DE297909C

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In der HocMrequenztechnik wird ein sehr ausgiebiger Gebrauch von der elektrischen Resonanz gemacht. Einerseits ist es äußerst bequem, die mit steigender Frequenz immer stärker hervortretenden induktiven Widerstände durch das Einschalten von Kapazität zu kompensieren, wodurch ganz von selbst in den meisten Fällen resonanzfähige Systeme geschaffen werden; anderseits erweisen- sichIn high frequency technology, a very made extensive use of electrical resonance. On the one hand, it is extreme convenient, the inductive resistances that become more prominent with increasing frequency to compensate by turning on capacitance, thereby eliminating all by itself systems capable of resonance are created in most cases; on the other hand turn out to be

Lo die mit der Resonanz verbundenen selektiven Eigenschaften elektrischer Schwingungskreise für viele Zwecke als äußerst vorteilhaft, z.B. bei der abgestimmten drahtlosen Telegraphie. Auch bei den neuerdings zur Bedeutung gelangten Verfahren zur Erzeugung elektrischer. Schwingungen mittels Hochfrequenzmaschine unter Benutzung von Frequenzsteigerungsmitteln ist es bisher üblich gewese'n, Resonanz zu verwenden, um die Induktivitäten der Hochfrequenzmaschine und der Frequenztransformatoren aufzuheben. Fig. ι stellt schematisch eine Anordnung für Frequenzsteigerung dar. Die Kreise I, II, III, IV führen die Energie in verschiedenen Fre-Lo the selective associated with the resonance Properties of electrical oscillating circuits are extremely advantageous for many purposes, e.g. in coordinated wireless telegraphy. Even those that have recently become important Process for generating electrical. Vibrations by means of a high frequency machine using frequency increasing means it has been customary up to now to use resonance to determine the inductances of the High frequency machine and frequency transformers to cancel. Fig. Ι shows schematically an arrangement for frequency increase The circles I, II, III, IV carry the energy in different fre-

,25 quenzen, und zwar der Kreis I die von der Energiequelle G (Hochfrequenzmaschine) erzeugte Grundfrequenz, der Kreis IV (Verbrauchskreis, z. B. Antenne) die endgültig zu verwendende Nutzfrequenz. Die Kreise enthalten die Abstimmittel L, C und die Frequenztransformatoren T₁, T₂, T₃., 25 sequences, namely the circuit I the basic frequency generated by the energy source G (high-frequency machine), the circuit IV (consumption circuit, e.g. antenna) the final useful frequency to be used. The circles contain the tuning means L, C and the frequency transformers T ₁ , T ₂ , T ₃ .

Diese Benutzung scharfer Resonanz bildete bisher ein' starkes Hindernis, die Periodenzahl im Nutzkreis für solche Anlagen (Antenne) kontinuierlich veränderlich zu machen. Denn jede Abänderung der Grundperiodenzahl durch Veränderung der Umlaufzahl der Maschine bedingt ein mühseliges und zeitraubendes Nachstimmen der einzelnen Kreise. Eine Frequenzänderung war daher praktisch nur in sehr beschränktem Maße möglich, und zwar stufenweise durch Kopplung der Antenne mit den verschiedenen Frequenzen führenden Zwischenkreisen I, II, III usw. Diese Frequenzstufen können gegebenenfalls unter kombinierter Anwendung der bekannten Verfahren zur Frequenzsteigerung sich verhalten wie die Zahlen i, 2, 3, 4, 5 usw. Diese Stufen sind für viele Zwecke noch zu groß, abgesehen davon, daß die Energie dieser Stufen äußerst ungleich -ist, so daß die neue Aufgabe hinzutritt, Zwischenstufen zwischen diesen Frequenzen zu schaffen.This use of sharp resonance has so far been a major obstacle, the number of periods to make continuously variable in the useful circle for such systems (antenna). Because every change in the basic number of periods by changing the number of revolutions of the machine a laborious and time-consuming one Retune the individual circles. A frequency change was therefore practically only possible to a very limited extent, and although gradually leading by coupling the antenna with the various frequencies Intermediate circuits I, II, III, etc. These frequency levels can, if necessary, under combined use of the known methods to increase frequency behave like the numbers i, 2, 3, 4, 5 etc. These levels are still too big for many purposes, apart from that from the fact that the energy of these stages is extremely unequal, so that the new task to create intermediate stages between these frequencies.

