DE7234840U - Einrichtung zur Übertragung von Steuerbefehlen von einem feststehenden auf einen rotierenden Teil von elektrischen Maschinen - Google Patents

Description

Einrichtung zur Übertragung von Steuerbefehlen von einem feststehenden auf einen rotierenden Teil von elektrischen Maschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur kontakt- und berührungslosen Übertragung von Steuerbefehlen von einem feststehenden auf einen rotierenden Teil von elektrischen Maschinen, insbesondere bei schleifringlosen, mit umlaufenden Thyristoren regelbaren Synchrongeneratoren mit Außenpol-Erregermaschinen .

Bei großen Stromerzeugern (Generatoren) bereitet die Zuführung der mehrere Megawatt betragenden Erregerleistung über Schleifringe Schwierigkeiten. Man verwendet deshalb Außenpol-Erregermaschinen und zur Einspeisung rotierende Gleichrichter. Um ein günstiges dynamisches Verhalten der Maschine zu gewährleisten, werden neuerdings anstelle der Gleichrichter rotierende Thyristorea angewendet. Zur Steuerung dieser Thyristoren, von einer ortsfesten Steuerstelle aus ist eine Übertragungseinrichtung erforderlich, welche müglichst kontakt- und berührungslos eine störsichere Übertragung sichert. Eine solche Einrichtung für die Übertragung von Steuersignalen muß so aufgebaut sein, daß sie ohne besondere Schwierigkeiten auf bzw. an der Welle eines Generators angebracht und überdies jeder Generator mit einer solchen Einrichtung nach- brw. umgerüstet werden kann. Eine solche Datenübertragungseinrichtung soll im übrigen trotz eines Wellenlängsschubes der Maschinenwelle von etwa 50 mm und eines radialen Wellenspiels der Maschinenwelle von etwa + 5 mm betriebssicher «rbeiten.

Zur Steuerbefehlübertragung von einem ortsfesten Maschinenteil zu Ginem rotierenden Maschinenteil besteht die Erfindung in einem mit der Maschinenwelle verbundenen oder kuppelbaren,

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ringförmigen, am fiingumfang symmetrisch mit einer Mehrzahl von Hallgeneracoren bestückten, im Luftspalt eines stationär angeordneten Elektromagne^eT! iHBlsiufssdeil =Htiül£.g2lSi;isCiiSn SigilS.!^ empfangsorgan, welchem der Steuerstrom für die Hallgeneratoren aus einer mitumlaufenden Stromquelle, das Magnetfeld für die Hallgeneratoren aus einem in der Sendestation aus einem Steuersignalgeber gespeisten stationären Elektromagneten w.nd die resultierende Hallspannung aus den Hallgeneratoren über mitumlaufende Verstärker den Steuersätzen für die zusteuernden Steuerorgan zugeführt werden.

Sie Hallgeneratoren sind zwischen je einer durchgehenden Hingnut im Innen- und Außenmantel des umlaufenden Signalempfangeorgans eingelassen, und jedem Hallgenerator sind jeweils zwei, einen Teil der Ringruten ausfüllende Fangbleche aus Mu-Metall zugeordnet, deren frois Enden jeweils durch einen Luftspalt von den Fangblechen dee nächsten Hallgenerators voneinander getrennt sind. Die Fangblechstreifen sind zweckmäßig lamelliert oder bestehen aus in die Ringnuten eingegossenen Drahtstücken aus Mu-Metall. Das Signalempfangsorgan besteht zweckmäßig aus einem Aluminium- oder Messingring mit T- oder L-förmiger Profilierung. Der Steuerbefehl für die zu steuernden, mit der Maschinenwelle umlaufenden Steuerorgane wird einem Signalgeber entnommen, welcher über einen Modulator und einen Leistungsverstärker den das Magnetfeld für die Hallgeneratoren bestimmenden stationären Elektromagneten speist, Sie a.ufgrund des Steuermagnetfeldes von jedem Hallgenerator abgegebene Hallspannung wird über je einen Verstärker einem gemeinsamen SuBamenverstärker und über einen Demodulator dem Steuersatz für die ZV. steuernden Steuerorgane eingegeben. Sie Hallgeneratoren sind in Bezug auf ihre Steuerspannungsversorgung in Reihe geschaltet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend anhand von 3 Figuren näher erläutert.

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In der Figur 1 ist ein U-förmiger Elektromagnet E mit seinen Wicklungen E1 und E2 veranschaulicht, in dessen Luftspalt L ein ringförmiges Signalempfangsorgaji S Slit ¹S- bs^. L=fSrsigSS Profil aus antimagnetischem Werkstoff, wie Aluminium oder Messing, rotiert. Per Elektromagnet S ist ortsfest angeordnet, während das Signalempfangsorgan S auf der Maschinenwelle W befestigt ist und mit dieser umläuft. In einer Ringnut K im Innenmantel bzw. in einer entsprechenden Ringnut N* im Außenmantel des Signalempfangsorgans S sind symmetrisch mindestens zwei, vier oder auch mehr Hallgeaeratoren H eingelassen, von denen jeder während einer Umdrehung der Welle W einmal das Magnetfeld des Elektromagneten E schneidet. Jeder Hallgenerator H liegt - wie auch die Figur 2 im Schaittbild a-b zeigt zwischen sowohl die innere Ringnut Ii als auch die äußere Ring-J nut N¹ ausfüllenden Fangblechen B aus Mu-Metall an, deren freie Enden jeweils durch einen Luftspalt Sp von denen der anderen Hallgeneratoren H getrennt sind. Vermittels der in das Signalempfangsorgan S eingesetzten Hallgeneratoren H und der mit diesen verbundenen Fangblechen B wird die Information des magnetischen Feldes im Luftspalt L des Elektromagneten E aufgenommen und in den Hallgeneratoren in eine Hallspannung umgesetzt, welche nach entsprechender Verstärkung zur Weitergabe des in den Elektromagneten E eingeprägten Steuerbefehls an die zu steuernden Steuerorgane herangezogen wird. Hiermit kann beispielsweise der Zündwinkel der zu steuernden Thyristoren auf dem Läufer der Maschine festgelegt werden.

