DE3511755A1 - Anordnung zum ableiten von wellenspannungen - Google Patents

Anordnung zum ableiten von wellenspannungen

Info

Publication number
DE3511755A1
DE3511755A1 DE19853511755 DE3511755A DE3511755A1 DE 3511755 A1 DE3511755 A1 DE 3511755A1 DE 19853511755 DE19853511755 DE 19853511755 DE 3511755 A DE3511755 A DE 3511755A DE 3511755 A1 DE3511755 A1 DE 3511755A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
contact
arrangement according
earth
voltages
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19853511755
Other languages
English (en)
Inventor
Zlatimir Posedel
Herwin Gerhard Ziegler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri AG Switzerland filed Critical BBC Brown Boveri AG Switzerland
Publication of DE3511755A1 publication Critical patent/DE3511755A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40Structural association with grounding devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02Details for dynamo electric machines

Description

  • Anordnung zum Ableiten von Wellenspannungen
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Ableiten von Wellenspannungen gemäss dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Die an elektrischen Maschinen, insbesondere Turbogruppen, auftretenden Wellenspannungen sind eine potentielle Gefahr für zahlreiche Komponenten des Wellenstranges.
  • Wenn sich unkontrollierte Stromkreise ausbilden, können die in diesen Pfaden liegenden Teile durch Stromeinwirkung und Funkenerosion geschädigt werden. Durch zwei allgemein bekannte Massnahmen konnten die Schaden folgen der Wellenspannungen einwandfrei ausgeschaltet werden: - Durch Einfügen von Isolierstrecken wurden 8arrieren geschaffen, so dass die Wellen-Längsspannungen keine Schadströme über die gefährdeten Teile treiben können.
  • In der Regel werden diese Isolierstrecken, insbesondere bei Turbogruppen, nur auf NS der elektrischen Maschine (Generator) ausgeführt. Eine konsequente Isolation aller potentiell gefährdeten Teile einer Dampfturbine, bzw. jener von Arbeitsmaschinen bei Antrieb durch Motoren, wäre kaum durchführbar.
  • - Die Wellen-Querspannungen werden auf der nichtisolierten Wellenstrangseite durch Erdungsbürsten abgeleitet.
  • Eine neue Situation ergab sich mit dem Aufkommen und der immer weiteren Verbreitung von statischen Erregungssystemen bei Generatoren und statischen Kaskadenschaltungen bei Schleifringläufer-Motoren. Beim Kommutieren der Halbleiterventile treten sehr grosse dU/dt-Werte auf. Diese führen über verschiedene Koppelmechanismen zu kurzen, steilen Spannungsspitzen auf den Wellensträngen. Trotz der oben angeführten Massnahmen traten mit der Einführung dieser neuen Schaltungstechnologien vermehrt Schäden auf. Die Ursachen dafür sind: - Die kurzen Stromimpulse, die von den Spannungsspitzen ausgelöst werden, beeinträchtigen in gravierender Weise den Kontakt der Erdungsbürsten. Ihre Funktion kommt in relativ kurzer Zeit zum Erliegen.
  • - Die steilen Spannungsspitzen führen schon bei niedrigen Spannungspegeln zu einem Durchbruch der Schmier-und Oelfilme.
  • - Die von den Spannungsspitzen ausgelösten Stromimpulse sind ein sehr effizienter Funkenerosions-Mechanismus.
  • - Die steilen Spannungspitzen führen auch an den durch Isolierstrecken geschützten Komponenten zu kapazitiven Verschiebungsströmen die gross genug sind, um diese Teile durch Funkenerosion zu schädigen.
  • Umfangreiche Untersuchungen in Anlagen sowie Laborversuche zeigten, dass mit konventionellen Erdungsbürsten kurze, steile Stromimpulse nur bei ganz bestimmten Rahmenbedingungen betriebssicher abgeleitet werden können.
  • Diese Rahmenbedingungen sind bei den, in üblicher Weise zwischen Generator und Turbine angeordneten, Erdungsbürsten nicht gegeben und auch nicht realisierbar, weil die Konfiguration und die vorliegenden Gegebenheiten von anderen Anforderungen diktiert werden. Diese für Bürsten recht ungünstigen Verhältnisse führen bei der erzwungenen Ableitung der Stromimpulse zu einer relativ rasch fortschreitenden Degradation des Gleitkontaktes, zu Störungen und zu einem Anstieg der Wellenspannung.
  • Der Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, nicht die für die ohmsche Erdung nach wie vor notwendigen Erdungsbürsten zu eliminieren, sondern die durch die statischen Erregungssysteme eingekoppelten Spannungsspitzen soweit abzubauen, dass diese weder den Komponenten des Wellenstranges gefährlich werden können, noch die konventionellen Erdungsbürsten mit Stromimpulsen belasten, die zu einer Degradation ihres Kontaktverhaltens führen.
  • Eine geeignete dimensionierte Kapazität zwischen Welle und Erde, welche keine "galvanische" (ohmsche) Verbindung Welle-Erde schafft, kann somit auf dem isolierten nichtantriebsseitigem Wellenende (NS) angeordnet werden, ohne für Gleichströme oder die niederfrequenten Komponenten der Längsspannung einen geschlossenen Stromkreis zu schaffen. Auf NS hat man ausserdem den grossen Vorteil, dass für den kapazitiven Abgriff von der Welle in der Regel fast uneingeschränkt alle jene Rahmenbedingungen realisiert werden können, die für einen optimalen Gleitkontakt erforderlich sind.
