DE2509002A1

DE2509002A1 - Messanordnung

Info

Publication number: DE2509002A1
Application number: DE19752509002
Authority: DE
Inventors: Emile Frossard; Fritz Schleuniger; Bruno Stadler
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1975-03-01
Publication date: 1976-07-22
Also published as: SE402488B; JPS596433B2; FR2298087B1; SE7600297L; IT1054085B; GB1489715A; US4041541A; DE7506469U; AT349558B; BR7600226A; FR2298087A1; JPS5196342A; ATA24176A

Description

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. , Baden (Schweiz)

Messanordnung

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung bei einer Maschine mit wenigstens einem umlaufenden Maschinenteil.

Es ist bekannt, im Zusammenhang mit der Ueberwachung von Maschinen mit umlaufenden Teilen insbesondere hinsichtlich deren Temperatur Systeme berührungsloser Informationsübertragung für die Uebermittlung von Temperaturwerten von den rotierenden Teilen zu verwenden. So ist die Hochfrequenzübertragung hierfür bekannt, die mit Hilfe beispielsweise von Antennen, Koppelspulen (gedämpfter Oszillator) oder Koppelkondensatoren arbeitet. Alle diese vorgenannten Einrichtungen arbeite'"! jedoch mit speziellen Frequenssn und erfor^m besondere Mass nahmen zur Unterdrückung von infor-

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mationsstörenden Einflüssen. Einem weiteren bekannten Verfahren liegt die Impulsübertragung mittels rotierender Magnete zugrunde. Die Wirkungsweise dieses Verfahrens ist jedoch von der Stellung und der Drehzahl des zu überwachenden drehenden Maschinenteiles abhängig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache,
billige, störungsunempfindliche, drehzahlunabhängige und
leicht an einer zu überwachenden Maschine anbringbare Messanordnung zu schaffen, die es ermöglicht, aus den umlaufenden Teilen von Maschinen mittels elektrischem Strom bzw. Spannung Informationen über Temperatur, Dehnung, Isolationswiderstand u.s.w. zu gewinnen, zu klassifizieren und zum Schütze der
jeweiligen Maschine auszuwerten.

So besteht z.B. bei Asynchronmaschinen für Schweranlauf aber auch bei Gleichstrommaschinen mit variablen Drehzahlen ein
grosses Bedürfnis nach einer solche Maschinengegen thermische Ueberlastung insbesondere der Rotorwicklung schützenden Anordnung, die sich durch die vorstehend aufgezählten
Vorzüge auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsmässig dadurch gelöst, dass im
oder am Maschinenteil als Messwertsignalgeber dienende Messfühler angeordnet sind, dass der Maschinenteil mit dem Rotor

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eines Drehübertragers mechanisch gekuppelt und hierbei die Messfühler über Verbindungsleitungen mit einem am oder im Rotor befindlichen Schwellwertgerät elektrisch verbunden sind, das mit Mitteln für die Umformung der Messwertsignale in Schwellwertsignale ausgestattet ist, und dass das mittels Verbindungsleitungen mit der Rotorwicklung des Drehübertragers elektrisch verbundene Schwellwertgerät über den Drehüber-

Dreh trager mit einem mit der Statorwicklung des /Übertragers mittels Verbindungsleitungen elektrisch verbundenen Steuergerät elektrisch gekoppelt ist, das Mittel für die Umformung der Schwellwertsignale in Warnsignale und Auslösesignale besitzt und zugleich als elektrisches Speisegerät der gesamten Messanordnung dient.

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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Messanordnung mit Industriefrequenz (z.B. 50 Hz, 60 Hz) arbeiten kann und demnach keine spezielle Frequenz, insbesondere keine Hochfrequenzstromquelle benötigt. Zufolge des sehr guten Wirkungsgrades der Ueber-

tragung ist mittels ihr eine Energieübertragung auf den Rotor und dadurch im rotierenden Teil der Anordnung der Einsatz von aktiven Elementen wie Schalter oder Transistoren möglich. Somit ist demnach zugleich insbesondere mittels Stromschritte eine Informationsübertragung auf hohem Leistungsniveau verwirklichbar, die hinsichtlich Fremdeinflüssen praktisch

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störungsunempfindlich ist. Aber auch axiale sowie radiale Verlagerungen des rotierenden gegenüber dem feststehenden Teil der zu überwachenden Maschine und dadurch des Rotors gegenüber dem Stator des Drehübertragers in Grenzen, wie sie betriebsmässig im Maschinenbau auftreten, beeinflussen die Wirkungsweise des Drehübertragers bzw. der Messanordnung nicht, wozu noch zu bemerken ist, dass beim Drehübertrager gemäss der Erfindung etwa auftretende Wirbelströme praktisch keine Bedeutung haben, da mit Induktionen von nur einigen Hunderten Gauss gearbeitet wird und deshalb die magnetischen Spannungen klein sind. Durch die zentrische Anordnung des Drehübertragers ist auch keine Unwucht der Maschine möglich. Ausserdem ist der Drehübertrager in seiner Wirkungsweise von der" jeweiligen Stellung und Drehzahl seines Rotors unabhängig, ist also auch bei Rotorstillstand bei intakter Anordnung keine Beeinträchtigung der Uebertragungseigenschaften gegeben.

