DD258666A1 - METHOD FOR DETECTING WINDING CLOSURES IN STATION DEVELOPMENTS OF THREE-PHASE MACHINES - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Windungsschluessen in den Staenderwicklungen von Drehstrommaschinen, die betriebsmaessig an das Netz geschaltet und bei Leerlauf oder Belastung betrieben werden. Aufgabe der Erfindung ist es, durch geeignete Erfassung und Auswertung von Stroemen bzw. Spannungen an Drehstrommaschinen ein weitgehend lastunabhaengiges Signal fuer die Indikation von Windungsschluessen zu erhalten. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die im Magnetisierungsstrom der Drehstrommaschine vorkommende 3. (oder 6., 9. usw.) Oberwelle bzw. eine entsprechende Spannung selektiv erfasst und in ihrer Groesse bewertet wird. Fig. 1The invention relates to a method for detecting Windungsschluessen in the stator windings of three-phase machines, which are operatively connected to the network and operated at idle or load. The object of the invention is to obtain a largely load-independent signal for the indication of Windungsschluessen by suitable detection and evaluation of currents or voltages on three-phase machines. The essence of the invention is that the occurring in the magnetizing current of the three-phase machine 3rd (or 6th, 9th, etc.) harmonic wave or a corresponding voltage is selectively detected and evaluated in their size. Fig. 1

Description

Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Windungsschlüssen in den Ständerwicklungen von Drehstrommaschinen. Die Maschinen können dabei betriebsmäßig an das Netz geschaltet sein und bei Leerlauf oder Belastung betrieben werfen, so daß sich das Verfahren insbesondere zur permanenten Überwachung eignet.The invention relates to a method for detecting windings in the stator windings of three-phase machines. The machines can be operatively connected to the network and throw operated idle or load, so that the method is particularly suitable for permanent monitoring.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Ermittlung von Windungsschlüssen in den Ständerwicklungen von Drehstrommaschinen sind zunächst eine Reihe von Verfahren bekannt, die sich in Prüffeldern bei demontierten Maschinen anwenden lassen. So kann durch eine Erregeranordnung von der Ständerbohrung aus in den Ständerwicklungen eine Spannung induziert werden. Ständerspulen mit Windungsschlüssen nehmen dabei eine merkliche Wirkleistung auf, die durch Messung festgestellt werden kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch Beschattung der Ständerspulen mit Kondensatoren Schwingkreise aufzubauen und deren Güte zu bestimmen.For the determination of turns in the stator windings of three-phase machines, a number of methods are first of all known, which can be used in test fields in dismantled machines. Thus, a voltage can be induced by an exciter arrangement of the stator bore in the stator windings. Stator coils with windings take on a noticeable active power, which can be determined by measurement. Another possibility is to construct resonant circuits by shading the stator coils with capacitors and to determine their quality.

Bei Spulen mit Windungsschlüssen ist wegen der auftretenden zusätzlichen Verluste die Güte des Schwingkreises gegenüber dem ungestörten Fall geringer. Bei beiden Verfahren ist es notwendig, daß bei der Prüfung der Kurzschlußläufer aus der Asynchronmaschine entfernt wird. Die Verfahren sind also nicht bei betriebsmäßig aufgestellten Maschinen anwendbar. Es ist auch bekannt (z. B. DE-OS 1791 051), Windungsschlüsae in Spulen durch Beaufschlagung mit Hochspannungsimpulsen zu ermitteln. Dabei wird die Dämpfung, d.h. das Abklingen des Impulses, beobachtet, das bei Spulen mit und ohne Windungsschlüssen unterschiedlich ist. Nachteil dieser Methode ist abgesehen vom umfangreichen apparativen Aufbau, daß die zu prüfende Maschine vom Netz getrennt sein muß. Eine betriebsmäßige Überwachung mit dieser Methode ist daher nicht möglich. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei Niederspannungsasynchronmaschinen die Isolation der Spulen durch den Hochspannungsimpuls selbst beschädigt wird.For coils with turns, the quality of the resonant circuit is lower compared to the undisturbed case because of the additional losses occurring. Both methods require that the squirrel cage rotor be removed from the asynchronous machine during the test. The methods are therefore not applicable to operationally installed machines. It is also known (for example, DE-OS 1791 051) to determine winding circuits in coils by application of high-voltage pulses. The damping, i. the decay of the pulse observed, which is different for coils with and without turns. Disadvantage of this method, apart from the extensive apparatus design, that the machine to be tested must be disconnected from the mains. Operational monitoring with this method is therefore not possible. In addition, there is a risk that in low-voltage asynchronous machines, the insulation of the coils is damaged by the high voltage pulse itself.

