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Einrichtung zur Oberwellenbefreiung. Bekanntlich besitzen alle Wechselströme,
die durch irgendeinen Generator erzeugt werden, mehr oder weniger starke Oberwellen,
die in vielen Fällen, besonders in der Hochfrequenztechnik, oft recht unerwünscht
sind. Ein Mittel, um diese schädlichen Oberwellen auf ein gewisses Maß abzudämpfen,
besteht bekanntlich in der Hochfrequenztechnik darin, daß man abgestimmte Zwischenkreise
verwendet. Diese Zwischenkreise besitzen aber den Nachteil, daß sie für die gesamte
Energie, die übertragen werden soll, dimensioniert werden müssen. In vielen Fällen
ist die Verwendung eines einzigen Zwischenkreises in der Hochfrequenztechnik noch
ungenügend, und man muß zwei oder gar drei Zwischenkreise verwenden, um die gewünschte
Oberwellenfreiheit zu erzielen, was jedoch wiederum. an der dadurch bedingten geringen
Energieübertragung scheitert.
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Die vorliegende Erfindung bietet ein Verfahren, durch das man mit
Hilfe eines sogenannten Nebenkreises, d. i. eines Kreises, der nur einen Bruchteil
der gesamten zu übertragenden Energie zu führen braucht, Oberwellenfreiheit in derartig
hohem Maße erreicht, wie es bei der Verwendung von mehreren Zwischenkreisen bisher
nicht der Fall war. Dieses Verfahren braucht sich nicht nur auf die Hochfrequenztechnik
zu beschränken, sondern kann ganz allgemein auf das Gebiet der Elektrotechnik Anwendung
finden.
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Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß zwei Spulen, eine
Primär- und eine Sekundärspule, welche transformatorisch eine Energie übertragen
sollen, derartig lose miteinander gekoppelt werden, daß infolge der dadurch bedingten
großen Streuinduktanzen nur geringe Leistungen sich noch übertragen lassen. Schaltet
man nun in den Stieuweg Spulen ein, die auf die Nutzfrequenz mittels Kondensatoren
abgestimmt sind, so wird die Streuung der Nutzfrequenz zum größten Teil aufgehoben,
während dagegen für die Frequenzen der Oberwellen die Streuwege erhalten bleiben.
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Die beiliegenden Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele. In Abb.
i bedeutet P die Primärspule, die auf die Sekundärspule S Energie übertragen soll.
Die beiden Spulen sitzen beispielsweise auf den Schenkeln eines Eisenkerns I(. Durch
die geometrische Gestaltung des Eisenkerns und die räumlich entfernte Anordnung
der beiden Spulen entsteht ein sehr großer magnetischer Streukraftfluß, und es lassen
sich nur geringe Kräfte übertragen. Der Verlauf des Nutzkraftflusses im Eisenkern
sowie der wesentliche Verlauf des Streukraftflusses durch den Luftzwischenraum ist
durch die punktiert gezeichneten Linien in der Abbildung angedeutet. Eine im Streuweg
angeordnete; über einen Kondensator C auf die Frequenz der Nutzwelle abgestimmte
Spule L wirkt für den Streufluß der Nutzwelle dämpfend, während der Streufluß der
Oberwelle ungehindert den Streuweg passiert; somit wird der Kraftfluß der Nutzwelle
vom Streuweg ferngehalten, wodurch
letzterer große Leistungen,
und zwar nur der Nutzwelle, auf die Sekundärspule S überträgt. Eine etwas veränderte
Ausführungsform zeigt Abb. 2. Die Spule L ist hier zu zwei Teilen w1 und w2 auf
die noch freien Schenkel des Eisenkerns aufgewickelt. Würde man den ganzen Teil
des Eisens, auch da, wo die Wicklungen w1 und w.> angedeutet sind, an die primäre
Kraftquelle anschließen, so würde die Streuung zwischen der Primärspule, bestehend
aus P, w1 und w2, gegenüber der Sekundärspule S sehr- klein sein, und man würde
große Leitungen übertragen können. Natürlich würden sich dann auch die im Primärkreis
auftretenden Oberwellen mit derselben Stärke auf den Sekundärkreis übertragen. Schaltet
man dagegen, wie dies in Abb.2 der Fall ist, die Wicklungen w1 und iv-, an einen
Kondensator C und stimmt den Kreis w, w2, C auf die Nutzfrequenz ab, so erzielt
man denselben Effekt wie bei der Hintereinanderschaltung der Wicklungen P, wl und
1v2 im Anschluß an die Primärstromquelle. Dadurch bleiben für die Oberwellen die
Streuwege bestehen, während sie für die Nutzwelle verschwinden. Der Kreis w1, w2,
C wirkt gewissermaßen wie eine zweite Sekundärwicklung neben der Sekundärwicklung
S, mit dem Unterschied, daß er selbst wenig Leistung verbraucht, da er ein Schwingungskreis
ist; infolgedessen wird der Primärkreis P zu großer Stromabgabe, und zwar, da der
Kreis w1, w2, C auf die Nutzfrequenz abgestimmt ist, der Nutzwelle herangezogen,
was ein verstärktes Feld der Nutzwelle im Eisen zur Folge hat, während die Oberwellen
durch den Streuweg verlaufen. Man kann dies leicht nachweisen, indem man eine Selbstinduktion
L in den Streuweg bringt, an deren Enden-man dann die Oberwellen, an den Enden der
Sekundärspule S jedoch die Nutzwelle erhält.
