CH496347A - Schutz- und Überwachungseinrichtung an einem rotierenden Gleichrichteraggregat einer elektrischen Maschine - Google Patents

Description

  
 



  Schutz- und Überwachungseinrichtung an einem rotierenden Gleichrichteraggregat einer elektrischen
Maschine
Es sind rotierende Gleichrichteraggregate zur Erregung der umlaufenden Feldwicklungen von elektrischen Maschinen, insbesondere Synchronmaschinen bekannt, bei welchen den einzelnen Dioden oder den an ein und derselben Phasenleitung angeschlossenen, zueinander parallel geschalteten Dioden jeweils Sicherungen vorgeschaltet sind. Diese Sicherungen ermöglichen bei Durchschlag der Dioden, wenn diese zu mehreren parallel geschaltet sind, eine Abschaltung der kranken Gleichrichterzweige. Es ist üblich, bei derartigen Erregeranordnungen für grössere Leistungen mehr Dioden mit zugehörigen Sicherungen parallel zu schalten, als für den Erregerstrom unter Berücksichtigung der   Überregungs-    fähigkeit erforderlich ist.

  Eine solche Anordnung ermöglicht ohne weiteres, dass bei Ausfall beispielsweise einer einen Gleichrichterzweig bildenden Diodenstromleitung oder einer sehr kleinen Anzahl letzterer im Normalfall das Abstellen des Maschinensatzes, beispielsweise eines Turbogeneratorsatzes grosser Leistung, nicht erforderlich ist. Jedoch muss unter Umständen beim Ausfall eines oder mehrerer Gleichrichterzweige innerhalb der an dieselbe Phasenleitung angeschlossenen Diodenstrom-Leitungsgruppe infolge Abschaltung durch die Sicherungen der Maschinensatz mit verringerter Leistung betrieben und insbesondere die für den Fall von Kurzschlüssen vorgesehene Stosserregung ausser Kraft gesetzt werden, weil sich sonst die Gefahr ergeben würde, dass eine Überlastung in den übrigen Gleichrichterzweigen eintritt.

  Unter diesen umständen besteht ein grosses Bedürfnis, die Zahl der betriebsfähigen Gleichrichterzweige genau zu überwachen und die ausgefallenen Gleichrichterzweige festzustellen, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit hiervon den Erregerstrom zu begrenzen.



   An sich sind Überwachungseinrichtungen für rotierende   Gleicbrichteraggregate    mit den Dioden vorgeschalteten Sicherungen bekannt, bei denen der Ausfall der Sicherungen stroboskopisch unter Anwendung von den Ausfall anzeigenden Kennmeldern der Sicherungen überwacht werden kann.



   Es ist weiterhin bekannt, den den Diodenstrom führenden Leitungen ortsfeste, über den Umfang der die Dioden tragenden Räder (Gleichrichterträgerräder) verteilte Empfängerspulen zuzuordnen. Hierbei ist insbesondere die Anordnung derart getroffen, dass in einer Kupplungshälfte durch Herausdrehen von Nuten und Ausarbeiten von Schlitzen ein Polkranz hergestellt ist, dessen Polzähne durch den innerhalb Stromleitungsbolzen zur Erregerwicklung fliessenden Strom der Gleichrichter erregt werden, derart, dass in einem den Polkranz umgebenden Jochsystem mit Spulen dem Gleichrichterstrom proportionale Spannungen induziert werden. Diese Anordnung dient zur Messung des Erreger Stromes. Es ist mit ihr jedoch nicht möglich, aus der Vielzahl der Dioden die ausgefallenen ihrer Anzahl und ihrer Phasenzugehörigkeit nach zu erfassen.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine die vorerwähnten Nachteile vermeidende Schutz und Überwachungseinrichtung zu schaffen, bei der auf induktivem Wege der Ausfall von Dioden infolge Abschaltung durch Sicherungen eine Anzeige bzw. ein Warnsignal auslöst.



   Gegenstand der Erfindung ist nunmehr eine Schutzund Überwachungseinrichtung an einem rotierenden Gleichrichteraggregat einer elektrischen Maschine, wobei von einer umlaufenden Wechsel- oder Drehstromankerwicklung einer Erregermaschine der elektrischen Maschine den mit dieser Ankerwicklung umlaufenden, als Gleichrichterelemente dienenden Dioden Wechselstrom zugeleitet ist, der, über die mit elektrischen Sicherungen versehenen Diodenstromleitungen geführt, als Gleichstrom der Feldwicklung der elektrischen Maschine zugeleitet wird, wobei einer jeden der Diodenstromleitungen eines von mehreren ortsfesten, über den Umfang von mindestens einem die Dioden tragenden   Gleichrichterträgerrad verteilten induktiven Abfrageorganen zugeordnet ist.

