DE7031395U

DE7031395U - Einrichtung zur ueberwachung des luftspaltes in rotierenden elektrischen maschinen.

Info

Publication number: DE7031395U
Application number: DE7031395U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1970-05-20
Filing date: 1970-08-21
Publication date: 1972-04-13
Also published as: JPS5620481B1; SE366878B; GB1295608A; DE2041594A1; CA941899A; CH516885A; AT310846B; FR2091682A5; BE767296A; BR7103008D0; US3743934A; DE2041594B2; DE2041594C3

Description

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

Einrichtung zur Ueberwichung des Luftspaltes in rotierenden elektrischen Maschinen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ueberwachung des Luftspaltes in rotierenden elektrischen Maschinen.

Die Ueberwachung des Luftspaltes in rotierenden elektrischen Maschinen, z.B. Generatoren, Motoren, ist von wesentlicher Bedeutung für die Betriebssicherheit und Lebensdauer dieser Aggregate, da Lufespaltänderungen auf abnormales Betriebsverhalten schliessen lassen. Zu den Ursachen für Luftüpaltänderungen sind insbesondere Aen- · derung der Massenverteilung· im Rotor (Unwucht) und magnetische Unsymmetrien zu zählen.

Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen die Messung der Luftspaltänderung auf indirektem Wege erfolgt·, indem aus dem Schwingungsverhalten. des Rotors, z.B. durch Messen der AchsVerlagerung, auf die Grosse des Luftspaltes und seine zeitliche Aenderung geschlossen wird. Durch diese Massnahmen erhält man Jedoch nur ein genaues Bild über die herrschenden Verhältnisse an den Stirnseiten des Rotors. AchsVerlagerungen und damit Luftspaltänderungen im Innern der Maschine , die beispielsweise durch Wellenelastizität des Rotors hervorgerufen werden, sind mittels dieser Einrichtungen auf direktem wege nicht möglich=

Es ist weiterhin bekannt» im Stator der Maschine zusätzliche, von der oder den Hauptwicklungen galvanisch getrennte Hilfswicklungen anzubringen. Diese liefern bei der Rotation induzierte Wechselspannungen, die bei bekannter Drehzahl ein Mass für die Grosse des Luftspaltes am Ort der Hilfswicklung darstellen.

Der Nachteil derartiger Einrichtungen ist darin zu sehen, dass diese Hilfswicklungen zusätzlichen Wickelraum beanspruchen und sich aus diesem Grunde wenig für den nachträglichen Einbau eignen» Nachteilig ist ferner, dass besagte Einrichtungen ein von der Rotordrehzahl abhängiges Signal liefern.

,Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und eine Einrichtung zur Ueberwachung des Luftspaltes in rotierenden elektrischen Maschinen anzugeben, die auf der einen Seite eine direkte ueberwachung gestattet, auf der anderen Seite von der Rotordrehzahl unabhängig ist.

Das vorgenannte Ziel wird dadurch erreicht, dass der Stator der Maschine mit einer Mehrzahl von magnetfeldempfindlichen Sonden versehen wird, die paarweise in Form von Brücken zusammengeschaltet sind, wobei die Diagonalspannungen der besagten Brücken ein dem zu messenden Luftspalt entsprechendes Mass darstellen.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstrecken sich die magnetfeldempfindlichen Sonden über eine volle Polteilung. Als Messwandler in den Sonden können magnetfeldabhängige Widerstände» beispielsweise Feldplatten oder Magnetdioden, Verwendung finden.

Vorteilhaft ist es, eine der Anzahl der Nuten entsprechende Zahl von Einzelsonden vorzusehen, die in Reihe geschaltet sind. Dies bringt den Vorteil, dass Über die örtlichen InduktionsSchwankungen gemittelt wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Erfir.dur.gsgegenstandes besteht darin, das der Grcsse des Luftspaltes entsprechende Signal einer Crenzwert-MeIdeeinrichtung zuzuführen, die auf testiicnte einstellbare Verstimmungen der Brückenschaltung anspricht und beispielsweise nachgeschaltete Alarm-Einrichtungen betätigt.

Je nach Grosse und Gesamtlänge der zu überwachenden Maschine können mehrere dieser Luftspalt-Ueberwachur-tS-einrichtungen an der gleichen Maschine eingesetzt werden, wobei die einzelnen Signale in einer gemeinsamen Auswerte -Einrichtung verarbeitet werden.

In der Zeichnung sind erfindungsgenässe Λusführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

Es zeigt

Pig. 1 eine bevorzugte Anordnung der Sonden in Stator einer elektrischen Maschine,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Einzelsonde,

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung (teilweise in Blockdsrstellung) zur Durchführung des Verfahrens für ein Sondenpaar.

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Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugsziffern versehen. Alle zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung nicht notwendige;; Konstruktionsmerkmale sind fortgelassen worden.

Die Erfindung sei nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

In Fig. 1 ist der Stator einer elektrischen Maschine mit 1 bezeichnet, seine Zähne mit 2, seine Nuten mit 3· Am Stator 1 sind niagnetfeidempfindliche Sonden S₁,...,S^ angebracht. Jede dieser Sonden besteht jeweils aus zwei hintereinander geschalteten Einzelsonden 4,...,11, die jeweils auf den Zähnen 2 befestigt sind.

