DE2430798C3

DE2430798C3 - Anordnung zur Erfassung von Erdschlüssen im Läuferkreis einer schleifringlos über umlaufende Gleichrichter erregten Synchronmaschine

Info

Publication number: DE2430798C3
Application number: DE2430798A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl.-Ing. 1000 Berlin Nuessel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1974-06-24
Publication date: 1979-03-29
Also published as: GB1509931A; NO751393L; DE2430798A1; SE398692B; ATA298175A; BE830527A; DE2430798B2; JPS5117516A; CH585476A5; CA1044322A; FR2276595A1; US4000464A; FR2276595B1; AT334458B; NO137249B; SE7506946L; NO137249C

Description

Bei schleifringlos über umlaufende Gleichrichter « erregten Synchronmaschinen ist der Läuferkreis nicht zugänglich. Um dennoch eine Überwachung im Hinblick auf mögliche Erdschlüsse im Läuferkreis durchführen zu können, ist aus der SE-AS 3 31 508 eine Anordnung zur Überwachung des Läuferkreises einer derartigen so schleifringlos erregten Synchronmaschine bekannt, bei welcher man zwischen den Sternpunkt der Erregermaschine und den Masseanschluß die Geberspule eines elektromagnetischen Gebers geschaltet hat. Der Strom, der bei einem Erdschluß über die Geberspule fließt und somit den Isolationsfehler im Läuferkreis anzeigt, ist aber in seiner Höhe abhängig von der Lage des Fehlers innerhalb des Läuferkreises der schleifringlos erregten Synchronmaschine, da die den Fehlerstrom treibende Spannung zwischen Sternpunkt und Masseanschluß &° davon abhängig ist, wo die Fehlerstelle liegt. Es gibt innerhalb des Läuferkreises sogar zwei Stellen, bei denen trotz eines Erdschlusses des Läuferkreises die Schutzeinrichtung nicht ansprechen kann, weil bei Erdschluß an diesen Stellen, nämlich am Sternpunkt und am Verbindungspunkt zwischen den Erregerwicklungen der schleifringlos erregten Synchronmaschine, die Geberspule nicht erregt wird. Da die Überwachungseinrichtung nur eine begrenzte Ansprechempfindlichkeit haben darf, um Fehlauslösung zu vermeiden, wird man erst von einem bestimmten Fehlerstrom ab einen Isolationsfehler registrieren können. Dies bedeutet aber, daß Bereiche des Läuferkreises, die in der Nachbarschaft der beiden genannten Stellen liegen, schutzmäßig nicht erfaßt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, jeglichen Erdschluß im Läuferkreis einer schleifringlos erregten Synchronmaschine unabhängig von seiner Lage zu erfassen. Zur Lösung dieser Aufgabe sind gemäß der Erfindung auf der Läuferwelle der Synchronmaschine zusätzlich zwei identische Synchronmaschinen angeordnet, von denen die eine, die als Außenpolmaschine ausgebildet ist, ihre Ständerwick-Ling mit konstantem Gleichstrom gespeist bekommt, während ihre Läuferwicklung über die Wechselspannungsklemmen eines Gleichrichters zwischen Masse und Läuferkreis der ohne Schleifringe erregten Synchronmaschine eingeschaltet ist, und die andere Synchronmaschine, die als Innenpolmaschine ausgebildet ist, hat ihre Läuferwicklung mit den Gleichspannungsklemmen des Gleichrichters und ihre Ständerwicklung mit einem Meßgerät verbunden. Durch diese besondere Schaltung der beiden zusätzlichen Synchronmaschinen, die nur eine geringe Leistung aufzuweisen brauchen und daher nicht sehr aufwendig sind, wird der Läuferkreis der schleifringlos erregten Synchronmaschine an eine Wechselspannung, nämlich die Spannung der Läuferwicklung der synchronen Außenpolmaschine, gelegt und bildet somit die Belastung dieser Außenpolmaschine.

Die Läuferwicklung der Innenpolmaschine wird von dem gleichgerichteten Strom der Läuferwicklung der Außenpolmaschine gespeist, daher ist deren Strom, d. h. der Erregerstrom der Innenpolmaschine, abhängig vom Fehlerstrom im Isolationswiderstand. Da außerdem die Drehzahl der Synchronmaschinen konstant ist, ist die Klemmenspannung in der Ständerwicklung der Innenpolmaschine, die gemessen wird, ebtn^falls proportional dem Erregerstrom, der seinerseits eine Funktion des Fehlerstromes ist. Durch eine entsprechende Eichung des Meßgerätes für die Spannung an der Ständerwicklung der Innenpolmaschine lassen sich die jedem Spannungswert zugeordneten Fehlerstromwerte eindeutig feststellen. Diese Eichung erfaßt auch noch den Einfluß der Wicklungskapazität des Läuferkreises, die parallel zum Isolationswiderstand liegt Man erhält somit durch die gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung eine ständige wartungsfreie Überwachung des Läuferkreises der schleifringlos erregten Synchronmaschine auf eventuell auftretende Erdschlüsse.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in der Figur als Schaltbild dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Anordnung zur Erfassung von Erdschlüssen im Läuferkreis einer schleifringlos über umiaufende Gleichrichter 15 erregten Synchronmaschine 14 besteht im wesentlichen aus zwei zusätzlichen, identischen Synchronmaschinen 1 und 2 kleiner Leistung. Der rotierende Teil 16 dieser Anordnung ist an den rotierenden Teil 13 der schleifringlos erregten Synchronmaschine 14 über die Welle 17, z. B. an einem Wellenende, angekuppelt. Die Synchronmaschine 1 ist als Außenpolmaschine ausgebildet. Die Synchronmaschine 2 dagegen als Innenpolmaschine. Um den Aufwand so gering wie möglich zu halten, sind die beiden identischen Synchronmaschinen

