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Einrichtung zum überwachen des Zustandes des Dielektrikums von elektrischen
Maschinen u. dgl.
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Es ist bekannt, daß die Isolation von elektrischen Maschinen od.
dgl. eine begrenzte Lebensdauer hat. Die Lebensdauer ist durch eine Fülle von verschiedenen
Umständen beeinflußt, unter anderem von der Beschaffenheit und Verarbeitung des
Dielektrikums, von den Kühlverhältnissen, von den Belastungsverhältnissen, von der
mechanischen Beanspruchung der Isolation durch die Erschütterungen während des Betriebes
und die elektrodynamischen Kräfte der Leiter, von der Zusammensetzung und Beschaffenheit
der an das Dielektrikum grenzenden Stoffe, Eisensorten, Feuchtigkeit, chemisch aktive
Gase usw., von Glimmerscheinungen, Überspannuiigen od. dgl. Es hat nicht an Versuchen
gefehlt, die Lebensdauer der Isolation zu überwachen, indem man beispielsweise die
Belastungsverhältnisse laufend registrierte, die Temperatur überwachte, oder man
hat durch zeitweises Nachsehen des Maschineninnern, durch Nachprüfen beispielsweise
bei starker Erwärmung der Wicklung au£tretender Dämpfe und Gase, durch Anwendung
von Temperaturfarben usw. versucht, sich ein Bild von dem Zustand der Isolation
zu verschaffen. Alle
diese Verfahren sind aber äußerst unvollkommen,
unsicher und größtenteils umständlich in der Durchführung.
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Die Erfindung beseitigt diese NIängel durch ein der Isolationsanordnung
der zu übermachenden Maschine entsprechendes Abbild, welches so ausgestaltet und
angeordnet ist, daß seine Isolation möglichst den gleichen thermischen, elektrischen
und magnetischen und gegebenenfalls auch mechanischen Beanspruchungen wie die Maschine
selbst ausgesetzt ist und jederzeit auf ihren Zustand untersucht werden kann. Das
Abbild kann man nun auf verschiedene Weise den gleichen elektrischen, thermischen
usw. Beansp ruchungen wie die Niaschine selbst aussetzen. So kann man z. B. den
Maschinenstrom unmittelbar oder über Wandler auf das Abbild einxvirl;en lassen oder
man kann das Abbild in wärmeleitende Verbindung mit der Maschine selbst bringen.
indem man es im NIaschinengehäuse, in Aussparungen des Blechpakets, in Wicklungsköpfe
oder gleichzeitig mehrere Abbilder an mehreren Stellen einsetzt. Je inniger das
Abbild mit der Maschine selbst verknüpft wird, um so vollkommener werden die verschiedenen
Beanspruchungen nachgebildet werden können. Insbesondere wird sich bei Anordnung
des Abbilds in der Ntaschine selbst auch die mechanische und magnetische Beanspruchung
auf das Abbild auswirken können. Trotz der innigen Verbindung wird man aber darauf
achten müssen, daß das Abbild jederzeit bequem und unter Umständen sogar während
des Laufens der Maschine zwecks Nachprüfung ausgebaut oder sonst svie zugänglich
gemacht werden kann. Sitzt das Abbild in dem vom NIaschinenfluß durchsetzten Blechpaket,
dann kann eine elektrische Verbindung des Abbilds entfallen, wenn man in dem Abbild
eine vom Maschinenfluß induzierte Wicklung anordnet.
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Ein besonders vollkommenes Abbild kann man dadurch erhalten, daß man
als Abbild einen leicht auswechselbaren Teil der NIaschinenswicklung verwendet.
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Die Erfindung soll an Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele
näher erläutert werden.
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In Fig. I ist JJ die elektrische Maschine, A das Abbild. Es besteht
aus einem gegebenenfalls aus Widerstandsmaterial hergestellten Wicklungsteil I,
dessen Isolationsverhältnisse möglichst genau denen der Maschinenwicklung nachgebildet
sind. Die Wicklung sitzt auf einem Metallkörper, beispielsweise auf einem Blechpaket
2, das Erdpotential hat, und ist über die Durchführungsklemme 3 und über einen Wandlersatz
4 mit den AIaschinenklemmen verbunden. Der Wandlersatz enthält beispielsweise einen
Strom- und einen Spannungswandler. der die Strom- und die Spannungsbeanspruchung
auf das Abbild überträgt. unter Umständen können auch ein oder beide Wandler weggelassen
werden, insbesondere dann, wenn die Maschine keine allzuhohe Spannung führt.
