DE3007705A1 - Geraet zur temperaturueberwachung rotierender bauteile - Google Patents

Geraet zur temperaturueberwachung rotierender bauteile

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DE3007705A1
DE3007705A1 DE19803007705 DE3007705A DE3007705A1 DE 3007705 A1 DE3007705 A1 DE 3007705A1 DE 19803007705 DE19803007705 DE 19803007705 DE 3007705 A DE3007705 A DE 3007705A DE 3007705 A1 DE3007705 A1 DE 3007705A1
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DE
Germany
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stationary
coupling
rotating
temperature
coupling element
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Withdrawn
Application number
DE19803007705
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English (en)
Inventor
Christian 6830 Schwetzingen Jambor
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BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Germany
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343Testing dynamo-electric machines in operation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement

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  • General Physics & Mathematics (AREA)

Description

  • Gerät zur Temperaturüberwachung rotierender Bauteile
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Temperaturüberwachung rotierender Bauteile, z. B. Wellen von Elektromotoren, bei dem das Signal eines mitrotierenden temperaturempfindlichen Sensors über ein mitrotierendes Koppelglied auf ein stationäres Koppelglied induktiv übertragen wird, wobei die Koppelglieder insbesondere Induktionsspulen sind, und durch eine nachfolgende Auswerteelektronik ausgewertet wird.
  • Bei elektrischen Maschinen, inbesondere bei solchen mit wechselnder Belastung, ist es oft notwendig, eine Temperaturüberwachung durchzuführen, um die Maschine vor thermischer Überlastung zu schützen. Für läuferkritische Maschinen, bei denen sich im Störungsfalle der Läufer schneller als der Ständer erwärmt, ist es wünschenswert, die Temperaturmessung am Läufer vorzunehmen.
  • Dies führt jedoch zu der Schwierigkeit, das Temperaturüberwachungssignal von dem rotierenden Läufer ohne Verwendung störanfälliger Schleifkontakte abzugreifen.
  • Es ist mit dem Sonderdruck aus "AEG-Mitteilungen" 56 (1966) 1, Seiten 19 bis 23 "GEAPHYL, ein Motorvollschutz für läuferkritische Maschinen" ein Gerät bekanntgeworden, bei welchem das Temperaturüberwachungssignal induktiv durch eine Koppelspule im Läufer und eine weitere im Ständer, die sich bei einer bestimmten Läuferstellung konzentrisch gegenüberstehen, übertragen wird.
  • Die stationäre Koppelspule ist Teil eines Hochfrequenzoszillators, dessen Dämpfung durch die induktiv angekoppelte Impedanz des passiven Stromkreises im Läufer, bestehend aus Koppelspule und galvanisch verbundenem PTC-Widerstand, welcher bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur seinen Widerstand fast schlagartig um mehrere Zehnerpotenzen erhöht, beeinflußt wird.
  • Eine erhöhte Dämpfung des Hochfrequenz-Oszillators signalisiert das Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur im Läufer der Maschine.
  • Die stationäre Koppelspule wird durch ein Koaxialkabel mit der Auswerteelektronik verbunden, welche Schaltimpulse für nachgeschaltete elektrische Geräte abgibt. Die Länge des Koaxialkabels ist aufgrund der hochgewählten Oszillatorfrequenz begrenzt und soll nach Möglichkeit 1,5 m nicht überschreiten. Der stationäre Überwachungsteil besteht somit aus stationärer Koppelspule, koaxialem Kabel und an der oder in der Nähe der Maschine montierten Auswerteeinrichtung. Die Auswerteeinrichtung ist als vergossener Block ausgeführt oder in einem Gußkasten installiert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Elemente des stationären Überwachungsteils in einer möglichst raumsparenden und preisgünstigen Baueinheit unter Verzicht des Koaxialkabels zusammenzufassen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auswerteelektronik direkt an das stationäre Koppelglied angeschlossen und in einer Baueinheit als Temperaturgrenzwertmelder ange- ordnet ist, wobei der Temperaturgrenzwertmelder niederfrequente Schaltimpulse für nachgeschaltete elektrische Geräte, z. B.
  • Schaltgeräte oder Warnleuchten,abgibt.
  • Die Auswerteelektronik kann hierbei in vorteilhafter Weise durch integrierte Bausteine realisiert werden.
  • Einem weiteren Merkmal der Erfindung zur Folge, kann sich der Temperaturgrenzwertmelder in einem rohrförmigen Gehäuse befinden, wobei das Gehäuse in seinem äußeren Bereich ein Außengewinde trägt, welches bei Einschraubung in das Maschinengehäuse eine genaue Einstellung des Luftspaltes zwischen stationärem Koppelglied und rotierendem Koppelglied ermöglicht.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Anhand der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