t und 2 als Einphasenmaschinen ausgebildet, da die Erzeugung eines Wechselstromes für das Funktionieren der Anordnung ausreicht Zur Vereinfachung der Ankupplung der Anordnung an die schleiflos erregte Synchronmaschine 14 können beide Synchronmaschinen 1 und 2 auch baulich zusammengefaßt sein.

Wird die Ständerwicklung 3 der Außenpolmaschine 1 mit einem konstanten Gleichstrom gespeist, so wird in der Läuferwicklung 4 eine Wechselspannung induziert Da eine Seite der Läuferwicklung 4 mit der Masse 5 des Läuferkreises der schleifenringlos erregten Synchronmaschine und die andere Seite Ober die Wechselspannungsklemmen einer Gleichrichterbrücke 6 mit dem Sternpunkt 7 der Läuferwicklung der Erregermaschine verbunden ist, bildet praktisch der Isolationswiderstand 8 der schleifringlos erregten Synchronmaschine 14 die Belastung der synchronen Außenpolmaschine 1. Die Gleichspannungsklemmen der Gleichrichterbrücke 6 sind mit der Läuferwicklung 9 der Innenpolmaschine 2 verbunden. Auf diese Weise ist der gleichgerichtete Strom in der Läuferwicklung 9 der Innenpolmaschine 2 abhängig von dem Fehlerstrom am Isolationswiderstand 8. Außerdem ist er noch durch die Wick) · ngskapa-

zität 10 des Läuferkreises der schleifringlos erregten Synchronmaschine beeinflußt, da diese Wicklungskapazität 10 parallel zum Isolationswiderstand 8 liegt

Die Drehzahl der schleifringlos erregten Synchronmaschine 14 und der mit ihr gekuppelten synchronen Außenpolmaschine 1 und Innenpolmaschine 2 ist konstant Deshalb ist die Klemmenspannung an der Ständerwicklung 11 der Innenpolmaschine 2 proportional dem in der Läuferwicklung fließenden Erregerstrom, der seinerseits eine Funktion des Fehlerstromes im Isolationswiderstand 8 ist Die an den Klemmen der Ständerwicklung 11 auftretende Wechselspannung, die mit einem Gerät 12 gemessen wird, ist somit ein Maß für den Fehlerstrom am Isolationswiderstand 8 des Läuferkreises der schleifringlos erregten Synchronmaschine, wobei eine einfache Eichung eine direkte Zuordnung der Größe des Fehlerstromes zu den Größen der gemessenen Spannung erlaubt Durch diese Anordnung läßt sich somit in einfachster Weise eine ständige wartungsfreie Überwachung des Läuferkreises einer schleifringlos erregten Synchronmaschine 14 im Hinblick auf eventuelle Erdschlüsse durchführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erfassung von Erdschlüssen im Läuferkreis einer schleifringlos über umlaufende Gleichrichter erregten Synchronmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Läuferwelle (17) der Synchronmaschine (14) zusätzlich zwei identische Synchronmaschinen (1, 2) angeordnet sind, von denen die eine als Außenpolmaschine (1) ausgebildet ist, deren Ständerwicklung (3) mit konstantem Gleichstrom gespeist ist, während die andere als Innenpolmaschine (2) ausgebildet ist, deren Läuferwicklung (9) von dem gleichgerichteten Strom der Läuferwicklung (4) der Außenpolmaschine (1) über den Isolationswiderstand (8) des Läuferkreises der schleifringlos erregten Synchronmaschine (14) gespeist ist, und daß die in der Ständerwicklung (11) der synchronen Innenpolmaschine (2) induzierte Spannung gemessen wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daO die Läuferwicklung (9) der Innenpolmaschine (2) mit den Gieichspannungsklemmen einer Gleichrichterbrücke (6) verbunden ist, während die Läuferwicklung (4) der Außenpolmaschine (1) über die Wechselspannungsklemmen der Gleichrichterbrücke (6) zwischen die Masse (5) und dem Sternpunkt (7) der LäuferwickJ-jing der Erregermaschine der schleifringlos erregten Synchronmaschine (14) geschaltet ist

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden identischen Synchronmaschinen (1, 2) als Einphasenmaschinen ausgebildet sind.

4. Anordnung nach Apspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden identischen Synchronma- schinen (1,2) baulich zusammengefaßt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Synchronmaschinen (1, 2) an ein Wellenende der schleifringlos erregten Synchronmaschine (14) angekuppelt sind.