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Einrichtung zur Prüfung von Kurzschlußläufern für Asynchronmotoren
auf Gußfehler im Läuferkäfig
Die Kurzschlußläufer von Asynchronmotoren mit Wicklungskäfigen
aus Metallguß, vorzüglich aus Reinaluminium oder Aluminiumlegierungen, sind für
die Verwendung im Motor unbrauchbar, wenn die Läuferstäbe die Nuten nicht vollständig
ausfüllen, wenn die Käfigringe Lunkerbildungen aufweisen oder wenn irßförmige Unterb,rechungen
aufgetreten sind. Man kann solche Fehler vor dem Zu'sammenbau des Motors durch induktive
Prüfung feststellen, indem man an den Anker ein mit Wechselstrom erregtes Joch anlegt
und den Erregerstrom dieses Jochs und bzw. oder die auf den Läufer übertragene Wirkleistung
mißt Els stellt sich aber heraus, daß diese Messung nicht eindeutig ist, sondern
einer genauen Auswertung bedarf. Ein erhöhter Läuferstabwiderstand hat eine Verringierung
des Erregerstroms zur Folge. Außer dem Widerstand des vom Jo chfiuß umschlossenen
Läuferstabes wird aber bei der Messung auch der Widerstand des übrigen Läuferkäfigs
erfaßt. Eine fabrikatorische Streuung infolge der Schwankung des spezifischen Widerstandes
der angewandten Gußlegierung und eine meßtechnische Streuung infolge des wechselnden
Luftspaltes zwischen Prüfjoch und der Oberfläche des noch nicht fertig abgeschliffenen
Läufers bewirken weiterhin, daß die Größe des Erregerstroms noch keine klare Aussage
darüber abgibt, ob der geprüfte Läuferstab fehlerfrei. ist. Die Messung der auf
den Läufer transformatorisch übertragenen Wirkleistung allein ist nicht eindeutig,
da mit zunehmendem Läuferstabwiderstand zunächst eine höhere Leistung übertragen
wird, die aber einen Höchstwert nicht überschreitet und bei hohen Läuferstabweiderständen
wieder kleiner wird.
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In der Abb. I sind Veränderungen des Erregerstroms (aufgetragen ist
sein Quladratwert) und der Leistung aufgezeichnet (Kurve 1 und 2).
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Außerdem kommt es für eine rationelle Ferigung diarauf au, solche
Prüfungen schnell und einfach als Werkstattkontrollen durchführen zu können. Sie
sollen auch angelerntem Personal übertragen werden können, und es muß mit Sicherheit
erreicht sein, daß mangelhafte Prüflinge dabei zuverlässig ausgeschieden werden.
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Diese Mehrdeutigkeit der Prüfergebnisse und die Schwierigkeit ihrer
Auswertung machen die bekannte Methode für den Einsatz als einfache Werkstattkontrolle
ungeeignet.
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Erfindungsgemäß werden diese Mängel ausgeschlossen, wenn die Strommessung
und die Ldistungsmessung gleichzeitig mit ein und demselben Meßgerät vorgenommen
werden, das zwei Meßsysteme trägt. Verwendet man ein nach Art eines Doppelwattmeters
gebautes Gerät, so kann eines seiner Meßsysteme an den Erregerstrom und an die dem
Prüffluß proportionale Prüfspannung, das andere mit bei den Spulen an den Erregerstrom
bzw. an eine ihlm proportionale Spannung angeschlossen werden. Wird das zweite System
so geschaltet, daß sein Dreh, moment, dem des ersten Systems mechanisch subtraktiv
entgegenwirkt, so wird der entstehende Ausschlag des Meßgerätes proportional der
Größe: Läuferverluste minus Quadrat des Erregerstroms. Wenn nunmelir der Läuferkäfig
bzw. der vom Anlegejoch erfaßte Läuferstab fehlerhaft ist, so erhält man eine eindeutige
Änderung des Mleßgeräteau. ss. chlag, s. Durch geeignete, voneinander unabhängige
Wahl der beiden Meßsystemkonstanten und durch Verlegung des Anzeigenullpunktes kann
man die Empfindlichkeit, Idier Anzeige für einen Stabfehler in großem Bereich verändern.
Kurve 3 in Abb. 1 zeigt den Verlauf der Gesamtanzeige des Prüfgeräts für verschieden
große Fehler im Stab-Der dick ausgezeichnete Teil der Kurve gibt den praktisch für
Stab fehler in Frage kommenden Bereich an; auch bei Stabunterbrechung erkennt man
eine gleichartige eindeutige Anzeigeänderung.
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Verwendet man ein registrieren, des. Instrument, dessen Vorschub
im selben T'akt vorgenommen wird, wie man den zu prüfenden Anker über das Anlegejoch
wegdreht, so bekommt man einen objektiven Aufschrieb, der das Ergebnis schriftlich
festhält und neben der Größe auch die Lage der Fehlerstelle in. einfacher und schneller
Kontrolle aufzeichnet.
