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Verfahren zur Erzeugung eines reinen Gleichstromes mittels Maschinen.
Zur Gewinnung eines reinen Gleichstromes. wie er beispielsweise zum Speisen von
Mikrophonen in Telephonzentralen oder in der drahtlosen Nachrichtenübermittlung
für Elektronenröhren zurErzeugung ungelämpfter elektrischer Schwingungen notwendig
ist, benutzt man bekanntlich Batterien, und zwar insbesondere _Uktimulatoren, weil
die Erzeugung von reinem Gleichstrom, d. h. von Gleichstrom, der frei von Wechselstromoberwellen
ist, auf maschinellem Webe bisher nicht möglich war. Denn bekanntlich .treten beider
Erzeugung des Gleichstromes durch Dynamomaschinen Wechselströme auf, .die insbesondere
in einem ein hocliempfindlichesWechselstrominstrument darstellenden Telephon störend
hörbar sind. Die Unmöglichkeit, mittels einer Maschine reinen Gleichstrom zu erzeugen,
ist bedingt durch die Kommutatorschwingungen sowie die niagnetischen Unsymtnetrien,
wie beispielsweise Pulsationen der Ankerzähne, Feldänderung bei Betrieb der Maschine
usw.
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Durch Parallelschalten von Kondensatoren oder Vorschalten von Drosselspulen
zur Stromquelle kann man bis zu einem gewissen Grade die auftretenden Wechselstronioberwellendämpfen.
Diese Maßnahmen genügen jedoch nicht, um eine Dynamomaschine unmittelbar zur Lieferung
von reinem Gleichstrom, z. B. für llikrophonzwedce oder für Elektronenröhren, geeignet
zumachen.
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Je größer die zur Maschine parallel geschalteten Kondensatoren sind,
um so geringer werden die Oberwellen. Letztere würden jedoch erst bei Anwendung.
einer unendlich großen Kapazität vollkommen verschwinden, rla dann der Kondensator
für diese Wechselströme wie ein Kurzschluß wirkt. Praktisch lassen sich infolgedessen
die störenden Wechselströme durch eine Kapazität nicht beseitigen. Denn ist beispielsweise
die Grundperiodenzahl der störenden Oberwellen 5oo, und beträgt die parallel geschaltete
Kapazität ioo MF, so ist der scheinbare Parallelwiderstand
Selbstinduktion d Ja Verminderung der W Wechselstrom Maschine werden A
W w
Wellenstrom umgewandelt d der w Letztere die der der ein durch Erfindung der _-2
c= o,ooiFaradund r goo. Daraus ergibt sich, daB bei einer Kapazität von ioo M F,
also von praktisch bereits erheblicher Größe, der Kondensator Nachteil für auch
nicht annähernd einen Kurzschlu Vorschalten wie den nicht Wechselstrom darstellt.
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ist. Durch Vorschalten von Drosselspulen kann man gleichfalls eine
Verminderung der erreichen. Hier muß jedoch die cler Drossel sehr groß sein. Anderseits
wird sie von Gleichstrom urchflossen, und ist ein geschlossener Eisenbern nicht
anwendbar, das Eisen infolge :ier hohen Gleichstrommagnetisierung gegen Wechselstrom
unwirksam ist. Infolgedessen würde man praktisch Spulen von großen Abmessungen benötigen,
um eine auch nur merkbare unerwünschechselströme zu erreichen. ten Gegenstand der
Erfindung ist ein Verfahren, um reinen Gleichstrom, d. h. Gleichstrom, der frei
von jeglichem ist, zu erzeugen, wobei als Betriebsstromquelle eine benutzt bann,
die an sich keinen reinen Gleichstrom liefert. Die Erfindung sei nachstehend näher
erläutert.
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Schaltet man in einen Stromkreis ( bb. y eine Gleichstromduelle e'
in .Serie mit einer echselstromquelle , so tritt im Verbrancher v, der beispielsweise
ein Mikrophon sein sein kann, ein Wellenstrom auf. Dieser ist für Telephoniezwecke
nicht geeignet und kann in Gleichstrom werden, indem in ;len Kreis ein Transformator
s1, s1 eingeschaltet wird, wobei ie Primärwicklung s1 an den Klemmen Wechselstromdynamo
, vü:e Sekundärwicklung .s@ ?m ist hierbei derart Kreise selbst liegt.
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zu schalten, .daß induzierte Spannung Maschinenspannung entbegengerichtet
ist. Dann ist die Summe erzeugten WT:chselstromspannungen immer gleich Null.
