Anordnung zur Stabilisierung von Schwingungserzeugern.
Generatoren für mechanische, akustische,
elektrische oder sonstige Schwingungen werden
vielfach mit Belastungen verwendet, die auf
eine bestimmte Frequenz oder auf einen mehr
oder minder eng begrenzten Frequenzbereich
abgestimmt sind. Man tut dies entweder, um
die Schwingungserzeuger möglichst gut aus-
zunutzen, oder um unerwünschteNcbenschwin-
gungen des Generators nicht auf den Ver-
braucher zu übertragen. Dabei hat man aber
oft mit einer Schwierigkeit zu kämpfen, die auf
der Rückwirkung der Belastung auf den
Schwingungserzeuger beruht und die sich u. a.
in einer Änderung der erzeugten Frequenz
kundgibt, so daß der Generator auf die gege-
bene Belastung nicht mehr abgestimmt ist und
daher nicht mehr seine volle Leistung hergibt.
Außerdem ist auch die Frequenzänderu.ng
meistens unerwünscht. In diesem Ausweichen
des Generators vor der Belastung äußert sich
(-las bekannte Naturprinzip von der kleinsten
Wirkung.
Nach der Patentschrift 284603 soll die
Rückwirkung der abgestimmten Belastung auf
den Schwingungserzeuger dadurch vermindert
«-erden, daß durch Widerstandsvergrößerung
i iii Verbraucher dessen Resonanzkurse ver-
)reitert wird. Hier wird aber der erstrebte
Vorteil auf Kosten der Selektionsfähigkeit des
Verbrauchers erkauft. Dasselbe gilt auch von
der in der Patentschrift 298482 beschriebenen
Anordnung, gemäß der die Verbreiterung der
Resonanzkurve durch eine Zweiwelligkeit des
Verbrauchers erzielt werden soll. Ferner ist
gelegentlich vorgeschlagen worden, den Ver-
braucher gegen den Schwingungserzeuger zu
verstimmen. Hier wer(-]en die in der Abstim-
niung des Verbrauchers auf den Generator lie-
genden Vorteile preisgegeben.
Nach der vorliegenden Erfindung wird das
Ausweichen des Schwingungserzeugers dadurch
verhindert, daß man ihm eine außerhalb des
abgestimmten Verbrauchers liegende zusätz-
liche Belastung erteilt.
Inn einfachsten Falle gibt man dem Gene-
rator eine von der Frequenz unabhängige Zu-
satzlast, die man so groß einstellt, daß der
Generator beim Hinzunehmen des abgestimm-
ten Verbrauchers noch stabil arbeitet. Diese
Einrichtung empfiehlt sich durch ihre Ein-
fachheit, sie hat ai;er den Nachteil, daß die voll
der Zusatzlast aufgenommene Leistung nutz-
los verbraucht wird.
Man vermeidet diesen Nachteil nach dem
weiteren Gegenstande der Erfindung dadurch,
(laß man eine Zusatzlast anwendet, die von der
Frequenz abhängig ist, und zwar so, daß die
Zusatzlast für den Bereich der Arbeitsfrequen-
zen gering ist, aber stark anwächst, sobald die
Frequenz nach oben oder nach unten aus dein
Arbeitsbereich heraustritt. -Man erreicht hier-
durch, <laß sich die Gesamtbelastung des Ge-
nerators nur wenig mit der Frequenz ändert
und nimmt damit dem Generator die Tendenz.
vor der Belastung auszuweichen.
Als Beispiel für die Anwendung der beschrie-
henen Erfindung werde ein elektrischer Schwin-
gnngsgenerator G l:etrachtet (Abb. i ), der mit
einet» abgestimmten Stromkreis B belastet sei-
In Abb. 2 ist dargestellt, wie die genannte An-
ortInung durch eine von der Frequenz unab-
hängige Zusatzlast stabilisiert werden kann.
Die Zusatzbelastung besteht aus Ohmschen
%Viderständen r" r" r-3, t-., und w, die nach Art
einer künstlichen Leitung geschaltet sind.
Durch die Bemessung der Widerstände r und z,°
kann die Größe der Zusatzbelastung einge-
stellt werden, cvol:ei es von den Arbeitscharak-
teristiken desGrenerators und des Verbrauchers
abhängt, wie man die Zusatzbelastung auf die
einzelnen Widerstände verteilt, insbesondere,
ob inan dfie Zusatzlast vorwiegend durch die
Widerstände r oder durch den Widerstand «w
aufne innen läß,t. In dein einen Grenzfalle
(w - a>) wird die gesamte Zusatzlast von
den Widerständen)- aufgenommen und ist in
Reibe mit dein Verbraucher B geschaltet: in
dein anderen Grenzfalle (r1 = r= = r-@ - r-4
- o) liegt die Zusatzbelastung allein in dein
zum Verbraucher parallel geschalteten Wider-
stand w.
Bei der Anordnung nach Abb.2 entsteht
auch itii regelrechten Betriebe ein dauernder
Energieverlust durch die zusätzliche Belastung.
