DE3216864A1

DE3216864A1 - Verfahren zum kurzschlussschutz einer elektrischen drehstrommaschine und einrichtung zur verwirklichung desselben

Info

Publication number: DE3216864A1
Application number: DE19823216864
Authority: DE
Inventors: Dmitrij F Bajda; Mark Ja Klezel; Aleksandr N Novosilov; Valentin E Poljakov; Ivan N Soloducin; Jakov S Tsepeljuk
Original assignee: PAVLODARSK IND I
Current assignee: PAVLODARSK IND I
Priority date: 1981-05-06
Filing date: 1982-05-05
Publication date: 1982-12-16
Also published as: SU1046826A1; JPS57211933A; FR2505570A1; DE3216864C2; FR2505570B1

Description

FATENTANW*5i_«T«E · ⁵· Mai 1982

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2WEIBRÜCKEtviST«i1Ö c ·

8OOO MÜNCHEN 2 ^

BBÖGHÄEIBUMG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik, insbesondere auf Verfahren des Kurzschlußschutzes von elektrischen Drehstraumaschineη und auf Einrichtungen zur Ausübung dieser Verfahren.

Die vorliegende Erfindung kann erfolgreich zum Kurzschluliscnutz von elektrischen Drehstrommaschinen und in erster Linie zum Sohutz vor Windungssohlüssen in der btanderwicklung der· Maschine Anwendung finden.

Die gegenwärtige Entwicklung der Produktion erfordert die ununterbrochene Steigerung der Anzahl von elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen Drehstrommaschinen

/ gleichzeitiger Erhöhung ihrer Leistung. Infolgedessen werden immer höhere Anforderungen an die Gefahrlosigkeit beim Betrieb dieser Maschinen insbesondere in explosions- - und brandgefährlichen Medien sowie an die Herabsetzung ihres Reparaturaufwandes und infolgedessen höhere Forderungen an die Sicherheit ihres Kurzschlußscnutzes gestellt. . Die bekannten Schutzverfahren und Einrichtungen zur Ausübung derselben ermöglichen jedoch die rechtzeitige Feststellung der Kurzschlüsse in der Standerwicklung der elektrischen Drehstrommaschine nicht.

Bekannt ist ein Verfahren zum Kur zscnluß schutz einer elektriscnen Drehstrommaachine (siehe z.B. Gimojan G.G.: "Heiaisschutz von Bergwerks-Blektroanlagen·¹, Moskau, Verl. üedra, 1978) durch die Formierung von Phasenströmen in Phasenwicklungen des Ständers der elektrischen Drehstrommaschiiie unter gleichzeitiger Erzeugung eines Magnetflusses durch die Windungen der Stirnteile der Spulengruppen jeder Wicklungsphase des Ständers, Aussonderung des Stromes der Gegenkomponente aus den Phasenströmen, Messen desselben, Vergleichen mit der maximalen Stromgröüe der Gegenkomponente, die aus den Phasenströmen in fehlerfreien Betrieben ausgesondert wurde, und Formierung eines Signals zur Ausschaltung der elektrischen Drehstrommasohine, falls der gemessene Strom der Gegenkomponente dessen angegebene maximale GrÖBe übersteigt.

Es ist ebenfalls eine Kurzschlußschutzeinrichtung einer

elektrischen Drehstronimascnine bekannt, die dieses Verfahren ausübt (siehe z.B. Gimojan G.G.: "Heiaisschutz von Bergwerks-k'lektroanlagen", Moεkau, Verl. Nedra, 197Ö) und drei St rom umformer, deren jeder Eingang an die entsprechende Phase der elektrischen Drehstrommaschine ange-

eine

schlössen ist, und/Elektrisch untereinander in Eeihe geschaltet) Einheit zur Aussonderung der Stromgegenkomponente, die an die Stromumformer angeschlossen i3t,iStrömmeß- - und Vergleichseinheit und|^rmierungseinricht_ung.des Ausschaltsignals der elektrischen Drehstrommaschine,/ enthält. Nach diesem Verfahren und der Einrichtung zu dessen Ausübung treten jedoch die aus den Phasenströmen ausgesonderten Ströme der Gegenkomponente auoh in fehlerfreien Betrieben auf, wobei sie beispielsweise beim Anlassen der elektrischen Drehstrommaschine Größen erreichen, die mit

den. bei Windungsschlüssen ausgesonderten Strömen der Gegenkomponente vergleichbar sind, was zur Kotwendigkeit der Empfindlichkeitsverminderung des' Schutzes und somit - der ganzen Einrichtung führt.

