DE738154C

DE738154C - Device for monitoring rotating direct current windings for shorted turns

Info

Publication number: DE738154C
Application number: DEW107946D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eberhard Courtin
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-10-23
Filing date: 1940-10-23
Publication date: 1943-08-04

Description

Einrichtung zur Überwachung umlaufender Gleichstromwicklungen auf Windungsschluß An umlaufenden Gleichstromwicklungen ist Windungsschluß nicht durch einfache Messungen wie bei feststehenden Wicklungen zu erkennen. Erst bei weiterem Umsichgreifen des Fehlers ist an Ungleichheiten der Magnetisierung, an Schwingungen hierdurch und an Schwankungen im Strom ein Anhalt hierfür gegeben. Besonders gilt das bei geschlossenen Turboläufern elektrischer Synchronmaschinen und Schenkelpolläufern in geschlossenen Maschinen dieser Art. Die Anzeige oder Abschaltung eines Windungsschlu sses sofort nach dem Entstehen verhütet große direkte und indirekte Schäden.Device for monitoring rotating direct current windings Interturn short-circuit There is no interturn short-circuit on rotating direct current windings easy measurements as with fixed windings can be recognized. Only with further Reaching out of the error is due to inequalities in magnetization, to vibrations this and fluctuations in the current provide an indication of this. Especially applies this is the case with closed turbo rotors of electrical synchronous machines and salient pole rotors in closed machines of this type. The display or disconnection of a winding fault sses immediately after it arises prevents great direct and indirect damage.

Gemäß der Erfindung sind Gleichstromwandler angeordnet, die- die Windungen je eines Peoles umfassen und deren Wechselstromwicklungen in einer Vergleichsschaltung auf ein Vergleichsrelais einwirken.According to the invention, direct current converters are arranged, the windings each include a peole and its alternating current windings in a comparison circuit act on a comparison relay.

Die Erfindung wird mit Hilfe der Abbildungen näher erläutert. In den Fig. I und 2 ist eine Windungsschlußschutzeinrichtung für die Läuferwicklung einer zweipoligen Synchronmaschine beschrieben. In der Fig.I ist I der Kern des zweipoligen Turboläufers mit der Welle, die in dem Lager 2 läuft. In den Nuten des Läufers liegen die Gleichstromerregerwicklungen 3 und werden durch die Keile 4. im eigentlichen Läufer gehalten. Die Wickelköpfe 5 der Wicklungen werden durch die Kappen 6 gehalten, der Anschluß der Wicklungen geschieht über die Hauptschleifringe 7. Die Fig. 2 zeigt die Wicklungen und die Wickelköpfe 5 von der Stirnseite aus, die die Schutzeinrichtung erhält. In der Mitte der zwei Pole sind um die Leiter der beiden Wickelköpfe je zwei Eisenringe oder Eisenpakete 8 gelegt, die auf ihrem Umfang Wechselstromwicklungen 9 tragen. Durch Gegeneinanderschaltung der Wechsels.trom@wicklungen 9 von je zwei zusammengehörenden Eisenpaketen 8 und entsprechende Bemessüng entsteht für jeden Pol ein rein magnetischer Gleichstromwandler 8, 9, der die Amperewindungen des Polos mißt. Die Wechselstromfwicklungen .dieser beiden Wandler werden nun in Reihe .an eine annähernd gleichbleibende Wechselspannung über den Um- Spanner Io und die Hilfsschleifringe I I angeschlossen. Die Verbindung zwischen den Wicklungen g und der beiden Pole ist über die Welle I, die Hilfsbürste 12, die Stromwicklung I4 des Differentialrelais I3 zu dem Mittelpunkt I5 der speisenden Wicklung des Umspanners Io geführt.The invention is explained in more detail with the aid of the figures. In the Fig. I and 2 is an interturn protection device for the rotor winding of a two-pole synchronous machine described. In Fig.I I is the core of the bipolar Turbo rotor with the shaft that runs in the bearing 2. Lie in the slots of the runner the DC exciter windings 3 and are through the wedges 4. in the actual Runner held. The winding heads 5 of the windings are held by the caps 6, the connection of the windings is done via the main slip rings 7. FIG. 2 shows the windings and the winding heads 5 from the front side, which the protective device receives. In the middle of the two poles are around the conductors of the two winding heads each two iron rings or iron packets 8 placed with alternating current windings on their circumference 9 wear. By connecting the Wechsel.trom@wicklungen 9 of two against each other Corresponding iron packages 8 and corresponding dimensioning is created for each Pole a purely magnetic DC converter 8, 9, which converts the ampere turns of the Polo measures. The alternating current windings of these two converters are now connected in series an almost constant alternating voltage across the Stretcher Io and the auxiliary slip rings I I connected. The connection between the windings g and the two poles is via the shaft I, the auxiliary brush 12, the current winding I4 of the differential relay I3 to the center point I5 of the feeding winding of the transformer Io led.

