DE2034883A1

DE2034883A1 - Arrangement for throttling waves flowing in electrical machines

Info

Publication number: DE2034883A1
Application number: DE19702034883
Authority: DE
Inventors: Klaus Günther Dipl Ing 1000 Berlin H02k 1 24 Jordan
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1970-07-08
Publication date: 1972-01-20

Description

Anordnung zur Drosselung von Wellenstromen in elektrischen Maschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vermeidung schädlicher Wellenströme in rotierenden elektrischen Maschinen, bei denen die Lagerböcke nicht isoliert aufgestellt sind, unter Verwendung von konzentrisch um die Welle angeordneten Jochringen. Arrangement for throttling shaft currents in electrical machines The invention relates to an arrangement for avoiding harmful wave currents in rotating electrical machines in which the bearing blocks are not installed in an isolated manner are using yoke rings arranged concentrically around the shaft.

Insbesondere bei großen Drehstrommaschinen kann es hauptsächlich durch magnetische Leitwertunsymmetrien infolge von Treimfugen im Ständer oder Läufer in Kombination mit Oberwellen in der Maschine zur Ausbildung von magnetischen Flüssen kommen, die die Welle umschlingen. Durch diese Flüsse induzierte Wellenspannungen treiben Wellenströme, die sich üb.r die Lager der Maschine schließen und dort bei entsprechender Dichte beträchtliche Schäden anrichten können.Especially with large three-phase machines, it can mainly through Magnetic conductance asymmetries as a result of vertical joints in the stator or runner in Combination with harmonics in the machine to create magnetic fluxes come that embrace the wave. Wave tensions induced by these flows drive shaft currents, which close over the bearings of the machine and there corresponding density can cause considerable damage.

Es ist bekannt, zur Unterdrückung der schädlichen Lagerströme die Lager der Maschinen elektrisch zu isolierten (vgl. z. B.It is known to suppress the damaging bearing currents Electrically insulated machine bearings (see e.g.

DAS 1 161 992). Vielfach ist aber eine derartige Isolation aus unterschiedlichen Gründen nicht möglich. Um auch in solchen Fällen die Lagerströme zu unterdrücken, sind verschiedene Lösungen bekannt geworden, die unter Verwendung von geeigneten, in sich k geschlossenen Hilfswicklungen um das Ständerjoch eine den (die Wellenspannung induzierenden) Ringfluß kompensierende Dutchflutung hervorrufen. In der deutschen Patentschrift 214 275 wird dazu vorgeschlagen, den die WeGlenspannung erzeugenden Ringfluß durch mehrere am Umfang verteS kurzgeschlossen Wicklungen abzudämpfen. Auch ist es in ähnlicher Weise durch den Aufsatz "Lagerströme bei Drehstrom-Induktions maschinen, Ursachen und Methoden ihrer Unterdrückung" von 11.0. Seinsch in Conti Elektro-Berichte Januar/Juni 1969, bekannt, Dämpferwindungen um das Ständerblechpaket zu legen.DAS 1 161 992). In many cases, however, such an isolation is made up of different Reasons not possible. In order to suppress the bearing currents even in such cases, various solutions have become known which, using suitable, k closed auxiliary windings around the stator yoke one den (the shaft voltage inducing) ring flow compensating Dutch flooding. In the German Patent specification 214 275 is proposed to generate the path voltage Circular flux short-circuited by several verteS on the circumference Windings to dampen. It is also in a similar way through the article "Bearing currents in three-phase induction machines, causes and methods of their suppression "from 11.0. Seinsch in Conti Electrical reports January / June 1969, known, damper windings around the stator core to lay.

