DE1025504B

DE1025504B - Device based on product formation using an effect that occurs on a magnetically controllable resistance body through which current flows

Info

Publication number: DE1025504B
Application number: DES41820A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Gruenwald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-12-04
Filing date: 1954-12-04
Publication date: 1958-03-06

Description

Einrichtung, die auf einer Produktbildung unter Ausnutzung eines Effektes beruht, der an einem stromdurchflossenen magnetisch steuerbaren Widerstandskörper auftritt Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen, die auf der Ausnutzung von Effekten beruhen, die an stromdurchflossenen Widerstandskörpern unter der Einwirkung magnetischer Felder auftreten. Derartige sogenannte galvanomagnetische Einrichtungen können sowohl auf der Ausnutzung der Änderung des spezifischen Widerstandes beruhen, die ein Widerstandskörper durch ein Magnetfeld erfährt, als auch auf der Ausnutzung des sogenannten Halleffektes.Establishment based on a product formation taking advantage of an effect based on a magnetically controllable resistance body through which current flows The invention relates to facilities that occur on the exploitation of Effects are based on resistance bodies through which current flows under the action magnetic fields occur. Such so-called galvanomagnetic devices can be based on the utilization of the change in specific resistance, which a resistance body experiences through a magnetic field, as well as on the exploitation the so-called Hall effect.

Zur Erläuterung des Effektes der Widerstandsänderung magnetfeldabhängiger Widerstandskörper wird auf die bekannten Wismutspiralen verwiesen, die bereits seit langem zur Messung magnetischer Felder verwendet werden. Eine solche Spirale wird in das zu messende Magnetfeld eingeführt. Entsprechend der Stärke des Magnetfeldes ergibt sich ein bestimmter elektrischer Widerstand der Spirale, für den der sie durchfließende Strom und der an ihr auftretende Spannungsabfall als Meßgrößen verwendet werden können.To explain the effect of the change in resistance depending on the magnetic field Resistance body is referred to the well-known bismuth spirals that have been around since long been used to measure magnetic fields. Such a spiral becomes introduced into the magnetic field to be measured. According to the strength of the magnetic field results in a certain electrical resistance of the spiral for which it The current flowing through it and the voltage drop occurring across it are used as measured variables can be.

Der genannte Effekt wurde auch bereits zur Feineinstellung eines gewünschten Widerstandswertes herangezogen, indem die Wismutspirale beispielsweise dem Magnetfeld einer beweglichen oder veränderbar erregten Spule ausgesetzt wurde.The aforementioned effect has also already been used to fine-tune a desired one Resistance value used by the bismuth spiral for example the magnetic field has been exposed to a moving or changeably excited coil.

Beim Halleffekt handelt es sich ebenfalls um eine seit langem bekannte Erscheinung. Zur Erläuterung sei hier nur bemerkt, daß die an zwei besonderen seitlichen Elektroden bestimmter Widerstandskörper abgenommene sogenannte Hallspannung Uli ein getreues Abbild des Produktes der magnetischen Induktion B des Widerstandskörpers und des diesen durchfließenden Steuerstromes J darstellt. Es gilt die Beziehung UH = k.J.B, (1) wobei k eine durch Stoff und Abmessungen des Widerstandskörpers bestimmte Konstante darstellt. Der Halleffekt ist in den letzten Jahren vor allem an Germaniumwiderstandskörpern untersucht und dort auch zur Anwendung für verschiedene Zwecke, insbesondere zur Produktbildung, in Erwägung gezogen worden, da Germanium sich durch eine besonders hohe Hallspannung auszeichnet.The reverb effect has also been known for a long time Appearance. For the sake of explanation, it should only be noted here that the two special lateral Electrodes of certain resistance bodies, so-called Hall voltage Uli a faithful representation of the product of the magnetic induction B of the resistance body and the control current J flowing through it. The relationship applies UH = k.J.B, (1) where k is one due to the material and dimensions of the resistor body represents certain constant. The reverb effect is mainly in recent years investigated on germanium resistance bodies and there also used for various Purposes, particularly for product formation, have been considered, since germanium is characterized by a particularly high Hall voltage.

Die Ausnutzung galvanomagnetischer Effekte hat in der neueren Zeit eine bedeutende Ausweitung durch die Schaffung neuer Stoffe mit ungleich günstigeren galvanomagnetischen Eigenschaften erfahren. Bei diesen Stoffen handelt es sich um halbleitende Verbindungen mit besonders hoher Trägerbeweglichkeit, nämlich größer als 6000 cm' V-1 s-1, vor allem um halbleitende Verbindungen aus einem der Elemente Aluminium, Gallium, Indium der III. Gruppe, Untergruppe b, mit einem der Elemente Phosphor, Arsen, Antimon der V. Gruppe, Untergruppe b, des Periodischen Systems der Elemente. Eine halbleitende Verbindung mit besonders großer Magnetfeldabhängigkeit des spezifischen Widerstandes ist beispielsweise Indiumantimonid. Für die Ausnutzung des Halleffekts hat sich Indiumarsenid als sehr brauchbar erwiesen.The exploitation of galvanomagnetic effects has in recent times a significant expansion through the creation of new fabrics with incomparably cheaper ones experience galvanomagnetic properties. These substances are semiconducting compounds with particularly high carrier mobility, namely larger than 6000 cm 'V-1 s-1, mainly around semiconducting compounds from one of the elements Aluminum, gallium, indium III. Group, subgroup b, with one of the elements Phosphorus, arsenic, antimony of group V, subgroup b, of the periodic table of the elements. A semiconducting connection with a particularly large dependence on magnetic fields of the specific resistance is, for example, indium antimonide. For exploitation of the Hall effect, indium arsenide has proven to be very useful.

Durch die besonderen Eigenschaften der neuen Stoffe wurden für die Ausnutzung galvanomagnetischer Effekte viele neue Gebiete erschlossen. Aufgaben, die bis dahin nur auf Umwegen und mit komplizierten Mitteln gelöst werden konnten, können nun überraschend einfach und mit geringem Aufwand gelöst werden. Magnetfeldabhängige Widerstandskörper und Hallgeneratoren - so werden die unter Ausnutzung des Halleffektes verwendeten neuen Widerstandskörper bezeichnet - wurden dadurch zu neuen Bauelementen der Technik. Von den bisher bekanntgewordenen bzw. an anderer Stelle vorgeschlagenen Anwendungen seien nur einige beispielsweise erwähnt: Abbildung einer Drehzahl als Frequenz einer Spannung konstanter Amplitude, Überlagerung von Schwingungen, Messung des Polradwinkels von Synchronmaschinen, des Verhältnisses zweier Drehzahlen, Messung von Blind- und Wirkströmen und Wirk- und Blindleistungen, Messung des Oberwellengehaltes von Wechselspannungen und -strömen.Due to the special properties of the new fabrics, the Exploitation of galvanomagnetic effects opened up many new areas. Tasks, which until then could only be solved indirectly and with complicated means, can now be solved surprisingly easily and with little effort. Magnetic field dependent Resistance bodies and Hall generators - this is how they are made using the Hall effect used new resistance bodies - thus became new components of the technique. From those previously known or suggested elsewhere Only a few applications are mentioned, for example: Mapping a speed as Frequency of a voltage of constant amplitude, superposition of vibrations, measurement the rotor angle of synchronous machines, the ratio of two speeds, measurement of reactive and active currents and active and reactive powers, measurement of the harmonic content of alternating voltages and currents.