Im ungestörten Zustand durchfließt derselbe Erregergleichstrom mit derselben Windungszahl die beiden Gleichstromwandler 8, g. Die gleichen Gleichstromamperewindungen bedingen auf der Wechselstromseite gleiche Wechselstromamperewindungen. Werden die magnetischen Verhältnisse und die Windungszahl auf der Wechselstromseite beicler Wandler 9 gleichgemacht, so fließt nach den be kannten Regeln des Stromdifferentialschutzes durch die Wicklung I4 des Differentialrelais kein Strom.In the undisturbed state, the same direct excitation current flows through the same number of turns the two direct current converters 8, g. Same DC amp turns require the same AC ampere turns on the AC side. Will the magnetic conditions and the number of turns on the alternating current side beicler Converter 9 equalized, it flows according to the known rules of current differential protection no current through winding I4 of the differential relay.

Tritt nun in der Wicklung eines Poles Windungsschluß ein, so führt von dieser Wicklung mindestens eine Windung keinen Strom. Die stromführende Windungszahl dieses Poles ist n - I, die des ungestörten Poles n2. Das Differentialrelais wird von dem Strom Jw. ___ #'-#--n_-I durchflossen, worin Jw der Wechselstrom vom Umspanner Io proportional dem Erregerstrom Je und n die Windungszahl je Pol ist. Wird die Stromwicklung I q. des Differentialrelais I3 so bemessen, daß das Relais beim Leerlauferregerstrom Jel und entsprechendem Jw - -#### anspricht, so erhält die Einrichtung mit wachsender Erregung erhöhte Ansprechsicherheit. Das Differentialrelais betätigt ein Anzeigerelais oder eine Einrichtung, die die Ständerwicklung abschaltet und die Läuferwvicklung entregt. Da Gleichstromwandler auf induktive Belastungen empfindlich sind, kann man der Stromwicklung I4 einen Kondensator 16 parallel schalten oder sie über eine Gleichrichteranordnung anschließen.If an interturn fault occurs in the winding of a pole, it leads at least one turn of this winding does not have any current. The current-carrying number of turns of this pole is n - I, that of the undisturbed pole is n2. The differential relay will from the stream Jw. ___ # '- # - n_-I flowed through, where Jw is the alternating current from the transformer Io is proportional to the excitation current Je and n is the number of turns per pole. Will the Current winding I q. of the differential relay I3 dimensioned so that the relay with no-load excitation current Jel and corresponding Jw - - ####, so the facility gets with growing Excitation increased responsiveness. The differential relay operates an indicator relay or a device that switches off the stator winding and the rotor winding de-excited. Since DC converters are sensitive to inductive loads, can you connect a capacitor 16 in parallel to the current winding I4 or via a Connect the rectifier arrangement.

Wird die Synchronmaschine zweiphasig kurzgeschlossen, so treten in ihrer Läuferwichlung zusätzlich Ströme der doppelten Betriebsfrequenz auf. Bei asynchronem Anlauf treten Wechselströme anfänglich mit Netzfrequenz , dann mit sinkender Frequenz auf, sie werden durch die Anlaufschaltung begrenzt. Diese Ströme wirken auf beide Wandler gleich, das Differentialrelais bleibt ohne Fehlerstrom. Infolge der hohen Sättigung des Eisens durch die zusätzlichen Ströme ist jedoch mit größeren Wandlerfehlern zu rechnen, so daß durch das Differentialrelais Falschströme fließen und Fehlauslösungen zur Folge haben können. Die Einrichtung kann in einfacher Weise durch einen Wechselstromwandler I7 im Zuge der Erregerwicklung 3, wirkend auf ein Stromrelais I8, während des Auftretens der Wechselströme gesperrt werden.If the synchronous machine is short-circuited in two phases, in In addition, currents of twice the operating frequency are applied to their rotor winding. With asynchronous Alternating currents start up initially with mains frequency, then with decreasing frequency on, they are limited by the start-up circuit. These currents act on both Same converter, the differential relay remains without fault current. As a result of the high However, saturation of the iron due to the additional currents is associated with greater converter errors to be expected so that false currents flow through the differential relay and false tripping may result. The device can be easily implemented by an alternating current converter I7 in the course of the field winding 3, acting on a current relay I8, during the occurrence the alternating currents are blocked.