Nach diesem Verfahren und der Einrichtung zu dessen Ausübung rufen die Windungssohlüsse in der Stand er wicklung der elektrischen Maschine noch nicht deren Ausschaltung hervor, was zum Entstehen von Phasensohlüssen und z.B. zur Beschädigung der Standerwioklung führt. Erst darm tritt ein A us schalt signal der elektrischen Maschine auf ,was auf die ungenügende Schnellwirkung der Einrichtung hinweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vereiner

fahren zum Kurzschlußsohutz / elektrischen Drehstrommaschine zu entwickeln, das solche zusätzliche Operationen enthält, die die Erhöhung der Empfindlichkeit und der Schnellwirkung des Kurzscnlußschutzes der elektrischen Maschine ermöglichen und eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens zu schaffen, die solche zusätzliche Einheiten aufweist, die die Erhöhung der Empfindlichkeit und der Schnellwirkung der Einrichtung ermöglichen.

Dieses wird dadurch erreicht, daß im Verfahren zum Kurjsschlußsciiutz einer elektrischen Drehstrommaschine durch Formieren von Phasenströmen in Phasenwicklungen des. Stan-

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' unter

derg der elektrischen Drehstromniaschine / gleichzeitiger Erzeugung eines Magnetflusses durch/Windungen der Stirnteile der Spulengruppen jeder Phase der Ständerwicklung, Aussondern der Stromgegenkomponente aus den Phasenströmen, Messung derselben, Vergleich des Meßwertes mit dem Höchstwert der Stromgegenkomponente, der aus den Phasenströmen in fehlerfreien Betrieben ausgesondert wurde, und Formierung eines Ausschalteignals für die elektrische Drehstrommaschine, falls der gemessene Wert der Stromgegenkomponente den angegebenen Höchstwert übersteigt, erfindungsgemäß gleichzeitig mit der Messung der Stromgegenkomponente der Summenwert der elektromotorischen Kraft (EMK) gemessen wird, die durch den Magnetfluß der Windungen der Stirnteile der Spulengruppen sämtlicher drei Phasenwicklungen des Ständers erzeugt wird, dieser mit dem Höchstwert der EMK verglichen wird, die durcn diesen Magnetfluß in betrieben erzeugt wird, welche Kurzscnlüsse in der Ständerwicklung der elektrischen Drehstrommaschine ausschließen, und ein zusätzliches Signal formiert wird, welohes die elektrische Drehstrommaschine abschaltet, wenn der gemessene EMK-Wert die angegebene maximale Große übersteigt.

Dieses wird auch dadurch erreicht, daß die Einrichtung

einer
zum Kurzschlußschutz / elektrischen Drehstrommaschine zur

Ausübung des vorgeschlagenen Verfahrens, bestehend aus drei

jeweiliger
Stromumformern,' deren / Eingang an die entsprecnende Phase der elektrischen Drehstrommasohine angeschlossen ist, und aus «(elektrisch untereinander in Heihe geschaltet/ j Detektor der Stromgegenkomponente, der an die Stromumformer

. einer
angeschlossen ist,/Einheit zum Messen und Vergleichen der

einer /
Ströme und/ Form ie rungs einrichtung des Aus schalt signals der

' die ^-> sind

elektrischen Drehstrommaschine/, erfindungsgemäß elektrisch

/ ein
untereinander in Reihe geschaltet ι Mittel zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EiVIK, welches elektromagnetisch mit den Windungen der Stirnteile der Spulengruppen jeder Phasenwicklung des Ständers verbunden ist, eine zusätzliche Einheit zum Messen und Vergleichen und eine zusätzliche Formierungseinrichtung des Ausschalt signals der elektriscnen Drehstrommaschine enthält.

as ist vorteilhaft, dau in der erf indungs gemäße η riclitung das Mittel zum Summieren und Umformen der Magnetflüsse in BI¹AK mechanisch untereinander verbundene Spulenkörper und elektromagnetisches empfindliches Element, welcnes an die zusätzliche Meß- und Vergleichseinheit angeschlossen ist, enthält.