In.Fig. 2 ist eine Einzelsonde im Schnitt dargestellt. Die Sonde enthält ein magnetfeldempfindliches Widerstandselement, eine Feldplatte 12, und einen davon galvanisch getrennten ohmschen, nur temperaturabhängigen Widerstand 13» Der Widerstand 13 steht in engem thermischen Kontakt mit dem magnetfeldempfindlichen Widerstandselement und weist einen Temperaturkoeffizienten auf, der dem Betrage nach dem des magnetfeidempfindlichen Widerstandelementes entspricht, aber entgegengesetztes Vorzeichen besitzt. Beide Elemente 12 und 13 sind von einer elektrisch isolierenden Kunststoffumhüllung umgeben, die sie vor mechanischen Beschädigungen schützt und den Einbau erleichtert. Sowohl die An-

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Schlüsse l4 uriu 15 eier FfcVnlatte 12, als auch die Anschlüsse 16 und 17 des ohjnscnen Widerstandes 13 sind nach aussen geführt.

Alle Einzelsonden 4,...,11 (Fig. 1) sind in der gleichen Weise aufgebaut. Um die nachstehenden Ausführungen zu vereinfachen, soll die folgende Bezeichnungsweise verwendet werden:

Die Teile der Einzelsonde 4 werden durch den Index "4" gekennzeichnet. Demgemäss ist also die Feldplatte der Einzelsonde 4 mit 12^., der ohmsche Widerstand mit 1^j. etc. bezeichnet. Entsprechendes gilt für die Einzelsonden 5,...,11.

Fig. 3 zeigt (teilweise in Blockdarstellung) eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens für ein Sondenpaar S,, Sp, das aus den Einzelsonden 4 und 5, resp. 6 und 7 besteht. Wie eingangs erwähnt, sind die zwei zu einer Sonde gehörenden Einzelsonden in Reihe geschaltet derart, dass jeweils die Feldplatten einerseits resp. die ohmschen Widerstände andererseits in Reihe geschaltet sind.

Die Brückenschaltung besteht aus den vier Brückenzweigen A, B, C, D. Die Eckpunkte der Brücke sind mit 19, 20, und 22 bezeichnet, diese stellen die Klemmen der Brücke dar. Zwischen den Klemmen 19 und 20 liegen die in Reihe

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geschalteten Feldplatten 12^ und 12- der Einzelsonden h ~jr. 5· Zwischen den Klemmen 20 und 21 liegen die in

ze geschalteten climschen Widerstände 13^ und 13/; der Einzelsonden 6 resp. 7. Die in Reihe geschalteten ohnischen Widerstände 13 und 13^ der Einzelsonden 4 und 5 sind mit den Klemmen 21 und 22 verbunden, während die Feldplatten 12g und 12 der Einzelsonden 6 resp. 7 mit den Klemmen 22 und 19 verbunden sind. Zwischen den Klemnen 20 und 22 liegt eine Batter .ie 23. Die Klemmen 19 und 21 der Brücke sind mit den Eingangsklemmen eines Spitzenspannungsgleichrichters 24 verbunden. Au diesen ist wiederum ein Hessgerät 25 angeschlossen, das die Anzeige der Brückenverstimmung gestattet. Dieses Gerät ist so abgeglichen, dass seine Anzeige die Grosse des zu überwachenden Luftspaltes direkt In Längeneinheiten angibt. Der Spitzenspannungsgleichrichter 24 ist ausserdem mit den Eingang einer Ueberwachungseinrichtung 26 verbunden, die stets dann eine Alarm-Einrichtung (nicht eingezeichnet) betätigt, wenn die Brückenverstimmung, die ein Mass für die Grosse des Luftspaltes darstellt, einen bestimmten einstellbaren Wert überschreitet.

Die letztgenannten Einrichtungen, der Spitzenspannungsgleichrichter 24, das Anzeigegerät 25 und die Ueberwachungseinrichtung 26 sind zum Stande der Technik zählende Geräte, die nicht weiter beschrieben werden.

Claims

Neu** .jchufczansprüche

1« B-. ^ische Maschine mit einer Einrichtung zir Ueberwachung des Luftspaltes bei rotierender Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) der Maschine mit magnetfeldenjpfindliehen Sonden (S.,...,S^) versehen 1st, die paarweise zu Brükken zusammengeschaltet sind./
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sonde aus mindestens einen nagnetfeidempfindlichen Widerstandselenent (12) und einen ohnschen, nur ienäperaturabhängigem Widerstand (13) besteht.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonden sich paarweise diametral in Stator (1) gegenüber liegen.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sondenpaare vorgesehen sind, die um 90° gegeneinander versetzt im Stator angeordnet slnd._/
5. Elektrische Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass je«ie Sonde aus mehereren Einzelsonden bestehty
6. Elektriscne Maschine nach Anspruch 5* dadrrjh gekennzeichnet, dass höchstens so viele Einzelsonden wie Nuten pro
Polteilung vorgesehen sind.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet« dass das magnetfeldempfindliche Widerstandselement (12) eine Feldplatte ist.,
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nagnetfeldeapfindliche Widerstandselenent (12) eine Magnetdiode ist. /