Einfacher als bei Asynchronmaschinen ist die Feststellung von Fehlern bei Synchrongeneratoren. Durch das Polrad wird im Ständer im ungestörten Betrieb eine sinusförmige Spannung induziert. Bei Störungen in der Erregereinrichtung ist diese induzierte Spannung nicht mehr sinusförmig.Simpler than with asynchronous machines is the detection of errors in synchronous generators. The pole wheel induces a sinusoidal voltage in the stator during undisturbed operation. In case of disturbances in the exciter device, this induced voltage is no longer sinusoidal.

Neben der Grundwelle entstehen Oberwellen höherer Ordnung. FürMeßzwecke wird dann vorzugsweise die 3. Oberwelle erfaßt. InDE-AS 1488963, DE-AS 1286205, DE-OS 1788153 und DE-OS 1763415 sind Verfahren angegeben, wie durch Hilfswicklungen in Ständer bzw. durch Benutzung der Ständerwicklung selbst eine Auswertung der 3. Oberwelle erfolgt Und auf Fehler in der Erregereinrichtung (im Polräd) geschlossen werden kann. Fehler in der Ständerwicklung werden damit nicht erfaßt. Da Asynchronmaschinen kein Polrad besitzen, sind derartige Verfahren für diese Maschinen nicht geeignet. In dem DD-AP 80947 wird eine Schaltungsanordnung beschrieben, bei der durch Auswertung der 3. Oberwelle Erdschlüsse der Ständerwicklung eines Generators über eine Vergleichsmessung an Sternpunkt und Maschinenklemmen festgestellt werden. Physikalische Grundlage ist hierbei die Tatsache, daß bei großen Generatoren die Wicklungskapazitäten gegen Erde groß sind und ein merklicher kapazitiver Strom von jedem Strang zur Erde fließen kann. Hat ein Strang der Generatorwicklung einen Erdschluß, so ändert sich die Kapazität zur Erde und damit der kapazitive Strom. Auf das Problem der Windungsschlußerfassung bei Asynchronmaschinen ist auch dieses Verfahren nicht übertragbar, da die Wicklungskapazitäten der Asynchronmaschinen gegenüber denen von Generatoren klein sind. Außerdem würde bei Windungsschlüssen nicht die Erdkapazität sondern die Kapazität zwischen den Windungen eine Rolle spielen, die wiederum nur ein Bruchteil der Erdkapazität ist. Nach DE-PS 946724 ist eine ähnliche Windungsschlußschutzeinrichtung bekannt, bei der der Sternpunkt der Ständerwicklungen mit dem Sternpunkt einer Meßwandleranordnung verbunden ist. Die Sekundärwicklungen der Meßwandler sind in Dreieck geschaltet und über ein Tiefpaßfilter mit einem Relais verbunden, das bei Windungsschlüssen ansprechen soll. Diese Windungsschlußschutzeinrichtung ist nicht sehr empfindlich. Es kann nicht festgestellt werden, in welcher der Ständerwicklungen der Windungsschluß aufgetreten ist.In addition to the fundamental wave, higher-order harmonics are created. For measuring purposes, the third harmonic is then preferably detected. InDE-AS 1488963, DE-AS 1286205, DE-OS 1788153 and DE-OS 1763415 methods are given as by auxiliary windings in stand or by using the stator winding itself an evaluation of the 3rd harmonic wave and errors in the excitation device (im Polräd) can be closed. Errors in the stator winding are thus not detected. Since asynchronous machines do not have a pole wheel, such methods are not suitable for these machines. DD-AP 80947 describes a circuit arrangement in which ground faults of the stator winding of a generator are determined by evaluating the third harmonic via a comparison measurement at star point and machine terminals. The physical basis here is the fact that in large generators the winding capacitances to earth are large and a noticeable capacitive current can flow from each strand to earth. If a strand of the generator winding has a ground fault, then the capacitance to earth and thus the capacitive current changes. This method is not transferable to the problem of winding detection in asynchronous machines, since the winding capacities of the asynchronous machines are small compared to those of generators. In addition, in the case of turns, not the capacity of the earth but the capacity between the turns, which in turn is only a fraction of the capacity of the earth, would play a role. According to DE-PS 946 724 a similar Windungsschlußschutzeinrichtung is known in which the neutral point of the stator windings is connected to the neutral point of a transducer assembly. The secondary windings of the transducer are connected in delta and connected via a low-pass filter with a relay, which should respond to Windungsschlüssen. This Windungsschlußschutzeinrichtung is not very sensitive. It can not be determined in which of the stator windings the Windungsschluß has occurred.

