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Frequenzwandler unter Verwendung einer Selbstinduktion Zusatz zum
Patent 447150 Im Hauptpatent ist eine Selbstinduktion, die als Frequenzwandler dienen
kann, angegeben, die aus einem eisenumkleideten Leiter besteht, der entweder geradlinig
sein kann oder so gebogen, daß jedes Leiterstück praktisch nur von dem magnetischen
Eisenkraftlinienfluß umfaßt wird, den er selbst erzeugt.' Nach der vorliegenden
Erfindung kann man aus einem derartigen eisenumkleideten Leiter einen Frequenzwandler
zur Erzeugung von geraden vielfachen Sekundärfrequenzen ausbilden, wenn man mit
seinen primären Hochfrequenzstr6rnen in geeigneter Weise Hilfsströme (,Gleichströme
oder niederfrequente Wechselströme) überlagert.
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Nach der Erfindung muß die Anordnung so getroffen werden, daß die
primären Hochfrequenzströme und die Hilfsströme sich in verschiedenen Abschnitten
des eisenumkleideten Leiters in verschiedenem Sinne überlagern - beispielsweise
indem bei der Viereck- bzw. Rhombusschaltung die Hilfsstromanschlüsse in zwei entgegengesetzten,
in bezug auf die Primäranschlüsse äquipotentiell liegenden Ecken sich befinden -
und daß die Anschlüsse zur Entnahme sekundärer, gerader vielfacher Frequenz, ähnlich
wie die Hilfsstromanschlüsse, in verschiedenen Zweigen des Primärkreises, am besten
wesentlich äquipotentiell in bezug auf die Primärfrequenz liegen.
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Bildet man beispielsweise aus dem Leiter nach dem Hauptpatent eine
in Fig. z dargestellte Schleife mit vier Abschnitten a" a2, a,', a2 und führt
dieser an den Anschlußpunkten k, k" hochfrequente Primärströme, den Punkten b,.,
b2 aber (die am besten, wenn auch nicht unbedingt notwendigerweise, äquipotentiell
in bezug auf die Punkte k1, k2 liegen mögen) als Hilfsströme (Gleichströme oder
niederfrequente Wechselströme) zu, so überlagern sich die hochfrequenten Primärströme
und die Hilfsströme in je zwei benachbarten Abschnitten des Leiters in verschiedenem
Sinne. Die Folge dieser differenziellen Überlagerung ist die, daß zwischen verschiedenen
Punkten dieser Schleife, die nicht mit den Punkten k,, k2 zusammenfallen, im allgemeinen
sekundäre Spannungen verschiedener vielfacher Frequenzen entstehen, die, wenn diese
Punkte äquipotentiell zu den Punkten k1, k2 liegen, in bezug auf die primäre Frequenz
im allgemeinen nur gerade vielfache Harmonische enthalten; am besten vereinigt man
diese Punkte mit den Hilfsstromanschlössen 11, l2.
Was die
Formgebung der oben beschriebenen Leiterschleife anbetrifft, so kann diese je nach
gewünschter Streuung des primären und des sekundären Hochfrequenzkreises, d. h.
je nach der gewünschten Reaktanz ihrer ausschließlich in der Luft verlaufenden magnetischen
Flüsse durch eine entsprechende Abbiegung der Leiterteile gewählt werden. So ist
z. B. bei der Leiteranordnung nach Fig. r für den an hl, k. angeschlossenen Kreis
die Schleife bifilar, für diese Ströme ist der nicht in der Eisenhülle verlaufende
magnetische Fluß - der Streufluß - und mit diesem auch die Streuselbstinduktion
fast aufgehoben; für den Strom aber, der zwischen den Anschlüssen h, 4 verläuft,
ist die Schleife, so wie sie hier gezeichnet ist, nicht bifilar, und die Streuselbstinduktion
besteht im vollen Betrag. Will man auch sie aufheben, so muß man die Schenkel a,',
ah' um die Achse k, k_ etwa um r8o° abbiegen.
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Da man es in der Hand hat, sowohl die primäre als auch die sekundäre
Streuselbstinduktion unabhängig voneinander durch geeignete Formgebung - Streckung
oder genügende Abbiegung in verschiedenen Achsen - aufzuheben oder nach Wunsch zu
vergrößern, so hat man darin ein vorzügliches Abstimmittel für die Anlage, das besondere
Abstimmvariometer ganz oder teilweise entbehrlich macht.