  Die Erfindung besteht hierbei darin, dass die induktiven Abfrageorgane, die den als Diodenstrom-Leitungsgruppe an ein und demselben Phasenleitung angeschlossenen Diodenstromleitungen zugeordnet sind, eine Gruppe induktiver Abfrageorgane bilden, die beim Vorbeilaufen der einzelnen parallel liegenden Diodenstromleitungen gleichzeitig erregt werden, wobei jedes der dabei in jeder der induktiven Abfrageorgane der betreffenden Abfrageorgangruppe induzierten Ausgangssignale den einen der Eingänge je eines der jeder der Diodenstromleitungen zugehörigen elektronischen Steuerelemente zugeführt wird, welch letztere innerhalb je einer Steuerelementgruppe gleichfalls je einer Diodenstrom-Leitungsgruppe zugeordnet sind, wogegen an jeden anderen Eingang dieser elektronischen Steuerelemente   Synchionisierimpulse    periodisch zu solchen Zeitpunkten zugeführt werden,

   dass bei jedem Umlauf des rotierenden Gleichrichteraggregates durch jedes der elektronischen Steuerelemente der betreffenden Steuerelementgruppe nur ein Signal, und zwar das Signal durchgelassen wird, das in jenem induktiven Abfrageorgan induziert worden ist, das derselben Diodenstromleitung zugeordnet ist wie das jeweils durchlassende elektronische Steuerelement, und dass die Ausgangssignale der elektronischen Steuerelemente jeder der Steuerelementgruppen zu Anzeigevorrichtungen geführt sind, welche zur Ermittlung einer gestörten Diodenstrom-Leitungsgruppe und/oder zur Ermittlung der Anzahl der unterbrochenen Diodenstromleitungen pro zugehöriger Diodenstrom-Leitungsgruppe dienen.



   Eine Anordnung, bei der den über den Umfang eines Gleichrichterrades verteilt angeordneten Reihenschaltungen aus Dioden und Sicherungen der Wechselstrom von der Wechselstromerregermaschine über Wechselstromsegmente, welche mit den Phasenleitungen der Erregermaschine verbunden sind, phasenweise zeitlich verschoben zugeführt wird, veranschaulicht Fig. 1 in einem Prinzipschaltbild. In dieser Fig. bedeuten U-V-W je drei Phasenringsegmente der Gleichrichterträgerräder I und II, - im folgenden vereinfachend als Gleichrichterräder bezeichnet - denen von der Wech   seistromerregermaschine    (in der Fig. nicht dargestellt) die Wechselspannung bzw. der Wechselstrom zugeführt wird. d sind mehrere in Parallelschaltung an die Phasenringsegmente U-V-W angeschlossene Dioden.

  Die Phasenringsegmente U,V,W ihrerseits sind an die entsprechenden Phasenleitungen der Haupterregermaschine angeschlossen, weshalb letztere vereinfachend gleichfalls mit U,V,W im folgenden bezeichnet werden. r   (+)    bzw. r (-) sind Sammelringe für die Gleichstromableitung. Zwischen den Dioden d und den Phasenringsegmenten U,V,W sind jeweils einzelne Sicherungselemente eingeschaltet. Wie in der Fig. angedeutet ist, sind nahe den einzelnen Zuleitungen zwischen den Pha   senringsegmenten    U-V-W und den Dioden d im Bereiche des Gleichrichterrades, vorzugsweise mit radialem Abgriff, ortsfeste induktive Abfrageorgane angeordnet, in denen bei Rotation der Gleichrichterräder eine Spannung induziert wird, wenn ein geschlossener Stromkreis über die intakte Sicherung vorhanden ist. Fig. 1 gilt für Drehstrombrückenschaltung.

  Jedoch könnte auch eine andere Schaltung, z. B. Stern- oder Doppelstern schaltung, vorhanden sein.



   Betrachtet man nun die Arbeitsverhältnisse innerhalb der Gleichrichterräder - die Betrachtung kann zur Vereinfachung im folgenden zunächst auf nur ein Rad beschränkt werden - so ergibt sich, dass bei einer Umlauffrequenz fR des Rades mit dem darauf angeordneten Phasensegmenten bei einer Drehstromfrequenz fS der Wechselstromerregermaschine auf dem rotierenden System eine am Umfang wechselnde Stromverteilung eintritt, die je nach der Zuordnung der Phasenleitungen der Haupterregermaschine zu den Phasenringsegmenten entweder in Drehrichtung des Rades vorauseilt oder sich entgegen der Drehrichtung des Rades bewegt.



   Diese umlaufende Stromverteilung wird nun bei der erfindungsgemässen Einrichtung ausgenutzt, indem die durch die magnetische Wirkung in den induktiven Abfrageorganen induzierten Spannungen mittels elektronischer Steuerelemente selektiv Anzeigevorrichtungen zugeführt werden. Es empfiehlt sich hierbei ein solcher Anschluss der Phasenleitungen, dass ein zur Drehrichtung des Gleichrichterrades gegensinniger Umlauf der Stromverteilung in den Diodenstromleitungen vorhanden ist, weil sich hierbei eine geringere Relativgeschwindigkeit des Feldes gegenüber der ruhenden Umgebung und den induktiven Abfrageorganen ergibt und die Zusatzverluste kleiner gehalten werden.



   Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert werden.