  • Die Erfindung sowie deren physikalisch/technischer Hintergrund werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine (a) mit zugehörigem Längsspannungs-Diagramm (b), Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine (a) mit zugehörigem Querspannungs-Diagramm (b), Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Turbogruppe mit einer Anordnung zur Ableitung steilflankiger Spannungsspitzen und/oder hochfrequenter Wellenspannungen, Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer axial wirkenden Kontaktvorrichtung am nichtantriebsseitigen Wellenende, Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kontaktvorrichtung am nichtantriebsseitigen Wellenende mit einer strukturierten Lauffläche, Fig. 6 eine Weiterbildung der erfindungsgemässen Anordnung mit einem abgestimmten Saugkreis zwischen Welle und Erde.
  • An den Rotorkörpern und Wellen elektrischer Maschinen können, auch wenn diese nicht Bestandteil der aktiven elektrischen Kreise (Wicklung) sind, Spannungen auftreten.
  • Diese Spannungen sind unter dem Namen Wellenspannungen bekannt. Es gibt eine ganze Reihe Effekte und Mechanismen, die diese Wellenspannungen generieren und verursachen.
  • Dementsprechend komplex ist auch ihr Erscheinungsbild.
  • Von Gleichspannungen über Wechselspannungen mit Netz-und Drehzahl frequenz sowie deren Oberwellen bis zu kurzen steilen Spannungsimpulsen reicht ihr Spektrum, ihr Pegel von wenigen mV bis zu einigen hundert, ja sogar 1000 V.
  • Diese Spannungen lassen sich in zwei Gruppen einordnen: in die Längs- und Querspannungen.
  • Bei den Längsspannungen U L liegt eine Spannungsquelle in der Welle vor (Fig. 1). Die Spannung UL baut sich "längs" der Welle auf und kann zwischen zwei auseinanderliegenden Wellenpunkten A-B gemessen werden. Diese Längsspannungen haben in der Regel eine niedrige Quellimpedanz 7 und sind gegenüber Erdpotential UO im allgemeinen nicht definiert - sie "floaten". Schliesst sich der äussere Stromkreis über niederohmige Widerstände, dann können die durch die Längsspannungen ausgelösten Wellenströme sehr hohe Werte erreichen.
  • Bei den Querspannungen (Fig. 2) liegt die Spannungsquelle zwischen Welle und Erde, wobei diese Quellen meist eine hohe Quellenimpedanz ZQ und relativ hohe Spannungspegel u gegenüber Erdpotential V0 besitzen. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass hier die Spannung nicht zwischen zwei Punkten A-B der Welle, sondern zwischen Welle und Erde bzw. zwischen Welle und Masse, d.h. der äusseren, ruhenden Maschinenstruktur, auftritt.
  • Wellenspannungen stellen immer ein beträchtliches Gefahrenpotential für die Maschine oder den Wellenstrang dar, an dem sie auftreten. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich geschlossene Stromkreise ausbilden ist immer gegeben.
  • Bevorzugte Stellen für den Stromübergang sind Lager, Dicht- und Abstreifringe, Zahnräder und andere mit der Welle in Kontakt stehende Komponenten. Dabei zeigt sich, dass Oel- und Fett film nur eine sehr eingeschränkte Isolierwirkung besitzen. Spannungen um und unter 10 V genügen bereits um diese zu unterlaufen (Tunnel-Effekt) oder zu überbrücken und einen Strom auszulösen. Wellenströme, die sich über Lager, Zahnräder oder andere Wellenstrangkomponenten schliessen, führen praktisch immer zu einem erhöhten Verschleiss und zu gravierenden Schäden an diesen Teilen. Handelt es sich um grosse Motoren, Generatoren oder Turbogruppen, die von solchen Wellenstrom-Effekten betroffen werden, dann können schwerwiegende Betriebsunterbrüche die Folge sein und hohe Schadenkosten auflaufen. Bei grossen Einheiten ist ausserdem die Schadenwahrscheinlichkeit grösser als bei kleinen Einheiten, da mit der Einheitsgrösse die Pegel der Wellenspannungen und die allenfalls durch sie ausgelösten Ströme ansteigen.
  • Damit die Wellenspannungen keine Schäden anrichten sind geeignete Gegenmassnahmen unerlässlich. Eine Möglichkeit wäre ein Eingriff am Entstehungsort dieser Spannungen, nämlich bei den Generierungsmechanismen. Die Praxis zeigt jedoch, dass dies bei einer so grossen Zahl unterschiedlicher Entstehungsmechanismen nur schwer möglich ist, dass man einige dieser Mechanismen überhaupt nicht beeinflussen kann oder bei anderen der Aufwand sehr gross wäre. Bei der heute üblichen Praxis versucht man daher nicht die Primärursachen, sondern das Auftreten von Wellenströmen an den potentiell gefährdeten Teilen und Komponenten durch gezielte Isoliermassnahmen zu unterbinden bzw. die Wellenströme über vorgegebene Pfade abzuleiten.
