Mersen Schleifringe
Die Leistung Ihrer Motoren hängt von der Effizienz aller Komponenten ab, darunter Schleifringe oder „Slip Rings“.
Die Leistung Ihrer Motoren hängt von der Effizienz aller Komponenten ab, darunter Schleifringe oder „Slip Rings“.
Technische Dokumentation
- Slip rings & brush rockers for hydro power
pdf - 399.89 KB
- GE-Hitachi 1.X Platform SR 13-15 Slip Rings
pdf - 372.08 KB
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Mersen Schleifringbaugruppen: Kompatibilitätsleitfaden und Anwendungsreferenz
Mersen entwickelt und fertigt Schleifringe für vier große Anwendungsfamilien: Windgeneratoren, Wasserkraftturbinen, industrielle Schleifringläufer-Asynchronmotoren sowie Anwendungen zur Signal- und Stromübertragung. Für diese vier Familien gilt dieselbe technische Logik: Der Schleifring bildet die rotierende elektrische Schnittstelle zwischen den festen und rotierenden Teilen der Maschine, und sein Material, seine Geometrie sowie seine Oberflächenbeschaffenheit bestimmen die Verschleißrate jeder Kohlebürste, die mit ihm in Kontakt steht. Die Wahl des richtigen Schleifrings ist genauso wichtig wie die Wahl der richtigen Bürstenqualität.
Diese Seite stellt das Mersen Schleifringportfolio nach Anwendung, Plattform und Kompatibilität vor und liefert die technischen Auswahlkriterien, mit denen sich bestimmen lässt, welche Baugruppe für eine bestimmte Maschine geeignet ist. Für Betreiber oder Einkaufsteams, die wissen, dass sie einen Mersen Schleifring benötigen und die richtige Referenz identifizieren möchten, ist die untenstehende Kompatibilitätstabelle der Ausgangspunkt.
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Mersen Schleifringportfolio
Kompatibilität nach Anwendung
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Markt / Anwendung Plattform / Typ Schleifringmaterial Produktseite Windkraft (DFIG) GE-Hitachi 1.X (1,5 bis 1,85 MW) Bronze SR 13-15 Schleifringe für Windgeneratoren Windkraft (DFIG) GE 2.X, Vestas, Siemens, Suzlon, Gamesa Bronze oder Edelstahl Schleifringe für Windgeneratoren Wasserkraft Großformatige OEM-Generatoren Geschmiedeter Stahl, Bronze Schleifringe für Wasserkraftgeneratoren Industrie Schleifringläufer-Asynchronmotoren Nichteisenlegierungen, Edelstahl, Kupfer Schleifringe für industrielle Schleifringläufermotoren Signal & Leistung Wasseraufbereitung, Materialhandling Bronze, PMMA Schleifringe für die Leistungs- und Signalübertragung -
Wind
Schleifringe für Windgeneratoren: die SR-13-15-Modernisierungslösung aus Bronze
Der am weitesten verbreitete Mersen Schleifring in der Onshore-Windflotte der USA ist die Schleifringbaugruppe SR 13-15 aus Bronze für GE-Hitachi-1.X-Generatoren. Es handelt sich um eine direkte Ersatzlösung für die Plattformen 1,5 MW, 1,6 MW, 1,7 MW und 1,85 MW, die den ursprünglichen Edelstahlschleifring ohne Änderungen am vorhandenen Schleifringschrank ersetzt.
Die Leistung des SR 13-15 basiert auf Felddaten von mehr als 4.000 in den USA betriebenen Einheiten. Im Vergleich zum ursprünglichen Edelstahlschleifring:
• Die Betriebstemperatur von Schleifring, Bürstenhaltern und Bürsten sinkt unter realen Bedingungen um 30 bis 40 %;
• Die Bürstenverschleißrate sinkt um 30 bis 40 %, mit Wartungsintervallen von mehr als vier Jahren, wenn die Materialpaarungen optimiert sind;
• Temperaturfehler an den Lagern auf der NDE-Seite (Non-Drive End) werden reduziert, da sich die niedrigere Schleifringtemperatur auf das benachbarte Lager überträgt;
• Der Schutz der WETA-Platine wird durch eine robustere Geometrie des Erdungskontakts verbessert.