Nicht berücksichtigt sind hierbei aber magnetische Unsymmetrien im Luftspalt und im Läufer, so daß eine ausreichende Unterdrückung der Wellenströme in vielen Fällen nicht erreicht werden kann. Zudem bedarf ein nachträglicher Einbau dieser Windungen in eine Maschine eines beträchtlichen Aufwands. Weiterhin ist es durch das DBP 1 102 271 bekannt, in den Lagerstromkreis in Gestalt eines Jochringes aus magnetisch hochpermeablem Material eine Induktivität anzuordnen, die den änderungen des Lagerstroms entgegenwirkt. Auch kann zusätzlich auf dem Joch eine Sekundärwicklung angeordnet sein, die über einen Kondensator und/oder einen spannungsabhängigen Widerstand kurzgeschlossen ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Dämpfung nicht ausreichend ist, um Lagerschäden zu vermeiden.However, magnetic asymmetries in the are not taken into account here Air gap and in the rotor, so that there is sufficient suppression of the wave currents in many cases cannot be achieved. Subsequent installation is also required these turns into a machine of considerable expense. Furthermore it is known from DBP 1 102 271, in the bearing circuit in the form of a yoke ring to arrange an inductance made of magnetically highly permeable material that reflects the changes counteracts the bearing current. A secondary winding can also be used on the yoke be arranged via a capacitor and / or a voltage-dependent resistor is short-circuited. However, it has been found that such damping is not is sufficient to avoid bearing damage.

Auch ist eine Kopensation der Wellenspannung durch einen sog.A compensation of the shaft voltage by a so-called.

Wellentransformator, wie er durch den Bericht von Zaar Lager ströme elektrischer Maschinen" in V.I.K. Berichte Nr 113, Juni 1961, Seite 13, Bild 7 bekannt ist, nur mit Schwierigkeiten.Wave transformer as it flows through Zaar Lager's report electrical machines "in V.I.K. Reports No. 113, June 1961, page 13, Fig. 7 known is just having difficulty.

durchzuführen. Dabei sind auf dem die Welle umschließenden Joch eine oder mehrere Spulen angeordnet, welche von einer fremden Spannungsquelle gespeist sind. Durch eine in Höhe, Frequenz und Phasenlage geeigneteSpeisespannung soll der von den Spulen hervorgerufene Jochfluß in der Welle eine Spannung induzieren, die der Wellenspannung entgegengesetzt gleich ist. Als Nachteil ergibt sich, daß der Aufwand zur Einstellung der Spbisespannung wegen der vielen Frequenzkomponenten der Wellenspannung sehr groß wird.perform. There are on the yoke surrounding the shaft or several coils are arranged, which are fed by an external voltage source are. The yoke caused by the coils induce a voltage in the shaft, which the shaft voltage is opposite to the same. The disadvantage is that the Effort to adjust the voltage due to the large number of frequency components the shaft voltage becomes very large.

Rufgabe der Erfindung ist es, zur Drosselung von Wellenströmen iA elektrischen Maschinen der eingangs beschriebenen Art eine Anordnung anzugeben, mit der be einfachem Aufbau die Wellenspannung soweit verringert wird, daß mit Sicherheit keine schädlichen Lagerströme fließen.The task of the invention is to throttle wave currents iA electrical Machines of the type described above indicate an arrangement with which be simple Build-up the shaft voltage is reduced to such an extent that there are certainly no harmful ones Bearing currents flow.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Läuferkörper überbrückend axial innerhalb der Lagerstellen über Kontakte auf der Welle eine elektrische Verbindung vorgesehen ist, die toroïdförmig ein- oder mehrfach einen oder mehrere Jochringe den Wellenströmen entgegenwirkend umschlingt. Dadurch ist- es möglich, Schäden an den Lagern durch Lagerströme zu vermeiden, denn die Ringflüsse um die Welle werden selbsttätig kompensiert. Die. trotz der Drosselwirkung des Jochringes noch verbleibende induzierte Wellenspannung treibt dann einen Wellenstrom, der über die Kontakte auf der Welle von den Lagern über die elektrische Verbindung ferngehalten wird. Die Goro'idwindungen der elektrischen Verbindung auf dem Jochring sind so angeordnet, daß der sie durchfließende Strom eine der Welle spannung entgegengesetzte Spannung in der Welle induziert.This object is achieved according to the invention in that the rotor body An electrical bridging axially within the bearing points via contacts on the shaft Connection is provided, the toroidal one or more times one or more Yoke rings wraps around the wave currents counteracting. This makes it possible To avoid damage to the bearings by bearing currents, because the ring flows around the Shaft are automatically compensated. The. despite the throttling effect of the yoke ring any remaining induced wave voltage then drives a wave current that is over the contacts on the shaft are kept away from the bearings via the electrical connection will. The goro'id turns of the electrical connection on the yoke ring are like this arranged that the current flowing through it a voltage of the wave opposite Voltage induced in the shaft.

