WO2000055588A1 - Elektrische hochspannungsmaschine, insbesondere turbogenerator, und verfahren zur messung einer temperatur in einer elektrischen hochspannungsmaschine - Google Patents

Elektrische hochspannungsmaschine, insbesondere turbogenerator, und verfahren zur messung einer temperatur in einer elektrischen hochspannungsmaschine Download PDF

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WO2000055588A1
WO2000055588A1 PCT/EP2000/001951 EP0001951W WO0055588A1 WO 2000055588 A1 WO2000055588 A1 WO 2000055588A1 EP 0001951 W EP0001951 W EP 0001951W WO 0055588 A1 WO0055588 A1 WO 0055588A1
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Jürgen Klaar
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement

Definitions

  • the invention relates to an electrical high-voltage machine, in particular a turbogenerator, with a temperature measuring device for measuring a temperature in the electrical high-voltage machine.
  • the invention also relates to a method for measuring a temperature in an electrical high-voltage machine, in particular in a turbogenerator.
  • thermocouples or resistance thermometers between the upper and lower conductor rod usually results in much lower measured values.
  • the temperature measuring elements between the upper and the lower conductor bar are already far from the conductor bars within a temperature field arising between these conductor bars and laminated core, so that display differences of 20 ° C. and more are possible. When operating electrical machines, these display differences must be taken into account in order to correctly evaluate the temperature display of slot thermometers. For the manufacturers The task is to avoid tightly localized additional losses that can lead to hot spots that are difficult to detect.
  • the object of the invention is to provide an electrical high-voltage machine, in particular a turbogenerator, in which temperature measurement is reliably possible in a simple and cost-effective manner even in areas that are difficult to access.
  • Another object of the invention is to provide a corresponding method.
  • an electrical high-voltage machine in particular a turbogenerator with a housing and with a temperature measuring device for measuring a temperature inside the housing, which temperature measuring device has a temperature sensor designed as a semiconductor chip:
  • Such a temperature sensor measures a temperature by means of an integrated circuit arranged on a semiconductor crystal.
  • the temperature is characterized by a digital measured value.
  • the invention is based on the surprising finding that such a temperature sensor can be used reliably in the extreme environmental conditions of a high-voltage magnet. In particular, tests have shown that this temperature sensor can withstand the high voltages in the long term.
  • Such a temperature sensor is inexpensive and maintenance-free. It can also be used in areas of the high-voltage machine that are difficult to access. Compared to other high voltage resistant temperature measurement methods, e.g. B. by means of fiber-optic temperature measuring systems, the temperature sensor can be used with considerably less installation effort and a considerably longer service life.
  • the temperature sensor Compared to infrared measuring systems or radiation pyrometers, which can be used to measure surface temperatures, the temperature sensor has the advantage of being directly seen measuring point to be attachable. In contrast, with infrared measuring systems or radiation pyrometers, a minimum distance from live parts is always required for insulation strength.
  • the temperature measuring device preferably has an electronic module which is electrically connected to the temperature sensor.
  • the electronic module further preferably has a memory for storing measured values characterizing a temperature in each case. This makes it possible to store a number of temperatures, preferably a temperature profile over time. Reading the memory can then, for. B. at suitable check times.
  • the electronic module preferably has a microprocessor and a timer, a chronological sequence of the storage of the measured values being controllable by the microprocessor and the timer.
  • the electronics module can thus, for. For example, a time interval for successive measurements of the temperature can be defined.
  • a start or end time for a temperature measurement can be specified in a simple manner.
  • the electronics module and the temperature sensor are preferably spatially separated from one another, preferably by at least 10 cm.
  • the temperature sensor can furthermore be arranged at measuring points which are difficult to access or are critical with regard to high voltage, without the electronics module thereby being affected.
  • a maximum temperature that is decisive for the electronic module when selecting the measuring point is generally not critical due to the spatial separation.
  • the electronics module and the temperature sensor are preferably not separated from one another by more than one meter. In particular, this has the consequence that signals which are between the electronic module and the temperature raturensor be replaced, not significantly impaired in their quality.
  • the electronics module preferably has a transmission device for the contactless transmission of signals, in particular by means of infrared radiation.
  • a contactless transmission achieves in particular a separation between the high-voltage potential at which the temperature measurement takes place and an earth potential at which the temperature measurement is evaluated.
  • no other transmission means e.g. B. cable required.
  • the electronics module preferably has a receiving device for the contactless reception of signals, in particular by means of infrared radiation.
  • the electronics module preferably has a power supply by means of a solar cell.
  • the electronics module preferably has a power supply by means of inductive generation of electrical energy from a magnetic field surrounding the electronics module.
  • a local, independent power supply for the electronic module is possible by supplying the electronic module with a solar cell or with magnetic stray fields in the vicinity. This means that there is no need to provide transmission links for the power supply, which would in particular lead to problems of potential separation between high voltage and earth potential.
