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HINTERGRUND
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Die
Erfindung betrifft ganz allgemein die Diagnose und Überwachung
des Betriebs einer elektrischen Vorrichtung. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung eine Sonde oder Sensoranordnung, die die
Detektion fehlerhafter/unvollkommener Stellen in einer elektrischen
Vorrichtung, wie Statorkerne großer Generatoren, die eine geringe
oder keine Keilvertiefungen aufweisen, erleichtert, und bei der
der Stator für
Detektionszwecke lediglich auf einen geringen Pegel erregt werden
muss.
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Auf
dem Gebiet der Elektrizitätserzeugung auf
einer kommerziellen Ebene ist es besonders wichtig, dass Elemente
des Stromerzeugungssystems, die beispielsweise Teil einer Stromerzeugungseinrichtung
mit einer Leistung von 50–1000
Megawatt bilden, während
ihrer erwarteten Lebensdauer absolut funktionsfähig bleiben, so dass sich unerwartete
Ausfallzeiten und/oder plötzliche
Ausfälle
verhindern lassen. Um solche Probleme zu vermeiden, ist darauf zu
achten, dass Elemente, z.B. die großen Statoren, die Teil des
oben erwähnten
Generatorsystems bilden, anlässlich
einer regulären
periodische Wartung oder vor dem Verkauf und der Installation in einer
Stromerzeugungseinrichtung sorgfältig
inspiziert und getestet werden.
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Ein
Statorkern 30 einer elektrischen Maschine (wie sie beispielsweise
in 1 schematisch dargestellt
ist) verwendet dünne
isolierte Stahllamellen 32, um den Wirbelstromfluss zu
reduzieren und damit den Wirkungsgrads im Betrieb zu steigern. Die
Lamellen werden, wie in 2 und 3 gezeigt, vertikal gestapelt,
indem Keilnuten 34 der Lamellen 32 in dem Schwalbenschwanz
eines an dem Rahmen angebrachten Keilstabs 36 angeordnet
werden. Um die Lamellen 32 zusammenzuhalten, und um Schwingungen
der Lamellen 32 zu verhindern, wird der Kern 30 mit
einer Kraft von etwa 300–350
psi axial zusammengeklemmt.
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Gründe für einen
Kurzschluss der Lamellen 32 können sein: Herstellungsfehler,
Beschädigung bei
Zusammenbau/Wartung/Neuwicklung, Stator-Rotor-Berührung, Schwingungen
gelockerter Spulen-Keile/Lamellen, magnetische Fremdstoffe, usw.
Falls die Lamellen 32 aus irgendeinem Grund kurzgeschlossen
sind, wird in dem Fehlerstromkreis, der über den Fehler – die Lamellen – den Keilstab (siehe 2) verläuft, ein größerer Wirbelstrom induziert.
Die typischen Fehlerorte sind in 3 zu
sehen. Der zirkulierende Fehlerstrom steigt mit der Anzahl von kurzgeschlossenen
Lamellen und der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Lamellen 32 und dem
Kurzschluss/Keilstab 36 an. Der Fehlerstrom steigert die
Leistungsabgabe in dem Statorkern 30 und führt zu örtlicher
Erhitzung. Die Spitzenlastpunkte (Hot-Spots) können eine noch schwerwiegendere örtliche
Hitze entwickeln und gegebenenfalls ein Verbrennen oder Schmelzen
der Lamellen 32 hervorrufen. Als Folge hiervon kann es
auch zu Schäden
an der Statorstabisolierung und den Wicklungen kommen, wobei es
zu einem Massestromfluss über
den Statorkern 30 kommt. Folglich sollten interlaminare Kernfehlerstellen
erfasst und repariert werden, um weiteren Schaden zu verhindern
und die Zuverlässigkeit
des Generatorbetriebs zu erhöhen.
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Um
Defekte im Aufbau des Statorkerns zu erfassen, wurden vielfältige Testverfahren
entwickelt.
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Der
sogenannte "Ringtest" basiert auf der Detektion
der durch die Kurzschlussströme
hervorgerufenen Wirbestromerwärmung.
Der Generatorkern 30 trägt
eine Anzahl von isolierten Drahtwindungen, gewöhnlich weniger als zehn, die
toroidförmige Erregerwicklungen 31 der
in 1 schematisch dargestellten
Art bilden. Die Stromstärke
in den Wicklungen 31 wird so gewählt, dass der in den Kern 30 geleitete
magnetische Fluss in etwa dem normalen Betriebspegel entspricht
(etwa 1–1,5
Tesla). Die Höhe der
erforderlichen Erregung liegt im Bereich von einigen Megawatt, da
ein Strom von einige Hundert Ampere bei einer Spannung von mehreren
Hundert Volt in der Spule fließen
muss, um den gewünschten
magnetischen Fluss zu erreichen. Der Kern 30 wird über einige
Stunden in dieser Weise behandelt. Anschließend werden Wärmebildkameras
verwendet, um "Spitzenlastpunkte" (Hot-Spots) auf
der innenliegenden Statorfläche
aufzudecken. Diese Hot-Spots zeigen die Position der interlaminaren
Kurzschlussstromkreise an.
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Allerdings
lassen sich Kurzschlussstromkreise, die sich unterhalb der Oberfläche der
Statorzähne 37 und
der Spalte befinden, nur schwer entdecken, da die thermische Diffusion
dazu führt,
dass der Temperaturanstieg an der Oberfläche diffus/ausgebreitet ist.
Wegen des hohen Energieniveaus, das in dem Ringtest verwendet wird,
ist es dem wartungspersonal nicht möglich, während eines Tests das Innere des
Statorkerns zu betreten. Darüber
hinaus müssen die
in dem Test verwendeten Kabel für
den Megawatt-Leistungspegel ausreichend dimensioniert sein, wodurch
sich lange Auf- und Abbauzeiten ergeben.
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Bei
dieser Art von Untersuchung stellt der verwendete starke magnetische
Fluss ein großes Problem
dar, da die hohen Strömstärken (von
Hunderten von Ampere bei Spannungen von einigen kV) eine Teststromversorgung
erfordern, die in der Lage ist, eine Leistung von einigen Megawatt
zu liefern. Die hohen Stromstärken
und Spannungen erfordern Sorgfalt bei der Auswahl der Erregerwicklung
und bei deren Montage auf dem Generatorkern und auf verdeckten Abschnitten
des Kerns. Da der Hitzetest auf einem Kern ausgeführt wird,
der seines regulären Kühlsystems
beraubt ist, kann eine Überhitzung Schäden an dem
Kern hervorrufen. Die hohen Stromstärke- und Spannungspegel bedrohen
die Sicherheit des Bedieners, und Mitarbeiter dürfen das Kerninnere, wie oben
erwähnt,
während
des Ablaufs eines Ringtests nicht betreten.