Als weiterer Vorteil der Informationsübertragung auf höherem Leistungsniveau durch Verwendung aktiver Elemente im Rotor ist einerseits die Realisierung definierter Stromschritte zu nennen bzw. die Möglichkeit der Auswertung von mehreren Stromschritten zur Uebertragung von mehreren Informationen hervorzuheben. Andererseits ist jedoch eine grössere Toleranz z.B. bei den im Rotor der zu überwachenden Maschine angeordneten Kaltleiterwiderständen zulässig und kann auch die Speisespannung

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der Messanordnung in einem grösseren Toleranzbereich schwanken.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Messanordnung nach der Erfindung mittels eines Beispieles der Ueberwachung der Wicklungstemperatur mit Hilfe temperaturabhängiger Widerstände im Rotor einer elektrischen Maschine im Detail dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des der Energie - und Informationsübertragung dienenden Drehübertragers in Parallelperspektive,

Fig. 2 einen' axialen Längsschnitt durch einen Drehübertrager mit L-förmigen Stator- und Rotorblechen und in der Rotorwelle angeordnetem Schwellwertgerät,

Fig. 3 eine Uebertragervariante im Längsmittelschnitt mit einem Teil der Welle der zu überwachenden bzw. zu schützenden Maschine sowie der elektrischen Leitungsanordnung ,

Fig. 4a eine Uebertragervariante im Axialschnitt mit einer Steckverbindung für den Anschluss des Steuergeräfes

und in axialer Richtung am Wellenflansch des Drehüber-609830/0521

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tragers angeordnetem Schwellwertgerät,

Fig. 4b die Vorderansicht der freien Gehäuseseite des Drehübertragers ,

Fig. 5 den Längsmittelschnitt des mit dem Rotor des Drehübertragers sowie der Welle der zu überwachenden Maschine mitumlaufenden Schwellwertgerätes,

Fig. 6 das Blockschaltbild der Messanordnung für eine Maschine mit wenigstens einem umlaufenden Teil,

Fig. 7 das spezifizierte Schaltbild eines Drehübertragers zusammen mit dem Schwellwertgerät und dem Steuergerät,

Fig. 8a die Schaltung eines gegenüber der Ausführung gemäss Fig. 7 vereinfachten Schwellwertgerätes mit eingezeichneten seriegeschalteten Kaltleitern.

Fig. 8b die Schaltung einer Steuergerätvarxante mit Strommessung mit Hilfe eines netzsynchrongesteuerten Feldeffekttransistors.

Fig. 1 zeigt in Parallelperspektive den prinzipiellen Aufbau

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des Drehübertragers 1. Am ruhenden Teil des Drehübertragers 1 oder getrennt von diesem, z.B. in einem Schaltschrank, ist ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Steuergerät 33 vorgesehen, das Warn- und Auslöseausgänge aufweist. Das wirksame Eisen des Stators la ist aus U-förmigen Blechen 2 hergestellt. Diese Bleche sind mittels Kunstharz miteinander zu einem ringförmigen Statorblechpaket 3 verklebt, wobei das Statorblechpaket 3 an seiner zylindrischen äusseren Mantelfläche ebenfalls mittels Kunstharz mit einer das Statorblechpaket 3 umgebenden, im wesentlichen ringförmigen Traghülse ·+ verklebt ist. Diese als Gehäuse des Drehübertragers dienende Traghülse H geht an wenigstens einer Stirnseite in einen kreisringförmigen Flansch 5 über, der das Statorblechpaket 3 seitlich hält. In dem zum Rotor des DrehÜbertragers hin offenen U-Profil des ringförmigen Statorblechpaketes 3 ist die Statorwicklung 6 angeordnet.

Im umlaufenden Teil des Uebertragers 1 ist das in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte Schwellwertgerät 11 vorgesehen, das z.B. mit als Messfühler bzw. Messwertsignalgeber dienenden Kaltleitern in Verbindung steht. Die an einer der Stirnseiten des Rotors 7 vorgesehenen Anschlussstellen für die Kaltleiter bzw. die Anschlüsse des mitumlaufenden Schwellwertgerätes 14 an die Rotorwicklung 11 sind ebenfalls nicht dargestellt.

