用于确定电机的子导体的绕组中的温度的方法
【专利摘要】一种用于确定电机的子导体（2）的绕组中的预先确定的位置上的温度的方法，所述子导体分别由电的子导体绝缘部（3）包覆，所述方法具有如下步骤：预先确定子导体（2）中的一个和所属的子导体绝缘部（3）之间的位置；将具有传感器材料片（9）的玻璃纤维（5）设置在绕组中，其中传感器材料片（9）安装在预先确定的位置上并且传感器材料片（9）的光学特性是温度相关的并且是不受膨胀影响的；经由玻璃纤维（5）使传感器材料片（9）曝光，以至于在与传感器材料片（9）交互作用后从传感器材料片（9）中发射光；检测光的光谱；借助光谱确定在预先确定的位置上的温度。
【专利说明】用于确定电机的子导体的绕组中的温度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于确定电机的子导体的绕组中的温度的方法。
【背景技术】
[0002]在具有高的终端功率的电机、例如电厂发电机中，通常装入具有高导电性的电导体。如果电导体的横截面被扩大，但是由于在导体中出现的涡流而使导电性不以相同的程度提高。因此在电机中使用所谓的罗贝尔线棒(Roebelstab)，所述罗贝尔线棒具有电的子导体的换位，其中所述子导体的每一个由电的子导体绝缘部包覆。在此，绕组能够附加地由主绝缘部包覆。
[0003]在机器运行时，罗贝尔线棒升温，特别是通过流经它的电流而升温。为了延长罗贝尔线棒的使用寿命，罗贝尔线棒被设计为，使得避免高的温度。对此，在机器运行时需要了解罗贝尔线棒温度，特别需要了解最热的位置的、即所谓热点的温度。热点位于最热的子导体和其子导体绝缘部之间。
[0004]为了测量罗贝尔线棒的温度，提供不同的方法。通常，电的电阻温度计或者热电偶被引入到绕组的中间挡板中。但是电阻温度计或者热电偶不适合测量直接在子导体上的温度，而是仅用于测量在槽的内部但是在主绝缘部的外部的温度。
[0005]替选地，使用不导电的玻璃纤维。在此，使用下述玻璃纤维:在所述玻璃纤维的端部上设置有所谓的布拉格传感器。在布拉格传感器中借助于激光将折射率的周期性的调制写入玻璃纤维中。这种周期性的调制起到与干涉滤波器一样的作用，其中在干涉滤波器曝光之后，将具有预先确定的光谱的光向回反射。光谱的中央波长取决于周期性的调制中两个相邻的折射率最大值的间距。在温度升高时，布拉格传感器膨胀，由此折射率最大值的间距扩大并且光谱的中央波长改变。
[0006]在玻璃纤维的背离布拉格传感器的端部上设置有光源，借助所述光源使布拉格传感器曝光。测量由布拉格传感器向回反射的光的光谱并且从所述光谱中确定布拉格传感器的温度。如果将布拉格传感器安装到由铜构成的子导体上，那么由于温度升高而在传感器和子导体之间产生差胀(Differenzdehnung)，因为玻璃和铜具有不同的热膨胀系数。差异应力干扰测量，以至于测量的精度强烈下降。补救措施为用玻璃毛细管包覆布拉格传感器，布拉格传感器能够在所述玻璃毛细管中膨胀，而不经受外部的应力。布拉格传感器连同玻璃毛细管一起具有大的延展，使得所述布拉格传感器不能够被引入子导体和子导体绝缘部之间，而是所述布拉格传感器被引入到子导体绝缘部之间的绕组中。由此布拉格传感器到热点的间距为大约2mm至3mm。因此，热点温度的测量精度强烈地下降。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是，提供一种用于确定电机的子导体的绕组中的预先确定的位置上的温度的方法，其中所述方法具有高的精度。
[0008]根据本发明的、用于确定电机的分别用电的子导体绝缘部包覆的子导体的绕组中的预先确定的位置上的温度的方法，具有如下步骤:预先确定在子导体中的一个和所属的子导体绝缘部之间的位置；将具有传感器材料片的玻璃纤维设置在绕组中，其中传感器材料片安装在预先确定的位置上并且传感器材料片的光学特性是温度相关的并且是不受膨胀影响的；经由玻璃纤维使传感器材料片曝光，以至于在与传感器材料片交互作用后从传感器材料片中发射光；检测光的光谱；借助光谱确定在预先确定的位置上的温度。根据本发明的方法有利地允许:测量在绕组的热点上的且在电机运行中的温度。
