Definition der Rotor-Erdschluss-Schutz
Der Rotor-Erdschluss-Schutz umfasst Methoden zur Erkennung und Behebung von Fehlern in der Feldwicklung des Rotors, um Schäden zu verhindern.
Arten des Rotor-Erdschluss-Schutzes
Potentiometer-Methode
Das Schema ist sehr einfach. Hier wird ein Widerstand mit einem geeigneten Wert über die Feldwicklung sowie über den Anreger verbunden. Der Widerstand ist zentral angeschlossen und über einen spannungsempfindlichen Relais mit dem Boden verbunden.
Wie in der folgenden Abbildung zu sehen, schließt jeder Erdschluss in der Feldwicklung oder im Anregerkreis den Relaiskreis über den erdenden Pfad. Gleichzeitig erscheint die Spannung über dem Relais aufgrund der Potentiometerwirkung des Widerstands.
Diese einfache Methode des Rotor-Erdschluss-Schutzes hat einen großen Nachteil. Sie kann nur Erdfehler erkennen, die an jedem Punkt außer in der Mitte der Feldwicklung auftreten.
Wechselstrom-Injektionsmethode
Hier wird ein spannungsempfindliches Relais an jedem Punkt des Feldes und des Anregerkreises angeschlossen. Das andere Ende des spannungsempfindlichen Relais wird über einen Kondensator und die Sekundärseite eines Hilfstransformators mit dem Boden verbunden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Wenn ein Erdschluss in der Feldwicklung oder im Anregerkreis auftritt, wird der Relaiskreis über den erdenden Pfad geschlossen und daher erscheint die Sekundärspannung des Hilfstransformators über dem spannungsempfindlichen Relais, und das Relais wird betätigt.
Der Hauptnachteil dieses Systems besteht darin, dass es immer eine Chance für Leckströme durch die Kondensatoren zum Anreger und Feldkreis gibt. Dies kann zu einer Ausbalancierung des magnetischen Feldes und damit zu mechanischen Belastungen in den Maschinenspindeln führen.
Ein weiterer Nachteil dieses Schemas ist, dass es auf eine separate Spannungsquelle für den Betrieb des Relais angewiesen ist. Somit wird der Rotor-Schutz inaktiv, wenn es zu einem Ausfall der Wechselstromversorgung kommt.
Gleichstrom-Injektionsmethode
Die Gleichstrom-Injektionsmethode beseitigt das Leckstromproblem, das bei der Wechselstrom-Injektionsmethode auftritt. Bei dieser Methode wird ein Terminal eines spannungsempfindlichen Relais mit dem positiven Terminal des Anregers verbunden, und das andere Terminal wird mit dem negativen Terminal einer externen Gleichstromquelle verbunden. Diese Gleichstromquelle wird durch einen Hilfstransformator mit Brückengleichrichter bereitgestellt, dessen positives Terminal geerdet ist.
Es ist auch aus der folgenden Abbildung zu erkennen, dass bei jedem Feld- oder Anreger-Erdschluss das positive Potential der externen Gleichstromquelle am Terminal des Relais erscheint, das mit dem positiven Terminal des Anregers verbunden war. Auf diese Weise erscheint die Gleichrichterausgangsspannung über dem Spannungsrelais und wird betätigt.
Wichtigkeit der Erkennung
Die Erkennung und Behebung von Rotor-Erdschlüssen ist entscheidend, um ungleichmäßige magnetische Felder und mechanische Schäden in Drehstrommaschinen zu verhindern.
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