DE241169C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 241169 KLASSE 21 gv GRUPPE- M 241169 CLASS 21 gv GROUP

SIEMENS & HALSKE AKT-GES. in BERLIN.SIEMENS & HALSKE AKT-GES. in Berlin.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 14. Dezember 1909 ab.Patented in the German Empire on December 14, 1909.

Die meisten Widerstände w, die in der Elektrotechnik verwandt werden, sind unabhängig oder nahezu unabhängig von der Stärke i des Stromes, welcher sie durchfließt. Hierbei ergibt sich die Stromstärke i aus der Spannung e nach dem Ohmschen GesetzMost of the resistors w that are used in electrical engineering are independent or almost independent of the strength i of the current that flows through them. The current i results from the voltage e according to Ohm's law

ίο Die Gleichung besagt, daß mit zunehmender Spannung auch die Stromstärke proportional zunimmt.ίο The equation says that with increasing Voltage also increases proportionally to the current strength.

Von besonderer Bedeutung dagegen sind solche Widerstände, welche mit der Stromstärke selbst sehr stark veränderlich sind; hier sind im besonderen diejenigen wichtig, welche mit zunehmender Stromstärke abnehmen. Bei diesen ist es möglich, daß der Widerstand stärker abnimmt, als die Stromstärke zunimmt, so daß nach obiger Gleichung einer Zunahme des Stromes eine Abnahme der Spannung entspricht. Widerstände dieser Art werden Widerstände mit abfallender Charakteristik genannt. Solche Widerstände sind z. B.: der Lichtbogen einer Bogenlampe, eine Quecksilberdampflampe, ein Nernststift u. dgl. mehr; denn diese Widerstände haben die Eigentümlichkeit, daß von einer bestimmten Stromstärke an deren weitere . Steigerung eine Abnahme der Spannung an den Klemmen des Widerstandes zur Folge hat. Widerstände dieser Art werden in der Elektrotechnik zu verschiedenen Zwecken benutzt ; beispielsweise dient diese Eigentümlichkeit des Lichtbogens bei der Poulsenlampe zur Erzeugung von Hochfrequenzschwingungen.Of particular importance, however, are those resistances that vary with the current strength are themselves very changeable; those are particularly important here, which decrease with increasing amperage. With these it is possible that the resistance decreases more than the current strength increases, so that according to the above equation an increase of the current corresponds to a decrease in voltage. Resistors of this type become resistances called with a falling characteristic. Such resistances are z. E.g .: the arc an arc lamp, a mercury vapor lamp, a Nernst pen and the like; because these resistances have the peculiarity that from a certain current strength to another . An increase in a decrease in the voltage at the terminals of the resistor results Has. Resistors of this type are used in electrical engineering for various purposes ; for example, this peculiarity of the arc is used in the Poulsen lamp for generating high frequency vibrations.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Stromkreisschaltung, die speziell für Wechselstrom die Eigenschaft der abfallenden Charakteristik besitzt und demnach für den einen oder anderen Zweck, beispielsweise zur Erzeugung von Wechselstrom höherer Frequenz aus solchem niedriger Frequenz, verwendbar ist.The invention now relates to a circuit circuit specifically designed for alternating current possesses the property of falling characteristic and therefore for one or other purpose, for example to generate alternating current of higher frequency from such a low frequency, is usable.

Wird ein Kondensator und eine Drosselspule hintereinander geschaltet und an diesen Stromkreis eine Wechselstromspannung E gelegt, so ist bekanntlich der Strom /, welcher den Stromkreis durchflließt:If a capacitor and a choke coil are connected in series and an alternating current voltage E is applied to this circuit, the current / that flows through the circuit is known to be:

wobei R den Verlustwiderstand, L die Selbstinduktion, C die Kapazität und ω = 2 π η die Frequenz bedeuten.where R is the loss resistance, L is the self-induction, C is the capacitance and ω = 2 π η is the frequency.