   Fig. 2 der Zeichnung gibt schematisch die Schaltung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäss ausgebildeten Schutz- und   Üb erwachungs einrichtung    für ein rotierendes Gleichrichteraggregat, dessen Schaltung im Prinzip in Fig. 1 angedeutet ist, wieder.



   Fig. 3 der Zeichnung gibt eine etwas abgeänderte Ausführungsform wieder, die sich bezüglich der Impuls steuerung für die elektronischen Steuerelemente unterscheidet.



   Fig. 4 zeigt zur Veranschaulichung der Wirkungsweise in Abhängigkeit von dem auf der Ordinatenachse aufgetragenen Raddrehwinkel   ip    bzw. dem auf der Abszissenachse aufgetragenen zeitabhängigen Winkel   co t    für die unter dem Winkel   no    angeordneten induktiven Abfrageorgane die durch Induktion zum jeweiligen Zeitpunkt wirksamen Stromführungsbereiche der den Phasenleitungen U-V-W zugeordneten Diodenstromleitungen.



   Fig. 5 veranschaulicht die mehrfache Ausnutzung der induktiven Abfrageorgane für die den verschiedenen Phasenleitungen U-V-W zugeordneten Diodenstrom-Leitungsgruppen bzw. Diodenstromleitungen.



   Fig. 6 veranschaulicht eine weitere Ausgestaltung mit Einwirkung der Anzeigevorrichtungen auf eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Erregerstromes.



   Fig. 7 bezieht sich auf eine Verbesserung der induktiven Abfrageorgane durch magnetische Rückschlüsse.



   In der ein Ausführungsbeispiel veranschaulichenden Fig. 2 bedeuten   Um1 - UmÄ    eine innerhalb der Abfrageorgangruppe Ue angeordnete Anzahl von als Empfängerspulen ausgebildeten induktiven Abfrageorganen, die den als eine Diodenstromleitungsgruppe an ein und derselben Phasenleitung angeschlossenen Diodenstromleitungen zugeordnet sind. Dabei ist jeder Diodenstromleitung bzw. jeder Sicherung je ein induktives Abfrageorgan zugeordnet. In analoger Weise sind den an die anderen Phasenleitungen V bzw. W angeschlossenen Diodenstromleitungen die gleichfalls als Empfängerspulen ausgebildeten induktiven Abfrageorgane   Vml       VmA bzw.   Wml - WmA    als Abfrageorgangruppen Ve bzw. We zugeordnet.

  Die induktiven Abfrageorgane sind an die Eingänge einer der Abfrageorgananzahl entsprechenden Anzahl von elektronischen Steuerelementen 2 angeschlossen, welch letztere innerhalb je einer Steuerelementgruppe Us, Vs, Ws gleichfalls je einer Diodenstrom-Leitungsgruppe zugeordnet sind. Die induktiven Abfrageorgane je einer Abfrageorgangruppe Ue bzw. Ve bzw.

  We werden nun beim Vorbeilaufen der einzelnen parallel liegenden Diodenstromleitungen gleichzeitig erregt, wobei jedes der dabei in jeder der induktiven Abfrageorgane der betreffenden Abfrageorgangruppe induzierten Ausgangssignale den einen der Eingänge je eines der Steuerelemente 2 zugeführt wird, wogegen an jeden anderen Eingang dieser Steuerelemente   Synehronisierimpulse    von einem Steuerwerk 5 periodisch zu solchen Zeitpunkten zugeführt werden, dass bei jedem Umlauf des rotierenden Gleichrichteraggregates durch jedes der Steuerelemente 2 der betreffenden Steuerelementgruppe nur ein, und zwar das Signal durchgelassen wird, das in jenem induktiven Abfrageorgan induziert worden ist, das derselben Diodenstromleitung zugeordnet ist wie das jeweils durchlassende Steuerelement.



   Die Ausgangssignale der Steuerelemente jeder der Steuerelementgruppen Us, Vs, Ws sind zu Anzeigevorrichtungen geführt, welche zur Ermittlung einer gestörten Diodenstrom-Leitungsgruppe und/oder zur Ermittlung der Anzahl der unterbrochenen Diodenstromleitungen pro zugehöriger Diodenstrom-Leitungsgruppe dienen. Die elektronischen Steuerelemente 2 können eine beliebige Ausbildung besitzen, also beispielsweise können Elektronenröhren, Thyristoren oder Transistoren Anwendung finden. Als induktive Abfrageorgane dienen, wie erwähnt, Empfängerspulen, weshalb im folgenden die induktiven Abfrageorgane als Empfängerspulen bezeichnet werden.

  Jedoch versteht es sich, dass anstelle von Empfängerspulen Hallgeneratoren verwendet werden können, die gegenüber den umlaufenden Diodenstromleitungen so angeordnet sind, dass beim Vorbeilaufen stromführender Diodenstromleitungen mittels der Hallgeneratoren entsprechende Impulse erzeugbar sind.