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Der Materialunterschied zwischen Bronze und Edelstahl ist die Ursache dieser Vorteile. Edelstahl weist einen höheren elektrischen Widerstand und eine geringere Wärmeleitfähigkeit auf als die im SR 13-15 verwendete Bronzelegierung. Beide Eigenschaften beeinflussen direkt die Wärmeerzeugung an der Kontaktstelle zwischen Bürste und Schleifring. Bei Leistungen über 1,5 MW zeigt sich dieser Unterschied in den Betriebstemperaturen, und die thermische Differenz nimmt im Laufe der Zeit durch beschleunigten Bürstenverschleiß und Lagerdegradation weiter zu.
Für andere Windturbinenplattformen, insbesondere Vestas, Siemens Gamesa, Suzlon S-64/S-88 und Gamesa 8.X/9.X, entwickeln die Mersen-Ingenieure anwendungsspezifische Schleifringbaugruppen auf Basis der vom Generatorhersteller vorgegebenen Wellen- und Schrankgeometrie. Das vollständige Portfolio ist auf der Seite für Schleifringe für Windgeneratoren verfügbar, einschließlich Spezifikationen und Retrofit-Dokumentation.
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Wasserkraftgeneratoren
Schleifringe für Wasserkraftgeneratoren: maßgeschneiderte Großdurchmessertechnik
Wasserkraftgeneratoren unterliegen anderen Anforderungen als Windkraftanlagen. Die Rotordurchmesser sind deutlich größer, die Erregerströme höher, und die Maschinen laufen in der Regel kontinuierlich bei geringer Umfangsgeschwindigkeit mit Wartungsintervallen, die von den OEMs definiert und in Jahren statt in Monaten gemessen werden. Mersen Schleifringe für Wasserkraftgeneratoren werden in Zusammenarbeit mit führenden OEMs entwickelt und kommen in einigen der größten in Betrieb befindlichen Wasserkraftgeneratoren zum Einsatz.
Wichtige Auslegungsparameter von Wasserkraft-Schleifringbaugruppen:
- Schleifringdurchmesser von 170 mm bis 2.500 mm für die größten Maschinen;
- Schleifringmaterialien: geschmiedeter Stahl, kohlenstoffarmer Stahl, Edelstahl oder Bronze je nach OEM-Spezifikation und Materialpaarung;
- Isoliermaterialien: Glimmer und Glasfaser, beide von OEMs freigegeben;
- Qualitätskontrollen: Megger- und Hochspannungsprüfungen bis 60 kV während der Montage und nach der Bearbeitung sowie Ultraschallprüfungen zur Überprüfung der Materialintegrität;
- Konstruktion kompatibel mit Synchron- und Asynchrongeneratorarchitekturen.
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Die Instandsetzung bestehender Wasserkraft-Schleifringbaugruppen wird ebenfalls angeboten. Für Betreiber älterer Wasserkraftanlagen stellt diese Lösung eine wirtschaftliche Alternative zum vollständigen Austausch des Schleifringsatzes dar und kann die elektrischen und mechanischen Leistungen auf die ursprünglichen Spezifikationen zurückführen.
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Industrie
Schleifringe für industrielle Schleifringläufermotoren
Schleifringläufer-Asynchronmotoren (auch Schleifringläufermotoren genannt) verwenden eine Schleifringbaugruppe, um während des Anlaufs und der Drehzahlregelung Strom zu den Rotorwicklungen zu übertragen.
Die Mersen Schleifringe für industrielle Schleifringläufermotoren decken Motoren von einigen Kilowatt bis 6 MW ab, mit gegossener oder bearbeiteter Ausführung je nach Betriebsdrehzahl.
Zu den Materialoptionen gehören Nichteisenlegierungen, Edelstahl und Kupferlegierungen. Schleifringe mit Helixnuten sind für Anwendungen verfügbar, die Selbstreinigung und reduzierte Bürstensprünge bei hoher Drehzahl erfordern. Das Portfolio deckt Betriebsspannungen von 220 V bis 3.000 V AC, Isolationsklassen H und F sowie Umfangsgeschwindigkeiten bis 3.600 U/min für bearbeitete Ausführungen ab.
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Die Überholung bereits eingesetzter Schleifringsätze wird ebenfalls angeboten. Verschlissene oder korrodierte Schleifringe können aufgearbeitet, neu isoliert und zu einem Bruchteil der Kosten einer neuen Baugruppe wieder in Betrieb genommen werden, sofern der Schleifringkörper noch über eine ausreichende Restwandstärke verfügt.