Die Schutzeinrichtung setzt voraus, daß die Ständerwicklungen der zu schützenden Maschine in Stern geschaltet sind. Schließlich ist eine weitere Möglichkeit bekannt, Windungsschlüsse in Ständerwicklungen von Asynchronmaschinen festzustellen, indem eine sehr genaue Messung der Verlustleistung in den einzelnen Strängen vorgenommen wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht jedoch darin, daß die Verlustleistung, die in einem Strang durch einen Windungsschlüß mehr aufgenommen wird, sehr klein gegenüber der von der Maschine ansonsten aufgenommenen Leistung ist. Es ist daher notwendig, die Messung im Leerlauf der Maschine vorzunehmen, bzw. die Maschine durch einen zusätzlichen äußeren Antrieb in den Synchronismus zu bringen, so daß keinerlei mechanische Leistung vom speisenden Netz her abgedeckt werden muß. Für Schleifringläufer besteht die Möglichkeit, daß man die Prüfung bei offenen Läuferwicklungen vornimmt. Eine einfache betriebsmäßige Überwachung der Ständerwicklung von Drehstrommaschinen ist also auch mit diesem Verfahren nicht möglich.The protective device requires that the stator windings of the machine to be protected are star-connected. Finally, another possibility is known to determine winding closures in stator windings of asynchronous machines, by making a very accurate measurement of power dissipation in the individual strands. The disadvantage of this method, however, is that the power dissipation, which is more absorbed in a strand by a Windungsschlüß, is very small compared to the power otherwise absorbed by the machine. It is therefore necessary to carry out the measurement at idle of the machine, or to bring the machine by an additional external drive in the synchronism, so that no mechanical power from the feeding network must be covered. For slip ring runners, it is possible to perform the test on open rotor windings. A simple operational monitoring of the stator winding of three-phase machines is therefore not possible with this method.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Realisierung eines Verfahrens zur Windungsschlußerfassung, das an betriebsmäßig aufgestellten Maschinen, die bei Leerlauf oder bei Belastung am Netz betrieben werden, anwendbar ist.The aim of the invention is the realization of a method for Windungsschlußfassung that is applicable to operational machines that are operated at idle or load on the grid.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, durch geeignete Erfassung und Auswertung von Strömen bzw. Spannungen an Drehstrommaschinen ein weitgehend lastunabhängiges Signal für die Indikation von Windungsschlüssen zu erhalten. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die im Magnetisierungsstrom der Drehstrommaschinen vorkommende 3. Oberwelle (und aller anderen Oberwellen mit durch 3 teilbaren Ordnungszahlen bzw. eine entsprechende Spannung) selektiv erfaßt und in ihrer Größe bewertet wird.The object of the invention is to obtain a largely load-independent signal for the indication of Windungsschlüssen by suitable detection and evaluation of currents or voltages of three-phase machines. According to the invention, this object is achieved in that occurring in the magnetizing current of the three-phase machines 3rd harmonic (and all other harmonics with divisible by 3 atomic numbers or a corresponding voltage) is selectively detected and evaluated in size.