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Um
die oben erwähnten
im Zusammenhang mit dem Ringtest möglicherweise auftretenden Nachteile
zu beseitigen, wurde das sogenannte "EL CID"-Testverfahren (Electromagnetic Core Imperfection
Detection = Elektromagnetisches verfahren zur Detektion von Kerndefekten)
entwickelt.
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Diese
Untersuchung basiert auf dem Erfassen des Magnetfelds, das durch
die Kurzschlussströme
hervorgerufen wird, die aufgrund interlaminarer Kurzschlussstromkreise
fließen.
Wie im Falle des Ringtests, trägt
der Generatorkern eine Anzahl von Windungen in Form eines Toroids.
Die Stromstärke
in den Wicklungen wird so gewählt,
dass der Kern mit etwa 4 der normalen Betriebsmagnetflussstärke betrieben
wird. Dies entspricht einem entlang der Kernoberfläche induzierten
elektrischen Feld von etwa fünf
Volt/Meter. Die erforderliche Stromstärke liegt im Bereich von 10–30 Ampere,
so dass eine ziemlich einfache Spannungsquelle von einigen kVA verwendet
werden kann. Ein nach seinem Erfinder als Chattock-Spule bezeichnetes
magnetisches Potentiometer wird dazu verwendet, die Magnetfelder zu
erfassen, die aufgrund der in den interlaminaren Isolationsfehlern
induzierten Kurzschlussströme
zwischen zwei benachbarten Zähnen
erzeugt werden.
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Die
(auch als Maxwellsches Wendel- oder magnetisches Potentiometer bekannte)
Chattock-Spule wird verwendet, um die Phasenquadraturkomponente
des durch eventuelle induzierte interlaminare Ströme erzeugten
Magnetfelds zu erfassen. Chattock-Spulenspannungen, die jenen entsprechen,
die durch einen Teststrom von 100 mA oder mehr erzeugt werden, werden
im Falle des Pegels von 4 % des Erregermagnetfelds als Indikator
für einen
kritischen interlaminaren Kurzschluss verwendet.
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Die
Chattock-Spule 38 überspannt
gewöhnlich
in der in 4 und 5 gezeigten weise die Breite zweier
benachbarter Zähne 37 und
wird entweder von Hand oder durch einen automatischen Schlitten entlang
der Oberfläche
des Stators bewegt. Da der Kurzschlussstrompfad einen relativ großen Widerstand
aufweist, befindet sich der durch den Kurzschlussstromkreis hervorgerufene
magnetische Fluss gegenüber
dem Erregerfluss in Phasenquadratur. Das Signal von der Chattock-Spule
wird mit einem aus dem Erregerstrom abgeleiteten Referenzsignal
zusammengeführt,
so dass phasesensitive Detektionsverfahren verwendet werden können, um
das Fehlersignal aus dem Hintergrundrauschen zu extrahieren.
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Es
wurde ein vollkommen digitales EL-CID-System entwickelt. Dieses
System weist gegenüber
den vorherigen analogen Anordnungen eine verbesserte Rauschunterdrückung auf.
Nichtsdestoweniger können
in Durchführung
des EL-CID-Tests eine Reihe von Anomalien und Verzerrungen auftreten,
und zur Interpretation derselben ist Wissen und Erfahrung hinsichtlich
des Kernaufbaus erforderlich.
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Der
EL-CID-Test setzt ein Erregen des Kerns in einer ähnlichen
Weise ein, wie der Ringtest, jedoch werden wesentlich geringere
Spannungen und Stromstärken
verwendet. Ein magnetischer Fluss von 4–5 % ist die Regel. Das EL-CID-Testverfahren weist
die folgenden Eigenschaften auf. Die für diesen magnetischen Fluss
erforderliche Stromstärke
lässt sich
aus einem an eine Standardsteckdose angeschlossenen variablen Transformator
beziehen. Die aufgrund dieses niedrigen magnetischen Flusses induzierte
Spannung wird auf einem Pegel von etwa fünf Volt/Meter gehalten, so
dass Wartungspersonal den Kern während
des EL-CID-Tests betreten kann, um Überwachungen durchzuführen. Die
bei diesem magnetischen Fluss induzierten Ströme sind ausreichend gering,
um keine Überhitzung
hervorzurufen, so dass keine auf den Test zurückzuführende zusätzliche Beschädigung des
Kerns zu befürchten
ist.
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Der
EL-CID-Test ist besser geeignet, um unterhalb der Oberfläche vorhandene
interlaminare Fehler aufzudecken. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem
Ringtest, der auf der thermischen Diffusion des im Innern befindlichen
Hot-Spots beruht,
um eine Detektion zu ermöglichen.
Allerdings hat diese Untersuchung die Eigenart, dass der Signalpegel
in der Spule einen hohen Rauschpegel hervorruft, insbesondere wenn
in dem Endstufenbereich gescannt wird.
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Eine
weitere Bauart einer Sensoranordnung ist in dem UdSSR-Patentzertifikat
Nr.
RU 2082274 C1 offenbart.
Diese Anordnung zielt auf eine Erhöhung der Empfindlichkeit des
Verfahrens und eine Verbesserung der Interpretation und Zuverlässigkeit der
Ergebnisse ab. Wie in
6 und
7 dargestellt, enthält die Anordnung
eine Erregerwicklung
40, eine Vorrichtung
42 zum
Regeln des Stroms in der Wicklung und zwei Sensoren
44,
46.
Jeder dieser zwei Sensoren
44,
46 enthält, wie
in
6 gezeigt, eine Spule
48,
die um einen dünnen
Blechkern
50 gewickelt ist, der aus einem ferromagnetischen
Material hoher magnetischer Permeabilität gefertigt ist. Der Aufbau
der Sensoren
44,
46 stimmt überein; jedoch wird der eine
als eine Referenzsonde und der andere als eine Scannersonde verwendet.
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Die
Ausgangssignale der beiden Sensoren 44, 46 sind
mit unabhängigen
Eingangssignalen einer Phasenverschiebungsvorrichtung 52 verbunden, die
als eine Phasenüberwachungseinrichtung
wirkt. Die Phasendifferenz zwischen den Spannungen der beiden Sensoreinheiten
wird als ein Fehlerindikator verwendet. Die Ausgangssignale der
Phasenverschiebungsvorrichtung werden über einen A/D-Konverter 54 an
einen PC (PC) oder eine ähnliche
Vorrichtung ausgegeben.
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Die
beiden Sensoren
44,
46 können von einer in
8 gezeigten dreieckigen
Schlittenanordnung
56 getragen werden und daher unter der
Kontrolle einer Positionssteuervorrichtung
58, wie in
RU 2082274 C1 gezeigt,
durch das Innere des Stators bewegt werden.