Bei den bisherigen Anordnungen, die auf der Ausnutzung galvanomagnetischer Effekte beruhen, erweist es sich vielfach als Nachteil, daß die gebildeten Produktausgangsgrößen als Wechselstromgrößen vorliegen. Zur Umformung in Gleichstromgrößen sind dann Gleichrichter und außerdem vielfach zeitlich träge Glättungsmittel erforderlich. Dies ist für viele Anwendungszwecke hinderlich, insbesondere wenn die Zeit eine Rolle spielt, wie dies vor allem für Regelungszwecke zutrifft. Die Erfindung weist einen Weg, der es ermöglicht, bei der Produktbildung mit Hilfe magnetfeldabhängiger Widerstandskörper ohne Gleichrichter und ohne zeitlich träge Glättungsmittel auszukommen und trotzdem Gleichstromgrößen zu erzielen, obwohl die Produktfaktoren selbst Wechselstromgrößen sind.In the previous arrangements based on the use of galvanomagnetic Effects are based, it often turns out to be a disadvantage that the product output variables formed are available as alternating current quantities. Rectifiers are then used to convert them into direct current quantities and also, in many cases, slow-moving smoothing agents necessary. This is a hindrance for many purposes, especially when time is a problem Plays a role, as is particularly the case for regulatory purposes. The invention has a way that makes it possible in the product formation with the help of magnetic field dependent Resistance bodies can do without rectifiers and without time-lagging smoothing agents and nevertheless to achieve direct current quantities, although the product factors themselves are alternating current quantities are.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, gleichzeitig mehrere magnetisch steuerbare Widerstandskörper, vorzugsweise mit einer Trägerbeweglichkeit größer als 6000 cm2 V-1 s--1, nebst zugehörigen Magnetfeldanordnungen zu verwenden und diese als symmetrische zwei-oder mehrphasige Drehstrom- bzw. Drehfeldsysteme derart zu betreiben, daß die am gemeinsamen Ausgang der Einrichtung entnommenen Produktgrößen als Gleichspannungen bzw. Gleichströme vorliegen. Es ist dabei möglich, die Widerstandsänderung oder den Halleffekt auszunutzen.The invention consists essentially in several at the same time magnetically controllable resistance body, preferably with a mobility of the carrier greater than 6000 cm2 V-1 s - 1, together with the associated magnetic field arrangements and these as symmetrical two-phase or multi-phase three-phase or rotary field systems operate in such a way that the taken at the common output of the device Product quantities are available as direct voltages or direct currents. It is possible to take advantage of the change in resistance or the Hall effect.

Hauptanwendungsgebiete der Erfindung sind Gleichrichtung, Wechselrichtung, Gleichstromumspannung, Umrichtung, ferner die Bildung von Gleichspannungen, die den verschiedensten Meßgrößen proportional sein können, beispielsweise Wirk- oder Blindleistungen, Wirk- oder Blindströmen, dem Leistungsfaktor, dem Sinus eines Phasenwinkels, dem Mit-, Gegen- oder Nullsystem unsymmetrisch belasteter Mehrphasensysteme, dem Polradwinkel einer Synchronmaschine, der Winkeldifferenz zweier im Gleichlauf betriebener Wellen oder einer bestimmten Oberwelle eines nicht sinusförmigen Stromes.Main areas of application of the invention are rectification, inverting, DC voltage conversion, conversion, furthermore the formation of DC voltages, the can be proportional to the most varied of measured variables, for example active or Reactive power, active or reactive currents, the power factor, the sine of a phase angle, the positive, negative or zero system of asymmetrically loaded multiphase systems, the Rotor angle of a synchronous machine, the difference in angle between two synchronous machines Waves or a certain harmonic of a non-sinusoidal current.

In besonderem Hinblick auf die Wechselrichtung sei noch bemerkt, daß es grundsätzlich bekannt ist, magnetfeldabhängige Widerstände oder Hallspannungserzeuger mit einem Gleichstrom zu speisen und einem Wechselfeld auszusetzen. Bei der Anwendung der Erfindung zur Wechselrichtung wird von diesem Grundprinzip Gebrauch gemacht, jedoch sind die noch zu erläuternden Mittel hierzu vom Bekannten verschieden und insbesondere auf die Mehrphasenwechselrichtung abgestellt.In particular with regard to the direction of change, it should be noted that it is known in principle, magnetic field-dependent resistors or Hall voltage generators to be fed with a direct current and exposed to an alternating field. In the application the invention for the alternation is made use of this basic principle, however, the means still to be explained for this are different from the known and especially focused on the multi-phase change direction.

Zur näheren Erläuterung der Erfindnng ist im folgenden auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigt Fig.1 eine dreiphasige Grundschaltung mit Ausnutzung des Halleffektes, Fig.2 eine dreiphasige Grundschaltung mit Ausnutzung der Widerstandsänderung, Fig. 3 eine graphische Darstellung, Fig.4 ein Beispiel für eine permanente Magnetfeldanordnung mit relativ zu dieser bewegtem magnetfeldabhängigem Widerstandskörper, Fig. 5 ein Beispiel für eine Magnetfeldanordnung mit ortsfest angebrachtem magnetfeldabhängigem Widerstandskörper, Fig. 6 eine Einrichtung zur Messung des Polradwinkels einer Synchronmaschine, Fig.7 eine Einrichtung zur Messung des Winkels zwischen zwei im Gleichlauf betriebenen Wellen, Fig. 8 eine Einrichtung zur Wirk- und Blindleistungsmessung, Fig. 9 eine Einrichtung zur wahlweisen Gleichrichtung, Wechselrichtung oder Gleichstromumspannung.For a more detailed explanation of the invention, refer to the drawing below Referenced. It shows Fig.1 a three-phase basic circuit using the Hall effect, Fig. 2 a three-phase basic circuit using the change in resistance, FIG. 3 shows a graphic representation, FIG. 4 shows an example of a permanent magnetic field arrangement with a magnetic field-dependent resistance body moved relative to this, FIG. 5 Example of a magnetic field arrangement with a stationary attached magnetic field dependent Resistance body, FIG. 6 a device for measuring the pole wheel angle of a synchronous machine, 7 shows a device for measuring the angle between two operated in synchronism Waves, FIG. 8 a device for measuring active and reactive power, FIG. 9 a Device for optional rectification, alternation or direct current voltage conversion.

Zur Erläuterung des der Erfindung zugrunde liegenden Prinzips ist in Fig. 1 und 2 je eine beispielsweise dreiphasige Schaltung mit drei magnetfeldabhängigen Widerständen 1, 2 und 3 dargestellt. Diese stellen im Falle der Fig. 1 Hallgeneratoren dar und sind außer je mit zwei Stromelektroden 4 je mit zwei weiteren, seitlich angebrachten Elektroden, sogenannten Hallelektroden 5, versehen. Diese liegen sämtlich in Reihe und führen zu zwei Klemmen 6, an denen die Summenhallspannung U entnommen werden kann. Die Widerstandskörper 1 bis 3 werden je für sich von Sekundärwicklungen 7, 8, 9 eines Transformators 10 mit 120° phasenverschobenen Steuerströmen I1_ bis I3- versorgt. Die nicht näher bezeichneten Primärwicklungen des Transformators 10 sind bei r, s, t an ein Drehstromnetz anschließbar. Links und rechts neben den Widerstandskörpern 1 bis 3 sind jeweils zwei Spulenwicklungen 11, 12, 13 dargestellt; die schematisch die den Widerstandskörpern zugehörigen Magnetfeldanordnungen darstellen. Die Spulen werden je von 120° phasenverschobenen Strömen durchflossen, die beispielsweise ebenfalls aus dem Drehstromnetz r; s, t entnommen sind. Mit B1- bis B3- sind symbolisch die von den Spulenströmen erzeugten Induktionen der magnetfeldabhängigen Widerstandskörper dargestellt.To explain the principle on which the invention is based in Fig. 1 and 2 each have an example three-phase circuit with three magnetic field-dependent Resistors 1, 2 and 3 shown. In the case of FIG. 1, these represent Hall generators and are each with two current electrodes 4 each with two further, laterally attached electrodes, so-called Hall electrodes 5, provided. These are all in series and lead to two terminals 6, from which the total reverberation voltage U is taken can be. The resistance bodies 1 to 3 are each made up of secondary windings 7, 8, 9 of a transformer 10 with 120 ° phase-shifted control currents I1_ bis I3- supplied. The unspecified primary windings of the transformer 10 can be connected to a three-phase network at r, s, t. Left and right next to the resistance bodies 1 to 3 each show two coil windings 11, 12, 13; the schematic represent the magnetic field arrangements associated with the resistance bodies. The spools are each traversed by 120 ° phase-shifted currents, which, for example, also from the three-phase network r; s, t are taken. With B1- to B3- the Inductions of the magnetic field-dependent resistance bodies generated by the coil currents shown.