Die Oberwellen in Strom bzw. Spannung sind aber nicht ohne weiteres erfaßbar. Die Amplitude der 3. Oberwelle als größter Oberwellenanteil beträgt nur wenige Prozent der Grundwellenamplitude. Die selektive Erfassung der 3. (6.; 9.;...) Oberwelle erfolgt daher erfindungsgemäß dadurch, daß der Sternpunkt der Wicklungen der Asynchronmaschine über einen Widerstand und Kondensatoren (oder ebenfalls Widerstände) zum speisenden Drehstromnetz zurückgekoppelt wird. Auf diese Weise erreicht man, daß ein Nullstrom fließen kann. Dieser Strom enthält nur Anteile der 3., (6.; 9.;... !Oberwelle. Durch entsprechende Wahl des Widerstandes am Sternpunkt und der Rückkoppelkondensatoren bzw. Rückkoppelwiderstände kann man den Nullstrom auf einen für Meßzwecke günstigen Wert einstellen. Der so gewonnene Nullstrom wird nun dazu benutzt, um die eigentlich benötigte Größe — nämlich die 3. (6.; 9.;...) Oberwelle in den Strangströmen bzw. Strangspannungen — selektiv zu erfassen. Dies geschieht durch Schaltungsanordnungen im Sinne einer Leistungsmessung. Da im Leistungsmesser nur Größen gleicher Frequenz zu einem Anzeigeergebnis führen, werden durch diese Produktbildung die gewünschten Oberwellen aus den Stranggrößen „herausmultipliziert". Die Produktbildung kann sowohl mit konventionellen Leistungsmesser-Meßwerken als auch durch entsprechende elektronische Schaltungen erfolgen.The harmonics in current or voltage are not readily detectable. The amplitude of the third harmonic as the largest harmonic content is only a few percent of the fundamental wave amplitude. The selective detection of the 3rd (6th, 9th, ...) harmonic therefore occurs according to the invention in that the star point of the windings of the asynchronous machine via a resistor and capacitors (or resistors) is fed back to the feeding three-phase network. In this way it is achieved that a zero current can flow. This current contains only components of the 3rd, (6th, 9th, ..., harmonic wave By appropriate selection of the resistance at the star point and the feedback capacitors or feedback resistors, one can set the zero current to a value which is favorable for measuring purposes Zero current is now used to selectively detect the actual required magnitude - the 3rd (6th, 9th, ...) harmonic in the phase currents or phase voltages - by means of circuit arrangements in the sense of a power measurement Power meters only sizes of the same frequency lead to a display result, the desired harmonics of the strand sizes are "out-multiplied" by this product formation.The product formation can be done both with conventional power meter gauges as well as by appropriate electronic circuits.

Bei Drehstrommaschinen in Dreieckschaltung wird erfindungsgemäß eine Hilfsspannung bzw. ein Hilfsstrom mit der Frequenz der 3. Oberwelle durch zusätzliche Schaltelemente erzeugt. Dies können sein:In three-phase machines in delta connection, an auxiliary voltage or an auxiliary current with the frequency of the 3rd harmonic wave is generated by additional switching elements according to the invention. These can be:

— ein Summenstromwandler, dessen Primärwicklungen in die Wicklungsstränge der Maschine geschaltet werden oder- A summation current transformer whose primary windings are connected in the winding strands of the machine or

— eine Drosselspule, die parallel zu einem Wicklungsstrang liegt und im Sättigungsbereich betrieben wird in Zusammenhang mit einem Filter für die 3. Oberwelle oder- An inductor, which is parallel to a winding strand and is operated in the saturation region in connection with a filter for the third harmonic or

— elektronische Schaltungen, die aus einer Grundwelle der Strangspannung durch Frequenzvervielfachung die 3. Oberwelle erzeugen.- Electronic circuits that generate the 3rd harmonic wave from a fundamental wave of the string voltage by frequency multiplication.

Von den erfindungsgemäß verwendeten Schaltelementen haben Summenstromwandler an den Klemmen der Sekundärwicklung sofort eine Hilfsspannung der gewünschten dreifachen Netzfrequenz. Bei der erfindungsgemäßeh Verwendung einer Drosselspule tritt im Strom die 3. Oberwelle auf. Der Strom wird über einen Meßwiderstand erfaßt. Durch ein nachgeschaltetes Filter wird die 3. Oberwelle dieses Stromes gewonnen. Drosselspule und Meßwiderstand sind so dimensioniert, daß die Phasenlage der gewünschten Hilfsspannung erhalten bleibt. Bei der erfindungsgemäßen Gewinnung der Hilfsspannung durch Frequenzsvervielfachung mit elektronischen Schaltungen aus der Strangspannung ist gegebenenfallsOf the switching elements used in the invention summation current transformer at the terminals of the secondary winding immediately an auxiliary voltage of the desired three-fold power frequency. When using a choke coil according to the invention, the 3rd harmonic occurs in the current. The current is detected via a measuring resistor. By a downstream filter, the 3rd harmonic of this stream is obtained. Reactor and measuring resistor are dimensioned so that the phase position of the desired auxiliary voltage is maintained. In the inventive extraction of the auxiliary voltage by frequency multiplication with electronic circuits from the strand voltage is optionally

durch nachfolgende Phasendrehung die richtige Phasenlage zum Magnetisierungsstrom bzw. dessen Abbildung in den Stranggrößen zu sichern.by subsequent phase rotation to ensure the correct phase position to the magnetizing current or its mapping in the strand sizes.

Die angegebenen Schaltungsmaßnahmen zur Erzeugung einer Hilfsspannung mit der Frequenz der 3. Oberwelle sind prinzipiell auch bei Maschinen in Sternschaltung anwendbar.The specified circuit measures for generating an auxiliary voltage with the frequency of the 3rd harmonic are in principle applicable to machines in star connection.