Bs ist wünschenswert, daß der Spulenkörper aus einem Dielektrikum als eine zylindrische Spule ausgebildet ist, die innerhalb der elektrischen Drehstrommaschine so befestigt ist, daß die Stirnflächen der Spule senkrecht zur Drehachse des Läufers der elektrischen Drehstrommaschine stehen, und die Drehachse mit der Achse der Spule zusammenfällt, und als elektromagnetisches empfindliches Element eine die Spule umgebende Wicklung ausgenutzt ist. Bs kann manchmal vorteilhaft sein, den Spulenkörper als .. aus stromleitendem Werkstoff gefertigten Hing auszubilden, dessen Hache senkrecht zur Drehachse des Laufers der elektrischen Drehstrommaschine stent und dessen ■■ geometrischer Mittelpunkt sich auf dieser Achse befindet, während das empfindliche Element einen Ferritkern, der den Hing umgibt, und eine Wicklung, die den Ferritkern umgibt, enthält.

Vorteilhaft iat es ebenfalls, daß das Mittel der Summierung und Umformung untereinander parallel geschaltete

entsprechend
Geber des Magnetflusses / der Zahl der Sp ulengr uppenpaare enthält, von denen jeder elektromagnetisch mindestens mit einem Sp ulengr up penpaar verbunden und an die zusätzliche Meß- und Vergleichseinheit angeschlossen ist.

Es ist ratsam, jeden Masnetflußgeber elektromagnetisch

der
mit einem Spulengruppenpaarijeweiligen Phase zu verbinden.

Zu empfehlen ist es auch, jeden Magnetfluß geber elektromagnetisch mit einem Spulengruppenpaar verschiedener Phasen zu verbinden.

Am vorteilhaftesten ist es, in dem Falle, wenn jeder Magnetflußgeber elektromagnetiach mit zwei Spulengruppenpaaren verbunden ist, jeden Magnet flußgeber elektromagnetisch mit. einem Paar, das aus Spulengruppen einer Phase besteht, und mit einem anderen Paar, das aus einer der erwähnten

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Spulengruppen und Spulengruppen der anderen Phase besteht, zu verbinden.

Es ist ebenfalls ratsam, daß jeder MagnetfluiSgeber mindestens ein Wicklungspaar enthält, dessen jeweiliger gleiohnamiger Anschluß· in einem Verbindungspunkt vereinigt ist, wobei die Längsaohse jeder Wicklung parallel zur Drehachse des Läufers der elektrischen Drehstrommaschine angeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Erfassung von Windungsschlüssen in der Ständerwicklung einer elektrischen Drehstrommaschine im Zeitpunkt ihres Auftretens, wodurch die Empfindlichkeit und die Schnellwirkung der Einrichtung erhöht werden.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung an einem Ii? Ausfuhrungsbe!spiel an Hand von Zeichnungen

näher erläutert. Es zeigen

• ein

Pig.l/Blockschaltbild einer Einrichtung zum Kurzschlußschutz einer elektrischen Drehstrommaschine, die das

. vorgeschlagene Verfahren ausübt nach der Erfindung;

ein

Fig. 2j]Punktionss ehalt bild des Stirnteiles der elektrischen Drehstrommaschine mit dem Mittel zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EMK, das als eine Spule mit Wicklung (Längsschnitt) ausgebildet ist nach der Er-• f indung·, _elne -

-Fig. 3!Gesamtansicht der Spule mit Wickeldraht nach

der Erfindung;
eine
Pig. 4 J Gesamtansicht des Stirnteiles der elektrischen

Drehstrommaschine mit dem Mittel zum Summieren und Umformen von Magnetfluss igen in EMK, das als ein Sing mit Ferritkern (schaubildliche .Ansicht) ausgebildet ist nach der Erfindung; _ein ·

Fig. 51Strukturbild des Mittels zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EMK mit Magnetflußgebern, die an die Spulengruppen einer Phase angeschlossen sind nach der Erfindung;

exn

Fig. 61 Strukturbild des Mittels zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen, die an die Spulengruppen verschiedener Phasen angeschlossen sind nach der Erfindung;

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- 10 -

ein

Pig. 7 j Struktur bild des Mittels zum Summier en und Umformen von Magnetflüssen in BMK nacii Fig. 5 mit Magnetflußgebern, die gleichzeitig an die Spulengruppen einer und

verschiedenem Phasen angeschlossen sind nach der Erfindung; ein

Fig. 8 !Prinzipsehaltbild des Magnetflußgebers nach

der Erfindung;,
eine
Fig. 9!Anordnung der Geberwicklungen in bezug auf die

Spulengruppen und die Drehachse des Läufers der elektrischen Drehstr.ommaschine nach der Erfindung: eine

Fig. 10jAnsicht in Pfeilrichtung A in Fig. 9,

nach der Erfindung.