  • So ist es üblich, Lager, Lagersegmente, Lagerböcke, Dichtoelringe an H2-gekühlten Turbogeneratoren, Zahnrädern und Ritzel für den Antrieb von Oelpumpen, Hilfseinrichtungen an Turbogruppen usw. durch eingefügte Isolierstrecken so zu isolieren, dass ein Stromfluss über diese nicht auftreten kann. In der Regel werden bei grossen Motoren, bei Generatoren und bei Turbogruppen die Lager und übrigen Komponenten nur auf der Nichtantriebs-Seite (NS) isoliert. Eine Isolation aller potentiell gefährdeten Komponenten an den Antriebsmaschinen (Turbinen), oder Arbeitsmaschinen bei Motoren, die auf der Antriebs-Seite (AS) der vorliegenden elektrischen Maschine liegen, wäre vielfach mit einem sehr hohen Aufwand verbunden nur schwer oder überhaupt nicht durchführbar, oder aber der Hersteller der elektrischen Maschine hat gar keinen Einfluss auf die Ausführung der von einem anderen Hersteller ausgeführten Arbeitsmaschine. Mit der Isolation aller gefährdeten Teile auf der Nichtantriebsseite, z.B. eines Turbogenerators einer Turbogruppe, verhindert man das Auftreten von Wellen-Längsströmen, da zu deren Zustandekommen, wie Fig. 1 zeigt, mindestens 2 Stromübergangspunkte Welle-Masse erforderlich sind. Eine Isolation der gefährdeten Komponente auf einer Maschinenseite (NS) ist jedoch keine Präventivmassnahme für allfällige Wellen-Erdströme, die auf der Antriebsseite durch die Wellen-Querspannungen U ausgelöst werden können. Um diesen entgegenzuwirken, ordnet man auf den antriebsseitigen Wellenpartien eine oder auch mehrere Erdungsbürsten an, die auf der Welle schleifen und mit Masse (Erde) verbunden sind. Der durch die Querspannungen ausgelöste Strom IQ (Wellen-Erdstrom) fliesst so auf einem vorgegebenen Pfad gegen Erde, auf dem er keinen Schaden anrichten kann. Durch die in der Regel hohe Quellimpedanz ZQ ist der Strom in seiner Grösse begrenzt. Er erreicht bei weitem nicht jene Grössenordnung, die die Wellen-Längsströme annehmen können, wenn sie einen entsprechend niederohmigen Strompfad vorfinden.
  • Wenn man annimmt, dass der Bürstengleitkontakt einwandfrei funktioniert, dann liegt das Potential des Wellen- stranges nur 0,5 - 1,5 V über Erd- bzw. Masse-Potential.
  • Langjährige Erfahrungen haben gezeigt, dass solche Spannungspegel keine Gefahr für den Wellenstrang und seine Komponenten darstellen. Mit dieser Vorgehensweise ist man bis etwa in die 70er Jahre gut gefahren und ohne grosse Probleme durchgekommen. Etwa ab diesem Zeitpunkt begannen sich Schäden und Ausfälle an Maschinen zu mehren, die eindeutig Wellenströmen zuzuschreiben waren. Es zeigte sich, dass diese einerseits an Turbogruppen auftraten, bei denen der Generator über statische Erregungssysteme und nicht mehr über rotierende Erregerdynamos erregt wurde, andererseits an grossen drehzahlregelbaren Schleifringläufer-Asynchronmotoren deren schlupffrequenter Läuferstrom ebenfalls in statischen Wechselrichterkaskaden weiterverarbeitet wurde. Bei diesen Maschinen finden sich in der Wellenspannung in regelmässiger Folge sehr steile und hohe Spannungsimpulse, die durch die Kommutierung der Halbleiterventile (Thyristoren, Dioden) in den vorliegenden Brückenschaltungen ausgelöst werden. Spannungs-Spitzenwerte etwa zwischen 40 und 200 V sind die Regel und in einem Fall wurden sogar 1000 V von Welle gegen Erde gemessen. Die bei der Kommutierung der Halbleiterventile auftretenden hohen dU/dt-Werte können über die Erd- und Wicklungskapazitäten auf den Wellenstrang, in Form steiler Spannungsimpulse, übertragen werden. Die Problematik dieser kommutierungsbedingten Wellenspannungsspitzen (voltage spikes) liegt in ihrem sehr charakteristischen Wirkungsspektrum: - sie sind ein sehr wirksamer "Triggermechanismus" für den Durchschlag der Oelfilme, - sie sind hinsichtlich funkenerosivem Materialabtrag sehr effizient, d.h. sie haben ein grosses Schädigungspotential, - sie beeinträchtigen das Kontaktverhalten der Erdungsbürsten in gravierender Weise.
  • Besonders gravierend wird der Kontakt der Erdungsbürsten bei Turbogruppen beeinträchtigt, bei denen die Spannungsspitzen drehzahlsynchron anfallen und bei denen schon an und für sich für die zwischen Generator und Turbine angeordneten Erdungsbürsten ungünstige Betriebsbedingungen vorliegen.
  • Diese ungünstigen Rahmenbedingungen sind vorgegeben und nicht in Richtung einer durchgreifenden Verbesserung modifizierbar. Untersuchungen haben gezeigt, dass bei steilen, kurzen Spannungsimpulsen unter diesen Rahmenbedingungen eine befriedigende Wellenstrangerdung über längere Zeiten nicht realisierbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die üblichen, auf AS angeordneten, Erdungsbürsten von den hohen Spannungsspitzen zu entlasten und ganz generell diese Spitzen auf ein so niedriges Niveau abzusenken, dass sie, auch bei beeinträchtigter Funktion der AS-Erdungsbürsten, weder als Triggermechanismus für einen Durchschlag der Oelfilme, noch als effiziente Funkenerosionsquelle am Wellenstrang wirksam werden können.
  • Die Analyse eines Wellenstrang-Netzwerkmodelles, in dem die diskreten und verteilten Kapazitäten und Induktivitäten nachgebildet wurden, zeigte, dass dies mit einer zusätzlichen kapazitiven Erdung auf der isolierten Nichtantriebsseite der Maschinen möglich ist. Eine kapazitive Erdung benötigt jedoch ebenfalls einen Gleitkontakt, um den kapazitiven Strom von der Welle abzugreifen.
