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Sensorik für Mittendetektion von Roebelstäben

Ergebnisse aus dem Projektseminar wurden unter dem Titel "Segmentierung von Oberflächen auf Basis der lokalen Reflexionsindikatrix" im Tagungsband "Optosensorik in der Produktion, 2006" veröffentlicht.

Daniela Wolfinger

Daniela Wolfinger

Die Firma VA Tech Hydro, mittlerweile Siemens AG, stellt für große Generatoren sogenannte Roebelstäbe her, die zur Vermeidung der Stromverdrängung in der Statorwicklung eingesetzt werden. Damit ein exakter Einbau in den Generator garantiert werden kann, ist es wichtig die Mitte des Stabes in Längsrichtung zu kennen. Da die Stäbe, nachdem deren Mitte markiert wurde, isoliert werden, muss das geplante Detektionsverfahren imstande sein, die Isolierung zu
durchdringen, darf diese aber nicht beschädigen und sollte mit Markierungen möglichst geringer Dicke das Auslangen finden.

Folgende physikalische Prinzipien wurden für diese Anforderungen untersucht:

  • Radioaktive Markierung
  • Messung mittels Radar
  • Ultraschallmethode
  • Magnetische Markierung
  • Thermografische Detektion

Die Idee besteht darin, eine Marke unter den Isolierungsschichten zu befestigen, deren Position von aussen lokalisiert werden kann. Die Firma VA Tech Hydro bestätigte, dass unter die Isolierung etwas eingebracht werden darf, jedoch müssen folgende Bedingungen eingehalten werden:
Die Höhe der Marke darf 1 mm nicht überschreiten, da ansonsten die Dicke der Isolierung beeinflusst wird.

  • Es muss gewährleistet sein, dass während des Isoliervorganges die Detektionseigenschaften der Marke auf Grund der hohen Temperaturen nicht verloren gehen.
  • Das Verbleiben der Marke am Stab darf seine spätere Funktionsweise im Betrieb nicht beeinflussen.

In der Arbeit werden Messungen mit einem Permanentmagneten und einem magnetoresistiven Sensor sowie mit einem Wechselfeld und Flachspulen durchgeführt. Die zugehörigen Messaufbauten und Messergebnisse sind in den Abbildungen 1 und 2 zu sehen. Diese beiden Verfahren kämen für eine Serienfertigung in Frage und werden in der Dokumentation vorgestellt.

Abbildung 1: Die obere Abbildung zeigt den Verlauf der Feldlinien des Permanentmagneten.
Bei Mittelstellung kompensiert sich das Feld zu Null. Die untere Abbildung zeigt die Messung mit zwei KMZ 10 A Sensoren bei einer Sollposition des Magneten von x = 10000 µm. Durch Einsatz des zweiten Sensors wird der Einfluss des Erdmagnetfeldes vermindert

Abbildung 2: In der oberen Abbildung ist der Messaufbau mit Sende- und Empfängerspule, und die Lage im globalen Koordinatensystem dargestellt.
In der unteren Abbildung ist das Ergebnis der Messung für die selbst gewickelten Spulen, Sollposition bei x = 10000 µm zu sehen.

März 2006