Das Verfahren zum Kurzsohlußschutzeiner elektrischen Drehstrommaschine besteht darin, daß in Phasenwicklungen der elektrischen Drehstrommas oh ine Phasenströme formiert

Ii? werden und gleicnzeitig ein Magnetfluß duroh die Windungen der Stirnteile der Spulengruppen jeder Phasenwicklung des Ständers erzeugt und der gegenläufige Strom aus den Phasenströmen ausgesondert wird. Hiernach werden gleich-.ze it ig dieser Strom und die Summengröße der EMK gemessen, die durcn den Magnetfluß der Windungen der Stirnteile der Spulengruppen sämtlicher Phasenwicklungen des Ständers in Betrieben induziert wird, die Kurzsohlüsse in Ständerwicklungen ausschließen. Falls die gemessene Werte der Stromgegenkomponente und der EMK ihre Höchstwerte übersteigen, werden Ausschaltsignale der elektrischen Drehstrommaschine formiert.

Die Einrichtung zum Kurzschlußscnutz der elektrischen Drehstrommaschine, die das vorgeschlagene Verfahren ausübt, enthält Stromumformer 1,2,5 (Fig.l), die an entspre- chende Phasen 4,5,6elner elektrischen Drehstrommasohine 7 angeschlossen sind. Die Phasen 4, 5» 6 besitzen entsprechende Spulengruppen 8 und 9» 10 und 11, 12 und 13. Jede Spulengruppe 8, 9> 10, 11, 12, 13 enthält Windungen 14 (Fig. 2) der Stirnteile der Wicklung des Ständers 15 der Maschine 7· Mit den Windungen 14 sämtlicher Spulengruppen 8, 9, 10, 11, 12, 13 ist ein Mittel 16 zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EMK mit seinen entsprechenden Eingängen 17, 18, I9, 20,21,22 elektromagnetisch verbunden.

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An die Ausgänge der Umformer 1, 2, 3 isteine Einheit 23 zur Aussonderung der Gegenkomponente des Jätroms angeschlossen. An die Einheit 23 ist eine Strommeß- und Vergleichseinheit 24 und an die letztere eine Formierungseinrichtung 25 des Ausschaltsignals der elektrischen Drehstrommaschine angeschlossen. An die Ausgänge 26, 27 des Mittels 16 ist eine zusätzliche Meß- und Vergleichseinheit 28 und an die letztere eine" zusätzliche F orm ie rungs einrichtung 29 des Ausschaltsignals der elektrischen Drehstruinmäschine angescnlossen.

An die Formierungseinrichtungen 25 und 29 und an die Phasen 4, 5, 6 ist ein Ausschalter 30 der elektrischen Drehstrommaschine 7 angeschlossen.

Das Mittel 16 zum Summieren und Umformen von Magnet-

einenL flüssen in EMK enthält einen Spulenkörper, der als eine ausj Dielektrikum gefertigte, zylindrische Spule (Fig. 2, ~j>) aus_r gebildet ist, und ein elektromagnetisches empfindliches Element,'das eine auf die Spule 31 gewickelte Wicklung 32 ,darstellt. Die Enden der Wicklung 32 dienen als Ausgänge des Mittels 16. Die Spule 31 wird am Lagerschild 33 der Maschine 7 mittels einer Verschraubung 34 so befestigt, daß ihre Stirnflächen senkreont zur Drehachse 25 des Läufers 36 der Maschine 7 stehen.

Nach einer anderen Auaführungsvariante des Mittels 16 zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in IiMK ist der Spulenkörper als ein Ring 37 (Fig· 4) ausgebildet, der mittels einer Bandage 38 an den Windungen 14 so befestigt ist, daß die !fläche des Hinges 37 senkrecht zur Achse 35 steht und sein geometrischer Mittelpunkt mit dieser Achse

^O 55 zusaiiimenfällt. Das elektromagnetische empfindliche Element enthält einen Ferritkern, der als ein den fiing 37 umgebender Ring ausgebildet ist. Auf den Kern 39 ist eine Wicklung 40 gewickelt, deren Enden die Ausgänge 26, 27 des Mittels 16 darstellen.