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Allerdings
weist diese Anordnung einige Nachteile auf. Sie reagiert nämlich empfindlich
auf eine durch die Sondenposition hervorgerufene Spaltveränderung.
Die Stärke
und Phase des gemessenen Signals ist stark abhängig von dem zwischen Lamelle
und Sonde vorhandenen Spalt (eine Spaltveränderung stellt eine naturgemäße Beschränkung dar, die
sich aufgrund der Rauheit der Lamellenoberfläche ergibt). Mathematisch ausgedrückt bedeutet dies:
Betrag
von Vsense ∝ 1/Spalt;
Phase von Vsense ∝ tan–1(const./Spalt)
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Zusätzlich ist
es schwierig, ein Scannen und Diagnostizieren in dem Endstufenbereich
(siehe 12 beispielsweise)
eines Statorkerns durchzuführen,
da diese Position im Bereich der Endstufe ein Scannen unter Beibehaltung
eines konstanten Spalts erschwert.
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Darüber hinaus
ist es schwierig, falls nicht sogar unmöglich, eine universell einsetzbare
Sondenkonstruktion zu konstruieren. Da die Zähne von der inneren zylindrischen
Fläche
des Stators aus nach innen ragen, sind sie um einen vorgegebenen Betrag
gegeneinander geneigt. Dementsprechend müssen die flachen ferromagnetischen
Kernelemente
50 geringfügig
abgewinkelt sein und die Gestalt eines sehr flachen V aufweisen,
um zu erreichen, dass jedes Ende der Anordnung von
RU 2082274 C1 auf der Oberseite
eines Zahn eben aufliegt. Mit der Änderung des Durchmessers eines
Statorkerns ändern sich
der Winkel und der Abstand zwischen den Zähnen, und daher muss sowohl
die Länge
als auch der Winkel des flachen V variiert werden. Auch eine Änderung
der Anzahl von Zähnen
zieht eine Veränderung
des zwischen den Oberseiten zweier benachbarter Zähne definierten
Winkels nach sich, und führt damit
zu demselben Problem.
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Ein
großer
Prozentsatz von Hydrogeneratoren und großen Elektromotoren weisen eine
Keilvertiefungslänge
von weniger als 200 Tausendstel Zoll auf. Andere große Elektromotoren
weisen eine Keilvertiefung auf, in die eine vorspringende Struktur ragt,
wodurch die effektive Keilvertiefung reduziert wird. Es besteht
ein Bedarf nach einer Sondenkonstruktion, die ein oder mehrere der
Mängel
bekannter Sonden anspricht und die für Keilvertiefungslängen von
weniger als 200 Tausendstel Zoll oder für Keilvertiefungen geeignet
ist, die in diese hineinragende Strukturen aufweisen.
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KURZBESCHREIBUNG
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Ein
erster Aspekt der Erfindung beruht auf einer Sonde zum Detektieren
von Anomalien in einer elektrischen Einrichtung, die eine effektive
Keilvertiefung von nicht mehr als 200 Tausendstel Zoll aufweist.
Die Sonde enthält
einen Sondenkern, der erste und zweite erfassende Endabschnitte
und eine um den Sondenkern gewundene Sensorspule aufweist. Die Sonde
dient zum Detektieren von Anomalien in der elektrischen Einrichtung
in einer beabstandeten, berührunglosen
Beziehung zwischen und zumindest teilweise oberhalb gegenüberliegender
benachbarter Oberflächen
von Abschnitten der elektrischen Einrichtung, die zwischen den ersten
und zweiten erfassenden Endabschnitten des Kerns und den entsprechenden
gegenüberliegenden
benachbarten Flächen erste
und zweite Luftspalte bilden.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung beruht auf einer Sensorvorrichtung
zum Detektieren von Anomalien in einer elektrischen Einrichtung,
die eine effektive Keilvertiefung von nicht mehr als 200 Tausendstel
Zoll aufweist. Die Sensorvorrichtung enthält Mittel zum Tragen einer
Sonde, die einen Kern enthält,
der erfassende Endabschnitte und eine um den Kern gewundene Spule
aufweist, und Mittel zum Bewegen der Sonde zu einer neuen Position
bezüglich der
gegenüberliegen den
Flächen
und zum Erfassen von Streufluss an der neuen Position. Die Mittel
zum Tragen einer Sonde sind konfiguriert, um die erfassenden Endabschnitte
des Kerns in einer berührunglosen,
beabstandeten Beziehung zwischen und zumindest teilweise oberhalb
gegenüberliegender Oberflächen von
Elementen aufrecht zu erhalten, die einen Abschnitt der elektrischen
Einrichtung bilden, und durch die Streufluss hindurchgelangt.
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Noch
eine Aufgabe der Erfindung beruht auf einer Sensorvorrichtung zum
Detektieren von Anomalien in einer elektrischen Einrichtung, die
eine effektive Keilvertiefung von nicht mehr als 200 Tausendstel
Zoll aufweist. Die Sensorvorrichtung enthält eine Sonde, die eine Struktur
aufweist, durch die Streufluss hindurchgelangt, und einen Sondenschlitten.
Die Sonde enthält
einen Sondenkern, der erste und zweite erfassende Endabschnitte
und eine um den Sondenkern gewundene Sensorspule aufweist. Der Sondenschlitten
enthält
ein an der Sonde angebrachtes Sondenverlängerungselement und wenigstens
eine Sondenpositionsstellschraube, die dazu dient, um die Position
der Sonde in eine beabstandete, berührunglose Lage zwischen und
zumindest teilweise oberhalb von gegenüberliegenden benachbarten Flächen von
Abschnitten der elektrischen Einrichtung einzustellen, um erste
und zweite Luftspalte zwischen den ersten und zweiten erfassenden
Endabschnitten des Kerns und der entsprechenden gegenüberliegenden
benachbarten Flächen
zu bilden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung beruht auf einem System zum Detektieren
von Anomalien in einer elektrischen Ein richtung mit einer effektiven
Keilvertiefung von nicht mehr als 200 Tausendstel Zoll. Das System
enthält
eine Sonde mit einem Kern, der aus einem Material gefertigt ist,
das eine hohe Anfangspermeabilität
und die Charakteristik eines hohen spezifischen Widerstands aufweist,
und eine um den Kern gewundene Spule und einen Sondenschlitten,
der ausgebildet ist, um die Sonde so zu tragen, dass erfassende
Abschnitte des Kerns in einer berührunglosen, beabstandeten Beziehung
zwischen und zumindest teilweise oberhalb vorbestimmter gegenüberliegender
Flächen
der elektrischen Einrichtung gehalten werden, und dass die erfassenden
Abschnitte des Kerns einem durch die elektrische Einrichtung erzeugten
Streufluss ausgesetzt sind, der zwischen den gegenüberliegenden
Flächen
und durch zwischen den gegenüberliegenden
Flächen und
den erfassenden Abschnitten des Kerns definierten Luftspalten hindurchgelangt.
