DE202019101710U1 - Device for detecting a Windungsschlusses a stator coil - Google Patents

Device for detecting a Windungsschlusses a stator coil Download PDF

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    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/346Testing of armature or field windings

Abstract

Auswertevorrichtung zur Detektion eines Windungsschlusses in einer Statorspule (10) einer elektrischen Maschine, wobei die Auswertevorrichtung eine Drahtschlaufe (20) und eine Auswerteschaltung (30) zum Erfassen der in der Drahtschlaufe (20) induzierten Spannung Uind aufweist, wobei die Drahtschlaufe (20) um die Statorspule (10) herum gewickelt ist, wobei die Statorspule (10) endseitig zwei Messanschlüsse (M1, M2) ausbildet, mit denen zwei Eingangsanschlüsse (SENS1, SENS2) der Auswerteschaltung (30) verbunden sind und wobei die Auswerteschaltung (30) wenigstens einen Operationsverstärker (OP) zur Verstärkung des Spannungssignals, einen Komparator (K) zum Vergleich des erfassten Spannungssignals mit einem Referenzsignal und einen Flip-Flop-IC (IC) zum Auswerten des Ergebnisses des Komparators (K) aufweist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die in der Drahtschlaufe (20) detektierte induzierte Spannung Uind um einen vorbestimmten Faktor k kleiner ist, als ein Soll-Grenzwert einer Soll-Referenzspannung Usoll.

Figure DE202019101710U1_0000
Evaluation device for detecting a short circuit in a stator coil (10) of an electrical machine, wherein the evaluation device has a wire loop (20) and an evaluation circuit (30) for detecting the induced in the wire loop (20) voltage U ind , wherein the wire loop (20) is wound around the stator coil (10), wherein the stator coil (10) ends two measuring terminals (M1, M2) is formed, with which two input terminals (SENS1, SENS2) of the evaluation circuit (30) are connected and wherein the evaluation circuit (30) at least an operational amplifier (OP) for amplifying the voltage signal, a comparator (K) for comparing the detected voltage signal with a reference signal and a flip-flop IC (IC) for evaluating the result of the comparator (K) to generate a signal when the induced voltage U ind detected in the wire loop (20) is smaller by a predetermined factor k than a target limit value of a desired value Reference voltage U soll .
Figure DE202019101710U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion eines Windungsschlusses einer Statorspule, insbesondere einer Statorspule einer Drehfeldmaschine.The invention relates to a device for detecting a Windungsschlusses a stator coil, in particular a stator coil of a rotating field machine.

Windungsschlüsse können in Spulen von elektrischen Maschinen sowohl in der Stator- als auch in der Rotorwicklung auftreten. Als Windungsschluss oder Wicklungsschluss in einer Statorwicklung ist ein elektrischer Kurzschluss zwischen zwei oder mehreren Windungen einer Statorwicklung zu verstehen.Winding closures can occur in coils of electric machines both in the stator and in the rotor winding. A winding short or winding closure in a stator winding is to be understood as meaning an electrical short circuit between two or more windings of a stator winding.

Zur Überwachung und Fehlersuche bei elektrischen Antrieben, aufweisend eine E-Maschine, wird eine Reihe von Funktionen zur Diagnose benötigt. In der Regel werden Kurzschlüsse nach Masse und Versorgung detektiert. Die Erkennung eines Windungsschlusses in den Spulen der elektrischen Maschine ist prinzipiell mittels Messung des ohmschen Widerstandes an den Phasen der E-Maschine möglich. Allerdings ist dieser Widerstand generell sehr klein, sodass Leitungsimpedanzen bzw. Überganswiderstände an (Steck-)Verbindungen das Messergebnis verfälschen können und demnach ungenau sind. Tritt ferner ein (partieller) Kurzschluss zwischen zwei Phasen oder innerhalb der Phase der elektrischen Maschine auf, so wird dieser häufig nicht oder zumindest nicht eindeutig detektiert.For monitoring and troubleshooting electrical drives, including an electric motor, a number of diagnostic functions are required. As a rule, short circuits to ground and supply are detected. The detection of a Windungsschlusses in the coils of the electric machine is possible in principle by measuring the ohmic resistance at the phases of the electric motor. However, this resistance is generally very small so that line impedances or contact resistance on (plug) connections can falsify the measurement result and are therefore inaccurate. Furthermore, if a (partial) short circuit occurs between two phases or within the phase of the electrical machine, then this is often not detected, or at least not clearly detected.

