WO1996027939A1 - Verfahren und anordnung zur kommunikation zwischen einem feststehenden und einem rotierenden kommunikationsmodul - Google Patents

Verfahren und anordnung zur kommunikation zwischen einem feststehenden und einem rotierenden kommunikationsmodul Download PDF

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WO1996027939A1
WO1996027939A1 PCT/DE1996/000388 DE9600388W WO9627939A1 WO 1996027939 A1 WO1996027939 A1 WO 1996027939A1 DE 9600388 W DE9600388 W DE 9600388W WO 9627939 A1 WO9627939 A1 WO 9627939A1
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communication module
arrangement
rotor
optical beam
communication
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PCT/DE1996/000388
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Inventor
Hans-Jürgen Brökelschen
Heiko Harders
Rudolf Von Musil
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for communication between a fixed first communication module and a second communication module located on a rotor of a machine rotating about an axis, the communications communicating with one another via an optical beam lying on the axis .
  • Such parameters are, for example, the operating voltage of the excitation network, ie the electrical voltage present across the field winding, and the value and position of an earth fault resistor, ie a resistance between the excitation winding belonging to the excitation network and the load-bearing parts of the Laufers that are usually at ground potential.
  • An earth fault resistance of finite height is caused by an insulation fault; If the earth fault resistance is infinitely high, the excitation network is ideally isolated from the earth potential. If the earth fault resistance is zero, there is a short circuit.
  • a real earth fault resistance is always between the two extremes and needs to be monitored, especially if its behavior is to be observed over time in order to draw conclusions about impending short circuits.
  • Such an approach is an example of making a diagnosis of the runner or the machine to which it belongs.
  • the known methods and arrangements for communication between a stationary first communication module and a second communication module located on a rotor of a machine rotating about an axis may require rotating communication modules, which are complex, take up a lot of space and costly measures and devices for Require a supply of energy and are accordingly critical, especially with regard to loads caused by centrifugal forces. Under certain circumstances, these rotating communication modules also require complex electronic modules which are installed on the runner, etc. and subject to corresponding loads from centrifugal forces.
  • the object of the invention is therefore to provide a simplified method or a simplified arrangement for the transmission of a
  • a method for communication between a fixed first communication module and a second communication module located on a machine rotating around an axis is given to solve the problem, the communication modules via an optical module lying on the axis Beam communicate with each other and the second communication module is supplied with energy from an armature winding carried by the rotor, which rotates in a stationary magnetic field generated by an associated, fixed magnet arrangement.
  • the second communication module is supplied with energy in a largely autonomous manner;
  • a stationary magnetic field has to be established, which at most requires a minimum of energy expenditure, in the case of the use of a magnet arrangement made of permanent magnets, does not even require any energy expenditure, and in no case does it require an excess
  • the transfer of substantial amounts of energy from a fixed component to a rotating component is required.
  • the energy for supplying the second communication module is taken as mechanical energy from the machine itself.
  • the means for transmitting the data value between the first, fixed communication module and the second, rotating communication module are arranged in a space in which there is no or at least a slight load due to centrifugal forces: the transmission takes place on the axis around which the rotor rotates, or in the immediate vicinity of the axis.
  • Electronic assemblies which of course are still required to a limited extent, can therefore also be grouped around the axis and are also subject to only slight loads from the centrifugal force.
  • the optical beam is preferably visible light or infrared, with infrared light having a particular advantage because it can be generated and detected using commercially available, uncomplicated electronic means, and because filters for separating the infrared light from visible light from the environment are commercially available
  • a first semiconductor component of the type of comes in particular as a means of emitting the optical beam
  • a second semiconductor component in the manner of a phototransistor is suitable for receiving the optical beam.
  • an electrical value is transmitted in particular from a passive measuring network connected to the runner.
  • a “passive” measuring network is understood to mean a network which only includes passive electronic components, that is to say resistors, coils and capacitors, at most is still equipped with semiconductor diodes and which in particular does not contain any electronic amplifiers.
  • Such a measuring network can be produced in a compact, robust and lightweight design and is subject to correspondingly low centrifugal forces.
  • the electrical value is preferably converted into a digital value, for example using an analog-digital converter, as it is compact in many versions, however active, electronic component is available, and transmitted as a digital value from the second, rotating communication module with the optical beam to the first, fixed communication module.
  • the first communication module is assigned, for example, to a monitoring device which evaluates the value for establishing a diagnosis via the machine.
  • the data value is, for example, a value for an operating voltage of an excitation network or a value that is required to determine an earth fault resistor or the position of an earth fault resistor.
  • the monitoring device preferably carries out all the more complicated evaluation measures.
  • two measurement values are obtained from a measurement bridge known per se, if the measurement bridge is also supplemented by one in a known manner additionally supplied polarity auxiliary voltage to determine three values and to relate them to each other. This is preferably done in the fixed monitoring device away from the runner after the values obtained have been transmitted from the rotating to the fixed communication module and have been fed by the latter to the monitoring device.
  • a further and possibly additional embodiment of the method includes that the value is intended to control a control device on the runner, and is transmitted from the first communication module with the optical beam to the second communication module and is supplied by the latter to the control device.
  • the control device can be a selection circuit and, for example, connect a single analog-digital converter in succession to several measuring points on a measuring network; other switching tasks are also conceivable. It is also conceivable to use the value to control a controllable rectifier with which an electrical direct current, which for example originates from an excitation network Works a field winding of a turbogenerator is fed, its height can be regulated.
  • a telegram is understood to mean an arrangement of data formatted according to a specific rule that belongs to the protocol. Such an arrangement consists, for example, of a prescribed start character, followed by further data.
  • This additional data can be of various types; it can be * , both values and commands or control characters with which the communication modules synchronize and regulate their communication or specify the further information transmitted with regard to their type and meaning. If several values are transmitted in a telegram, In this way, information is expediently added to the telegram, how many values are transmitted and what their nature is.
  • a telegram is preferably concluded with a prescribed stop block.
  • the exchange of telegrams expediently takes place in such a way that a telegram is alternately transmitted from the fixed to the rotating communication module and a telegram from the rotating to the fixed communication module; if the sending communication module has no need to transmit a data value at the moment, it sends an essentially content-free telegram.
  • an arrangement for communication between a fixed communication module and a second communication module located on a machine rotatable about an axis is specified according to the invention, which communication modules have means for generating an approximately on the Axis lying optical beam and for communication via the optical beam, which arrangement is characterized by an armature winding carried by the rotor, from which the second communication module can be supplied with energy, and to which a fixed magnet arrangement is assigned, the armature winding being associated with the magnet arrangement Generator forms.
  • the magnet arrangement in the arrangement is preferably a field winding, that is to say a coil which generates a stationary magnetic field, with the aid of which the rotating armature winding develops electrical energy for supplying the second communication module.
  • the armature winding in turn requires a supply of electrical direct current, but power only has to be used for this to the extent that electrical losses in the armature winding itself have to be compensated for.
  • An essential advantage of using the armature winding is that the strength of the magnetic field generated can largely be freely adjusted and its height can be adapted to the requirements relevant for the supply of the second communication module.