Das System enthält ferner
eine Erregerwicklung, die an der elektrischen Einrichtung abnehmbar
angeordnet und betriebsmäßig an eine
Quelle einer Erregerspannung angeschlossen wird, um in einem elektrischen
Schaltkreis in der elektrischen Einrichtung einen magnetischen Fluss
zu induzieren, und ein Datenakquisitionssystem, das betriebsmäßig an die
Erregerwicklung und die Sensorspule angeschlossen ist, um das Ausgangssignal
des Sensors zu überwachen
und Fehler in der elektrischen Einrichtung zu erfassen, die ursächlich für eine Veränderung
des Streuflusses sind.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung beruht auf einem Verfahren zum Erfassen
von Fehlern in einer elektrischen Einrichtung mit einer Tiefe der
effektiven Keilvertiefung von nicht mehr als 200 Tausendstel Zoll.
Zu dem Verfahren gehören die
Schritte: Tragen einer Sonde, die einen festen Kern und eine um
den Kern gewundene Spule aufweist, in einer berührunglosen, beabstandeten Beziehung
zwischen und zumindest teilweise oberhalb benachbarter Oberflächen von
Elementen, die Abschnitte der Vorrichtung bilden, und durch die
Streufluss hindurchgelangt, und Induzieren einer Erregung der elektrischen
Einrichtung auf einen vorgegebenen Pegel, der geringer ist als ein
normaler Betriebspegel, um Streufluss zu erzeugen. Zu dem Verfahren
gehören
ferner die Schritte: Erfassen eines zwischen den gegenüberliegenden
Flächen
auftretenden Streuflusses mittels der Sonde, Bewegen der Sonde zu
einer neuen Position bezüglich
der gegenüberliegenden
Flächen
und Erfassen eines Streuflusses an der neuen Position, und Überwachen
der Schwankung eines Sondenausgangsstroms und Erfassen eines Fehlers
in Antwort auf die Detektion eines abnormalen Streuflusses.
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Diese
und andere Vorteile und Merkmale werden anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine perspektivische schematische Ansicht eines Statorkerns der
Bauart, auf die die Ausführungsbeispiele
der Sensoranordnung anwendbar sind.
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2 und 3 zeigen
eine Seitenansicht von bzw. Draufsicht auf Statorlamellen, wobei
veranschaulicht ist, wie der Statorkern aus einer Vielzahl von dünnen isolierten
Stahllamellen aufgebaut ist, die mit dem Rahmen des Stators mittels
Keilnuten und Keilschienen verbunden sind.
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4 zeigt
eine schematische Ansicht von vorne von zwei Statorzähnen, die
mittels einer Sensoranordnung der Bauart EL-CID untersucht werden, und
veranschaulicht den Streufluss, der erzeugt wird, wenn die Zähne mit
keinerlei Fehler behaftet sind.
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5 zeigt
eine schematische Ansicht von vorne von zwei Statorzähnen, die
mittels der Sensoranordnung des EL-CID-Typs untersucht werden, und veranschaulicht
den Streufluss, der erzeugt wird, wenn Fehler vorhanden sind, die
den Zähnen
zuzuordnen sind.
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6 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht die Sensoranordnung der
RU 2082274 C1 nach
dem Stand der Technik, auf die in den einleitenden Absätzen dieser
Offenbarung Bezug genommen ist.
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7 zeigt
in einer schematischen Ansicht, wie die beiden im Zusammenhang mit
der Anordnung der
RU
2082274 C1 verwendeten Sensoren in einem Statorkern gemeinsam
mit der dem Testverfahren zugeordneten Schaltung eingesetzt werden.
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8 zeigt
eine Schlittenanordnung nach dem Stand der Technik, die in Verbindung
mit den Sensoren verwendet wird, und die in der
RU 2082274 C1 offenbart
ist.
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9 zeigt
eine schematische Ansicht von vorne, die den Einsatz einer Sonde
oder eines Sensors gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt, und den Streufluss veranschaulicht, der
ohne Vorhandensein eines Fehlers auftritt.
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10 zeigt
eine schematische Ansicht von vorne, ähnlich derjenigen in 9,
mit dem Unterschied, dass die Situation veranschaulicht ist, in
der ein Fehler aufgetreten ist und der Streufluss sich entsprechend
verändert
hat.
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11 zeigt
in einer schematischen Ansicht von vorne eine Schlittenanordnung,
die verwendet werden kann, um die Sensor-/Sondenanordnung nach 9 und 10 zu
tragen und zu bewegen, gemäß einem
exemplarischen Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
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12 zeigt
in einer schematischen Ansicht den Sensor nach 9 und 10,
wie dieser durch einen Stator hindurch in Richtung des Endstufenbereichs
bewegt wird, in dem die Durchmesser der Zähne abnehmen.
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13 zeigt
in einem Diagramm ein Beispiel einer Schaltungsanordnung, die in
Verbindung mit der Sensor/Sondenanordnung nach 9 und 10 verwendet
werden kann, um die Schwankung des Streuflusses zu erfassen.
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14 und 15 zeigen
schematische Abbildungen von Statoren, um zu veranschaulichen, wie
die Erregerspule bezüglich
einer Sensorposition angeordnet sein kann, um ein Rauschen während der
Untersuchung des Stators zu reduzieren.
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16 dient
als ein Beispiel für
ein Zeigerdiagramm, das eine Charakteristik aufweist, die im Falle
eines fehlerfreien oder einwandfreien Kernsystem erhalten werden.
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17 veranschaulicht
in einer gemischten schematische Darstellung die Sensorposition
und Signale, die mit einer einwandfreien Lamellenanordnung erhalten
werden.
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18 dient
als ein Beispiel für
ein Zeigerdiagramm, das erzeugt wird, wenn eine Sub-Keil-Fehlerbedingung
erfasst wird.
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19 veranschaulicht
in einer gemischten schematischen Darstellung die Sensorposition
und Signale, die erhalten werden, wenn eine Sub-Keil-Fehlerbedingung
erfasst wird.
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20 dient
als ein Beispiel für
ein Zeigerdiagramm, das erzeugt wird, wenn eine Oberflächenfehlerbedingung
erfasst wird; und
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21 veranschaulicht
in einer gemischten schematischen Darstellung die Sensorposition
und die Signale, die in Anwesenheit einer Oberflächenfehlerbedingung erhalten
werden.
