Erdschlußschutzeinrichtung für den Gleichstromerregerkreis von Läufern
elektrischer Maschinen Um einen auftretenden Erdschluß oder Gestellschluß eines
Gleichstromerregerkreises von Läufern elektrischer Maschinen, insbesondere des Induktors
von Synchrongeneratoren, zur Anzeige zu bringen, ist @es bekannt, die Auslösespule
zur Betätigung einer solchen Meldeeinrichtung in eine Schutzleitung zu legen, die
einen Punkt des zu schützenden Erregerkreises über eine Wechselspannungsquelle mit
Erde bzw. mit dem Gestell der Maschine verbindet. Tritt dann im Erregerkreis ein
Erdschluß auf, so wird der Stromkreis der Spannungsquelle über die Auslösespule
des Schutzrelais geschlossen und damit das Signal gegeben. In den Fig. i und 2 sind
zwei der bisher gebräuchlichen Schaltungen dargestellt. In-beiden Fällen soll ein
Erdschluß im Erregerstromkreis eines von der Erregermaschine E über Schleifringe
Si, S% erregten umlaufenden Feldmagneten F angezeigt werden. Bei der Ausführung
nach Fig. i liegt in der einen Punkt P des Erregerkreises mit Erde verbindenden
Schutzleitung die Auslösespule R :eines Relais und die Sekundärseite eines kleinen
Hilfstransformators T mit einer Wechselspannung von etwa 40 Volt. Man erkennt ohne
weiteres, daß ein beispielsweise bei B auftretender Erdschluß den Sekundärkreis
des Transformators schließt, so daß das Relais und damit die Alarmglocke G ansprechen.
Diese Schaltung hat den Mangel, daß sie keinen ausreichenden Berührungsschutz bei
normalen Betriebsverhältnissen bietet. Wenn nämlich bei der Wartung der Maschine
der Maschinist die Bürsten an dem der Relaisanschlußstelle entgegengesetzten P:ol
berührt, ist er einer Spannung gegen Erde ausgesetzt, die der Erregerspannungvon
etwa 22o Volt Gleichstrom mit darübergelagerter Wechselspannung von 40 Volt und
5o Perioden entspricht.
Durch Vorschaltung eines Sperrkondensators
C entsprechend Fig. 2 1ä13t sich zwar erreichen, daß bei der Berührung der Bürsten
die Gleichstromspannung (22o Volt'i nicht zur Auswirkung kommt, wohl aber die Wechselspannung,
die trotz des Sperrkondensators von den Bürsten nicht ferngehalten ,wird. Aus diesem
Grunde darf die zwischen I' und Erde geschaltete Wechselspannung nur verhältnismäßig
niedrig sein und auch hier nur etwa 40 Volt betragen, obwohl für die l'etätigun-
der Schutzeinrichtung eine wesentlich höhere Spannung erwünscht ist, um einen Erdschluß
mit größerer Sicherheit anzuzeigen, da von dieser Spannung auch der Spannungsabfall
im Lagerölfilm gedeckt werden muß, der in seiner Widerstandsgröße stark schwankt.Earth fault protection device for the DC circuit of rotors
electrical machines To an occurring earth fault or frame fault of a
DC exciter circuit of rotors of electrical machines, especially the inductor
of synchronous generators to display is known @es, the tripping coil
to operate such a signaling device in a protective line that
one point of the excitation circuit to be protected via an alternating voltage source
Earth or connects to the frame of the machine. Then occurs in the excitation circuit
Earth fault occurs, so the circuit of the voltage source is over the trip coil
of the protective relay is closed and the signal is given. In Figs. I and 2 are
two of the circuits commonly used up to now are shown. In both cases a
Earth fault in the excitation circuit of one of the excitation machine E via slip rings
Si, S% excited rotating field magnet F are displayed. When executing
according to Fig. i is in the one point P of the excitation circuit connecting to earth
Protective line the trip coil R: a relay and the secondary of a small one
Auxiliary transformer T with an alternating voltage of about 40 volts. One recognizes without
further that a ground fault occurring at B, for example, the secondary circuit
of the transformer closes so that the relay and thus the alarm bell G respond.