  • Das Kontaktproblem wird daher nur von AS nach NS verlagert. In konstruktiver Hinsicht hat man jedoch auf NS in der Regel in weit höherem Masse die Möglichkeit optimale Rahmenbedingungen für den Gleitkontakt zu realisieren.
  • In den meisten Fällen kann an das freie, und nicht für die Uebertragung des Maschinendrehmomentes ausgelegte, Wellenende ein Wellenstummel angeflanscht werden, der in folgenden Punkten für die Uebertragung der Stromimpulse günstig ausgelegt werden kann: - Wahl einer möglichst niedrigen Gleitgeschwindigkeit, - Wahl eines günstigen Werkstoffes für den rotierenden Kontaktpartner, - Wahl einer günstigen Bürstenqualität, die nicht von den hohen Umfangsgeschwindigkeiten diktiert wird, - günstigere Ausführung der Oberflächentopographie (Gewinderillen usw.), - Möglichkeit der Abschirmung des Gleitkontaktes gegen Oel- und Staubeinwirkung, Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, dass bei günstiger Auslegung dieser Punkte die Wellenstromimpulse einwandfrei und betriebssicher abgeleitet werden können.
  • In Fig. 3 ist eine Turbogruppe mit einer Turbine 1 und einem Generator 2 dargestellt. Anstelle des Generators 2 ist jedoch auch eine andere elektrische Maschine z.B.
  • ein Schleifringläufer-Asynchronmotor, und anstelle der Turbine 1 eine beliebige angetriebene Arbeitsmaschine denkbar. Mit 3 sind die AS gelegenen und gegenüber Erde 5 (Masse) nicht isolierten Lager des Wellenstranges bezeichnet, 4 ist das auf NS gelegene und über eine Lagerisolation 6 gegen Erde 5 isolierte Lager. Auf AS wird der Wellenstrang über eine Erdungsbürste 7 ohmisch geerdet.
  • Die Rotorwicklung 14 wird über Schleifringe 15 und Strom abnahmebürsten 13 aus dem statischen, d.h. mit Halbleiter- ventilen 17 (nur symbolisch dargestellt) ausgerüstetem Speisesystem 16, über Zuleitungen 12 angespeist. Bei der Kommutierung der Halbleiterventile 17 entstehen im Speisesystem 16 steile dU/dt-Flanken, die entweder durch kapazitive Koppelung, über Erdkapazitäten 20 des Speisesystems und verteilten Wicklungskapazitäten 18 der Rotorwicklung, die Wellenspannungsspitzen verursachen, oder aber rasche di/dt-Aenderungen auslösen, die über induktive Koppelmechanismen ebenfalls zu diesen Wellenspannungen führen.
  • Erfindungsgemäss ist auf NS, bzw. jener Maschinenseite 11, auf der die Lager (Dichtringe usw.) über die Isolierstrecken 6 gegen Erde 5 isoliert sind, eine zusätzliche Erdung angeordnet, die aus einem Gleitkontakt, mit einem rotierenden Kontaktteil 29 und einem feststehenden Kontakt, z.B. Bürsten 8, einem geeignet dimensionierten Kondensator 9 und einer Schutzeinrichtung, z.B. Schmelzsicherung 10, besteht. Die Sicherung 10 hat die Aufgabe, bei einem Isolationsdefekt des Kondensators den Fluss von Strömen zu verhindern, die in diesem Fall von den Längsspannungen ausgelöst würden. Hier werden vorzugsweise träge Sicherungen für möglichst kleine Abschaltströme eingesetzt, die jedoch auf die sehr kurzzeitigen kapazitiven Ableitströme nicht ansprechen.
  • Für die Auslegung der Kapazität 9 gelten folgende Kriterien: Einerseits soll der kapazitive Pfad eine möglichst niedrige Impedanz zur Ableitung der steilen Spannungsspitzen haben, andererseits soll der durch niederfrequente Wellenspannungskomponenten (Drehfrequenz und Oberwellen) verursachte Strom klein sein.
  • Für den Gleitkontakt im kapazitiven Ableitkreis müssen folgende Bedingungen gewährleistet sein: - eine kleine Gleitgeschwindigkeit, - eine für die Ableitung kurzer Stromimpulse günstig strukturierte Oberfläche des rotierenden Kontaktteiles, - eine Kombination günstiger Kontaktwerkstoffe für den rotierenden und feststehenden Kontaktteil.
  • Prinzipiell eignen sich Bürsten mit metallisierten Carbonfibern, die auf einem Wellenzapfen, dessen Durchmesser kleiner ist als der der Welle, am NS-Wellenende leiten (vgl. Fig. 6).
  • In den Fig. 4 und 5 sind zwei bevorzugte Ausführungsformen von Kontaktanordnungen veranschaulicht. Das nichtantriebsseitige Wellenende 11 weist eine zentrale axiale Gewindebohrung lla auf, in welche ein (mitrotierender) Kontaktteil 22 mit balliger Stirnfläche eingeschraubt ist.
  • Er besteht z.B. aus einer Silber/Kupferlegierung, wie sie auch für Kommutatoren verwendet wird aus Monel, Hartsilber oder aus einem Metall, das mit einem Edelmetall, z.B. Gold, Hartgold, Rhodium, platiert ist.
  • Als Gegenkontakt dient ein topfförmiger Kontaktkörper 23 aus Bürstenmaterial (Bürstenkohle), der in einem Bürstenhalter 24 befestigt ist. Das dem Kontaktkörper 23 abgewandte Ende des Bürstenhalters ist als axiale Gleitführung ausgebildet, welche in einem am Maschinengehäuse oder Fundament befestigten Halteorgan 25 gegen die Kraft einer Feder 26 axial verschieblich angeordnet ist. Am Bürstenhalter 24 ist ein flexibles Kabel 27 angeschlossen, welches an den einen Anschluss des Kondensators 9 (Fig. 3) führt.