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22 und 23 veranschaulichen
in einer Draufsicht bzw. einer Ansicht von vorne ein alternatives
Ausführungsbeispiel
einer Schlittenanordnung, die dazu dient, die Sensor/Sondenanordnung nach 9 und 10 zu
tragen und zu bewegen.
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24 veranschaulicht
in einer schematischen Ansicht von vorne eine Schlittenanordnung zum
Tragen und Bewegen der Sensor/Sondenanordnung nach 9 und 10,
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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25 veranschaulicht
in einer schematischen Ansicht von vorne die Sensor/Sondenanordnung
nach 9, 10 und 24, wie
sie innerhalb eines Stators entsprechend einem Aspekt der Erfindung
eingesetzt wird.
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26 veranschaulicht
in einer schematischen Ansicht von vorne eine Sonden- oder Sensoranordnung,
die innerhalb eines Stators entsprechend einem weiteren exemplarischen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung eingesetzt wird.
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27 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Sonde nach 26.
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28 veranschaulicht
in einer schematischen Ansicht von vorne die Sonde nach 26 und 27,
wie sie innerhalb eines Stators entsprechend einem Aspekt der Erfindung
eingesetzt ist.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Zusammenfassend
ausgedrückt
weist ein offenbartes Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine Sonde auf, die einen Kern und eine den Kern umgebende
Sensorspule enthält.
Der Kern ist in einer berührunglosen,
beabstandeten Beziehung zwischen gegenüberliegenden Oberflächen der
Einrichtung angeordnet. Diese Flächen
können
die Seitenwände benachbarter
Lamellenzähne
eines Stators sein. Geringe Luftspalte werden zwischen den Enden
des Kerns und den gegenüberliegenden
Flächen
sorgfältig
aufrechterhalten. Die Auswirkungen einer Position der Sonde sind
auf ein Minimum reduziert, da der Netto-Spalt konstant ist. Die
Sonde ist auf einer Schlittenanordnung gelagert und bewegt sich
entlang der Zähne
zwischen diesen. Überwacht
werden Veränderungen
des Streuflusses, die erzeugt werden, während der Stator mittels einer
Erregerwicklung auf einige Prozent eines normalen Erregungspegels
erregt wird.
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9–13 zeigen
ein exemplarisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In dieser Anordnung enthält der Sensor oder die Sonde 100 einen ferromagnetischen
Sensorkern 102, der innerhalb einer Sensorspule 104 angeordnet
ist. Die Sensorspule 104 ist mit einer Schaltungsanordnung 106 der Bauart
verbunden, wie sie schematisch in 13 dargestellt
ist. Der Sensorkern 102 ist bezüglich der laminierten Zähne 37 so
angeordnet, dass Luftspalte 108, 109 (wie am besten
in 11 zu sehen) zwischen den gegenüberliegenden
Oberflächen
der benachbarten Zähne,
zwischen denen die Sonde 100 angeordnet ist, und den entsprechenden
Enden des Sensorkerns 102 definiert sind.
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Diese
Sondenanordnung ermöglicht
eine verbesserte Vielseitigkeit und eine höhere Zuverlässigkeit für den Nachweis von Fehlern,
eine reduzierte Scanzeit und eine leichte Handhabung. Das grundlegende
Prinzip einer Erregung eines Statorkerns mit geringem Pegel ähnelt jenem
des oben erwähnten EL-CID, mit dem Unterschied,
das eine Eisenkern-Sonde verwendet wird, um die Signale in der Keilvertiefungsfläche zu erfassen.
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Der
Einsatz einer Sonde mit einem aus einem magnetischen Material gefertigten
Kern bewirkt eine erhebliche Steigerung des Signalpegels, da die Sonde
einen Pfad geringen magnetischen Widerstands für den magnetischen Fluss bereitstellt.
Die gemessene Sondenspannung ist aufgrund der hohen Magnetflusskonzentration
in der Sonde um zwei bis drei Größenordnungen
höher als
diejenige einer Sonde mit Luftkern, beispielsweise einer Chattock-Spule,
was ein verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis der Spannungsmessung
zur Folge hat. Die Sonde ist in der Keilvertiefungsfläche angeordnet,
wobei ein Luftspalt zu beiden Seiten der Sonde insgesamt bis zu
200 Tausendstel Zoll beträgt.
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Die
Beibehaltung dieser Luftspalte ist von Bedeutung, um ein in das
Ausgangssignal der Sonde eingeführtes
Rauschen zu minimieren.
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Erregersystem
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Der
Statorkern 30 ist, wie in 13 gezeigt, betriebsmäßig an ein
Erregersystem 190 angeschlossen. Dieses Erregersystem 190 sorgt
für einen zirkulierenden
magnetischen Fluss in dem Joch des Statorkerns 30, um eine
Fehlerstromerregung hervorzurufen. Das Erregersystem enthält einen
Einzelphasenvariac 191 und eine Erregerwicklung (31).
Ein Erregersystem, das eine Erregerwicklung eines 120/240V-Einzelphasenvariacs
aufweist, kann verwendet werden. Alternativ kann zum Erregen des Kerns
auch ein Einzelphasenvariac und ein Kabel verwendet werden, die
die Leitfähigkeit
für eine Stromstärke von
wenigstens 20A aufweisen.
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Ein
Softwareprogramm, das auf einem Personal-Computer (PC) läuft, der
Bestandteil der Schaltungsanordnung 106 ist, berechnet
die Anzahl von Erregerwicklungswindungen (zwei bis sieben) und die
Erregerspannung, die einen gewünschten magnetischen
Fluss in dem Kern erzeugt, und gibt diese Daten auf einem Display
wieder. Um einen beispielhaften Test auszuführen, kann die Magnetflusserregung
beispielsweise auf etwa 0,075 T (3–4 % des Nenn-Magnetflusses)
und die Erregerfrequenz auf etwa 50/60 Hz reguliert werden. Allerdings
ist dieses Ausführungsbeispiel
der Erfindung nicht auf diese Parameter beschränkt und vielfältige andere
Parameter können
verwendet werden, ohne dass der Schutzumfang der Erfindung berührt ist.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung basiert die Berechnung der Erregerspannung und der
Anzahl der Windun gen auf den Abmessungen des Generatorstatorkerns 30.
Die im folgenden aufgelisteten Beispiele von Parametern zum Berechnen
der Spannung und der Anzahl der Windungen sind jene, die zum Berechnen
der wirksamen Fläche für den zirkulierenden
magnetischen Fluss benötigt werden.