   Im einzelnen sind die Steuerelemente 2 ausgangsseitig mit einem Und-Gatter 3 an sich bekannter Ausbildung verbunden. Dieses Und-Gatter liefert ausgangsseitig dann ein Signal, wenn alle Eingänge des Gatters bei ungestörtem Betriebe der zugehörigen Diodenstrom Leitungsgruppe je Umdrehung ein Signal empfangen haben. Beim Ausbleiben des Signals wird in einer Gruppen-Anzeigevorrichtung 4 eine Anzeige, z. B. ein Licht-Warnsignal oder eine Hupe, ausgelöst. Um auf jeden Fall eine innerhalb jeder Empfängerspulengruppe gleichzeitige Impulszuleitung von den Empfängerspulen   Uml-UmA    usw. zu den Und-Gattern 3 zu ermöglichen, werden zwischen den Steuerelementen 2 und den Und Gattern 3 noch die Impulsdauer verlängernde Elemente oder Speicherstufen 2a eingeschaltet.

  Hierbei können beispielsweise sogenannte rückgekoppelte Zeitkipper Anwendung finden, die ein Signal von einer Mindestdauer in ein von der Zeitdauter des Eingangssignals unabhängiges verlängertes Ausgangssignal verwandeln, das von selbst wieder verschwindet. Die Steuerelemente 2 sind so bemessen, dass sie die den Und-Gattern 3 zugeleiteten Stromimpulse auf eine maximale vorzugebende Grösse beschränken. Die rückgekoppelten Zeikipper können entfallen, wenn die Impulsspannungen annähernd sinusförmigen Verlauf haben und die Öffnungszeitdauer der Steuerelemente passend gewählt wird.



   Die einzelnen Impulsspannungen der Empfängerspulen   Um1 - Um    werden im übrigen einer gemeinsamen Einzelanzeigevorrichtung 4a zugeführt, die eine der Anzahl der Empfängerspulen bzw. Diodenanzahl entsprechende Anzahl von Schauzeichen, Lampen oder dergleichen enthält. Selbstverständlich können auch unabhängige selbständige Anzeigevorrichtungen vorhanden sein.



   Die gleiche Schaltung ist für die den Diodenstromleitungen der anderen Diodenstromleitungsgruppen zugeordneten Empfängerspulen   Vmi - VmÄ    und Wm    WmS    der Empfängerspulengruppen Ve, We nebst zugehörigen Steuerelementgruppen Vs, Ws, Zeitkippern 2, Und-Gattern 3 und Anzeigevorrichtungen 4, 4a innerhalb des Rades I vorgesehen. Die Schaltung des anderen Gleichrichterrades II ist sinngemäss.



   Die Steuerung der Steuerelemente 2 übernimmt, wie erwähnt, das Steuerwerk 5. Dieses Steuerwerk ist grundsätzlich so ausgebildet, dass es bei einer Schaltung gemäss Fig. 2 zur Steuerung der Steuerelemente der beiden Radhälften I und II dient.



   Das Steuerwerk ist im Beispiel der Fig. 2 einem elektrischen Impulszählwerk nachgeschaltet. Durch Impulsleitungen 51 bzw. 52 wird für die beiden Räder (+Rad I und Rad II) der Zählbeginnimpuls erteilt. Die Zählimpulse sind vorteilhafterweise von der von der Umlaufdrehzahl abhängigen Oberwellenfrequenz im Strom der Haupterregermaschine abgeleitet. 7 bedeutet die Zuleitung für die Zählimpulse mit einem die Oberwellenfrequenz durchlassenden Siebfilter 7a. Bei 150 Hz Speisefrequenz ergibt sich im Erregerstromkreis eine Oberwellenfrequenz von 900 Hz. Eine solche Zählfrequenz ermöglicht durch weitere Massnahmen, wie beispielsweise Einschaltung eines Brückengleichrichters 6, eine Impulsfrequenz von 1800 Hz. Damit dient das Impulszählwerk einer sehr genauen Steuerung der Steuerelemente.

  Durch das Steuerwerk sind nun nacheinander in den beiden Gleichrichterrädern I und II die Diodenstromleitungen radweise einzeln und gruppenweise überprüfbar. Das Steuerwerk gibt nacheinander für eine gewisse Impulszeit die Steuerelemente der Diodenstrom Leitungsgruppen zunächst des Rades I und anschliessend des Rades II frei, derart, dass während jedes Umlaufs der Gleichrichterräder zunächst die von den Diodenströmen der Dioden des einen Rades induzierten Impulsspannungen durch die Steuerelemente durchgelassen werden und danach in gleicher Weise die Impulsspannungen, die von den Diodenströmen der Dioden des anderen Gleichrichterrades induziert werden.



   Anstelle eines nach dem Zählprinzip arbeitenden Steuerwerkes, welches mit einer von der Ankerspannung der Wechselstromerregermaschine abhängigen Zählspannung höherer Frequenz arbeitet, könnte zur Steuerelementsteuerung z. B. auch ein Kollektorschaltwerk vorgesehen sein, das abhängig von der Drehbewegung der Gleichrichterräder angetrieben ist.



   Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 erfolgt die Umsteuerung der Steuerelemente 2 mittels einer dem Gleichrichterrad zugeordneten induktiven Impulssteuereinrichtung 20. Hierzu ist an dem umlaufenden Gleichrichterrad ein Magnet 26 angebracht, der in am Umfang des rotierenden Gleichrichterrades ruhend gegen   über der Laufbahn des Magneten 26 angeordneten Steuerspulen 27, 28 und 29 Spannungsimpulse induziert, die über Steuerimpulsgleichrichter 25 den gesteuerten Steuerelementen 2 als Steuerimpulse zur taktweisen Öffnung der Stromtore 2 - wie bereits   erläutert - zu-    geführt werden. Die Anzeigevorrichtungen sind wiederum mit 4, 4a, die Empfängerspulen mit   Um1 - Um,    Vml -   Vmi    und Wml -   WmÄ,    die Empfängerspulengruppen mit We, Ve, Ue, Und-Gatter mit 3 und Zeitkipper mit 2a bezeichnet.

  Unter Umständen kann noch eine Zwischenverstärkung und Impulsformung vorgesehen sein. Bezüglich der Anordnung der Steuerelemente und der als Impulsformer verwendeten Elemente, d. h. der rückgekoppelten Zeitkipper 2a, der Und-Gatter 3 mit den an das Gatter angeschlossenen Anzeigeeinrichtungen 4, 4a unterscheidet sich im übrigen das in Fig. 3 wiedergegebene Ausführungsbeispiel nicht von dem in Fig. 2 wiedergegebenen. Fig. 3 zeigt nur die Überwachung für ein Gleichrichterrad. Bei Anordnungen mit beispielsweise zwei Rädern (z. B.



  +Rad und Rad bei Drehstrombrückenschaltung) würde grundsätzlich in dem zweiten Rad die Schaltung eine analoge Ausbildung zu derjenigen nach Fig. 3 besitzen. Die Steuerungen für die beiden Räder I und II sind in diesem Falle völlig getrennt und unabhängig voneinander.



   War bei der Erläuterung der Fig. 2 davon ausgegangen, dass eine der Anzahl der Diodenstromleitungen entsprechende Anzahl von Empfängerspulen   Uml      Umi,    Vml -   VmZ    und Wml - WmA vorhanden ist, so kann eine Vereinfachung infolge Verringerung der Anzahl der den umlaufenden Diodenstromleitungen zugeordneten Empfängerspulen dadurch erreicht werden, dass, wie es Fig. 4, 5 zeigen, an einzelne der Empfängerspulen   (ml'    bis   mol 5')    nicht nur Steuerelemente (2' bzw. 2" bzw. 2"') einer Steuerelementgruppe (Vs' bzw.



  Ws' bzw. Us') angeschlossen sind, sondern auch Steuerelemente (2"' und/oder 2" und/oder 2') anderer Steuerelementgruppen, und dass die Empfängerspulen in solcher Winkellage und Verteilung gegenüber den rotierenden Diodenstromleitungen des bzw. der Gleichrichterräder angeordnet sind, dass in einzelnen der Empfängerspulen während eines Umlaufs der rotierenden Diodenstromleitungen mehrmals Impulsspannungen induziert werden, die beim Vorbeilaufen von Diodenstromleitungen entstehen, die an unterschiedliche Phasenleitungen angeschlossen sind.



   Fig. 4 zeigt für ein Gleichrichterrad mit 10 an dieselbe Phasenleitung parallel angeschlossenen Diodenstromleitungen je   Diodenstrom-Leitungsgruppe - wo-    bei eine dreiphasige Wechselstrommaschine verwendet ist, in den Diodenstrom-Leitungen die Stromverteilung entgegengesetzt zu der Drehrichtung umläuft und eine Wellenfrequenz von 50 Hz (+) und eine Erreger-Speisefrequenz von 150 Hz (-) zugrundegelegt ist - aufgetragen über dem Drehwinkel von 360 bzw. der   a > t-Achse    während eines Radumlaufs die zeitliche und räumliche Aufeinanderfolge der bandförmigen Stromführungsbereiche der Diodenstrom-Leitungsgruppen.

  Innerhalb der mit verstärkten Linien ausgezogenen Gesamtbereiche U, V und W, entsprechend den Phasenleitungen U  V - W, sind über dem zeitabhängigen Drehwinkel   ot    die zugehörigen räumlichen Winkel   w    für die einzelnen Empfängerspulen   Uml - UmlO    usw. mit geringer Strichstärke eingetragen. Die überlappenden Kommutierungszonen innerhalb der Stromführungsbereiche sind durch gestrichelte Begrenzungslinien abgegrenzt. Wie durch die strichpunktiert angedeutete Gerade G parallel zur Abszissenachse veranschaulicht ist, kann eine Empfängerspule, die beispielsweise unter einem Winkel   W    von   30     angeordnet ist, wiederholt bei einer Radumdrehung zur Impulsgabe in Abhängigkeit von Strömen der von verschiedenen Phasenleitungen gespeisten Diodenstromleitungen benutzt werden.