Bei einer kontinuierlichen Überwachung von Maschinen auf Windungsschlüsse wird zweckmäßigerweise die durch Produktbildung gewonnene Meßgröße mit einem Sollwert verglichen. Der Sollwert kann auf der Basis von Vergleichsmessungen fest vorgegeben oder auch bei Belastung nachgeführt werden.In the case of a continuous monitoring of machines for winding closes, the measured quantity obtained by product formation is expediently compared with a nominal value. The setpoint can be predefined on the basis of comparative measurements or tracked even under load.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show:

Fig. 1: eine Prinzipschaltung zur Realisierung des Verfahrens für die Erfassung von Windungsschlüssen bei Sternschaltung derFig. 1: a principle circuit for the realization of the method for the detection of turns in star connection of the

Ständerwicklungen Fig. 2: eine Prinzipschaltung zur Realisierung des Verfahrens für die Erfassung von Windungsschlüssen bei DreieckschaltungStänderwicklungen Fig. 2: a principle circuit for implementing the method for the detection of turns in delta connection

der Ständerwicklungen unter Verwendung eines Summenstromwandlers Fig. 3: eine Prinzipschaltung zur Realisierung des Verfahrens für die Erfassung von Windungsschlüssen bei Dreieckschaltungof the stator windings using a summation current transformer Fig. 3: a principle circuit for implementing the method for the detection of turns in delta connection

unter Verwendung einer Drosselspule und eines Filters Fig.4: eine Prinzipschaltung zur Realisierung des Verfahrens für die Erfassung von Windungsschlüssen bei Dreieckschaltung,using a choke coil and a filter FIG. 4 shows a basic circuit for realizing the method for the detection of turns in delta connection, FIG.

wobeio die Hilfsspannung aus der Strangspannung auf elektronischem Wege gewonnen wird Fig. 5: eine Prinzipschaltung zur Realisierung des Verfahrens mit Sollwertnachführung zur kontinuierlichen Überwachung einer Maschine auf Windungsschlüsse.wobeio the auxiliary voltage from the strand voltage is obtained by electronic means Fig. 5: a schematic circuit for implementing the method with setpoint tracking for continuous monitoring of a machine on Windungsschlüsse.

In den Zeichnungen sind A, B, C die Ständerwicklungsstränge einer Drehstrommaschine, und a, b, c die Eingangsklemmen, die an das Drehstromnetz angeschlossen sind.In the drawings, A, B, C are the stator winding strands of a three-phase machine, and a, b, c are the input terminals connected to the three-phase network.

In Fig. 1 ist der Sternpunkt der Ständerwicklungsstränge A, B, C über den Widerstand R mit den Rückkoppelkondensatoren C₁, C₂, C3 verbunden. Dadurch kann ein Nullstrom fließen. Seine Größe (Amplitude und Phasenlage) ist durch die Größe des Widerstandes R und der Rückkoppelkondensatoren C₁, C₂, C₃ beeinflußbar. In den durch den Widerstand R und die Rückkoppelkondensatoren C₁, C₂, C₃ gebildeten Stromkreis ist der Strompfad eines Leistungsmessers W geschaltet. Der Spannungspfad des Leistungsmessers W ist an zwei der Eingangsklemmen (z. B. b und c) der Drehstrommaschine angeschlossen.In Fig. 1, the neutral point of the stator winding strands A, B, C via the resistor R to the feedback capacitors C ₁ , C ₂ , C3 is connected. This allows a zero current to flow. Its size (amplitude and phase) is influenced by the size of the resistor R and the feedback capacitors C ₁ , C ₂ , C ₃ . In the circuit formed by the resistor R and the feedback capacitors C ₁ , C ₂ , C ₃ , the current path of a power meter W is connected. The voltage path of the power meter W is connected to two of the input terminals (eg, b and c) of the three-phase machine.