Im Falle der Fig.2 wird der Effekt der magnetfeldabhängigen Widerstandsänderung ausgenutzt. Die Widerstandskörper 1 bis 3 sind daher nicht mehr mit Hallelektroden versehen. Es wird vielmehr die Summe der an den Widerstandskörpern auftretenden Spannungsabfälle U1 bis U3 gebildet. Zur Bildung der Spannungsabfälle U1 bis U3 ist mit jedem der `Widerstandskörper ein Hilfswiderstand 14, 15 bzw. 16 in Reihe geschaltet, der auch komplex sein kann. Außer den durch die Spulen 11 bis 13 erzeugten Induktionen B1- bis B3- der Widerstandskörper 1 bis 3 stehen diese je noch unter der Einwirkung einer konstanten Induktion B0, durch die der Arbeitspunkt auf der Kennlinie der Widerstandskörper festgelegt wird. Die Induktionen B0 können beispielsweise durch permanente Hilfsmagnetfelder erzeugt werden. Im übrigen entspricht Fig. 2 der Fig. 1.In the case of FIG. 2, the effect of the change in resistance as a function of the magnetic field exploited. The resistance bodies 1 to 3 are therefore no longer with Hall electrodes Mistake. Rather, it is the sum of those occurring at the resistance bodies Voltage drops U1 to U3 formed. To form the voltage drops U1 to U3 is an auxiliary resistor 14, 15 or 16 in series with each of the `resistance bodies switched, which can also be complex. Except for those generated by the coils 11-13 Inductions B1- to B3- the resistance bodies 1 to 3 are still subject to them the action of a constant induction B0, through which the working point on the Characteristic curve of the resistance body is determined. The inductions B0 can, for example are generated by permanent auxiliary magnetic fields. Otherwise corresponds to FIG. 2 of Fig. 1.

Zum Nachweis, daß die Spannung U an den Klemmen 6 in Fig. 1 und 2 reine Gleichspannung ist, sei kurz auf die mathematischen Zusammenhänge eingegangen. Zunächst wird Fig. 1 betrachtet. Für die Induktion B1-des Widerstandskörpers 1 gilt B, - = b - sin (,n, -r - @@'). (2) Für den Steuerstrom I1- durch den Widerstandskörper 1 gilt h- = i - cos (mT + @). (3) Es bedeuten b, i konstante Amplitudengrößen, z eine unabhängige Variable, z. B. einen sich linear mit der Zeit ändernden Winkel, n, in ganze Zahlen, @@, @@ Phasenwinkel: Für die Hallspannung UH, an den Hallelektroden 5 des Widerstandskörpers 1 ergibt sich somit nach (1) U H1 - B1_ # I1- = i - b - sin (nT + @@) cos (mT + @@). (4) Im Falle der Fig. 2 ergibt sich für die Gesamtinduktion des Widerstandskörpers 1 Bi = BO -r- Bi = BO --_ b . sin (rar + yr). (5) Sie ist gleichzeitig dem Widerstand R1 des Widerstandskörpers 1 proportional. Dies ergibt sich aus der graphischen Darstellung nach Fig. 3, die in Abhängigkeit von der Induktion B den Widerstand R des magnetfeldabhängigen Widerstandskörpers 1 darstellt. Der Wert B, bestimmt den Arbeitspunkt P auf der Kurve. Ihm entspricht ein Widerstand Ro. Der Amplitude b der Induktion entspricht eine Amplitude r der Widerstandsänderung. Man kann also schreiben R1 = Ra -,- r - sin (rc-r + ip) ^ B,' 7- b - sin (;t -r -I- (p), (2 a) wobei B,' an Stelle von B, gesetzt ist, um zu berücksichtigen, daß die Verlängerung des rechten Astes der '\N,'iderstandskurve die BAchse nicht im Ursprung schneidet. Für den Steuerstrom I1- durch den Widerstandskörper gilt J1_ = i - cos (mT + @@). (3) Das Produkt Widerstand R1 mal Strom j1_ ergibt den Spannungsabfall U1 am Widerstandskörper 1: U1 --- i [B0' + b - sin (nT + @)] cos (mT + @) . (6) Es zeigt sich, daß sich im Falle der Ausnutzung des Halleffektes (4) und im Falle der Ausnutzung der Widerstandsänderung (6) bis auf die Größe B0' die gleichen Formeln ergeben.To prove that the voltage U at the terminals 6 in FIGS. 1 and 2 is pure direct voltage, the mathematical relationships will be briefly discussed. 1 is considered first. For the induction B1- of the body of resistance 1, B, - = b - sin (, n, -r - @@ ') applies. (2) For the control current I1- through the resistor body 1, h- = i - cos (mT + @) applies. (3) b, i denote constant amplitude quantities, z an independent variable, e.g. B. an angle that changes linearly with time, n, in whole numbers, @@, @@ phase angle: For the Hall voltage UH, at the Hall electrodes 5 of the resistor body 1, according to (1) U H1 - B1_ # I1- = i - b - sin (nT + @@) cos (mT + @@). (4) In the case of FIG. 2, the total induction of the resistance body 1 results in Bi = BO -r- Bi = BO --_ b . sin (rar + yr). (5) It is at the same time proportional to the resistance R1 of the resistance body 1. This results from the graphic representation according to FIG. 3, which shows the resistance R of the resistance body 1 which is dependent on the magnetic field as a function of the induction B. The value B determines the working point P on the curve. A resistance Ro corresponds to it. The amplitude b of the induction corresponds to an amplitude r of the change in resistance. So one can write R1 = Ra -, - r - sin (rc-r + ip) ^ B, '7- b - sin (; t -r -I- (p), (2 a) where B,' an Position of B, is set in order to take into account that the extension of the right branch of the '\ N,' resistance curve does not intersect the B-axis at the origin. For the control current I1- through the resistance body applies J1_ = i - cos (mT + @@ (3) The product resistance R1 times the current j1_ gives the voltage drop U1 at the resistor body 1: U1 --- i [B0 '+ b - sin (nT + @)] cos (mT + @). (6) It shows It turns out that in the case of utilization of the Hall effect (4) and in the case of utilization of the change in resistance (6) the same formulas result except for the quantity B0 '.

Man kann daher bei der weiteren mathematischen Behandlung die zuletzt gewonnene Formel (6) verwenden, wobei im Falle der Ausnutzung des Halleffektes B0' = 0 zu setzen ist.One can therefore use the last one in the further mathematical treatment Use the formula (6) obtained, whereby in the case of utilizing the Hall effect B0 ' = 0 is to be set.

Durch Umformung ergibt sich aus (6) Hat der Strom J1 durch den Widerstand 1 die gleiche Frequenz wie die Induktion B1, so wird n = m und damit @9 Widerstandskörper 2 , In (8) stellen der erste und der zweite Summand zeitlich sinusförmig veränderliche Größen dar. Der dritte Summand ist jedoch eine zeitlich unabhängige Größe, die = w zu Null und für wird. für Bildet man auch für die und 3 bzw. U3 gemäß U1 nach (8) die entsprechende Größe U und summiert U1 mit U2 und U3, so ergibt sich als Summenspannung U im Fall der Fig. 1 und 2 Bildung von geringer aus, ... Transformation results from (6) If the current J1 through the resistor 1 has the same frequency as the induction B1, then n = m and thus @ 9 resistor body 2 , In (8) the first and the second summand represent temporally sinusoidally variable variables. The third summand, however, is a temporally independent variable which = w to zero and for will. For if one also forms the corresponding variable U for and 3 or U3 according to U1 according to (8) and adds U1 with U2 and U3, the sum voltage U in the case of FIGS. 1 and 2 results in formation of less, .. .