- 1) Innendurchmesser/Radius (ID/IR (Zoll))
- 2) Außendurchmesser
Radius (OD/OR (Zoll))
- 3) Zahnlänge
(TL (Zoll))
- 4) Kernlänge
(CL (Zoll))
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Sämtliche
Parameter lassen sich aus den Konstruktionsunterlagen des Generators
entnehmen oder können
ohne weiteres gemessen werden. Da der Innenraumblock und die Isolierung
zu berücksichtigen
sind, kann die effektive Kernlänge,
sofern diese nicht in sonstiger Weise spezifiziert ist, mit etwa 10 –90 % der
Kernlänge
angenommen werden.
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In
Feldversuchen wurde beobachtet, dass die von der Sonde erhaltenen
Signale bei einem Scannen in einem Spalt nahe der Erregerwicklung 31,
oder wenn eine Innenbeleuchtung verwendet wird, durch das Rauschen
aufgrund von Interferenzen verzerrt werden. Folglich wird empfohlen,
die gesamte Beleuchtung (oder ähnliche
elektrische Ausrüstung)
zu entfernen, und die Erregerwicklung 31 wenigstens einmal
während
des Scannens, wie in 14 und 15 gezeigt,
von der Seite, von der her gescannt wird, zu der gegenüberliegenden
Seite des Statorkerns 30 zu bewegen, so dass die Erregerwicklung 31 von
der Sonde entfernt angeordnet ist, um auf diese Weise genaue Messungen
zu ermöglichen.
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Sondenschlittensystem
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Um
ein Scannen zu erleichtern, ist die Sonde auf einem Schlittensystem
gelagert. Ein Beispiel eines Schlittensystems ist in 11 gezeigt.
In dieser Anordnung ist der Schlitten 200 konstruiert,
um die Sonde in der geeigneten Position zu tragen, während in
der axialen Richtung gescannt wird. Ein geeignetes Positionieren
und fluchtendes Ausrichten 1) des Wagens (der ein Teil des Schlittensystems
bildet) gegenüber
den Generatorzähnen
und 2) der Sonde gegenüber
dem Wagen sind wichtig, um genaue Messwerte zu erzielen.
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Das
Auswählen
der geeigneten Sondenbreite erfordert es, einen Kompromiss zwischen
dem Signalstärkepegel
und einem problemlosen Durchführen
des Scannens einzugehen. Ein Erhöhen
der Sondenbreite (d.h. Verringern der Luftspalte) steigert den Signalpegel,
erhöht
allerdings auch die Wahrscheinlichkeit einer Berührung des Sondenkern 102 mit
den Zähnen 37,
zwischen denen die Sonde eingebracht ist. Eine Berührung würde selbstverständlich ein Rauschen
in dem Signal verursachen. Die Sondenbreite, die experimentell ermittelt
wurde, um gute Signalmesswerte und leichte Durchführbarkeit
des Scannens (ohne Berührungen)
zu gewährleisten,
ist etwa gleich der Spaltbreite minus 150 bis 200 Tausendstel Zoll.
Wenn die Spaltbreite beispielsweise 1,286 Zoll (32,66 Millimeter)
beträgt,
würde eine
geeignet dimensionierte Sonde eine beliebige Breite zwischen 1,10
Zoll (27,94 Millimeter) und 1,15 Zoll (29,21 Millimeter) aufweisen.
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Die
Breite und der Winkel der Räder 213 des Wagens
lassen sich, wie in 11 gezeigt, durch Drehen der
entsprechenden Stellschrauben 210, 212 so anzupassen,
dass sich die Wagenführungsplatten 214,
um ein Kippen des Wagens zu verhindern, an die nach außen gewandten
Seiten der Zähne 37 schmiegen,
zwischen, denen die Sonde schwebend gehalten wird. Die Sonde 100 sollte
sicher an dem Sondenverlängerungselement 216 befestigt
sein, um zu vermeiden, dass es zu einer Kippbewegung kommt und die
Messdaten inkonsistent werden.
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Wenn
die Sonde 100 an der Sondenverlängerung 216 angebracht
ist, sollte die Sonde 100, wie in 11 gezeigt,
durch Einstellen der beiden Sondenpositionsstellschrauben 218 in
der Keilvertiefungsfläche
angeordnet werden. Es ist wünschenswert,
die Stahlelemente der Sonde 100 in der Mitte des Spaltes
und geringfügig
oberhalb des Spaltkeils anzuordnen.
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Datenakquisitionssystem
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[Die
beiden Messwerte, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung abgenommen werden, sind die Sondenspannung und der
Erregerstrom. Diese Parameter können
mittels im Handel erhältlicher
Hardware gemessen werden, beispielsweise mit einem tragbaren Datenakquisitionssystem WavebookTM 516, das von IOtech, Inc. angeboten wird.
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Das
Softwareprogramm regelt/steuert die Einstellungen des Datenakquisitionssystems
und dient ferner dazu, die durch das Scannen jedes Spalts akquirierten
Daten zu verarbeiten, auf einem Display wiederzugeben und zu speichern.
Die Software weist einen Parametereingabeschirm und einen Hauptprogrammbildschirm
auf. Über
den Parametereingabeschirm werden die Einzelheiten aufgenommen,
die die Testdaten und die Generatorabmessungen betreffen. Basierend
auf den Generatorabmessungen werden die Anzahl der Erregerwicklungswindungen
und die Erregerspannung berechnet und angezeigt. Der Hauptprogrammbildschirm
zeigt die gemessenen und verarbeiteten Signale an.
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Interpretation
von Ergebnissen
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Ein
Zeigerdiagramm wird verwendet, um den Zustand des interlaminaren
Kernfehlersystems anzuzeigen. Ein Beispiel eines derartigen Zeigerdiagramms
ist in 16 gezeigt. In diesem System
repräsentieren
Ve, Ie und Φe die Erregerspannung, die Stromstärke bzw.
den magnetischen Fluss, und Vs, Vse sind die gemessene Sondenspannung und
die auf die Erregung zurückzuführende Sondenspannung.
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Für korrekt
konstruierte, fehlerfreie (einwandfreie) Lamellen ohne Fehler ist
Vs gleich Vse, wie in 16 gezeigt.
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Die
Software zeigt auf einem Display den Betrag der gemessenen Sondenspannung
in Effektivwerten, Vs und den Phasenwinkel
zwischen der Sondenspannung und der Ableitung des Erregerstroms θ an. Beide
Signale werden basierend auf den Messwerten der Sondenspannung und
der Stromstärke berechnet,
und beide Signale werden berücksichtigt, um
das Vorhandensein, die Schwere und die Position des Fehlers zu ermitteln.