  • the turbogenerator has a rotor with an electrical rotor winding, the temperature sensor being preferably arranged on the rotor, more preferably on the rotor winding. Temperature measurement on the rotor or on the rotor winding is particularly difficult since high centrifugal forces occur due to high rotational speeds. With the help of tests, it was possible to prove that the temperature sensor and also that
  • At least two temperature measuring devices are preferably provided on the electrical machine, wherein each temperature measuring device has its own identification unit by means of which it can be identified and each temperature measuring device can be read out by a common evaluation unit.
  • an identification unit can e.g. be stored in a microprocessor of the electronic module as an identification number.
  • several temperature measuring devices can be operated in a simple manner with a single evaluation unit. A transmission of a measured temperature value is combined with the identification number of the respective temperature measuring device, so that an unambiguous assignment of the measured temperature to the measuring point is ensured.
  • the object directed to a method is achieved by a method for measuring a temperature in a turbogenerator, in which the temperature is determined as a digital measured value by means of a semiconductor chip, the measured value is transmitted to an electronic module and from there to an evaluation unit; is transmitted.
  • the measured value is preferably stored in the electronic module.
  • the measured value is preferably transmitted from the electronic module to the evaluation unit without contact, in particular by means of infrared radiation.
  • FIG. 2 shows a turbogenerator with a temperature measuring device.
  • FIG. 1 shows a temperature measuring device 1.
  • the temperature measuring device 1 has a measuring unit 3 and an evaluation unit 5.
  • the measuring unit 3 has a temperature sensor 7 which is designed as a semiconductor chip.
  • the temperature sensor 7 is electrically connected to an electronics module 9.
  • the electronics module 9 is electrically connected to a power supply unit 11.
  • the electronic module 9 has a memory 13, a microprocessor 15, a timer 17, a receiving unit 19 and a transmitting unit 20.
  • the memory 13 is electrically connected to the microprocessor 15.
  • the microprocessor 15 has an identification unit 16.
  • the microprocessor 15 is connected to the timer 17.
  • the microprocessor 15 is also electrically connected to the receiving unit 19 and to the transmitting unit 20.
  • the evaluation unit 5 has a communication unit 21 and a processing unit 23. The evaluation unit 5 communicates with the electronics module 9 of the measuring unit 3 via the communication unit 21 with transmission signals 25 and reception signals 27.
  • the temperature sensor 7 measures a local temperature.
  • the temperature sensor is arranged on a winding rod of the electrical winding of the stator or rotor of a turbogenerator and measures its local temperature.
  • this temperature is measured directly as a digital measured value.
  • This measured value is forwarded to the electronics module 9.
  • the measured value is stored in the memory 13 in the electronics module 9.
  • a time sequence for storing measured values in the memory 13 is controlled. For example, with the help of the microprocessor 15 and the timer 17, a temperature measurement value is stored in the memory 13 every minute.
  • the power supply for the temperature measurement by means of the temperature sensor 7 and the control and storage of the temperature measurement by means of the electronics module 9 is carried out by the power supply unit 11.
  • B. have a battery. However, it can also have a solar cell through which electrical energy for supplying the measuring unit 3 is obtained from ambient light. This generation of electrical energy can also take place in the power supply unit 11 by inductive generation of an electrical voltage by means of time-varying magnetic stray fields in the vicinity of the power supply unit 11.
  • the temperature measurement values measured by the measuring unit 3 are read out by the evaluation unit 5.
  • a transmission signal 25 is transmitted to the reception unit 19 of the electronics module 9. This causes the memory content of the memory 13 to be queried.
  • the memory content is transmitted via the transmission unit 20 as a reception signal 27 to the communication unit 21 of the evaluation unit 5.
  • the communication unit 21 transmits the measured temperature values to the processing unit 23.
  • B. be a personal computer.
  • the temperature measurement values can then be represented by the evaluation unit 5.
  • Such a temperature measuring device 1 is used for temperature measurement in a turbogenerator 41. This is explained in more detail with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a turbogenerator 41.
  • the turbogenerator 41 has a stator 43, which, not shown here, is constructed from a laminated core and an electrical stator winding.
  • the stator 43 surrounds a rotor 45.
  • the rotor 45 has a shaft 47 and an electrical rotor winding 49 arranged on the shaft 47.
  • the stator 43 and the rotor 45 are arranged in a common housing 51.
  • the turbogenerator 41 has five temperature measuring devices 1A, IB, IC, 1D, 1E according to FIG. 1.
  • Two temperature measuring devices 1A, IB are arranged opposite one another on the rotor 45.
  • the respective temperature sensors 7A, 7B are arranged on the rotor winding 49.
  • the respective electronic modules 9A, 9B are arranged on the shaft 47 outside the housing 51.
  • Each temperature measuring device 1A, IB can be identified by a respective identification unit 16 (see FIG. 1), which is not shown here.