Dadurch wird der Wellenstrom weiterhin verringert. Die verbleibende Wellenspannung ist dann so gering, daß parallel zu der elektrischen Verbindung kein schädlicher Strom über die Lager getrieben werden kann.This further reduces the wave current. The remaining The shaft voltage is then so low that there is no parallel to the electrical connection harmful electricity can be driven through the bearings.

Im allgemeinen können die Jochringe aus normalem Dynamoblech hergestellt sein; nur bei extremen Fällen wird die Verwendung an sich bekannter hochpermeabler Bandringkerne als Jochring zusätzliche Vorteile bringen.In general, the yoke rings can be made from normal dynamo sheet be; only in extreme cases does the use of known high permeability become Band ring cores as a yoke ring bring additional advantages.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist um den Jochring eine weitere Toroidwicklung gelegt, die an eineMeß- bzw. Überwachungseinrichtung angeschlossen ist. Infolge der induktiven Kopplung über den Jochring ist es dann möglich, indirekt (en Wellenstrom mit einem Meßgerät zu erfassen und/oder eine Überwachung vorzunehmen, so daß bei einem evtl. auftretenden Fehler rechtzeitig Gefahren für die Lager infolge von zu hohen Werten des Wellenstroms bzw. der ihn treibenden Spannung erkannt werden können.In a further embodiment of the invention, another is around the yoke ring Toroid winding laid, which is connected to a measuring or monitoring device is. As a result of the inductive coupling via the yoke ring, it is then possible indirectly (To record the wave current with a measuring device and / or monitor it to undertake so that in the event of a fault that occurs in good time, there is a risk to the bearings are recognized by excessively high values of the shaft current or the voltage driving it can.

Wegen der Fliehkräfte wird man in vielen Fällen die Jochringe nicht mitrotieren lassen. Für eine ebenfalls ruhende elektrische Verbindung können dann in vorteilhafter Weise, um ein unnötiges Schleifen der Kontakte auf der Welle zu vermeiden, die Schleifkontakte als Schalter vorgesehen sein, die erst dann schließen, also den Kontakt mit der Welle herstellen, wenn die Uberwachungseinrichtung ein Überschreiten eines definierten Wellenstromwertes, ab welchem eine Gefahr füp die Lager besteht, signalisiert.Because of the centrifugal forces, the yoke rings will not be used in many cases let it rotate with it. For an electrical connection that is also idle, you can then in an advantageous manner to avoid unnecessary dragging of the contacts on the shaft avoid using the sliding contacts as switches that only close so make contact with the shaft when the monitoring device is on Exceeding a defined wave current value, from which a danger füp the Stock exists, signals.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Prinzip dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Der Läuferkörper 9 ist mit der Welle 1 der elektrischen Maschine 10 an den Lagerstellen 3 auf den Lagerböcken 2 gelagert. Infolge eines Wellenstromes über die Lagerstellen 3 an diesen auftretende Schäden werden dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung axial innerhalb der Lagerstellen 3 die Kontakte 6 (hier als Schleifkontakte) vorgesehen sind, die den Läuferkörper 9 durch die elektrische Verbindung 5 überbrücken; die elektrische Verbindung 5 umschlingt dabei einen an sich bekannten Jochring 4 toroidförmig. Ein magnetischer Ringfluß um die Welle 1 induziert in dieser eine Wellenspannung, die den Wellenstrom über die Lagerstellen 3 zu treiben sucht. Durch den Joch.An embodiment of the invention is shown in the drawing in principle shown and is described in more detail below: The rotor body 9 is with of the shaft 1 of the electrical machine 10 at the bearing points 3 on the bearing blocks 2 stored. As a result of a wave current over the bearings 3 occurring at these Damage is avoided in that, according to the invention, axially within the bearing points 3 the contacts 6 (here as sliding contacts) are provided that the rotor body Bridge 9 by the electrical connection 5; the electrical connection 5 wraps around thereby a known yoke ring 4 toroidal. A magnetic ring flux around the wave 1 induces in this a wave voltage, which the wave current over seeks to drive the bearings 3. By the yoke.