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Die ganze Anordnung wird durch entsprechende Regelung der Ühersetzungsverhältnisse,
regelbare Widerstände. Runstschaltungen usw. so abgeglichen daß sich für das Abbild.4
nach Möglichkeit die gleichen thermischen, elektrischen usw. Beanspruchungen ergeben,
wie für die Maschine selbst.
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Durch Anbringen oder Wegnehmen von Kühlrippen usw. können auch dieAbkühlungsverhältnisse
bzw. die sogenannte Temperaturkonstante denen der Maschine leicht nachgebildet werden,
indem man z. B. einige Temperaturvergleichsmessungen beim Abbild der Maschine durchführt.
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In Fig. 2 ist das Abl)ild I beispielsweise in eine Aussparung des
Blechpakets 5 eingesetzt. Es steht also in wärmeleitender \erbindung mit dem Blechpaket.
Unter Umständen genügt es, wenn bei dieser Anordnung dem Abbild die Maschinenspannung
oder eine ihr proportionale Spannung zugeführt ist Eine elektrische \'erbindung
des Abbilds ist entbehrlich, wenn man, wie beispielsweise die Fig. 3 zeigt, das
Abbild A mit einer Rurzschluß wicklung 6 versieht, die mit dem ATaschinenfluß verliettet
ist. Nian kann auch bei dieser Ausführungsform das Abbild noch mit einer vom Maschinenstrom
oder einem proportionalen Strom durchflossenen Wicklung versehen, um die Belastungsverhältuisse
der Maschine besser nachzuahmen.
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In Fig. 4 und 5 ist als Abbild ein leicht auswechselbarer Teil der
Niaschinenwicklung selbst verwendet. Fig. 4 zeigt eine Drehstrommaschine mit der
üblichen Einschichtwicklung Die Spule 7 der Wicklung ist mit ihren Enden 8 an Zwischenklemmen
g angel schlossen. Nach Herausnehmen des Ankers und Lösen der Klemmen kann die Wicklung
leicht herausgenommen und nachgesehen werden, ohne daß dadurch die übrige Wicklung
in Mifleidenschaft gezogen wird.
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Fig. 5 zeigt eine Zweischichtwicklung, die sonst aus lauter gleichartigen.
regelmäßig verflochtenen Spulen besteht. deren beide Schenkel in verschiedenen Schichten
liegen Um hier eine leicht auswechselbare Spule zu erhalten, werden zwei Spulen,
die Spule 7 und die Spule Io anomal ausgeführt Bei der Spulen liegen beide Schenkel
im Sutengrund. bei der Spule 7 an der Nutöffnung Auch hier kann die Spule 7 nach
Herausnehmen des Ankers und Abklemmen ihrer Enden ohne Schwierigkeiten herausgenommen
und nachgeprüft werden Die Au füh rtltlgen
nach Fig. 4 und 5 ergeben
ein besonders naturgetreues Abbild der Maschine.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß jederzeit der tatsächliche
Zustand der Isolation geprüft werden kann. Wird die Prüfung in mehr oder weniger
regelmäßigenZeitabständen vorgenommen, dann kann das Altern bzw. ein vorzeitiges
Altern der Isolation erkannt werden, und man ist dann in der Lage, rechtzeitig für
eine Abhilfe bzw. für einen Ersatz der Maschine zu sorgen. Um eine laufende Überwachung
zu ermöglichen, empfiehlt es sich unter Umständen, die Zahl der Abbildungen entsprechend
zu vervielfältigen bzw. die einzelnen Abbildungen aus mehreren voneinander lösbaren
Abschnitten, also beispielsweise die Spulen 7 aus mehreren Einzelspulen zusammenzusetzen.
Bisher war eine derartige Untersuchung bzw. Überwachung nicht möglich. Wegen der
damit verbunden Schwierigkeiten und Betriebsstörungen hat man bisher Wicklungsteile
erst bei größeren Schäden aus der Maschine ausgebaut, dann war es aber in der Regel
zu spät, den Schaden zu beheben. Außerdem ergab sich in solchen Fällen unter Umständen
ein falsches Bild, weil die Beschädigung der Isolation vielleicht weniger auf eine
Alterungserscheinung, als durch den auftretenden Schaden selbst hervorgerufen war.