  • Each electronics module 9A, 9B transmits the temperature measured by the respective temperature sensor 7A, 7B to a common communication unit 21 by means of an infrared signal 27A, 27B.
  • the signal 27A, 27B is recorded, which, when the rotor 45 rotates, just enters the reception area of the communication unit 21.
  • the signals 27A, 27B are passed out of the housing 51 via a bushing 53
  • the identification unit 16 is used to identify which temperature measuring devices 1A, IB the currently transmitted infrared signal 27A, 27B is to be assigned to.
  • the temperature sensors 7A, 7B withstand both the high voltages in the turbogenerator 41 and the high centrifugal forces which occur when the rotor 45 rotates.
  • the respective electronics module 9A, 9B is spatially separated from the temperature sensor 7A, 7B, so that high temperatures in the electrical rotor winding 49 have no harmful effects on the electronics modules 9A, 9B.
  • the temperature measuring device IC is arranged on the stator 43.
  • the temperature sensor 7C is designed as a slot thermometer, so it measures a winding temperature in a slot in the laminated core of the stator 43.
  • the electronics module 9C is separate from the Temperature sensor 7C arranged in a position that is harmless with regard to occurring voltages and temperatures.
  • the temperature measurement values are transmitted to the processing unit 23 via a feedthrough 53 through the housing 51.
  • the temperature measuring devices ID and 1E are also arranged on the stator and are shown here somewhat enlarged, on the conductor bars 60, 62 of the winding head 63.
  • the two temperature measuring devices ID and 1E transmit with their respective electronic modules 9D, 9E to a common communication unit 21D, with a signal assignment via the respective identification units 16, not shown in detail.
  • a clock generator 64 is arranged on the shaft 47, which is connected to the processing unit 23 via a line 66 and is used for synchronization in the transmission of the signals 27.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Hochspannungsmaschine (41), bei der eine Temperatur, insbesondere an einer Rotorwicklung (49) oder an einer Statorwicklung (43), mittels eines Halbleiterchips (7) zuverlässig, einfach und kostengünstig gemessen wird. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Temperaturmessverfahren.

Description

Beschreibung
Elektrische Hochspannungsmaschine, insbesondere Turbogenerator, und Verfahren zur Messung einer Temperatur in einer elektrischen Hochspannungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Hochspannungsmaschine, insbesondere einen Turbogenerator, mit einer Temperaturmeßvorrichtung zur Messung einer Temperatur in der elek- trischen Hochspannungsmaschine. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Messung einer Temperatur in einer elektrischen Hochspannungsmaschine, insbesondere in einem Turbogenerator.
In dem Buch „Die Isolierung großer elektrischer Maschinen* von Hartmut Maier, Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1962, Seite 30, wird die Bedeutung einer Temperaturmessung an einer elektrischen Wicklung in einer elektrischen Maschine erläutert. Es wird ausgeführt, daß bei indirekt ge- kühlten Wicklungen der sogenannte natürliche Heißpunkt, also der Punkt maximaler Temperatur, bei zwei übereinander in einer Nut eines Blechpakets angeordneten Leiterstäben im oberen Leiterstab nahe dessen Unterkante in Maschinenmitte liegt. Dort wird eine Temperatur bis etwa 10° C über der mittleren, durch Widerstandszunähme meßbaren Kupfertemperatur erreicht. Die Messung der Wicklungstemperatur mit den z. B. für die Betriebsüberwachung eingebauten Thermoelementen oder Widerstandsthermometern zwischen dem oberen und dem unteren Leiterstab ergibt allerdings meist noch wesentlich niedrigere Meßwerte. Die Temperaturmeßelemente zwischen dem oberen und dem unteren Leiterstab liegen nämlich innerhalb einer zwischen diesen Leiterstäben und Blechpaket entstehenden Temperaturfeldes bereits weit von den Leiterstäben entfernt, so daß Anzeigedifferenzen von 20° C und mehr möglich sind. Bei der Betriebsführung von elektrischen Maschinen müssen diese Anzeigedifferenzen zur richtigen Bewertung der Temperaturanzeige von Nutthermometern berücksichtigt werden. Für die Her- steller ergibt sich die Aufgabe, eng lokalisierte Zusatzverluste, die zu schwer erfaßbaren Heißpunktbildungen fuhren können, zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer elektrischen Hoch- spannungsmaschme, insbesondere eines Turbogenerators, bei dem zuverlässig auch m schwer zuganglichen Bereichen eine Temperaturmessung in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines entsprechenden Verfahrens.
Erfmdungsgemäß wird die auf eine elektrische Hochspannungs- maschine gerichtete Aufgabe gelost durch eine elektrische Hochspannungsmaschine, insbesondere einen Turbogenerator mit einem Gehäuse und mit einer Temperaturmeßvorrichtung zu Messung einer Temperatur innerhalb des Gehäuses, welche Temperaturmeßvorrichtung einen als Halbleiterchip ausgebildeten Temperatursensor aufweist:.