Da der Nullstrom nur die 3. (6.; 9.;...) Oberwelleenthält, wird aus der Spannung an den Eingangsklemmen vom Meßwerk des Leistungsmessers W auch nur dieser Oberwellenanteil multiplikativ mit dem Nullstrom zur Anzeige gebracht. Den durch den Windungsschluß beschädigten Ständerwicklungsstrang findet man durch den unterschiedlichen Ausschlag des Leistungsmessers W beim Anschließen des Spannungspfades an die Eingangsklemmen a-b, a-c, b-c. Der Ausschlag des Leistungsmessers W ist am größten, wenn er an die Eingangsklemmen der nicht durch einen Windungsschluß beschädigten Stränge angeschlossen ist. Natürlich ist es auch möglich, den Spannungsspad des Leistungsmessers W an den Sternpunkt und jeweils eine der Eingangsklemmen a, b, c anzuschließen und auf diese Weise die Messung durchzuführen. In Fig. 2 sind in die Ständerwicklungsstränge A, B, C einer in Dreieck geschalteten Maschine die Primärwicklungen S₁₁S₂, S₃ von 3 Stromwandlern geschaltet. Die Sekundärwicklungen S₁, S₂, S₃ dieser Stromwandler sind in Reihe geschaltet und speisen den Strompfad eines Leistungsmessers W. Der Strom in diesem Kreis enthält nur Anteile der 3. (6.; 9.;...) Oberwelle. Der Spannungspfad des Leistungsmessers W ist wie in Fig. 1 an zwei Eingangsklemmen (z. B. a und b) der Drehstrommaschine angeschlossen. Der Ausschlag des Leistungsmessers W ist am größten, wenn sein Spannungspfad an die Eingangsklemmen a-b z. B. des beschädigten Ständerwicklungsstranges A gelegt wird.Since the zero current only contains the 3rd (6th, 9th, ...) harmonic, the voltage at the input terminals of the measuring unit of the power meter W is also used to display only this harmonic component multiplicatively with the zero current. The stator winding strand damaged by the winding closure is detected by the different deflection of the power meter W when connecting the voltage path to the input terminals, ac, bc. The rash of the power meter W is greatest when connected to the input terminals of the strings not damaged by a turn. Of course, it is also possible to connect the voltage path of the power meter W to the neutral point and one of the input terminals a, b, c and in this way to carry out the measurement. In Fig. 2, the primary windings S ₁₁ S ₂ , S ₃ of 3 current transformers are connected in the stator winding strands A, B, C of a delta-connected machine. The secondary windings S ₁ , S ₂ , S _{3 of} these current transformers are connected in series and feed the current path of a power meter W. The current in this circuit contains only portions of the third (6, 9, ...) harmonic. The voltage path of the power meter W is connected to two input terminals (eg a and b) of the three-phase machine as in FIG. The rash of the power meter W is greatest when its voltage path to the input terminals from z. B. the damaged stator winding strand A is placed.

In Fig. 3 liegt parallel zum Ständerwicklungsstrang A eine Drosselspule D, die im Sättigungsbereich betrieben wird. Damit enthält der durch die Drossel D fließende Strom einen Oberwellenanteil 3. Ordnung. Über dem Widerstand R₁ wird ein diesem Strom proportionales Signal abgegriffen und dem Filter F zugeführt, das die 3. Oberwelle aussiebt. Das Ausgangssignal des Filters F wird nunmehr einem Multiplikator M zugeführt. Dem zweiten Eingang des Multiplikators M wird von der Sekundärwicklung S₁ eines Stromwandlers, dessen Primärwicklung S₁ in einem Ständerwicklungsstrang (z.B. C) liegt, eine Strangstrom zugeführt. Der Multiplikator M und die nachfolgende R-C-Kombination R₄/C₄ erfüllen den gleichen Zweck wie der Leistungsmesser in Fig. 1 und 2. Das Ausgangssignal nach der R-C-Kombination wird in einem Komperator K mit einem von einer einstellbaren Konstantspannungsquelle Uk herrührenden Sollwert verglichen. Bei einem Windungsschluß gibt der Komperator K ein L-Signal ab, durch das über einen Verstärker V ein Relais LaIs Anzeigeelement betätigt wird. Der Windungsschluß kann beliebig in einer der Ständerwicklungsstränge A, B, C auftreten, da durch die Dreieckschaltung der Stromanteil der 3. Oberwelle durch alle Strängein gleicherweise fließt und stets über die Primärwicklung S₁ des Stromwandlers erfaßt wird.In Fig. 3 is parallel to the stator winding section A, a choke coil D, which is operated in the saturation region. Thus, the current flowing through the inductor D current contains a 3rd harmonic content. Via the resistor R ₁ , a signal proportional to this current is tapped and fed to the filter F, which sifts out the 3rd harmonic. The output signal of the filter F is now fed to a multiplier M. The second input of the multiplier M is supplied from the secondary winding S _{1 of} a current transformer whose primary winding S _{1 is} in a stator winding strand (eg C), a strand current. The multiplier M and the subsequent RC combination R ₄ / C ₄ serve the same purpose as the power meter in FIGS. 1 and 2. The output signal after the RC combination is compared in a comparator K with a setpoint derived from an adjustable constant voltage source Uk , In the case of a short circuit, the comparator K emits an L signal, through which a relay La's display element is actuated via an amplifier V. The Windungsschluß can occur arbitrarily in one of the stator winding strands A, B, C, as through the delta connection of the current component of the 3rd harmonic flows through all the strands in the same way and is always detected via the primary winding S _{1 of} the current transformer.