Solange die Selbstinduktion L eine konstante Größe ist, ist nach dieser Formel bei gegebener Spannung E die Stromstärke / eindeutig bestimmt. Besitzt die Drosselspule indessen einen Eisenkern, welcher durch den Betriebsstrom derart stark magnetisiert ist, daß die Magnetisierung sich oberhalb des Knies der Magnetisierungskurve hält, so nimmt die Magnetisierung und infolgedessen auch die Selbstinduktion mit zunehmendem Strome ab, undAs long as the self-induction L is a constant value, the current strength / is clearly determined according to this formula at a given voltage E. However, if the choke coil has an iron core which is so strongly magnetized by the operating current that the magnetization remains above the knee of the magnetization curve, the magnetization and consequently also the self-induction decreases with increasing current, and

es kann jetzt der Fall eintreten, daß der gesamte Nenner obiger Gleichung durch die Abnahme der Selbstinduktion L stärker abnimmt, als die Spannung E zunimmt, d. h. das Kennzeichen eines Widerstandes mit abfallender Charakteristik bekommt.The case can now arise that the entire denominator of the above equation decreases more strongly as the voltage E increases due to the decrease in self-induction L , ie it has the characteristic of a resistance with a decreasing characteristic.

Da der zweite Ausdruck unter der Wurzel mit der Selbstinduktion L nicht beliebig ab-Since the second term under the root with the self-induction L is not arbitrarily

nimmt, sondern nur so lange, alstakes, but only as long as

C(JlC (Jl

größergreater

bleibt als Lw, nimmt der Nenner auch nicht mit zunehmender Stromstärke beliebig weit ab, sondern nur von einer bestimmten Stromstärke an bis zu einer anderen Stromstärke. Infolgedessen ist die abfallende Charakteristik des Stromkreises nur innerhalb eines bestimmten Spannungsgebietes vorhanden; über dieses Gebiet hinaus nimmt die Klemmenspannung mit zunehmender Stromstärke wieder zu.remains as Lw, the denominator does not decrease as much as the current strength increases, but only from a certain current strength up to a different current strength. As a result, the falling characteristic of the circuit is only present within a certain voltage range; Beyond this area, the terminal voltage increases again with increasing amperage.

Außer L ändert sich mit zunehmender Stromstärke / in obiger Formel auch der Verlustwiderstand R. Der Widerstand R einer Eisen enthaltenden Drosselspule ist gegeben durch den gesamten Energie verlust J²R₁ welcher in dieser Drosselspule entsteht. Der Verlust setzt sich zusammen aus dem Energieverlust in dem Kupferleiter J² r₀, ferner dem Energieverlust im Eisen durch Hysteresis, welch letzterer proportional dem AusdruckIn addition to L , with increasing current strength / in the above formula, the loss resistance R also changes. The resistance R of an iron-containing choke coil is given by the total energy loss J ² R ₁ which occurs in this choke coil. The loss is made up of the energy loss in the copper conductor J ² r ₀ , and also the energy loss in the iron due to hysteresis, the latter being proportional to the expression

ist und schließlich aus dem Energieverlust durch Wirbelströme, welcher proportionaland finally from the energy loss due to eddy currents, which is proportional

'■B² '■ B ²

ist, wobei r₀ den Ohmschen Widerstand, αϊ = 2 π η wie oben angegeben die Frequenz, B die magnetische Induktion bedeuten. Es folgt aus diesem Zusammenhang der Einzelverluste, daß der Widerstand R ebenfalls stark ι abhängig von der Stromstärke ist, wenn die im Kupferleiter verbrauchte Energie nicht überwiegt, und daß sogar der Widerstand R stärker abnehmen kann als die Stromstärke, wenn die Magnetisierung sehr hoch getrieben ist, da dann die Magnetisierung nur sehr wenig mit der Stromstärke zunimmt. Wichtig ist für die Erreichung des angestrebten Zweckes die Beschaffenheit des für den Spulenkern verwendeten Eisens, welches eine Magnetisierungskurve mit stark ausgebildetem Knick besitzen muß.where r _{0 is} the ohmic resistance, αϊ = 2 π η as stated above the frequency, B the magnetic induction. It follows from this connection of the individual losses that the resistance R is also strongly dependent on the current strength if the energy consumed in the copper conductor does not predominate, and that even the resistance R can decrease more than the current strength when the magnetization is driven very high , since the magnetization then increases very little with the current strength. In order to achieve the intended purpose, the nature of the iron used for the coil core, which must have a magnetization curve with a pronounced kink, is important.