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In Abb. 2 ist eine für die Prüfeinrichtung verwendbare Schaltung
angegeben. Das Anlegejoch trägt eine Erregerwicklung 1, die an Wechselspannung,
z. B. einstellbar über einen Schiebetransformator 3 angeschlossen ist. Der Erregerstrom
wird durch die beiden Strompfade der Meßsysteme 4 und 5 geleitet. Für den Spannungspfad
des wattmetrischen Meßsystems 5 wird von einem Widerstand, der vom Erregerstrom
durchflossen ist, die Spannung abgegriffen, während der SpannunSgspfad des wattmetrischen
Systems 4 von der Hilfsspule 2 des Anlegejochs gespeist wird. Durch die Spannungsmessung
mit hilfe einer besonderen Hilfsspule 2 können Fälschungen der Meßergebnisse infolge
Ider während der Prüfung eintretenden Erwärmung der Erregerspule beseitigt werden,
so daß nicht die primäre Erregerwirkleistung gemessen wird, sondern nur der auf
den Läufer übertragende Teil.
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Die Auswirkung eines Stabfehlers kann auch durch eine Sapnnungsmessung
festgestellt werden.
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Wenn bei einem M-förmigen Joch unter der einen Polöffnung ein fehlerhafter
Stab, unter der anderen aber ein gesunder Stab sich befindet, wird der Magnetfluß
in den beiden Außenschenkeln des Anlegejochs verschieden groß. Versieht man diese
gemäß einer weiteren Erfindung mit je einer Hilfswicklung und schaltet man die beiden
Hilfswicklungen gegeneinander, so zeigt das Auftreten einer Differenzspannung einen
Stabfehler an. Dieselbe Methode der Differenzspannungsmessung kann auch für ein
U-förmiges Joch verwendet werden, wenn. man eine dem Spannungsabfall des Erregerstroms
der Jochspule proportionale und phasengleiche Spannung mit einer nach Phasenlage
und Größe einstellbaren festen Spannung in einem einzigen Instrument vergleicht.
Diese Meßeinrichtung besitzt den Vorteil, daß man mit einem Spannungsmesser auskommt.
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Gegebenenfalls können beide Spannungen zuerst gleichgerichtet und
dann in Differenz geschaltet werden.
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Die bei Kurzschlußläufern zumeist angewandte Schrägstellung der Läufernuten
kann durch eine gleichartilge Verschränkung des Anlegejochs ausgeglichen werden.
Die Prüfeinrichtung ist aber hinsichtlich solcher Verschiedenheit der Prüflinge
nicht besonders anspruchsvoll.
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In fortlaufender Fabrikation werden Kurzschlußläufer verschiedenen
Durchmessers nebeneinander hergestellt und gegossen. Es genügt zur Anwendung der
beschriebenen Kontrolleinrichtung, daß für jeden Paketdurchmesser ein besonderes
Anlege joch bereit gehalten wird. Im übrigen kann mit derselben Meßeinrichtung geprüft
werden. Wenn erforderlich, insbesondere bei stark auseinanderliegenden Läuferdurchmessern.
und Paleetdicken oder Nuttiefen, kann die Empfindlichkeit, des Anzeigegeräts in
der oben dargelegten Weise geändert werden, oder es kann mit einer anderen Erregerspannung
gearbeitet werden. Das Optimum wird durch einen einfachen Versuch für jede Läuferform
festgelegt und kann dann durch feste Einstellmarken am Schiebetransformator und
an den Zusatzwiderständen für die Meßsysteme gekennzeichnet werden, so daß auch
solche Prüfungen von nichtfachmännischem Personal einwandfrei durchgeführt werden
können.
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Die Registrierung der Meßergebnisse erlaubt zudem noch eine nachträgliche
Kontrolle oder Prüfen den. Wenn eine sehr große Stückzahl von Läufern dieser Kontrolle
unterworfen werden soll, dann kann die Prüfeinrichtung automatisiert werden, so
daß die Prüflinge $selbsttätig der Meßstelle zulaufen, sich auf das Anlegejoch anlegen
und durch gedreht werden, wobei der Meßaufschrieb erfolgt.
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Bleibt der Ausschlag innerhalb einer zulässigen
Grenze,
so kann der Prüfling automatisch abtransportiert werden. Überschreitet der Ausschlag
an einer Stelle oder überhaupt die zulässige Grenze, so kann ein optisches oder
akustisches Signal ausgelöst oder eine vorrichtung, z. B. elektrom. agnletu. sch,
bsetätig werden, die dafür sorgt, daß dieser schadhafte Prüfling als Ausschuß beiseite
gesetzt w'ir'd.
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In der angedeuteten Weise kann die Prüfeinrichtung, je nach der Häufigkeit
der vorzunehmenden Prüfungen, verschieden weitgehend mecharisiert werden.
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Für die registrierende Messung ist es zweckmäßig, den Papiervorschub
des Registreergeräts durch die Drehung des Pr2flings selbst besorgen zu lassen.
Zur Erleichterung der Drehung des Prüfläufers am Anlegejoch vorbei können in diesem
oder neben demselben Auflagewalzen, -rollen oder -kugeln angebracht sein, die gleichzeitig
die Größe des Luffspaltes zwischen Anlegejoch und Prüfling festlegen.