This circuit has the defect that it does not provide adequate protection against accidental contact
normal operating conditions. If namely when maintaining the machine
the machinist puts the brushes on the opposite pole from the relay connection point
touches it, it is exposed to a voltage to earth that corresponds to the excitation voltage of
about 220 volts direct current with superimposed alternating voltage of 40 volts and
Corresponds to 5o periods.
By connecting a blocking capacitor
C according to FIG. 2 1 -13 can indeed achieve that when the brushes are touched
the direct current voltage (22o Volt'i does not have an effect, but the alternating voltage does,
which is not kept away from the brushes despite the blocking capacitor. For this
Basically, the alternating voltage connected between I 'and earth may only be proportionate
be low and only be about 40 volts here, although for the
the protective device a much higher voltage is desired to avoid a ground fault
with greater certainty, since this voltage also causes the voltage drop
must be covered in the bearing oil film, which fluctuates greatly in its resistance magnitude.
Durch die Erfindung ist eine Erdschlußschutzeinrichtung geschaffen,
welche die Mängel der bisherigen Ausführungen beseitigt. Auch hierbei wird ein Punkt
des zu schützenden Erregerkreises über einen Kondensator und eine Spannungsquelle
mit Erde oder Körper verbunden. Erfindungsgemäß wird sodann in die Schutzleitung
außer der Auslösespule und dem Kondensator eine normalerweise geschlossene Kontaktvorrichtung
und eine Gleichstromquelle ausreichender Spannung geschaltet, wobei der bei Erdschluß
auftretende, über die Kontaktvorrichtung geführte Ladestromstoß des Kondensators
die Erdschlußmeldevorrichtung auslöst und gleiclizeiti,e oder danach die Kontaktvorrichtung
steuert, durch die die Erdleitung unterbrochen und der Kondensator durch überbrückung
wieder entladen wird.The invention creates a ground fault protection device,
which eliminates the shortcomings of the previous statements. Again, there is a point
of the excitation circuit to be protected via a capacitor and a voltage source
connected to earth or body. According to the invention is then in the protective line
in addition to the trip coil and capacitor, a normally closed contact device
and a direct current source of sufficient voltage connected, wherein the ground fault
Charging current surge of the capacitor which occurs and is carried out via the contact device
the earth fault alarm device triggers and gleiclizeiti, e or thereafter the contact device
controls by which the earth line is interrupted and the capacitor by bridging
is discharged again.
Auf diese Weise bietet der Erregerkreis unter normalen Betriebsverhältnissen
bei `Berü.1irung. der Bürsten keine Gefahr, da sich . nun weder die Hilfsspannung
in der Erdleitung infolge der Sperrwirkung des Kondensators noch die Erregerspannung
bei der ' Bürstenberührung schädlich äußern, weil einerseits die Erregerspannung,
gegen Erde und andererseits die Hilfsspannung in der i Erdleitung gegen den Erregerkreis
isoliert bleiben. Bei Erdschluß läßt sich zwar nicht vermeiden, daß die Bürsten
ein höheres Potential gegen Erde annehmen, doch wird dann der Maschinist durch die
Signalabgabe rechtzcitig vor jedweder Berührung der Bürsten gewarnt. Da nunmehr
im normalen Zustand der Anlage eine ausreichende Sicherheit bei Berührung der Bürsten
vorhanden ist, ergibt >ich durch die Erfindung der weitere Voreil, daß die zur Betätigung
des Schutzrelais I erforderliche Gleichspannung so hoch gewählt werden kann, daß
die Schutzorgane zuvorä ssig bei Er dschluß ansprechen. Es ist ohne weiteres möglich,
eine Gleichstromhilfsspan nun- von etwa 2 50 Volt in die Erdleitung
zii legen, die man vorteilhafterweise einem von der Wechselstromseite des Generators
..ins gespeisten Gleichrichter entnehmen kann, der gespeisten in einem Pol an Erde
und mit dem anderen Pol. über den Ruhestromkontakt der in die Schutzleitung geschalteten
Kontaktvorrichtung und den Sperrkondensator an einen Pol des Erregerkreises an-eschlossen
wird.In this way, under normal operating conditions, the excitation circuit provides when touched. the brushing is not a danger. Now neither the auxiliary voltage in the earth line as a result of the blocking effect of the capacitor nor the excitation voltage when the brush is touched, because on the one hand the excitation voltage remains isolated from earth and on the other hand the auxiliary voltage in the earth line remains isolated from the excitation circuit. In the event of an earth fault, it is true that it cannot be avoided that the brushes assume a higher potential to earth, but the machine operator is then warned in good time by the signal output that the brushes are not touching. Since there is now sufficient safety when the brushes are touched in the normal state of the system, the invention provides the further advantage that the DC voltage required to actuate the protective relay I can be selected so high that the protective devices previously sssig when it is closed speak to. It is easily possible to put a DC auxiliary voltage of about 2 5 0 volts in the ground line zii, which can advantageously be taken from a rectifier fed by the alternating current side of the generator ..ins, the fed in one pole to earth and with the other Pole. is connected to a pole of the excitation circuit via the closed current contact of the contact device connected in the protective line and the blocking capacitor.