Welle wobei v die Anzahl der Widerstandskörper bzw. die Phasenzahl der jeweils vorhandenen Drehfeldsysteme bedeutet.wave where v denotes the number of resistance bodies or the number of phases of the rotating field systems present in each case.

Es zeigt sich somit, daB durch Maßnahmen nach der Erfindung die Bildung von Produktgrößen, deren Faktoren aus Wechselstromgrößen bestehen, als reine Gleichstromgrößen möglich ist, ohne daß es dazu der Anwendung von Gleichrichtern ohne oder mit zeitlich trägen Siebmitteln bedarf. Ist in bestimmten Fällen die Symmetrie der verwendeten Drehstrom- bzw. Drehfeldnetze nicht vollkommen, so kommt man auch in diesem Fall ohne Gleichrichter aus. Gegebenenfalls wird man jedoch zusätzlich Glättungsmittel anwenden. Diese fallen aber ganz erheblich geringer aus, als wenn die Produktgrößen in bekannter Weise als Wechselstromgrößen erzeugt und nachträglich gleichgerichtet würden.It can thus be seen that measures according to the invention result in the formation of product quantities, the factors of which consist of alternating current quantities, as pure direct current quantities is possible without the use of rectifiers with or without time inert sieve media is required. Is the symmetry used in certain cases Three-phase or rotary field networks are not perfect, this is also the case in this case without rectifier. If necessary, however, you will also use a smoothing agent use. However, these are considerably smaller than when the product sizes generated in a known manner as alternating current quantities and subsequently rectified would.

Die Anzahl der Phasensysteme kann an sich beliebig sein (v -- 2, 3, 4, 5, 6 ). Die Ströme J durch die Widerstandskörper und die magnetischen Induktionen B derselben können, wie oben angenommen, außer aus rein sinusförmigen Größen auch aus Summen von sinusförmigen Größen bestehen. Die gewünschte Gleichstromgröße ergibt sich dann nur für die Frequenzanteile gleicher Ordnungszahl. Dies kann, wie weiter unten noch näher beschrieben ist, dazu verwendet werden, nicht sinusförmige Schwingungen zu analysieren.The number of phase systems can be arbitrary (v - 2, 3, 4, 5, 6). The currents J through the resistance bodies and the magnetic inductions B of the same can, as assumed above, except from purely sinusoidal quantities consist of sums of sinusoidal quantities. The desired direct current magnitude results then only for the frequency components of the same ordinal number. This can be how further is described in more detail below, can be used for non-sinusoidal oscillations analyze.

An Stelle von Drehfeldern, die durch ein Drehstromnetz erzeugt werden, können Drehfeldsysteme auch durch rotierende Magnetfeldsysteme erzeugt werden, die entweder permanente Magnete oder auch Elektromagnete enthalten können. Die Magnete aller Drehfeldsysteme, die hierbei zweckmäßig auf einer gemeinsamen sitzen und gemeinsam angetrieben werden, versetzt man entsprechend der Phasenzahl räumlich gegeneinander, bei v = 3 also je um 120°. Ein schematisches Beispiel für eine einzelne Magnetfeldanordnung mit durch mechanische Bewegung erzeugtem Drehfeld ist in Fig. 4 in Schnittansicht dargestellt.Instead of rotating fields that are generated by a three-phase network, rotating field systems can also be generated by rotating magnetic field systems that may contain either permanent magnets or electromagnets. The magnets of all rotating field systems, which are conveniently located on a common and common are driven, they are spatially offset from one another according to the number of phases, at v = 3 so each by 120 °. A schematic example of a single magnetic field arrangement with a rotating field generated by mechanical movement is shown in FIG. 4 in a sectional view shown.

In Fig. 4 ist 1 ein beispielsweise ortsfester magnetfeldabhängiger Widerstandskörper. Er befindet sich im Luftspalt einer topfförmig ausgebildeten Magnetfeldanordnung, die aus einem Dauermagnet 40 und einem diesen umschließenden topfförmigen Teil 41 und einem deckelförmigen RückschluBteil 42 besteht. Die bei 44 gelagerten Wellen 45 der relativ zum Widerstandskörper 1 umlaufenden Magnetfeldanordnung können entsprechend der vorgesehenen Phasenzahl mit weiteren, nicht dargestellten Magnetfeldanordnungen gekuppelt sein, in deren Luftspalte ebenfalls Widerstandskörper mit entsprechender Versetzung angeordnet sind. Die Luftspalte der Magnetfeldanordnungen sind jeweils so ausgebildet, daß sich sinusförmige Induktionsänderungen der Widerstandskörper ergeben.In Fig. 4, 1 is, for example, a stationary magnetic field dependent Resistance body. It is located in the air gap of a cup-shaped Magnetic field arrangement, which consists of a permanent magnet 40 and a surrounding magnet Cup-shaped part 41 and a lid-shaped return part 42 consists. The at 44 mounted shafts 45 of the magnetic field arrangement rotating relative to the resistance body 1 can according to the envisaged number of phases with further, not shown Magnetic field arrangements be coupled, in the air gaps also resistance bodies are arranged with a corresponding offset. The air gaps of the magnetic field arrangements are each designed so that there are sinusoidal changes in induction of the resistance body result.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Magnetfeldanordnung ohne bewegte Teile dargestellt. Sie weist einen Mantelkern 50 auf, dessen Mittelschenkel zwei Wicklungen 51 und 52 umschließen. Die Wicklung 51 dient zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes und wird mit den Klemmen 53 an eine Phase eines Drehstromnetzes angeschlossen. Die Wicklung 52 dient zur Vorerregung und wird mit den Klemmen 54 mit Gleichstrom gespeist. Der Widerstandskörper 1 ist in einem zwischen dem Mittelschenkel und dem Loch des Kernes 50 befindlichen Luftspalt angeordnet. Entsprechend der Phasenzahl sind zwei oder mehr Drosselspulen Es ist außerdem möglich, die einzelnen Drosselspulen zu mehrphasigen Anordnungen in baulicher Einheit zusammenzufassen, ähnlich wie bei Drehstromdrosseln oder -transformatoren.In Fig. 5 is an embodiment of a magnetic field arrangement shown without moving parts. It has a jacket core 50, the center leg of which two windings 51 and 52 enclose. The winding 51 is used to generate the magnetic AC field and is connected to one phase of a three-phase network with terminals 53. The winding 52 is used for pre-excitation and is connected to the terminals 54 with direct current fed. The resistance body 1 is in one between the middle leg and the Hole of the core 50 located air gap arranged. According to the number of phases are two or more choke coils It is also possible to use the individual choke coils to be combined into a multi-phase arrangement in a structural unit, similar to Three-phase chokes or transformers.

Im Falle der Erzeugung der Drehfelder durch rotierende Magnete ist es möglich, mit nur einer einzigen rotierenden Magnetfeldanordnung auszukommen. Alsdann werden mehrere Widerstandskörper oder Hallgeneratoren räumlich im Luftspalt einer einzigen etwa nach Fig.4, untergebracht. Dies ergibt besonders einfache Einrichtungen, wie aus Fig. 6 und 7 ersichtlich ist.In the case of the generation of the rotating fields by rotating magnets it is it is possible to get by with only a single rotating magnetic field arrangement. Then several resistance bodies or Hall generators are spatially located in the air gap a single approximately according to Figure 4, housed. This results in particularly simple facilities, as can be seen from FIGS. 6 and 7.