In Fig. 4 wird die Hilfsspannung mit der Frequenz der 3. Oberwelle rein elektronisch erzeugt. Über einen Spannungsteiler, der aus den Widerständen R₁ und R₂ besteht, wird die über einem Ständerwicklungsstrang (z. B. A) liegende Netzspannung einem Frequenzvervielfacher Fr zugeführt, an dessen Ausgang phasenrichtig eine Spannung mit 3facher Netzfrequenz abgenommen wird. Sie wird in einem Verstärker V auf einen für den Meßzweck günstigen Wert verstärkt und dem Spannungspfad eines Leistungsmessers W zugeführt. Der Strompfad des Leistungsmessers W wird von der Sekundärwicklung s-i eines Stromwandlers analog Fig. 3 gespeist. Durch die multiplikative Verknüpfung im Leistungsmesser W wird nur die 3. Oberwelle des jeweiligen Strangstromes im Leistungsmesserausschlag wirksam. Analog zu Fig.3führt jeder Windungsschluß in den Ständerwicklungssträngen A, B, C zu einer Anzeige am Leistungsmesser W.In Fig. 4, the auxiliary voltage with the frequency of the 3rd harmonic is generated purely electronically. Via a voltage divider, which consists of the resistors R ₁ and R ₂ , the mains voltage lying above a stator winding line (eg A) is fed to a frequency multiplier Fr at the output of which a voltage of 3 times the mains frequency is picked up. It is amplified in an amplifier V to a value favorable for the purpose of measurement and fed to the voltage path of a power meter W. The current path of the power meter W is fed by the secondary winding si of a current transformer analogous to FIG. Due to the multiplicative link in the power meter W, only the 3rd harmonic of the respective phase current in the power meter excursion becomes effective. Analogous to FIG. 3, each winding short in the stator winding strands A, B, C leads to a display on the power meter W.

In Fig. 5 ist ein Beispiel für die elektronische Auswertung mit Sollwertnachführung analog zu Fig. 1 dargestellt. UbOrR₁ wird eine Spannung als Äquivalent für den Nullstrom abgegriffen und einem Multiplikator M zugeführt. Die Spannung zwischen den Eingangsklemmen b-c wird dem Multiplikator M durch einen Übertrager U-i, der gleichzeitig zur Potenzialtrennung dient, zugeführt. Als Ausgangssignal gelangt vom Multiplikator M über die RC-Kombination R₄/C4eine Gleichspannung an den Komperator K. Der Übersichtlichkeit wegen ist dieser funktionell Teil (Übertrager U₁, Multiplikator M, RC-Kombination R4/C4)FIG. 5 shows an example of the electronic evaluation with setpoint tracking analogous to FIG. 1. UbOrR ₁ , a voltage is tapped as the equivalent of the zero current and fed to a multiplier M. The voltage between the input terminals bc is supplied to the multiplier M through a transformer Ui which simultaneously serves for potential separation. The output signal from the multiplier M passes through the RC combination R ₄ / C4 a DC voltage to the comparator K. For clarity, this is functional part (transformer U ₁ , multiplier M, RC combination R4 / C4)