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Der vom Stator la umfasste Rotor 7 weist einen analogen Aufbau wie der Stator la auf. Das wirksame Eisen des Rotors 7 ist ebenfalls aus U-förmigen Blechen hergestellt, indem diese miteinander mittels Kunstharz zu einem ringförmigen Rotorblechpaket 8 verklebt sind. Das Rotorblechpaket 8 ist hierbei mit seinem U-Profil zum Statorblechpaket 3 hin offen und bildet mit dessen U-Profil die Form eines 0, wobei der Luftspalt zwischen Stator la und Rotor 7 mit 12 bezeichnet ist. Das Rotorblechpaket 8 ist an seiner axialen zylindrischen Freilassung ebenso mittels Kunstharz mit einer ringförmigen Traghülse 9 verklebt, die an wenigstens einer Stirnseite in einen kreisrxngförmigen Flansch 10 übergeht, der das Rotorblechpaket 8 seitlich fasst. In dem gegenüber dem Stator .la bzw. der Statorwicklung 6 umlaufenden und zu dieser Wicklung hin offenen U-Profil des Rotorblechpaketes 8 ist die Rotorwicklung 11 angeordnet. Wenn es aus Festigkeitsgründen erforderlich ist, kann das Statorblechpaket 3 mit seiner Traghülse ·+ und das Rotorblechpaket 8 mit seiner Traghülse 9 verschweisst werden. Die Statorwicklung 6 und die Rotorwicklung 11 sind zueinander konzentrisch angeordnet, wobei die Statorwicklung 6 mit dem Statorblechpaket 3 und die Rotorwicklung 11 mit dem Rotorblechpaket 8 verklebt ist. Der Stator la des

Drehübertragers 1 wird an das Lagerschild und der Rotor 7 an das freie Wellenende der zu schützenden Maschine montiert. DrehZahländerungen sowie achsiale und radiale Ver-

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Schiebungen des Rotors 7 gegenüber dem Stator la, wie solche beim Betrieb von elektrischen Maschinen auftreten können, haben auf die Wirkungsweise des Drehübertragers 1 praktisch keinen Einfluss.

Fig. 2 zeigt in einem axialen Längsschnitt den grundsätzlichen Aufbau einer Drehübertragervariante, deren der Fig. 1 entsprechende Teile analog bezeichnet sind. Die zumindest teilweise hohl ausgebildete Welle 13 des Drehübertragers 1 nimmt das im Rotor 7 angeordnete Schwellwertgerät 14 auf. Der symbolisch angedeutete magnetische Fluss im wirksamen Eisen des Drehübertragers

I ist mit 15 benannt, wobei die Bleche 16 des Stators la sowie die Bleche 17 des Rotors 7 in Abweichung von Fig. 1 L-förmig ausgebildet sind, wodurch das Einlegen der Wicklungen 6 und

II viel einfacher ist. Anstatt aus Blechen kann das wirksame Eisen des Drehübertragers bzw. dessen Magnetkern auch aus Massekerhmaterial d.h. aus gepresstem Metallpulver und Kunstharz oder gesintertem Material bestehen. Bei Position 18 ist insbesondere der zulässige axiale Verschiebungsweg zwischen Stator und Rotor des Uebertragers dargestellt. Mit 19 sind die Verbindungsleitungen des im Rotor 7 mitumlaufenden Schwellwertgerätes 14 mit der Rotorwicklung 11 bezeichnet und mit 20 sind die Verbindungsleitungen der Statorwicklung 6 mit dem Steuergerät 33 benannt.

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In Fig. 3 ist eine Zusammenstellungszeichnung einer weiteren Drehübertragervariante im Axialschnitt abgebildet.

In diese Figur sind die den Positionen der Figuren 1 und 2 entsprechenden Teile mit der jeweils gleichen Bezeichnung übernommen worden. Auf dem Gehäuse 22 des Drehübertragers 1 befindet sich das Gehäuse 23 mit der darin angeordneten Klemme zum Anschluss des Steuergerätes 33. Die L-förmigen Bleche 16 des Stators sind mittels Pressringen 24 am Gehäuse 22 und die L-förmigen Bleche 17 des Rotors ebenfalls mittels Pressringen 24 an der Welle 13 befestigt, wobei noch Sicherungsringe 25 vorgesehen sind. Die Welle der zu überwachenden Maschine ist mit 26 bezeichnet. Der Drehübertrager 1 ist an seiner bezüglich des Endes der'Welle 26 freien Seite durch einen Abschlussdeckel 27 abgeschlossen. Das vom Abschlussdeckcl 27 weiter entfernte Ende der Welle 13 des Drehübertragers passt in eine zentrisch angeordnete Ausnehmung der Welle 26 der zu überwachenden Maschine, wobei beide Wellen mittels Schrauben 28 miteinander verbunden sind. Zur einfachen Montage und Demontage des Drehübertragers sind an der Verbindungsstelle der Wellen 13 und 26 in den Verbindungsleitungen 21 für die Messfühler Steckverbindungen 2 9 vorgesehen.

In Fig. 4a ist eine weitere Ausführungsform eines Drehübertragers 1 im Axialschnitt dargestellt, bei dem das mit dem Rotor 7 mit-

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umlaufende Schwellwertgerät 14 mittels einer Schaltungssteckverbindung 30 an dem dem Wellenende 26 der zu überwachenden Maschine zugewandten Wellenflansch 31 des Uebertragers 1 steckbar angeordnet ist. Auch in dieser Figur sind die den Positionen der vorhergehenden Varianten entsprechenden Positionen wieder gleich bezeichnet. Für den Anschluss des mit dem Stator la verbundenen Steuergerätes 33 ist eine weitere Steckverbindung 34 vorgesehen. Der Wellenflansch des Rotors 7 ist wieder mittels Schrauben 28 an der Welle der zu überwachenden Maschine befestigt.