  • the arrangement is preferably arranged in a bore made in the rotor at a shaft end, the second communication module being fastened to a base of the bore and the first communication module being seated on a pin projecting into the bore. That way they are Com munication modules, and thus essentially the entire arrangement, protected against any interfering environmental influences, which may also include electromagnetic fields. This is particularly important if the machine to which the arrangement is assigned is a large electrical machine such as a turbogenerator or an auxiliary unit assigned to such a large machine, for example an excitation machine.
  • the pin preferably also carries the magnet arrangement, and the armature winding surrounds the magnet arrangement.
  • the generator formed from the magnet arrangement and the armature winding thus has an internal source for a stationary magnetic field, around which an external electrical winding rotates; it is therefore a so-called external rotor generator.
  • the means required for communication between the communication modules preferably comprise at least one transmitter for emitting the optical beam and at least one receiver for receiving the optical beam.
  • the application of a .. ..e ä a_.f the optical beam to be transmitted corresponds to a modulation which can be done with all the means common for this;
  • the extraction of the value from the optical beam corresponds to a demodulation, which in turn can be carried out with all common means.
  • a pulse modulation method is preferably used; Such a process requires that the optical beam be emitted in the form of a pure short pulse, a modulation by a specific change in the amplitudes of the pulses (one then speaks of pulse-amplitude modulation), a specific one Change in the chronological sequence of the pulses (corresponding to a pulse-phase modulation) or a specific variation of the lengths of the pulses (corresponding to a pulse-length modulation) is accomplished.
  • the modulation methods differ in terms of the effort required to implement them and in terms of each required transmission security.
  • the modulation method which is easy to implement, is therefore used in particular the method of pulse amplitude modulation.
  • the modulation is preferably carried out digitally, in that pulses which are pending for transmission at a predetermined time interval are either transmitted or not, depending on the value of the digital information unit to be transmitted.
  • a light-emitting diode is preferably used for the transmitter, more preferably a light-emitting diode working in the infrared range, a semiconductor component in the form of a phototransistor is preferably used in the receiver.
  • each communication module has an associated transmitter and an associated receiver, which is connected to the transmitter of the other communication module via an optical beam generated by the latter.
  • Such communication modules are more preferably configured for a constant exchange of telegrams according to a predetermined protocol and for the transmission of the data value in a telegram.
  • communication modules which can both send and receive, offer the possibility of answering a shipment that one of the communication modules has received from the other communication module. This enables the transmission security to be improved by evaluating such a response, and above all it also makes it possible to use the arrangement for several purposes. She can- serve to transmit values in the form of measured values from the rotating rotor, it can also serve to transmit values in the form of control variables to the rotor and to a control device located on the rotor.
  • a “protocol” does not mean a modulation method, but an organizational scheme for the communication between the two communication modules, which relates less to the form and more to the content of the information to be transmitted.
  • the protocol determines something like a language by means of which the communication modules communicate with one another. The protocol specifies how a telegram must be formatted, how a data value must appear in a telegram and how the communication between the communication modules should proceed.
  • the second communication module arranged on the runner in turn communicates preferably with a measurement network connected to the runner, this communication preferably taking place via at least one analog-to-digital converter which accepts a measurement value determined with the measurement network and transmits it to the first communication module can.
  • the first communication module is preferably assigned to a monitoring device set up to make a diagnosis via the machine from a value received by the second communication module.
  • the arrangement with the measurement network is particularly suitable for monitoring an excitation network for a turbogenerator, which is attached to the rotor.
  • the measurement network can in particular be set up to measure an operational Voltage and / or an earth fault resistance of the excitation network.
  • the measuring network is preferably additionally connected to slip rings which are attached to the rotor and rotate with it, this preferably being done via a switch which is open, when the second communication module is working and which is closed when the second communication module is idle. In this way, at least when the second communication module is not working, the information obtainable from the measurement network is available at the slip rings and can be removed and evaluated there using conventional means.
  • the runner preferably carries a control device connected to the second communication module and the communication modules are set up to transmit values to the second communication module, which values are supplied by the latter to the control device.
  • a measuring network located on the rotor can be controlled with the control device.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an arrangement for communication between a rotating and a fixed communication module; 2 shows such an arrangement on an excitation machine for a turbogenerator;
  • FIG 3 shows a control device and a monitoring device for use with an arrangement of the type described.
  • FIG. 1 shows a fixed first communication module 1, which is arranged on an axis 2 about which a machine part 3, namely a rotor or a shaft connected to a rotor, rotates.
  • the runner 3 forms an electrical machine with a stand 4 not shown in FIG. 1, but shown in FIG.
  • Attached to the rotor 3 and rotating with it is a second communication module 5 which communicates with the first communication module 1 via an optical beam 6, in particular a beam 6 of infrared light.
  • the beam 6 is emitted by a first semiconductor component 7, namely a light-emitting diode 7 on the second communication module 5, and the beam 6 is received by a second semiconductor component 8 in the form of a phototransistor 8 on the first communication module 1.
  • each communication module 1 or 5 has a light-emitting diode 7 and a phototransistor 8 in order to enable data values to be exchanged in both conceivable directions along the axis 2.
  • the second communication module 5 is connected to a measurement network 9, the function of which is explained with reference to FIG. 2, and this via a digital-analog converter 10, which converts an analog measurement signal from the measurement network 9 into a digital one Value which is then sent from the second communication module 5 to the first communication module 1.
  • Communication still allow a transfer of data values from the rotating rotor 3.
  • a generator 12, 13 with an armature winding 12 located on the rotor 3 and rotating therewith, and a fixed field winding 13 which generates a spatially and temporally constant magnetic field. Due to the rotation of the rotor 3, the armature winding 12 moves periodically through the magnetic field; it thus experiences a magnetic field that changes periodically over time, and an electric current is induced in it. This electrical current serves to supply the rotating second communication module 5 with electrical energy.
  • the entire arrangement is attached to a shaft end 14 of the rotor 3, the second communication module 5 being seated at the bottom of a bore 15 made in the shaft end 14 and also the first, fixed communication module 1 projecting into the bore 15.
  • the generator 12, 13 is also arranged completely in the bore 15 and thus, like the communication modules 1, 5, is protected against impairments and contamination.
  • FIG. 2 shows the assignment of the arrangement with the fixed first communication module 1 and the second communication module 5, which is seated on a rotor 3 rotating about an axis 2, to an electrical machine 3, 4, 16, 17, 18 , 19, namely an exciter for a turbogenerator.
  • the excitation machine has a field winding 16 arranged on a fixed stand 4 and a rotating armature winding 17 located on the rotor 3.
  • the armature winding 17 acts via appropriate lines on an arrangement of rectifiers which are arranged on rectifier wheels 18 which are only indicated schematically.
  • the direct current obtained by switching these rectifiers is fed via two direct current lines 19 guided close to the axis to a field winding of a turbogenerator rotating with the rotor 3, which is not shown for the sake of clarity.
  • the arrangement with the two communication modules 1 and 5 is connected to the direct current supply lines 19, this connection taking place via the measuring network 9 shown in FIG.
  • the measuring network 9 is used in particular to measure two parameters. meters of the excitation machine 3, 4, 16, 17, 18, 19, namely the level of the direct current emitted by it and the level of an earth fault resistance which lies between the armature winding 17 and a zero potential given by the mass of the rotor 3. Details of this have already been explained, to which reference is made here.
