DE1089882B - Einrichtung zur Messung der magnetischen Induktion im Luftspalt umlaufender elektrischer Maschinen - Google Patents
Einrichtung zur Messung der magnetischen Induktion im Luftspalt umlaufender elektrischer MaschinenInfo
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Description
- Einrichtung zur Messung der magnetischen Induktion im Luftspalt umlaufender elektrischer Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung für die matgnetische Induktion im Luftspalt umlaufender elektrischer Maschinen während ihres Betriebes.
- Die Erfindung macht dabei von einem Meßkörper Gebrauch, der hinsichtlich seiner elektris-c.hen Eigenschaften unter der Einwirkung eines Magnetfeldes Änderungen erfährt.
- Es ist bekannt, zur Messung von Magnetfeldern einen Meßkörper aus einer halbleitenden Verbindung mit einer Trägerbeweglichkeit von 6000cm2V-ls-1 oder mehr zu verwenden, wobei der Meßkörper dem Magnetfeld ausgesetzt und außerdem von einem Hilfsstrom durchflossen wird. Die Messung mit einem derartigen Meßkörper kann sowohl auf der Ausnutzung der Widerstandsänderung als auch auf dem Hall-Effekt beruhen. Bei Ausnutzung des Hall-Effektes ergibt sich an den sogenannten Hall-Elektroden des als Hall-Generator zu bezeichnenden Meßkörpers die sogenannte Hall-Spannung, welche bei konstantem Hilfsstrom der Stärke des zu messenden Feldes linear proportionnal ist.
- Die Anwendung halbleitender Verbindungen mit der genannten hohen Trägerbeweglichkeit ergibt gegenüber anderen bekannten zur Magnetfeldmessung verwendeten Meßkörpern, z. B. aus Wismut oder Germanium, neben einer verhältnismäßig hohen Meßspannung bei Verwendung von Hall-Generatoren, also einer verhältnismäßig hohen Hall-Spannung, den überraschenden Vorteil, daß der Hall-Spannungs stromkreis stärker belastbar ist, ohne daß die Hall-Spannung zusammenbricht, so daß gewöhnliche, verhältnismäßig niederohmige Drehspulinstrumente zur Anzeige der abgegebenen Spannungen verwendet werden können. Bei den bisher bekannten Hall-Generatoren aus Wismut oder Germanium sind vielmehr hochohmigere Instrumente oder Sondermaßnahmen erforderlich, beispielsweise eine Kompensationsmeßschaltung.
- Die Erfindung macht bei der Messung der magnetischen Induktion im Luftspalt umlaufender elektrischer Maschinen von Meßsonden Gebrauch, die einen derartigen Meßkörper aus einer halbleitenden Verbindung hoher Trägerbeweglichkeit enthalten. Die Erfindung besteht darin, daß ein oder mehrere Meßkörper aus einer halbleitenden Verbindung höherer Trägerbeweglichkeit als etwa 6000 cm2 V-1 s-t verwendet sind und sich längs des inneren Maschinenumfanges erstrecken sowie in derartiger Schaltung in einem elektrischen Meßkreis liegen, daß der gewonnene Meßwert den Mittelwert der Luftspaltinduktion darstellt.
- Es ist an sich bereits eine Meßeinrichtung bekanntgeworden, mit welcher an Gleichstrommaschinen Untersuchungen des Verlaufs von Magnetfeldern mög lich sind. Bei einer solchen bekannten Anordnung befindet sich an einem beweglichen Arm eine Wismut- spirale in Form eines dünnen Drahtes, der an seinen Enden an zwei mit Klemmen versehenen, in einem Isoiiergriff zusammengehaltenen Zuleitungen angeschlossen ist. Bei dieser bekannten Meßanordnung wird aber einerseits die Messung bei ruhender, nicht aber bei umlaufender Maschine vorgenommen, andererseits wird die Widerstandsänderung eines Wismutdrahtes erfaßt, die wesentlich geringer in ihrer Größe als bei einem Halbleiterkörper und überdies noch stark temperaturabhängig ist.