Aus der EP 1 312 929 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung einer elektrischen Isolation eines Läufers einer elektrischen Maschine bekannt. Hierbei wird ein magnetisches Feld zweier Spulen erfasst, die in Reihe mit einer Läuferwicklung geschaltet sind. Durch eine Änderung des magnetischen Feldes der beiden Spulen kann auf eine Zustandsänderung der Isolation, wie einen Windungsschluss, geschlossen werden.From the EP 1 312 929 A1 For example, a method for monitoring electrical insulation of a rotor of an electric machine is known. In this case, a magnetic field of two coils is detected, which are connected in series with a rotor winding. By changing the magnetic field of the two coils can be closed to a change in state of the insulation, such as a short circuit.

Aus der DE 10 2008 017 900 A1 ist ein Verfahren zur Erfassung eines Fehlers in einer Drehfeldmaschine bekannt. Hierbei wird eine flussbildende Stromkomponente einer Frequenzanalyse unterzogen.From the DE 10 2008 017 900 A1 For example, a method for detecting a fault in a rotary field machine is known. In this case, a flow-forming current component is subjected to a frequency analysis.

Aus der DE 10 2009 004 556 A1 ist es bekannt, dass bei einer PWMangesteuerten E-Maschine durch Beobachtung eines Strom-Rippels, der aus der PWM-Spannungsschaltung resultiert, Teilwindungsschlüsse detektiert werden können.From the DE 10 2009 004 556 A1 It is known that in a PWM controlled electric machine, by observing a current ripple resulting from the PWM voltage circuit, partial winding conclusions can be detected.

Eine weitere Lösung zur Detektion von Windungsschlüssen in der Rotorwicklung ist beispielsweise aus der DE 10 2009 003 549 A1 bekannt. Dabei kommt eine Suchspule zum Einsatz, welche im Luftspalt in unmittelbarer Nähe zu der Oberfläche des Rotors angeordnet ist. Windungsschlüsse in den Wechselstromwicklungen des Stators können an Asymmetrien in den elektrischen Strömen verschiedener Wicklungsphasen oder parallelgeschalteter Wicklungszweige erkannt werden. Dies hat jedoch den Nachteil, dass auch andere Abweichungen vom Idealzustand der elektrischen Maschine, wie z.B. eine Unrundheit des Stators, ebenfalls zu solchen Asymmetrien führen können. Dadurch wird eine Trennung der beiden Effekte auf diesem Wege sehr erschwert.Another solution for the detection of Windungsschlüssen in the rotor winding is for example from DE 10 2009 003 549 A1 known. In this case, a search coil is used, which is arranged in the air gap in close proximity to the surface of the rotor. Winding closures in the AC windings of the stator can be detected by asymmetries in the electrical currents of different winding phases or parallel-connected winding branches. However, this has the disadvantage that other deviations from the ideal state of the electrical machine, such as an ovality of the stator, can also lead to such asymmetries. This makes it very difficult to separate the two effects in this way.

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Detektion von Windungsschlüssen im Stator verwendet Flussmessspulen, deren beide Spulenschenkel in den Nutverschlusskeilen zweier Nuten geführt werden und damit einen bestimmten Bereich des Stator-Blechpakets in Umfangsrichtung überdecken. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass diese Messspulen nur mit erheblichem Aufwand in eine existierende Maschine eingebaut werden können.Another known method for detecting turns in the stator used flow measuring coils, the two coil legs are guided in the Nutverschlusskeilen two grooves and thus cover a certain area of the stator laminated core in the circumferential direction. A disadvantage of this method is that these measuring coils can be installed only with considerable effort in an existing machine.