Fig. 4b zeigt die gehäuseseitige Vorderansicht des Drehübertragers 1 gemäss Fig. 4a.

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In Fig. 5 ist das mit dem Rotor 7 umlaufende Schwellwertgerät 14 gemäss Fig. 4a dargestellt. Die Schaltungssteckverbindung 30 (siehe Fig. 4a) gliedert sich in den Buchsenhalter 35 mit den Mehrkontaktbuchsen 36 samt Sechskantmuttern 37 sowie dem Stifthalter 38 mit den Stiften 3 9 samt den weiteren Sechskantmuttern 40 auf. Die Verbindungskabel der Stifte 3 9 des mit dem Rotor 7 umlaufenden Schwellwertgerätes 14 sind irit 41 bezeichnet. Die Schaltung des Schwellwertgerätes 14 ist hierbei, wie in Fig. 5 angedeutet, als elektronische Schaltung ausgeführt. Die Verbindungsleitungen der Elektronik mit den als Messfühler dienenden Kaltleitern sind wieder mit benannt.

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Aus Fig. 6 ist das Blockschaltbild der Messanordnung für eine Maschine mit wenigstens einem umlaufenden Teil mit einem Drehübertrager (2,16; 8,17; 6,11; 19,20) ersichtlich, wobei die Bleche seines Stators la mit 2 bzw. 16 und die Statorwicklung mit 6 bezeichnet sind. Die Statorwicklung 6 ist hierbei mittels Verbindungsleitungen 20 an das separat und fest angeordnete Steuergerät 33 angeschlossen, das eine Anspeisung (Null, Phase mit z.B. 50 Hz) 50, einen Ausgang 51 für Warnung und einen Ausgang 52 für Auslösung aufweist. Das Rotorblechpaket des Drehübertragers hingegen ist mit 8 bzw. dessen Bleche sind mit 17 bezeichnet. Die Rotorwicklung 11 ist mittels Verbindungsleitungen 19 an das mitumlaufende Schwellwertgerät 14 angeschlossen. Zum Zweck der Temperaturüberwachung der Rotorwicklung insbesondere einer elektrischen Maschine mit Hilfe temperaturabhängiger Widerstände weist das Schwellwertgerät 14 nachstehend beschriebene aktive Schaltungselemente auf, die über die Verbindungsleitungen 21 mit zwei Gruppen von Messfühlern in der Art von Kaltleitern 53 und 54 verbunden sind. Von diesen beiden Gruppen dient eine zur Erfassung derjenigen Wicklungstemperatur, bei der ein Alarm ausgelöst werden soll^!, wogegen die andere Gruppe die Abschalttemperatur signalisieren bzw. die Abschaltung der zu schützenden elektrischen Maschine einleiten soll. Die beiden vorgenannten Gruppen von Kaltleitern können vorzugsweise aus je bis zu

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sechs in Serie geschalteten einzelnen Kaltleitern bestehen. Selbstverständlich lassen sich bei entsprechender schaltungsmässiger Ausführung des Schwellwertgerätes 11 bzw. Steuergerätes 33 noch mehr Gruppen von Kaltleitern für die Erfassung weiterer Temperaturen anordnen.

In Fig. 7 ist ein spezifiziertes Ausführungsbeispiel dargestellt, das den prinzipiellen Aufbau gemäss Fig. 6 aufweist, so dass entsprechende Positionen von Fig. 6 in Fig. 7 wiederaufscheinen. Fig. 7 weist zwei Temperaturmessstufen auf, wovon eine (53) der Warnung und die andere (54) der Auslösung dient. Die Messeinrichtung kann bei unverändertem Drehübertrager auch nur für eine oder gegebenenfalls auch für mehr als zwei Temperaturmessstufen ausgeführt werden.

Die Kaltleiter, deren Ansprechtemperaturen zur Auslösung der "Warnung" führen, sand an die Steckverbindung 29 bei Position 53 anzuschliessen und die Kaltleiter für die Auslösung der zu schützenden Maschine sind mit der Steckverbindung 29 bei 54 zu verbinden, wobei, wie vorerwähnt, vorzugsweise bis zu je sechs Kaltleiter in Serie geschaltet werden können. Die am Steuergerät 33 vorgesehene Anspeisung des Transformators 55 ist wieder mit 50 bezeichnet. Die erste Sekundärwicklung 55b des anspeisenden Transformators 55 im Steuergerät 33 speist über einen ersten Gleichrichter 59 und einen ersten Verstärker

