DE1152751B

DE1152751B - Low frequency amplifier machine for high performance

Info

Publication number: DE1152751B
Application number: DEH29881A
Authority: DE
Inventors: Werner Heise
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-04-12
Filing date: 1957-04-12
Publication date: 1963-08-14

Description

Niederfrequenz Verstärkermaschine für große Leistungen Es sind bereits Verfahren und Anordnungen bekannt, um Niederfrequenzleistungen zu erhalten, z. B. Röhrenverstärker mit Elektronenröhren oder neuerdings Transistorverstärker. Dies alles sind Generatoren mit verhältnismäßig hohem Innenwiderstand, wodurch die abgegebene Leistung begrenzt ist. Außerdem sind die Netzteile und Siebmittel für Röhrenverstärker großer Leistungen ziemlich kostspielig.Low frequency amplifier machine for great performances There are already Methods and arrangements are known for obtaining low frequency powers, e.g. B. Tube amplifiers with electron tubes or, more recently, transistor amplifiers. this all are generators with a relatively high internal resistance, which reduces the output Performance is limited. In addition, the power supplies and filter media are used for tube amplifiers great services quite expensive.

Deshalb ist der nachstehend beschriebene Niederfrequenz-Maschinenverstärker geschaffen worden, welcher kleine oder auch größte Niederfrequenzleistungen wirtschaftlich erzeugen kann.Therefore, the low frequency machine amplifier described below is has been created, which small or even largest low-frequency power is economical can generate.

Es ist bereits bekannt, mit einer selbsterregenden Dynamomaschine veränderliche, schwache Ströme zu verstärken. Bei dieser bekannten Maschine wird ein normaler Gleichstromanker benutzt, was bei der Verstärkung größerer Ströme zur Folge haben würde, daß ein starker Oberwellenanteil sich sehr störend neben den verstärkten Strömen bemerkbar macht. Außerdem wird bei dieser bekannten Maschine jede Gleichstromerregung des Feldes vermieden, weil die Dynamomaschine sonst nicht als Verstärker arbeiten könnte.It is already known to use a self-exciting dynamo machine to amplify changeable, weak currents. In this known machine a normal DC armature is used, which increases the amplification of larger currents The consequence would be that a strong harmonic content would be very annoying next to the increased currents noticeable. In addition, this known machine avoiding any direct current excitation of the field, because otherwise the dynamo would not could work as an amplifier.

Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Maschine, deren Erregerpole eine Gleichstromvormagnetisierung aufweist. Die Vormagnetisierung wird auf den steilen, geradlinigen Teil der Magnetisierungskennlinie gelegt. Damit werden erstens Verzerrungen vermieden, und zweitens wird eine zusätzliche Verstärkung erzielt, weil kleine Erregerstromänderungen dann besonders große Flußänderungen zur Folge haben.In contrast, the invention relates to a machine whose exciter poles has a direct current bias. The bias is on the steep, laid straight part of the magnetization characteristic. Firstly, this creates distortions avoided, and secondly, an additional gain is achieved because of small changes in the excitation current then result in particularly large changes in the flow.

Aus einer Niederfrequenzquelle (z. B. einem kleinen Röhrenverstärker) wird den Feldwicklungen der Verstärkermaschine der zu verstärkende niederfrequente Wechselstrom zugeführt.From a low frequency source (e.g. a small tube amplifier) the field windings of the amplifier machine becomes the low-frequency one to be amplified AC power supplied.

Die Feldwicklungen werden sowohl von einer Gleichstromquelle zur Vormagnetisierung als auch von einer niederfrequenten Wechselstromquelle mit der zu verstärkenden Niederfrequenz gespeist.The field windings are used both by a direct current source for biasing as well as from a low-frequency alternating current source with the one to be amplified Low frequency fed.

Durch das Niederfrequenz-Wechselfeld, durch das die Ankerwindungen mit hoher Geschwindigkeit umlaufen, wird in den Windungen eine verstärkte Wechselspannung erzeugt.Due to the low-frequency alternating field through which the anchor windings circulate at high speed, there is an increased alternating voltage in the windings generated.

Es ist bereits bekannt, durch Hintereinanderschalten einer Wechselstrom- und einer Gleichstromquelle ein Wellenstrom zu erzeugen und diesen der Feldwicklung einer Gleichstrommaschine mit lamellierten Jochen und Polen zuzuführen. Im Ankerkreis würde zwar auch ein Wellenstrom entstehen, doch ist diese Gleichstrommaschine nicht gegeignet, ein ganzes Niederfrequenzband störungsfrei zu erzeugen. Die Maschine würde starke Störanteile erzeugen, weil sie nur einen Gleichstrom mit starken Oberwellenanteilen im Ankerkreis haben würde, dem Wechselstrom (verstärkter Wechselstrom einer bestimmten Frequenz) überlagert ist.It is already known to connect an alternating current and a direct current source to generate a ripple current and this the field winding to be fed to a DC machine with laminated yokes and poles. In the anchor circle A wave current would also arise, but this DC machine is not suitable to generate an entire low frequency band without interference. The machine would generate strong interfering components because they only have a direct current with strong harmonic components would have in the armature circuit, the alternating current (amplified alternating current of a certain Frequency) is superimposed.