Weitere Nachteile bekannter Verfahren sind darin zu sehen, dass erst Windungsfehler und Windungsschlüsse mit ausreichender Zuverlässigkeit erst ab ca. 10% Anteil an der kompletten Wicklung detektiert werden können. Wünschenswert wäre jedoch bereits eine Detektion bei einem einzigen Windungsschluss zwischen zwei Windungsdrähten.Further disadvantages of known methods can be seen in the fact that only winding faults and turns can be detected with sufficient reliability only from about 10% share of the complete winding. However, it would be desirable to have a detection in a single turn conclusion between two winding wires.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine einfache und kostengünstig umsetzbare Lösung zur Detektion von Wicklungsschlüssen bereit zu stellen.The invention is therefore based on the object to overcome the aforementioned disadvantages and to provide a simple and inexpensive to implement solution for the detection of winding faults.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the features of claim 1.

Eine Grundidee der vorliegenden Erfindung betrifft die Ausnutzung des Effektes der Streufeldänderung aufgrund eines Wicklungsschlusses und deren Auswertung mit einer Auswerteschaltung.A basic idea of the present invention relates to the utilization of the effect of the stray field change due to a winding closure and its evaluation with an evaluation circuit.

Erfindungsgemäß wird hierzu eine Auswertevorrichtung zur Detektion eines Windungsschlusses in einer Statorspule einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, wobei die Auswertevorrichtung eine Drahtschlaufe und eine Auswerteschaltung zum Erfassen der in der Drahtschlaufe induzierten Spannung Uind aufweist, wobei die Drahtschlaufe um die Statorspule herum gewickelt ist, wobei die Statorspule endseitig zwei Messanschlüsse ausbildet, mit denen zwei Eingangsanschlüsse der Auswerteschaltung verbunden sind und wobei die Auswerteschaltung wenigstens einen Operationssverstärker zur Verstärkung des Spannungssignals, einen Komparator zum Vergleich des erfassten Spannungssignals mit einem Referenzsignal (Sollwertsignal) und einen Flip-Flop-IC zum Auswerten des Ergebnisses des Komparators aufweist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die in der Drahtschlaufe detektierte induzierte Spannung Uind um einen vorbestimmten Faktor k kleiner ist, als ein Soll-Grenzwert einer Soll-Referenzspannung Usoll.According to the invention an evaluation device for detecting a Windungsschlusses in a stator coil of an electric machine is proposed, wherein the evaluation device comprises a wire loop and an evaluation circuit for detecting the induced in the wire loop voltage U ind , wherein the wire loop is wound around the stator coil, wherein the stator coil forms two measuring terminals at the ends, with which two input terminals of the evaluation circuit are connected and wherein the evaluation circuit at least one operational amplifier for amplifying the voltage signal, a comparator for comparing the detected voltage signal with a reference signal (setpoint signal) and a flip-flop IC for evaluating the result of the Comparator has to signal generate when the induced voltage U ind detected in the wire loop is smaller by a predetermined factor k than a target limit value of a reference reference voltage U soll .

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist weiter vorgesehen, dass in der Auswerteschaltung ferner eine LED vorgesehen ist, die bei Unterschreiten des Soll-Grenzwerts der induzierte Spannung Uind leuchtet, insbesondere dauerhaft leuchtet. Daraus kann dann auf einfache Weise beim Betrieb der elektrischen Maschine ein Windungsschluss auch optisch von einer Person erkannt werden.In an advantageous embodiment, it is further provided that in the evaluation circuit, an LED is further provided, which lights when falling below the target limit value of the induced voltage U ind , in particular permanently lit. It can then be recognized visually by a person in a simple manner during operation of the electric machine a Windungsschluss.