  • Es zeigt: Figur 1 den Schnitt durch einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine mit Temperaturüberwachungsgerät, Figur 2 die Ansicht eines Temperaturgrenzwertemelders in einem flachen Gehäuse, Figur 3 eine Seitenansicht gem. Fig. 2 zusätzlich mit einem mitrotierenden Überwachungsteil Figur 4 ein Blockschaltbild des Temperaturüberwachungsgerätes.
  • In Figur 1 ist schematisch ein Teil einer elektrischen Maschine dargestellt, bestehend aus Maschinengehäuse ll, Maschinenwelle 12, Läufer 13 und einem Temperaturüberwachungsgerät, das seinerseits aus einem teeraturempfindlichen Widerstand 14, der Stelle an einer wärmekritischèdes Läufers 13 angebracht ist, einem mitrotierenden Überwachungsteil 15, welches durch eine Schraube 16 am Läufer 13 befestigt ist und einem zylinderförmigen Temperaturgrenzwertmelder 17 mit Außengewinde, der in das Maschinengehäuse 11 eingeschraubt und durch eine Kontermutter 18 befestigt ist, besteht.
  • Der temperaturempfindliche Widerstand 14 ist durch elektrische Leitungen 19 mit dem mitrotierenden Überwachungsteil 15 welches eine mitrotierende Koppelspule 20 enthält, verbunden.
  • Im rechten Ende des Temperaturgrenzwertmelders 17 ist eine stationäre Koppelspule 21 untergebracht,und am linken Ende tritt ein Kabel 22 mit Versorgungs- und Steuerleitungen aus.
  • Die Figur 1 stellt eine Position des Läufers 13 dar, bei dem sich die mitrotierende Koppelspule 20 und die stationäre Koppelspule 21 konzentrisch gegenüberstehen. Durch Einschraubung des Temperaturgrenzwertmelders 17 in das Maschinengehäuse 11 läßt sich der Luftspalt zwischen den Koppelspulen 20, 21 einstellen.
  • In Figur 2 ist ein Temperaturgrenzwertmelder 23 dargestellt, der sich in einem flachen, länglichen Gehäuse 30 befindet.
  • Im oberen Bereich des Temperaturgrenzwertmelders 23 ist eine runde Koppelspule 21 dargestellt. Am unteren Ende tritt ein Kabel 22 mit Versorgungs- und Steuerleitungen aus.
  • Die Figur 3 zeigt den gleichen Temperaturgrenzwertmelder 23 wie Figur 2 in seitlicher Ansicht. Hier ist zusätzlich ein mitrotierendes Überwachungsteil 15 dargestellt, das eine mitrotierende Koppelspule 20 enthält, die der stationären Koppelspule 21 konzentrisch gegenüberliegt.
  • Die Figur 4 stellt ein Blockschaltbild des Temperaturüberwachungsgerätes dar. Dieses besteht, wie oben ausgeführt wurde, aus einem temperaturempfindlichen Widerstand 14, einem mitrotierenden Überwachungsteil 15 und einem Temperaturgrenzwertmelder 17.
  • Der temperaturempfindliche Widerstand 14 ist ein Kaltleiter (PTC-Widerstand), dessen Widerstandswert bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur, die von der Dotierung des Kaltleiters abhängt, fast schlagartig um mehrere Zehnerpotenzen zunimmt. Das mitrotierende Überwachungsteil 15 besteht aus einer mitrotierenden Koppelspule 2O und einem passiven Signalaufbereitungsschaltkreis 24. Im Temperaturgrenzwertmelder 17 befindet sich die stationäre Koppelspule 21, ein Hochfreqnenzoszillator 25, ein Demodulator 26, ein Schwellwertschalter 27 (Schmitt-Trigger) und eine monostabile Kippstufe 28 (Monoflop).
  • Die Wirkungsweise des Temperaturüberwachungsgerätes wird im folgenden erläutert: Die Impedanz des passiven Stromkreises, bestehend aus temperaturempfindlichem Widerstand 14, passivem Signalaufbereitungsschaltkreis 24 und mitrotierender Koppelspule 20, wird induktiv durch die mitrotierende Koppelspule 20 auf die stationäre Koppelspule 21, welche Teil einer Hochfrequenzoszillatorschaltung 25 ist, übertragen. Durch diese Kopplung wird die Amplitude der Hochfrequenzschwingungen im Takt derUmlaufsest der rotierenden Spule je nach Höhe des temperaturempfindlichen Widerstandes 24 moduliert.
  • Bei normaler Betriebstemperatur des Läufers ergibt sich durch den niedrigen Widerstand des Kaltleiters eine starke Modulation (Dämpfung). Diese wird bei erhöhter Betriebstemperatur, welche einen hohen Widerstand des Kaltleiters zur Folge hat, unterdrückt. Die Stärke der Modulation wird in nachgeschaltetem Demodulator 26 und Schwellwertschalter 27 ausgewertet.
  • Bei normaler Betriebstemperatur des temperaturempfindlichen Widerstandes 14 gibt der Schwellwertschalter 27 eine Impulsfolge ab, die der Umdrehungszahl des Läufers 13 entspricht.
  • Bei erhöhter Temperatur gibt der Schwellwertschalter 27 keine Impulse ab. Eine nachgeschaltete monostabile Kippstufe 28 bleibt in Grundstellung, solange der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen eine vorgegebene %eitspanne nicht überschreitet. Bleiben die Impulse aus, so gehü die monostabiJe Kippstufe 28 in einem Einschaltzustand über. Das abgegebene Schaltsignal wird über Steuerleitungen 29 elektrischen Geräten, wie z. B. Warnleuchten oder Schalt rjeräten zum Abschalten der überhitzten Maschine, zugeführt.