Fig.3 zeigt die neue Erdschlußschutzeinrichtung als Ausführungsbeispiel.
In der von Punktl' des Erregerkreises nach Erde führenden Schlitzleitung liegt hintereinander
der Sperrkondensator C, der Ruhestromkontakt D einer Kontaktvorrichtung I@, die
Auslösespule IZ für die Betätigung der Alarmglocke G bei Erdschluß und der GleichrichterV,
der durch den Transformator H gespeist wird. Die Auslösespule R hat bei Stromdurchgang
zuuleich die Aufgabe, die Kontaktvorrichtung K zum Ansprechen zu bringen. Dabei
dreht sich die Sperrklinke A1 nach links und gibt den Kontaktliebel frei, der nach
unten fällt, wodurch die Erdleitung bei I) unterbrochen und der Sperrkondensator
durch Schließen des Kontaktes A7 überbrückt wird. Wenn etwa bei B ein Erdschluß
eintritt, fließt ein Ladestromstoß dem Kondensator zu, der die gemeinsame Auslösespule
R für das Signal G und die Kontaktvorrichtung K erregt. Unmittelbar danach wird
der Sperrkondensator wieder kurzgeschlossen und dadurch entladen. Ist der Erdschluß
beseitigt, so wird der Schalthebel der Kontaktvorrichtung K von Hand wieder in die
obere Ausgangsstelle zur ückgebracht und durch die Klinke M gesperrt. Das gleiche
gilt auch für das Auslöseorgan W des Signals G.3 shows the new earth fault protection device as an exemplary embodiment.
In the slot line leading from Punktl 'of the excitation circuit to earth lies one behind the other
the blocking capacitor C, the closed current contact D of a contact device I @, the
Trip coil IZ for activating the alarm bell G in the event of a ground fault and the rectifier V,
which is fed by the transformer H. The trip coil R has when the current passes
too much the task of bringing the contact device K to respond. Included
the pawl A1 rotates to the left and releases the contact love that gives way
falls below, whereby the earth line at I) is interrupted and the blocking capacitor
is bridged by closing contact A7. If, for example, there is a ground fault at B.
occurs, a charging current surge flows to the capacitor, which is the common trip coil
R for the signal G and the contact device K energized. Immediately afterwards it will
the blocking capacitor short-circuited again and thereby discharged. Is the earth fault
eliminated, the switching lever of the contact device K is manually back into the
brought back the upper exit point and locked by the latch M. The same
also applies to the triggering element W of the signal G.
Das Auslöseorgan W für die Erdschlußanzeigevorrichtung und die Kontaktvorrichtung
l@ für die Unterbrechung des Kondensatorladestromes können in einer gemeinsamen
Einrichtung organisch vereinigt sein.The tripping element W for the earth fault indicator and the contact device
l @ for the interruption of the capacitor charging current can be in a common
Facility to be organically united.