  • FIG. 3 shows a diagram which is intended to clarify the suitability of the arrangement with a fixed communication module 1 and a rotating communication module 5 for further purposes.
  • the second communication module 5 rotates about the axis 2 and communicates via the optical beam 6 mi '. the fixed first communication module 1.
  • the second communication module 5 receives data from a measurement network 9 and transmits it as data values to the fixed first communication module 1. There, these data values, if necessary after appropriate evaluation and / or conversion into a a form suitable for transmission to a monitoring device 20; for the sake of simplicity, this monitoring device 20 is shown as a measuring device t.
  • This monitoring device can of course be a more or less complex diagnostic device that provides a more or less complete diagnosis of the machine to which the arrangement is assigned and possibly also additional information that was not specifically mentioned here , includes.
  • the mechanical load-bearing capacity required for the implementation of the second communication module 5 with regard to the centrifugal force to be expected does not pose a problem as such, the solution of which goes beyond the specialist knowledge of the relevant average specialist.
  • the method according to the invention and the arrangement according to the invention are particularly well suited to the circumstances which arise when the arrangement is operated on a large dynamoelectric machine, in particular an excitation machine for a turbogenerator or the like.
  • the construction effort for the arrangement is small, and the arrangement is designed in such a way that centrifugal loads are kept as small as possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kommunikation zwischen einem feststehenden ersten Kommunikationsmodul (1) und einem auf einem um eine Achse (2) drehbaren Läufer (3) einer Maschine (3; 4) befindlichen zweiten Kommunikationsmodul (5). Die Kommunikationsmodule (1, 5) sind so eingerichtet, daß sie über einen auf der Achse (2) liegenden optischen Strahl (6) miteinander kommunizieren, und daß der Datenwert mit dem optischen Strahl (6) übertragen wird. Zusätzlich vorgesehen ist eine von dem Läufer (3) getragene Ankerwicklung (12), aus der das zweite Kommunikationsmodul (5) mit Energie versorgbar ist und welcher eine feststehende Magnetanordnung (13) zugeordnet ist, mit welcher die Ankerwicklung (12) einen Generator (12, 13) bildet. Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung an einer dynamoelektrischen Maschine, insbesondere einer Erregermaschine für einen Turbogenerator.

Description

Beschreibung
Verfahren und Anordnung zur Kommunikation zwischen einem feststehenden und einem rotierenden Kommunikationsmodul
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Kommunikation zwischen einem feststehenden ersten Kommunika- tionεmodul und einem auf einem um eine Achse rotierenden Lau¬ fer einer Maschine befindlichen zweiten Kommunikationsmodul, wobei die Kommunikatlons oduln über einen auf der Achse lie¬ genden optischen Strahl miteinander kommunizieren.
Ein solches Verfahren und eine solche Anordnung gehen hervor aus der DE 28 46 583 C2.
Verfahren sowie Anordnungen zur Kommunikation zwischen einem feststehenden und einem rotierenden Kommunikationsmodul gehen hervor aus der DE 32 06 338 C2, der EP 0 087 052 Bl bzw. dem US-Patent 4 480 204. Die jeweils vorgestellte Anordnung st bestimmt zur Übertragung von Signalen zwischen einem Laufer in einer Erregermaschine eines Turbogenerators einerseits so¬ wie einer Uberwachungsemπchtung zur Stellung einer Diagnose über den Laufer und einer Steuereinrichtung zur Steuerung be¬ stimmter Komponenten des Laufers andererseits. Im einzelnen überwacht bzw. gesteuert werden soll ein elektrisches Erre¬ gernetzwerk auf dem Laufer, welches elektrischen Strom für eine rotierende Feldwicklung des Turbogenerators liefert.
Überwachungsbedarf besteht an einem Erregernetzwerk einer Er- regermaschme für eine Vielzahl von Parametern, deren Messung in machen Fallen entsprechende Eingriffe m das rotierende Erregernetzwerk erfordert. Solche Parameter sind beispiels¬ weise die Betriebsspannung des Erregernetzwerks, d.h. dieje¬ nige elektrische Spannung, die über der Feldwicklung ansteht, sowie Wert und Position eines Erdschlußwiderstandes, d.h. ei¬ nes Widerstandes zwischen der zu dem Erregernetzwerk gehören¬ den Erregerwicklung und den tragenden Teilen des Laufers, die üblicherweise auf Erdpotential liegen. Ein Erdschlußwider- stand endlicher Höhe wird verursacht durch einen Isolations- fehler; ist der Erdschlußwiderstand unendlich hoch, so liegt eine ideale Isolation des Erregernetzwerks vom Erdpotential vor, ist der Erdschlußwiderstand Null, so liegt ein Kurz¬ schluß vor. Ein realer Erdschlußwiderstand liegt stets zwi¬ schen den beiden Extremen und bedarf der Überwachung, insbe¬ sondere dann, wenn sein Verhalten über die Zeit beobachtet werden soll, um Ruckschlüsse auf sich anbahnende Kurzschlüsse zu ziehen. Ein derartiges Vorgehen ist ein Beispiel für das Stellen einer Diagnose über den Laufer oder die Maschine, zu der er gehört.
Weitere Möglichkeiten zur Überwachung der Funktion einer Ma- schine, die im Zusammenhang mit einem Turbogenerator Verwen¬ dung finden können, gehen hervor aus der DE 39 18 116 C2 Dieses Dokument betrifft im einzelnen ein Verfahren und eine Anordnung zur Überwachung der Funktion von rotierenden Gleichrichtern eines Turoogenerators, d.h. von Gleichrich- tern, die einen aus einer rotierenden Erregerwicklung bereit¬ gestellten Wechselstrom gleichrichten und umwandeln m einen Gleichstrom, welcher der rotierenden Feldwicklung des Turbo¬ generators zugeführt wird; die Gleichrichter gehören somit ebenso wie die Erregerwicklung zum Erregernetzwerk.
Die bekannten Verfahren und Anordnungen zur Kommunikation zwischen einem feststehenden ersten Kommunikationsmodul und einem auf einem um eine Achse rotierenden Laufer einer Ma¬ schine befindlichen zweiten Kommunikationsmodul erfordern un- ter Umstanden rotierende Kommunikationsmodule, die aufwendig sind, viel Platz beanspruchen sowie aufwendige Maßnahmen bzw. Einrichtungen zur Versorgung mit Energie erfordern und dem¬ entsprechend kritisch, insbesondere im Hinblick auf Belastun¬ gen durch Zentrifugalkräfte, sind. Diese rotierenden Kommuni- kat ons odule erfordern unter Umstanden auch aufwendige Elek¬ tronikbaugruppen, die auf dem Laufer installiert werden us- sen und entsprechenden Belastungen durch Zentrifugalkräf e unterliegen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein vereinfachtes Verfah- ren bzw. eine vereinfachte Anordnung zur Übertragung eines
Datenwerts zwischen einem feststehenden und einem rotierenden Kommunikationsmodul anzugeben, wobei insbesondere ein gegen¬ über den Möglichkeiten des Standes der Technik deutlich ge¬ ringerer Aufwand an Material und Platz verbunden sein soll und womit die Verwendung rotierender Elektronikbaugruppen nach Möglichkeit vermieden wird.