Ein solcner Temperatursensor mißt eine Temperatur mittels einer auf einem Halbleiterkristall angeordneten integrierten Schaltung. Die Temperatur wird dabei durch einen digitalen Meßwert charakterisiert. Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein solcher Temperatursensor bei den extremen Umgebungsbedingungen m einer Hochspannungsma- schme zuverlässig einsetzbar ist. Insbesondere konnte durch Versuche belegt werden, daß dieser Temperatursensor den hohen Spannungen auch langfristig widersteht. Ein solcher Temperatursensor ist kostengünstig und wartungsfrei. Er ist auch m schwer zugänglichen Bereichen der Hochspannungsmaschine einsetzbar. Gegen ber anderen hochspannungsfesten Temperaturmeßmethoden, z. B. mittels faseroptischer Temperaturmeßsysteme, ist der Temperatursensor mit erheblich geringerem Installati- onsaufwand und erheblich größerer Lebensdauer einsetzbar. Ge- genuber Infrarotmeßsystemen oder Strahlungspyrometern, mit denen Oberflachentemperaturen gemessen werden können, weist der Temperatursensor den Vorteil auf, direkt an der gewun- sehten Meßstelle anbringbar zu sein. Bei den Infrarotmeßsystemen oder Strahlungspyrometern ist für die Isolierfestigkeit demgegenüber immer ein Mindestabstand zu spannungsführenden Teilen erforderlich.
Bevorzugtermaßen weist die Temperaturmeßvorrichtung ein Elektronikmodul auf, welches mit dem Temperatursensor elektrisch verbunden ist. Weiter bevorzugt weist das Elektronikmodul einen Speicher zur Speicherung von jeweils eine Temperatur cha- rakterisierenden Meßwerten auf. Damit ist es möglich, eine Reihe von Temperaturen, vorzugsweise einen zeitlichen Temperaturverlauf, abzuspeichern. Ein Auslesen des Speichers kann dann z. B. zu geeigneten Überprüfungszeiten erfolgen.
Vorzugsweise weist das Elektronikmodul einen Mikroprozessor und einen Timer auf, wobei eine zeitliche Folge der Speicherung der Meßwerte durch den Mikroprozessor und den Timer steuerbar ist. Durch das Elektronikmodul kann somit in einfacher Weise z. B. ein zeitlicher Abstand für aufeinanderfol- gende Messungen der Temperatur festgelegt werden. Zudem kann in einfacher Weise eine Start- oder Endzeit für eine Temperaturmessung vorgegeben werden.
Bevorzugt sind das Elektronikmodul und der Temperatursensor voneinander räumlich getrennt, vorzugsweise um mindestens 10 cm. Durch diese räumliche Trennung des Temperatursensors und des Elektronikmoduls kann der Temperatursensor weiterhin an schwer zugänglichen oder hinsichtlich einer Hochspannung kritischen Meßstellen angeordnet werden, ohne das dadurch das Elektronikmodul in Mitleidenschaft gezogen wird. Insbesondere ist eine für das Elektronikmodul maßgebliche Maximaltemperatur bei der Auswahl der Meßstelle in der Regel durch die räumliche Trennung unkritisch. Vorzugsweise sind das Elektronikmodul und der Temperatursensor um nicht mehr als einen Me- ter voneinander getrennt. Dies hat insbesondere zur Folge, daß Signale, die zwischen dem Elektronikmodul und dem Tempe- ratursensor ausgetauscht werden, nicht wesentlich in ihrer Qualität beeinträchtigt werden.
Bevorzugtermaßen weist das Elektronikmodul eine Sendeeinrich- tung zur berührungslosen Übermittlung von Signalen, insbesondere mittels Infrarotstrahlung, auf. Durch eine solche berührungslose Übertragung wird insbesondere eine Trennung zwischen dem Hochspannungspotential, bei dem die Temperaturmessung erfolgt, und einem Erdpotential, bei dem eine Auswertung der Temperaturmessung erfolgt, erreicht. Zudem sind keinerlei weitere Übertragungsmittel, z. B. Kabel, erforderlich.
Vorzugsweise weist das Elektronikmodul eine Empfangseinrichtung zum berührungslosen Empfang von Signalen, insbesondere mittels Infrarotstrahlung auf.
Bevorzugt weist das Elektronikmodul eine Stromversorgung mittels einer Solarzelle auf. Bevorzugtermaßen weist das Elektronikmodul eine Stromversorgung mittels induktiver Erzeugung elektrischer Energie aus einem das Elektronikmodul umgebenden Magnetfeld auf. Durch eine Energieversorgung des Elektronikmoduls mit einer Solarzelle oder auch über magnetische Streufelder der Umgebung ist eine lokale, unabhängige Stromversorgung des Elektronikmoduls möglich. Damit müssen keine Uber- tragungsstrecken zur Stromversorgung vorgesehen werden, die insbesondere zu Problemen einer Potentialtrennung zwischen Hochspannungs- und Erdpotential führen würden.