[0009]传感器材料片优选由子导体接触。此外，传感器材料片优选固定在玻璃纤维的端部上，所述端部设置在预先确定的位置上。传感器材料片优选具有半导体、特别是砷化镓晶体。砷化镓是下述半导体:所述半导体的特征在于价带和导带之间的、即所谓带隙的能量差小。能量高于带隙的能量差的光将在电子从价带跃迁到导带的情况下被吸收。在玻璃纤维的背离传感器的端部上设置有光源，借助所述光源使砷化镓晶体曝光。测量从砷化镓晶体向回反射的光的光谱。在此示出，具有比所谓能带边缘更短波长的光被吸收。能带边缘的光谱的位置与温度相关并且以大约0.4nm/K移动。从光谱中确定能带边缘并且从中确定砷化镓晶体的温度。
[0010]预先确定的位置优选是绕组的预先计算出的热点。优选地，传感器材料片安装在凹陷部中，所述凹陷部设置在子导体中的一个中。此外，玻璃纤维优选安装在包覆件中。此夕卜，优选地，预先确定在绕组的长度上分布的多个位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]在下文中借助于所附的示意图详细阐述本发明。图1和图2示出具有按照根据本发明的方法设置的玻璃纤维的罗贝尔线棒的截面的立体图的不同的视图。
【具体实施方式】
[0012]如从图1中可见的是，罗贝尔线棒I具有横截面为矩形的电的子导体2，所述子导体分别由子导体绝缘部3包覆。子导体2相叠地且并排地堆叠，其中全部子导体由主绝缘部4包覆。在主绝缘部4和最上方的子导体2之间，将玻璃纤维5设置在两个间隔件6之间。在此，玻璃纤维沿罗贝尔线棒I的纵向方向引导。在最上方的子导体2中设有凹陷部
7。如从图2中可见，玻璃纤维8的端部安置在凹陷部7中。在玻璃纤维8的端部上设置有传感器材料片9。
[0013]借助于一个示例，在下文中详细阐述根据本发明的方法。
[0014]预先计算罗贝尔线棒I的多个热点。在预先计算出的热点的每一个上，将凹陷部7设置在子导体2中。为每一个热点分别设有相应的玻璃纤维5,在相应的所述玻璃纤维的端部8上设置有砷化镓晶体。借助于间隔件6在罗贝尔线棒中引导玻璃纤维5，其中砷化镓晶体设置在凹陷部7中。紧接着，将主绝缘部4施加到罗贝尔线棒I上。在安入有罗贝尔线棒I的电机运行时，从玻璃纤维5的相对置的端部起使砷化镓晶体曝光。测量从砷化镓晶体向回反射的光的光谱。从所测量的光谱中确定砷化镓晶体的温度。
【权利要求】
1.一种用于确定电机的子导体(2)的绕组中的预先确定的位置上温度的方法，所述子导体分别由电的子导体绝缘部(3)包覆，所述方法具有如下步骤: -预先确定所述子导体(2)中的一个和所属的所述子导体绝缘部(3)之间的位置； -将具有传感器材料片(9)的玻璃纤维(5)设置在所述绕组中，其中所述传感器材料片(9)安装在所述预先确定的位置上并且所述传感器材料片(9)的光学特性是温度相关的并且是不受膨胀影响的； -经由玻璃纤维(5)使所述传感器材料片(9)曝光，以至于在与所述传感器材料片(9)交互作用后从所述传感器材料片(9)中发射光； -检测所述光的光谱； -借助所述光谱确定在所述预先确定的位置上的温度。
2.根据权利要求1所述的方法， 其中所述传感器材料片(9 )直接由所述子导体(2 )接触。
3.根据权利要求1或2所述的方法， 其中所述传感器材料片(9)固定在所述玻璃纤维(8)的端部上，所述端部设置在所述预先确定的位置上。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法， 其中所述传感器材料片(9)具有半导体、特别是砷化镓晶体。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法， 其中所述预先确定的位置是所述绕组的预先计算出的热点。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法， 其中将所述传感器材料片(9)安装在凹陷部(7)中，所述凹陷部设置在所述子导体(2)中的一个中。
7.根据权利要求1至6所述的方法， 其中将所述玻璃纤维(5)安置在包覆件中。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法， 其中预先确定在所述绕组的长度上分布的多个位置。
【文档编号】G01K1/14GK103608657SQ201280029560
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年5月24日 优先权日:2011年6月14日
【发明者】罗兰·勒丁, 海科·阿道夫, 马库斯·班达, 诺伯特·凯斯纳, 洛塔尔·特雷夫利希 申请人:西门子公司