Im Hinblick auf ein Verfahren wird zur Losung der gestellten Aufgabe angegeben ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem feststehenden ersten Kommmunikationsmodul und einem auf einem um eine Achse rotierenden Laufer einer Maschine befind¬ lichen zweiten Kommunikationsmodul, wobei die Kommunikat10ns- moduln über einen auf der Achse liegenden optischen Strahl miteinander kommunizieren und wobei das zweite Kommunikati- onsmodul aus einer von dem Laufer getragenen Ankerwicklung, welche in einem von einer zugehörigen, feststehenden Magnet¬ anordnung erzeugten stationären Magnetfeld rotiert, mit Ener¬ gie versorgt wird.
Erfmdungsgemaß wird das zweite Kommunikationsmodul m weit¬ gehend autonomer Weise mit Energie versorgt; für die Energie¬ versorgung des zweiten Kommunikatlonsmoduls ist lediglich ein stationäres Magnetfeld zu etablieren, was allenfalls ein Mi¬ nimum an Energieaufwand erfordert, im Falle der Verwendung einer Magnetanordnung aus Permanentmagneten sogar keinen Auf¬ wand an Energie verlangt, und bei dem keinesfalls eine Über¬ tragung von Energie in wesentlicher Hohe aus einer festste¬ henden in eine rotierende Komponente erforderlich ist Die Energie zur Versorgung des zweiten Kommunikatlonsmoduls wird als mechanische Energie der Maschine selbst entnommen. Im Sinne der Erfindung sind die Mittel, die zur Übertragung des Datenwerts zwischen dem ersten, feststehenden Kommunika¬ tionsmodul und dem zweiten, rotierenden Kommunikationsmodul in einem Raumbereich angeordnet, in dem es keine oder allen- falls eine geringe Belastung durch Zentrifugalkräfte gibt: Die Übertragung erfolgt auf der Achse, um die der Laufer ro¬ tiert, oder in der unmittelbaren Umgebung der Achse. Elektro¬ nische Baugruppen, die in beschranktem Umfang selbstverständ¬ lich noch erforderlich sind, können daher ebenfalls um die Achse herum gruppiert werden und unterliegen ebenfalls nur geringen Belastungen durch die Zentrifugalkraft.
Der optische Strahl ist vorzugsweise sichtbares Licht oder Infrarotlich , wobei dem Infrarotlicht besonderer Vorzug des- halb zukommt, weil es mit handelsüblichen, unkomplizierten elektronischen Mitteln erzeugt und nachgewiesen werden kann, und weil Filter zur Abtrennung des Infrarotlichtes von siche¬ barem Licht aus der Umgebung handelsüblich verfugbar sind Als Mittel zur Aussendung des optischen Strahls kommt msbe- sondere ein erstes Halbleiterbauelement nach Art einer
Leuchtdiode in Betracht; zum Empfangen des optischen Strahls in Betracht kommt ein zweites Halbleiterbauelement nach Art eines Phototransistors.
Im Rahmen der Kommunikation übertragen wird insbesondere ein elektrischer Wert aus einem mit dem Laufer verbundenen passi¬ ven Meßnetzwerk Unter einem "passiven" Meßnetzwerk wird ein Netzwerk verstanden, welches lediglich mit passiven elektro¬ nischen Bauelementen, also Widerstanden, Spulen und Kondenεa- toren, allenfalls noch Halbleiterdioden, bestuckt ist und welches insbesondere keine elektronischen Verstarker enthalt Ein solches Meßnetzwerk ist in kompakter, robuster und leichtgewichtiger Ausfuhrung herstellbar und unterliegt ent¬ sprechend geringen Zentrifugalkräften. Der elektrische Wert wird vorzugsweise in einen digitalen Wert umgewandelt, bei¬ spielsweise unter Benutzung eines Analog-Digital-Wandlers, wie er in vielf ltigen Ausfuhrungen als kompaktes, allerdings aktives, elektronisches Bauelement zur Verfugung steht, und als digitaler Wert von dem zweiten, rotierenden Kommunika¬ tionsmodul mit dem optischen Strahl zu dem ersten, festste¬ henden Kommunikationsmodul übertragen. Im Rahmen dieser Aus- gestaltung des Verfahrens ist das erste Kommunikationsmodul beispielsweise einer Uberwachungsemrichtung zugeordnet, die den Wert zur Stellung einer Diagnose über die Maschine aus¬ wertet. Der Datenwert ist beispielsweise ein Wert für eine Betriebsspannung eines Erregernetzwerks oder ein Wert, der zur Ermittlung eines Erdschlußwiderstandes oder der Position eines Erdschlußwiderstandes benotigt wird. Die Uberwachungs¬ emrichtung fuhrt bevorzugtermaßen sämtliche komplizierteren Auswertemaßnahmen durch, im Rahmen eines bekannten Verfahrens zur Ermittlung von Große und Position eines Erdschlußwider- Standes sind aus einer an sich bekannten Meßbrücke zwei Me߬ werte, falls die Meßbrücke ebenfalls bekannter Weise er¬ gänzt ist um eine zusatzlich eingespeiste umpol are Hilfs- spannung, drei Werte zu bestimmen und miteinander Bezie¬ hung zu bringen. Dies erfolgt vorzugsweise in der feststehen- den Überwachungseinrichtung abseits des Laufers, nachdem die erhaltenen Werte von dem rotierenden zu dem feststehenden Ko munikationsmodul übertragen und von diesem der Uberwa¬ chungsemrichtung zugeführt wurden.
Eine weitere und gegebenenfalls zusätzliche Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, daß der Wert zur Steuerung einer Steu¬ ereinrichtung auf dem Laufer bestimmt ist, und von dem ersten Kommunikationsmodul mit dem optischen Strahl zu dem zweiten Kommunikationsmodul übertragen und von diesem der Steuerein- richtung zugeführt wird. Die Steuereinrichtung kann eine Aus- wahlschaltung sein und beispielsweise einen einzigen Analog- Digital-Wandler nacheinander mit mehreren Meßstellen an einem Meßnetzwerk verbinden; auch andere Schaltaufgaben sind denk¬ bar. Denkbar ist es auch, den Wert zur Ansteuerung eines steuerbaren Gleichrichters zu verwenden, mit dem ein elektri¬ scher Gleichstrom, der beispielsweise aus einem Erregernetz- werk einer Feldwicklung eines Turbogenerators zugeführt wird, m seiner Hohe geregelt werden kann.