Die erste wichtige Aufgabe, die also von der Maschinenanordnung gelöst werden muß, ist die Erzeugung eines oberwellenfreien Gleichstromes von genügender Größe, denn diesem Gleichstrom sind die Amplituden des verstärkten Wechselstromes überlagert.The first important task, that is, solved by the machine arrangement must be, the generation of a harmonic-free direct current is sufficient Size, because this direct current is the amplitudes of the amplified alternating current superimposed.

Gemäß der Erfindung wird zu diesem Zweck eine an sich bekannte Sonderkonstruktion einer Gleichstrommaschine verwendet, die aus zwei Teilmaschinen besteht, deren Anker, um 90° e1. versetzt, auf der gemeinsamen Welle befestigt sind und trapezförmige Gleichstromimpulse erzeugen, jedoch die Ankerklemmen über je einen Kondensator an je eine Primärwicklung eines Transformators angeschlossen werden, an dessen Sekundärwicklung niederfrequenter Wechselstrom großer Leistung entnommen wird.According to the invention, a special construction known per se is used for this purpose a DC machine is used, which consists of two sub-machines whose armature, by 90 ° e1. offset, fixed on the common shaft and trapezoidal Generate direct current pulses, but connect the anchor terminals via a capacitor each one primary winding of a transformer can be connected to its secondary winding low-frequency alternating current of high power is taken.

Die Maschine soll ein ganzes Niederfrequenzband verstärken. Abb. 1 zeigt schematisch die an sich bekannte Sondermaschine mit zwei Teilmaschinen in Bauart von Gleichstrommaschinen. Die Maschinen können auch als Verbundmaschinen ausgeführt werden. Ihre Anker 4 und 5 werden von einem Motor 3 mit konstanter hoher Umdrehungszahl angetrieben (etwa 15 000 bis 20 000 Ufmin). Die Anker tragen je eine Wicklung, die gegeneinander um 90° elektrisch versetzt sind, und erzeugen durch besondere Polanordnung (gleicher Polabstand von den Ankern) zwei in der Phase um 90° verschobene Einzelimpulse von trapezförmigem Verlauf (Abb. 2).The machine is supposed to amplify a whole low frequency band. Fig. 1 shows schematically the known special machine with two sub-machines in Design of DC machines. The machines can also be used as compound machines are executed. Your armatures 4 and 5 are powered by a motor 3 with constant high Number of revolutions driven (approx. 15,000 to 20,000 rpm). The anchors each carry one Windings, which are electrically offset from one another by 90 °, and generate through special pole arrangement (same pole spacing from the armatures) two in the phase around 90 ° shifted single impulses with a trapezoidal course (Fig. 2).

Diese Einzelimpulse werden als Teihnodulationsträger verwendet, und durch den Koppeltransformator 11 nach Abb.1 wird die Einzelmodulation der einzelnen Anker gekoppelt.These individual pulses are used as Teihnodulationträger, and through the coupling transformer 11 according to Fig.1 is the single modulation coupled with the individual anchor.

Auf der Sekundärseite des Transformators 11, der zugleich Anpassungstransformator für die Niederfrequenzverbraucher ist, wird die gesamte ununterbrochene Niederfrequenzleistung, welche durch die gemeinsame Wirkung der beiden Maschinen entsteht, abgenommen.On the secondary side of the transformer 11, which is also the matching transformer for the low-frequency consumers, the entire uninterrupted low-frequency power, which is created by the joint action of the two machines.

Der Gleichstromanteil des in den Ankerkreisen vorhandenen Wellenstroms wird durch die Elektrolytkondensatoren 9 und 10 (vgl. Abb. 1) vom Ausgangstransformator ferngehalten, so daß eine Gleichstromvormagnetisierung des Transformators und damit Verzerrungen vermieden werden.The direct current component of the shaft current present in the armature circuits is through the electrolytic capacitors 9 and 10 (see Fig. 1) from the output transformer kept away, so that a DC bias of the transformer and thus Distortions are avoided.

Der Gleichstromanteil bzw. die im Ankerkreis entstehende Gleichspannung hat eine solche Größe, daß man hier Elektrolytkondensatoren mit großer Kapazität wirtschaftlich verwenden kann.The direct current component or the direct voltage generated in the armature circuit is of such a size that it has large capacitance electrolytic capacitors can use economically.

