DE2034883A1

DE2034883A1 - Anordnung zur Drosselung von Wellen strömen in elektrischen Maschinen

Info

Publication number: DE2034883A1
Application number: DE19702034883
Authority: DE
Inventors: Klaus Günther Dipl Ing 1000 Berlin H02k 1 24 Jordan
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-07-08
Filing date: 1970-07-08
Publication date: 1972-01-20

Description

Anordnung zur Drosselung von Wellenstromen in elektrischen Maschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Vermeidung schädlicher Wellenströme in rotierenden elektrischen Maschinen, bei denen die Lagerböcke nicht isoliert aufgestellt sind, unter Verwendung von konzentrisch um die Welle angeordneten Jochringen.
Insbesondere bei großen Drehstrommaschinen kann es hauptsächlich durch magnetische Leitwertunsymmetrien infolge von Treimfugen im Ständer oder Läufer in Kombination mit Oberwellen in der Maschine zur Ausbildung von magnetischen Flüssen kommen, die die Welle umschlingen. Durch diese Flüsse induzierte Wellenspannungen treiben Wellenströme, die sich üb.r die Lager der Maschine schließen und dort bei entsprechender Dichte beträchtliche Schäden anrichten können.
Es ist bekannt, zur Unterdrückung der schädlichen Lagerströme die Lager der Maschinen elektrisch zu isolierten (vgl. z. B.
DAS 1 161 992). Vielfach ist aber eine derartige Isolation aus unterschiedlichen Gründen nicht möglich. Um auch in solchen Fällen die Lagerströme zu unterdrücken, sind verschiedene Lösungen bekannt geworden, die unter Verwendung von geeigneten, in sich k geschlossenen Hilfswicklungen um das Ständerjoch eine den (die Wellenspannung induzierenden) Ringfluß kompensierende Dutchflutung hervorrufen. In der deutschen Patentschrift 214 275 wird dazu vorgeschlagen, den die WeGlenspannung erzeugenden Ringfluß durch mehrere am Umfang verteS kurzgeschlossen Wicklungen abzudämpfen. Auch ist es in ähnlicher Weise durch den Aufsatz "Lagerströme bei Drehstrom-Induktions maschinen, Ursachen und Methoden ihrer Unterdrückung" von 11.0. Seinsch in Conti Elektro-Berichte Januar/Juni 1969, bekannt, Dämpferwindungen um das Ständerblechpaket zu legen.
Nicht berücksichtigt sind hierbei aber magnetische Unsymmetrien im Luftspalt und im Läufer, so daß eine ausreichende Unterdrückung der Wellenströme in vielen Fällen nicht erreicht werden kann. Zudem bedarf ein nachträglicher Einbau dieser Windungen in eine Maschine eines beträchtlichen Aufwands. Weiterhin ist es durch das DBP 1 102 271 bekannt, in den Lagerstromkreis in Gestalt eines Jochringes aus magnetisch hochpermeablem Material eine Induktivität anzuordnen, die den änderungen des Lagerstroms entgegenwirkt. Auch kann zusätzlich auf dem Joch eine Sekundärwicklung angeordnet sein, die über einen Kondensator und/oder einen spannungsabhängigen Widerstand kurzgeschlossen ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine derartige Dämpfung nicht ausreichend ist, um Lagerschäden zu vermeiden.
Auch ist eine Kopensation der Wellenspannung durch einen sog.
Wellentransformator, wie er durch den Bericht von Zaar Lager ströme elektrischer Maschinen" in V.I.K. Berichte Nr 113, Juni 1961, Seite 13, Bild 7 bekannt ist, nur mit Schwierigkeiten.
durchzuführen. Dabei sind auf dem die Welle umschließenden Joch eine oder mehrere Spulen angeordnet, welche von einer fremden Spannungsquelle gespeist sind. Durch eine in Höhe, Frequenz und Phasenlage geeigneteSpeisespannung soll der von den Spulen hervorgerufene Jochfluß in der Welle eine Spannung induzieren, die der Wellenspannung entgegengesetzt gleich ist. Als Nachteil ergibt sich, daß der Aufwand zur Einstellung der Spbisespannung wegen der vielen Frequenzkomponenten der Wellenspannung sehr groß wird.
Rufgabe der Erfindung ist es, zur Drosselung von Wellenströmen iA elektrischen Maschinen der eingangs beschriebenen Art eine Anordnung anzugeben, mit der be einfachem Aufbau die Wellenspannung soweit verringert wird, daß mit Sicherheit keine schädlichen Lagerströme fließen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den Läuferkörper überbrückend axial innerhalb der Lagerstellen über Kontakte auf der Welle eine elektrische Verbindung vorgesehen ist, die toroïdförmig ein- oder mehrfach einen oder mehrere Jochringe den Wellenströmen entgegenwirkend umschlingt. Dadurch ist- es möglich, Schäden an den Lagern durch Lagerströme zu vermeiden, denn die Ringflüsse um die Welle werden selbsttätig kompensiert. Die. trotz der Drosselwirkung des Jochringes noch verbleibende induzierte Wellenspannung treibt dann einen Wellenstrom, der über die Kontakte auf der Welle von den Lagern über die elektrische Verbindung ferngehalten wird. Die Goro'idwindungen der elektrischen Verbindung auf dem Jochring sind so angeordnet, daß der sie durchfließende Strom eine der Welle spannung entgegengesetzte Spannung in der Welle induziert.