Fig. 6 bezieht sich auf die Aufgabe der Messung des Polradwinkels einer Synchronmaschine. Der elektrische Meßwert für den Polradwin cl wird gemäß der Erfindung mit Hilfe von mehrphasigen Drehstrom- und Drehfeldsystemen als reine Gleichstromgröße gebildet. Der Polradwinkel einer Synchronmaschine ist bekanntlich der Winkel zwischen dem Vektor der Netzspannung und dem Polrad.Fig. 6 relates to the task of measuring the pole wheel angle a synchronous machine. The electrical measured value for the Polradwin cl is according to of the invention with the help of multi-phase three-phase and rotary field systems as pure DC magnitude formed. The rotor angle of a synchronous machine is known the angle between the vector of the mains voltage and the pole wheel.

Im Fall sind dreiphasige Systeme zugrunde gelegt. Die Synchronmaschine ist mit 60, das an sie angeschlossene Netz mit v, s, t bezeichnet. Mit dem nicht näher dargestellten Läufer der Synchronmaschine ist über die Welle 63 eine Magnetfeldanordnung 62 gekuppelt. Diese ist nur symbolisch dargestellt mit einem äußeren magnetischen Ring 64, der beispielsweise den Südpol bildet, und dem darin exzentrisch gelagerten drehbaren Rückschlußteil 61 als Nordpol, der mit der Welle 63 verbunden ist. Im Luftspalt der Magnetfeldanordnung sind insgesamt drei magnetfeldabhängige Widerstandskörper 1 bis 3 je um 120° versetzt angeordnet. Der besseren Übersicht halber sind die Widerstandskörper jedoch nicht im Luftspalt, sondern außerhalb desselben dargestellt. Zur Stromversorgung der Widerstandskörper dient eine kleine Hilfssynchronmaschine 65, die an das Netz r, s, t über einen Transformator 66 angeschlossen ist. Sie ist mit einem Drehstromtachometerdynamo 67 gekuppelt, der drei feststehende Wicklungen u, v, w und einen diese erregenden umlaufenden Dauermagnet 68 aufweist. Jeder der Widerstandskörper 1 bis 3 ist mit einer der Wicklungen u, v, w über einen Hilfswiderstand 69 verbunden. Im vorliegenden Beispiel ist eine Ausnutzung der Widerstandsänderung angenommen. Die Widerstandskörper 1 bis 3 sind daher wie in Fig. 2 in Reihe geschaltet, so daß an den Klemmen 6 die dem Polradwinkel der Synchronmaschine 60 proportionale Spannung L' als reine Gleichspannung abnehmbar ist zwecks Anschluß an ein nicht mit dargestelltes Meßinstrument oder zur Beeinflussung der Synchronmaschine im regelnden Sinn.In this case, three-phase systems are used. The synchronous machine is denoted by 60, the network connected to it with v, s, t. Not with that The rotor of the synchronous machine shown in more detail is about the wave 63 a magnetic field arrangement 62 is coupled. This is only shown symbolically with an outer magnetic ring 64, which forms the south pole, for example, and the therein eccentrically mounted rotatable return path part 61 as the north pole, which with the Shaft 63 is connected. There are a total of three in the air gap of the magnetic field arrangement Magnetic field-dependent resistance bodies 1 to 3 are each arranged offset by 120 °. Of the For the sake of clarity, however, the resistance bodies are not in the air gap, but represented outside of it. To power the resistor body A small auxiliary synchronous machine 65 is used, which is connected to the network r, s, t via a transformer 66 is connected. It is coupled to a three-phase current tachometer dynamo 67, of the three fixed windings u, v, w and a revolving one that excites them Permanent magnet 68 has. Each of the resistance bodies 1 to 3 is associated with one of the windings u, v, w connected via an auxiliary resistor 69. In this example there is a Exploitation of the change in resistance assumed. The resistance bodies 1 to 3 are therefore connected in series as in Fig. 2, so that at the terminals 6 the pole wheel angle the synchronous machine 60 proportional voltage L 'removable as a pure DC voltage is for the purpose of connection to a measuring instrument not shown or for influencing the synchronous machine in the regulating sense.

Fig. 7 bezieht sich auf die Messung der Winkel zwischen im Gleichlauf zu betreibenden Wellen, wie sie beispielsweise bei Mehrmotorenantrieben vorliegen. Es sollen die Winkel von drei Wellen 71, 72, 73 jeweils gegenüber einer Leitwelle 74 gemessen werden. Dazu ist mit jeder der Wellen 71 bis 73 ein beispielsweise dreiphasiger Tachometerdynamo 75, 76, 77 gekuppelt, die ähnlich wie der Tachometerdynamo 67 in Fig. 6 mit einem umlaufenden Permanentmagnet und drei um 120° versetzten Ankerwicklungen u, v, w versehen sind, welche außerdem zur Unterscheidung zusätzlich mit 1, 2 bzw. 3 gekennzeichnet sind. Sämtliche Ankerwicklungen sind jeweils mit magnetfeldabhängigen Widerstandskörpern verbunden, die im Luftspalt einer gemeinsamen Magnetfeldanordnung 62 angeordnet sind. Letztere besteht beispielsweise ähnlich wie in Fig. 6 aus einem magnetischen Ringkörper 64 und einem darin exzentrisch gelagerten, mit der Leitwelle 74 gekuppelten Rückschlußteil 61. Die einzelnen Widerstandskörper sind in Gruppen zu dreien im Luftspalt zwischen den Teilen 62 und 64 angeordnet und mit 11, 12, 13, 2, usw. bis 33 bezeichnet. Die erste Gruppe der Widerstandskörper 11 bis 13 ist mit je einer der Ankerwicklungen u1 bis u3 verbunden, während die Widerstandskörper 21 bis 23 mit den Ankerwicklungen v1 bis v3 und die Widerstandskörper 31 bis 33 mit den Ankerwicklungen w1 bis w3 verbunden sind. Im vorliegenden Beispiel sind die Widerstandskörper als Hallgeneratoren ausgebildet. Die mit den gleichen Indizes versehenen Widerstandskörper sind daher hinsichtlich ihrer Hallelektroden zwecks Abnahme der Meßwerte für die Winkelabweichungen, die zwischen den Wellen 71 bis 73 einerseits und der Leitwelle 74 andererseits entstehen, in Reihe geschaltet und mit elektrischen Meßinstrumenten verbunden. Diese Meßinstrumente sind mit M1 bis M3 bezeichnet. Um Meßfehler zu vermeiden, die durch die Drehzahl-Spannungsabhängigkeit der Tachometerdynamos 75 bis 77 im Falle von Änderungen des Drehzahlniveaus der Leitwelle 74 auftreten können. sind in die Speisestromkreise der magnetfeldabhängigen Widerstandskörper Luftspaltdrosseln D1 bis D3 eingeschaltet.Fig. 7 relates to the measurement of the angles between in synchronism shafts to be operated, such as those found in multi-motor drives. It should be the angle of three shafts 71, 72, 73 with respect to a guide shaft 74 can be measured. For this purpose, each of the shafts 71 to 73 is, for example, three-phase Speedometer dynamo 75, 76, 77 coupled, which is similar to the speedometer dynamo 67 in 6 with a rotating permanent magnet and three armature windings offset by 120 ° u, v, w are provided, which are also marked with 1, 2 or 3 are marked. All armature windings are each dependent on the magnetic field Resistance bodies connected, in the air gap of a common magnetic field arrangement 62 are arranged. The latter consists, for example, of a similar to FIG. 6 magnetic ring body 64 and an eccentrically mounted therein with the guide shaft 74 coupled back yoke part 61. The individual resistance bodies are in groups arranged in groups of three in the air gap between parts 62 and 64 and with 11, 12, 13, 2, etc. to 33. The first group of resistance bodies 11 to 13 is connected to one of the armature windings u1 to u3, while the resistance body 21 to 23 with the armature windings v1 to v3 and the resistance bodies 31 to 33 are connected to the armature windings w1 to w3. In this example, the resistance bodies are designed as Hall generators. The ones with the same indices provided resistor body are therefore in terms of their Hall electrodes for the purpose Decrease in the measured values for the angular deviations between the shafts 71 to 73 on the one hand and the guide shaft 74 on the other hand arise, connected in series and connected to electrical measuring instruments. These meters are from M1 to M3 designated. To avoid measurement errors caused by the speed-voltage dependency the speedometer dynamos 75 to 77 in the event of changes in the speed level of the Leitwelle 74 can occur. are in the supply circuits of the magnetic field dependent Resistance body air gap chokes D1 to D3 switched on.