   Die prinzipielle Schaltung für die Mehrfachausnutzung ein und derselben Empfängerspule veranschaulicht beispielsweise Fig. 5. Hiernach kann man mit insgesamt 15 Empfängerspulen ml' - m15' bei einem Dreiphasensystem auskommen, bei welchem je Phasenleitung zehn parallel geschaltete Diodenstromleitungen vorhanden sind. Wie es die Fig. erkennen lässt, werden die Empfängerspulen m6' - m10' dreifach, die Empfängerspulen   m3'-mS',    mll' und m12' zweifach und die Empfängerspulen ml', m2' sowie m13'-m15' einfach ausgenutzt, um jeweils 10 Steuerelementen   2t'    bis   2in',      21"    bis   210"    und 21"' bis   210"'    der Steuerelementgruppen Vs', Ws' und Us' die Impulsspannungen zuführen zu können.



   In Fig. 3 der Zeichnung sind die Umfangsbereiche, in denen eine einfache, zweifache und dreifache Ausnutzung der Empfängerspulen möglich ist, aus der Überdeckung der Kreisbögen a, b bzw. c ersichtlich, wobei diese Kreisbögen den erforderlichen Arbeitsbereich der Empfängerspulen für die Impuls aufnahme bzw. Überwachung der an die Phasenleitungen U-V-W angeschlossenen Diodenstromleitungen bedeuten. In Fig. 3 bedeutet ferner a den Ansteuerwinkel (Winkel zwischen Magnet 26 und Anfang des Phasenringsegmentes U).   ss      nyle,      nys,    sind die Abstände der Steuergeber 27, 28, 29 untereinander.



   Durch die beschriebene Mehrfachausnutzung der Empfängerspulen lässt sich eine wesentliche Verminderung der Empfängerspulenanzahl im Vergleich zu der Anzahl der je Diodenstrom-Leitungsgruppe vorhandenen Diodenstromleitungen erzielen. Allgemein lässt sich die Mindestzahl der Empfängerspulen nach der Formel    n = 2 (3 R + sin 2As)    wenn   A     >  3 die Zahl der parallelen Diodenstromleitungen je Phasenstrang oder -hälfte darstellt, errechnen.



  Die beschriebene Schutz- und Überwachungseinrichtung kann noch dadurch weiter ausgestaltet werden, dass bei Ausfall des Impulses einer Empfängerspule, wenn durch die Gruppen-Anzeigevorrichtung 4 ein Warnsignal gegeben ist, eine Umschaltung in dem zugehörigen Und Gatter derart vorgenommen wird, dass von dem Und Gatter erneut ein Impuls zur Erzeugung eines Warnsignals abgegeben wird, wenn innerhalb der verringerten Anzahl der stromführenden Diodenstromleitungen ein Ausfall einer weiteren Diodenstromleitung durch Abschaltung der zugehörigen Sicherung erfolgt.



   In einer einfachen Form kann diese Umschaltung des Und-Gatters so erfolgen, dass im Eingangskreis für jede Impulsspannung ein Unterbrechungskontakt angeordnet wird, der beim Quittieren einer Ausfallmeldung betätigt wird. Dadurch liefert das Und-Gatter für die verbliebenen Stromkreise wieder das dem ungestörten Betrieb entsprechende Ausgangssignal. Erst beim erneuten Ausfall einer zum selben Und-Gatter gehöri  gen weiteren Sicherung erfolgt eine weitere Meldung, die auf die gleiche Weise quittiert werden kann.



   Eine weitere zweckmässige Weiterbildung besteht darin, dass abhängig von der Zahl der in einer Diodenstrom-Leitungsgruppe ausgefallenen Dioden bzw. Sicherungen in den Spannungsreglerkreis der Synchronmaschine eingegriffen wird, in dem entsprechend dem Ausfall einer bestimmten Diodenstromleitungsanzahl die Stosserregung beeinflusst bzw. ausser Kraft gesetzt wird, um die verbleibenden Dioden nicht zu überlasten. Dies wird - wie in Fig. 6 veranschaulicht - dadurch erreicht, dass zusätzlich zu den Schaltungen nach Fig. 2 und 3 zwischen den impulsverlängernden Elementen 2a und den Und-Gattern 3 Quittungsschalter q angeschlossen sind, die ausser Unterbrecherkontakten zum Quittieren der Fehlermeldungen noch je eine Schliesskontaktstrekke bl bis   bi    aufweisen.

  Diese Schliesskontaktstrecken dienen zum Überbrücken von   Vorwiderständen      rl    bis   r    eines Schaltrelais E, das die Steuerung für die Stosserregung beeinflusst. Der Vorwiderstand ist so unterteilt, dass beim Ausfall einer bestimmten Diodenstromleitungsanzahl das Schaltrelais E anspricht, da eine entsprechende Zahl von Vorwiderständen beim Quittieren überbrückt und so die Ansprechspannung des Schaltrelais erreicht wird.