Naoh einer weiteren Ausführungevariante enthält das Mittel 16 (Fig. 1,5) zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EMK drei Magnetflußgeber 41, 42, 43 gemäß der Zahl der Spulengruppenpaare S und 9, 10 und 11, 12 und 13

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der entsprechenden Phasen 4. 5, 6. Jeder der Geber 41, 42, 43 ist elektromagnetisch mit ι entsprechenden Spulengruppenpaar ti und 9 (Phase 4), 10 und 11 (Phase 5), 12 und 13 (Phase 6) verbunden. Die Ausgänge der Geber 41, 42, 43 stellen die Ausgänge 26, 27 des Mittels 16 dar.

Nach einer anderen Variante der Ausführung des

Mittels 16 (Fig. 1, 6) zum Summieren und Umformen von Hagnet fluss en in EMK ist jeder seiner Geber 41, 42, 43

elektrpiuagnetisoh. mit dem S pule ^rU₁J penpaar ti

bzw. bzw.

und 11/9 und 13 / 10 und 12 der verschiedenen Phasen 4 und 5, 4 und 6, 5 und 6 sinngemäß verbunden.

Wach einer weiteren Ausführungsvariante des Mittels 16 (Fig. 1,7) zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EMK ist der Geber 41 in diesem elektromagnetisch mit zwei Spulengruppenpaaren ü und 9 (Phase 4) sowie Ü und 11 (Phasen 4 bzw. 5) > der Geber 42 mit zwei Spulengruppenpaaren 12 und 13 (Phase 6) sowie 9 und 13 (Phasen 4 bzw. 6) und der Geber 43 mit zwei Spulengruppenpaaren 10 und 11 (Phase 5) sowie 10 und 12 (Phasen 5 bzw. 6) verbunden.

Jeder der Magnetflußgeber 41, 42, 43 enthält Wicklungen 44 und 45 (Fig.ä). Je ein gleichnamiges Ende der Wicklungen 44 und 45 sind im Verbindungspunkt 46 vereinigt, während die übrigen gleichnamigen Enden als Ausgänge 26, 27 des Mittels 16 dienen.

Die Ldnbsachsen 47 (Pig. Ü, 9, 10) beider Wicklungen 44 und 45 stehen senkrecht zur Drehachse des Läufers 36,

Die Einrichtung zum Kur zscülußschut ζ einer elektrischen Drenstrominascnine zur Ausübung des vorgeschlagenen Verfahrens funktioniert folgend er weise.

Es sind folgende hauptsächliche Störungen der Ständerwicklung einer elektrischen Drehstrommaschine bekannti

den

- Windungsscnluß in j Stirnteilen der Ständerwicklung ei ner der Phasen;

- Kurzschluß zwischen den Phasen in der Ständerwicklung;

- Kurzschluß zwischen den Phasen am Ausgang der elektrischen Drehstrowmaschine;

- Kurzschluß zwischen den Phasen im Kabel, das die elektrische Maschine und den Ausschalter verbindet;

- Doppelerdschluß der ütänderwioklung.

Bei Kurzschlüssen zwischen den Windungen 14 (Jj'ig. 2) und Phasenlcurzschlüssen in der Wicklung des Ständers Ib» wenn die Zahl der kurzgeschlossenen Windungen 14 mehr als ^lj 20 bis 30% der Gesamtzahl der Windungen 14 ausmacht, tritt am Ausgang der Einheit 23 (S¹Ig. 1) zur Aussonderung der Gegenkomponente des Stromes ein Signal auf. Xn der Strommeß- und-Vergleichseinheit 24 wird die Größe dieses Signals mit dem Höchstwert der Stromgegenkomponente verglichen, der aus den Phasenströmen in fehlerfreien Betrieben ausgesondert wurde. Hiernach gelangt das Signal in die Formierungseinrichtung 25 des Ausschaltsignals der elektrischen Drehstrommaschine, die ein Ausschaltsignal für den Schalter 30 gibt.