In Fig. 8 ist eine Einrichtung zur Wirk- und Blindleistungsmessung bei Drehstrom dargestellt, die als Meßinstrument lediglich ein Gleichstrominstrument benötigt. Die Einrichtung arbeitet beispielsweise mit der Ausnutzung des Halleffektes. Es soll die Wirk- und außerdem die Blindleistung eines an ein Drehstromnetz r, s, t angeschlossenen Verbrauchers 80 gemessen werden. Zu diesem Zweck ist ein Drehtransformator 81 vorgesehen, der primärseitig an dem Netz r, s, t liegt und dessen nicht näher bezeichnete Sekundärwicklungen je eine von drei Erregerwicklungen 82 speisen, die zu drei Magnetfeldanordnungen 83 gehören. Die symbolisch dargestellten Magnetfeldanordnungen haben außer den Erregerwicklungen 82 je einen Magnetkern 84. In den Luftspalten dieser Kerne ist jeweils ein als Hallgenerator ausgebildeter Widerstandskörper 1, 2 bzw. 3 angebracht. Die Widerstandskörper werden von Stromwandlern 85 gespeist, die in Zuleitungen des Verbrauchers 80 eingeschaltet sind. Die Widerstandskörper 1, 2, 3 sind außerdem mit ihren nicht näher bezeichneten Hallelektroden in Reihe geschaltet, so daß an zwei Klemmen 86 eine Spannung U als Summe der einzelnen Hallspannungen entnommen und einem Meßgerät zugeführt werden kann.8 shows a device for measuring active and reactive power shown with three-phase current, which as a measuring instrument is merely a direct current instrument needed. The facility works, for example, with the use of the Hall effect. The active and reactive power of a three-phase network r, s, t connected consumer 80 can be measured. For this purpose is a rotary transformer 81 is provided, which is on the primary side of the network r, s, t and not closer to it designated secondary windings each feed one of three excitation windings 82 which belong to three magnetic field assemblies 83. The symbolically shown magnetic field arrangements apart from the excitation windings 82 each have a magnetic core 84. In the air gaps each of these cores is a resistance body 1 designed as a Hall generator, 2 or 3 attached. The resistance bodies are fed by current transformers 85, which are switched on in the supply lines of the consumer 80. The resistance body 1, 2, 3 are also in series with their unspecified Hall electrodes switched so that a voltage U as the sum of the individual Hall voltages at two terminals 86 can be removed and fed to a measuring device.

Mit der Einrichtung nach Fig.8 kann wahlweise die Blind- oder die Wirkleistung des Verbrauchers 80 gemessen werden. Hierzu sind an dem Drehtransformator 82 zwei Einstellungen 87, 88 vorgesehen, von denen die eine für die Wirkleistungsmessung und die andere für die Blindleistungsmessung vorgesehen ist. Die beiden Einstellungen lassen sich durch Versuch wie folgt ermitteln: Zunächst wird als Verbraucher 80 ein reiner Wirkleistungsverbraucher angeschaltet. Die Einstellung des Drehtransformators wird nun so lange verändert, bis die Spannung U' an den Klemmen 85 einen Maximalwert hat. Diese Stellung ist die Stellung für Wirkleistungsmessungen. Die Stellung des Drehtransformators 81 zur Blindleistungsmessung ist um 90` elektrisch dagegen versetzt.With the device according to Figure 8, either the blind or the Active power of the consumer 80 can be measured. For this purpose are on the rotary transformer 82 two settings 87, 88 are provided, one of which is for measuring active power and the other is intended for reactive power measurement. The two settings can be determined by experiment as follows: First, 80 a pure active power consumer is switched on. The setting of the rotary transformer is now changed until the voltage U 'at terminals 85 reaches a maximum value Has. This position is the position for real power measurements. The position of the Rotary transformer 81 for reactive power measurement is offset by 90 'electrically.

Über die bisher beschriebenen Anwendungsbeispiele hinaus besteht für die Maßnahmen nach der Erfindung noch eine große Anzahl anderer Anwendungsmöglichkeiten, bei denen es ebenfalls auf eine Messung ankommt und die Erzielung einer Gleichstromgröße als Meßgröße ohne die Zuhilfenahme von Gleichrichtern vorteilhaft ist. Besonders erwähnt sei noch die Anwendung zur harmonischen Analyse, d. h. zur Analyse von Frequenzgemischen. In diesem Fall kann nach dem sogenannten Suchtonverfahren gearbeitet werden. Es ist beispielsweise möglich, eine Magnetfeldanordnung mit einem rotierenden Magnetsystem zu verwenden und dieses mit verschiedenen Drehzahlen anzutreiben. Im Luftspalt des Magnetsystems werden, ähnlich wie in Fig. 6 dargestellt, drei magnetfeldabhängige Widerstandskörper um je 120° versetzt angeordnet. Werden diese Widerstandskörper an die Phasen eines Drehstromnetzes angeschlossen, so ergibt sich beispielsweise im Falle der Ausnutzung des Halleffektes als Summenhallspannung stets dann ein bestimmter maximaler Gleichstromwert dieser Spannung, wenn die Drehzahl des rotierenden Magnetsystems mit der Frequenz der betreffenden Harmonischen des Drehstromnetzes übereinstimmt. Man kann dabei so verfahren, daß man die Drehzahl des Magnetsystems von Null an langsam erhöht und die sich dabei ergebende Spannung unter gleichzeitiger Aufzeichnung der Frequenz registriert.In addition to the application examples described so far, there is also the measures according to the invention have a large number of other possible applications, which also depend on a measurement and the achievement of a direct current quantity as a measured variable without the aid of rectifiers is advantageous. Particularly The application for harmonic analysis should also be mentioned, i. H. for the analysis of mixed frequencies. In this case, the so-called search tone method can be used. It For example, a magnetic field arrangement with a rotating magnet system is possible to use and to drive this at different speeds. In the air gap of the Magnet system are, similarly as shown in Fig. 6, three magnetic field-dependent Resistance body arranged offset by 120 °. Become this body of resistance Connected to the phases of a three-phase network, it results, for example in the case of the use of the Hall effect as a sum reverberation voltage, then always a certain one maximum DC value of this voltage when the speed of the rotating magnet system corresponds to the frequency of the relevant harmonic of the three-phase network. You can proceed in such a way that you start the speed of the magnet system from zero slowly increased and the resulting tension with simultaneous recording the frequency registered.

Außer zu Meßzwecken kann in NVeiterbildung der Erfindung das ihr zugrunde liegende Prinzip zu Gleichrichtungs-und Wechselrichtungszwecken, ferner zur Gleichstromumspannung und ferner zur Umrichtung elektrischer Größen verwendet werden. Wie dies im einzelnen geschehen kann, ist nachstehend an Hand der Fig. 9 beispielsweise beschrieben.In addition to measuring purposes, it can be based on this in a further development of the invention lying principle for rectification and inverter purposes, furthermore for direct current conversion and can also be used to convert electrical quantities. How this in detail can happen is described below with reference to FIG. 9, for example.