Dieser Verlust läßt sich durch die Anordnung
nach Abb. 3 weitgehend herabsetzen. Hier be-
steht die Zusatzlast im wesentlichen aus einer
Inatiktivität L und einer damit parallel ge-
schalteten Kapazität C. Der Kreis LC ist auf
(IieBetriebsfrequenz abgestimmt; er besitzt in-
folgedessen für diese Frequenz einen sehr
großen Widerstand und nimmt daher nur
einen sehr geringen Strom auf. Oberhalb und
unterhalb der Abstimmungsfrequenz ist der
Widerstand des Kreises sehr viel kleiner, so
(laß der Generator bei einer Abweichung der
Frequenz von ihrem Sollwerte eine starke zu-
sätzliche und mit der Frequenzabweichung zu-
nehmende Belastung erfährt. Durch geeignete
Einstellung oder Bemessung des Wider-
standes R läßt sich die Höhe der Zusatz-
belastung regeln. Durch die Wahl des Verhält-
nisses LC kann man innerhalb gewisser
Grenzen die Frequenzabweichung einstellen,
bei der die Zusatzbelastung wirksam wird.
Der Widerstand R kann ganz oder teilweise
in dem Kreis LC selbst liegen.
In manchen Fällen wird verlangt, daß die
zusätzliche Belastung erst eintreten soll, wenn
die Betriebsfrequenz aus einem gewissen, von
zwei Grenzen cu,, und % eingeschlossenen Be-
reich heraustritt. Solange dieser Bereich ver-
hältnismäßig eng .ist, genügt die in A.bb. 3 dar-
gestellte Anordnung, wobei der Kreis LC auf
die Mitte des Bereiches <)l, r ) ,
abgestimmt ist.
Um auch bei einem größeren Frequenzbereich
ein schnelles Anwachsen der Belastung an den
Grenzen <il und (u , zu erreichen, schaltet
man
zweckmäßig zwei ' oder erforderlichenfalls
mehrere Kreise L,Cl, L=CZ in Reihe, wie es
durch die Abb. q. für zwei Kreise angedeutet
ist. Diese Kreise werden gegeneinander ver-
stimmt. Abb.5 erklärt die Wirkungsweise
dieser Maßnahme. Die Kurve i veranschau-
licht die Frequenzabhängigkeit des Wider-
standes des Kreises L,Cl, die Kurve :2 die des
Kreises L.C.. Der gesamte zwischen den
Punkten a und b liegende Widerstand der
Zusatzlast ergibt sich als Summe der Teil-
«-Nerstände und ist in Abb. 5 durch die stark
ausgezogene Kurve veranschaulicht. Er ist
innerhalb des Frequenzbereiches cal, c@.: groß
und sinkt an den Grenzen des Bereiches schnell
auf den gewünschten kleinen Wert herab.
Die beschriebenen Anordnungen lassen sich
>nit Vorteil auch dann anwenden, wenn die
eigentliche Nutzlast zwar von der Frequenz
unabhängig ist, aber zwischen dem Generator
und der Nutzlast eine selektiv wirkende An-
ordnung angebracht ist, die den Übertritt uner-
wünschter Nebenschwingungen des Generators
zuin Verbraucher verhindern soll. Ein Bei-
spiel einer derartigen Anordnung zeigt Abb. 6.
Als Verbraucher -ist hier eine lange Leitung
angenommen, die zur Fortleitung der von dem
Erzeuger gelieferten Schwingungen dient. Die
Leitung kann als ein Verbraucher .mit prak-
tisch konstantem Widerstand W angesehen
<<.-erden. Der Leitung ist im vorliegenden Falle
eine Siehkette vorgeschaltet; sie bezweckt,
Nebenschwingungen des Generators von der
Leitung fernzuhalten. Der aus Siebkette und
Leitung bestehende Veribrauchsstromkreis be-
sitzt nun die Eigenschaften einer ausgesprochen
selektiven Belastung des Schwingungserzeu-
gers, was die eingangs geschilderten Betriebs-
schwierigkeiten zur Folge hat. Man vermeidet
sie erfindungsgemäß durch die Hinzunahme
einer Zusatzbelastung Z der vorher beschrie-
benen Art.
Arrangement for stabilizing vibration generators. Generators for mechanical, acoustic,
electrical or other vibrations
widely used with loads that on
a certain frequency or one more
or less narrowly limited frequency range
are matched. You either do this in order to
the vibration generator as well as possible
use, or to avoid undesired
the generator does not affect the supply
to transfer users. But you have
often struggling with a difficulty that is on
the effect of the load on the
Vibration generator is based and which is among others
in a change in the generated frequency
so that the generator reacts to the
bene load is no longer coordinated and
therefore no longer gives its full performance.
In addition, the frequency change is also
mostly undesirable. In this evasion
of the generator before the load expresses itself
(-las known natural principle from the smallest
Effect.