Der Turbogenerator weist einen Rotor mit einer elektrischen Rotorwicklung auf, wobei der Temperatursensor vorzugsweise am Rotor, weiter bevorzugt an der Rotorwicklung, angeordnet ist. Die Temperaturmessung am Rotor bzw. an der Rotorwicklung ist besonders schwierig, da durch hohe Rotationsgeschwindigkeiten hohe Fliehkräfte auftreten. Mit Hilfe von Versuchen konnte nachgewiesen werden, daß der Temperatursensor und auch das
Elektronikmodul auch langfristig den hohen mechanischen Belastungen durch die Fliehkräfte widerstehen. Die Übermittlung der Temperaturmeßwerte geschieht hier n geeigneter Weise, z.B. entsprechend den obigen Ausfuhrungen, beruhrungslos .
Bevorzugtermaßen sind an der elektrischen Maschine mindestens zwei Temperaturmeßvorrichtungen vorgesehen, wobei πede Te pe- raturmeßvorrichtung eine eigene Identifikationseinheit aufweist, durch die sie identifizierbar ist und wobei jede Tem- peraturmeßvorπchtung durch eine gemeinsame Auswerteeinheit auslesbar ist. Eine solche Identifikationseinheit kann z.B. in einem Mikroprozessor des Elektronikmoduls als eine Identifikationsnummer gespeichert sein. Somit sind in einfacher Weise mehrere Temperaturmeßvorrichtungen mit einer einzigen Auswerteeinheit betreibbar. Eine Übermittlung eines Temperaturmeßwerts wird mit der Identifikationsnummer der jeweiligen Temperaturmeßvorrichtung kombiniert, so daß eine eindeutige Zuweisung der gemessenen Temperatur zur Meßstelle sichergestellt ist.
Erfmdungsgemaß wird die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe gelost durch ein Verfahren zur Messung einer Temperatur m einem Turbogenerator, bei dem die Temperatur mittels eines Halbleiterchips als digitaler Meßwert bestimmt, der Meßwert an e n Elektronikmodul übermittelt und von dort an eine Aus- werteemheit; übertragen wird.
Die Vorteile eines solchen Verfahrens ergeben sich entsprechend den obigen Ausfuhrungen zu den Vorteilen der Temperaturmeßvorrichtung in einer elektrischen Hochspannungsmaschine .
Vorzugsweise wird der Meßwert im Elektronikmodul gespeichert Bevorzugtermaßen wird αer Meßwert vom Elektronikmodul an die Auswerteeinheit beruhrungslos, insbesondere mittels Infrarotstrahlung, übertragen.
Die Erfindung wird anhand eines Ausfuhrungsbeispieles naher erläutert. Es zeigen schematisch und nicht maßstäblich: FIG 1 eine Temperaturmeßvorrichtung und
FIG 2 einen Turbogenerator mit einer Temperaturmeßvorrichtung.
Gleiche Bezügszeichen haben in den beiden Figuren die gleiche Bedeutung.
Figur 1 zeigt eine Temperaturmeßvorrichtung 1. Die Tempera- turmeßvorrichtung 1 weist eine Meßeinheit 3 und eine Auswerteeinheit 5 auf. Die Meßeinheit 3 weist einen Temperatursensor 7 auf, der als Halbleiterchip ausgebildet ist. Der Temperatursensor 7 ist mit einem Elektronikmodul 9 elektrisch verbunden. Das Elektronikmodul 9 ist mit einer Stromversorgungs- einheit 11 elektrisch verbunden. Das Elektronikmodul 9 weist einen Speicher 13, einen Mikroprozessor 15, einen Timer 17, eine Empfangseinheit 19 und eine Sendeeinheit 20 auf. Der Speicher 13 ist mit dem Mikroprozessor 15 elektrisch verbunden. Der Mikroprozessor 15 weist eine Identifikationseinheit 16 auf. Der Mikroprozessor 15 ist mit dem Timer 17 verbunden. Der Mikroprozessor 15 ist außerdem mit der Empfangseinheit 19 und mit der Sendeeinheit 20 elektrisch verbunden. Die Auswerteeinheit 5 weist eine Kommunikationseinheit 21 und eine Verarbeitungseinheit 23 auf. Die Auswerteeinheit 5 kommuniziert über die Kommunikationseinheit 21 mit Sendesignalen 25 und EmpfangsSignalen 27 mit dem Elektronikmodul 9 der Meßeinheit 3.
