DE1051965B - Temperaturueberwachungseinrichtung fuer elektrische Wicklungen waehrend des Betriebes - Google Patents
Temperaturueberwachungseinrichtung fuer elektrische Wicklungen waehrend des BetriebesInfo
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
Landscapes
- Protection Of Transformers (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung des Ohmschen Widerstandes und damit der Temperatur
von Wicklungen elektrischer Maschinen, Transformatoren und Spulen während des Betriebes und
kann sowohl als Geber für von der Temperatur abhängige Steuer- und Regeleinrichtungen verwendet
werden als auch Schutzvorrichtungen auslösen, wenn eine vorbestimmte Temperaturgrenze erreicht wird.
Von einer Schutzvorrichtung für elektrische Wicklungen wird verlangt, daß sie einerseits dieselben vor
der Annahme einer die Isolation gefährdenden Temperatur schützt und daß sie andererseits die volle
Ausnutzung der Maschine ermöglicht und dieselbe nicht abschaltet, bevor die Wicklung ihre maximal
noch zulässige Temperatur erreicht hat.
Schutzschalter, die heute allgemein Verwendung finden, benutzen Bimetall und elektromagnetische Auslösung.
Dabei wird unabhängig vom Maschinensystem, seinem Aufstellungsort, seinen Betriebsbedingungen,
seiner Kühlung und Belastungsari, der Schutzschalter nur der Stromaufnahme oder dem
unter normalen Betriebsbedingungen vermuteten, noch gerade zulässigen Stromzeitprodukt angepaßt. Die
Unzulänglichkeit dieser Methode macht sich z. B. besonders bei Motoren bemerkbar, die in Gruben bei
unzureichender Ventilation arbeiten oder bei Maschinen, die häufig kurzzeitig eingeschaltet werden. Der
in kurzen Zeitabständen wiederholt auftretende hohe Einschaltstrom erwärmt die Maschine schnell auf sie
gefährdende Temperaturen, während das sich viel schneller abkühlende Bimetall die Maschine nicht vor
weiteren Einschaltungen schützt. Auch plötzlich auftretenden großen Überlastungen kann das Bimetall
nicht angepaßt werden, und hierfür müssen zusätzliche magnetische Sofortauslöser im Schutzschalter
angebracht werden. Außerdem findet man häufig noch besondere Vorrichtungen, die bei anomalen Wärmeanstiegsgeschwindigkeiten,
wie sie z. B. bei Phasenausfall auftreten und denen das — anderen Bedingungen
angepaßte — Bimetall ebenfalls nicht folgen kann, die Abschaltung auslösen.
Verursacht durch die verschiedenen thermischen Charakteristiken der Schutzeinrichtung und der zu
schützenden Maschine ergibt sich die Notwendigkeit der Sonderausführungen von Schutzschaltern, die verschieden
en Wärmeträghedtsgraden entsprechen. Überdies wird das S ehalt vermögen von Leistungsschaltern
durch die beschränkte Kurzschlußfestigkeit von Bimetallen
beeinflußt.
Für die Temperaturmessung von Transformatorenwicklungen sind Lösungen bekanntgeworden, die die
Temperatur des Wicklungsleiters aus der in dem Transformator verlorengegangenen Wirkleistung bestimmen,
die sich durch Messung der Differenz der Temperaturüberwachungseinrichtung
für elektrische Wicklungen
während des Betriebes
Anmelder:
Joseph Carlebach, Düsseldorf,
Stresemannstr. 27
Stresemannstr. 27
Joseph Carlebach, Düsseldorf,
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
von dem Transformator aufgenommenen und der von ihm abgegebenen Leistung ergibt. Diese Differenzlei
stumg wird dem Produkt aus einem äquivalenten Ohmschen Wicklungswiderstand und dem Strotnquadrat
gleichgesetzt. Durch mechanische Kupplung einer Leistungs- und einer Stromquadratmeßanordnung
soll sich eine Meßanzeige ergeben, die dem Wicklungswiderstand proportional ist. Die Annahme,
daß diese Differenzleistung, die die Wirkverlustleistung des Transformators darstellt, gleich dem Produkt
aus Stromquadrat und dem Ohmschen Wicklungswiderstand ist, gilt nur bei eisenlosen Transformatoren
und ergibt bei Transformatoren mit Eisenkern, infolge der in der Wirkverlustleistung enthaltenen
Eisenverluste, ungenaue Ergebnisse. Nachdem die Eisenverluste von der Spannung abhängig sind, wird
die Temperaturanzeige der Meßanordnung zusätzlich noch spannungsabhängig und ergibt — insbesondere
bei auftretenden Überspannungen — unrichtige Werte.