- Bei einer anderen bekannten Meßanordnung wird eine Untersuchung magnetischer Felder mit Hilfe von Hall-Spannungserzeugern vorgenommen, wobei bereits halbleitende Materialien zur Verwendung kommen. Es handelt sich hierbei aber um die Verwendung von Germanium, welches aus den eingangs geschilderten Gründen ebenfalls nur geringe Meßgrößen liefert, da der Hall-Spannungsstromkreis nicht belastet werden darf.
- Der erfindungsgemäß im Luftspalt der Maschine befindliche Meßkörper aus einer halbleitenden Verbindung höherer Trägerbeweglichkeit ist vorzugsweise als Hall-Generator ausgebildet und besteht mit Vorteil aus Indiumarsenid, Indiumantimonid oder einer ähnlichen halbleitenden A1iIB-Verbindung. Unter einer AIIIBv-Verbindung sind Stoffe zu verstehen, die eine Verbindung von Stoffen der III. mit Stoffen der V. Gruppe des Periodischen Systems darstellen. Bei Ausbildung der Meßkörper als Hall-Generatoren kann es von Vorteil sein, unter Anwendung mehrerer unter einem Polschuh der Maschine angebrachter und längs des Umlaufweges verteilter gleichartiger Hall-Generatoren diese mit ihren Stromelektroden in Reihe zu schalten, während die Hall-Elektroden zur Abnahme der Meßwerte dienen.
- Bei der Verwendung von Hall-Generatoren für die Meßeinrichtung nach der Erfindung wird von der Überlegung ausgegangen, daß es meßtechnisch in den meisten Fällen gar nicht darauf ankommt, eine besonders hohe Hall-Spannung zu erzielen, sondern daß der bei einem Hall-Körper zu erzielende Wirkungsgrad ungleich viel wichtiger ist. Der Wirkungsgrad eines Hall-Generators ist durch das Verhältnis von abgegebener Hall-Leistung zur aufgebrachten Steuerleistung definiert. Im Gegensatz zu einigen bekannten Hall-Einrichtungen, bei denen die abgegebene Hall-Spannung nur eine Leerlaufspannung darstellt, die bereits bei schwacher Belastung zusammenbricht und demgemäß hochohmige Anschluß schaltungen erfordert, kann der Hall-Generator aus den halbleitenden Verbindungen gemäß der Erfindung höher belastet werden. Weiterhin bietet die Erfindung den Vorteil, daß temperaturbedingte Meßfehler weitgehend vermieden sind, falls ein Hall-Körper aus temperaturunabhängigem Material, nämlich Indiumarsenid, verwendet wird. Im Gegensatz zu vielen bekannten Meßanordnungen, bei denen besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um die Temperaturabhängigkeit des Meßergebnisses zu kompensieren, zeigt die Erfindung somit eine Möglichkeit. wie man das Aufkommen eines Temperaturfehlers von vornherein zu verhindern oder zumindest zu vermindern in der Lage ist, indem ein Material verwendet wird, welches von sich aus bereits einen besonders niedrigen Temperaturkoeffizienten aufweist. Somit erübrigt sich die Anwendung von Kompensationsmitteln zum Eliminieren von Temperaturfehlern.
- Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden, wie bereits erwähnt, mehrere ortsfest unter den Polschuhen der Erreger- oder Wendepole der Maschine zu befestigende Hall-Generatoren benötigt.
- Die einzelnen Hall-Generatoren werden an den Stellen des Ankerumfanges verteilt, die für die Messung am geeignetsten erscheinen. Die Anbringung des Meßkörpers oder der Meßkörper kann in verschiedener Weise erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von Klebestreifen, einer Kittmasse od. dgl. Als Meßkörper werden dünne Halbleiterplättchen bevorzugt, die im Luftspalt der Maschine so angebracht werden, daß sie das Spiel zwischen Rotor und Stator nicht stören. Neben Indiumantimonamid hat sich, wie erwähnt, auch Indiumarsenid als hervorragend geeignet erwiesen, das sich neben ebenfalls verhältnismäßig hoher Trägerbeweglichkeit durch eine besonders geringe Temperaturabhängigkeit auszeichnet.