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Hierdurch ist :Mittel gegeben, um Maschinen als Stromquelle auch in
solchen Anlagen zu verwerten, für die als Speisestrom nur reiner Gleichstrom .anwendbar
ist, indem die in der =1laschine auftretenden Wechselströme eine Gegenspannung kompensiert
werden. Die verwertet dies in Schaltungen unter folgenden Gesichtspunkten: Eine
Gleichstrommaschine ist ein Stromerzeuger, der teils die Wirkungen eines Akkumulators,
teils einer Wechsclstmmriynamo ausübt. Will man den Wechselstrom aus Gleichstrommaschine
beseitigen, so kann der Transformator gemäß Abb. i primär nicht direkt an die Klemmen
der Dynamo angeschlossen werden, da sonst gleichstromseitig .durch diese Primärwicklung
ein Kurzschluß geschaffen würde. Dieser ließe sich durch eines Kondensators in .gewissen
Grenzen beseitigen, in Abb. a (Kondensator c) angedeutet Bei dieser Schaltung ist
Gleichstrom- und Wechselstromquelle als durch eine Dynamomaschine erzeugt Gedacht.
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jedoch praktisch eine ausreichende Wirkung zti erzielen, müßten diese Kondensatoren
sehr groß sein, damit nur eine kleine Phasenverschiebung auftritt.
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Will man gegenüber der in Abb. 2 :dargestellten Anordnung die Erzeugung
reinen Gleichstromes praktisch vollkommen gewährleisten, so wird der Kondensator
durch eine Batterie aus Primär- oder Sekundärelementen bzw. Polarisationszellen
ersetzt.
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Die Gleichstromspannung dieser Batterie (Abb. 3) muß gleich der Maschinenspannung
sein. Die Batterie ist in ihrer Wirkung gleich einem - unendlich großen Kondensator.
Es fließt infolgedessen unter der Voraussetzung, ,daß die Gleichstromspannungen
-inander gleich sind, nur der Leerlaufwechselstrom des Transformators s, s2. Um
einen Ausgleich in jeder Schaltung zu ermöglichen, ist es von besonderem Vorteil,
mit der Batterie, die auch aus Akkumulatoren bestehen kann, eine Drossel veränderlicher
Selbstinduktion in Reihe zu legen; auch kann Batterie und Drossel durch einen veränderlichen
Ohmschen Widerstand ersetzt werden.
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Da das Übersetzungsverhältnis des Transformators annähernd i : i sein
muß, so kann ein einspuliger Transformator (Autotransformator) benutzt werden.
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Die gleiche Wirkung läßt sich unter gewissen Bedingungen erzielen,
wenn an Stelle des Transformators eine Maschine verwendet wird, die die erforderliche
Gegenspannung erzeugt.
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In jedem Fall wird erreicht, @daß praktisch kein Wechselstrom im Verbrauchskreis
(Gleichstromverbraucher v) auftritt. Ein gewisser Betrag einer Wechselstromspannung
kann anderseits noch durch den Spannungsabfall des Leerlaufstromes infolge Ohmschen
Widerstandes der Batterie z hervorgerufen werden. Dieser Spannungsabfall läßt sich
jedoch auf einfache Weise durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators
kompensieren, beispielsweise durch eine Spule, die mit dem Feld des Transformators
gekoppelt ist. Durch Bewegung dieser Spule r (Abb. q.) kann der Nullpunkt praktisch
einwandfrei eingestellt werden, d. h. es kann mittels des zur Gleichstrombelastung
v teilweise parallel geschalteten Telephons t festgestellt werden, wann,der Kreis
von störenden Wechselströmen vollkommen frei ist.
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Die wesentliche Bedeutung der Erfindung liegt in der Möglichkeit,
zur Erzeugung eines absolut reinen Gleichstromes eine Maschine zu verwenden, indem
durch die Erfindung Oberschwingungen aus .dem Maschinenkreis praktisch vollkommen
entfernt werden. Infolgedessen kommt als besonderes Anwendungsgebiet die Nachrichtenübermittlung
in Betracht, beispielsweise die Benutzung von Maschinen in Telephonzentralen und
in der drahtlosen Telegraphie und Telephonie mittels solcher Hochfrequenzgeneratoren,deren
Speisestromquelle reinen Gleichstrom liefern muß, wie es beispielsweise bei-Etektronenröhren
(trägheitslosen Relais) erforderlich ist. Selbstverständlich ist aber die 'Verwertung
der Erfindung auf .diese Anwendungsgebiete nicht beschränkt.
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Da :durch den Gegenspannungstransformator auch der gesamte Gleichstrom
fließt, so ist es vorteilhaft, den Transformator mit einem Luftspalt zu' versehen,
damit die Sättigung des Eisens infolge der Gleichstromainperewindungen innerhalb
bestimmter Grenzen gehalten wird und sich das Wechselstromfeld nicht fr.-;l ausbilden
kann.