Dadurch wird der Wellenstrom weiterhin verringert. Die verbleibende Wellenspannung ist dann so gering, daß parallel zu der elektrischen Verbindung kein schädlicher Strom über die Lager getrieben werden kann.
Im allgemeinen können die Jochringe aus normalem Dynamoblech hergestellt sein; nur bei extremen Fällen wird die Verwendung an sich bekannter hochpermeabler Bandringkerne als Jochring zusätzliche Vorteile bringen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist um den Jochring eine weitere Toroidwicklung gelegt, die an eineMeß- bzw. Überwachungseinrichtung angeschlossen ist. Infolge der induktiven Kopplung über den Jochring ist es dann möglich, indirekt (en Wellenstrom mit einem Meßgerät zu erfassen und/oder eine Überwachung vorzunehmen, so daß bei einem evtl. auftretenden Fehler rechtzeitig Gefahren für die Lager infolge von zu hohen Werten des Wellenstroms bzw. der ihn treibenden Spannung erkannt werden können.
Wegen der Fliehkräfte wird man in vielen Fällen die Jochringe nicht mitrotieren lassen. Für eine ebenfalls ruhende elektrische Verbindung können dann in vorteilhafter Weise, um ein unnötiges Schleifen der Kontakte auf der Welle zu vermeiden, die Schleifkontakte als Schalter vorgesehen sein, die erst dann schließen, also den Kontakt mit der Welle herstellen, wenn die Uberwachungseinrichtung ein Überschreiten eines definierten Wellenstromwertes, ab welchem eine Gefahr füp die Lager besteht, signalisiert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Prinzip dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben: Der Läuferkörper 9 ist mit der Welle 1 der elektrischen Maschine 10 an den Lagerstellen 3 auf den Lagerböcken 2 gelagert. Infolge eines Wellenstromes über die Lagerstellen 3 an diesen auftretende Schäden werden dadurch vermieden, daß gemäß der Erfindung axial innerhalb der Lagerstellen 3 die Kontakte 6 (hier als Schleifkontakte) vorgesehen sind, die den Läuferkörper 9 durch die elektrische Verbindung 5 überbrücken; die elektrische Verbindung 5 umschlingt dabei einen an sich bekannten Jochring 4 toroidförmig. Ein magnetischer Ringfluß um die Welle 1 induziert in dieser eine Wellenspannung, die den Wellenstrom über die Lagerstellen 3 zu treiben sucht. Durch den Joch.
ring 4 wird nun eine gewisse Drosselung des Wellenstromes erreicht. Gleichzeitig wird als zusätzliche und entscheidende Maßnahme der Wellenstrom über die Kontakte 6 und die elektrische Verbindung 5 vor den Lagerstellen abgeleitet. Dieser Strom erzeugt mittels der in unterstützender Weise angeordneten Toroidwindungen in dem Jocl;-ring 4, ein magnetisches FelS, durch welches der Wellenstrom selbsttätig so stark gedrosselt wird, daß parallel zu der elektrischen Verbindung 5 über die Lagerstellen 3 kein schädlicher Lagerstrom fließen kann.
Zur zusätzlichen Sicherheit ist um den Jochring 4 die weitere Toroidwicklung 7 gelegt, die an die Heß- und Uberwachungseinrichtung 8 angeschlossen ist, so daß es somit möglich ist, den Wellenstrom über die induktive Koppelung über den Jochring 4 indirekt zu messen bzw. zu überwachen.
Die Anordnung nach der Erfindung bietet den Vorteil, daß bei sehr geringem Aufwand schädliche Lagerströme wirksam vermieden werden können und die Anordnung sehr leicht nachträglich eingebaut werden kann.
5 Seiten Beachreibung 4 Patentansprüche 1 Blatt;Zeichnung mit 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Anordnung zur Vermeidung schädlicher Wellenströme in rotierenden elektrischen Maschinen, bei denen die Lagerböcke nicht isoliert aufgestellt sind, unter Verwendung von konzentrisch um die Welle angeordneten Jochringen, dadurch gekennzeichnet, daß den Läuferkörper (9) überbrückend axial innerhalb der Lagerstellen (3) über Kontakte (6) auf der Welle (1) eine elektrische Verbindung (5) vorgesehen ist, die toroidförmig ein oder mehrfach einen oder mehrere Jochringe (4) den Wellenströmen entgegenwirkend umschlingt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Jochringe (4) Bandringkerne vorgesehen sind.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß um einen Jochring (4) eine weitere Toroidwicklung (7), die an eine Meß- bzwO Überwachungseinrichtung (8) angeschlossen ist, angeordnet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3,, dadurch gekenrzeichne.t, daß bei einer ruhenden elektrischen Verbindung (5) die Schleifkontakte (6) an der Welle (1) als Schalter vorgesehen sind und die Schalter erst schließen, wenn durch die Uberwachungseinrichtung (8) ein tberschreiten eines bestimmten Wellenstromwertes signalisiert ist.