Diese Abnahme des Widerstandes bei zunehmender Stromstärke vergrößert noch die Wirkung der Abnahme der Selbstinduktion.This decrease in resistance with increasing current strength increases the Effect of the decrease in self-induction.

Der neue Stromleiter hat daher die Eigentümlichkeit, daß seine Klemmenspannung, die bei geeigneter Wahl von Selbstinduktion, Widerstand und Kapazität zunächst mit zu- Ro nehmender Stromstärke zunimmt, dann eine Zeitlang abnimmt und schließlich wieder zunimmt. In der Zeichnung ist eine derartige Charakteristik des Widerstandes durch eine Kurve schematisch dargestellt. Als Abszisse ist die Spannung E, als Ordinate die Stromstärke / aufgetragen. Zwischen den Punkten χ und y der Kurve tritt die Eigentümlichkeit ein, daß die Spannung mit steigender Stromstärke abnimmt. Die Kurve läßt weiter erkennen, daß für eine bestimmte Klemmenspannung drei verschiedene Stromstärken möglich sind, ohne daß an dem Stromkreis irgendeine mechanische Veränderung vorgenommen wird. 'The new conductor therefore has the peculiarity that its terminal voltage, which with a suitable choice of self-induction, resistance and capacitance initially increases with increasing current strength, then decreases for a time and finally increases again. In the drawing, such a characteristic of the resistance is shown schematically by a curve. The voltage E is plotted as the abscissa and the current intensity / is plotted as the ordinate. Between the points χ and y of the curve there is the peculiarity that the voltage decreases with increasing current strength. The curve also shows that three different current intensities are possible for a specific terminal voltage without any mechanical change being made to the circuit. '

Die neue Widerstandsanordnung bedingt ferner ein eigentümliches Verhalten der Klemmenspannung E' an der Drosselspule allein. Diese ist gegeben durch die Formel:The new resistor arrangement also causes a peculiar behavior of the terminal voltage E ' on the choke coil alone. This is given by the formula:

T^L*:'T ^ L *: '

Wie bereits ausgeführt, nimmt L mit der Stromstärke ab, und zwar etwas weniger als diese; dagegen kann der Verlustwiderstand R so gewählt werden, daß er stärker abnimmt als die Stromstärke. Wird nun J? richtig gewählt, so kann erreicht werden, daß der gesamte Wurzelausdruck gerade proportional mit der Strömstärke abnimmt, so daß die Spannung E' an den Spulenklemmen unabhängig von der Stromstärke wenigstens innerhalb eines bestimmten Bereiches konstant bleibt.As already stated, L decreases with the current strength, and a little less than this; on the other hand, the loss resistance R can be chosen so that it decreases more than the current intensity. Will J now? If chosen correctly, it can be achieved that the entire root term decreases proportionally with the current strength, so that the voltage E ' at the coil terminals remains constant, regardless of the current strength, at least within a certain range.

Claims

Patent claims:

1. Composite alternating current resistance, which consists of a capacitor and one with this one behind the other switched choke coil, characterized in that the iron core of the Choke coil is so strongly magnetized that its self-induction with increasing Current intensity decreases, for the purpose of increasing at the terminals of the circuit within a certain range Amperage to get decreasing voltage. .

2. Composite alternating current resistance according to claim!, Characterized by dimensioning the hysteresis and eddy current losses of the inductor so that the voltage across the the latter is independent of the current strength within a certain range.

For this purpose ι sheet of drawings.