- Jeder der Meßkörper besitzt zwei Stromelektroden und zumindest ein Paar Hall-Elektroden, die möglichst induktionsfrei angeordnet werden. Während diese jeweils zur Abnahme des Meßwertes dienen, werden bei Verwendung mehrerer Hall-Plättchen die Stromelektroden der Hall-Generatoren in Reihe geschaltet. Dies ergibt bei gleichzeitig untereinander identischen Meßkörpern den Vorteil, daß alle Meßwerte auf den gleichen Strom bezogen sind und somit unmittelbar im richtigen Verhältnis zueinander stehen.
- Die Anzahl der verwendeten Meßgeräte, als welche sowohl einfache Anzeigeinstrumente als auch schreibende Geräte in Betracht kommen, kann beliebig sein.
- Man kann mit einem einzigen Meßinstrument auskommen, das der Reihe nach an alle Meßkörper angeschlossen wird. Zur Erreichung von Messungen hoher Genauigkeit können die jeweils nicht durch das Meßgerät belasteten Meßkörper mit einem Ersatzwiderstand in der Größe des Meßgeräte-Innenwiderstandes belastet werden.
- Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann an Stelle der Ausnutzung des Hall-Effektes auch die Widerstandsänderung zur Messung herangezogen werden. In diesem Fall werden Meßkörper verwendet, die lediglich je zwei Stromelektroden aufweisen. Die Widerstandsänderung der Meßkörper stellt dann ein Maß für die gemessene magnetische Induktion dar. lATEN'rANsPPtcH 1. Einrichtung zur Messung der magnetischen Induktion im Luftspalt umlaufender elektrischer Maschinen während ihres Betriebes unter Anwendung eines Meßkörpers, der auf der Änderung seiner elektrischen Eigenschaften unter Magnetfeldeinwi rkung beruht, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Meßkörper aus einer halbieitenden Verbindung höherer Trägerbeweglichkeit als etwa 6000 cm2 V-1 s - t verwendet sind und sich längs des inneren Maschinenumfanges erstrecken sowie in derartiger Schaltung in einem elektrischen Meßkreis liegen, daß der gewonnene Meßwert den Mittelwert der Luftspaltinduktion darstellt.
Claims (1)
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Anwendung mehrerer unter einem Polschuh der Maschine angebrachter und längs des Umlaufweges verteilter gleichartiger Hall-Generatoren diese mit ihren Stromelektroden in Reihe geschaltet sind, während die Hall-Elektroden zur Abnahme der Meßwerte dienen.In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 590 678; französische Patentschrift Nr. 1 019 072; USA.-Patentschrift Nr. 2 562 120; »Phys. Rev.«, 90 (1953), S. 153; Georg Jahn, »Messungen an elektrischen Maschinen«, 5. Auflage, Verlag von J. Springer, Berlin, 1925, S. 214 bis 216.
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DE (1) | DE1089882B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3743934A (en) * | 1970-05-20 | 1973-07-03 | Bbc Brown Boveri & Cie | Apparatus for monitoring the air gap in rotary electrical machines using magnetic field plates or magneto diodes |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE590678C (de) * | 1931-09-15 | 1934-01-08 | Reinhold Bauder Dipl Ing | Zelle zum Messen der Feldstaerke bzw. Induktion magnetischer Felder |
US2562120A (en) * | 1948-08-26 | 1951-07-24 | Bell Telephone Labor Inc | Magnetic field strength meter |
FR1019072A (fr) * | 1949-05-25 | 1953-01-16 | Comapgnie Francaise Thomson Ho | Nouveau procédé de commutation par effet hall |
-
1954
- 1954-04-15 DE DES38724A patent/DE1089882B/de active Pending
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