Claims (6)

  1. Ansprüche Gerät zur Temperaturüberwachung rotierender Bauteile, z. B. Läufer von Elektromotoren, bei dem das Signal eines mitrotierenden temperaturempfindlichen Sensors über ein mitrotierendes Koppelglied auf ein stationäres Koppelglied induktiv übertragen wird, wobei die Koppelglieder insbesondere Induktionsspulen sind, und durch eine nachfolgende Auswerteelektronik ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik direkt an das stationäre Koppelglied, insbesondere Koppelspule (21), angeschlossen und in einer Baueinheit als Temperaturgrenzwertmelder (17, 23) angeordnet ist und der Temperaturgrenzwertmelder niederfrequente Schaltimpulse für nachgeschaltete elektrische Geräte abgibt.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS die Auswerteelektronik im wesentlichen durch integrierte Schaltkreise, die in wenigstens einem integrierten Baustein enthalten sind, realisiert ist.
  3. 3. Gerät nach einem der Ansprüche l.oder 2, bei dem das stationäre Koppelglied Teil einer Hochfrequenzoszillatorschaltung ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Oszillatorsignal demoduliert und einem Schwellwertschalter (27), beispielsweise einem Schmitt-Trigger, zugeführt wird.
  4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwellwertschalter (27) eine Zeitstufe, beispielsweise eine monostabile Kippstufe (28) (Monoflop), nachgeschaltet ist, welche eine Ausgangsspannung als Schaltsignal für nachgeschaltete elektrische Geräte abgibt.
  5. 5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Temperaturgrenzwertmelder (17) in einem rohrförmigen Gehäuse befindet, wobei das Gerät in seinem äusseren Bereich ein Außengewinde trägt, welches bei Einschraubung in das stationäre Maschinengehäuse (11) eine Einstellung des Luftspaltes zwischen stationärem Koppelglied, insbesondere Koppelspule (21), und rotierendem Koppelglied, insbesondere Koppelspule (20), ermöglicht.
  6. 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturgrenzwertmelder (23) sich in einem flachen, länglichen Gehäuse (30) befindet, wobei das stationäre Koppelglied, insbesondere Koppelspule (21), seitlich an dem einen Endbereich des Gehäuses (30) angebracht ist, während im anderen Endbereich des Gehäuses (30) die Versorgungs- und Steuerleitungen austreten.
DE19803007705 1980-02-29 1980-02-29 Geraet zur temperaturueberwachung rotierender bauteile Withdrawn DE3007705A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3248034A1 (de) * 1982-12-24 1984-07-05 Hewlett-Packard GmbH, 7030 Böblingen Schaltungsanordnung zur temperaturmessung
EP2307866A1 (de) * 2008-07-31 2011-04-13 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung, anordnung und verfahren zur bestimmung einer temperatur

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3248034A1 (de) * 1982-12-24 1984-07-05 Hewlett-Packard GmbH, 7030 Böblingen Schaltungsanordnung zur temperaturmessung
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