Die Soll-Messwerte der Signale und die Magnetflussverteilung im
Falle von einwandfreien Lamellen sind in 17 zu
sehen. Die Einbrüche
der Spannung werden durch die Innenraumblöcke hervorgerufen. Mit Ausnahme
des Passierens der Innenraumblöcke
ist die Größe der Spannung
konstant, und der Winkel ist über
den gesamten Scan hinweg konstant. Die Einbrüche an dem Innenraumblock können gezählt werden,
um die ungefähre Position
des Fehlers abzuschätzen,
wenn ein verdächtiges
Signal entdeckt wird.
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Wenn
ein Fehler innerhalb des Spalts vorhanden ist, ändert sich die Verteilung des
Magnetflusses, da die in dem Fehler Vf induzierte
Spannung einen Fehlerstrom If verursacht,
der eine zusätzliche Fehler-Magnetflusskomponente Φf induziert, die den durch die Sonde verlaufenden
magnetischen Fluss verändert.
Das Zeigerdiagramm im Falle einer Sub-Keil-Fehlerbedingung ist in 18 gezeigt,
wobei Vsf gleich die auf den Fehler zurückzuführende gemessene
Sondenspannungskomponente ist und Vs gleich
der gemessenen Sondenspannung ist.
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Die
gemessene Sondenspannung kann, wie in 18 gezeigt,
als eine Zeigersumme der durch die Magnetflusserregung induzierten
Spannungskomponente und der Komponente angenommen werden, die auf
einen Fehler-Magnetfluss zurückzuführen ist,
der sich aus dem Sub-Keilfehler ergibt. Die typische Wellenform
und Magnetflussverteilung unter dieser Fehlerbedingung stellt sich
wie in 19 gezeigt dar. Aus 19 ist
er sichtlich, dass eine merkliche Betragsänderung (d. h. ein Anstieg)
der Sondenspannung unter dieser Fehlerbedingung stattfindet, dass
die Winkeländerung
jedoch sehr gering ist. Die Fehlersignaturen sind ähnlich,
wenn sich die Fehler zwischen dem Spaltkeilschwalbenschwanz und
der Wurzel eines Zahns befinden.
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Das
Zeigerdiagramm unter einer Oberflächenfehlerbedingung (Fehler
auf einer Zahnspitze) ist in 20 gezeigt.
Der Hauptunterschied zwischen einem Oberflächenfehler und einem Sub-Keilfehler
besteht darin, dass der Fehler-Magnetfluss in der Sonde entgegengesetzt
zu der Magnetflusserregung gerichtet ist, wie in 21 gezeigt.
Als Folge hiervon nimmt der Betrag der Sondenspannung ab und der
Winkel ändert
sich erheblich.
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Wie
aus den obigen Beispielen hervorgeht, lässt sich das Vorhandensein
eines Fehlers an jeder Abweichung von einer einwandfreien Signatur
ablesen. Die Position des Fehlers lässt sich basierend auf der
Stärke
und den Winkelsignaturen ermitteln. Es wurde beobachtet, dass sowohl
die Stärke
als auch die Winkeländerung
mit dem Grad des Fehlers ansteigt.
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Anstelle
der offenbarten Sondenwagenanordnung ist es möglich, einen Wagen oder ein ähnliches
kleines automatisches Beförderungsmittel
einzurichten, um dieses entlang des oberen Randes des Spaltkeils
in der in 22 und 23 schematisch dargestellten
Weise zu bewegen. Der Wagen oder das Transportmittel 2005 ist
in diesem Fall auf Rollen 223 gelagert und ebenfalls mit
Seitenrollen 224 ausgestattet, die entlang der nach innen
gewandten Flächen
der Zähne 37 rollen,
zwischen denen die Sonde 100 angeordnet ist. Die Seitenrollen 224 lassen
sich einstellen, um eine Änderung
des Abstand der nach innen gewandten Flächen der Zähne 37 auszugleichen.
Die Seitenrollen 224 können
mittels Federkraft vorgespannt sein, um eine automatische Einstellung für unterschiedlich
beabstandete Zähne
zu ermöglichen.
Die Länge
des Sondenkerns kann einstellbar konfiguriert werden.
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Diese
Wagenanordnung kann völlig
automatisiert werden und mit einer eigenen unabhängigen Spannungsquelle ausgestattet
sein (beispielsweise mit Batterien), und einen Sender aufweisen,
der dazu dient, erfasste Magnetflussdaten an eine entfernt angeordnete
Station zu übermitteln.
Durch eine Übertragung
in einem geeigneten Frequenzbereich können die Daten an die entfernt
angeordnete Station übermittelt
werden, ohne dass sie durch Rauschen verfälscht oder auf sonstige Weise
beeinträchtigt werden.
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Der
Kern der Sonde, der im Unterschied zu dem Luftkern, der in der EL-CID-Sensoranordnung verwendet
wird, ein Festkörper
ist, wird vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das sich
problemlos verarbeiten lässt,
d.h. weder zu hart, noch zu weich, noch schwer formbar ist, und
das eine hohe Anfangspermeabilität
bei geringem magnetischen Fluss gepaart mit der Eigenschaft eines
hohen spezifischen Widerstands aufweist. Der Kern 102 kann
aus einem Verbundwerkstoff, aus einem geeigneten Einzelwerkstoff,
beispielsweise einem Metall gefertigt sein, oder auf miteinander
befestigten Lamellen basieren. Beispielsweise kann ein geeigneter
Stahl verwendet werden und Platten dieser Art eines Werkstoffs (oder eine
Zusammenstellung von Platten aus unterschiedlichen Werkstoffen)
können
aneinander gebunden werden, um sowohl die gewünschte Gestalt als auch Langlebigkeit,
so wie die oben erwähnte
hohe Anfangspermeabilität
bei niedrigem magnetischen Fluss, gepaart mit der Eigenschaft eines
hohen spezifischen Widerstands zu erreichen. Der Kern kann in jeder
geeigneten Weise konfiguriert sein und ist nicht auf die veranschaulichte
Gestalt beschränkt,
die zur Vereinfachung der Veranschaulichung als im Wesentlichen
zylindrisch dargestellt ist.
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Die
Sonde ist nicht auf die Verwendung eines einzelnen Kerns oder einer
einzelnen Spule beschränkt,
und es können
mehrere Kerne und Spulen verwendet werden. Es brauchen nicht sämtliche
Kerne durch eine Spule geführt
sein, und eine Anordnung, die die erforderliche Empfindlichkeit
des magnetischen Flusses in den Luftspalten 108 und 109 ermöglicht,
fällt in
den Schutzbereich der Erfindung. Die Spulen der Sonde müssen nicht
notwendig zwischen den Zähnen
angeordnet sein, und der Kern kann konfiguriert sein, um erfassende
Abschnitte davon in den Raum zwischen benachbarte Zähne hinein
zu verlängern
und die erforderliche Beziehung zwischen erfassenden Abschnitt und
Luftspalt zu errichten.
