DE926870C - Widerstandsmessgeraet - Google Patents

Description

• Widerstandsmeßgerät Elektrische Maschinen sollen einerseits vor schädlicher Überlastung geschützt, andererseits aber voll ausgefahren werden. Diese beiden Forderungen werden durch die bisher bekannten Schutzeinrichtungen nur unvollkomen gelöst.
• Ein überstrornzeitrelais verhindert zwar bei knapper Einstellung über Dauerstrom jede Überlast der elektrischen Maschine, also z. B. eines Transformators. Die Anlage ist aber dann außer Betrieb gesetzt. Ist es aber hoch eingestellt, so kann der Transformator unterhalb dieser Einstellgrenzen dauernd überlastet und dadurch beschädigt werden. Buchholzrelais und Differentialschutz sprechen bekanntlich erst nach Eintritt eines Schadens an, dessen Verarößeruna sie dann durch Abschalteng verhindern, lassen aber Überlastungen unbegrenzt zu.
• Ein Kriterium für die Vollast einer elektrischen Maschine ist die Temperatur des Stromträgers derselben. Sie ist durch die Vorschriften mit Rücksicht auf die erforderliche Lebensdauer der Maschine begrenzt. Wird diese Temperatur eingehalten, so gilt die Maschine als voll belastet, wird sie unter- oder überschritten, so ist sie unter- oder überbelastet. Bei der Prüfung wird daher die Temperatur zum Nachweis der Nennleistung nach Abschalten der Maschine thermometrisch und durch Widerstandsmessung bestimmt.
• Es ist erwünscht, im. Betriebe die jeweilige Belastungsfähigkeit, d. h. also die Wicklungstemperatur der elektrischen Maschine, insbesondere einer Großmaschine, ständig zu kennen, um die Belastung danach einzustellen. Bei Öltransformatoren kann zwar die Öltemperatur festgestellt und überwacht werden; doch gibt diese keinen Anhaltspunkt für den augenblicklichen Zustand der Wicklung. Diese kann inzwischen durch Überlast im vergleichsweise kühlen Ölbad verbrennen. Thermo- oder Widerstandselemente an der Wicklung würden andererseits nur die Temperatur der Einbaustelle zeigen und können an Hochspannungswicklungen nicht angebracht werden. Infolge der geschilderten Verhältnisse werden insbesondere Großtransformatoren, die bedeutende Wertobjekte vorstellen, bei der betriebsmäßig stark schwankenden Last aus Sicherheitsgründen nicht ausgelastet und andererseits bei gegebener unvermeidlicher überlast nach Tabellenwerten gefahren, die entweder übermäßig große Sicherheiten oder sonst die Gefahr einer Beschädigung des Transformators mit sich bringen.
• Die Erfindung ermöglicht es, die- Erwärmung durch Widerstandsmessung unmittelbar, damit also auch die Wicklungstemperatur und die Belastungsfähigkeit im Betriebe ohne Unterbrechung durch ein Betriebsmeßgerät festzustellen, also zu messen, zu registrieren und zu signalisieren, oder es wird bei Erreichen des Endwertes auch selbsttätig abgeschaltet. Erfindungsgemäß wird dies mittels einer den oöhrnschen Widerstand des Prüflings messenden Kombination eines wattmetrischen und eines amperemetrischen Systems erreicht.
• Die Anordnung ist beispielsweise beim Transformator nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel aufgebaut: Fig. i zeigt ein vereinfachtes, der Deutlichkeit halber verzerrtes Belastungsdiagramm. Die primäre Klemmenspannung EK1 ergibt nach Abzug des ohmschen und induktiven Spannungsabfalles die primäre elektromotorische Kraft EM:" welche (Übersetzung i : i) gleich ist mit -EM2 der Sekundärwicklung, die nach den gleichen Abzügen die sekundäre Klemmenspannung EK2 ergibt. Diese Klemmenspannungen werden, wie auch sonst üblich, mit Spannungswandlern i und 2 (Fig. 2) gemessen und in einem Zwischenwandler 3 subtrahiert. Sie ergeben in der Ausgangswicklung desselben die Vektorspannung:

  e = EK 1 ER 2 =_21r1 + Z1 j w L1

  +22r2-1 22iOJL2=2Er+Zjo)E

  Diese Spannung wird zusammen mit dem Strom i (eines Stromwandlers 4) dem Meßgerät 5 zugeführt. Dieses enthält ein wattmetrisches System 6 mit dem Drehmoment M1 = ei - cos V, d. i. igemäß Gleichung i M, = 12 er und ein amperemetrisches System 7 mit dem Drehmoment -M2 = i2 - a (ca = Ausschlagwinkel des Instrumentes): Beide Systeme auf einer Achse ergeben also auf Grund der Bedingungsgleichung M1 -J- M2 = o, also ohne zusätzliche RichtkTaft den Wert i2 - r - i2 a = o und alsi Ergebnis (unter Weglassung von Konstanten) a = er, d@. h#:, das Instrument zeigt unmittelbar den ohmschen Widerstand der Transformatorwick-Jung und damit die deren Erwärmung proportionale Veränderung. Die Skala kann, einem Transformator zugeordnet, gleich in »°C Wicklungstemperatur« beziffert werden.
• Die weiteren Darstellungen geben schematisch zwei Ausführungsbeispiele für das Instrument. Fig; 3 zeigt ein 'ferrodynamisches Instrument, wie es die Verbindung des wattmetrischen Systems 8 mit dem amperemetrischen System 9 herstellt. Der feststehende Teil io des ersteren ist an Spannung, der bewegliche Teil ii und r2 sowie der feststehende Teil 13 des amperemetrischen Systems sind an Strom geschaltet. Die Stromzuführung erfolgt in bekannter Weise durch Edelmetallfedern ohne Richtkraft, die Abhängigkeit vom Drehwinkel a durch geeignete Bemessung des Eisen-, kernes.
• In Fig. 4 ist ein Instrument vorhanden, das auf dem Induktionsprinzip das wattmetrische Triebsystem 14 (ähnlich wie beim Induktionszähler) und das amperemetrische System 15 vereinigt. Das System 14 mit der Spannungswicklung 16 und der Stromwicklung 17 gibt ein Drehmoment entsprechend e - i -cos y. Das amperemetrüsche System mit der Stromwicklung 18 und der bekannten Kurzschlußwindung i9 ergibt das Gegendrehmoment entsprechend i2. Um die Charakteristik i2 - a (a = Ausschagwinkel) zu erhalten, kann der Achspunkt M der in den Systemen frei beweglichen Aluminiumscheibe 2o exzentrisch sein.
• Natürlich ist es auch möglich, beide Spannungswicklungen bei Fortfall des Zwischenwandlers mit den Systemen io bzw. 16 zu vereinen oder die beweglichen Teile i i und 12 zu einem Rahmen zu verbinden; es können auch Signalkontakte und Auslösekontakte angebracht werden. Das Instrument kann auch registrierend ausgeführt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Meß- öder Steuergerät zur laufenden Anzeige oder Überwachung der Belastungsfähigkeit elektrischer Maschinen und Wandler, gekennzeichnet durch die den ohmschen Widerstand des Prüflings messende Kombination eines wattmetrischen und eines amperemetrischen Systems.