In einer bevorzugten und vorteilhaften Ausgestaltung der Auswertevorrichtung ist vorgesehen, dass der Ausgang des Komparators mit einem Eingang des Flip-Flop-ICs verbunden ist, um das Ergebnis des Komparators unmittelbar auswerten zu können. Die Auswertung kann alternativ z. B. auch mittels eines Mikrocontrollers erfolgen.In a preferred and advantageous embodiment of the evaluation device, it is provided that the output of the comparator is connected to an input of the flip-flop IC in order to be able to evaluate the result of the comparator directly. The evaluation can alternatively z. B. also be done by means of a microcontroller.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Auswertevorrichtung ist vorgesehen, dass ein Eingang des Operationsverstärkers mit einem der Enden der Drahtschlaufe verbunden ist. Denkbar wäre auch bei der Überwachung einer Vielzahl von Statorspulen mit einer Auswertevorrichtung, dass die Enden der jeweiligen Spulen mit den Eingängen einer einzigen Auswerteschaltung trennbar und zuschaltbar über eine Schaltvorrichtung verbunden sind, so dass sich jeweils nur die Spule überwachen lässt, die gerade aktiv mit der Auswerteschaltung verbunden ist, während die getrennten Drahtschlaufen inaktiv sind. Auf diese Weise kann eine kostengünstige Auswertevorrichtung bereitgestellt werden, die eine Vielzahl von Statorspulen überwacht.In a likewise preferred embodiment of the evaluation device, it is provided that an input of the operational amplifier is connected to one of the ends of the wire loop. It would also be conceivable in the monitoring of a plurality of stator coils with an evaluation device that the ends of the respective coils are connected to the inputs of a single evaluation circuit separable and switchable via a switching device, so that in each case only the coil can be monitored, which is currently active with the Evaluation circuit is connected while the separate wire loops are inactive. In this way, a cost-effective evaluation device can be provided, which monitors a plurality of stator coils.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Auswerteschaltung ist vorgesehen, dass der Faktor k > 1,5, vorzugsweise größer 2 ist. Hierdurch lässt sich eindeutig ein Windungsschluss detektieren und von möglicherweise auftretenden Spannungsripel unterscheiden.In a particularly advantageous embodiment of the evaluation circuit, it is provided that the factor k> 1.5, preferably greater than 2. This clearly makes it possible to detect a turn short and to distinguish it from potential voltage ripples.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Windungsschlusses in einer Statorspule einer elektrischen Maschine, bei dem die Statorspule zwei Anschlüsse aufweist und über diese mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagt wird, wobei um die zu überwachende Statorspule herum eine Drahtschlaufe gewickelt ist, die endseitig zwei Messanschlüsse ausbildet, die mit einer Auswerteschaltung zum Erfassen der in der Drahtschlaufe induzierten Spannung Uind verbunden sind, wobei die Auswerteschaltung ausgebildet ist, auf Basis der Höhe oder der Scheitelwerte der aktuell erfassten induzierten Spannung Uind einen Windungsschluss in der Statorspule zu detektieren. Dies erfolgt dadurch, dass die Auswerteschaltung, wie zuvor beschrieben ausgebildet ist oder alternativ so konzipiert ist, dass ein Soll-Istwert-Vergleich, vorzugsweise über eine längere Zeit der Scheitelwerte der aktuellen induzierten Spannungen zur induzierten Spannung im fehlerfreien Zustand (d. h. ohne einen Windungsschluss) der Windungen durchgeführt wird.Another aspect of the present invention relates to a method for detecting a Windungsschlusses in a stator coil of an electrical machine, wherein the stator coil has two terminals and is acted upon by these with an electrical AC voltage, wherein around the monitored stator coil around a wire loop is wound the end forms two measuring terminals, which are connected to an evaluation circuit for detecting the induced in the wire loop voltage U ind , wherein the evaluation circuit is formed based on the height or the peak values of the currently detected induced voltage U ind to detect a short circuit in the stator coil. This takes place in that the evaluation circuit is designed as described above or is alternatively designed such that a setpoint-actual value comparison, preferably over a longer time of the peak values of the current induced voltages to the induced voltage in the error-free state (ie without a short-circuit) the turns is performed.