  • Die gesamte Kontaktvorrichtung erfüllt alle vorstehend genannten Anforderungen und lässt sich bei Verschleiss von Kontaktteil 22 und/oder Gegenkontakt 23 leicht auswechseln. Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit, die Kontaktvorrichtung gegenüber Umwelteinflüssen wie Oeldampfen oder Staub durch ein Gehäuse 28 (in Fig. 4 lediglich durch strichlierte Linien angedeutet) abzukapseln und das Gehäuseinnere durch Zufuhr gefilterter Pressluft unter Ueberdruck zu versetzen.
  • Eine weitere Ausbildung einer Kontaktanordnung zeigt Fig. 5. Das NS-Wellenende 11 weist einen zylindrischen Zapfen 29 kleineren Durchmessers auf, der entweder einstückig mit diesen verbunden oder in eine entsprechende Axialbohrung im Wellenende eingesetzt ist. In die Mantelfläche des Zapfens ist entweder ein ein- oder mehrgängiges Flächengewinde eingeschnitten (nicht dargestellt) oder es sind zwei gegenläufige, sich gegenseitig durchdringende Gewindegänge eingebracht (Kreuzrandrierung), wobei die Spitzen 30 leicht überschliffen sind (Fig. 5a), so dass sich als eigentliche Kontakt fläche eine Vielzahl voneinander beabstandeter Rauten 31 ergeben. Als feststehender Gegenkontakt ist eine konventionelle Bürste 8 vorgesehen, die in einem Bürstenhalter 33 geführt ist, welcher seinerseits am Maschinengehäuse oder Fundament befestigt ist. Auch diese Kontaktanordnung erfüllt die oben aufgeführte Anforderungen hinsichtlich kleiner Gleitgeschwindigkeit, günstig strukturierter Oberfläche und Materialpaarung von rotierendem und feststehendem Kontakteil und Auswechselbarkeit der Verschleissteile.
  • Auch hier lässt sich die gesamte Kontakteinrichtung ohne grossen Aufwand gegen Umwelteinflüsse abkapseln.
  • Auch lassen sich bei dieser Ausführungsform im Bedarfsfall mehrere Bürsten parallelschalten.
  • Die an einer gegebenen Maschine auftretenden Spannungsimpulse weisen eine eindeutig definierte Frequenz auf.
  • In der Regel ist jeder Impuls ein gedämpfter Ausschwing- vorgang. Für eine effiziente Ableitung kann anstelle der reinen Kapazität ein auf diese Frequenz abgestimmter Saugkreis bestehend aus dem Kondensator 9 und einer Drossel 32 ausgeführt werden (Fig. 6).
  • Die ohmsche Erdung 7 auf AS stellt einen, wenn auch für kurze Stromimpulse wesentlich hochohmigeren Parallelpfad zur kapazitiven Erdung auf NS dar. Um die Spannungsimpulse kanalisiert über die kapazitive Erdung zu führen, kann in den ohmschen Erdpfad zwischen Erdungsbürste 7 und Masse 5 eine kleine Induktivität 21 eingefügt werden, was in Fig. 3 beispielsweise verdeutlicht ist.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zum Ableiten von Wellenspannxngen mit steilen Spannungsspitzen und/oder hochfrequenter Spannungskomponenten von Wellen dynamoelektrischer Maschinen, deren Rotorwicklungen aus mit Halbleiterventilen ausgerüsteten Systemen angespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wellenseite (NS) der dynamoelektrischen Maschine, auf der die Lager (4) durch Isolierstrecken (6) gegen Erde, Masse und Fundament galvanisch getrennt sind, ein Strompfad, umfassend eine Kontaktvorrichtung (8) mit mindestens einem Gleitkontakt (22, 23; 29, 32) und einer dazu in Serie geschalteten Kapazität (9) zwischen der Welle (11) und Maschinenmasse bzw. Erde (5) vorgesehen ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kapazität (9) eine Induktivität (32) in Serie geschaltet ist, derart dass der so gebildete Saugkreis auf eine maschinenspezifische Frequenz abgestimmt ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Strompfad ein Sicherungselement (10), vorzugsweise eine träge Schmelzsicherung mit kleinem Ansprechstrom, eingeschaltet ist.
  4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung aus einer oder mehreren metallisierten Carbonfiber-Bürsten (8), die mit einem Wellenzapfen (29) am nichtantriebsseitigen Wellenende der Welle (11) zusammenarbeiten, besteht.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung einen im nichtantriebsseitigen Wellenende (11) angeordneten rotierenden Kontaktteil (22) und einen unter Einwirkung einer Feder (26) axial an den rotierenden Kontaktteil anpressbaren stationären Gegenkontakt (23) aufweist.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Kontakte (22) an der Kontaktfläche mit einer Edelmetallplatierung versehen ist oder aus einer Kupfer/Silber-Legierung besteht.
  7. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche des rotierenden Kontaktes (22; 29) strukturiert ist und sich vorzugsweise aus einer Vielzahl voneinander getrennter Einzelflächen (31) zusammensetzt.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzel flächen durch Einschneiden eines ein-oder mehrgängigen Flachgewindes oder durch Kreuzrandrierung gebildet sind.
  9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Kontaktvorrichtung als an die Maschine anbringbare Baueinheit ausgebildet ist.
  10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung durch eine Kapselung (28) gegenüber Umwelteinflüsse abgeschirmt ist.
DE19853511755 1984-04-17 1985-03-30 Anordnung zum ableiten von wellenspannungen Withdrawn DE3511755A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1920/84A CH663697A5 (en) 1984-04-17 1984-04-17 Arrangement for dissipating shaft voltages