Beim Einsatz der Temperaturmeßvorrichtung 1 mißt der Tempera- tursensor 7 eine lokale Temperatur. Z.B. ist der Temperatursensor an einem Wicklungsstab der elektrischen Wicklung des Stators oder Rotors eines Turbogenerators angeordnet und mißt dessen lokale Temperatur. Diese Temperatur wird durch die Ausführung des Temperatursensors 7 als Halbleiterchip unmit- telbar als ein digitaler Meßwert gemessen. Dieser Meßwert wird zum Elektronikmodul 9 weitergeleitet. Im Elektronikmodul 9 wird der Meßwert im Speicher 13 abgespeichert. Über den Mi- kroprozessor 15 und den Timer 17 wird eine zeitliche Abfolge für die Abspeicherung von Meßwerten im Speicher 13 gesteuert. Zum Beispiel wird mit Hilfe des Mikroprozessors 15 und dem Timer 17 jede Minute ein Temperaturmeßwert im Speicher 13 ge- speichert. Die Stromversorgung für die Temperaturmessung mittels des Temperatursensors 7 und die Steuerung und Speicherung der Temperaturmessung mittels des Elektronikmoduls 9 erfolgt durch die Stromversorgungseinheit 11. Diese kann z. B. eine Batterie aufweisen. Sie kann aber auch eine Solarzelle aufweisen, durch die aus Umgebungslicht elektrische Energie zur Versorgung der Meßeinheit 3 gewonnen wird. Diese Erzeugung elektrischer Energie kann in der Stromversorgungseinheit 11 aber auch durch eine induktive Erzeugung einer elektrischen Spannung mittels sich zeitlich verändernder magneti- scher Streufelder in der Umgebung der Stromversorgungseinheit 11 erfolgen. Die von der Meßeinheit 3 gemessenen Temperaturmeßwerte werden durch die Auswerteeinheit 5 ausgelesen. Dazu wird ein Sendesignal 25 an die Empfangseinheit 19 des Elektronikmoduls 9 übermittelt. Dies veranlaßt eine Abfrage des Speicherinhaltes des Speichers 13. Der Speicherinhalt wird über die Sendeeinheit 20 als EmpfangsSignal 27 an die Kommunikationseinheit 21 der Auswerteeinheit 5 übermittelt. Die Kommunikationseinheit 21 übermittelt die Temperaturmeßwerte an die Verarbeitungseinheit 23. Diese kann z. B. ein Perso- nalcomputer sein. Durch die A.uswerteeinheit 5 sind sodann die Temperaturmeßwerte darstellbar.
Eine solche Temperaturmeßvorrichtung 1 wird zur Temperaturmessung in einem Turbogenerator 41 eingesetzt. Dies wird nä- her anhand von Figur 2 erläutert.
Figur 2 zeigt in einem Längsschnitt einen Turbogenerator 41. Der Turbogenerator 41 weist einen Stator 43 auf, der, hier nicht näher dargestellt, aus einem Blechpaket und einer elek- trischen Statorwicklung aufgebaut ist. Der Stator 43 umgibt einen Rotor 45. Der Rotor 45 weist eine Welle 47 und eine auf der Welle 47 angeordnete elektrische Rotorwicklung 49 auf. Der Stator 43 und der Rotor 45 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 51 angeordnet.
Der Turbogenerator 41 weist fünf Temperaturmeßvorrichtungen 1A, IB, IC, 1D, 1E gemäß Figur 1 auf. Zwei Temperaturmeßvorrichtungen 1A, IB sind einander gegenüberliegend am Rotor 45 angeordnet. Dabei sind die jeweiligen Temperatursensoren 7A, 7B an der Rotorwicklung 49 angeordnet. Die jeweiligen Elektronikmodule 9A, 9B sind außerhalb des Gehäuses 51 an der Welle 47 angeordnet. Jede Temperaturmeßvorrichtung 1A, IB ist durch eine jeweilige, hier nicht näher dargestellte, Identifikationseinheit 16 (siehe Figur 1) identifizierbar. Durch jedes Elektronikmodul 9A, 9B wird die durch den jeweiligen Temperatursensor 7A, 7B gemessene Temperatur mittels eines Infrarotsignals 27A, 27B an eine gemeinsame Kommunikationseinheit 21 übermittelt. Dabei wird jeweils das Signal 27A, 27B aufgenommen, welches bei einer Rotation des Rotors 45 gerade in den Empfangsbereich der Kommunikationseinheit 21 gelangt. Vor der Kommunikationseinheit 21 werden die Signale 27A, 27B über eine Durchführung 53 aus dem Gehäuse 51 zur
Verarbeitungseinheitz 23 geleitet. Eine Identifikation, welche Temperaturmeßeinrichtungen 1A, IB das gerade übermittelte Infrarotsignal 27A, 27B zuzuordnen ist, geschieht mittels der Identifikationseinheit 16.
Die Temperatursensoren 7A, 7B widerstehen sowohl den hohen Spannungen im Turbogenerator 41, als auch den hohen Fliehkräften, welche bei Drehung des Rotors 45 auftreten. Zudem ist das jeweilige Elektronikmodul 9A, 9B vom Temperatursensor 7A, 7B räumlich getrennt, so daß hohe Temperaturen in der elektrischen Rotorwicklung 49 keine schädlichen Auswirkungen auf die Elektronikmodule 9A, 9B haben.
