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Einrichtung zum Empfang hochfrequenter elektrischer Ströme.
Den grossen Vorzügen der ungedämpften elektrischen Wellen bei der drahtlosen Telegraphie steht der Nachteil gegenüber, dass sie in. dem Empfangsapparate im allgemeinen Energieschwingungen nicht hervorbringen, so dass sie durch ein Telephon nicht als ein harmonischer Ton wahrgenommen werden können, oder auf ein entsprechend abgestimmtes Saitengalvanometer nicht einwirken können.
Es sind schon Versuche gemacht worden, durch künstliche Überlagerung der angekommenen Wellen mit Hochfrequenzströmen von etwas verschiedener Frequenz Schwebungen hervorzubringen. Bei diesen Schwebungen sind aber immer Hochfrequenzströme vorhanden. die beispielsweise ein Telephon nur mit äusserst geringem Nutzeffekt betätigen können.
In dem österreichischen Patente Nr. 55328 ist schon darauf hingewiesen worden, dass es wesentlich günstiger ist, die Frequenz der ankommenden Wellen in einen möglichst reinen Niederfrequenzstrom umzuformen. In der erwähnten Patentschrift ist vorgeschlagen worden. die Frequenz mittels asynchroner Umformer auf Nieder- und Mittelfrequenz zu reduzieren. Hiebei
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Prinzip der sogenannten Kommutatormaschinen (Commutstrices) verwenden.
In der Starkstromtechnik ist besonders von Leblanc ihre Einführung versucht worden. zu dem Zweck, Wechselstrom in Gleichstrom umzuformen und umgekehrt, ohne dass es wpgpn der Funkenbildung gelungen wäre. auf diese Weise grössere Energiemengen zu bewältigen
Bei Empfang der auf der Empfangsstation ankommenden schwachen elektrischen Ströme ist von irgend welcher Funkenbildung nicht die Rede, so dass diese Maschinenart hier Aussicht auf erfolgreiche Einführung als Detektor für elektrische Welien bietet.
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frequenz umzuwandeln, soll im nachstehenden beschrieben werden.
In Fig. l stellt J einen mit Wicklung versehenen Eisenkern dar An mehreren Punkten von a, nämlich a, b, c. d sind mit Hilfe von Schleifringen die Kommutatorsegmente 1, 2, 3, 4
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so sehne ! ! rotieren, dass er während der Zeit einer Periode des Wechselstromes eine Umdrehung macht, so entsteht zwischen C und D Gleichstrom, Durch Fig. 1 wird das Prinzip der Commutatrices"dargestellt.
Zur Anpassung an den Erfindungszweck ist es vorteilhaft, den bewickelten Eisenkern A als dem Sitz des remanenten Magnetismus, fortzulassen und die Zahl der Kommutatorsegmentt möglichst zu verringern. Bei den reinen Commutatrices verwendet man nämlich möglichst viel
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Kommutatorsegmente anschliesst. Es möge aber au dieser Stelle besonders hevorgehoben werden, dass die Einrichtung grundsätzlich nicht geändert wird, wenn mit Hilfe von Drosselspule oder Kondensatoren eine Spannungsteilung vorgenommen und weitere Kommutatorsegmente an die Spannungsteilungspunkte angeschlossen werden.
Die hiedurch entstandene Anordnung wird durch Fig. 2 dargestellt. Der Strom wird mit Hilfe von Schleifringen den beiden Segmenten 1 und 2 zugeführt und von den Bürsten C und D abgenommen. Natürlich kann man das Prinzip auch umkehren und den Kommutator feststehen und die Bürsten rotieren lassen. Rotiert der Kommutator synchron und haben die Bürsten C und D die richtige Einstellung, 80 entsteht aus dem Wechselstrom (Fig. 3 a) der Gleichstrom (Fig. 3 b).
Die Erzeugung von Gleichstrom : iuf diese Weise ist bekannt, aber ausserordentlich schwierig durchzuführen, insbesondere bei sehr hoher Frequenz, wie sie in der drahtlosen Telegraphie verwendet wird. Nicht nur die synchrone Rotation ist Vorbedingung für die Erzeugung von Gleichstrom, sondern auch eine so scharfe, sich immer gleichbleibende Einstellung der Bürsten. dass die Gleichstromerzeugung mit dieser Einrichtung praktisch unmöglich erscheint.
