DE1513706B2

DE1513706B2 - Erdschlusserfassungseinrichtung fuer den erregerstromkreis einer stnchronmaschine

Info

Publication number: DE1513706B2
Application number: DE19651513706
Authority: DE
Inventors: Dillon B.; Winer Bernhard B.; Pittsburgh Pa. Hoover (V.StA.)
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1964-02-07
Filing date: 1965-02-06
Publication date: 1972-12-21
Also published as: US3303410A; DE1513706A1; JPS429473Y1

Description

regerstromkreis 31 enthält einen rotierenden Anker 32, der elektromagnetisch mit dem Gleichstromfeld der Erregerwicklung 30 innerhalb der Haupterregermaschine 14 gekuppelt ist. Dadurch wird in den in Stern geschalteten Wicklungen 34, 36 und 38 des Ankers 32 eine Dreiphasenwechselspannung induziert. Die freien Enden der Wicklungen 34, 36 und 38 sind über Leitungen 40, 42 und 44 und über Sicherungen 48 der Sicherungseinrichtung 18 an Erregergleichrichter 46 angeschlossen.

Der Gleichstromkreis besteht aus der mit den Erregergleichrichtern 46 verbundenen Leitung 50 und einer an den Sternpunkt der Wicklungen 34, 36 und 38 angeschlossenen Leitung 52 sowie der zwischen die Leitungen 50 und 52 eingeschalteten Erregerwicklung 54 für die Synchronmaschine 16. Abhängig von dem Erregerstrom in der Erregerwicklung 54 werden Spannungen in den Wicklungen 56 der Synchronmaschine 16 induziert.

Für den Erregerstromkreis ist als Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses eine Erdungseinrichtung 58 vorgesehen. Diese Erdungseinrichtung enthält in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Schleifringe 60 und 62, die ebenfalls mit der Welle 22 mechanisch verbunden sind, wie schematisch in F i g. 1 dargestellt ist. Wie sich aus F i g. 2 weiter ersehen läßt, ist der Schleifring 60 mit Erde 64 verbunden. Als Erde kann hier die Welle 22 dienen. Der Schleifring 62 ist gegenüber der Welle 22 isoliert und läßt sich elektrisch mit einem Punkt des Erregerstromkreises 31 oder einem Punkt der in Stern geschalteten Wicklungen 34, 36 und 38 verbinden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Schleifring 62 an den Sternpunkt 66 der Wicklungen 34, 36 und 38 angeschlossen.

Zur Vervollständigung der Erdschlußerfassungseinrichtung dient eine Bürstenanordnung 68, die in ihrer Normalstellung nicht mit den Schleifringen 60 und 62 verbunden ist. Wenn die Bürsten 70 und 72 dieser Bürstenanordnung an die Schleifringe 60 und 62 angelegt werden, besteht eine Verbindung zvvisehen Erde 64 und dem Sternpunkt 66. In dieser Verbindung ist je nach Stellung eines Umschalters 80 ein Spannungsmeßgerät 76 oder ein Meßgerät 78 für den Isolationswiderstand eingeschaltet. Das Anlegen und Abheben der Bürsten 70 und 72 wird von einem Prüfschalter 103 gesteuert.

Bei der Erdschlußprüfung wird der Umschalter 80 zunächst mit dem Spannungsmeßgerät 76 verbunden. Wenn dieses eine hohe Spannung zeigt, so ist dies ein Zeichen für das Vorhandensein eines Erd-Schlusses im Erregerstromkreis 31. Ist jedoch nur eine kleine Spannung vorhanden, so kann diese von einer elektrostatischen Aufladung herrühren, oder es besteht ein Erdschluß in der Nähe des Sternpunktes 66. Um in solchen Fällen ebenfalls eine eindeutige Anzeige zu bekommen, läßt sich der Umschalter 80 umschalten, so daß in der Verbindungsleitung zwischen dem Sternpunkt 66 und Erde 64 das Meßgerät 78 für den Isolationswiderstand eingeschaltet ist. Mit diesem läßt sich bekannterweise unmittelbar der Isolationswiderstand messen, so daß man eine eindeutige Aussage über das Vorhandensein eines Erdschlusses erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Erdschlußerfassungseinrichtung für den Erregerstromkreis einer Synchronmaschine, deren Erregerwicklung über mitrotierende Erregergleichrichter an in Stern geschaltete, auf dem Läufer der Synchronmaschine angeordnete und die mitrotierenden Erregergleichrichter speisende Wicklungen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sternpunkt der Wicklungen (34, 36, 38) über mindestens einen Schleifring (62) und über eine Einrichtung zur Spannungs- oder Widerstandsmessung (76, 78) mit Erde verbunden ist.

2. Erdschlußerfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Erdverbindung der Einrichtung zur Spannungs- oder Widerstandsmessung ein zweiter mit der Welle (22) der Synchronmaschine elektrisch verbundener Schleifring (60) vorgesehen ist.

3. Erdschlußerfassungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Schleifring (62; 60, 62) eine normalerweise abgehobene Bürste (72; 70, 72) vorgesehen ist, die nur bei vorbestimmter Stellung eines Prüfschalters (103) an den zugehörigen Schleifring (62; 60, 62) anliegt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdschlußerfassungseinrichtung für den Erregerstromkreis einer Synchronmaschine, deren Erregerwicklung über mitrotierende Erregergleichrichter an in Stern geschaltete, auf dem Läufer der Synchronmaschine angeordnete und die mitrotierenden Erregergleichrichter speisende Wicklungen angeschlossen ist.

Derartige bürstenlose Generatorsysteme verwendet man insbesondere wegen ihrer erhöhten Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit, die sich insbesondere dadurch ergibt, daß keine ständig stromführenden Schleifringe mehr erforderlich sind. Die Regelung des Erregerstromes erfolgt durch Einstellung des feststehenden Magnetfeldes, das die Wicklungen zur Speisung der rotierenden Erregergleichrichter beeinflußt.

Bei diesen bekannten Generatorsystemen ist also der Erregerstromkreis vollständig abgeschlossen und üblicherweise an keiner Stelle geerdet, so daß ein eventuell auftretender Erdschluß, d. h. eine Verbindung zwischen einem Punkt des Erregerstromkreises und dem Läufer bzw. der rotierenden Welle, nicht zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise führen muß. Sollte jedoch bei einem bestehenden derartigen Erdschluß ein zweiter Fehler auftreten, so würde dies zu Schäden an der Anlage führen und eine sofortige Abschaltung des Generatorsystems erforderlich machen. Aus diesem Grund ist man an einer zuverlässigen Erdschlußanzeige interessiert, durch die man ohne Abschaltung des Generatorsatzes einen eventuell vorhandenen Erdschluß im Erregerstromkreis feststellen kann.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 156 166 ist es bekannt, einen Schutzwiderstand parallel zur Erregerwicklung einer Synchronmaschine, die aus einer in Stern geschalteten Wicklung über mitrotierende Gleichrichter gespeist wird, über Schleifringe dann einzuschalten, wenn eine Störung vorliegt. Eine Schaltungsanordnung zur Erfassung oder Anzeige von Erdschlüssen im Erregerstromkreis ist hierin jedoch nicht beschrieben. j Bei einer weiteren Schaltungsanordnung aus der ■ deutschen Patentschrift 738154 zur Erdschlußanzeige an der Läuferwicklung von Synchronmaschinen

ίο wird der Wicklung eine Wechselspannung über einen Schleifring aufgedrückt, um einen Erdschluß im Läuferkreis feststellen zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erdschlußerfassungsvorrichtung anzugeben, die in der Lage ist, einen Erdschluß an einem beliebigen Punkt des Erregerstromkreises einer Synchronmaschine mit mitrotierenden Erregergleichrichtern und ebenfalls mitrotierenden, die Erregergleichrichter speisenden Wicklungen zu erkennen, ohne daß eine künstliche Verspannung des Läuferkreises durch eine Zusatzspannungsquelle notwendig ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer Erdschlußerfassungseinrichtung der eingangs ί beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Sternpunkt der Wicklungen über mindestens einen Schleifring und über eine Einrichtung zur Spannungs- oder Widerstandsmessung mit Erde verbunden ist. Durch diese neue Anordnung ist es möglich, einen an beliebiger Stelle des Erregerstromkreises vorhandenen Erdschluß festzustellen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist für jeden Schleifring eine normalerweise abgehobene Bürste vorgesehen, die nur bei vorbestimmter Stellung eines Prüfschalters an dem zugehörigen Schleifring anliegt. Hierdurch bleiben die Vorteile der bürstenlosen Anordnung des Generatorsystems vollständig erhalten, da die vorhandenen Schleifringe nur für die Dauer der Erdschlußprüfung mit Bürsten in Verbindung gebracht werden müssen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines bürstenlosen Generatorsystems mit rotierenden Erreger- ύ

gleichrichtern, "

F i g. 2 ein Schaltbild des Erregerstromkreises und der daran angeschlossenen Erdschlußerfassungseinrichtung.

In F i g. 1 ist ein Generatorsystem 10 dargestellt, bei dem die rotierenden Erregergleichrichter 12 sowie eine Sicherungseinrichtung 18 und die Haupterregermaschine 14 auf einer Welle 22 angeordnet sind. Die Haupterregermaschine 14 erhält ihre Erregung von einer Hilfserregermaschine 20, die ebenfalls auf der Welle 22 angeordnet ist und einen Per- ' manentmagneten enthält, so daß das Generatorsystem 10 mit der Synchronmaschine 16 ohne Hilfsspannungsquelle in Betrieb genommen werden kann. In F i g. 2 ist die Welle 22 als strichpunktierte Linie 22 a dargestellt. Alle rotierenden Teile sind innerhalb dieser strichpunktierten Linie 22 a angeordnet.

In der Wicklung 26 der Hilfserregermaschine wird durch den sich drehenden Permanentmagneten 24 eine Wechselspannung erzeugt, deren Größe in einem Regler 28 eingestellt und in einen Gleichstrom umgewandelt wird, welcher durch die Erregerwicklung 30 für die Haupterregermaschine fließt. Der Er-