Am Stator 43 ist die Temperaturmeßvorrichtung IC angeordnet. Der Temperatursensor 7C ist als Nut-Thermometer ausgebildet, mißt also eine Wicklungstemperatur in einer Nut des Blechpaketes des Stators 43. Das Elektronikmodul 9C ist getrennt vom Temperatursensor 7C an einer hinsichtlich auftretender Spannungen und Temperaturen unbedenklichen Position angeordnet. Die Übertragung der Temperaturmeßwerte an die Verarbeitungseinheit 23 erfolgt über eine Durchführung 53 durch das Ge- häuse 51 erreicht. Die Temperaturmeßvorrichtungen ID und 1E sind ebenfalls am Stator angeordnet und zwar hier etwas vergrößert dargestellt, an den Leiterstäben 60, 62 des Wickelkopfes 63. Die beiden Temperaturmeßvorrichtungen ID und 1E übermitteln mit ihren jeweiligen Elektronikmodulen 9D, 9E an eine gemeinsame Kommunikationseinheit 21D, wobei eine Signalzuordnung über die nicht näher dargestellten, jeweiligen Identifikationseinheiten 16 erfolgt.
Auf der Welle 47 ist ein Taktgeber 64 angeordnet, der über eine Leitung 66 mit der Verarbeitungseinheit 23 verbunden ist und zur Synchronisation bei der Übertragung der Signale 27 verwendet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Hochspannungsmaschine, insbesondere Turbogene- rator(41), mit einem Gehäuse (51) und mit einer Temperatur- meßvorrichtung (1) zur Messung einer Temperatur innerhalb des Gehäuses (51), welche Temperaturmeßvorrichtung (1) einen als Halbleiterchip ausgebildeten Temperatursensor (7) aufweist.
2. Elektrische Hochspannungsmaschine nach Anspruch 1, bei dem die Temperaturmeßvorrichtung (1) ein Elektronikmodul (9) aufweist, welches mit dem Temperatursensor (7) elektrisch verbunden ist, insbesondere in einem räumlichen Abstand (2) von nicht mehr als einem Meter.
3. Elektrische Hochspannungsmaschine nach Anspruch 2, bei dem das Elektronikmodul (9) einen Speicher (13) zur Speicherung von Meßwerten aufweist, die jeweils eine Temperatur charakterisieren.
4. Elektrische Hochspannungsmaschine nach Anspruch 3, bei dem das Elektronikmodul (9) einen Mikroprozessor (15) und einen Timer (17) aufweist, wobei eine zeitliche Folge der Speicherung der Meßwerte durch den Mikroprozessor (19) und den Timer (17) steuerbar ist.
5. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem das Elektronikmodul (9) und der Temperatursensor (7) voneinander räumlich getrennt sind, insbesondere um mindestens 10 cm.
6. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei dem das Elektronikmodul (9) eine Sendeeinrichtung (20) zur berührungslosen Übermittlung von Signalen, insbesondere mittels Infrarotstrahlung, aufweist.
7. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem das Elektronikmodul (9) eine Empfangsein- richtung (19) zum berührungslosen Empfang von Signalen, insbesondere mittels Infrarotstrahlung, aufweist.
8. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem das Elektronikmodul (9) eine Stromversorgung (11) mittels einer Solarzelle aufweist.
9. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem das Elektronikmodul (9) eine Stromversor- gung (11) mittels induktiver Erzeugung elektrischer Energie aus einem das Elektronikmodul (9) umgebenden Magnetfeld aufweist.
10. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der vorheri- gen Ansprüche, mit einem Rotor (45), der eine elektrische Rotorwicklung (49) aufweist, wobei der Temperatursensor (7) am Rotor (45), insbesondere an der Rotorwicklung (49), angeordnet ist.
11. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Statorwicklung (43), bei dem der Temperatursensor (7) an der Statorwicklung (43) angeordnet ist.
12. Elektrische Hochspannungsmaschine nach einem der Ansprü- ehe 1 bis 11 mit mindestens zwei Temperaturmeßvorrichtungen (7) bei dem jede TemperaturmeßVorrichtung (7) eine Identifikationseinheit (16) aufweist, durch die sie identifizierbar ist und eine Auswerteeinheit (5) vorgesehen ist, durch die jede Temperaturmeßvorrichtung (7) auslesbar ist.