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sowie einem zweiten Verstärker 5 7 die Spule 56a des gleichbezeichneten Warnrelais bzw. die Spule 57a des gleichbenannten Auslöserelais. Die Statorwicklung 6 des Drehübertragers ist über einen ersten Widerstand 5 8 mit parallelgeschaltetem zweiten Gleichrichter 60 an die zweite Sekundärwicklung 55c des Transformators 55 angeschlossen. Das Schwellwertgerät Ik ist über einen dritten Gleichrichter 61 mit der Rotorwicklung 11 des Uebertragers verbunden. An der gleichgerichteten Spannung der Rotorwicklung 11 liegen demnach die aus dem zweiten Widerstand 62 bzw. dritten Widerstand 63 und der ersten Zenerdiode 64 bzw. zweiten Zenärdiode 65 gebildeten Spannungsteiler, wobei der eine Spannungsteiler über die erste Gruppe von Kaltleitern 5 3 an die Basis- des ersten Transistors 66 und der andere Spannungsteiler über die zweite Gruppe von Kaltleitern 54 an die Basis des zweiten Transistors 6 7 angeschlossen ist, wobei die vorletzt genannten Kaltleiter 5 3 in Serie mit einem vierten Widerstand 6 8 und die letztgenannten Kaltleiter 5H in Serie mit einem fünften Widerstand 69 je einen weiteren Spannungsteiler bilden. Die an den Kollektor des Transistors 66 geschalteten Widerstände sind mit 79 und die mit dem Kollektor des Transistors 67 verbundenen Widerstände sind mit 80 bezeichnet.

Im Steuergerät 33 ist der dem ersten Gleichrichter 59 zugeordnete erste Glättungskondensator mit 70 und der dem zweiten

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Gleichrichter 60 zugeordnete zweite Glättungskondensator mit 71 bezeichnet. Im Kreis der zweiten Sekundärwicklung 55c und der Statorwicklung 6 ist eine erste Sicherung 72 vorgesehen. Der Basisvorwiderstand des ersten Verstärkers 56 ist mit 73, der zugehörenden Basis-Emitter-Widerstand mit 74 und die dem letztgenannten Widerstand parallelgeschaltete Zenerdiode mit 75 benannt. Die entsprechenden Elemente des zweiten Verstärkers 57 sind mit den Positionen 76, 77 und 78 bezeichnet.

Liegt die Temperatur der nicht dargestellten Wicklung der ebenfalls nicht abgebildeten zu überwachenden bzw. zu schützenden Maschine unter einer bestimmten Ansprechtemperatur der Kaltleiter bzw. Kaltleitergruppen 53 und 54, so ist deren Widerstand klein und die Transistoren 66 und 67 sind leitend. Es fliessen in den beiden Stufen des Schwellwertgerätes 14 die Ströme I, und I„ entsprechend der Spannung an der Rotorwicklung 11 des Uebertragers 1 sowie den Widerständen 79 und 80. Der den Strömen I. und I- entsprechende Strom I in der Statorwicklung 6 des /Übertragers 1 verursacht am ersten Widerstand 58 einen entsprechenden Spannungsabfall, der über den zweiten Gleichrichter 60 den ersten Verstärker 56 und den zweiten Verstärker 57 derart steuert, dass das Warnrelais 56a und das Auslöserelais 57a erregt bzw. angezogen bleiben und deshalb weder ein Warnsignal 51 noch ein Aus-

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lösesignal 52 abgegeben wird. Erreicht die Temperatur der bei 5 3 an den ersten Transistor 66 angeschlossenen ersten Gruppe von Kaltleitern 5 3 einen vorgebbaren Grenzwert bzw. Schwellwert so steigt deren Widerstand derart stark an, dass der Transistor 66 sperrt und dadurch der Strom I gegen Null geht. Dadurch wird der Strom I und demzufolge der Spannungsabfall am ersten Widerstand 58 kleiner und dadurch wird in weiterer Folge der erste Verstärker 56 mit höherem Schwellwert derart ausgesteuert, dass das Warnrelais 56a abfällt und dadurch ein Warnsignal abgegeben wird. Sobald nun die Temperatur der bei 54 an den zweiten Transistor 6 7 angeschlossenen zweiten Gruppe von Kaltleitern 51 einen weiteren vorgebbaren Grenzwert oder Schwellwert, der höher als' der bei den Kaltleitern 5 3 ist, erreicht, sperrt der zweite Transistor 6 7 ebenfalls, so dass auch der Strom I gegen Null geht und der Spannungsabfall am ersten Widerstand 58 noch kleiner wird als beim Rückgang des Stromes I. gegen Null und demzufolge auch das Auslöserelais 57a mit dem niedrigerem Schwellwert abfällt, wodurch ein Auslösesignal erzeugt wird, das weitere Massnahmen zum Schütze der zu überwachenden Maschine auslöst.

Fig. 8a zeigt wieder die Schaltung des Drehübertragers 1 mit einer gegenüber der Position 14 der Fig. 7 vereinfachten Schaltung des mit der Rotorwicklung 11 für