Eine zusatzliche Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß beide Kommunikationsmodule sowohl zum Senden als auch zum Empfangen mit einem jeweiligen optischen Strahl ausgelegt sind und nach einem vorgegebenen Protokoll ständig Telegramme austauschen. Unter einem Telegramm versteht man in diesem Sinne eine nach einer bestimmten Vorschrift, die zu dem Protokoll gehört, formatierte Anordnung von Daten. Eine solche Anordnung bestent beispielsweise aus einem vorge¬ schriebenen Startzeichen, auf das weitere Daten folgen. Diese weiteren Daten können vielerlei Natur sein; es kann sie*, so¬ wohl um Werte als auch um Kommandos oder Steuerzeichen han- dein, mit denen die Kommunikationsmodule ihre Kommunikation synchronisieren und regeln oder die weiteren übermittelten Informationen hinsichtlich ihrer Art und Bedeutung spezifi¬ zieren Werden mehrere Werte in einem Telegramm übertragen, so wird dem Telegramm zweckmaßigerweise Information zugefugt, wieviele Werte übertragen werden und welcher Natur diese sind. Abgeschlossen wird ein Telegramm vorzugsweise mit einem vorgeschriebenen Stopblock. Der Austausch von Telegrammen er¬ folgt zweckmaßigerweise derart, daß abwechselnd ein Telegramm vom feststehenden zum rotierenden Kommunikationsmodul sowie ein Telegramm vom rotierenden zum feststehenden Kommunika¬ tionsmodul übertragen werden; falls das sendende Kommunika¬ tionsmodul gerade keinen Bedarf zur Übertragung eines Daten¬ wertes hat, sendet es ein im wesentlichen inhaltsloses Tele¬ gramm ab.
Das Verfahren jedweder Ausgestaltung findet bevorzugtermaßen Anwendung an einer Maschine, die eine dynamoelektrische Ma¬ schine, insbesondere eine Erregermaschine für einen Turboge¬ nerator, ist. Diese Anwendung erschließt sich aus den vorste- hend und nachfolgend erwähnten Anwendungs- und Ausfuhrungs- beispielen, so daß an dieser Stelle keine weiteren Ausfuhrun¬ gen erforderlich sind. Im Hinblick auf eine Anordnung wird erfmdungsgemaß zur Lo¬ sung der Aufgabe angegeben eine Anordnung zur Kommunikation zwischen einem feststehenden Kommunikationsmodul und einem auf einem um eine Achse drehbaren Laufer einer Maschine be- findlichen zweiten Kommunikationsmodul, welche Kommunika- tionsmoduln Mittel zur Erzeugung eines etwa auf der Achse liegenden optischen Strahls und zur Kommunikation über den optischen Strahl aufweisen, welche Anordnung gekennzeichnet ist durch eine von dem Laufer getragene Ankerwicklung, aus der das zweite Kommunikationsmodul mit Energie versorgbar ist, und der eine feststehende Magnetanordnung zugeordnet ist, wobei die Ankerwicklung mit der Magnetanordnung einen Generator bildet.
Wesentliche Vorzuge dieser Anordnung erschließen sich aus den Ausfuhrungen zum erf dungsgemaßen Verfahren, die an dieser Stelle keiner Wiederholung bedürfen.
Die Magnetanordnung in der Anordnung ist vorzugsweise eine Feldwicklung, also eine Spule, welche ein stationäres Magnet¬ feld erzeugt, mit Hilfe dessen d e rotierende Ankerwicklung elektrische Energie zur Versorgung des zweiten Kommunika- tionsmoduls entwickelt. Gewiß benotigt die Ankerwicklung ih¬ rerseits eine Versorgung mit elektrischem Gleichstrom, aller- dings muß hierfür Leistung nur insoweit aufgewendet werden, als elektrische Verluste in der Ankerwicklung selbst kompen¬ siert werden müssen. Ein wesentlicher Vorzug der Verwendung der Ankerwicklung ist, daß die Starke des erzeugten Magnet¬ felds weitgehend frei einstellbar und in ihrer Hohe den für die Versorgung des zweiten Kommunikationsmoduls maßgeblichen Anforderungen anpaßbar ist .
Die Anordnung ist vorzugsweise in einer an einem Wellenende in den Laufer eingebrachten Bohrung angeordnet, wobei das zweite Kommunikationsmodul an einem Grund der Bohrung befe¬ stigt ist und das erste Kommunikationsmodul auf einem in die Bohrung hineinragenden Zapfen sitzt. Auf diese Weise sind die Kom unikationsmoduln, und damit im wesentlichen die gesamte Anordnung, geschützt gegen eventuell störende Umgebungsein¬ flüsse, wozu im übrigen auch elektromagnetische Felder gehö¬ ren können. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die Ma- schine, der die Anordnung zugeordnet ist, eine elektrische Großmaschine wie ein Turbogenerator oder ein einer solchen Großmaschine zugeordnetes Hilfsaggrega , beispielsweise eine Erregermaschine, ist. Bei der solcherart ausgebildeten und angeordneten Anordnung tragt der Zapfen vorzugsweise auch die Magnetanordnung, und die Ankerwicklung umgibt die Magnet¬ anordnung. Der aus der Magnetanordnung und der Ankerwicklung gebildete Generator hat somit eine mnenliegende Quelle für ein stationäres Magnetfeld, um die eine außenliegende elek¬ trische Wicklung rotiert; es handelt sich also um einen soge- nannten Außenlaufergenerator.
Die für die Kommunikation zwischen den Kommunikationsmoduln erforderlichen Mittel umfassen vorzugsweise zumindest einen Sender zur Aussendung des optischen Strahls sowie zumindest einen Empfanger zum Empfang des optischen Strahls. Die Auf- pragung eines zu übertragende.. ..e ä a_.f den optischen Strahl entspricht einer Modulation, die mit allen hierfür geläufigen Mitteln erfolgen kann; gleichermaßen entspricht die Extrak¬ tion des Werts aus dem optischen Strahl einer Demodulation, welche wiederum mit allen geläufigen Mitteln erfolgen kann. Da der Strahl ein optischer Strahl ist, kommt vorzugsweise ein Pulsmodulationsverfahren zum Einsatz; ein solches Verfah¬ ren erfordert es, daß der optische Strahl m Form einer Reine kurzer Pulse ausgesandt wird, wobei eine Modulation durch ei- ne spezifische Veränderung der Amplituden der Pulse (man spricht dann von Puls-Amplituden-Modulation) , einer spezifi¬ schen Veränderung der zeitlichen Abfolge der Pulse (entsprechend einer Puls-Phasen-Modulation) oder einer spezi¬ fische Variation der Langen der Pulse (entsprechend einer Puls-Längen-Modulation) bewerkstelligt wird. Die Modulations¬ verfahren unterscheiden sich hinsichtlich des zu ihrer Reali¬ sierung notwendigen Aufwandes und hinsichtlich der jeweils gebotenen Ubertragungssicherheit. Da im Falle der Erfindung möglicherweise nur eine Übertragung über kurze Strecken n Frage kommt, braucht auf die Störsicherheit des verwendeten Modulationsverfahrens kein großer Wert gelegt zu werden; es kommt daher als einfach zu realisierendes Modulationsverfah¬ ren insbesondere das Verfahren der Puls-Amplituden-Modulation zum Einsatz. Die Modulation erfolgt dabei vorzugsweise digi¬ tal, indem Pulse, die in einem vorgegebenen Zeittakt zur Übertragung anstehen, entweder ausgesendet werden oder nicht, je nach dem Wert der zu übertragenden digitalen Informations¬ einheit .
