Spezialsensoren

Magnetfeldsensoren werden eingesetzt um die magnetische Flussdichte zwischen Rotor und Stator zu messen. Typisch ist der Einsatz in Generatoren und größeren Elektromotoren. Die magnetische Flussdichte ist ein wichtiges Maß für das elektromagnetische Gleichgewicht in einer rotierenden Maschine. Magnetfeldsensoren können vielfältige Probleme erkennen; z.B. ungleichmäßige Erregung des Rotors in Generatoren oder Motoren. Magnetfeldsensoren messen die magnetische Flussdichte in der Einheit Tesla.

Wie funktioniert ein Magnetfeldsensor?

Ein Magnetfeldsensor besteht aus dem Sensorkopf und einem nachgeschalteten Messverstärker. Dazwischen wird ein abgeschirmtes Kabel eingesetzt um die Messignale von Sensor zum Messverstärker zu übertragen. Moderne Magnetfeldsensoren verfügen über steckbare Verbindungen zwischen Sensor und Verstärker um den Austausch im Schadensfall zu vereinfachen.

Der Sensorkopf ist in flacher Bauweise aus elektrisch isoliertem Material hergestellt um den Sensor in jedem Generator oder Elektromotor einzusetzen. Der Sensorkopf enthält ein hochwertiges und hochgenaues Hallelement. Die gemessene Hallspannung steigt mit dem vorliegenden Magnetfeld (Magnetfluss) linear an. Mittels des nachgeschalteten Messverstärker werde die kleinen Signalpegel auf eine gut übertragbare Größenordnung angehoben.

Ist ein Magnetfeldsensor auf dem Statorblech montiert, ist er den Rotorpolen zugewandt und misst das Magnetfeld senkrecht zu deren Sichtfläche, d.h. in Y-Richtung. Das Ausgangssignal ist positiv für einen Magnetfeldvektor, der parallel zur Y-Richtung vom Pol zum Stator verläuft. Nach der Signalverarbeitung liefert der Messverstärker einen Ausgangsstrom, der genau proportional zum gemessenen Magnetfeld in einer Y-Achse ist.

Der Messbereich eines Magnetfeldsensor beträgt typisch +/- 2 Tesla.

Der berührungslose Rotortemperatursensor ist speziell für die Rotorüberwachung in Generatoren und Motoren entwickelt worden. Der Sensor ist so konstruiert, dass er in die Lüftungslöcher der Maschinen eingesetzt werden kann und so die Oberflächentemperatur des Rotors erfasst. Der Messbereich beträgt 0° bis 200°C.

Der Rotortemperatursensor hat einen Durchmesser von 4mm bei einer Länge von 47cm bis 61cm, was die Installation durch der Lüftungslöcher im Stator erst ermöglicht. Die Bandbreite des Sensors beträgt ca. 1kHz, was die für meisten Anwendungen in Wasserkraftwerken oder großen Motoren ausreichend ist.

Das Messprinzip des Rotortemperatursensors basiert auf der sogenannten Schwarzkörperstrahlung. Da jedes Objekt eine elektromagnetische Welle abstrahlt, deren Spektrum und Intensität temperaturabhängig ist, bestimmt der Rotortemperatursensor die Temperatur des gemessenen Objekts durch Analyse des abgestrahlten Infrarotlichts. Diese Information wird von dem im Sensor eingebauten Prozessor analysiert, um die Objekttemperatur zu berechnen und ein proportionales analoges Ausgangssignal zu erzeugen.

Da es sich um eine optische Messung handelt, kann die berührungslose Temperaturmessung durch die Beschaffenheit der gemessenen Oberfläche beeinflusst werden. Wenn die gemessene Oberfläche beispielsweise lackiert ist, erzeugt sie bei gleicher Oberflächentemperatur mehr Strahlung als eine polierte Stahloberfläche. Dieser Parameter wird als Emissionskoeffizient bezeichnet und ist für jedes Material und jede Oberflächenart angegeben.

Woraus ist ein Rotortemperatursensor aufgebaut?

Das komplette Rotor-Temperatur-Messystem besteht aus den folgenden drei Hauptbestandteilen:

1. Der Sensor selbst, der die gesamte Optik und Elektronik für die Temperaturmessung enthält und einen 4-20mA-Stromausgang proportional zur gemessenen Temperatur liefert.
2. Ein Anschlusskabelkabel, das zur einfacheren Installation über einen Push-Pull-Stecker mit dem Sensor verbunden ist.
3. Eine Sensorhalterung, mit der der Sensor am Statorkern der Maschine befestigt werden kann. Dieser Halter ist mit hochmagnetischen Magneten ausgestattet, die sowohl eine vorübergehende als auch eine endgültige Installation ermöglichen. Außerdem kann der Sensor vollständig aus der Halterung herausgenommen werden, so dass ein Sensor für mehrere vorinstallierte Halterungen verwendet werden kann.