Zunächst sei die Wechselrichtung behandelt und dazu der obere, mit a bezeichnete Teil der Fig. 9 betrachtet. Wie in den vorangegangenen Figuren sind hier ebenfalls dreiphasige Systeme verwendet. Ausgenutzt wird beispielsweise der Effekt der magnetischen Widerstandsabhängigkeit. Es soll eine Gleichstromgröße j in eine Drehstromgröße ju, Jv, Jw bestimmter Frequenz umgewandelt werden. Zu diesem Zweck wird die Gleichstromgröße J drei in Reihe geschalteten magnetfeldabhängigen Widerstandskörpern 1 bis 3 zugeleitet, denen je eine Magnetfeldanordnung 91, 92 bzw. 93 zugeordnet ist. Diese Magnetfeldanordnungen sind beispielsweise ähnlich denen der Fig. 6 und 7 ausgebildet. Sie weisen je einen äußeren feststehenden Magnetteil, der jeweils mit S als Südpol bezeichnet ist, auf und außerdem je einen exzentrisch gelagerten drehbaren Teil N als Nordpol. Die Widerstandskörper sind der Übersicht halber wieder außerhalb der Luftspalte der Magnetfeldanordnungen dargestellt. Die drehbaren Teile N sind auf einer gemeinsamen Welle 94 befestigt und je um gegeneinander versetzt (vgl. die Winkelzeichnungen). T ist ein gemeinsamer Bezugswinkel. Außerdem ist jeder der Widerstandskörper 1 bis 3 mit einer von drei Primärwicklungen eines Drehstromtransformators 95 verbunden. Wird nun die Welle 94 mit einer bestimmten Frequenz angetrieben, so ergeben sich sinusförmige Widerstandsänderungen der Widerstandskörper 1 bis 3, die entsprechend der Versetzung der mit N bezeichneten Teile der Magnetfeldanordnungen um 120° phasenverschoben sind. An den Sekundärwicklungen des Drehstromtransformators 95 entstehen dadurch Wechselspannungen und, falls ein Verbraucher daran angeschlossen ist, in diesem Wechselströme Ju, Jv und Jw, die ein Drehstromsystem darstellen. Die Gleichstromgröße J ist somit in eine Drehstromgröße verwandelt.First of all, the direction of change will be dealt with and for this purpose the upper part of FIG. 9, labeled a, will be considered. As in the previous figures, three-phase systems are also used here. For example, the effect of magnetic resistance dependence is used. A direct current quantity j is to be converted into a three-phase current quantity ju, Jv, Jw of a certain frequency. For this purpose, the direct current quantity J is fed to three series-connected magnetic field-dependent resistance bodies 1 to 3, each of which is assigned a magnetic field arrangement 91, 92 or 93. These magnetic field arrangements are designed similarly to those of FIGS. 6 and 7, for example. They each have an outer fixed magnet part, each designated with S as the south pole, and also each an eccentrically mounted rotatable part N as the north pole. For the sake of clarity, the resistance bodies are again shown outside the air gaps of the magnetic field arrangements. The rotatable parts N are mounted on a common shaft 94 and each to offset from each other (see the angle drawings). T is a common reference angle. In addition, each of the resistance bodies 1 to 3 is connected to one of three primary windings of a three-phase transformer 95. If the shaft 94 is now driven at a certain frequency, then sinusoidal changes in resistance of the resistance bodies 1 to 3 result, which are phase-shifted by 120 ° in accordance with the offset of the parts of the magnetic field arrangements labeled N. This creates alternating voltages on the secondary windings of the three-phase transformer 95 and, if a consumer is connected to it, alternating currents Ju, Jv and Jw in this, which represent a three-phase system. The direct current quantity J is thus converted into a three-phase current quantity.

Soll, umgekehrt, eine Drehstromgröße Ju, Jv Jw in eine ihr proportionale Gleichstromgröße, beispielsweise eine Spannung U, verwandelt werden, so kann die im unteren Teil b der Fig. 9 dargestellte Einrichtung verwendet werden. Diese enthält drei Magnetfeldanordnungen 191 bis 193, die ähnlich den Magnetfeldanordnungen 91 bis 93 des Teiles b aufgebaut sind und deren jeweils mit N bezeichnete drehbare Teile um 120° versetzt auf einer Welle 194 befestigt sind. Der Bezugswinkel ist hier mit T + @ bezeichnet. Jeder der Magnetfeldanordnungen 191 bis 193 ist ein magnetfeldabhängiger Widerstandskörper 101, 102 bzw. 103 zugeordnet, die mit je um 120° phasenverschobenen Strömen Ju, Jv bzw. Jw von den Netzphasen eines nicht dargestellten dreiphasigen synchronen Drehstromnetzes gespeist werden. In die Zuleitungen zu den Widerstandskörpern sind jeweils Hilfswiderstände 9& bis 98 eingeschaltet. Die Widerstandskörper 101 bis 103 sind außerdem in Reihe geschaltet. An dieser Reihenschaltung entsteht die gewünschte Gleichstromgröße U als Spannung, die der Amplitude der die Widerstandskörper speisenden Drehstromgröße proportional ist.Conversely, a three-phase variable Ju, Jv Jw should be converted into one proportional to it Direct current variable, for example a voltage U, can be converted, so the in the lower part b of FIG. 9 shown device can be used. This contains three magnetic field arrangements 191 to 193, which are similar to magnetic field arrangements 91 to 93 of part b are constructed and their rotatable, respectively, designated by N Parts are attached to a shaft 194 offset by 120 °. The reference angle is denoted here with T + @. Each of the magnetic field arrangements 191 to 193 is a magnetic field dependent Resistance body 101, 102 and 103 assigned, each phase shifted by 120 ° Ju, Jv and Jw flow from the mains phases of a three-phase (not shown) synchronous three-phase network are fed. In the supply lines to the resistance bodies auxiliary resistors 9 & to 98 are switched on. The resistance body 101 to 103 are also connected in series. This series connection arises the desired direct current value U as the voltage that corresponds to the amplitude of the resistance body feeding three-phase current is proportional.

Werden die Teile a und b der Fig. 9 gleichzeitig verwendet und die durch die waagerechte strichpunktierte Linie getrennten Verbindungen hergestellt, so kann eine Gleichstromumspannung vorgenommen werden, und zwar kann eine vorhandene Gleichstromgröße umgewandelt werden. Außer der elektrischen Verbindung zwischen den Widerstandskörpern 1 und 101, 2 und 102 sowie 3 und 103 wird noch eine mechanische Verbindung zwischen den umlaufenden Teilen der Magnetfeldanordnungen 91 bis 93 und 191 bis 193 hergestellt. Hierzu sind die Wellen 94 und 194 beispielsweise über zwei Kegelradgetriebe Ka und Kb, über Wellen 99 und eine Kupplung 105 miteinander kuppelbar.If the parts a and b of FIG. 9 are used simultaneously and the connections separated by the horizontal dash-dotted line, a direct current voltage can be carried out, and an existing one can be used DC magnitude can be converted. Besides the electrical connection between the resistance bodies 1 and 101, 2 and 102 as well as 3 and 103 will be a mechanical one Connection between the rotating parts of the magnetic field arrangements 91 to 93 and 191 to 193 manufactured. For this purpose, the shafts 94 and 194 are, for example, over two Bevel gears Ka and Kb, can be coupled to one another via shafts 99 and a coupling 105.

Die umzuwandelnde Gleichstromgröße wird als Strom I der Reihenschaltung der Widerstandskörper 1 bis 3 zugeführt, während die umgewandelte Gleichstromgröße als Spannung U an der Reihenschaltung der Widerstandskörper 101 bis 103 entnehmbar ist. Die Wirungsweise der Gleichstromumspannung erklärt sich aus der vorbeschriebenen Wechselrichtung mit Hilfe des Teiles a der Fig. 9 und der anschließend vorgenommenen, ebenfalls vorbeschriebenen, mit Hilfe des Teiles b vorgenommenen Gleichrichtung. Eine Änderung des Proportionalitätsfaktors zwischen J und U kann durch Änderung der gegenseitigen Winkellage zwischen den Wellen 94 und 194 erreicht werden. Hierzu kann beispielsweise die Kupplung 105 als Differentialkupplung ausgebildet werden.The direct current quantity to be converted is called the current I of the series circuit the resistance body 1 to 3 is supplied while the converted direct current quantity as voltage U at the series connection of the resistance bodies 101 to 103 can be taken is. The way in which the DC voltage is operated is explained by the one described above Change direction with the help of part a of Fig. 9 and the subsequently made, also described above, made with the help of part b rectification. The proportionality factor between J and U can be changed by changing the mutual angular position between the shafts 94 and 194 can be achieved. For this For example, the clutch 105 can be designed as a differential clutch.