Die Verwendung scharfer Resonanz nötigt weiter dazu, die-Grundperiodenzahl bei einer bestimmten Nutzfrequenz genau konstant zu halten. Bekanntlich ist es aber nicht möglich, die Maschinen mit absolut konstanter Umlaufzahl anzutreiben.. Arbeitet die Maschine aber auf ein System mit geringer Dämpfung, so hat man den Nachteil, daß die Energie im schwach gedämpften Nutzkreis nach dessen Resonanzkurve mit der Tourenschwankung variiert. Alle künstlichen Mittel aber, die Umlaufzahl in Abhängigkeit von der Abstimmung automatisch konstant zu halten, habenThe use of sharp resonance further necessitates the basic number of periods in a to keep a certain usable frequency exactly constant. It is well known that it is not possible to drive the machines with an absolutely constant number of revolutions .. But the machine works on a system with low attenuation, one has the disadvantage that the energy in the The weakly damped useful circle varies according to its resonance curve with the tour fluctuation. All artificial means but that Automatically keep the number of revolutions constant depending on the vote

bisher zu einem völlig befriedigenden Resultat nicht geführt.not yet led to a completely satisfactory result.

Die vorliegende Erfindung stellt sich zum ersten Male die Aufgabe, von der Notwendigkeit der Nachstimmung der Kreise frei zu kommen. Dies wird erreicht durch eine solche Dimensionierung der Kreise selbst, daß auch bei Änderung der Grundperiodenzahl die Energieübertragung erhalten bleibt. Es ge-The present invention for the first time raises the problem of necessity free to follow the circles. This is achieved through such Dimensioning of the circles themselves, that even when changing the basic number of periods Energy transfer is preserved. It is

l'o lingt hierdurch nicht nur zu erreichen, daß die ' unvermeidlichen kleinen Schwankungen der Umlaufzahl der Maschine ohne Einfluß bleiben auf die Energieübertragung, sondern man erhält auch die Möglichkeit, die Nutzfrequenz in weiteren Grenzen regelbar zu machen durch bloße Änderung der Grundperiodenzahl:l'o not only succeeds in achieving that the ' unavoidable small fluctuations in the number of revolutions of the machine remain unaffected on the energy transfer, but you also get the option of the useful frequency Can be regulated within wider limits by simply changing the basic number of periods:

Von Verfahren, welche gemäß der Erfindung ohne Nachstimmung arbeiten, gibt es mehrere; das praktisch wichtigste ist die Dimensionierung· der Kreise auf annähernde oder völlige Aperiodizität.There are methods which work according to the invention without retuning several; The most important thing in practice is the dimensioning of the circles to approximate or complete aperiodicity.