Lässt man den Kommutator etwas langsamer oder schneller rotieren, als dies der synchronen
Geschwindigkeit entsprechen würde, so erhält man an den Klemmen c, d eine Spannung, wie sie in Fig. 3 c dargestellt ist. Schliesst man an C'und D ein Telephon an oder ein Saitengalvanometer,
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Diese Zacken lassen sich aber leicht durch Einfügung von Drosselspulen und andere Abstimmungmittel beseitigen, so dass man einen reinen Wechselstrom von der gewünschten Periodenzahl erhält. Eine Egalisierung wird in den meisten Fällen nicht notwendig sein, da der,. zackig" Wechselstrom vollständig gut genug ist, um die Membrane oder die Saite zu betätigen. Reinen Wechselstrom sekundär kann man in der oben geschilderten Art mit Hilfe von Spannungsteilung und Phasenspaltung erzielen.
Nachstehend ein Zahlenbeispiel : Der umzuformende Strom habe eine Frequenz von 50. 000 pro Sekunde. Der Kommutator habe 1000 Segmentpaare. Dann ist die "synchrone'. Touren- zahl des Kommutators, bei der also Gleichstrom entstehen würde, gleich 50 pro Sekunde oder
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verschieden.
Man kann nun bei Wechselstromkommutatormaschmen den in der Frequenz durch den Kommutator umgeformten und nach dieser Umformung der Roturwicklung zugefühnen Primärstrom als Sekundärstrom auffassen. Bei den Wechselstromkommutatormaschinen wird der Strom dem Rotor zugefuhrt, um dort die Felder zu erzeugen, bei der vorliegenden Erfindung wird er statt dessen einem Telephon oder dgl zugefuhrt In seiner Wirkung ist dieser Sekundärstrom einem reinen Wechselstrom gleich, wie er strichpunktiert in Fig. 3 c eingezeichnet ist.
Begnügt man sich mit einem geringeren Wirkungsgrad der Kommutatormaschme, ao kann man die Konstruktion wesentlich dadurch vereinfachen, dass man von den beiden Kommutatorsegmenten je eins weglässt Dadurch tritt an die Stelle des vollständigen Kommutators ein gewöhnliches Zackenrad. Das Zackenrad und seine Schaltung ist in Fig dargestellt. Jede Zacke entspricht einem Segment, jeder Zwischenraum einem weggelassenen Segment, Natürlich kann der Empfangsapparat, z. B. Telephon, auch parallel zu ('D geschaltet, oder induktiv oder kapazitiv gekoppelt sein usw. Der bei dieser Anordnung erzielte Strom nimmt die Form Fig. 4 an. Man erkennt, dass durch den Fortfall des zweiten Kommutatorsegmentes etwa 50@ der vorhandenen Energie nicht ausgenutzt wird.
Da die Tourenzahl bei nur zwei oder einem Kommutatorsegment sehr hoch sein würde, so w n'd man die Zahl der Segmente vermehren und dementsprechend die Umdrehungszahl reduzieren.
Hatte man in obigem Zahlenbeispiel ein Rad mit nur einem Segmentpaar (oder mit nur
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reduktion unterworfen zu werden.
Am deutlichsten würde die Wirkung sein, wenn man die beiden Umformer synchron rotieren lassen würde. d. h. wenn man versuchen würde, nicht niederfrequenten Wechselstrom. sondern Gleichstrom zu erzeugen, entsprechend der Fig. 3 b. In Wirklichkeit lässt man die Rotoren asynchron rotieren. Die Stromkurven in Fig. 7 a bis 8 b erfahren durch den Asynchronismus
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sind. Fig. 7 a zeigt den Strom nach der ersten Umformung, Fig. 7 b nach der zweiten.
Wählt man die Form der Maschine, bei der jedes zweite Kommutatorsegment ausgelassen ist, so nimmt der Strom nach der ersten Umformung die Form Fig. 8 a an, nach der zweiten Umformung Fig. 8 b.
Eine Vereinfachung einer derartigen Kaskadenschaltung lässt sich in der Weise vornehmen, dass man den sekundär gewonnenen Wechselstrom den primären Klemmen so oft wieder zuführt und wieder durch die Maschine laufen lässt, bis man die gewünschte Frequenz erlangt hat. Diese Anordnung zeigt Fig. 6. Der Antennenstrom wird den Schleifringen S zugeführt und den Bürsten B1 und B2 entnommen. Pber die Abstimmittel aj geht er wieder an die Schleitringe S zurück, wird in der Maschine wieder umgeformt und über die Abstimmittel U2 nochmals zurückgeführt.
Schliesslich geht er in den Empfangsapparat T, dessen Kreis durch die Abstimmittel aa auf die betreffende Tonfrequenz abestimmt sein kann. Die Stromformen sind. abgesehen von der durch die Abstimmittel hervorgerufenen Rektifikation in reine Sinugströme, dieselben wie für die K askadenanordnung.