   Selbstverständlich kann dieser Eingriff in den Spannungsreglerkreis in beliebig vielen Stufen, abhängig von der Zahl der ausgefallenen Diodenstromleitungen, vorgenommen werden. Ausserdem kann der Eingriff in den Spannungs-Reglerkreis statt durch die dargestellte Steuereinrichtung z. B. abhängig von einem der Zahl der ausgefallenen Diodenstromleitungen proportionalen Ausgangssignal einer Registriereinrichtung vorgenommen werden, so dass auch ohne vorheriges Quittieren einer Fehlermeldung der Spannungs-Reglerkreis beeinflusst wird. Es kann in manchen Fällen Vorteile bieten, zur Erzeugung verstärkter Impulse für die Empfängerspulen m Blech- oder Ferritjoche j vorzusehen, die im feststehenden und/oder rotierenden Teil des rotierenden Gleichrichteraggregates angeordnet sind. Eine derartige Anordnung ist schematisch in Fig. 7 gezeigt. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Schutz- und Überwachungseinrichtung an einem rotierenden Gleichrichteraggregat einer elektrischen Maschine, wobei von einer umlaufenden Wechsel- oder Drehstromankerwicklung einer Erregermaschine der elektrischen Maschine den mit dieser Ankerwicklung umlaufenden, als Gleichrichterelemente dienenden Dioden Wechselstrom zugeleitet ist, der, über die mit elektrischen Sicherungen versehenen Diodenstromleitungen geführt, als Gleichstrom der Feldwicklung der elektri schein Maschine zugeleitet wird, wobei einer jeden der Diodenstromleitungen eines von mehreren ortsfesten, über den Umfang von mindestens einem die Dioden tragenden Gleichrichterträgerrad verteilten induktiven Abfrageorganen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven Abfrageorgane (U .... . U bzw. Vml ...... V bzw.

   Wml...Wm; m1'...m10' bzw. m6'... m15' bzw. m4'...ml2'), die den als Diodenstrom-Leitungsgruppe an ein und derselben Phasenleitung (U, V, W) angeschlossenen Diodenstromleitungen zugeordnet sind, eine Gruppe (Ue bzw. V bzw. We; Ve' bzw. We' bzw. Ue') induktiver Abfrageorgane bilden, die beim Vorbeilaufen der einzelnen parallel liegenden Diodenstromleitungen gleichzeitig erregt werden, wobei jedes der dabei in jeder der induktiven Abfrageorgane der betreffenden Abfrageorgangruppe induzierten Ausgangssignale den einen der Eingänge je eines der jeder der Diodenstromleitungen zugehörigen elektronischen Steuerelemente (2; ..... .210' bzw. ....... 210" bzw.

   2"'... 2io"') zugeführt wird, welch letztere innerhalb je einer Steuerelementgruppe (Us bzw. Vs bzw. Ws; Vs' bzw. Ws' bzw. Us') gleichfalls je einer Diodenstrom-Leitungsgruppe zugeordnet sind, wogegen an jeden anderen Eingang dieser elektronischen Steuerelemente Synchronisierimpulse periodisch zu solchen Zeitpunkten zugeführt werden, dass bei jedem Umlauf des rotierenden Gleichrichteraggregates durch jedes der elektronischen Steuerelemente der betreffenden Steuerelementgruppe nur ein Signal, und zwar das Signal durchgelassen wird, das in jenem induktiven Abfrageorgan induziert worden ist, das derselben Diodenstromleitung zugeordnet ist wie das jeweils durchlassende elektronische Steuerelement, und dass die Ausgangssignale der elektronischen Steuerelemente jeder der Steuerelementgruppen zu Anzeigevorrichtungen (4, 4a) geführt sind,

   welche zur Ermittlung einer gestörten Diodenstrom-Leitungsgruppe und/oder zur Ermittlung der Anzahl der unterbrochenen Diodenstromleitungen pro zugehöriger Diodenstrom-Leitungsgruppe dienen.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an alle Steuerelemente (2) je einer Steuerelementgruppe ein ihnen gemeinsames Und-Gatter (3) geschaltet ist und dass der Ausgang des Und-Gatters (3) mit einer Einzel-Anzeigevorrichtung (4a) verbunden ist, die bei Ausfall einer Sicherung in einer der Diodenstromleitungen, die an einer der Phasenleitungen zu einer Diodengruppe parallel geschaltet sind, ein optisches oder akustisches Alarmzeichen abgibt.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an alle Steuerelemente (2) je einer Steuerelementgruppe ein ihnen gemeinsames Und-Gatter (3) geschaltet und an dessen Ausgang eine Gruppen Anzeigevorrichtung (4) angeschlossen ist, welche lediglich anzeigt, an welcher Diodenstrom-Leitungsgruppe eine Leitung ausgefallen ist.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Steuerelemente (2) ein nach dem Impulszählverfahren arbeitendes Steuerwerk (5) vorgesehen ist, dem zu dessen Zählbetrieb Wechselstrom einer höheren Frequenz als der Netzfrequenz, z. B. Tonfrequenz, zugeführt ist.