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Revisionszwecke einfach lösbar verbunden Schwellwertgerätes 14. Einander entsprechende Elemente sind in den Figuren 7 und 8a gleich bezeichnet oder wurden die Bezeichnungen aus früheren Figuren übernommen. In Fig. 8a sind wieder zwei Gruppen von Kaltleitern 53 für Warnung und 54 für Auslösung vorgesehen, wobei zur besseren Ueberwachung der zu schützenden Maschine je drei Kaltleiter in Serie geschaltet sind. Die Kaltleiter 5 3 können z.B. als Schwellwert eine Nennansprechtemperatur von 110 C und die Kaltleiter 54 einen höheren Schwellwert z.B. von 130 C aufweisen. Bei tiefer liegenden Temperaturen der zu überwachenden Maschine als den Schwellwerten der Kaltleiter 53 und 54, sind diese Kaltleiter niederohmig. Es fliesst über sie Basisstrom in die Transistoren bzw. 67. Die «beiden letztgenannten Transistoren sind leitend,

wobei deren Kollektorströme wieder durch den Widerstand 7 9 bzw. 80 bestimmt sind. Ueberschreitet nun die Rotortemperatur der nicht dargestellten zu überwachenden Maschine den Schwellwert von 110 C für Warnung, so dass dadurch wenigstens einer der Kaltleiter 5 3 hochohmig wird, so sperrt der Transistor 66. Die Stromaufnahme der Schaltung des Schwellwertgerätes 14 kann hierdurch z.B. auf die Hälfte des Wertes bei nichtübererwärmtem Rotor sinken. Wird nun im Rotor der zu überwachenden Maschine der Schwellwert von 130 C für Auslösung erreicht, so wird dadurch der Widerstand der Kaltleiter 54 gross und der Transistor 67 sperrt. Die Stromaufnahme des Schwellwert-

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gerätes 14 sinkt dadurch auf einen noch kleineren Wert als nur beijgesperrtem Transistor 6 6 und kann als sehr gering bezeichnet werden. In diesem Fall muss das Steuergerät 3 3 praktisch nur noch den Magnetisierungsstrom des Drehübertragers 1 liefern. Die Gleichrichterbrückenschaltung 61 ist wie in der Schaltung der Fig. 7 schwellwertgeräteseitig für die Gleichrichtung der über den Drehübertrager 1 sowie das Steuergerät 3 3 gelieferten Wechselspannung vorgesehen.

I η Fig. 8b ist wieder die Schaltung des Drehübertragers 1 mit einer gegenüber der Ausführung gemäss Position 33 der Fig. 7 in seiner Elektronik abgeänderten Variante des mit der Statorwicklung 6 verbundenen Steuergerätes 3 3 dargestellt. Hierbei sind 'einander entsprechende Positionen wie in Fig. bezeichnet. Das Steuergerät 33 gemäss Fig. 8b dient wieder der Speisung des Drehübertragers 1 und dadurch des Schwellwertgerätes It sowie der Auswertung des Uebertragerstromes, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur der zu überwachenden Maschine in Abhängigkeit von den Widerständen der Kaltleiter 53 und 54 ändert. Das Schwellwertgerät 14, also die Elektronik im oder am Rotor 7 des Uebertragers 1, ändert, wie bereits dargelegt, seine bzw. ihre Stromaufnahme in drei diskreten Wertstufen, wobei im Normalbetrieb der aufgenommene Strom gross, bei Warnung der Strom mittelgross und im Falle

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der Auslösung sehr klein ist.

Die Strommessung erfolgt mittels des ersten Widerstandes 58 sowie mit Hilfe des netzsynchrongesteuerten FET-Schalters (Feldeffekttransistors) 81, so dass hierdurch der Magnetisierungsstrom des Drehübertragers 1 unwirksam und nur der ohmsche Belastungsstrom erfasst wird. Die gesteuerte Gleichrichtung hat demnach den Vorteil, dass der störende induktive Anteil des Stromes nicht mitgemessen wird. Die Ansprechwerte der beiden Stufen bzw. Verstärker 56 und 57 für Warnung bzw. Auslösung werden mittels der beiden Potentiometer 82 und 83 eingestellt. Aus Sicherheitsgründen arbeiten das Warnrelais 56a sowie das Auslöserelais 57 mit Ruhestrom, so dass bei Speisespannungsausfall sowohl Warnung als auch Auslösung erfolgt. Die Speisespannung wird wie bei der vorgeschriebenen Ausführung vom Netztransformator 55 geliefert, Dreh

der den 'übertrager 1 und über den Steuergerätgleichrichter 8U die Elektronik des Steuergerätes 33 anspeist. Die Kopplungswiderstände 85 und 86 bewirken eine Mitkopplung vom Kollektor des ersten Verstärkers 56 bzw. zweiten Verstärkers 57 auf die Basis des dem ersten Verstärker zugeordneten Transistors 89_fbzw. dem zweiten Verstärker zugeordneten Transi· stors 90, wodurch eine Hysterese der Schaltpunkte der beiden Stufen des Steuergerätes 33 für Warnung einerseits und für Auslösung andererseits erreicht wird. Das Gerät wird dadurch

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unempfindlich gegen überlagerte Brummspannung. Die Abfangdioden 87 und 88 dienen dem Schutz der Verstärker 56 und 57 vor Ueberspannung beim Ausschalten des Warnrelais 56a bzw. des Auslöserelais 57a. Der Seriewiderstand 91 zum Feldeffekttransistor 81 bewirkt angenähert eine Mittelwertgleichrichtung. Mit 9 2 ist der Ladekondensator, mit 9 3 der Entladewiderstand und mit 94 ein weiterer Ladekondensator für die Speisespannung bezeichnet. 9 5 und 96 sind die Basiswiderstände der Transistoren 89 und 90. Mit 97 und 99 ist der erste Basisspannungsteiler des ersten Verstärkers 56 sowie mit 98 und 100 der zweite, dem Verstärker 57 zugehörende, Basisspannungsteiler benannt. Das Potentiometer 82 bildet zusammen mit dem sechsten Widerstand 101 den ersten Schwellwertspannungs teiler, der der Stufe für Warnung zugeordnet ist und das Potentiometer 83 bildet zusammen mit dem siebenten Widerstand 102 den der Stufe für Auslösung zugehörenden zweiten Schwellwertspannungsteiler.