Überdies kann diese Methode nur für Transformatoren und nicht für die Messung der Wicklungstemperatur
von umlaufenden Maschinen und deren Schutz verwendet werden.
Es sind auch Anordnungen angegeben worden, bei denen die Überlagerung eines Meßgleichstronis über
den Wechselbetriebsstrom zur Bestimmung des Wicklungsgleichstromwiderstandes und damit der Wicklungstemperatur
herangezogen wird. Soll diese Methode die Genauigkeit einfacher, bekannter thermometrischer
Messungen erreichen, so sind hierfür hohe Meßströme erforderlich, die eine zusätzliche wesentliche
Mehrbelastung des Wicklungsleiterquerschnittes darstellen. Die diesen Meßströmen zugeordneten
— zur Vermeidung hoher Meßleistungsverluste ■— niedrigen Meßgleichspannungen lassen dann die Kon-
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taktübergangswiderstände mit in die Widerstandsmessung
eingehen und führen daher zu ungenauen Meß resul taten.
Neben diesen Wicklungstemperaturbestimmungen werden auch thermometrische Methoden verwandt,
die die Einbringung von Temperaturfühlern an die vermuteten wärmsten Orte der Maschine oder aber
die Anordnung eines über die Wicklung verteilten Temperaturfühlers erfordern. Bei diesen Temperaturmeßmethoden
wird auf die Temperatur des Wicklungsleiters von der Temperatur eines, nur einem Teil
dieses Wicklungsleiters benachbarten Fühlerelementes geschlossen. Der Momentanmeßwert dieser Methoden
hängt somit von der von der Wicklung durch Konvektion auf das Fühlerelement übertragenen zeitabhängigen
Wärmemenge und nicht von der momentanen Temperatur der Wicklung ab. Diese Methoden können
daher, wegen ihrer thermischen Trägheit, nur verzögert reagieren und sind für den Schutz der
Wicklung bei plötzlichen Überlastungen unbrauchbar.
Alle diese den bisherigen Anordnungen anhaftenden Mängel werden durch die Verwendung der Erfindung
behoben.
Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu der Hauptwicklung oder als ein Teil derselben in der Maschine
eine Hilfswicklung aus Konstantan oder einem anderen Material, dessen Temperaturkoeffizient vernachlässigbar
klein gegenüber dem der Hauptwicklung ist, eingebracht. Werden die Ströme dieser beiden Wicklungen
einer Quotienten- oder einer anderen Rechenoperation oder Vergleichsgrößenmeßeinrichtung zugeführt,
so' kann das unterschiedliche Verhalten der beiden Ströme nur von einer Widerstandsänderung der
Hauptwicklung verursacht werden und ist daher ein Maß für deren Temperatur.
Nachdem der Widerstand der Hilfswicklung bei allen vorkommenden Temperaturen konstant bleibt,
kann das Meßergebnis nur durch eine Temperaturänderung der Hauptwicklung, jedoch nicht durch eine
Temperaturänderung der Hilfswicklung beeinflußt werden. Im Gegensatz zu den bekannten Meßmethoden
ist die Genauigkeit der Meßanzeige der erfindungsgemäßen Anordnung somit unabhängig davon,
ob die Hilfswicklung die Temperatur der Hauptwicklung bereits angenommen hat oder nicht, und die Anordnung
arbeitet daher ohne jede thermische Trägheit. Überdies ergibt diese Anordnung wegen der Möglichkeit
der Potentialgleichheit von Hilfs- und Hauptwicklung — auch bei Hochspannungsmaschinen —
eine einfache Einbauart, und sie eignet sich sowohl für feststehende als auch für rotierende Wicklungen.
Eine Ausführungsform der Erfindung könnte z. B. aus einer — im Vergleich zum Hauptwicklungsleiter
— dünnen Hilfswicklung mit vernachlässigbaren Temperatürkoeffizienten bestehen, deren Windungszahl
je Volt mit der der Hauptwicklung übereinstimmt und dieser parallel geschaltet oder mit
einer Anzapfung der Hauptwicklung verbunden ist. Werden die Ströme dieser beiden Wicklungen entweder
direkt oder über Stromtransformatoren einer Quotientenmeßeinrichtung zugeführt, so wird sich
dessen Meß anzeige unabhängig vom Belastungszustand der Maschine — entsprechend den für parallele
Wicklungen geltenden Gesetzen umgekehrt wie die Ohmschen Widerstände der Haupt- und Hilfswicklung
verhalten. Die Zeichnung stellt diesen Fall schematisch dar. A und B sind die Stromzuführungspunkte
für die Haupt- und Hilfswicklung, C1 D, E und F sind die Anschlußpunkte der Stromtransformatoren
für die Quotientenmeßeinrichtung.
