<Desc/Clms Page number 1>
Anordnung zur Erzeugung von harmonisehen Frequenzen.
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
Ein Sekundär-oder Ausgangskreis. M enthält eine hohe frequenzunabhängige Widerstandsbelastung und einen Kondensator C, die beide mit der Induktivität L in Serie geschaltet sind.
In der folgenden Beschreibung bezeichnet 11 den Momentanwert des sinusförmigen Stromes, der von der Wechselstromquelle 10 durch-den Primärkreis 11 fliesst. L bezeichnet den Momentanwert des Stromes, der in der Induktivität L fliesst. 13 ist der Momentanwert des durch den Ausgangskreis 14 fliessenden Stromes.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 lässt sieh leichter verstehen, wenn man die elektromagnetischen Eigenschaften- des Kreises über eine Periode der Grundfrequenz verfolgt. Es soll
EMI2.1
EMI2.2
besitzt, wie es in rig. 3 dargestellt ist.
Bekanntlich ist ein Potential, das sich an einer Induktivität ausbildet, bei Vernachlässigung der Kupferverluste bestimmt durch die Gleichung
EMI2.3
EMI2.4
EMI2.5
und die magnetisierende Kraft ist
EMI2.6
Hierin ist n die Windungszahl, A die Querschnittsfläche und d die mittlere Länge des magnetischen Pfades. Die B-H-Kurve der Spule ist in Fig. 4 dargestellt.
EMI2.7
EMI2.8
EMI2.9
ihren Windungen auftritt, vernachlässigen. Daher bildet sich für Werte von 11, denen eine Feldstärke zwischen + Ho und + Hs entspricht, ein verhältnismässig kleines Potential an der Induktivität L aus.
Der im Ausgangskreis 14 fliessende Strom 13 hat einen vernachlässigbaren Wert und 11 und 12 sind im wesentlichen gleich. Aus Fig. 4 ist zu ersehen, dass eine Änderung des Wertes von H oberhalb von + HS sehr geringe Veränderungen im Wert von B verursacht. Für die obengenannten Stromwerte hat die
EMI2.10
EMI2.11
EMI2.12
Ladestrom 1a für die Werte eo und Lo liegt, wie Fig. 7 zeigt, zwischen pt, und pt2. Zwischen den Sättigungswerten + Hs und-Hs der Feldstärke hat der in der Induktivität L
EMI2.13
EMI2.14
EMI2.15
EMI2.16
EMI2.17
sinken. Damit ist die Ladung des Kondensators 0 beendet, der sich dann über die Belastung R und die Induktivität L entlädt, so dass ein Strom 13 im Ausgangskreis 14 fliesst.
Infolge des verhältnismässig niedrigen Wertes Ls der Induktivität L entlädt sich der Kondensator 0, wie Fig. 7 zeigt, in Form eines sehr plötzlichen Impulses.
Während der Entladung des Kondensators 0 hat die Induktivität L eine verhältnismässig niedrige Impedanz, so dass der Impuls des Stromes 13 durch die Impedanz der Belastung R stark begrenzt ist.
Demzufolge fällt 12 plötzlich auf seinen Minimalwert und nimmt dann ungefähr nach einer Exponential-
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
werden.
Aus dem Verlauf des Stromes 1a in Fig. 7 ist folgendes zu ersehen : Erstens, dass während jeder Periode von 11 der Strom 13 zwei Impulse bildet, zwischen denen verhältnismässig niedrige Werte von 7g liegen, und zweitens, dass jeder Impuls scharf in zwei Abschnitte unterteilt ist. Dabei zeigt der erste Abschnitt von p bis p eine geringe Zunahme des Stromes entsprechend einem Potential, das einem Kreis mit verhältnismässig grosser Induktivität aufgedrückt wird ; der zweite Abschnitt von p bis 1t + pt1 entspricht. der Entladung eines Kondensators über eine verhältnismässig kleine Induktivität und einen Widerstand.
Die nichtlineare Induktivität L kann auch als Induktivität mit zwei verschiedenen Werten betrachtet werden, wobei jeder für einen der Abschnitte von 13 zwischen p und + pt1 in Fig. 7 gilt.
Wie vorher gesagt, ist einer der Induktivitätswerte beträchtlich niedriger als der andere. Der niedriger Induktivitätswert muss daher so klein sein, dass das Potential der ihr aufgedrückten Grundwelle vernachlässigbar ist, womit sich das Fehlen eines merklichen stationären Stromes der Grundfrequenz während dieser Zeit erklärt. Ausserdem muss die Entladung des Kondensators C plötzlich erfolgen, um die vernachlässigbar kleinen Werte des in diesem Abschnitt fliessenden Stromes 13 zu erklären.