Nach einer weiteren AusführungsVariante des Steuergerätes treten anstelle des dem ersten Verstärker 56 zugeordneten Transistors 89 sowie anstatt des dem zweiten Verstärker 5 7 zugeordneten Transistors 90 in vorteilhafter Weise je ein Operationsverstärker.

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Claims

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Patentansprüche

J l.y Messanordnung bei einer Maschine mit wenigstens einem

umlaufenden Maschinenteil, dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Maschinenteil als Messwertsignalgeber dienende Messfühler (53,5U) angeordnet sind, dass der Maschinenteil mit dem Rotor (7) eines Drehübertragers (1) mechanisch gekuppelt und hierbei die Messfühler (53,51) über Verbindungsleitungen (21) mit einem am oder im Rotor (7) befindlichen Schwellwertgerät (14) elektrisch verbunden sind, das mit Mitteln für die Umformung der Messwertsignale in Schwellwertsignale ausgestattet ist, und dass das mittels Verbindungsleitungen (19) mit der Rotorwicklung (11) des Drehübertragers (1) elektrisch verbundene Schwellwertgerät (14) über den Drehübertrager (1) mit einem mit der Statorwicklung (6) des Drehübertragers (1) mittels Verbindungsleitungen (20) elektrisch verbundenen Steuergerät (33) elektrisch gekoppelt ist, das Mittel für die Umformung der Schwellwertsignale in Warnsignale (51) und Auslösesignale (52) besitzt und zugleich als elektrisches Speisegerät der gesamten Messanordnung dient.
2. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehübertrager (1) als wirksames Eisen

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ein ringförmiges Statorblechpaket (3) sowie ein ringförmiges Rotorblechpaket (8) aufweist, wobei beide Blechpakete (3; 8) im Achsschnitt je eine U-förmige Schnittfläche besitzen, derart, dass beide Querschnitte zusammen einen O-förmigen Querschnitt ergeben. (Fig. 1)
3. Messanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im ringförmigen U-Profil des Statorblechpaketes (3) eine ringförmige Statorwicklung (6) und im ringförmigen U-Profil des Rotorblechpaketes (8) eine ringförmige Rotorwicklung (11) angeordnet sind, wobei die jeweilige Wicklung mit dem jeweiligen Blechpaket mittels Kunstharz verklebt ist. (Fig. 1)

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4. Messanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche des Statorblechpaketes (3) sowie des Rotorblechpaketes (8) mittels Kunstharz miteinander ver-« klebt sind. (Fig. 1)
5. Messanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (3) mittels Kunstharz mit einer Traghülse (4) und das Rotorblechpaket (8) in gleicher Weise mit einer Traghülse (9) verklebt sind, wobei die

im wesentlichen ringförmigen Traghülsen (4; 9) an wenigstens einer Stirnseite einen kreisringförmigen Flansch (5) bzw. (10) aufweisen. (Fig. 1)
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6. Messanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (3) mit der Traghülse (4) sowie das Rotorblechpaket (8) mit der Traghülse (9) verschweisst sind.
7. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (la) des Drehübertragers (1) am Lagerschild und der Rotor (7) des Drehübertragers (1) am freien Wellenende der zu überwachenden bzw. zu schützenden Maschine angeordnet sind.
8. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (13) des Drehübertragers (1) wenigstens teilweise 'hohl ausgebildet und dass in der Welle (13) oder an deren maschxnenseitigem Ende das Schwellwertgerät (IH) angeordnet ist. (Fig. 2)
9. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehübertrager (1) als wirksames Eisen ein ringförmiges Statorblechpaket (3) sowie ein ringförmiges Rotorblechpaket (8) aufweist, wobei die Bleche (16) des Stators ⁱ.(la) sowie die Bleche (17) des Rotors (7) im Achsschnitt.je eine L-förmige Schnittfläche aufweisen, derart, dass beide Querschnitte zusammen einen O-förmigen Querschnitt ergeben. (Fig. 2)

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10. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

Dreh.

dass das wirksame Eisen des Übertragers (1) aus ringförmigen gepressten Massekernen mit L-förmigem Querschnitt besteht, die aus Metallpulver und Kunstharz
oder gesintertem Material gebildet sind.
11. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertgerät (14) mittels der gerätseitig steckbareh Verbindungsleitungen (19) mit der Rotorwicklung (11) und mittels der mit Hilfe einer Steckverbindung (29) unterbrechbaren Verbindungsleitungen (21) mit den Messfühlern (53,54) verbindbar ist. (Fig. 3)
12. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