Weiter vorteilhaft ist das Verfahren, wenn mit der Auswerteschaltung ein Quotient zwischen der Soll-Referenzspannung Usoll, die der induzierten Spannung in der Drahtschlaufe bei Nichtvorhandensein eines Windungsschlusses in einer Statorspule entspricht und der jeweils aktuell in der Drahtschlaufe detektierten induzierte Spannung Uind gebildet wird und ausgewertet wird ob dieser Quotient größer oder kleiner ist als ein vorbestimmter Faktor k und davon abhängig auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Windungsschlusses geschlossen wird.Next advantageous is the method when the evaluation circuit is a quotient between the reference reference voltage U soll , which corresponds to the induced voltage in the wire loop in the absence of a Windungsschlusses in a stator coil and the currently detected in the wire loop induced voltage U ind is formed and is evaluated whether this quotient is greater than or less than a predetermined factor k and depending on the presence or absence of a Windungsschlusses is closed.

Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Vergleichstabelle in einem Systemspeicher hinterlegt ist, in der jedem k-Wert seinem Betrag nach der Umfang eines Windungsschlusses zugeordnet ist. So könnten bei einem Faktor k=1,5 zum Beispiel lediglich zwei Windungen kurzgeschlossen sein, während bei dem Faktor k= 6 bereits 20% der Windungen einen Kurzschluss aufweisen. Auf diese Weise lässt sich über den tatsächlich erfassten Faktor k nicht nur auf das grundsätzliche Vorhandensein, sondern auch auf das Ausmaß des Vorliegens eines Windungsschlusses schließen.Furthermore, it can be provided that a comparison table is stored in a system memory in which each k value is assigned the amount of a turn conclusion in terms of its amount. For example, with a factor k = 1.5, only two turns could be short-circuited, whereas with factor k = 6, 20% of the turns already have a short circuit. In this way, it is not only possible to deduce the actual presence of the factor k, but also the extent of the existence of a short circuit.

Besonders vorteilhaft an der Idee der Erfindung ist es, dass das Verfahren an einer Statorspule einer elektrischen Maschine während des Betriebs der elektrischen Maschine durchgeführt werden kann. Somit besteht die Möglichkeit einer kontinuierlichen Betriebsüberwachung und Früherkennung von Problemen mit Wicklungsschlüssen.It is particularly advantageous with the idea of the invention that the method can be carried out on a stator coil of an electrical machine during the operation of the electrical machine. Thus, there is the possibility of continuous operation monitoring and early detection of problems with winding faults.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere elektrische Drehfeldmaschine aufweisend eine wie zuvor beschriebene Auswertevorrichtung.Another aspect of the present invention relates to an electrical machine, in particular electric induction machine comprising an evaluation device as described above.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS.

Es zeigt:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Statorspule mit einer Drahtschlaufe ausgebildet als Messwicklung;
  • 2 eine Auswerteschaltung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform und
  • 3 eine Messkurve der induzierten Spannungen mit und ohne Windungsschluss.
It shows:
  • 1 a schematic view of a stator coil with a wire loop formed as a measuring winding;
  • 2 an evaluation circuit according to an exemplary embodiment and
  • 3 a measuring curve of the induced voltages with and without short circuit.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 3 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.In the following, the invention will be described with reference to FIGS 1 to 3 explained in more detail, wherein like reference numerals in the figures indicate the same functional and / or structural features.

In der 1 ist eine schematische Ansicht eines Statorzahns 2 mit einer Statorspule 10 dargestellt. Die Statorspule 10 verfügt über zwei Anschlüsse (10a, 10b), um die Statorspule 10 zu bestromen. Um die Statorspule 10 ist eine Drahtschlaufe 20 ausgebildet als Messwicklung gewickelt. Die Statorspule bildet10 endseitig zwei Messanschlüsse M1, M2 aus, die zur Verbindung mit der in der 2 dargestellten Auswerteschaltung 30 vorgesehen sind.In the 1 is a schematic view of a stator tooth 2 with a stator coil 10 shown. The stator coil 10 has two connections ( 10a . 10b ) to the stator coil 10 to energize. Around the stator coil 10 is a wire loop 20 formed wound as a measuring winding. The stator coil forms 10 two measuring connections at the end M1 . M2 made to connect with in the 2 illustrated evaluation circuit 30 are provided.