ring 4 wird nun eine gewisse Drosselung des Wellenstromes erreicht. Gleichzeitig wird als zusätzliche und entscheidende Maßnahme der Wellenstrom über die Kontakte 6 und die elektrische Verbindung 5 vor den Lagerstellen abgeleitet. Dieser Strom erzeugt mittels der in unterstützender Weise angeordneten Toroidwindungen in dem Jocl;-ring 4, ein magnetisches FelS, durch welches der Wellenstrom selbsttätig so stark gedrosselt wird, daß parallel zu der elektrischen Verbindung 5 über die Lagerstellen 3 kein schädlicher Lagerstrom fließen kann.ring 4 a certain throttling of the wave current is now achieved. At the same time, as an additional and decisive measure, the wave current is over the contacts 6 and the electrical connection 5 derived from the bearings. This current is generated by means of the toroidal windings arranged in a supporting manner in the jocl; ring 4, a magnetic field through which the wave current is automatically so strongly throttled that parallel to the electrical connection 5 no harmful bearing current can flow through the bearings 3.

Zur zusätzlichen Sicherheit ist um den Jochring 4 die weitere Toroidwicklung 7 gelegt, die an die Heß- und Uberwachungseinrichtung 8 angeschlossen ist, so daß es somit möglich ist, den Wellenstrom über die induktive Koppelung über den Jochring 4 indirekt zu messen bzw. zu überwachen.For additional security, the further toroidal winding is around the yoke ring 4 7 placed, which is connected to the heating and monitoring device 8, so that it is thus possible to control the shaft current via the inductive coupling via the yoke ring 4 to measure or monitor indirectly.

Die Anordnung nach der Erfindung bietet den Vorteil, daß bei sehr geringem Aufwand schädliche Lagerströme wirksam vermieden werden können und die Anordnung sehr leicht nachträglich eingebaut werden kann.The arrangement according to the invention has the advantage that at very With little effort, damaging bearing currents can be effectively avoided and the Arrangement can be retrofitted very easily.

5 Seiten Beachreibung 4 Patentansprüche 1 Blatt;Zeichnung mit 2 Figuren5 pages beach description 4 claims 1 sheet; drawing with 2 figures

Claims

Claims arrangement for avoiding harmful wave currents in rotating electrical machines in which the bearing blocks are not set up in isolation are thereby, using yoke rings arranged concentrically around the shaft characterized in that the rotor body (9) bridging axially within the bearing points (3) an electrical connection (5) is provided on the shaft (1) via contacts (6) is, the toroidal one or more yoke rings (4) the wave currents counteractingly wraps around.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that as yoke rings (4) Band ring cores are provided.

3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that that around a yoke ring (4) another toroidal winding (7), which is connected to a measuring or O Monitoring device (8) is connected, is arranged.

4. Arrangement according to claim 3 ,, characterized gekenrzeichne.t that at one dormant electrical connection (5) the sliding contacts (6) on the shaft (1) as Switches are provided and the switches do not close until the monitoring device (8) an exceeding of a certain wave current value is signaled.