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Prozess
Schleifringe für die Signal- und Stromübertragung
Für Anwendungen, die die gleichzeitige Übertragung von Signalen und Strom über dieselbe rotierende Schnittstelle erfordern, wie Belüftungsantriebe für die Wasseraufbereitung, Materialtransportanlagen oder Kransysteme, bieten die Mersen Schleifringe für die Signal- und Stromübertragung modulare Baugruppen mit bis zu 16 Bahnen, für bis zu 25 A und 400 V AC, Schutzart IP54 und einem Betriebstemperaturbereich von -25 bis +60 °C.
Diese Baugruppen sind in den Serien C3046 und C3042 erhältlich und verfügen über Bronzeringe sowie korrosionsbeständige Polymer-Bürstenhalter. Sie können vertikal montiert werden und umfassen eine Wellenbefestigung aus Edelstahl für die direkte Montage auf einer Nabe. Kabelverschraubungen gehören zum Standardlieferumfang.
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Wie die Wahl des Mersen Schleifringmaterials die Lebensdauer von Kohlebürsten beeinflusst
Das Material des Schleifrings ist keine isolierte Entscheidung: Es bestimmt direkt, welche Qualitäten von Kohlebürsten für Generatoren geeignet sind, und die Kombination aus Schleifringmaterial und Bürstenqualität bestimmt das Wartungsintervall. Diese Wechselwirkung ist tribologischer Natur: Der Reibungskoeffizient, die Eigenschaften der Kontaktfilmbildung und das Wärmeableitungsverhalten des Bürsten-Schleifring-Paares werden gemeinsam von beiden Oberflächen bestimmt.
Praktische Konsequenzen für die Auswahl:
- Bronzeschleifringe weisen einen geringeren elektrischen Widerstand und eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als Edelstahlschleifringe. Dies führt zu niedrigeren Betriebstemperaturen und einem gleichmäßigeren Bürstenverschleiß bei gleicher Stromdichte. Dies ist der Hauptgrund, warum der Bronzering SR 13-15 die ursprüngliche Edelstahlversion auf GE-Hitachi-Plattformen übertrifft;
- Edelstahlschleifringe sind mechanisch härter und verschleißfester, was für Anwendungen in abrasiven Umgebungen oder dort geeignet ist, wo der Austausch des Schleifrings komplexer ist als der der Bürsten;
- Kupferlegierungsschleifringe bieten die höchste Leitfähigkeit und werden bevorzugt in Anwendungen mit hoher Stromdichte eingesetzt, bei denen Widerstandsverluste minimiert werden müssen;
- Die Bürstenqualität muss auf das Schleifringmaterial abgestimmt sein: Wird eine für Bronze optimierte Qualität auf einem Edelstahlschleifring eingesetzt, entstehen andere Verschleißkurven und Kontaktfilme als in den Spezifikationen vorgesehen, was potenziell zu einer verkürzten Bürstenlebensdauer und höheren Temperaturen führt.
Die Mersen Bürstenhalter für Generatoren werden gemeinsam mit den Schleifringbaugruppen entwickelt, um die korrekte Federkraftkennlinie und die geeignete Kontaktgeometrie über den gesamten Bürstenverschleißbereich sicherzustellen. Die Verwendung von Bürstenhaltern anderer Hersteller mit Mersen Schleifringen oder umgekehrt führt eine Variable ein, die den Betriebspunkt von den Auslegungsspezifikationen entfernen kann.
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Retrofit, Instandsetzung und Lagerverfügbarkeit
Der Bronzeschleifring SR 13-15 für GE-Hitachi-1.X-Plattformen wird in den USA auf Lager gehalten und ist sofort verfügbar. Andere Referenzen für Windkraftanwendungen sind mit Lieferzeiten verfügbar, die von ihrer Konfiguration abhängen. Wasserkraft- und Industriebaugruppen werden auftragsbezogen anhand der Maschinendaten entwickelt.
Für Betreiber von Windparks koordiniert das Mersen-Windservice-Team Windtracker® die Bereitstellung von Komponenten mit geplanten Wartungseinsätzen und reduziert so den logistischen Aufwand für den Austausch von Schleifringen in großen Windturbinenflotten. Dasselbe Team führt auch Vor-Ort-Bewertungen für Instandsetzungsmaßnahmen durch: Wenn Schleifringe verschlissen sind, sich aber noch innerhalb der Wartungsgrenzen befinden, ist manchmal eine Aufarbeitung in Gondelhöhe möglich, wodurch ein vollständiger Austausch bis zum nächsten geplanten Einsatz verschoben werden kann.