Die Figur 3 veranschaulicht das elektrische Übertragungsschema für einen Frequenzbereich bis etwa 3OkHz, wonach die Information des ortsfesten Signalgebers Sg über einen Modulator M und einen Leistungsverstärker LV dem Elektromagneten E eingegeben wird. Die vom Signalgeber Sg verausgabte Information wird in der Sendestation SS nach dem Frequenz- bzw. Zeitmultiplexverfahren aufbereitet und der Empfangsstation ES zugeführt. Der Steuerbefehl im Signalgeber Sg gelangt über den Modulator M zu dem Leistungsverstärker LV, dessen Ausgang den Elektromagneten E speist. Das dem Steuerbefehl entsprechende magnetische

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Feld im Luftspalt L dea stationären Elektromagneten wirkt auf die Fangbleche B (Figuren 1 und 2) und damit auf die Hallgeneratoren H im Signalempfangsorgan S auf der Empfängerseite ein. Der Steuerstrom für die in Reihe geschalteten Hallgeneratoren H wird einer mit der Welle W mitumlaufenden Stromquelle U-V entnommen. Jedem Hallgenerator H ist ein Hallspannungsverstärker HV zur Verstärkung der resultierenden Hallspannung nachgeschaltet, deren Ausgänge einen gemeinsamen Summenverstärker SV beeinflussen. Die hinter diesem Summenverstärker anfallende Signalspannung wird über einen Demodulator DH demoduliert und einem Steuersatz St den zu steuernden Steuerorganen eingegeben.

Das Signalempfangeorgan S₁ also der Empfangsring, sollte hälftig teilbar sein, um ein Nachrüsten der elektrischen Haschine mit den erwähnten kontaktlosen Übertragungemitteln zu ermöglichen,

Der Luftspalt L (Figur 1) zwischen den Polschuhen des Elektromagneten E sollte in seiner Wexte dem Radialspiel der Welle W angepaßt sein. Die Sc^ankellänge des Elektromagneten S bzw. die Länge seiner Pölschuhe ist dem zu erwartenden Wellenlängsschub der Welle W anzupassen.

Zur Verringerung des magnetischen Widerstandes der Mu-Metallbleche B (Figuren 1 und 2) ist gut geglühtes Haterial bei großem magnetischen Querschnitt zu wählen. Die bei höheren tibertragungsfrequenzen auftretenden Wirbelstromverluste können durch dünne Hu-Hetallbleche B und durch deren Lamellierung kleingehalten werden, gegebenenfalls sind Hu-Metalldrahtabschnitte vorzusehen, die in die Ringnuten N bzw. N¹ eingegossen sein können. Das Eingießen bzw. Vergießen sowohl der Hu-Hetallbleche als auch der Hallgeneratoren mit einem härtenden Kunststoff ist schon deshalb empfehlenswert, weil bei hohen Drehzahlen der Welle W und des Signalempfangsorgans S erhebliche Zentrifugalkräfte auftreten können.

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Die in der Empfängerstation ES vorgesehenen Bausteine sollen an oder in der Welle W samt der hierzu erforderlichen Strom-

7 teinsprüohe
3 Figuren

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Claims (4)

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Aktz.: G 72 348 40.4 Berlin und München U.Z.: VPA 72/3210 Hf/Or 16.5.75 Neue Ansprüche

1. Einrichtung zur kontakt- und berührungslosen Übertragung von Steuerbefehlen von einem feststehenden auf einen rotierenden Teil von elektrischen Maschinen, insbesondere bei schleifringlosen, mit umlaufenden Thyristoren regelbaren Synchrongeneratoren mit Außenpol-Erregermaschinen, gekennzeichnet durch ein mit der Maschinenwelle (W) verbundenes oder kuppelbares, ringförmiges, am Ringumfang symmetrisch mit einer Mehrzahl von Hallgeneratoren (H) bestücktes umlaufendes antimagnetisches Signal-Empfangsorgan (S), das im Luftspalt (L) eines stationär angeordneten, von einem Steuersignalgeber beeinflußbaren Elektromagneten (E) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hal3generatoren (H) zwischen je einer durchgehenden Ringnut (N, N') im Innen- und Außenmantel des umlaufenden Signalempfangs organs (S) eingelassen sind I¹JId daß an jedem Hallgenerator (H) jeweils zwei, einen Teil der Ringnuten (N, N') ausfüllende Fangbleche (3) aus Mu-Metall angebracht sind, deren freie Enden jeweils durch einen Luftspalt (Sp) von denen des nächsten Hallgenerators (H) getrennt sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangblechstreifen (B) lamelliert sind oder aus in die Ringnuten (N, N¹) eingegossenen Drahtstücken bestehen.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalempfangsorgan (S) aus einem Aluminium- oder Messingring mit T- oder L-förmiger Profilierung besteht.

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