Dreh
dass der übertrager (1) an seinem Gehäuse (22) eine

weitere Steckverbindung (34) für den Anschluss des Steuer· gerätes'.33 aufweist. (Fig. 4a)
13. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertgerät 14 mit wenigstens je einer ein

Warn- bzw, Auslösesignal anregenden Mess-¹ 609830/0521

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stufe mit je einer Gruppe von Messfühlern (53;54) ausgestattet ist, wobei der Schwellwert der einen Gruppe höher liegt als der der anderen (Fig. 7 und Fig. 8a)
14. Messanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messfühler (53; 54) aus Kaltleitern bestehen, die vorzugsweise in Serie geschaltet sind. (Fig. 8a)
15. Messanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die der Warnung dienenden Messfühler der einen Gruppe bzw. Serie (53) einen niedrigeren Schwellwert, z.B. eine Nennansprechtemperatur von 110⁰C, aufweist als die andere der Auslösung dienende Gruppe bzw.

'i
Serie (54), die z.B. für eine Nennansprechtemperatur von

130°C vorgesehen ist. (Fig. 7 und Fig. 8a)
16. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät (33) ein Transformator (55) mit einer Anspeisung (50) vorgesehen ist, dessen zweite Sekundärwicklung (55c) mittels Verbindungsleitungen (20) an die Statorwicklung (6) des Drehübertragers (1) angeschlossen ist, dessen Rotorwicklung (11) das Schwellwertgerät (14) über einen dritten Gleichrichter (61) anspeist. (Fig. 7)

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17. Messanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstufen im wesentlichen aus einem ersten bzw. einem zweiten Transistor (66; 67) bestehen, deren Basisljeweils an der gemeinsamen Wurzel eines aus einem vierten bzw. fünften Widerstand (68; 69) und der ersten bzw. zweiten Gruppe von Kaltleitern (53; 54) gebildeten Spannungsteilers liegt, wobei die Gruppe von Kaltleitern (53; 54) an die gemeinsame Wurzel eines aus einem zweiten bzw. dritten Widerstand (62; 63) und einer ersten bzw. zweiten Zenerdiode (64; 65) gebildeten, an der Speisespannung liegenden Spannungsteilers angeschlossen ist, während der Kollektor des letztgenannten Transistors (66; 67) über vorzugsweise parallelliegende Widerstände (79; 80) an der Speisespannung liegt. (Fig. 7)
18. Messanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuergerät (33) ein Transformator (55) mit einer Anspeisung (50) vorgesehen ist, dessen erste Sekundärwicklung (55b) an einem das Steuergerät (33) speisenden ersten Gleichrichter (59) angeschlossen ist, und dass das Steuergerät (33) über einen in der Verbindungsleitung (20) zwischen der zweiten Sekundärwicklung (55c) und der Statorwicklung C6) angeordneten zweiten Gleichrichter (60) und diesem parallelgeschalteten ersten Widerstand (58) mit dem Schwellwertgerät (14) gekoppelt ist. (Fig. 7)

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19. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (3 3) wenigstens zwei Verstärkerstufen mit je einem ersten bzw. zweiten Verstärker (56; 57) ausgestattet ist, wobei der Schwellwert des einen Verstärkers höher liegt als der des anderen. (Fig. 7 und Fig. 8b)
20. Messanordnung nach Anspruch 19 , dadurch gekennzeichnet, dass der der Warnung dienende erste Verstärker (56) einen höheren Schwellwert aufweist als der der Auslösung dienende zweite Verstärker (57). (Fig. 7 und Fig. 8b)
21. Messanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verstärker aus je einem Transistor (56; 57) bestehen, in dessen Kollektorzweig die Spule des Warnrelais (56a) bzw. des Auslöserelais (57a) geschaltet ist.
22. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung des Schwellwertgerätes (14) sowie des Steuergerätes (33) als Ruhestromschaltung ausgeführt ist. (Fig. 7, 8a und 8b)
23. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (33) für die Strommessung mit einem

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ersten Widerstand (58) und einem netzsynchrongesteuerten Feldeffekttransistor (81) mit einem hierzu in Serie liegenden Serienwiderstand (91) ausgestattet ist. (Fig. 8b)
24. Messanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (33) mit wenigstens zwei Verstärkerstufen mit je einem ersten bzw. zweiten Verstärker ausgestattet ist, wobei der erste und der zweite Verstärker aus je einem Transistor (56; 57) bestehen, in dessen Basiszweig je ein weiterer Transistor (89; 90) geschaltet ist, derart, dass der Kollektor des ersten bzw. zweiten Verstärkers (56; 57) über je einen Kopplungswiderstand (85; 86) mit der Basis des jeweiligen weiteren Transistors (89; 90) mitgekoppelt ist.
25. Messanordnung nach Anspruch 2if, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt der weiteren Transistoren (89; 90) Operationsverstärker vorgesehen sind.
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