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Betrachtet man z. B. eine bekannte Hochfrequenzanlage nach Fig. 2
mit einer Hochfrequenzquelle ä, Parallelkapazität Cp, einer Serienkapazität C" einem
Abstimmvariometer L,. und Frequenzwandler T irgendeiner bis jetzt bekannten
üblichen Type, so sieht man, daß zur Fernhaltung der Nutzströme vielfacher Frequenz
-, des Sekundärkreises vom Primärkreise I das Variometer L,, genügend groß
gewählt werden muß; er bietet daher eine beträchtliche Verlustquelle.
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Man kann - nun dieses Variometer entbehren, wenn man statt des üblichen
Stromwandlers die Anordnung des Stromleiters nach Fig. 3 benutzt, die eine derartige
Schaltung schematisch darstellt.
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Hier ist kein eigentlicher Frequenzwandler vorhanden, sondern ein
Teil der Zuleitungen ist als Stromleiter nach dem Hauptpatent ausgebildet. Der primäre
Grundstrom wird durch h, 4 zugeführt und fließt sowohl in der Hälfte a" a,' in der
gleichen Richtung, in diesem Kreis bleibt also die primäre Streuselbstinduktion
bestehen und vertritt die Selbstinduktion des Variometers L1 der Fig.2, der also
hier entweder ganz fehlen oder (bei nicht stetig veränderlichem Kondensator CJ durch
ein kleines Regelungsvariometer L (Fig. 3) ersetzt werden kann, der nur dazu dient,
die stufenweisen Änderungen von C, zu überbrücken. Übrigens kann man auch dieses
kleine Variometer entbehren, wenn die Selbstinduktion des als Stromwandler dienenden
Leiters veränderlich für die Achse h, l@ gemacht wird.
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Der zur Hilf smagnetisierung (zweckmäßigerweise Gleichstrommagnetisierung)
nötige Strom wird z. B. von einer Batterie b über eine Schutzinduktanz
d an die Klemmen k, k, zugeführt, und denselben Klemmen wird der sekundäre
Hochfrequenzstrom vielfacher gerader Frequenz entnommen. Der als Frequenzwandler
dienende Leiter ist also gegebenenfalls in bezug auf den Gleichstrom und den Sekundärstrom
bifilar und hat keine sekundäre Streuselbstinduktion.
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Ist die primäre Streuselbstinduktion in der Achsel,., 1, nicht
groß genug, so kann man den betreffenden Leiter verlängern, besser ist es aber,
ihn in eine genügende Anzahl von runden oder eckigen Windungen zusammenzurollen,
eventuell nach Art eines Variometers, wodurch die Streuselbstinduktion für den Kreis
1i, 1, auf den gewünschten großen Betrag gebracht und geregelt werden kann,
ohne daß die sekundäre Streuselbstinduktion dadurch beeinträchtigt wird. Diese letztere
bleibt nach wie vor minimal, da ja die Leiter auch beim Zusammenrollen bifilar in
bezug auf .den Kreis k,, k. bleiben.
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Zum Tasten bzw. Telephonieren ändert man am besten den durch die Batterie
b gelieferten Gleichstrom, man könnte aber natürlich das Telegraphieren bzw. Telephonieren
in irgendeiner anderen bekannten Weise bewerkstelligen.
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Die Klemmen k,, k2 liegen am besten symmetrisch in bezug auf die Klemmen
h, h. Doch ist dies nicht unbedingt .erforderlich.
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Im Falle, daß man die primäre Streuselbstinduktion verkleinern und
die sekundäre vergrößern oder ein beliebiges Verhältnis zwischen beiden einstellen
will, ist dies jedesmal durch eine entsprechende Formgebung bzw. Biegung des Leiters
möglich.
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Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, den Stromwandler aus vier
gleichen Schenkeln auszubilden. Fi,g. q. und 5 zeigen eine Ausführung mit nur zwei
gleichen eisenumhüllten Schenkeln; in beiden Fällen ist der Primärstrom den Klemmen
1, und 1" zugeführt und der Sekundärstrom ,den Klemmen k,, k", entnommen. Bei Fig.
q. dient die Batterie gleichzeitig auch als Spannungsteiler und führt also auch
die Primärströme; bei Fig. 5 ist die Batterie 5 wiederum von den Primärströmen durch
Drossel cl geschützt und als Spannungsteiler eine Brücke aus Kapazitäten oder Induktanz
e benutzt.
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Bei sehr hohen Frequenzen ist es zur Erhöhung der Leistung und des
Wirkungsgrades sehr vorteilhaft, das Eisen des den Frequenzwandler
bildenden
Leiters im Glühzustande, insbesondere in der Nähe der kritischen Temperatur des
Eisens, zu halten.