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3511755A1 true DE3511755A1 (de) 1985-10-24

Family

ID=4221674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19853511755 Withdrawn DE3511755A1 (de) 1984-04-17 1985-03-30 Anordnung zum ableiten von wellenspannungen

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH663697A5 (de)
DE (1) DE3511755A1 (de)

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0271678A1 (de) * 1986-11-19 1988-06-22 BBC Brown Boveri AG Anordnung zum Reduzieren der Wellenspannungen an dynamoelektrischen Maschinen
DE4035695A1 (de) * 1990-11-09 1992-05-14 Siemens Ag Elektrische maschine mit mindestens einem gleit- oder waelzlager
DE19929686A1 (de) * 1999-06-28 2001-01-25 Christian Felber Bürstenring für Elektromotoren
FR2807889A1 (fr) * 2000-04-14 2001-10-19 Valeo Equip Electr Moteur Alternateur comportant des moyens de suppression de l'electricite statique accumulee sur son rotor
US6714020B2 (en) * 2001-07-27 2004-03-30 Alstom Technology Ltd Protective and monitoring apparatus for a generator, and use of such a protective and monitoring apparatus
FR2855674A1 (fr) * 2003-05-30 2004-12-03 Valeo Equip Electr Moteur Alternateur comportant des moyens pour eliminer les charges electrostatiques accumulees
WO2006117209A1 (de) * 2005-05-04 2006-11-09 Vem Sachsenwerk Gmbh Anordung zum begrenzen von überspannungen an funktionsteilen umrichtergespeister elektrischer maschinen
DE10312254B4 (de) * 2003-03-19 2007-02-15 Siemens Ag Traktionsmotor
DE102005045960A1 (de) * 2005-09-26 2007-04-05 Siemens Ag Elektrische Rotationsmaschine
DE102007019828B3 (de) * 2007-04-26 2008-10-09 Siemens Ag Abgreifeinrichtung zum Abgreifen einer elektrischen Spannung von einer Welle einer elektrischen Maschine, entsprechender Montagesatz und entsprechende elektrische Maschine
WO2012084576A3 (de) * 2010-12-23 2013-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische maschine, schienenfahrzeug und schienengebundene wagengarnitur
CN104037985A (zh) * 2014-06-04 2014-09-10 湖南海捷主轴科技有限公司 电机转子防静电放电装置及装配方法
DE102013213539A1 (de) 2013-07-10 2015-01-15 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung und/oder Betreiben einer elektrischen Maschine
DE202013009385U1 (de) 2013-10-22 2015-01-26 Liebherr-Components Biberach Gmbh Labyrinth-Dichtung für Drehstrommaschinen
DE102013226844A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Schleifringbaugruppe, elektrische Maschine
DE102015205475A1 (de) 2014-06-05 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
DE102014213698A1 (de) 2014-07-15 2016-01-21 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einem Widerstand zur Ableitung von Wellenspannungen
DE102014225228A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
DE102014225216A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
DE102014225236A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
DE102014225225A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
DE102015211644A1 (de) 2015-06-24 2016-12-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit einer Antriebsordnung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
EP3154173A1 (de) 2015-10-08 2017-04-12 ABB Schweiz AG Elektrische maschine mit einer aktiven erdung
DE102016216909A1 (de) 2016-09-06 2018-03-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebseinrichtung
DE102019217864B3 (de) * 2019-11-20 2020-12-03 Zf Friedrichshafen Ag Wellenerdungsvorrichtung einer Welle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs
DE102020206743A1 (de) 2020-05-29 2021-12-02 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
FR3119053A1 (fr) * 2021-01-20 2022-07-22 Societe Nivolaisienne D'electrotechnique Dispositif de mise a la terre d’une machine tournante electrique
EP1996815B2 (de) 2006-03-17 2024-02-14 Vestas Wind Systems A/S Windturbine mit einem schutzsystem für einen stromgenerator, und deren verwendung
DE102022120413A1 (de) 2022-08-12 2024-02-15 Carl Freudenberg Kg Wellenerdungsanordnung
DE102008039577C5 (de) 2007-08-29 2024-04-04 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Vorrichtung und Verfahren zur Verringerung von Hochfrequenzsignal-Streurauschen bei einem elektrisch betriebenen Fahrzeug

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1241871B (it) * 1990-07-17 1994-02-01 Ansaldo Abb Componenti S R L O Dispositivo di filtraggio capacitivo.

