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Anordnung zur Konstanthaltung der Periodenzahl eines Wechselstromnetzes.
In vielen Fällen, insbesondere 'bei der Erzeugung von Hochfrequenz fürdrahtlose
Telegraphie .und Telephonie, wird verlangt, @daß die Periodenzahl des Wechselstromnetzes,
aus ,dem z. B. ider Antriebsmotor für .die Hochfrequenzmaschine seinen Strom entnimmt,
nahezu .absolut konstant bleibt.
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Nach,der vorliegenden Erfindung wird diesesdadurch. erreicht, daß
das Betriebsnetz von- einem asynchronen Generator gespeist wird, welcher sekundär
von einem Wechselstrom veränderlicher Periodenzahl derart erregt wird, idaß die
Summe aus dieser Periodenzahl und aus der Periodenzahl der Umdrehung des asynchronen
Generators, -d. h. Umdrehungen pro Sekunde X Polpaare, bei einer @gegebenen Einstellung
unabhängig von der Belastung und ider Umdrehungszahl des Generators stets konstant
bleibt. In den beiliegenden Abbildungen sind einige Ausführungsbeispiele dargestellt.
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Das Netz n,. (Abb: z) wird von einem asynchronen Generator G, gespeist,
der durch irgendwelche Mittel (Dampfmaschine, Turbine .oder auch Elektromotor) mit
etwas schwankender Geschwindigkeit angetrieben wird, so daß er also an sich einen
Strom nicht ganz konstanter Periodenzahl geben würde. Um nun @diese Periodenzahl
genau konstant zu halten, ist erfindungsgemäß folgende Anordnung getroffen. Der
Generator G,. ist mit einem sogenannten PhasenkompensatorK verbunden, dessen Sekundärteil
(Kommutator und Bürsten) an die Schleifringe s. des Generators
GI
und dessen Primärteil vermittels Schleifringe s:. an eine Wechselstromquelle von
konstanter Periodenzahl n2 angeschlossen ist. Dieser Phasenkompensator liefert den
Wechselstrom veränderlicher Periodenzahl für die Erregung des asynchronen Generators
G1. Die Wechselstromquelle für die konstante Frequenz ir= kann entweder eine Kathodenröhre
sein oder auch (wie es in A ibb. i dargestellt ist) eine synchrone Wechselstrommaschine
G., die vermittels,des Gleichstrommotors 1I. mit nahezu absolut konstanter Geschwindigkeit
angetrieben wird. In Abib. i wird die konstante Geschwindigkeit von 1T, beispielsweise
@daidurch erreicht, daß er von einem Gleichstromgenerator G3 gespeist wird, dessen
Spannung beispielsweise vermittels eines Tirillregulators nahezu absolut konstant
gehalten wird.
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Es läßt sich leicht beweisen, -daß in diesem Falle, unabhängig von
der Umdrehungszahl .Von G,, .die Periodenzahl i2., stets gleich sein
muß der Periodenzahl zz_. In der Tat, angenommen die Polzahl dies Kompensators K
sei gleich der Polzahl vom Generator G, utA in irgendeinem Augenblick sei s gleich
der Periodenzahl der Rotorströme von G" d. h. der Ströme, die von den Bürsten des
Kompensators K über die Schleifringe s, in den Rotor von G, geliefert werden, dann
erzeugen diese Ströme im Rotor ein Drehfeld von oder Periodenzahl 5. Wird nun der
Generator G, in derselben Drehrichtung mit der Periodenzahl v angetrieben, so ist
die Periodenzahl der Wechselströme im Ständer des Generators, d. h. des Netzes ni
= v._(_ 5. Da :der Phasenkompcnsator K auf derselben Achse wie G1 mit derselben
Periodenzahl v angetrieben wird, so ist die Periodenzahl des Kommutatorstromes 4-12,2-v,
da,der Phasenkompensator bekanntlich an seinen Bürsten Schlüpfströme von :einer
Periodenzahl gleich der Differenz ider zugeführten Periodenzahl und der Periodenzahl
seiner eigenen Umdrehungen liefert. Hieraus folgt, daß zal - ii.@ ist. Wenn also
nur ia. konstant ist, so liefert der Kompensator infolge der Veränderlichkeit seiner
eigenen Periode bei schwankender Umdrehungszahl der Antriebsachse von G, und k immer
so viel dem (knerator G1 hinzu, als diesem in jedem Augenblick an einer konstanten
Periodenzahl fehlt.
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Der Phasenkompensator hat nur eine Gleichstromwicklung auf dem Anker.