den

Beim Kurzschluß zwisonen· Windungen 14 (Pig. 2 ) des Ständers 15 der Mascnine 7 werden die Magnetflüsse, die innerhalb der elektrischen Maschine 7 durch die Ströme der Windungen 14 der Spulengruppen 8, 9, 10, 11, 12, 13 der Stirnteile der Wicklung des Ständers 15 der Phasen 4, 5> 6 erzeugt werden, vom Mittel 16 zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EMK summiert und in EMK umgeformt. Von den Ausgängen 26 und 27 des Mittels 16 gelangt die EBjK in die zusätzliche Meß- und Vergleichseinheit 28. In der . Einheit 28 wird sie mit dem Höchstwert der SLiIK verglicnen, der in Betrieben ermittelt wurde, die die Kurzschlüsse in der Ständerwicklung 15 der Maschine 7 ausschließen. Da die EMK an den Ausgängen 26 und 27 dea Mittels 16 bei dieser Kurzschlußart größer als der erwähnte Höchstwert ist, tritt am Ausgang der Einheit 28 ein Signal auf, welches in die Formierungseinrichtung 29 des Aussonaltsignals der elektrischen Drehstrommaschine gelangt, wonach die letztere das Ausgangesignal für den Ausschalter 30 auegibt.

Beim Summieren der Magnetflüsse von sämtlichen Spulengruppen 8, 9, 10, 11, 12, 13 (Fig. 1,2) gleichzeitig funktioniert das Mittel 16 zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EiViK folgenderweise.

Bei einem Windungεsohluß in jeder beliebigen der Bpulengruppen 8, 9, 10, 11, 12, 13 dringt der durch den

Strom in deren Wicklungen erzeugte Magnetfluß in die Wicklung 32 der üpule j>l (Fig· 1» 2, 3) ein und induziert eine SMK an ihren Enden. Die Große dieser EMK ist höher als der Höchstwert der MK, der an den Enden der Wicklung 32 in Betrieben induziert wird, welche die Kurzschlüsse in der Wicklung des Ständers 15 ausschließen. durch

In größeren elektrischen Drehstrommascninen 7 b

den
der durch· den Strom in ι W indungen 14 erzeugte Magnetfluß bei einem Windungsschiuß in jeder beliebigen Spulengruppe ü, 9, 10, 11, 12, 13 der Wicklung des Ständers 15 den ßing 3? (Fig. 4)/ wodurch ein Strom induziert wird, der ein

Magnetfeld um diesen Ring 37 erzeugt. Durch den ferritkern 39 fließt ein Strom, der anlSnden der wicklung 40 (Pig. 4} eine EMK erzeugt, die größer als der Höchstwert der EMK ist, der an diesen Enden in Betrieben erzeugt wird, die Kurzscnlüsse in der Wicklung des Ständers 15 ausschließen'.

Beim Summieren von Magnetflüssen einzelner Spulengruppen 8, 9, 10, 11, 12, 13 funktioniert das Mittel 16 zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen folgenderweise.

den In einem Fall stammt der Magnetfluß vonjSpulengruppen-

paaren 8 und 9, 10 und 11, 12 und I3 (Fig. 1,5) einer Phase 4, 5 bzw. 6. Das Signal von den Gruppen 8 und 9 gelangt über die Eingänge 17. und 18 an den Geber 41, dieses von

2^lj> den Gruppen 10 und 11 über die Eingänge 19 und 20 an den Geber 42 und dieses von den Gruppen 12 und 13 über die Eingänge 21, 22 an den Geber 43. Dadurch tritt an den Ausgängen 26 und 27 des Mittels 16 eine EMK auf, die größer als der Höchstwert der EMK ist, der an diesen Ausgängen 26 und 27 in Betrieben induziert wird, die Kurzschlüsse in der Wicklung des Ständers I5 ausschließen. ,

In einem anderen Fall stammt der Magnetfluß von Spulengruppenpaaren 8 und 11, 9 und 13, 10 und 12 (Fig. 6) verschiedener Phasen 4 und 5> 4 und 6 bzw. 5 iuid 6. Das Signal von den Gruppen 8 und 11 gelangt über die Eingänge 17 und 20 an den Geber 41, dieses von den Gruppen 9 und 13 über die Eingänge 18 und 22 an den Geber 42 und dieses von den Gruppen 10 und 12 über die Eingänge I9 und 21 an

den Geber 45. Hiernach, funktioniert das Mittel 16 analog /,um oben beschriebenen Fall.

In einem weiteren fall .gelangt der Magnetfluß von zwei Üpulengruppenpaaren ti und 9 (Phase 4) und β und 11 (Phasen 4 bzw. 5) an den Geber 41 (Pig.7), der von zwei Spulengruppenpaaren 12 und 15 (Phase 6) und 9 und 15 (Phasen 4 bzw. 6) an den Geber 42, und der von zwei lipulengruppenpaaren lü und 11 (Phase 5) und IO und 12 (Phasen 5 bzw. 6) an den Geber 45. Hiernach funktioniert das Mittel 16 analog zum oben beschriebenen Pail.