Unter gleichzeitiger Verwendung der Teile a und b der Einrichtung nach Fig. 9 kann außerdem eine Umrichtung, d. h. eine Umformung eines vorhandenen symmetrischen Mehrphasensystems J1 w, J1 v, J1 w in ein anderes symmetrisches Mehrphasensystem Ju, Jv, Jw anderer Frequenz mit proportionalen Amplituden vorgenommen werden. Hierzu werden beispielsweise die magnetfeldabhängigen Widerstandskörper 101 bis 103 ähnlich wie bei der oben beschriebenen Gleichrichtung an das umzuwandelnde Drehstromsystem J1 v, angeschlossen. Die untere Welle 194 wird synchron der Frequenz f1 dieses Drehstromnetzes mit der Drehzahl n1 angetrieben, ferner wird die Reihenschaltung aus den Widerstandskörpern 101 bis 103 mit der Reihenschaltung der Widerstandskörper 1 bis 3 verbunden. Werden nun die Magnetfeldanordnungen 91 bis 93 durch die Welle 94 mit einer Drehzahl n angetrieben, so ergibt sich an den nicht näher bezeichneten Wicklungen des Drehstromtransformators 95 das neue Drehstromsystem Ju, Jv, J.w, dessen Frequenz f der willkürlich wählbaren Drehzahl n der Welle 94 proportional ist.With the simultaneous use of parts a and b of the device according to FIG. 9, a conversion, ie conversion of an existing symmetrical multi-phase system J1 w, J1 v, J1 w into another symmetrical multi-phase system Ju, Jv, Jw of another frequency with proportional amplitudes can also be carried out will. For this purpose, for example, the magnetic field-dependent resistance bodies 101 to 103 are connected to the three-phase system J1 v to be converted, similar to the rectification described above. The lower shaft 194 is driven synchronously with the frequency f1 of this three-phase network at the speed n1, and the series circuit of the resistance bodies 101 to 103 is connected to the series circuit of the resistance bodies 1 to 3. If the magnetic field arrangements 91 to 93 are now driven by the shaft 94 at a speed n, the result is the new three-phase system Ju, Jv, Jw on the unspecified windings of the three-phase transformer 95, the frequency f of which is proportional to the arbitrarily selectable speed n of the shaft 94 is.

k W k 2 V--1 s-1, Ausnutzung k k Mittel Induktionk W k 2 V - 1 s-1, utilization k k mean induction

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Establishment based on a product formation under Exploitation of an effect based on a magnetically controllable current flowing through it Resistance body, in particular movable from a semiconducting compound with a carrier eit larger than about 6000cm occurs under the influence of a magnetic field, thereby characterized in that a plurality of resistance bodies and their associated magnetic field arrangements operated as symmetrical two- or multi-phase three-phase or rotary field systems are that the sum of the product sizes taken at the common output of the device present as direct voltages or direct currents without the use of rectifiers.

2. Device according to claim 1, characterized in that it is based on the Hall effect based, with Hall generators being provided as resistance bodies.

3. Establishment according to claim 1, characterized in that it is based on the utilization of the change the resistance is based on the resistance body due to the variable magnetic fields experience, and that a constant constant field is superimposed on them.

4, facility according to claim 2 or 3, characterized in that for generating the magnetic fields Magnetic field arrangements are used to which the resistance bodies are fixedly assigned are, and that the variable induction of the resistive body is electromagnetic by variable current excitation of the magnetic field arrangements with the help of a three-phase system he follows.

5. Device according to claim 3 and 4, characterized by for superimposing a constant in the resistance bodies, preferably with the help of DC excited Auxiliary windings of the magnetic field arrangements.

6. Device according to claim 2 or 3, characterized in that for generating the variable induction the resistance body serve magnetic field arrangements, preferably with permanent Magnets are equipped and in which the resistance body moves relatively in such a way be that periodic, preferably sinusoidal induction changes in the resistance body are present.

7. Device according to claim 6, characterized in that to one Rotating field system only belongs to one magnetic field arrangement and that several in its air gap magnetically controllable resistance bodies or Hall generators in symmetrical distribution are arranged according to the number of phases of the associated three-phase system (Fig. 6, 7). B. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the control currents feeding the resistance bodies in electrically isolated circuits flow and are each supplied via a converter (Fig.

8th).

9. Device according to claim 8 for power measurement with the help of Hall generators, characterized in that one component, for example the current components, of the power to be measured the field or control circuits of the magnetic field arrangements over a two 90 ° rotary transformer having electrically offset positions are supplied, one of which is for measuring active power and the other for measuring reactive power serves (Fig. 8).

10. Device according to claim 7 for measuring the rotor angle of a Synchronous machine, characterized in that with the power terminals of the machine a Auxiliary synchronous machine electrical and with this a three-phase tachometer dynamo mechanically is coupled, its armature windings each one of several magnetically controllable Feed resistance bodies, and that these are stationary and in a symmetrical distribution corresponding to the number of phases of the tachometer dynamo in the air gap of an associated Magnetic field arrangement are attached, the rotatable magnetic part with the synchronous machine is coupled (Fig. 6).

11. Device according to claim 7 for measuring the ratio the speed of a master shaft to the speed of one or more partial shafts, thereby characterized in that a three-phase tachometer dynamo is coupled to each partial shaft is, whose armature windings each have one of several magnetically controllable resistance bodies feed, and that the resistance body is stationary and in a symmetrical distribution corresponding to the number of phases of the tachometer dynamo in the air gap of an associated Magnetic field arrangement are attached, the rotatable magnetic part with the guide shaft is coupled.

12. Device according to claim 6 or 7 for the reversing direction, characterized characterized in that one of the desired number of phases of the alternating current corresponds Number of these magnetic field arrangements is provided, the circumferential parts of one Auxiliary drive are driven, and that the alternating voltage on the resistance bodies is removed (Fig. 9).

13. Device according to claim 6 or 7 for direct current voltage conversion, characterized in that two groups of these magnetic field arrangements are provided are, the rotating parts of which are mechanically coupled to each other and of a Auxiliary drive are driven that the resistance body of a group with those of the same phase of the other group electrical, preferably transformer, are connected and that the additional resistor body connected in series a group are connected to the DC voltage source to be converted, while the converted DC voltage at the common output of the resistance bodies of the taken from another group (Fig. 9).

14. Device according to claim 13, characterized characterized in that the rotating parts of the two groups of magnetic field arrangements are connected by a clutch, in particular a differential clutch, which it allows by changing the mutual angular position of the two coupling parts to change the transformation ratio of the direct current voltage (Fig. 9).

15. Establishment according to claim 6 or 7 for conversion, characterized in that two groups these magnetic field arrangements are provided, their direct current output connections are interconnected that the rotating magnetic parts of the magnetic field arrangements the one group are driven in synchronism with the frequency to be converted; that the resistance bodies of this group from the phase currents of the frequency to be converted are fed that the rotating magnetic parts of the magnetic field arrangements of the other Group can be driven at a speed corresponding to the desired frequency and that the phase voltages or phase currents of the desired frequency the individual Resistance bodies of the other system are removed (Fig. 9). Considered Publications: German Patent No. 839 220; Swiss patent specification No. 275 601; U.S. Patent No. 2,659,043.