ίο Als Anzeigevorrichtung könnte z. B. eine Brückenanordnung
oder ein Dreheisenquotientenmesser oder aber ein elektrodynamisches Doppelspulinstrument
verwendet werden, das direkt in Temperaturgrade geeicht werden kann. Wird eine feststehende Spule des
elektrodynamischen Doppelspulmeßwerkes von dem Strom einer Wicklung durchflossen, während sowohl
die bewegliche als auch die zweite feststehende Spule von dem Strom der zweiten Wicklung durchflossen
wird, wobei die Stromrichtung so· gewählt ist, daß die beiden auf die bewegliche Spule wirkenden Drehmomente
einander entgegenwirken, so· wird der Drehungswinkel des Meßwerkzeigers nur von dem
Verhältnis der beiden Ströme der Hilfs- und Hauptwicklung bestimmt und damit ein Maß für den Widerstand
oder die Temperatur der Hauptwicklung sein. Um diese Anordnung zur Auslösung von Schutzvorrichtungen
zu verwenden, könnte der Quotientenmesser z. B. als Kontaktinstrument ausgebildet werden.
Soll der Meßwert der Meß- oder Auslöseanordnung bei einer bestimmten Temperatur der Hauptwicklung
einen vorgegebenen Wert annehmen oder gleich Null werden, so kann dies durch entsprechende Wahl des
Übersetzungsverhältnisses der Meßanordnung und eventuell Zuschaltung von festen oder veränderlichen
Impedanzen oder Kompensationsspannungen erreicht werden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Einrichtung zur laufenden Widerstands- und Temperaturmessung während des Betriebes und Geber für von der Temperatur abhängigen Steuer-, Regel- oder Schutzvorrichtung elektrischer Wicklungen von Maschinen, Wandlern und Apparaten, gekennzeichnet durch eine elektrische Produkt-, Quotienten-, Prozenten-, Summen-, Differenzenoder Vergleichsgrößenmeßeinrichtung oder einer Zusammenstellung derselben, der sowohl der Strom einer Hilfswicklung, bestehend aus einem Material, dessen Temperaturkoeffizient vernachlässigbar klein gegenüber dem der Hauptwicklung ist, als auch der Strom der Hauptwicklung selbst oder Spannungen, die diese Ströme an zugeschalteten, festen oder veränderlichen Impedanzen erzeugen, zugeführt werden.In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 706 429, 764 503,
421481;französische Patentschrift Nr. 1 091178;
britische Patentschrift Nr. 129 515.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC16113A DE1051965B (de) | 1957-03-15 | 1957-03-15 | Temperaturueberwachungseinrichtung fuer elektrische Wicklungen waehrend des Betriebes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEC16113A DE1051965B (de) | 1957-03-15 | 1957-03-15 | Temperaturueberwachungseinrichtung fuer elektrische Wicklungen waehrend des Betriebes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1051965B true DE1051965B (de) | 1959-03-05 |
Family
ID=7015978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEC16113A Pending DE1051965B (de) | 1957-03-15 | 1957-03-15 | Temperaturueberwachungseinrichtung fuer elektrische Wicklungen waehrend des Betriebes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1051965B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2483611A1 (fr) * | 1980-03-26 | 1981-12-04 | Elfi Innovationer | Procede et appareillage pour determiner la temperature d'un moteur asynchrone |
DE102008053816A1 (de) | 2007-10-26 | 2009-05-07 | Volkswagen Ag | Verfahren zum Schutz einer ansteuerbaren Spule |
DE102012112201A1 (de) * | 2012-12-13 | 2014-06-18 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | Temperaturbestimmung in Schützantrieben |
Citations (5)
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GB129515A (en) * | 1918-09-13 | 1919-07-17 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to Temperature Indicators for Transformers and the like. |
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DE706429C (de) * | 1938-06-17 | 1941-05-26 | E H Johann Ossanna Dr Ing | Messanordnung zur fortlaufenden Kontrolle des Widerstandes und demnach auch der Temperatur von Transformatorenwicklungen waehrend des Betriebes |
DE764503C (de) * | 1939-02-02 | 1953-06-15 | Voigt & Haeffner Ag | UEberwachungseinrichtung fuer die Temperatur elektrischer Leiter, Wicklungen od. dgl. |
FR1091178A (fr) * | 1953-04-28 | 1955-04-07 | Siemens Ag | Dispositif pour la surveillance de la température d'appareils électriques, en particulier des parties sous tension de ces derniers |
-
1957
- 1957-03-15 DE DEC16113A patent/DE1051965B/de active Pending
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