Die Wirkungsweise eines der Magnetflußgeber 41, 42, 45 sei am Beispiel des Gebers 41 erläutert.

Die Wicklungen 44 und 45 (Fig. ö, 9, 10) werden vom Magnetfluß durcnsetzt, der durch, die Spülengruppen 8 bzw. 9 erzeugt wird. Da die Magnetflüsse der Gruppen ä und 9 bei störungen in der Wicklung des Ständers 15 sich yrößeninäßi^ wesentlich voneinander unterscheiden, so sind auch die in d'en Wicklungen 44 und 45 induzierten EMK verschieden groß. Dadurch tritt an den Enden der Wicklungen 44, (Ausgänge 26, 2? des Mittels 16) eine EMK auf, die großer als ihr erwähnter Höchstwert ist.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine wesentIicne Verminderung des Reparaturaufwandes von elektrischen Drehstrommascxiinen, die unterteilte Wicklungen aufweisen. Außerdem ermöglicnt die vorliegende Erfindung die

Erhöhung der Gefahrlosigkeit beim Betrieb elektrischer

Dr ehst r omraas chinen.

Claims

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PATENTANWÄLTE

ZELLENTIN

ZWEIBRÜCKENSTR. 15 80OO MÜNCHEN 2

Pawlodarskij industrialnyj 5. Mai 1982

institut _RZ/Os

Pawlodar / Sowjetunion

P 89 242

VERi¹AHEM ZUM EUKZSCHLTJSSCHUTZ BIlTSR .EL3EERISCHEN • DREHSTROMMASCHINE UND EINRICHTUNG ZUR VERWIRKLICHUNG DESSELBEN

QPATENTMSPRTICHEi Verfahren zum Kurzschlußschutz einer elektrischen Drehstrommaschine durch

- -Formieren von Phasenströmen in Phasen (4, 5, 6) der Wicklung des Ständers (15) der elektrischen Drehstrommaschine (7) unter gleichzeitiger Erzeugung eines Magnet-

die

flusses durch j Windungen (14) der Stirnteile der Spulengruppen (8 und 9, 10 und 11,12 und 13) jeder Phase (4,5,6) der Wicklung des Ständers (15),

- Aussonderung der Gegenkomponente des Stromes aus den Phasenströmen;

" Messung derselben,

- Vergleich mit der maximalen Stromgrößse der Gegenkomponente, die aus den Phasenströmen in fehlerfreien Betrieben ausgesondert wurde, und

- Formierung eines Signals, falls der gemessene Stromwert der Gegenkomponente die angegebene maximale StromgrSsse übersteigt, welches die elektrische Drehstrommaschine (7) ausschaltet, dadurch geke'nnzeichnet, dass

- gleichzeitig mit der Messung der Gegenkomponente

des Stroms der Summenwert der ME gemessen wird, die durch

den Magnetfluß der Windungen 14 der Stirnteile der Spulengruppen (S und 9, 10 und 11, 12 und 13) sämtlicher drei Phasenwicklungen (4, 5, 6) des Ständers (15) erzeugt wird,

ij - dieser mit dem Höchstwert der EMK verglichen wird,

die duroh diesen Magnetfluß in Betrieben erzeugt wird, welche Kurzschlüsse in der Wicklung des Ständers (15) der elektrischen Drehstrommaschine (7) ausschließen, und

- ein zusätzliches Signal formiert wird, welches die elektrische Drehstrommaschine (7) abschaltet, wenn der gemessene EMK-Wert die angegebene maximale Größe übersteigt.
2. Einrichtung zum Kurzschlußschutz von elektriscnen Drehstrommaschinen zur Ausübung des Verfahrens naoh Anspruch 1, bestehend aus

- drei Stromumformern (1, 2, 3)» deren jeweilige Eingänge ah die entsprechenden Phasen (4, 5i 6) der elektrischen Drehstrommas oh ine (7) angeschlossen sind, und aus/^ <£ie untereinander elektrisch in Reihe gesohaltet sind) Detektor (23) der Ütromgegenkomponente, der an die Stromumf oraier (1,2,3) angeschlossen ist, einer