Um die Wirksamkeit des Prinzips zu erkennen, denke man sich in die Kreise I, II, III der Fig. 1 Ohmsche Widerstände eingeschaltet. Es wird in den meisten Fällen nicht notwendig sein, diese Widerstände¹ so groß zu wählen, daß völlige Aperiodizität eintritt; ' vielmehr wird ^es genügen, die Resonanzkurven der Kreise so flach zu mächen, daß innerhalb des Änderungsbereichs der Grundperiodenzahl der Abfall der Stromamplitude das zulässige Maß nicht überschreitet. Um diese Wirkung durch die bloße elektrische Dimensionierung der Kreise zu erreichen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die man einzeln odfer kombiniert zur Anwendung bringen kann. Einerseits sind die Kreise von Natur aus gedämpft, teils durch Ohmsche Verluste, teils durch. Verluste im Eisen der verwendeten Frequenztransformatoren, haupt-( sächlich aber durch die von jedem Kreis an den nächsten abgegebene Energie. Es kommt also in erster Linie darauf an, die Dämpfung durch Entziehung von Nutzenergie möglichst zu erhöhen; auf der einen Seite wird dies erreicht durch besondere Dimensionierung der Transformatoren. Wirksam ist in diesem Sinne die Wähl großer Windungszahlen auf den Transformatoren, um den Koeffizienten der gegenseitigen Induktion der Kreise, der bei gleichem Strom direkt ein Maß der sekundlich übertragenen Energie gibt, möglichst groß zu machen. Weiter ist darauf zu achten, daß die Wahl der sekundären Arbeitsbedingungen für die mit Frequenztransformatoren , übertragbare Leistung von größter Bedeutung ist. Es ist im Sinne der vorliegenden Erfindung notwendig, die Frequenztransformatoren einander gut anzupassen, so daß jeder einzelne die günstigsten Arbeitsbedingungen vorfindet. Da die Maßnahmen, welche zu einer maximalen Energieübertragung durch die Frequenztransformatoren führen, gerade im Rahmen dieser Erfindung ganz besondere Bedeutung gewinnen, so mögen sie hier angegeben werden, obgleich sie auch ohne Verbin-.dung mit vorliegendem- Verfahren selbständigen Schutz genießen sollen.In order to recognize the effectiveness of the principle, think of the circles I, II, III of FIG. 1 as ohmic resistors switched on. In most cases it will not be necessary ^{to choose these resistances 1} so large that complete aperiodicity occurs; On the contrary, it will suffice to make the resonance curves of the circles so flat that the drop in the current amplitude does not exceed the permissible level within the range of change in the number of basic periods. In order to achieve this effect through the mere electrical dimensioning of the circuits, there are various options that can be used individually or in combination. On the one hand, the circuits are naturally damped, partly by ohmic losses, partly by. Losses in the iron of the frequency transformers used, (but mainly due to the energy given off by each circuit to the next. It is therefore primarily a matter of increasing the attenuation as much as possible by withdrawing useful energy; on the one hand, this is achieved by Special dimensioning of the transformers. In this sense, the selection of a large number of turns on the transformers is effective in order to maximize the coefficient of mutual induction of the circuits, which gives a direct measure of the energy transmitted per second with the same current that the choice of secondary working conditions for the power that can be transmitted with frequency transformers is of the greatest importance. In the context of the present invention, it is necessary to adapt the frequency transformers to one another well so that each individual finds the most favorable working conditions maximum energy transfer through If the frequency transformers lead, are of particular importance in the context of this invention, they may be specified here, although they should enjoy independent protection even without connection with the present method.

Vor allem ist eine richtige Bemessung der Wechselstrom - Amperewindungszahlen (Primär und Sekundär) im Verhältnis zur Gleichstrom-Amperewindungszahl nötig. Die Gleichstrom - Amperewindungszahl darf zwischen 10 und 60 pro Zentimeter Eisenweg variieren. Die Möglichkeit dieser Variation, ohne den Wirkungsgrad erheblich zu beeinträchtigen, läßt sich in mehrfacher Beziehung sehr vorteilhaft ausnutzen:Above all, correct dimensioning of the alternating current ampere-turns (primary and secondary) in relation to the number of direct current ampere-turns. The direct current - The number of ampere turns may vary between 10 and 60 per centimeter of iron path. The possibility of this variation without significantly impairing the efficiency, can be used very advantageously in several ways:

1. zur Anpassung verschiedener Kreise (I,· II, III Fig. 1) aufeinander. ^! Durch Variation des Gleichstroms wird die Induktivität und der primäre Leistungswiderstand der Transformatoren (d. h. die Größen, mit denen die belasteten Transformatoren in den Kreisen erscheinen, in welche ihre Primärwicklungen eingeschaltet sind) erheblich geändert. Da die Transformatoren sekundär auf einen bestimmten »günstigsten« Belastungswiderstand arbeiten müssen,- der »Belastungswiderstand:« aber bei. den Kreisen I, II, III (Fig. 1) wieder in einem Frequenztransformator besteht, so bietet sich durch Änderung des Gleichstromes die Möglichkeit, den Belastungswiderstand (dargestellt durch jeweils den nächsten Frequenztransformator) auf den günstigsten Wert einzuregulieren. Dieses einfache' Mittel gestattet1. to adapt different circles (I, · II, III Fig. 1) to one another. ^! By varying the direct current, the inductance and the primary power resistance of the transformers (ie the magnitudes with which the loaded transformers appear in the circles in which their primary windings are switched on) changes significantly. Since the transformers have to work secondary to a certain "most favorable" load resistance - the "load resistance:" but at. circles I, II, III (Fig. 1) again in a frequency transformer, changing the direct current offers the possibility of regulating the load resistance (represented by the next frequency transformer in each case) to the most favorable value. This simple means is permitted

2. das ganze System der Hochfrequenzmaschine anzupassen, welche ebenfalls auf einen günstigen Widerstand arbeiten muß, de'r durch ein ,Kompromiß zwischen sich widersprechenden Anforderungen — großer Leistung und gutem Wirkungsgrad —^ festgelegt wird.2. Adapt the whole system of the high-frequency machine, which is also based on a favorable resistance must work through a compromise between them contradicting requirements - great performance and good efficiency - ^ set will.

3. Es läßt sich in gewissen Grenzen eine Abstimmungskorrektion durch Änderung der Gleichstrom-Amperewindungszahl bewirken.3. Within certain limits a Effect the tuning correction by changing the number of direct current ampere-turns.

Die günstigste Bemessung der Primär- und Sekundär - Amperewindungszahlen ist folgende: ■ ¹ Primär - Amperewindungszahl (eff) gleich der Gleichstrom-Amperewindüngszahl.The most favorable dimensioning of the primary and secondary number of ampere-turns is as follows: ■ ¹ primary - number of ampere-turns (eff) equals the direct current number of ampere-turns.

Sekündär-Amperewindungszahl (eff) gleich der halben Gleichstrom - Amperewindüngs-_ zahl. - - 'Secondary ampere-turns (eff) equal to half the direct current - ampere-turns-_ number. - - '

Die Primär - Amperewindurtgszahl darf höchstens bis zu 20 Prozent größer, die Sekundär - Amperewindungszahl . beträchtlich kleiner als der angegebene Wert sein. Wichtig ist als Normalregel: Primär-Amperewindungszahl (eff) gleich Gleichstrom - Amperewindungszabl (für, primären Vollasstrom),The primary number of ampere turns may not exceed 20 percent, the secondary number of ampere turns. considerably be less than the specified value. As a normal rule, the following is important: primary number of ampere-turns (eff) equals direct current - Amperewindungszabl (for, primary full load current),

eine Beziehung, welche auch zur Vorausberechnung der Transformatoren von großer Bedeutung ist.a relationship which is also of great importance for predicting transformers Meaning is.

Außer der nach diesen Gesichtspunkten vorzunehmenden Dimensionierung der Transformatoren hat man es andererseits durch möglichste Vergrößerung von C bei gleichzeitiger Verkleinerung bzw. gänzlichem Fortfall von L in der Hand, die Dämpfung der Kreise beträchtlich zu steigern. Um das System von Zwischenkreisen der Hochfrequenzmaschine und der Antenne anzupassen, verwendet man vorteilhaft Zwischentransformatoren Z (Fig. 2), welche mit Abzweigungen versehen sind.In addition to the dimensioning of the transformers, which must be carried out according to these aspects, on the other hand it is possible to increase the attenuation of the circles considerably by increasing C as much as possible with simultaneous reduction or complete elimination of L. In order to adapt the system of intermediate circuits of the high-frequency machine and the antenna, intermediate transformers Z (FIG. 2), which are provided with branches, are advantageously used.

