用於確定電機的子導體的繞組中的溫度的方法
2023-05-07 01:47:21 1
用於確定電機的子導體的繞組中的溫度的方法
【專利摘要】一種用於確定電機的子導體（2）的繞組中的預先確定的位置上的溫度的方法，所述子導體分別由電的子導體絕緣部（3）包覆，所述方法具有如下步驟：預先確定子導體（2）中的一個和所屬的子導體絕緣部（3）之間的位置；將具有傳感器材料片（9）的玻璃纖維（5）設置在繞組中，其中傳感器材料片（9）安裝在預先確定的位置上並且傳感器材料片（9）的光學特性是溫度相關的並且是不受膨脹影響的；經由玻璃纖維（5）使傳感器材料片（9）曝光，以至於在與傳感器材料片（9）交互作用後從傳感器材料片（9）中發射光；檢測光的光譜；藉助光譜確定在預先確定的位置上的溫度。
【專利說明】用於確定電機的子導體的繞組中的溫度的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於確定電機的子導體的繞組中的溫度的方法。
【背景技術】
[0002]在具有高的終端功率的電機、例如電廠發電機中，通常裝入具有高導電性的電導體。如果電導體的橫截面被擴大，但是由於在導體中出現的渦流而使導電性不以相同的程度提高。因此在電機中使用所謂的羅貝爾線棒(Roebelstab)，所述羅貝爾線棒具有電的子導體的換位，其中所述子導體的每一個由電的子導體絕緣部包覆。在此，繞組能夠附加地由主絕緣部包覆。
[0003]在機器運行時，羅貝爾線棒升溫，特別是通過流經它的電流而升溫。為了延長羅貝爾線棒的使用壽命，羅貝爾線棒被設計為，使得避免高的溫度。對此，在機器運行時需要了解羅貝爾線棒溫度，特別需要了解最熱的位置的、即所謂熱點的溫度。熱點位於最熱的子導體和其子導體絕緣部之間。
[0004]為了測量羅貝爾線棒的溫度，提供不同的方法。通常，電的電阻溫度計或者熱電偶被引入到繞組的中間擋板中。但是電阻溫度計或者熱電偶不適合測量直接在子導體上的溫度，而是僅用於測量在槽的內部但是在主絕緣部的外部的溫度。
[0005]替選地，使用不導電的玻璃纖維。在此，使用下述玻璃纖維:在所述玻璃纖維的端部上設置有所謂的布拉格傳感器。在布拉格傳感器中藉助於雷射將折射率的周期性的調製寫入玻璃纖維中。這種周期性的調製起到與幹涉濾波器一樣的作用，其中在幹涉濾波器曝光之後，將具有預先確定的光譜的光向回反射。光譜的中央波長取決於周期性的調製中兩個相鄰的折射率最大值的間距。在溫度升高時，布拉格傳感器膨脹，由此折射率最大值的間距擴大並且光譜的中央波長改變。
[0006]在玻璃纖維的背離布拉格傳感器的端部上設置有光源，藉助所述光源使布拉格傳感器曝光。測量由布拉格傳感器向回反射的光的光譜並且從所述光譜中確定布拉格傳感器的溫度。如果將布拉格傳感器安裝到由銅構成的子導體上，那麼由於溫度升高而在傳感器和子導體之間產生差脹(Differenzdehnung)，因為玻璃和銅具有不同的熱膨脹係數。差異應力幹擾測量，以至於測量的精度強烈下降。補救措施為用玻璃毛細管包覆布拉格傳感器，布拉格傳感器能夠在所述玻璃毛細管中膨脹，而不經受外部的應力。布拉格傳感器連同玻璃毛細管一起具有大的延展，使得所述布拉格傳感器不能夠被引入子導體和子導體絕緣部之間，而是所述布拉格傳感器被引入到子導體絕緣部之間的繞組中。由此布拉格傳感器到熱點的間距為大約2mm至3mm。因此，熱點溫度的測量精度強烈地下降。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是，提供一種用於確定電機的子導體的繞組中的預先確定的位置上的溫度的方法，其中所述方法具有高的精度。
[0008]根據本發明的、用於確定電機的分別用電的子導體絕緣部包覆的子導體的繞組中的預先確定的位置上的溫度的方法，具有如下步驟:預先確定在子導體中的一個和所屬的子導體絕緣部之間的位置；將具有傳感器材料片的玻璃纖維設置在繞組中，其中傳感器材料片安裝在預先確定的位置上並且傳感器材料片的光學特性是溫度相關的並且是不受膨脹影響的；經由玻璃纖維使傳感器材料片曝光，以至於在與傳感器材料片交互作用後從傳感器材料片中發射光；檢測光的光譜；藉助光譜確定在預先確定的位置上的溫度。根據本發明的方法有利地允許:測量在繞組的熱點上的且在電機運行中的溫度。