Cited By (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4831295A (en) * 1986-11-19 1989-05-16 Asea Brown Boveri Ag Arrangement for reducing shaft voltages in dynamoelectric machines
CH674433A5 (de) * 1986-11-19 1990-05-31 Bbc Brown Boveri & Cie
EP0271678A1 (de) * 1986-11-19 1988-06-22 BBC Brown Boveri AG Anordnung zum Reduzieren der Wellenspannungen an dynamoelektrischen Maschinen
DE4035695A1 (de) * 1990-11-09 1992-05-14 Siemens Ag Elektrische maschine mit mindestens einem gleit- oder waelzlager
DE19929686A1 (de) * 1999-06-28 2001-01-25 Christian Felber Bürstenring für Elektromotoren
FR2807889A1 (fr) * 2000-04-14 2001-10-19 Valeo Equip Electr Moteur Alternateur comportant des moyens de suppression de l'electricite statique accumulee sur son rotor
US6714020B2 (en) * 2001-07-27 2004-03-30 Alstom Technology Ltd Protective and monitoring apparatus for a generator, and use of such a protective and monitoring apparatus
DE10312254B4 (de) * 2003-03-19 2007-02-15 Siemens Ag Traktionsmotor
US7608950B2 (en) 2003-03-19 2009-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Traction motor shaft connected to vehicle ground via drive gear
WO2006016008A1 (fr) * 2003-05-30 2006-02-16 Valeo Equipements Electriques Moteur Alternateur comportant des moyens pour eliminer les charges electrostatiques accumulees
FR2855674A1 (fr) * 2003-05-30 2004-12-03 Valeo Equip Electr Moteur Alternateur comportant des moyens pour eliminer les charges electrostatiques accumulees
DE102005021354A1 (de) * 2005-05-04 2006-11-16 Vem Sachsenwerk Gmbh Anordung zum Begrenzen von Überspannungen an Funktionsteilen umrichtergespeister elektrischer Maschinen
WO2006117209A1 (de) * 2005-05-04 2006-11-09 Vem Sachsenwerk Gmbh Anordung zum begrenzen von überspannungen an funktionsteilen umrichtergespeister elektrischer maschinen
DE102005045960A1 (de) * 2005-09-26 2007-04-05 Siemens Ag Elektrische Rotationsmaschine
EP1996815B2 (de) 2006-03-17 2024-02-14 Vestas Wind Systems A/S Windturbine mit einem schutzsystem für einen stromgenerator, und deren verwendung
DE102007019828B3 (de) * 2007-04-26 2008-10-09 Siemens Ag Abgreifeinrichtung zum Abgreifen einer elektrischen Spannung von einer Welle einer elektrischen Maschine, entsprechender Montagesatz und entsprechende elektrische Maschine
DE102008039577C5 (de) 2007-08-29 2024-04-04 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Vorrichtung und Verfahren zur Verringerung von Hochfrequenzsignal-Streurauschen bei einem elektrisch betriebenen Fahrzeug
CN103609004A (zh) * 2010-12-23 2014-02-26 西门子公司 电机,轨道车辆和轨道式车厢组
WO2012084576A3 (de) * 2010-12-23 2013-12-05 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische maschine, schienenfahrzeug und schienengebundene wagengarnitur
US9003976B2 (en) 2010-12-23 2015-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Electric machine, rail vehicle and rail-mounted car set
CN103609004B (zh) * 2010-12-23 2016-08-24 西门子公司 电机,轨道车辆和轨道式车厢组
DE102013213539A1 (de) 2013-07-10 2015-01-15 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung und/oder Betreiben einer elektrischen Maschine
DE202013009385U1 (de) 2013-10-22 2015-01-26 Liebherr-Components Biberach Gmbh Labyrinth-Dichtung für Drehstrommaschinen
US10103597B2 (en) 2013-10-22 2018-10-16 Liebherr-Components Biberach Gmbh Labyrinth seal for three-phase machines
DE102013226844A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Schleifringbaugruppe, elektrische Maschine
CN104037985A (zh) * 2014-06-04 2014-09-10 湖南海捷主轴科技有限公司 电机转子防静电放电装置及装配方法
CN104037985B (zh) * 2014-06-04 2017-01-25 湖南海捷主轴科技有限公司 电机转子防静电放电装置及装配方法
DE102015205475A1 (de) 2014-06-05 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
CN105281501A (zh) * 2014-07-15 2016-01-27 罗伯特·博世有限公司 具有用于导出波纹电压的电阻的电机
CN105281501B (zh) * 2014-07-15 2019-06-11 罗伯特·博世有限公司 具有用于导出波纹电压的电阻的电机
DE102014213698A1 (de) 2014-07-15 2016-01-21 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einem Widerstand zur Ableitung von Wellenspannungen
US9887606B2 (en) 2014-07-15 2018-02-06 Robert Bosch Gmbh Electric machine with a resistor for dissipating shaft voltages
DE102014225216A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
CN105703547A (zh) * 2014-12-09 2016-06-22 罗伯特·博世有限公司 具有电势平衡装置的电机
DE102014225225B4 (de) 2014-12-09 2022-09-15 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
DE102014225216B4 (de) 2014-12-09 2023-08-17 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
DE102014225228A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