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Es
ist zu beachten, dass die Luftspalte 108 und 109 nicht übereinstimmen
müssen,
und dass ein beschränkter
Bewegungsspielraum der Sonde bezüglich
der Seiten der Zähne 37 daher
möglich
ist. Dadurch dass die Summe der Luftspalte 108 und 109 konstant
ist und kein unmittelbarer Kontakt zwischen den Enden des Kerns
und den Zähnen
auftritt, sind genaue Ergebnisse der Magnetflussdetektion möglich.
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Die
Sonde ist nicht auf Konstruktionen beschränkt, die durch die Seitenwände der
Zähne 37 vollkommen
eingeschlossen sind. Die Spule 104 und andere Teile der
Sonde 100 können
je nach Wunsch konfiguriert sein und oberhalb der Ebene der Zähne 37 angeordnet
sein, während
geeignete Verlängerungen
des Kerns 102 nach unten in den zwischen den Seitenwänden der
Zähne 37 definierten
Raum ragen, und auf diese weise die Luftspalte 108 und 109 errichten.
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Indem
speziell auf 24 eingegangen wird, ist gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
eine Schlittenanordnung veranschaulicht, die dazu dient, die Sensor/Sondenanordnung
nach 9 und 10 zu tragen und zu bewegen.
Die in 24 gezeigte Schlittenanordnung
ist mit Blick auf Hydrogeneratoren oder andere Elektromotoren konstruiert, die
entweder keine oder eine geringe Keilvertiefung aufweisen, nämlich eine
Keilvertiefung gleich oder kleiner etwa 200 Tausendstel Zoll. Alternativ
kann die Schlittenanordnung nach 24 nicht
nur für
Elektromotoren verwendet werden, die eine Keilvertiefung beliebiger
Tiefe aufweisen, sondern auch eine vorragende Konstruktion aufweisen,
die die effektive Keilvertiefung minimiert. Wie zu sehen, ist der
Spaltkeil zwischen den Statorzähnen 137 so
angeordnet, dass die Keilvertiefung geringer ist als die in 11 veranschaulichte
Keilvertiefung. Der Schlitten 300 ähnelt dem in 11 gezeigten
Schlitten 200 mit den folgenden Unterschieden: Der Schlitten 300 weist
ein Sondenverlängerungselement 316 auf,
das sich von dem Sonden verlängerungselement 216 (11)
insofern unterscheidet, dass der Spalt, in dem die Sondenpositionsstellschrauben 218 angeordnet
sind, länglich
ist, um zu ermöglichen,
dass sich die Sonde 100 in eine geeignete Position oberhalb
des Spaltkeils zwischen die Statorzähne 137 bewegen lässt. Alternativ
kann das Sondenverlängerungselement 316 verkürzt werden
und der Spalt unverändert
bleiben.
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25 veranschaulicht
einen weiteren Aspekt der Erfindung. Einige Maschinen, die eine
geringe oder keine Keilvertiefung aufweisen, enthalten einen Spaltkeil,
der mit einen erhabenen Abschnitt ausgebildet ist. Nichtsdestoweniger
lässt sich
die Sonde 100 oberhalb eines derartigen Spaltkeils genau
positionieren und von den gegenüberliegenden
benachbarten Oberflächen
der Statorzähne 137 durch
die Luftspalte 108, 109 getrennt halten. Die Position
der Sonde 100 bezüglich
der Statorzähne 137 kann
zu einem durch die Sonde 100 verlaufenden Streufluss führen, ohne
dass ein Fehler vorhanden ist. Ein Großteil des Streuflusses durchläuft den
Kern 102, jedoch ein vernachlässigbarer Anteil des Streufluss verläuft durch
die Spule 104. Die Schlittenanordnung ist in 25 nicht
gezeigt, um die Darstellung zu vereinfachen.
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26–27 veranschaulichen
ein weiteres exemplarisches Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Eine Sonde 350 ist gezeigt, die eine um
einen Kern 352 gewundene Spule 354 enthält. Der
Kern 352 weist ein Paar Seitenwulste 356 auf.
Die Seitenwulste 356 ermöglichen es, die Sonde 350 näher an den
Innenflächen
der Statorzähne 137 anzuordnen, und
bieten der Spule 354 Schutz. Darüber hinaus wird durch die Seitenwulste 356 ermöglicht,
die Sondenenden näher
an der Innenfläche
der Statorzähne 137 anzuordnen
und somit die Empfindlichkeit der Messungen zu verbessern.
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28 veranschaulicht
die Sonde 350, die über
einen Spaltkeil positioniert ist, der einen erhabenen Abschnitt
aufweist. Mit der in dieser Weise positionierten Sonde 350 erstreckt
sich der Streufluss über
den Luftspalt 108, durch den Seitenwulst 356 und
in die Spule 354, durch den anderen Seitenwulst 356 und über den
Luftspalt 109.
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Eine
Sonde 100, die dazu dient, Anomalien in einer elektrischen
Einrichtung zu erfassen, die eine Keilvertiefung von nicht mehr
als 100 Tausendstel Zoll aufweist. Die Sonde weist einen festen
Kern 102 auf, der von einer Sensorspule 104 umgeben
ist. Die Enden des Kerns sind in einer berührungslosen, beabstandeten
Beziehung zwischen und zumindest teilweise oberhalb gegenüberliegender
Oberflächen
benachbarter Lamellenzähne
eines Stators 37, 137 angeordnet. Zwischen den
Enden des Sondenkerns und den gegenüberliegenden Flächen werden Luftspalte 108, 109 aufrechterhalten.
Die Summe der beiden Luftspalte ist konstant. Die Sonde ist auf
einer Anordnung eines Schlittens 200, 300 gelagert
und wird entlang der Zähne
bewegt. Überwacht
werden Veränderungen
des Streuflusses, die erzeugt werden, während der Stator mittels einer
Erregerwicklung 31 erregt wird, um einen magnetischen Fluss hervorzubringen,
der einige Prozent eines normalen Erregungspegels beträgt.
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Während die
Erfindung lediglich anhand einer beschränkten Anzahl von Ausführungsbeispielen im
Einzelnen beschrieben wurde, sollte es ohne weiteres klar sein,
dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige
Anzahl von bisher nicht beschriebenen Veränderungen, Abänderungen,
Substitutionen oder äquivalenten
Anordnungen zu verkörpern,
die jedoch dem Schutzbereich der Erfindung entsprechen. Während vielfältige Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben wurden, ist ferner klar, dass Aspekte
der Erfindung lediglich einige der beschrieben Ausführungsbeispiele
einschließen
können.
Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorausgehende
Beschreibung beschränkt
anzusehen, sondern ist lediglich durch den Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche beschränkt.