Einheit (24) zum Messen und Vergleichen der Ströme und einer

Formierungseinrichtung (25) des Ausschaltsignals der elektrischen Drehstrommaschine (7)/7d ad u r c h gekennze ichnet, daß sie

elektrisch untereinander in Reihe geschaltet ein Mittel (16) zum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in EMK, welcn.es elektromagnetisch mit den Windungen (14) der Stirnteile der Spulengruppen (8 und 9, 10 und 11, 12 und 13) jeder Phasenwicklung (4, 5, 6) des Ständers (15) verbunden ist,

eine zusätzliche Einheit (28) zum Messen und Vergleichen der Ströme und

yj eine zusätzliche iOrmierungseinheit (29) des Ausschaltsignals der elektrischen Drenstrommaschine (7) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2,dadurch gekennze iohnet, daß

das Mittel (16) izum Summieren und Umformen von Magnetflüssen in BMK mechanisch untereinander verbundene Spulenkörper und ein

elektromagnetisches empfindliches Element, welches an die zusätzliche Meß- und Vergleicnseinheit (28) angeschlossen ist, enthält.
4. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daü

der Spulenkörper aus einem Dielektrikum als zylindrische Spule (51) ausgebildet ist, die innernalb der elektrischen Drehstrommaschine (7) so befestigt ist, daß die Stirnflächen der Spule (31) senkrecht zur Drehaohse (35) des Läufers (36) der elektrischen Drehstrommaschine (7) stehen, und die Drehachse (35) mit der Achse der Spu-Ie (31) zusammenfällt, und

als elektromagnetisches empfindliches Element die die Spui^:e (31) umgebende Wicklung (32) ausgenutzt ist.
5.'Einrichtung nach Anspruch 3» d a d u r c h gekennzeichnet, daß

der Spulenkörper als ein aus stromleitendem Werkstoff gefertigter Ring (37) ausgebildet ist, dessen Flache senkrecht zur Drehachse (35) des Läufers (36) der elektrischen Drehstrommaschine (7) steht und der geometrische Mittelpunkt sich an dieser Achse (35) befindet, während das empfindliche Element

einen Ferritkern (39)» der den Ring (37) umgibt, und eine Wioklung (40), die den Ferritkern (39) umgibt, enthält.
6, Einrichtung nach Anspruoh 2, dadurch g ekennzeichnet, daß

das Mittel (16) der Saminierung und Umformung

untereinander parallel geschaltete Geber (41, 42,

entsprechend
43) des Magnetflusses / der Zahl der Spulengruppenpaare (8 und 9, 10 und 11, 12 und 13) enthält, ν on denen jeder elektromagnetisch mindestens mit einem Spulengruppenpaar (8 und 9, 10 und 11, 12 und 13) verbunden und an die zusätzliche Meß- und Vergleichseinheit

(28) angeschlossen ist.
7. Einrichtung naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

jeder Magnetflußgeber (41, 42, 43) elektromagnetisch

mit einem Spulengruppenpaar (8 und 9» IO und 11, 12 und jeweiligen Phase (4, 5, 6) verbunden ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennze iohnet, daß

jeder Magnetflußgeber (41, 42, 4J) elektromagnetisch mit einem Spulengruppenpaar (8 und 11, 9 und 13, 10 und 12) verschiedener Phasen ( 4 und 5» 4 und 6, 5 und 6) verbunden ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g ekennze iohnet, daß in dem i'alle, wenn jeder Magnetflußgeber (41, 42, 43) elektromagnetisch mit zwei Spulengrappenpaaren (8 und 9> 8 und 11; 12 und 13, 9 und 13; 10 und 11, 10 und 12) verbunden ist,

jeder Magnetflußseber (41, 42, 43) elektromagnetisch mit einem Paar, das ausjSpulengruppen (ü und 9» 10 und 11, . 12 und 13) einer Phase (4, 5, 6) besteht,und mit einem anderen Paar, das aus einer der erwähnten Spulengruppen (8, 13, 10) unciSpulengruppen (11, 9» 12) der anderen Phase (5, 4, 6) besteht, verbunden ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetflußgeber (41, 42, 43) mindestens ein Wicklungspaar (44 und 45) enthält, deren jeweils gleichnamige Anschlüsse in einem Verbindungspunkt (46) vereinigt sind, wobei

die Längsachse (47) jeder Wicklung (44 und 46) parallel zur Drehachse (35) des Läufers (36) der elektrirschen Drehstrommaschine (7) angeordnet ist.