oxydkeramikkörpern mit folie, einem Gewebe oder einem Lackglasseidenband 990/,, Aluminiumoxyd eine Wärmeleitfähigkeit von gebildet sein kann, überdeckt, wobei die Räume zwi- 45 etwa 80 erreichen. Im Vergleich dazu ist die Wärmeschen der Isolierfläche ό und dem Thermofühler 3 leitfähigkeit von beispielsweise Feinglimmerisoliersowie dem Oxydkeramikkörper 2 lückenlos mit einem platten nur 0,19.

Kitt aus insbesondere Harz-Quarzmehi-Gemisch ge- Im Hinblick auf die Glimmeinsatzspannung ist es

füllt sind, so daß die Gesamtanordnung hohlraum- vorteilhaft, die Thermofühleranordnungen so in die frei ibt. Diese in F i g. 1 dargestellte Anordnung ist 50 einzelnen Phasen einzubauen, daß Glimmentladunin nicht näher dargestellter Weise dann von der _ge_n ausgeschlossen werden können. Als besonders Hochspannungsisolierung überdeckt, und zwar so, günstiger Anbringungsort für die Thermofühleranorddaß auch hier keine Hohlräume entstehen. Bei dieser nungen sind die Stirnseiten der Unterschenkel anzu-Anordnung ist, wie ohne weiteres ersichtlich, das sehen, wobei die Thermofühleranordnungen bei Anbringen des Thermofühlers und sein Entfernen 55 Dreieckschaltung der Hochspannungswicklungen innur vor Aufbringung der Hochspannungsisolierung mitten der Unterschenkel, bei Sternschaltung vor- bzw. bei örtlicher Entfernung derselben möglich. zugsweise auf der vorletzten Spule einer jeden Phase

Für den Fall, daß es wünschenswert ist, die Ther- angebracht werden können. Durch die Anbringung mofühler auch bei fertig isolierter Hochspannungs- _auf den Unterschenkeln ergeben sich größere Luftwicklung nachträglich austauschen zu können, ist 60 abstände zwischen den Spulen wegen des äußeren eine Anordnung nach den F i g. 2 und 3 vorteilhaft. Umfanges der Wickelköpfe, und es ist auch eine Hierbei besteht der Oxydkeramikkörper aus einer sichere Verlegung der Thfrmofühlerableitungen mögplattenförmigen, ebenen, dünnwandigen Fläche la \\_c\\, da eine Durchführung durch Hochspannung und einem mit dieser verbundenen, aus der Hoch- führende Spulen entfällt. Um Überschläge an den Spannungsisolierung ragenden Hals 2 c, der mit einer 65 Zuführungsleitungen zu den Thermofühlern auszu-Ausnehmung2d versehen ist, in die eng anliegend schließen, werden diese vorzugsweise mit den beder Thermofühler 3 leicht entfernbar einfügbar ist. sagten Isolierschläuchen entsprechend hoher Durch-Eine besonders sichere und richtige Placierung des sch'.agsfestigkeit umgeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Thermofühleranordnung für Überlastungsschutz von Hochspannungswicklungen bei der der Thermofühler mit dem Hochspannungsleiter gut wärmeleitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der nur von den Thermofühleranschlußleitern durchdrungenen Hochspannungsisolierung (8) an den blanken Leiter (1) der Hochspannungswicklung ein verhältnismäßig dünnwandiger plattenförmiger Oxydkeramikkörper (2) hoher Wärmeleitfähigkeit angelegt und mit dem Oxydkeramikkörper der Thermofühler (3) in enge Berührung gebracht ist, daß ferner der Oxydkeramikkörper (2) mitsamt dem Thermofa iler (3) und einem die Zwischenräume füllenden Kitt (7) hohlraurnfrei von einer Isolierfläche (6) abgedeckt ist, die ihrerseits hohlraumfrei an die Hochspannungsisolierung (8) grenzt.

2. Thermofühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dor plattenförmige, dünnwandige Oxydkeramikkörper W einen aus der Isolierung (8) ragenden Hals (2c) mit einer as Ausnehmung (2 d) zum Einstecken des Thermofühler (3) aufweist.

3. Thermofühleranordnung nach Anspruch 2, '»adurch gekennzeichnet, daß uer Oxydkeramikkörper (2) aus einer dünnwandigen ebenen Fläche (2a) und einer dazu im Winkti angeordneten, den Hals (2 c) tragenden schmaleren Randfläche (2 b) besteht.

4. Thermofühleranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxydkeramikkörper (2) aus formgepreßtem und gesintertem Berylliumoxyd, Aluminiumoxyd oder dergleichen Oxyden besteht.

5. Thermofühleranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet., daß der oder die Thermofühler im Wicke^:'..opf an den Stirnseiten der Unterschenkel angeordnet sind.