Ein anderes Verfahren, das Ziel der Erfindungsaufgabe zu erreichen, bestehtvz. B. in der Verwendung nichtschwingungsfähiger Zwischenkreise, z. B. solcher ohne Kapazitäten. Another method of achieving the object of the invention consists of. Am the use of non-oscillatory intermediate circuits, e.g. B. those without capacities.

Dies Verfahren ist stets dann mit Vorteil zu verwenden, wenn die Spannung der Energiequelle so hoch ist bzw. der induktive Widerstand der Transformatoren so klein ist, daß auch ohne Anwendung von Kapazitäten ein hinreichend starker Strom in den Systemen erhalten · wird. Ist die elektromotorische Kraft des Generators, was meistens der Fall sein wird, der Umdrehungszahl proportional, so fließt bei dieser Schaltung in den Kreisen I, II, III ein von der Tourenzahl fast unabhängiger Strom, vorausgesetzt, daß die Induktanz der Kreise hinreichend groß gegen ihren Widerstand ist.This method is always to be used with advantage when the voltage of the energy source is so high or the inductive resistance of the transformers is so small that even without the use of capacitors a sufficiently strong current is obtained in the systems. Is the electromotive The power of the generator, which is usually the case, proportional to the number of revolutions, flows in this circuit in the circles I, II, III a stream almost independent of the number of tours, provided that the inductance of the circuits is sufficiently large against their resistance.

Der Grund hierfür liegt darin, daß mit Steigerung der Tourenzahl Periodenzahl und Spannung proportional steigen, dem Anstieg der Periodenzahl jedoch ein proportionaler Anstieg der Induktanz (W, L) entspricht.The reason for this is that as the number of revolutions increases, the number of periods and the voltage increase proportionally, but the increase in the number of periods corresponds to a proportional increase in the inductance (W, L).

Falls die vom Generator gelieferte Spannung zu gering ist, kann man durch Einschaltung eines Spannungstransformators die Spannung auf die erforderliche Höhe steigern.If the voltage supplied by the generator is too low, it can be switched on a voltage transformer increase the voltage to the required level.

Claims

Patent Claims:

1. Method for generating electrical vibrations using a high-frequency machine using means for increasing the frequency, characterized in that those carrying the energy Circles are dimensioned in such a way that when the number of basic periods changes, the energies; - - The transmission of energy is maintained without retuning the circles.

2nd embodiment of the method

according to claim 1, characterized in that the circles approximately or completely can be made aperiodic.

3. Embodiment of the method according to claim 1 and 2, characterized in that that when using frequency transformers approximate or complete aperipodicity is produced by possible increase in capacity at the expense of self-induction Circles.

4. Embodiment of the method according to claim 1 to 3, characterized in: that when using frequency transformers the mutual induction of the circuits used is so great it is made that the attenuation is increased to the maximum by removing energy will. ■

5. Embodiment of the method according to claim 1 to 4, characterized in that when using frequency transformers the EnergieüSertragüng is made to a maximum by such a dimensioning of the primary, secondary and direct current ampere turns numbers that firstly the direct current ampere turns numbers between 10 and 60 pro.Zentimeter, secondly, to equal the direct current which effectively primary Amperewindungszahlennahe- - ampere, thirdly, the secondary ampere perewind'ungszahlen equal to half or 'nearly equal to the half of the primary ammonium _go as high as possible, and finally selecting the number of turns per se are ¹ .

6. Embodiment of the method according to claim 1, characterized in that that when using frequency transformers to avoid resonance phenomena the circles * are made unable to vibrate, e.g. B. by. Omission of capacities or use closed circuits, the frequency transformers to enable good energy utilization can also be built as voltage transformers.

7. Embodiment of the method according to claim 1 to 6-, characterized in that that to increase the out of a given generator or frequency transformer extractable energy the voltage is increased by special voltage transformers.

For this purpose ι sheet of drawings. "