Sowohl für den Sender als auch für den Empfänger kommen als funktioneil wesentliche Elemente bestimmte Halbleiterbauele- mente in Frage. Für den Sender wird vorzugsweise eine Leucht¬ diode eingesetzt, mit weiterem Vorzug eine im Infrarotbereich arbeitende Leuchtdiode, im Empfanger findet vorzugsweise ein Halbleiterbauelement in Form eines Phototransistors Verwen¬ dung.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Anordnung ist da¬ durch ausgezeichnet, daß jedes Kommunikationsmodul einen zu¬ gehörigen Sender und einen zugehörigen Empfanger, welcher mit dem Sender des jeweils anderen Kommunikationsmoduls über ei- nen von diesem erzeugten optischen Strahl verbunden ist, auf¬ weist . Solcne Kommunikationsmodule sind mit weiterem Vorzug eingerichtet zu einem ständigen Austausch von Telegrammen ge¬ mäß einem vorgegebenen Protokoll und zur Übertragung des Da¬ tenwerts in einem Telegramm.
Grundsätzlich bieten Kommunikationsmodule, welche sowohl sen¬ den als auch empfangen können, die Möglichkeit der Beantwor¬ tung einer Sendung, die eines der Kommunikationsmodule von dem anderen Kommunikationsmodul erhalten hat. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Ubertragungssicherheit durch Auswertung einer solchen Antwort, und dies ermöglicht es vor allem auch, die Anordnung zu mehreren Zwecken zu verwenden. Sie kann so- wohl dazu dienen, Werte in Form von Meßwerten von dem rotie¬ renden Laufer zu übertragen, sie kann auch dazu dienen, Werte m Form von Steuergroßen zu dem Laufer und zu einer auf dem Läufer befindlichen Steuereinrichtung zu übertragen.
Mit einem "Protokoll" ist vorliegend nicht ein Modulations¬ verfahren gemeint, sondern ein Organisationsschema für die Kommunikation zwischen den beiden Kommunikationsmodulen, wel¬ ches sich weniger auf die Form, sondern mehr auf den Inhalt der zu übertragenden Informationen bezieht. Das Protokoll be¬ stimmt auf einer Organisationsebene, die der zur Festlegung eines Modulationsverfahrens definierten Organisationsebene übergeordnet ist, so etwas wie eine Sprache, mittels der die Kommunikationsmodule miteinander kommunizieren. Das Protokoll legt fest, wie ein Telegramm formatiert sein muß, wie ein Da¬ tenwert in einem Telegramm erscheinen muß und wie die Kommu¬ nikation zwischen den Kommunikationsmodulen ablaufen soll. Gewisse Einzelheiten hierzu sind bereits anhand der Erläute¬ rung einer Ausgestaltung des erfmdungsgemaßen Verfahrens vorgestellt worden.
Das auf dem Laufer angeordnete zweite Kommunikationsmodul kommuniziert seinerseits vorzugsweise mit einem an den Laufer angeschlossenen Meßnetzwerk, wobei diese Kommunikation vor- zugsweise über zumindest einen Analog-Digital-Wandler er¬ folgt, welcher einen mit dem Meßnetzwerk bestimmten Meßwert annehmen und zu dem ersten Kommunikationsmodul übertragen kann. In diesem Zusammenhang ist das erste Kommunikationsmo¬ dul vorzugsweise einer zur Stellung einer Diagnose über die Maschine aus einem von dem zweiten Kommunikationsmodul emp¬ fangenen Wert eingerichteten Uberwachungsemrichtung zugeord¬ net .
Die Anordnung mit dem Meßnetzwerk ist besonders geeignet zu Überwachung eines Erregernetzwerks für einen Turbogenerator, das auf dem Laufer angebracht ist. Dabei kann das Meßnetzwerk insbesondere eingerichtet sein zur Messung einer Betriebs- Spannung und/oder eines Erdschlußwiderstandes des Erreger¬ netzwerks .
Um das Meßnetzwerk auch dann benutzen zu können, wenn die Kommunikationsmodule nicht arbeiten, ist das Meßnetzwerk vor¬ zugsweise zusätzlich an an dem Läufer angebrachte und mit diesem rotierende Schleifringe angeschlossen, wobei dies wei¬ ter vorzugsweise über jeweils einen Schalter erfolgt, welcher geöffnet ist, wenn das zweite Kommunikationsmodul arbeitet, und welcher geschlossen ist, wenn das zweite Kommunikations- odul ruht. Auf diese Weise steht zumindest dann, wenn das zweite Kommunikationsmodul nicht arbeitet, die aus dem Me߬ netzwerk erhaltbare Information an den Schleifringen zur Ver¬ fügung und kann dort mit üblichen Mitteln abgenommen und aus- gewertet werden.
Anstelle des Meßnetzwerks oder zusätzlich zu dem Meßnetzwerk trägt der Läufer vorzugsweise eine mit dem zweiten Kommunika¬ tionsmodul verbundene Steuereinrichtung und sind die Kommuni- kationsmodule eingerichtet zur Übertragung von Werten zu dem zweiten Kommunikationsmodul, welche von diesem der Steuerein¬ richtung zugeführt werden. Mit der Steuereinrichtung kann insbesondere ein auf dem Läufer befindliches Meßnetzwerk ge¬ steuert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor. Zur Verdeutlichung spezifischer Merkmale ist die Zeichnung teilweise schematisiert und/oder leicht verzerrt ausgeführt; in keinem Fall wird ein Anspruch erhoben, daß die Zeichnung eine maßstabsgerechte Wiedergabe eines konkreten
Ausführungsbeispiels sei. Hinweise, die der einschlägig be¬ wanderte Fachmann zur Realisierung eines Ausführungsbeispiels benötigt, sind ihm im Rahmen seines einschlägigen Fachwissens geläufig. Im einzelnen zeigen: FIG 1 einen Längsschnitt durch eine Anordnung zur Kommu¬ nikation zwischen einem rotierenden und einem fest¬ stehenden Kommunikationsmodul; FIG 2 eine solche Anordnung an einer Erregermaschine für einen Turbogenerator;
FIG 3 eine Steuereinrichtung und eine Uberwachungsem¬ richtung, zur Anwendung mit einer Anordnung der be¬ schriebenen Art .