Die 2 zeigt lediglich beispielhaft eine Auswerteschaltung 30 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die Auswerteschaltung 30 kann auch alternativ mit den gleichen prinzipiellen Funktionen realisiert werden, wobei die vorgeschlagene Auswerteschaltung 30 eine besonders effiziente und kostengünstige Variante darstellt. Die Auswerteschaltung 30 weist unter anderem herkömmliche elektronische Bausteile, wie Widerstände R, Kondensatoren C, Schalter S auf, die keiner weiteren Erläuterung bedürfen und auf die Anwendung entsprechend abzustimmen sind. Der Anschluss 31 ist mit dem Erdpotential GND verbunden.The 2 shows only an example of an evaluation circuit 30 according to an embodiment of the invention. The evaluation circuit 30 can also be realized alternatively with the same basic functions, the proposed evaluation circuit 30 represents a particularly efficient and cost-effective variant. The evaluation circuit 30 has, among other things, conventional electronic components, such as resistors R , Capacitors C , Counter S which require no further explanation and must be adapted to the application. The connection 31 is connected to the ground potential GND.

Die Auswerteschaltung 30 und die Drahtschlaufe 20 bilden zusammen eine Auswertevorrichtung. Die in der 2 gezeigte Auswerteschaltung 30 weist zwei Anschlüsse 31, 32 zum Anlegen einer Spannung auf, wobei der Anschluss 32 einen Anschluss für einen Referenzspannungspegel bildet z. B. für eine 5V Spannung, die einem Komparator K der Schaltung zugeführt wird.The evaluation circuit 30 and the wire loop 20 together form an evaluation device. The in the 2 shown evaluation circuit 30 has two connections 31 . 32 for applying a voltage, wherein the terminal 32 a terminal for a reference voltage level forms z. For a 5V voltage, which is a comparator K the circuit is supplied.

Die Drahtschlaufe 20 wird mit ihren anschlussseitigen Enden M1, M2 an den beiden Eingangsanschlüsse SENS1, SENS2 der Auswerteschaltung 30 verbunden. Die Auswerteschaltung 30 verfügt ferner über einen Operationsverstärker OP zur Verstärkung des induzierten Spannungssignals von der Drahtschlaufe 20, welches an einen Eingang des Komparators K geführt wird.The wire loop 20 comes with their connection-side ends M1 . M2 at the two input terminals SENS1, SENS2 of the evaluation circuit 30 connected. The evaluation circuit 30 also has an operational amplifier OP for amplifying the induced voltage signal from the wire loop 20 which is connected to an input of the comparator K to be led.

Nach Vergleich des erfassten Spannungssignals mit dem Referenzsignal wird das Ausgangssignal des Komparators K einem Flip-Flop-IC zugeführt. Ein Ausgang des Flip-Flop-IC ist ferner mit einer LED D1 verbunden, die bei Unterschreiten des Soll-Grenzwerts der induzierte Spannung Uind dauerhaft leuchtet, solange die Messung stattfindet.After comparing the detected voltage signal with the reference signal, the output signal of the comparator K fed to a flip-flop IC. An output of the flip-flop IC is further provided with an LED D1 connected, which falls below the set limit value of the induced voltage U ind permanently lit as long as the measurement takes place.

Die 3 zeigt eine Messkurve der induzierten Spannungen Uind mit und ohne Windungsschluss, wobei die durchgezogene Kurve den Fall darstellt, bei dem kein Windungsschluss vorhanden ist. Die Ordinate repräsentiert hier einen beispielhaften dimensionslosen Wert für die Spannungsamplituden und Scheitelwerte der gemessenen induzierten Spannungen Uind, die im ungestörten Fall (ohne Windungsschluss) etwa den Betrag 6,5 aufweist. Bei Vorliegen eines Windungsschlusses fällt dieser Scheitelwert etwa auf 2,5 ab. Somit wurde ein Faktor K von 2,6 erhalten werden.The 3 shows a trace of the induced voltages U ind with and without winding closure, the solid curve represents the case in which no turn conclusion is present. The ordinate here represents an exemplary dimensionless value for the voltage amplitudes and peak values of the measured induced voltages U ind , which in the undisturbed case (without winding short circuit) has approximately the magnitude 6.5. If there is one turn, this peak drops to about 2.5. Thus, a factor K of 2.6 was obtained.