Der Ständer ist urbewickelt. Er kann also leine Energie auf den Generator übertragen,
@d. h. die Ener gie der Wechselstromquelle von der Perioden zahl n. braucht nur
ganz klein zu sein, uni zwar nur so groß, um die Eisren- und Strom verluste im Kompensator
zudecken. So mi braucht auch die Kathodenröhre bzw. der Ge nerator G2 nur eine ganz
kleine Energie abzu geben. Letztere ist also unabhängig von de: Belastung des Hauptgenerators
G,. und v er. hältnismäßig klein und #kann daher leicht au: absolut konstanter Tourenzahl
gehalten wer. den. Für die Erregung -des Kompensaton sind indessen nicht nur Wattströme,
sonderr auch wattlose Ströme nötig. Um :die Kathodenröhre bzw.,den Generator G2
auch von diesen wattlosen Strömen zu entlasten, sind irr. Primärstromkreis des Kompensators
die Kapazitäten c eingeschaltet, die zweckmäßig sc bemessen :sind, daß sie die Ind!uktan:z
des genannten Stromkreises aufheben.
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Damit die Kapazitäten .klein werden, ist zwischen Kompensator und
Generator G " noch ein Aufwärtstransformator t eingeschaltet. Die Kapazität wird
dann bekanntlich: im Verhältnis,des Ouadrates :der Transformatorübersetzung kleiner.
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In Abb. z ist ein Beispiel für die Anwendungen .der Erfindung auf
die Erzeugung von Hochfrequenz dargestellt. Unter Beibehaltung der Bezeichnungen
aus Abb. i bedeuten in Abb. 2 llh ,einen asynchronen Motor, der zum Antrieb von
G, dient. bi', ist ein Anlaßwiderstand von NI,. n. ist das zur Verfügung
stehende Netz von nichtkonstanter Periodenzahl, das den Motor Ml speist. W, und
W, sind )#eldregulierwiderstände, F2 und F" die Feldwicklungen .der Gleichstrommaschinen
M, und G... G3 wird durch ,einen synchronen Motor M3 angetrieben, der ebenfalls
von .dem Hauptnetz n3 :angetrieben wird. Die Spannung von G, wird auch hier am zweckmäßigsten
durch .einen Tirillregulator konstant gehalten. Diese Spannung dient gleichzeitig
zur Felderregung ider Synchronmaschinen G, und M;. Da nun diese Spannung und die
Belastung von AI, konstant sind, so ist auch die Periodenzahl ia., konstant. Wie
in ider Anordnung (Abb. i j-b@ewiesen ist, muß dann auch die Periodenzahl % von
G,. konstant sein.
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Von der Periodenzahl iil wind nun der Synchronmotor 1!d, gespeist,
der direkt zum Antrieb der Hochfrequenzmaschine G4 dient. Da ;i, konstant ist, so
muß auch die Tourenzahl von G4, .da sie von einem Synchronmotor angetrieben wird,
konstant bleiben, und somit auch die Periodenzahl"d. h. die Hochfrequenz.
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Sind zwischen dem Kompensator K und G, keine besonderen Widerstände
eingeschaltet, so wird G, im allgemeinen in der Nähe der synchronen Tourenzahl als
Generator arbeiten.
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Soll z. B. 1z,, - 48 sein, so wird G, angenähert
mit
49 laufen. Der gewöhnliche Asynchronmotor 111,. läuft bei kurzgeschlossenem Widerstand
ff,, etwas ünter synchron. Das den Motor speisende Netz n3 wirt daher etwa
5o Perioden sein.
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Will man nun im Netz n, eine geringere Periodenzahl haben, -die- aber
ebenfalls konstant cbleiben soll, so schaltet .man einen entsprechenden Widerstand
ITL, ein. Gleichzeitig aber mit .der Einstellung von W, wird auch eine entsprechende
Einstellung des Feldwidersta.ndes W2 bzw. des Tirillregulators vorgenommen, damit
eben -die Periodenzahl n2 entsprechend geändert wird, @d. h. .damit sie in .der
Nähe ider neu eingestellten Tourenzahl des Generators G, :bleibt.
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Am zweckmäßigsten wird man die entsprechende- Einschaltung von W,_
und W#, zwangläufig vornehmen.
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In den Ablb. i und: 2 ist der KompensatorK mit dem Generator G, fest
gekuppelt. Es kommt aber nur darauf an, idaß idie Geschwindigkeit von K in einem
;zwangläufigen, festen Verhältnis zu der Geschwindigkeit von G,_ steht. Man kann
also K auch vermittels Zahnräder von G, antreiben. Ebenfalls kann K in bekannter
Weise .durch einen Asynchronmotor angetrieben werden, dessen Ständer :und Läufer
entsprechend mit dem Ständer und Läufer von G,. elektrisch verbunden sind.
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Die Geschwindigkeit des Asynchronmotors M,. in Abb. 2 kann nicht nur
durch Anlaß«viderstände W,. geregelt werden, sondern auch in anderer Weise, z. B.
durch die bekannten Kaskadenschaltungen mit einem Wechselstromkollektormotor oder
auch .mit einem freilaufenden Einankerumformer und Gleichstrommotor; -welch. letzterer
mit M, fest gekuppelt ist (Krämer-Kaskaden).