Figur 1 zeigt ein feststehendes erstes Kommunikationsmodul 1, welches auf einer Achse 2 angeordnet ist, um die sich ein Ma¬ schinenteil 3, nämlich ein Laufer bzw. eine mit einem Laufer verbundene Welle, dreht. Der Laufer 3 bildet mit einem nicht in Figur 1, jedoch in Figur 2 gezeigten Stander 4 eine elek¬ trische Maschine. An dem Laufer 3 befestigt und mit diesem rotierend ist ein zweites Kommunikationsmodul 5, das über ei¬ nen optischen Strahl 6, insbesondere einen Strahl 6 aus In¬ frarotlicht, mit dem ersten Kommunikationsmodul 1 kommuni¬ ziert. Ausgesandt wird der Strahl 6 von einem ersten Halblei¬ terbauelement 7, nämlich einer Leuchtdiode 7 auf dem zweiten Kommunikationsmodul 5, und empfangen wird der Strahl 6 von einem zweiten Halbleiterbauelement 8 in Form eines Phototran¬ sistors 8 auf dem ersten Kommunikationsmodul 1. Es tragt al¬ lerdings jedes Kommunikationsmodul 1 bzw. 5 eine Leuchtdiode 7 sowie einen Phototransistor 8, um einen Austausch von Da- tenwerten in beiden denkbaren Richtungen entlang der Achse 2 zu ermöglichen. Das zweite Kommunikationsmodul 5 steht in Verbindung mit einem Meßnetzwerk 9, dessen Funktion anhand der Figur 2 erläutert wird, und dies über einen Digital-Ana- log-Wandler 10, der ein analoges Meßsignal aus dem Meß-netz- werk 9 umformt in einen digitalen Wert, welcher anschließend von dem zweiten Kommunikationsmodul 5 zu dem ersten Kommuni¬ kationsmodul 1 gesandt wird. An weiteren Komponenten des Kom¬ munikationsmoduls 5 sind vorhanden zwei Schleifringe 11, die so mit dem übrigen Kommunikationsmodul 5 verbunden sind, daß sie bei einem Ausfall der über den Strahl 6 abzuwickelnden
Kommunikation immer noch eine Übertragung von Datenwerten von dem rotierenden Laufer 3 ermöglichen. Weiterhin vorhanden ist ein Generator 12, 13 mit einer auf dem Läufer 3 befindlichen und mit diesem rotierenden Ankerwicklung 12 sowie einer fest¬ stehenden Feldwicklung 13, welche ein räumlich und zeitlich konstantes Magnetfeld erzeugt. Durch die Rotation des Läufers 3 bewegt sich die Ankerwicklung 12 periodisch durch das Ma¬ gnetfeld; sie erfährt somit ein zeitlich periodisch veränder¬ liches Magnetfeld, und es wird in ihr ein elektrischer Strom induziert. Dieser elektrische Strom dient dazu, das rotie¬ rende zweite Kommunikationsmodul 5 mit elektrischer Energie zu versorgen. Die gesamte Anordnung ist angebracht an einem Wellenende 14 des Läufers 3, wobei das zweite Kommunikations¬ modul 5 am Grund einer in das Wellenende 14 eingebrachten Bohrung 15 sitzt und auch das erste, feststehende Kommunika¬ tionsmodul 1 in die Bohrung 15 hineinragt. Auch der Generator 12, 13 ist vollständig in der Bohrung 15 angeordnet und somit ebenso wie die Kommunikationsmodule 1, 5 vor Beeinträchtigun¬ gen und Verschmutzung geschützt .
Figur 2 zeigt die Zuordnung der Anordnung mit dem feststehen- den ersten Kommunikationsmodul 1 sowie dem zweiten Kommunika¬ tionsmodul 5, das auf einer um eine Achse 2 rotierenden Lau¬ fer 3 aufsitzt, zu einer elektrischen Maschine 3, 4, 16, 17, 18, 19, nämlich einer Erregermaschine für einen Turbogenera¬ tor. Die Erregermaschine hat eine auf einem feststehenden Ständer 4 angeordnete Feldwicklung 16 und eine auf dem Läufer 3 befindliche, rotierende Ankerwicklung 17. Die Ankerwicklung 17 beaufschlagt über entsprechende Leitungen eine Anordnung von Gleichrichtern, die auf nur schematisch angedeuteten Gleichrichterrädern 18 angeordnet sind. Der durch Vermittlung dieser Gleichrichter erhaltene Gleichstrom wird über zwei achsennah geführte Gleichstromleitungen 19 einer mit dem Läu¬ fer 3 rotierenden Feldwicklung eines Turbogenerators, der der Übersicht halber nicht dargestellt ist, zugeführt. An die Gleichstromzuleitungen 19 angeschlossen ist die Anordnung mit den beiden Kommunikationsmodulen 1 und 5, wobei dieser An¬ schluß über das aus Figur 1 erkennbare Meßnetzwerk 9 erfolgt. Das Meßnetzwerk 9 dient insbesondere der Messung zweier Para- meter der Erregermaschine 3, 4, 16, 17, 18, 19, nämlich der Höhe des von dieser abgegebenen Gleichstroms sowie der Hohe eines Erdschlußwiderstandes, der zwischen der Ankerwicklung 17 und einer durch die Masse des Laufers 3 gegebenen Nullpo- tential liegt. Einzelheiten hierzu sind bereits erläutert worden, worauf an dieser Stelle verwiesen sei.
Figur 3 zeigt ein Schema, welches die Eignung der Anordnung mit einem feststehenden Kommunikationsmodul 1 und einem ro- tierenden Kommunikationsmodul 5 für weitere Zwecke deutlich machen soll. Das zweite Kommunikationsmodul 5 rotiert um die Achse 2 und kommuniziert über den optischen Strahl 6 mi'. dem feststehenden ersten Kommunikationsmodul 1. Das zweite Kommu¬ nikationsmodul 5 nimmt Daten von einem Meßnetzwerk 9 auf und übertragt diese als Datenwerte an das feststehende erste Kom¬ munikatIonsmodul 1. Dort werden diese Datenwerte, gegebenen¬ falls nach entsprechender Auswertung und/oder Umwandlung in eine zur Weitergabe geeignete Form, einer Uberwachungsem¬ richtung 20 zugeführt; diese Uberwachungsemrichtung 20 ist der Einfachheit halber als Meßger t dargestellt. Es kann sich bei dieser Uberwachungsemrichtung selbstverständlich um eine mehr oder weniger komplexe Diagnoseeinrichtung nandeln, die eine mehr oder weniger vollständige Diagnose der Maschine, der die Anordnung zugeordnet ist, stellt und dazu moglicher- weise auch zusatzliche Informationen, die an dieser Stelle nicht besonders erwähnt wurden, einbezieht. Zusätzlich ist es möglich, die Richtung der Kommunikation zwischen den Kommuni- kationsmodulen 1 und 5 umzukehren und dem rotierenden zweiten Kommunikatlonsmodul 5 einen Datenwert von dem ersten Kommuni- kationsmodul 1 zuzustellen, welcner beispielsweise von einer Steuereinrichtung 21 ausgeht und welcher der internen Steue¬ rung des zweiten Kommunikationsmoduls 5, der Steuerung des Meßnetzwerks 9 oder der Steuerung der Maschine, an die das zweite Kommunikationsmodul 5 angeschlossen ist, dienen soll. Diesbezügliche Einzelheiten bedürfen an dieser Stelle keiner näheren Erläuterung, da zu einer Realisierung einer solchen bidirektionalen Kommunikation grundsätzlich alle bekannten Mittel verwendbar sind. Auch die bei der Realisierung des zweiten Kommunikatlonsmoduls 5 erforderliche mechanische Be¬ lastbarkeit im Hinblick auf die zu erwartende Fliehkraf bela- stung stellt als solche kein Problem dar, dessen Losung über das parate Fachwissen des einschlägig tatigen Durchschnitts¬ fachmanns hinausgeht.