13. Verfahren zur Messung einer Temperatur in einer elektrischen Hochspannungsmaschine, insbesondere in einem Turbogenerator (41), bei dem die Temperatur mittels eines als Halbleiterchip ausgeführten Temperatursensors (7) als digitaler Meßwert bestimmt, der Meßwert an ein Elektronikmodul (9) übermittelt und von dort an eine Auswerteeinheit (5) übertragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Meßwert im Elektronikmodul (9) gespeichert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der Meßwert vom Elektronikmodul (9) an die Auswerteeinheit (5) berührungslos, insbesondere mittels Infrarotstrahlung, übertragen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem eine Temperatur einer Statorwicklung (43) bestimmt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem eine Temperatur einer Rotorwicklung (49) bestimmt wird.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1881311A1 (de) * 2006-07-17 2008-01-23 Ziehl industrie-elektronik GmbH + Co. Vorrichtung zur Temperaturerfassung in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Wechselfeldern und/oder an rotierenden Teilen
DE102012011003A1 (de) 2012-06-02 2013-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektromotor
DE102012011004A1 (de) 2012-06-02 2013-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektromotor sowie Verfahren zur Bildung eines Aufnahmeraums für einen Temperatursensor in einem Elektromotor
DE102012010995A1 (de) * 2012-06-02 2013-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektromotor sowie Verfahren zur Bestimmung der Temperatur in dem Wickelkopf eines Elektromotors
DE102018220676A1 (de) 2018-11-30 2020-06-04 Robert Bosch Gmbh Rotor eines Elektromotors mit einem Temperatursensor

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101515967B1 (ko) * 2013-11-14 2015-05-04 한국철도기술연구원 광전스위치를 이용한 철도차량 추진용 영구자석 동기전동기의 회전자 온도 검출장치
DE202018103227U1 (de) * 2018-06-08 2019-09-11 Inter Control Hermann Köhler Elektrik GmbH & Co. KG Elektromotor
US20230032445A1 (en) * 2020-02-20 2023-02-02 Mitsubishi Electric Corporation Rotating electric machine system
DE102021201601A1 (de) * 2021-02-19 2022-08-25 Zf Friedrichshafen Ag Rotor für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine mit einem Rotor
CN113394920A (zh) * 2021-06-24 2021-09-14 上海卓荃电子科技有限公司 一种电机转子测温系统、智能控温式电机
EP4359747A1 (de) * 2021-06-25 2024-05-01 Vermeer Manufacturing Company Systeme und verfahren zur drahtlosen temperaturüberwachung eines geräts

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2085167A (en) * 1980-09-25 1982-04-21 Northern Eng Ind Temperature monitor for rotary component
SU1312533A1 (ru) * 1985-09-30 1987-05-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Экспериментально-Конструкторский Институт Электробытовых Машин И Приборов Устройство дл температурной диагностики обмотки статора электрической машины
DE4005396A1 (de) * 1990-02-21 1991-08-22 Bayerische Motoren Werke Ag Messsignal-uebertragungsvorrichtung an einem kraftfahrzeug
US5257863A (en) * 1992-07-30 1993-11-02 Electric Power Research Institute, Inc Electronic rotor temperature sensor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3873817A (en) * 1972-05-03 1975-03-25 Westinghouse Electric Corp On-line monitoring of steam turbine performance
US3881181A (en) * 1973-02-22 1975-04-29 Rca Corp Semiconductor temperature sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2085167A (en) * 1980-09-25 1982-04-21 Northern Eng Ind Temperature monitor for rotary component
SU1312533A1 (ru) * 1985-09-30 1987-05-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Экспериментально-Конструкторский Институт Электробытовых Машин И Приборов Устройство дл температурной диагностики обмотки статора электрической машины
DE4005396A1 (de) * 1990-02-21 1991-08-22 Bayerische Motoren Werke Ag Messsignal-uebertragungsvorrichtung an einem kraftfahrzeug
US5257863A (en) * 1992-07-30 1993-11-02 Electric Power Research Institute, Inc Electronic rotor temperature sensor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CASADY J B ET AL: "IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY: PART A", IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY: PART A, vol. 19, no. 3, 1 September 1996 (1996-09-01), pages 416 - 422, XP000624144, ISSN: 1070-9886 *
GOODENOUGH F: "MONOLITHIC SILICON TEMPERATURE SENSORS CHALLENGE THERMISTORS RTDS AND THERMOCOUPLES", ELECTRONIC DESIGN, vol. 45, no. 22, 13 October 1997 (1997-10-13), pages 54, 56, 60, 62,, XP000752115, ISSN: 0013-4872 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1881311A1 (de) * 2006-07-17 2008-01-23 Ziehl industrie-elektronik GmbH + Co. Vorrichtung zur Temperaturerfassung in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Wechselfeldern und/oder an rotierenden Teilen
DE102012011003A1 (de) 2012-06-02 2013-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektromotor
DE102012011004A1 (de) 2012-06-02 2013-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektromotor sowie Verfahren zur Bildung eines Aufnahmeraums für einen Temperatursensor in einem Elektromotor
DE102012010995A1 (de) * 2012-06-02 2013-12-05 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektromotor sowie Verfahren zur Bestimmung der Temperatur in dem Wickelkopf eines Elektromotors
DE102018220676A1 (de) 2018-11-30 2020-06-04 Robert Bosch Gmbh Rotor eines Elektromotors mit einem Temperatursensor

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