Es ergibt sich daher aus Fig. 7, dass für jeden plötzlichen Impuls von 13 der Kondensator C in weniger als einer Halbperiode der grundfrequenten Welle aufgeladen und entladen wird.
Der grössere Wert Lo ergibt sich bei der Anfangspermeabilität des magnetischen Kerns der Induktivität L, während der Wert Ls für die Sättigungspermeabilität des magnetischen Kerns gilt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen oszillographische Aufnahmen der Ströme 12 und 13, die mit einer ähnlichen Schaltung wie die oben beschriebene erhalten werden.
Fig. 2 zeigt eine Abänderung der in Fig. 1 dargestellten Schaltung und unterscheidet sich von dieser lediglich in ihrem Ausgangskreis. In Fig. 2 ist der Ausgangskreis 30 so ausgebildet, dass er ungerade und gerade Harmonische liefert, die beide für Trägerfrequenzkabel und koaxiale Leitungen verwendet werden können. Der Ausgangskreis 30 der Fig. 2 ist mit der Primärwicklung eines Transformators 34 verbunden, dessen Sekundärwicklung an einer Filterkette 35 liegt, die beispielsweise sechs Glieder enthält und in Parallelschaltung angeordnet ist, so dass nur die gewünschte Gruppe von ungeraden Harmonischen durchgelassen wird.
Zur Erzielung der gewünschten Gruppe von geraden Harmonischen wird eine Kupferoxyd-Gleichrichterbrücke 36 verwendet, bei der das eine Paar der entgegengesetzten Brückenenden mit dem Sekundärkreis 30, das andere Paar der entgegengesetzten Brückenenden mit der Primärwicklung des Transformators 37 verbunden ist. Die Sekundärwicklung des letzteren ist mit einer Filterkette 38 verbunden, die sechs Glieder enthält und parallelgeschaltet ist, so dass nur die gewünschten Gruppen von geraden Harmonischen durchgelassen werden.
Die Zweige der Gleichrichterbrücke sind so gepolt, dass die Impulse des Stromes 13 umgekehrt werden, wobei jedesmal ein Strom durch die Primärwicklung des Transformators 37 in derselben Richtung zum Fliessen kommt. Infolgedessen erhalten nur die geraden Harmonischen eine gleichförmige Amplitude innerhalb des gewünschten Frequenzbereiches.
Wenn die Filterketten 35 und 38 einen weiten Frequenzbereich umfassen, um eine im wesentlichen gleichförmige Impedanz zu ergeben, ähnelt die Wirkungsweise des Sekundärkreises 30 der Fig. 2 stark der Wirkungsweise des widerstandsbelasteten nahezu frequenzunabhängigen Sekundärkreises 14.
Die Form des Stromes 13 des Ausgangskreises 30 der Fig. 2 würde daher im wesentlichen der Form des Stromes 13 des Kreises der Fig. 1, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, entsprechen. Daher würde sich in gleicher Weise wie bei der Schaltung nach Fig. 1 im Ausgangskreis nach Fig. 2 eine gleichförmige Amplitude über den gewünschten Frequenzbereich für die erzeugten ungeraden Harmonischen ergeben.
Wenn der Sekundärkreis 30 nicht im wesentlichen frequenzunabhängig arbeitet, kann man eine der folgenden Abgleichungen vornehmen. Zunächst können die Filterketten mit Hoch-und Tiefpassfiltern ausgerüstet werden, um über den gesamten gewünschten Frequenzbereich eine ausreichend gleichförmige Impedanz zu erhalten. Ferner kann ein Kondensator einem oder beiden der Transformatoren 34 und 37 parallelgeschaltet werden. Schliesslich kann ein Transformator mit entsprechend grosser Windungskapazität an Stelle eines der Transformatoren 34 oder 37 geschaltet werden.
Es ist jedoch zu beachten, dass die Verwendung der genannten Elemente die Form des Stromes 13 in der Weise ändert, dass er, wie in Fig. 10 dargestellt, eine besondere Schleife bildet und dass ausserdem die Verteilung des Stromes 13 gleichförmig bleibt, obwohl die Amplitude der erzeugten Harmonischen etwas angewachsen
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1