According to the patent 284603
Retroactive effect of the coordinated load
this reduces the vibration generator
«-Earth that by increasing the resistance
i iii consumers whose resonance rates
) is ridden. But here it becomes the desired one
Advantage at the expense of the
Consumer bought. The same is true of
that described in patent 298482
Arrangement according to which the broadening of the
Resonance curve through a two-wave form of the
Consumer should be achieved. Furthermore is
it has occasionally been suggested that the
consumers against the vibration generator
upset. Here who (-] en those in the voting
connection of the consumer to the generator
revealed advantages.
According to the present invention, the
Avoidance of the vibration generator thereby
prevents him from getting an outside of the
coordinated consumer lying additional
lich charge granted.
In the simplest of cases, one gives the gen-
rator a frequency independent supply
set load that is set so large that the
Generator when adding the coordinated
th consumer is still working stably. These
Facility is recommended by its
expertise, it has ai; he has the disadvantage that the full
the additional load used the power consumed
going to be consumed.
One avoids this disadvantage after
further objects of the invention in that
(Let an additional load be applied that is determined by the
Frequency is dependent, in such a way that the
Additional load for the area of the working frequency
zen is low, but increases sharply as soon as the
Frequency up or down from yours
Work area emerges. -You can reach here-
through, <let the total load on the
nerators changes little with frequency
and thus takes away the tendency of the generator.
to avoid the stress.
As an example of the application of the
this invention will be an electric oscillating
gngsgenerator G l: is considered (Fig. i ) , which with
a »matched circuit B is loaded
In Fig. 2 it is shown how the aforementioned
location by a frequency-independent
pending additional load can be stabilized.
The additional load consists of ohmic
% Resistances r "r" r-3, t-., And w, which according to Art
an artificial line are switched.
By dimensioning the resistances r and z, °
the size of the additional load can be
be represented, cvol: ei it from the working character-
teristics of the generator and the consumer
depends on how to put the additional burden on the
distributed to individual resistances, in particular,
whether the additional load is mainly due to the
Resistances r or by the resistance «w
aufne inside läß, t. In your one border trap
(w - a>) becomes the entire additional load of
the resistances) - recorded and is in
Rub with your consumer B switched: in
your other limit trap (r1 = r = = r- @ - r-4
- o) the additional burden lies solely in yours
resistor connected in parallel to the consumer
stood w.
With the arrangement according to Fig
also itii regular operations a permanent one
Loss of energy due to the additional load.
This loss can be eliminated by the arrangement
largely reduce according to Fig. 3. Here
the additional load essentially consists of a
Inativity L and a parallel
switched capacitance C. The circuit LC is on
(Matched to the operating frequency; it has in-
consequently one very much for this frequency
great resistance and therefore only takes
a very low current. Above and
below the voting frequency is that
Resistance of the circle is much smaller, like that
(If there is a deviation from the
Frequency increases significantly from its setpoint
additional and with the frequency deviation
experiences increasing stress. Through suitable
Adjustment or measurement of the resistance
position R, the amount of the additional
regulate the load. By choosing the ratio
nisses LC can be found within certain
Set the limits of the frequency deviation,
at which the additional burden takes effect.
The resistance R can be wholly or partially
lie in the circle LC itself.
In some cases it is required that the
additional burden should only occur if
the operating frequency from a certain, from
two boundaries cu,, and% included loading
rich emerges. As long as this area
proportionally narrow, the in A.bb. 3 dar-
posed arrangement, with the circle LC on
is the center of the area <) l, r) tuned.
To even with a larger frequency range
a rapid increase in the burden on the
Limits <il and (u , to reach, one switches
expediently two 'or if necessary
several circles L, Cl, L = CZ in series like it
by fig. q. indicated for two circles
is. These circles are compared to each other
it's correct. Fig.5 explains how it works
this measure. The curve i shows
light the frequency dependence of the reflector
position of the circle L, Cl, the curve: 2 that of the
Circle LC. The whole between the
Points a and b lying resistance of the
The additional load is the sum of the partial
«-Car and is shown in Fig. 5 by the strong
Solid curve illustrates. He is
within the frequency range cal, c @ .: large
and sinks quickly at the boundaries of the area
down to the desired small value.
The arrangements described can be
> Use no advantage even if the
actual payload depends on the frequency
is independent, but between the generator
and the payload a selectively acting
order is appropriate, which does not prevent the transfer
desired secondary vibrations of the generator
to prevent consumers. An example
Example of such an arrangement is shown in Fig. 6.
As a consumer, this is a long line
assumed that the forwarding of the
Producer supplied vibrations is used. the
Line can be used as a consumer.
table constant resistance W viewed
<< .- earth. The management is in the present case
upstream a sieve chain; it aims
Secondary vibrations of the generator from the
Keep line away. The one from sieve chain and
Line existing consumption circuit
now sits the properties of a pronounced
selective loading of the vibration generator
gers what the operational
causes difficulties. One avoids
them according to the invention by adding
an additional load Z of the previously described
art.