Wie schon erwähnt, führen die Felder der Teilmaschinen einmal einen konstanten Gleichstrom zur Festlegung des Arbeitspunktes auf einen geraden, möglichst steilen Teil der Magnetisierungskennlinie und die zu verstärkende Niederfrequenz.As already mentioned, the fields of the sub-machines lead one time constant direct current to fix the working point to a straight one, if possible steep part of the magnetization curve and the low frequency to be amplified.

In jedem Augenblick befindet sich zumindest eine Ankerspule im Bereich des wirksamen Wechsel-Gleichstrom-Feldes.At any given moment there is at least one armature coil in the area of the effective alternating-direct current field.

Eine Modulationsunterbrechung auf der Sekundärseite des Koppel-Anpassungstransformators 11 kann nicht erfolgen (vgl. Abb. 3).A modulation break on the secondary side of the coupling matching transformer 11 cannot take place (see Fig. 3).

Wenn die Ankerwicklung der Maschine 1 das Feld verläßt (Punkt P, in Abb. 1), tritt die Ankerwicklung der zweiten Maschine in ihr Feld ein (Punkt P2 in Abb. 1).When the armature winding of machine 1 leaves the field (point P, in Fig. 1), the armature winding of the second machine enters its field (point P2 in Fig. 1).

In der Abb. 3 ist dieser Zeitraum mit t2 bezeichnet. Die Einzelspannungen der Anker beider Maschinen im Zeitraum t2 setzen sich zu einer Gesamtspannung zusammen, welche dem Höchstwert der Impulsspannung entspricht, der sonst von einer Maschine allein geliefert wird. Im Zeitraum t2 wird also beiden Spulen des Koppeltransformators 11 ein Niederfrequenzgtrom geliefert, der in diesem Zeitraum von beiden Maschinen erzeugt wird. In allen übrigen Zeitabschnitten wird die verstärkte Niederfrequenz abwechselnd von Maschine 1 oder 2 geliefert und durch den Koppeltransformator zu einer ununterbrochenen Modulation vereinigt.In Fig. 3, this period is denoted by t2. The individual stresses the armature of both machines in the period t2 combine to form a total voltage, which corresponds to the maximum value of the pulse voltage that would otherwise be produced by a machine delivered alone. In the period t2, both coils of the coupling transformer 11 a low-frequency generator was supplied by both machines during this period is produced. In all other time periods, the amplified low frequency is alternately supplied by machine 1 or 2 and through the coupling transformer to uninterrupted modulation.

Durch Einführung einer Rückkopplungsschaltung, d. h. durch Zurückführen eines Teiles der Ausgangsenergie auf den Eingangskreis (Steuerfelder der Maschinen), läßt sich die abgegebene Niederfrequenzleistung noch erhöhen.By introducing a feedback circuit, i. H. by returning a part of the output energy on the input circuit (control fields of the machines), the output low-frequency power can still be increased.

Die besonderen Merkmale der Niederfrequenz-Verstärkermaschinenanordnung sind also noch einmal zusammengefaßt: 1. Die Oberwellenfreiheit des erzeugten Gleichstromes; 2. die Aufteilung des zu verstärkenden Niederfrequenzstromes in zwei um 90° elektrisch phasenverschobene verstärkte niederfrequente Ströme, die in dem Transformator überlagert werden, so daß hierdurch eine nochmalige Verstärkung der Amplitude (außerhalb der Maschine) auftritt.The special features of the low frequency amplifier machine arrangement are therefore summarized once again: 1. The absence of harmonics of the direct current generated; 2. The division of the low-frequency current to be amplified into two by 90 ° electrical phase-shifted amplified low-frequency currents superimposed in the transformer so that a further amplification of the amplitude (outside of the Machine) occurs.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for generating high low-frequency power by a special machine in the form of a direct current machine, the field of which is excited with a direct current for biasing and with the low-frequency current to be amplified , characterized in that the special machine in a known manner in two Sub-machines is divided, whose armature, electrically offset by 90 °, are attached to the common shaft and generate trapezoidal direct current pulses, but the armature terminals are each connected via a capacitor to a primary winding of a transformer, from whose secondary winding high-power, low-frequency alternating current is drawn.

2. Arrangement for generation of large low-frequency powers by a special machine according to claim 1, characterized characterized in that the fields of the machine are excited with two separate windings of which the one winding the low frequency to be amplified and the the direct current is fed to the other winding for premagnetization. Into consideration Drawn pamphlets: German Patent Nos. 735 058, 964 891, 692 968, 654 662, 191780; Book by Alfred Graebner: »Electrodynamic Stark Current Machines«, 1944, pp. 30 to 33.