nur für eine Phase dargestellt. Die Sollwertvorgabe erfolgt durch die Konstantspannungsquelle Uk über den Widerstand R₆. Eine Sollwertnachführung wird erreicht, indem durch den Widerstand R₃ eine dem Laststrom proportionale Spannung erzeugt, diese über den Übertrager Ü2zue einem Gleichrichter. G übertragen, dort gleichgerichtet und durch C₅ geglättet wird, so daß sie an R₅ abgegriffen und bei R₇ mit der von der Konstantspannungsquelle U_Kbzw. R₆ herrührenden festen Sollwertspannung gemischt werden kann. Im Komperator K erfolgt der Vergleich der korrigierten Sollwertspannung mit der von der RC-Kombination R4/C4 herrührenden Spannung. Bei einem vorhandenen Windungsschluß gibt der Komperator K ein L-Signal ab, daß über einen Verstärker V ein Relais L als Anzeigeelement betätigt.shown only for one phase. The desired value is set by the constant voltage source Uk via the resistor R ₆ . A setpoint tracking is achieved by a voltage proportional to the load current generated by the resistor R ₃ , this over the transformer Ü2zue a rectifier. G transferred there rectified and smoothed by C ₅ , so that they can be tapped at R ₅ and mixed at R ₇ with the fixed setpoint voltage resulting from the constant voltage source U _K and R ₆ . In the comparator K, the comparison of the corrected setpoint voltage with the voltage originating from the RC combination R4 / C4 takes place. In an existing Windungsschluß the comparator K outputs an L signal that via an amplifier V, a relay L is actuated as a display element.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erfassung von Windungsschlüsseln in Ständerwicklungen von Drehstrommaschinen durch Auswertung der Oberwellen 3. und höherer Ordnung, die sich im Nullstrom bzw. in den Spannungen und Strömen an bzw. in der Ständerwicklung bei Auftreten eines Windungsschlusses abbilden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung dieser Oberwellen bei Maschinen in Sternschaltung der Sternpunkt der Ständerwicklungen zum speisenden Drehstromnetz zurückgekoppelt wird und bei Maschinen in Dreieckschaltung durch zusätzliche Schaltelemente eine Hilfsspannung bzw. ein Hilfsstrom mit der Frequenz der 3. Oberwelle erzeugt wird und daß durch Schaltungsanordnungen im Sinne einer Leistungsmessung der Nullstrom oder die Hilfsspannungen mit den Spannungen oder Strömen der Ständerentwicklungen multiplikativ verknüpft werden.1. A method for detecting winding keys in stator windings of three-phase machines by evaluating the harmonics of the 3rd and higher order, which are reflected in the zero current or in the voltages and currents on or in the stator winding at the occurrence of a Windungsschlusses, characterized in that for detection These harmonics in machines in star connection of the neutral point of the stator windings fed back to the feeding three-phase network and machines in delta connection by additional switching elements an auxiliary voltage or an auxiliary current with the frequency of the third harmonic is generated and that by circuit arrangements in terms of power measurement of the zero current or Auxiliary voltages are multiplicatively linked to the voltages or currents of the stator developments. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung des Sternpunktes durch Kondensatoren und oder Widerstände erfolgt.2. The method according to item 1, characterized in that the feedback of the neutral point by capacitors and or resistors. 3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Oberwellen die Sekundärwicklungen von drei jeweils in einem Ständerwicklungsstrang befindlichen Stromwandlern zur Summenbildung in Reihe geschaltet sind.3. The method according to item 1, characterized in that for detecting the harmonics, the secondary windings of three each located in a stator winding section current transformers are connected in series for summation. 4. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung durch eine im Sättigungsbereich arbeitende Drosselspule und einen Filter oder durch eine im Sättigungsbereich arbeitende Drosselspule und einen Filter oder durch einen Frequenzvervielfacher aus der Strangspannung oder Netzspannung gewonnen wird.4. The method according to item 1, characterized in that the auxiliary voltage is obtained by a working in the saturation region of the choke coil and a filter or by operating in the saturation region choke coil and a filter or by a frequency multiplier from the strand voltage or mains voltage. 5. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfung von Nullstrom oder Hilfsspannung und Spannungen oder Strömen der Ständerwicklungen durch einen Leistungsmesser oder elektronisch durch einen Multiplikator mit nachgeschaltetem RC-Glied erfolgt.5. The method according to item 1, characterized in that the combination of zero current or auxiliary voltage and voltages or currents of the stator windings by a power meter or electronically by a multiplier with downstream RC element. 6. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Überwachung von betriebsmäßig aufgestellten Drehstrommaschinen ein Vergleich der aus der Verknüpfung von Ständerströmen oder -spannungen mit dem Nullstrom oder der Hilfsspannung entstandenen Meßgröße mit einem Sollwert erfolgt.6. The method according to item 1, characterized in that for the continuous monitoring of operationally erected three-phase machines, a comparison of the resulting from the combination of stator currents or voltages with the zero current or the auxiliary voltage measured variable is carried out with a desired value. 7. Verfahren nach Punkt 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert durch Erfassung des Strangstromes und Bildung einer äquivalenten Gleichspannung hieraus lastabhängig korrigiert wird.7. The method according to item 6, characterized in that the desired value is corrected by detecting the phase current and formation of an equivalent DC voltage load-dependent.