DE3405225A1

DE3405225A1 - Einrichtung zur erfassung von windungsschluessen

Info

Publication number: DE3405225A1
Application number: DE19843405225
Authority: DE
Inventors: Johann Dipl.-Ing. Wien Wantke
Original assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date: 1983-02-24
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1984-08-30
Also published as: SE8400885L; SE8400885D0; CH664051A5

Description

"Einrichtung zur Erfassung von Windungsschlüssen"
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von Windungsachlüssen in Läufern von Kollektormaschinen.
Kollektormaschinen finden auch heute noch oft Verwendung.
So werden Kollektormotoren vor allem in Lokomotiven eingesetzt. Bei derartigen Kollektor-Bahnmotoren ist vor allem der Läufer stark beansprucht, da er hohe thermische und mechanische Beanspruchungen standhalten muß. Die fremd belüftete Bauform setzt den Motor noch zusätzlich der Feuchtigkeit und dem Staub aus.
Trotz gewissenhafter Fertigung ist die Gefahr, daß Windungsschlüsse im Läufer auftreten immer gegeben. Da aber auch alle modernen Lokomotiven mit Stromregelung arbeiten, welche den vorgegebenen Strom konstant halten, kann der durch den Läuferwindungsschlub bei ohne Strom regelung arbeitenden Motor auftretende höhere Strom nicht erfaßt werden. Er wird ja von der Stromkonstantregelung praktisch weggeregelt. Eine bberstromerfassung des Läuferwindungsschlusses ist daher nicht möglich.
Der Schaden wird daher nicht abgeschaltet und führt zu schweren Ausbrennungen in Läufer. Durch diese Ausbrennungen entsteht erst als Sekundärwindung ein Erdschluß.
Der Erdschlub wird zwar durch ein Erdschlubrelais erkannt, jedoch in den meisten Fällen so spät, daß bereits schwerste Schäden am Läufer entstanden sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Schutz für den eingangs erwähnten Motor zu schaffen, der den Läuferwindungsschluß während des Betriebes erkennt und den Motor so schnell wie möglich abschaltet.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Erfassung von Windungsschlüssen in Läufern von Kollektormaschinen ist dadurch gekennzeichnet, daß eine im Maschinengehäuse nahe dem Kollektor angeordnete Meßsonde vorgesehen ist, die die durch den Kurzschlubstrom bei einem Windungsschluß in einzelnen Windungen auftretenden veränderlichen Magnetfelder des Läufers während seiner Rotation erfaßt. Mit dieser Erfindung ist es erstmals möglich einen Windungsschluß im Läufer sofort zu erkennen, sodaß keine größeren Schäden im Läufer auftreten. Ein Windungsschluß erzeugt einen Kurzschluß innerhalb der Läuferwicklung, sodaß neben dem normalen Strom auch der Kurzschlußstrom eine oder mehrere Windungen durchfließt.
Da ja diese Ströme Magnetfelder erzeugen kann die Meßsonde das wesentlich größere Magnetfeld des normalen Betriebsstromes und des Kurzschlubstromes erfassen und über geeignete Mittel anzeigen.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind der Meßsonde ein Verstärker, ein Auswertegerät und eine Windungsschlußanzeige nachgeschaltet, wobei die Windungsschluß anzeige auf optische und/oder akkustische Signale und/oder eine Registrierung und/oder eine Abschaltung wirkt.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung ist eine wirtschaftlich vertretbare Auswertemöglichkeit des Windungsschlusses gegeben.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Fig. 1 zeigt im Wickelschema einen Windungsschluß, Fig. 2 die Aufteilung der Ströme in den Windungen und Fig. 3 eine Auswerteschaltung.
Gemäß Fig. 1 erzeugt ein Windungsschlub 11 je nach seiner Lage einen Kurzschluß innerhalb der Läuferwicklung 9.
Die Kurzschlußstelle wurde so gewählt, daß der KurzschluB-strom IK nur eine Windung durchfließt. Durch Annahme anderer Kurzschluß stellen kann der Kurzschlußkreis auch mehrere Windungen umfassen.
Die Größe des Kurzschlubstromes 1K ist in einem gegebenen Motor von der induzierten Gegen Spannung und vom Übergangswiderstand R an der Kurzschlußstelle 11 abhängig.
Der Kurzschlußstrom 1K führt zu thermischen Schäden der Isolation, verbunden mit Lichtbogenwirkungen an der Windungsschlußstelle. Wird nicht sofort abgeschaltet, tritt ein Übergreifen auf benachbarte Windungen auf und die völlige Zerstörung der Wicklung verbunden mit Eisenbrand ist die Folge.
In Fig. 2 ist die Aufteilung der Ströme in den Windungen des Läufers schematisch dargestellt.
Die gesunden Leiter der Wicklung führen den Strom I. Die Leiter, welche mit Windungsschlub behaftet sind, haben neben dem Strom I auch noch den Kurzschlußstrom 1K zu führen.
Die Ströme I und IK addieren sich geometrisch, die Summe der Ströme ist abhängig vom Übergangswiderstand R und von der Gegen-EMK.
Im Schadensfall ist der Strom I + 1K meist wesentlich größer als der Strom I.
Die Ströme I und I + IK erzeugen Magnetfelder, welche gemessen werden können.
Wird eine stillstehende Magnetsonde 1, welche Magnetfelder messen kann, huber den rotierenden Läufer 9 angebracht, so kann das fluktierende Magnetfeld, hervorgerufen durch den Unterschied der Ströme I und I + IK, erfaßt werden.
Die Veränderung des Magnetfeldes kann zur Erfassung des Läuferwindungsschlusses herangezogen werden.
Gemäß Fig. 3 kann die Auswertung erfolgen. Eine stillstehende Sonde 1 bzw. ein Aufnehmer, erfaDt die Magnetfelder der umlaufenden Ankerwicklung 9 und wandelt sie in elektrische Meßwerte um. Der Verstärker 2 hebt die gemessenen Werte auf ein auswertbares Niveau.
DasAuswertgerät3 erfaßt die Unregelmäßigkeiten des Magnetfeldes, welche in Form der Werte vom Verstärker 2 kommen und selektiert derart, daß nur Werte, welche eine einstellbare Schwelle überschritten haben, dem Windungsschlußanzeigegerät 4 zugeführt werden.
Das Windungsschlußanzeigegerät 4 kann nun in verschiedener Form entweder zur Meldung mittels Lampen 6 oder Horn 7 oder zur Registrierung mittels Registriergerät 5 herangezogen werden. Dem Schutzgedanken entsprechend ist eine sofortige Abschaltung 8 durch das Windungsschlußanzeigegerät 4 zu empfehlen.

Claims

Patentansprflche 1 Einrichtung zur Erfassung von Windungsschlüssen in Läufern von Kollektormaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine im Maschinengehäuse nahe dem Kollektor angeordnete Meßsonde (1) vorgesehen ist, die die durch den Kurzschlußstrom bei einem Windungsschluß in einzelnen Windungen auftretenden veränderlichen Magnetfelder des Läufers während seiner Rotation erfaßt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsonde (1) ein Verstärker (2), ein Auswertegerät (3) und eine Windungsschlußanzeige (4) auf optische (6) und/oder akkustische Signale (7) und/oder eine Registrierung (5) und/oder eine Abschaltung (8) wirkt.