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Die in den Abb. r und 2 gegebenen Beispiele sind besonders für Nieder-
und Mittelfrequenz geeignet, während Abb.3 ein Verfahren zur Ausführung der Erfindung
für Hochfrequenz darstellt. Das übertragende Medium ist hier nicht Eisen, sondern
Luft. Die Primärspule P ist mit der Sekundärspule S ebenfalls ganz lose gekoppelt,
so daß sich keine nennenswerten Leistungen übertragen, und zwischen den Spulen P
und S liegt die Spule L, die mittels eines Kondensators C (in der Abbildung nicht
eingezeichnet) auf die Nutzfrequenz abgestimmt wird. Es handelt sich bei dieser
Anordnung nicht etwa um eine Zwischenkreisanordnung, wie eine solche des Verständnisses
halber durch die Abb.4 veranschaulicht wird.
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Bei einem derartigen normalen Zwischenkreis (s. K gemäß Abb. 4) wird
die gesamte Energie aus einem Primärkreis, abgesehen von den Verlusten, nacheinander
auf den Zwischenkreis I< und von diesem wieder in der gleichen Weise auf den
Sekundärkreis S übertragen, derart, daß zwei voneinander getrennte und unabhängige
Kraftflußverkettungen, wie in der Abbildung punktiert angedeutet, die Energieübertragung
vermitteln. Darin besteht das Wesen des bekannten Zwischenkreises.
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Bei dem gemäß der Erfindung hingegen anzuordnenden Neben- oder Dämpfungskreis
ist zur Erzielung einer möglichst großen Streuwirkung, die bei einem Zwischenkreis
peinlichst zu vermeiden ist, normalerweise eine lose Kopplung zwischen P und S vorhanden.
Der hier einzuschaltende, erfindungsgemäße Nebenkreis hat nun hierbei nicht den
Zweck, die gesamte Energie aufzunehmen und auf den Sekundärkreis weiterzugeben,
sondern er soll nur, ähnlich wie dies bei den Abb. r und 2 der Fall ist, für den
Xraftfluß der Nutzwelle wie ein. Schirm wirken, so daß dieselbe vom Streuweg zurückgehalten
und so gleichsam mit der Sekundärspule enger gekoppelt wird. Zur Erzielung einer
derartigen Wirkung hat sich die in Abb. 3 dargestellte Spulenanordnung als praktisch
günstig erwiesen. Die Spule D des auf die zu übertragende Nutzwelle abgestimmten
Neben- oder Dämpfungskreises wirkt für das Nutzfeld abschirmend, so daß dasselbe,
wie durch die ausgezogenen Linien angedeutet, gleichsam nach der Sekundärspule hinübergedrängt
wird, während dies für die Oberwellen nicht der Fall ist und dieselben, wie durch
die punktierten Linien angedeutet, im Streuweg weiter verlaufen und somit eine induktive
Einwirkung auf den Sekundärkreis S nicht hervorrufen können. -Die Übertragung der
Energie von P nach S geschieht also im Gegensatz zu einem Zwischenkreis gemäß Abb.
4. im wesentlichen -durch eine einzige Kraftflußverkettung (ausgezogene Linien des
Nutzkraftflusses). Ein praktisches Kriterium, ob man es mit einem normalen Zwischenkreis,
bei dem die Spule D die beiden Spulen P und S nicht, wie dies bei der in
Abb.3 dargestellten praktischen Ausführungsform der Fall ist, vollständig überdeckt,
oder ob man es mit einem erfindungsgemäßen -Neben-oder Dämpfungskreis zutun hat,
ergibt sich einfacherweise aus dem Verhältnis der Leistungen bzw. Ströme,- die-
die betreffenden Kreise führen. Im Falle der Verwendung eines erfindungsgemäßen
Dämpfungskreises ist, wie man leicht feststellen kann, die im Dämpfungskreis auftretende
Leistung nur ein geringer Bruchteil der im Primär- bzw. Sekundärkreis vorhandenen
Leistung. Es kann zwar -auch; abgesehen von der geometrischen
Anordnung
der einzelnen Spulen, ein gewisser Teil der Energie über den Dämpfungskreis auf
den Sekundärkreis übertreten, d. h. durch reine Zwischenkreiswirkung übertragen
werden. Dies läßt sich jedoch durch richtige Dimensionierung und Formgebung der
Spulenanordnung auf ein für die Wirkungsweise der , erfindungsgemäßen Einrichtung
ausreichendes Minimum herunterdrücken und hat seinen inneren Grund darin, daß bei
Spulen mit Luft als magnetischem Medium die Form und der Weg der Kraftflüsse nicht
so streng definierbar sind, wie bei Eisen, wie dies beii den Abb. i und 2 der Fall
ist.