Das erfmdungsgemaße Verfahren sowie die erfmdungsgemaße An¬ ordnung sind in besonders ausgeprägter Weise den Umstanden angemessen, die sich ergeben, wenn die Anordnung an einer großen dynamoelektrischen Maschine, insbesondere einer Erre¬ germaschine für einen Turbogenerator oder dergleichen, be¬ trieben wird. Der bauliche Aufwand für die Anordnung ist klein, und die Anordnung ist so gestaltet, daß Fliehkra tbe- lastungen so klein wie möglich gehalten werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kommunikation zwischen einem feststehenden ersten Kommmunikationsmodul (1) und einem auf einem um eine Achse (2) rotierenden Laufer (3) einer Maschine (3;4) befind¬ lichen zweiten Kommunikationsmodul (5), wobei die Kommunikationsmoduln (1;5) über einen auf der Achse (2) liegenden optischen Strahl (6) miteinander kommunizieren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das zweite Kommunikationsmodul (5) aus einer von dem Laufer (3) getragenen Ankerwicklung (12) , welche m einem von einer zugehörigen, feststehenden Magnetanordnung (13) erzeugten stationären Magnetfeld rotiert, mit Energie versorgt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der optische Strahl (6) sichtbares Licht oder Infrarotlicht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der optische Strahl (6) durch ein erstes Halbleiterbauelement (7), insbesondere eine Leuchtdiode (7) , gesendet und von einem zweiten Halbleiter¬ bauelement (8) , insbesondere einem Phototransistor (8) , emp¬ fangen wird.
4.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein elektrischer Wert aus einem mit dem Laufer (3) verbundenen passiven Meßnetzwerk (9) gewonnen und von dem zweiten Kommunikationsmodul (5) mit dem optischen Strahl (6) zu dem ersten Kommunikatlonsmodul (1) übertragen wird
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das erste Kommunika¬ tionsmodul (1) einer Überwachungseinrichtung (20) zugeordnet ist, von der der Wert zur Stellung einer Diagnose über die Maschine (3;4) ausgewertet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem ein Wert zur Steuerung einer Steuereinrichtung (21) auf dem Laufer (3) von dem ersten Kommunikationsmodul (1) mit dem optischen Strahl (6) zu dem zweiten Kommunikationsmodul (5) übertragen und von diesem der Steuereinrichtung (21) zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem beide Kommunikationsmoduln (1;5) sowohl zum Senden als auch zum Empfangen mit einem jeweiligen optischen Strahl (6) aus¬ gelegt sind und nach einem vorgegebenen Protokoll standig Te- legramme austauschen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Maschine (3;4) eine dynamoelektrische Maschine (3; 4) , insbesondere eine Erregermascmne (3;4), ist.
9. Anordnung zur Kommunikation zwischen einem feststehenden ersten KommunikatIonsmodul (1) und einem auf einem um eine Achse (2) drehbaren Läufer (2) einer Maschine (3;4) befindlichen zweiten Kommunikationsmodul (5), welche Kommu- nikationsmoduln (1,5) Mittel (7; 8) zur Erzeugung eines etwa auf der Achse (2) liegenden optischen Strahls (6) und zur Kommunikation über den optischen Strahl (6) aufweisen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine von dem Laufer (3) getragene Ankerwicklung (12) , aus welcher das zweite Kommunikationsmodul (5) mit Energie versorgbar ist, und welcher eine feststehende Magnetanordnung (13) zugeordnet ist, wobei die Ankerwicklung (12) mit der Magnetanordnung (13) einen Generator (12, 13) bildet.
10. Anordnung nach Anspruch 9, bei der die Magnetanordnung (13) eine Feldwicklung (13) ist.
11. Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, welche in einer an einem Wellenende (14) m den Laufer (3) eingebrachten Bohrung (15) angeordnet ist, wobei das zweite Kommunikationsmodul (5) an einem Grund der Bohrung (15) befestigt ist und das erste Kommunikatlonsmodul (1) auf einem m die Bohrung (15) hineinragenden Zapfen sitzt.
12. Anordnung nach Anspruch 11, bei der der Zapfen die Magnetanordnung (13) tragt und die Ankerwicklung (12) die Magnetanordnung (13) umgibt.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der die Mittel (7; 8) zumindest einen Sender (7) zur Aussendung des optischen Strahls (6) sowie zumindest einen Empfanger (8) zum Empfang des optischen Strahls (6) umfassen.
14. Anordnung nach Anspruch 13, bei der der Sender (7) ein erstes Halbleiterbauelement (7) zum Aussenden des optischen Strahls (6) , insbesondere eine Leuchtdiode (7) , aufweist.
15. Anordnung nach Anspruch 13 oder 14, bei der der Empfanger (8) ein zweites Halbleiterbauelement (8) zum Empfangen des optischen Strahls (6) , insbesondere einen Photctransistor (8) , aufweist .
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der je¬ des Kommunikationsmodul (1 ; 5) einen zugehörigen Sender (7) und einen zugehörigen Empfanger (8) , welcher mit dem Sender (7) des jeweils anderen Kommunikatlonsmoduls (1 ; 5) über einen von diesem erzeugten optischen Strahl (6) verbunden ist, auf¬ weist .
17. Anordnung nach Anspruch 16, bei dem die Kommunikatlonsmo- duln (1;5) eingerichtet sind zu einem ständigen Austausch von
Telegrammen gemäß einem vorgegebenen Protokoll
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei der das zweite Kommunikationsmodul (5) mit einem an den Laufer (3) angeschlossenen Meßnetzwerk (9) kommuniziert, vorzugsweise über zumindest einen Analog-Digital-Wandler (10) , und einen mit dem Meßnetzwerk (8) bestimmten Meßwert als Datenwert an- nehmen und zu dem ersten Kommunikatlonsmodul (1) übertragen kann.
19. Anordnung nach Anspruch 18, bei der das erste Kommunika- tionsmodul (1) einer zur Stellung einer Diagnose über die Ma¬ schine (3; 4) aus einem von dem zweiten Kommunikationsmodul (1) empfangenen Datenwert eingerichteten Uberwachungsemrich¬ tung (20) zugeordnet ist.
20. Anordnung nach Anspruch 18 oder 19, bei der der Laufer (3) ein Erregernetzwerk (16, 17, 18, 19) tragt, an welches das Meßnetzwerk (9) angeschlossen ist, und bei der das Me߬ netzwerk (9) zur Messung einer Betriebsspannung und/oder ei¬ nes Erdschlußwiderstandes des Erregernetzwerks (16, 17, 18, 19) eingerichtet ist.
21. Anordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, bei der das Meßnetzwerk (9) zusätzlich an an dem Laufer (3) angebrachte und mit diesem rotierende Schleifringe (11) angeschlossen
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, bei der der Läufer (3) eine mit dem zweiten Kommunikationsmodul (5) ver¬ bundene Steuereinrichtung (21) trägt, mit welcher msbeson- dere ein auf dem Laufer (3) befindlicnes Meßnetzwerk (9) steuerbar ist, und bei der die Kommunikationsmoduln (1;5) eingerichtet sind zur Übertragung eines Datenwerts zu dem zweiten Kommunikationsmodul (5) , welcher von diesem der Steu¬ ereinrichtung (21) zugeführt wird.
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 22, bei der die Maschine (3; 4) eine dynamoelektrische Maschine (3;4) , insbe¬ sondere eine Erregermaschine (3;4), ist.
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