   4. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Synchronisierimpulse für die Steuerelemente (2) Impulsspulen (27, 28, 29) vorgesehen sind, in denen mittels eines mit dem Gleichrichterrad umlaufenden Magneten (26) Spannungsimpulse induziert werden (Fig. 3).

   5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an einzelne der induktiven Abfrageorgane (ml' bis mol 5') nicht nur Steuerelemente (2' bzw. 2" bzw. 2"') einer Steuerelementgruppe (Vs' bzw. Ws' bzw. Us') angeschlossen sind, sondern auch Steuerelemente (2"' und/oder 2" und/oder 2') anderer Steuerelementgruppen, und dass die induktiven Abfra georgane in solcher Winkellage und Verteilung gegen über den rotierenden Diodenstromleitungen des bzw.

   der Gleichrichterträgerräder angeordnet sind, dass in einzelnen der induktiven Abfrageorgane während eines Umlaufs der rotierenden Diodenstromleitungen mehrmals Impulsspannungen induziert werden, die beim Vorbeilaufen von Diodenstromleitungen entstehen, die an unterschiedliche Phasenleitungen angeschlossen sind.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die induktiven Abfrageorgane so angeordnet sind, dass die magnetischen Feldlinien der vorbeilaufenden Diodenstromleitungen praktisch radial in die induktiven Abfrageorgane eintreten, um den Einfluss axialer Radverschiebung zu beseitigen.

   7. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der magnetischen Kopplung der Diodenstromleitungen und der induktiven Abfrageorgane Blech- oder Ferritjoche vorgesehen sind.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch, wobei das rotierende Gleichrichteraggregat in Drehstrombrückenschaltung geschaltet und mit zwei Gleichrichterträgerrädern versehen ist, gekennzeichnet durch einen den beiden Gleichrichterträgerrädern (I, II) gemeinsamen Steuerapparat (5, 20), der die Steuerelemente (2) so steuert, dass während jedes Umlaufs der Gleichrichterträgerräder zunächst die von den Diodenströmen der Dioden des einen Rades induzierten Impulsspannungen durch die Steuerelemente durchgelassen werden und danach in gleicher Weise die Impulsspannungen, die von den Diodenströmen der Dioden des anderen Gleichrichterträgerrades induziert werden.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch, wobei das rotierende Gleichrichteraggregat mit mehreren Gleichrichterträgerrädern versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gleichrichterträgerrad (I, II) mit einer Steuereinrichtung (5, 20) zur Steuerung der Steuerelemente (2) der auf diesem Gleichrichterträgerrad angeordneten Diodenstromleitungen versehen ist.

   10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Steuerelementen (2) verarbeiteten Impulsspannungen ausser den Anzeigevorrichtungen (4, 4a) je einer Steuerelementgruppe zugehörigen Steuereinrichtungen zugeleitet sind, welche bei Ausfall mehrere Diodenstromleitungen innerhalb einer Diodenstrom-Leitungsgruppe ein den Erregerstrom der Feldwicklung der elektrischen Maschine begrenzendes Schaltelement (E) betätigen (Fig. 6).

   11. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als induktive Abfrageorgane Empfängerspulen dienen.

   12. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als induktive Abfrageorgane Hallgeneratoren dienen.

   13. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzel-Anzeigevorrichtungen (4a) eine der Diodenanzahl der ihnen zugeordneten Diodenstrom-Leitungsgruppe entsprechende Anzahl von Schauzeichen oder Lampen enthalten.

   14. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Und-Gatter (3) eine Fehler-Quittier-Einrichtung (q) zugeordnet ist, mittels welcher bei Unterbrechung einer Diodenstromleitung der zugehörige Und-Gatter-Eingang abtrennbar und damit das Warnsignal der zugehörigen Gruppen-Anzeigevorrichtung löschbar ist, welch letztere erst wieder bei Unterbrechung einer weiteren Diodenstromleitung innerhalb der gleichen Diodenstrom-Leitungsgruppe ein Warnsignal abgibt.

   15. Einrichtung nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Steuerelementen (2) und den Und-Gattern (3) Impulsdauer verlängernde Elemente (2a) eingeschaltet sind.

   16. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom dem Steuerwerk (5) über ein Filter (7a) zugeführt und von den Oberwellen der Wechselstromerregermaschinenspannung abgeleitet ist.

   17. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung jeder Steuerelementgruppe eine Widerstandskombination (rl, r2...

   rÄ) aufweist, deren einzelne Widerstände durch je eine Kontaktstrecke (bl, b2...bA) überbrückbar sind, wobei je ein Widerstand und je eine Kontaktstrecke je einem Steuerelement der Steuerelementgruppe zugeordnet und die einzelnen Kontaktstrecken bei Unterbrechung der ihnen jeweils zugeordneten Diodenstromleitung mittels Schaltern (q) schliessbar sind, und dass nach Überbrükkung einer einstellbaren Anzahl von Kontaktstrecken der Ansprechstrom eines Schaltrelais (E) erreichbar und letzteres zur Begrenzung des Erregerstromes der Feldwicklung betätigbar ist.