[0009]傳感器材料片優選由子導體接觸。此外，傳感器材料片優選固定在玻璃纖維的端部上，所述端部設置在預先確定的位置上。傳感器材料片優選具有半導體、特別是砷化鎵晶體。砷化鎵是下述半導體:所述半導體的特徵在於價帶和導帶之間的、即所謂帶隙的能量差小。能量高於帶隙的能量差的光將在電子從價帶躍遷到導帶的情況下被吸收。在玻璃纖維的背離傳感器的端部上設置有光源，藉助所述光源使砷化鎵晶體曝光。測量從砷化鎵晶體向回反射的光的光譜。在此示出，具有比所謂能帶邊緣更短波長的光被吸收。能帶邊緣的光譜的位置與溫度相關並且以大約0.4nm/K移動。從光譜中確定能帶邊緣並且從中確定砷化鎵晶體的溫度。
[0010]預先確定的位置優選是繞組的預先計算出的熱點。優選地，傳感器材料片安裝在凹陷部中，所述凹陷部設置在子導體中的一個中。此外，玻璃纖維優選安裝在包覆件中。此夕卜，優選地，預先確定在繞組的長度上分布的多個位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]在下文中藉助於所附的示意圖詳細闡述本發明。圖1和圖2示出具有按照根據本發明的方法設置的玻璃纖維的羅貝爾線棒的截面的立體圖的不同的視圖。
【具體實施方式】
[0012]如從圖1中可見的是，羅貝爾線棒I具有橫截面為矩形的電的子導體2，所述子導體分別由子導體絕緣部3包覆。子導體2相疊地且並排地堆疊，其中全部子導體由主絕緣部4包覆。在主絕緣部4和最上方的子導體2之間，將玻璃纖維5設置在兩個間隔件6之間。在此，玻璃纖維沿羅貝爾線棒I的縱向方向引導。在最上方的子導體2中設有凹陷部
7。如從圖2中可見，玻璃纖維8的端部安置在凹陷部7中。在玻璃纖維8的端部上設置有傳感器材料片9。
[0013]藉助於一個示例，在下文中詳細闡述根據本發明的方法。
[0014]預先計算羅貝爾線棒I的多個熱點。在預先計算出的熱點的每一個上，將凹陷部7設置在子導體2中。為每一個熱點分別設有相應的玻璃纖維5,在相應的所述玻璃纖維的端部8上設置有砷化鎵晶體。藉助於間隔件6在羅貝爾線棒中引導玻璃纖維5，其中砷化鎵晶體設置在凹陷部7中。緊接著，將主絕緣部4施加到羅貝爾線棒I上。在安入有羅貝爾線棒I的電機運行時，從玻璃纖維5的相對置的端部起使砷化鎵晶體曝光。測量從砷化鎵晶體向回反射的光的光譜。從所測量的光譜中確定砷化鎵晶體的溫度。
【權利要求】
1.一種用於確定電機的子導體(2)的繞組中的預先確定的位置上溫度的方法，所述子導體分別由電的子導體絕緣部(3)包覆，所述方法具有如下步驟: -預先確定所述子導體(2)中的一個和所屬的所述子導體絕緣部(3)之間的位置； -將具有傳感器材料片(9)的玻璃纖維(5)設置在所述繞組中，其中所述傳感器材料片(9)安裝在所述預先確定的位置上並且所述傳感器材料片(9)的光學特性是溫度相關的並且是不受膨脹影響的； -經由玻璃纖維(5)使所述傳感器材料片(9)曝光，以至於在與所述傳感器材料片(9)交互作用後從所述傳感器材料片(9)中發射光； -檢測所述光的光譜； -藉助所述光譜確定在所述預先確定的位置上的溫度。
2.根據權利要求1所述的方法， 其中所述傳感器材料片(9 )直接由所述子導體(2 )接觸。
3.根據權利要求1或2所述的方法， 其中所述傳感器材料片(9)固定在所述玻璃纖維(8)的端部上，所述端部設置在所述預先確定的位置上。
4.根據權利要求1至3之一所述的方法， 其中所述傳感器材料片(9)具有半導體、特別是砷化鎵晶體。
5.根據權利要求1至4之一所述的方法， 其中所述預先確定的位置是所述繞組的預先計算出的熱點。
6.根據權利要求1至5之一所述的方法， 其中將所述傳感器材料片(9)安裝在凹陷部(7)中，所述凹陷部設置在所述子導體(2)中的一個中。
7.根據權利要求1至6所述的方法， 其中將所述玻璃纖維(5)安置在包覆件中。
8.根據權利要求1至7之一所述的方法， 其中預先確定在所述繞組的長度上分布的多個位置。
【文檔編號】G01K1/14GK103608657SQ201280029560
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月24日 優先權日:2011年6月14日
【發明者】羅蘭·勒丁, 海科·阿道夫, 馬庫斯·班達, 諾伯特·凱斯納, 洛塔爾·特雷夫利希 申請人:西門子公司