Zur Anzeige von Erdschluß an der Läuferwicklung von Synchronmaschinen wird in bekannter Weise der Wickung eine Wechselspannung von einem Hauptschleifring 7 aus gegen die Wekle I, also gegen Erde, aufgedrückt. Der im Erdschlußfalle fließende kleine Wechselstrom muß so bemessen werden, daß die Arnperewindungen durch ihn beim Durchfließen der Wicklung eines Poles nur einen Fehlerstrom im Differentialrelais unter dessen Ansprechgrenze hervorrufen können. Wird die Wechselspannung über einen Kondensator zugeführt, so kann die Verbindung der Wicklungen 9 mit der Welle bleiben, andernfalls ist hierfür ein besonderer Hilfsschleifring erforderlich.For displaying earth faults on the rotor winding of synchronous machines an alternating voltage from a main slip ring is applied to the winding in a known manner 7 pressed against the Wekle I, i.e. against the earth. The flowing in the event of an earth fault small alternating current must be measured in such a way that the Arnperewindungen through it at Only a fault current flows through the winding of a pole in the differential relay below its response limit. If the AC voltage is via a Capacitor supplied, the connection of the windings 9 to the shaft can remain, otherwise a special auxiliary slip ring is required for this.

Bei vierpoligen oder mehrpoligen Läuferwicklungen können, wie Fig.3 zeigt, zwei oder mehr parallele Einrichtungen, wie beschrieben, für je zwei nebeneinanderliegende Pole angeordnet werden. Hierfür ist nur ein Relais erforderlich.In the case of four-pole or multi-pole rotor windings, as shown in Fig. 3 shows two or more parallel devices, as described, for each two adjacent Poles are arranged. Only one relay is required for this.

Bei größerer Polzahl der Läufer kann anstatt der Differentialschaltung Polygonschaltung angewendet werden. Die Fig. d4 zeigt diese Schaltung für einen sechspoligen Läufer. Die Gleickstromnwandler I bis 6 haben je eine aus je zwei gegengeschalteten Teilwicklungen bestehende Erregerwicklung 7, die vom Umspanner 9 gespeist wird sowie je eine Vergleichswicklung B. Die Wicklungen 8 sind mit dem Schutzrelais Io in Polygonschaltung verbunden.If the rotor has a larger number of poles, the differential circuit can be used instead Polygon circuit can be applied. Fig. D4 shows this circuit for one six-pole rotor. The floating current converters I to 6 each have one of two counter-connected Partial windings existing excitation winding 7, which is fed by the transformer 9 and one comparison winding B each. The windings 8 are in a polygon circuit with the protective relay Io tied together.

Auch auf andere reine Magnetwicklungen ist die Erfindung sinngemäß anwendbar, hierfür sind die Maßnahmen gegen überlagerte Wechselströme nicht erforderlich.The invention is also analogous to other pure magnetic windings applicable, the measures against superimposed alternating currents are not required for this.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for monitoring rotating direct current windings for shorted turns, in particular for rotor windings in electrical machines, characterized in that direct current converters (8, 9), which each comprise the windings (3) of a pole, and their alternating current windings (9) in a comparison circuit to a comparison relay (i3) act, are robbed. Device according to Claim i for two-pole rotor windings, characterized in that the alternating current windings (9) of two direct current converters (8, 9 ) act on a comparison relay (13) in a differential circuit. 3. Device according to claim i for multi-pole rotor windings. characterized in that the alternating current windings of two poles of the direct current converters are connected in parallel and act on a comparison relay (6) in a differential circuit (Fig. 3). 4. Device according to claim I for multi-pole rotor windings, characterized in that the alternating current windings (7) act on comparison relays (Io) in a polygon circuit (Fig. 4.). 5. Device according to claims I to 4. for windings which are additionally monitored for earth faults by means of a superimposed alternating current, characterized in that the alternating current which becomes effective in the earth fault fa11 does not make the comparison relay or relays respond. 6. Device according to claims I to 4., characterized in that an alternating current converter (17) is arranged in series with the direct current winding (3), which feeds a current relay (18). That comparison relay (13) at z @ weipoli @gem short circuit and asynchronous start-up of the machine blocks.