DE102014225236A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
US10090739B2 (en) 2014-12-09 2018-10-02 Robert Bosch Gmbh Electric machine having a potential equalization device
DE102014225225A1 (de) 2014-12-09 2016-06-09 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit einer Potentialausgleichsvorrichtung
CN105703547B (zh) * 2014-12-09 2018-11-02 罗伯特·博世有限公司 具有电势平衡装置的电机
US10305347B2 (en) 2015-06-24 2019-05-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electromagnetic compatibility of a drive arrangement for an electrically driven vehicle
DE102015211644A1 (de) 2015-06-24 2016-12-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verbesserte elektromagnetische Verträglichkeit einer Antriebsordnung für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
US11342819B2 (en) 2015-10-08 2022-05-24 Abb Schweiz Ag Electrical machine with an active grounding
EP3154173A1 (de) 2015-10-08 2017-04-12 ABB Schweiz AG Elektrische maschine mit einer aktiven erdung
WO2017060218A1 (en) 2015-10-08 2017-04-13 Abb Schweiz Ag Electrical machine with resonant circuit in shaft grounding
US10840779B2 (en) 2016-09-06 2020-11-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Drive device for a motor vehicle
WO2018046233A1 (de) 2016-09-06 2018-03-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102016216909A1 (de) 2016-09-06 2018-03-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebseinrichtung
DE102019217864B3 (de) * 2019-11-20 2020-12-03 Zf Friedrichshafen Ag Wellenerdungsvorrichtung einer Welle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs
WO2021239807A1 (de) 2020-05-29 2021-12-02 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes fahrzeug
DE102020206743A1 (de) 2020-05-29 2021-12-02 Zf Friedrichshafen Ag Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
FR3119053A1 (fr) * 2021-01-20 2022-07-22 Societe Nivolaisienne D'electrotechnique Dispositif de mise a la terre d’une machine tournante electrique
DE102022120413A1 (de) 2022-08-12 2024-02-15 Carl Freudenberg Kg Wellenerdungsanordnung
WO2024033343A1 (de) * 2022-08-12 2024-02-15 Carl Freudenberg Kg Wellenerdungsanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
CH663697A5 (en) 1987-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3511755A1 (de) Anordnung zum ableiten von wellenspannungen
EP0271678B1 (de) Anordnung zum Reduzieren der Wellenspannungen an dynamoelektrischen Maschinen
EP1280249B1 (de) Schutz- und Überwachungsvorrichtung für einen Generator sowie Anwendung einer solchen Schutz- und Überwachungsvorrichtung
DE102016217872A1 (de) Lagerdichtung mit integrierter Erdungsbürste
EP3014712B1 (de) Vorrichtung zur ableitung von erdungsströmen, insbesondere in windkraftanlagen
DE60105482T2 (de) Kugellagereinheit
DE60100853T2 (de) Bürstenhalter mit lamellierten bürsten, feder und dämpfer
WO1999017126A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung von wellenströmen oder wellenspannungen in einer generatorwelle
WO2006117209A1 (de) Anordung zum begrenzen von überspannungen an funktionsteilen umrichtergespeister elektrischer maschinen
DE3239664C2 (de) Elektrokleinmotor
WO2008031652A1 (de) Kommutierungsvorrichtung für einen gleichstrommotor
DE102010002071B4 (de) Wellenerdungsvorrichtung mit Dämpfungselement
WO2019197074A1 (de) Hochdruckpumpenanordnung
DE102020206743A1 (de) Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug
EP1300927A1 (de) Elektrische Kraft- und/oder Arbeitsmaschine mit einem mit dem Rotor in schleifendem Körperkontakt stehenden Kontaktmittel zur Herstellung einer permanenten elektrisch leitenden Verbindung zum Rotor im Betrieb
DE102005011293A1 (de) Entstörvorrichtung zur Unterdrückung hochfrequenter Störemissionen eines Gleichstrommotors
CH667960A5 (de) Vorrichtung zum schutz elektrischer schaltungen.
EP3353795A1 (de) Hochspannungsvorrichtung
DE102019101260A1 (de) Lageranordnung
DE102017106770B4 (de) Schaltungsanordnung zum Schutz vor Netzüberspannungen für Stromrichter von Fahrzeugen, insbesondere von fahrleitungsgebundenen Fahrzeugen
DE102006001452A1 (de) Entstörbauteil
WO2003034552A1 (de) Gleitkontaktsystem und kommutator für eine dynamo-elektrische maschine
DE2435053A1 (de) Feuerdetektor
DE102019100725A1 (de) Lageranordnung
DE1914025A1 (de) Kontaktbuerste und Buerstenhalter

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: BBC BROWN BOVERI AG, BADEN, AARGAU, CH

8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: DERZEIT KEIN VERTRETER BESTELLT

8139 Disposal/non-payment of the annual fee