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Fokus auf
Schleifring für den Windmarkt
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Häufig gestellte Fragen
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Was ist ein Mersen Schleifring und worin unterscheidet er sich von einem Standard-Schleifring?
Ein Mersen Schleifring ist eine präzisionsgefertigte rotierende elektrische Schnittstelle, die für spezifische Anwendungsumgebungen entwickelt wurde: Windgeneratoren, Wasserkraftturbinen, Industriemotoren oder Signal- und Stromübertragung. Der Unterschied zu einem generischen Schleifring liegt vor allem in der Werkstofftechnik und der gemeinsamen Entwicklung mit dem Bürstensystem. Mersen entwickelt seine Kohlebürstenqualitäten intern und validiert Schleifring-Bürsten-Kombinationen auf Prüfständen, bevor sie im Feld eingesetzt werden. Das Ergebnis ist eine Schleifringoberfläche, deren Härte, Leitfähigkeit und Oberflächenbeschaffenheit für die jeweilige Bürstenqualität optimiert sind, anstatt eine universelle Oberfläche zu bieten, die mit beliebigen Bürsten funktionieren soll.
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Kann ein Mersen Schleifring auf einem Nicht-Mersen-Generator installiert werden?
Ja. Mersen Schleifringe werden als Retrofit-Lösungen für eine breite Palette von OEM-Generatoren geliefert. Der SR 13-15 für GE-Hitachi 1.X ist das wichtigste Beispiel: eine Plug-and-Play-Lösung, die keinerlei Änderungen am vorhandenen Schrank oder Rotor erfordert. Für andere Generatoren entwickelt Mersen den Schleifringsatz entsprechend dem Wellendurchmesser, der Schrankgeometrie und den elektrischen Eigenschaften der jeweiligen Maschine. Unsere Mersen Teams an 5 Standorten auf drei Kontinenten bearbeiten Kompatibilitätsanfragen und können Empfehlungen auf Grundlage des Generator-Datenblatts oder der Zeichnung des vorhandenen Schleifringsatzes liefern.
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Wie lange ist die Lieferzeit für einen Mersen Schleifring für Windgeneratoren?
Der SR 13-15 für GE-Hitachi-1.X-Plattformen ist in den USA in der Regel ab Lager verfügbar. Andere Referenzen für Windkraftplattformen sowie kundenspezifisch entwickelte Baugruppen haben je nach Konfiguration und aktuellem Produktionsplan unterschiedliche Lieferzeiten. Für geplante Wartungsprogramme empfiehlt Mersen, die Verfügbarkeit mindestens sechs bis acht Wochen vor dem vorgesehenen Installationsdatum zu bestätigen, um Planungskonflikte zu vermeiden. Wasserkraft- und Industriebaugruppen werden auf Bestellung gefertigt und sind je nach Durchmesser und Komplexitätsgrad mit längeren Lieferzeiten verbunden.
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Ist es möglich, einen bestehenden Mersen Schleifring zu renovieren?
Ja, in den meisten Fällen. Die Renovierung eines Schleifrings umfasst die Aufarbeitung der Laufbahnen zur Beseitigung von Oxidation und Verschleißrillen, die Wiederherstellung der Isolierung bei Bedarf sowie die Rückführung von Oberflächenrauheit und Rundlaufabweichung auf die festgelegten Spezifikationen. Die Möglichkeit einer Renovierung hängt von der verbleibenden Wandstärke des Schleifringkörpers ab. Das Mersen Engineering-Team kann dies anhand von Maßdaten oder einer physischen Inspektion beurteilen. Für Wasserkraftgeneratoren und große Industriemaschinen ist die Renovierung im Vergleich zum vollständigen Austausch des Schleifringsatzes oft die wirtschaftlichste Option.
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Wie finde ich die richtige Mersen Schleifring-Referenz für meine Turbine?
Die direkteste Methode besteht darin, vom Turbinenmodell und der Bezeichnung des Generatorherstellers auszugehen. Für die Varianten GE 1,5 MW ESS und Non-ESS, GE 2.X, Suzlon S-64/S-88 und Gamesa 8.X/9.X verfügt Mersen über dokumentierte Referenzen. Für andere Plattformen ermöglichen die Referenz des Generatorherstellers oder die Zeichnung des vorhandenen Schleifringsatzes dem Mersen Engineering-Team, die passende Baugruppe zu bestätigen. Kontaktieren Sie Mersen unter info.ptt@mersen.com und geben Sie dabei den Turbinen-OEM, das Generatormodell und dessen Nennleistung an.
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