Ein automatisches Abschalten des Motors über eine elektrische Abschalteinrichtung, wie z. B. ein Relais wäre ebenfalls vorteilhaft.An automatic shutdown of the engine via an electrical shutdown device, such. B. a relay would also be advantageous.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 102009003549 A1 [0007]DE 102009003549 A1 [0007]

Claims (6)

Auswertevorrichtung zur Detektion eines Windungsschlusses in einer Statorspule (10) einer elektrischen Maschine, wobei die Auswertevorrichtung eine Drahtschlaufe (20) und eine Auswerteschaltung (30) zum Erfassen der in der Drahtschlaufe (20) induzierten Spannung Uind aufweist, wobei die Drahtschlaufe (20) um die Statorspule (10) herum gewickelt ist, wobei die Statorspule (10) endseitig zwei Messanschlüsse (M1, M2) ausbildet, mit denen zwei Eingangsanschlüsse (SENS1, SENS2) der Auswerteschaltung (30) verbunden sind und wobei die Auswerteschaltung (30) wenigstens einen Operationsverstärker (OP) zur Verstärkung des Spannungssignals, einen Komparator (K) zum Vergleich des erfassten Spannungssignals mit einem Referenzsignal und einen Flip-Flop-IC (IC) zum Auswerten des Ergebnisses des Komparators (K) aufweist, um ein Signal zu erzeugen, wenn die in der Drahtschlaufe (20) detektierte induzierte Spannung Uind um einen vorbestimmten Faktor k kleiner ist, als ein Soll-Grenzwert einer Soll-Referenzspannung Usoll.Evaluation device for detecting a short circuit in a stator coil (10) of an electrical machine, wherein the evaluation device has a wire loop (20) and an evaluation circuit (30) for detecting the induced in the wire loop (20) voltage U ind , wherein the wire loop (20) is wound around the stator coil (10), wherein the stator coil (10) ends two measuring terminals (M1, M2) is formed, with which two input terminals (SENS1, SENS2) of the evaluation circuit (30) are connected and wherein the evaluation circuit (30) at least an operational amplifier (OP) for amplifying the voltage signal, a comparator (K) for comparing the detected voltage signal with a reference signal and a flip-flop IC (IC) for evaluating the result of the comparator (K) to generate a signal when the induced voltage U ind detected in the wire loop (20) is smaller by a predetermined factor k than a target limit value of a desired value Reference voltage U soll . Auswertevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteschaltung (30) ferner eine LED (D1) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten des Soll-Grenzwerts der induzierte Spannung Uind leuchtet, insbesondere dauerhaft leuchtet.Evaluation device according to Claim 1 , characterized in that in the evaluation circuit (30) further comprises an LED (D1) is provided which lights when falling below the desired limit value of the induced voltage U ind , in particular permanently lit. Auswertevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Komparators (K) mit einem Eingang des Flip-Flop-ICs (IC) verbunden ist.Evaluation device according to Claim 1 or 2 , characterized in that the output of the comparator (K) is connected to an input of the flip-flop IC (IC). Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingang des Operationsverstärker (O) mit einem der Enden (M1, M2) der Drahtschlaufe (20) verbunden ist.Evaluation device according to one of the preceding Claims 1 to 3 , characterized in that an input of the operational amplifier (O) is connected to one of the ends (M1, M2) of the wire loop (20). Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faktor k > 1,5, vorzugsweise größer 2 ist.Evaluation device according to one of the preceding claims, characterized in that the factor k> 1.5, preferably greater than 2. Elektrische Maschine, insbesondere elektrische Drehfeldmaschine umfassend eine Auswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.Electric machine, in particular electric induction machine comprising an evaluation device according to one of Claims 1 to 5 ,
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