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Vorrichtung zum Stabilhalten von Sendern, insbesondere Lichtbogensendern
Es hat sich herausgestellt, dä.ß Schwingungserzeuger, insbesondere Lichtbogen, einen
nutzbaren Arbeitsstromkreis eher mit Energie beliefern als einen Stromkreis, in
dem Energie vernichtet wird. Diese Erscheinung wird nach der Erfindung für Sendeanlagen
ausgenutzt. insbesondere für das Stabilhalten der Sender.
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Zu diesem. Zweck wird ein energieverzehrender Stromkreis vorgesehen
und so mit dem Sendesystem verbunden, daß er unwirksam ist allein mitAusnah#ne derjenigen
Zeiten, in denen derSchwingungserzeuger. etwaderLichtbogen. uristabil ist. Diese
Unstabilität kann in der Neigung bestehen, mit einer anderen als der gewünschten
Stromverteilung zu arbeiten, welche auftritt, wenn der Wirkungsgrad mit Hilfe von
Transformatoren groß gemacht ist. Ferner kann sich die Unstabilität bezüglich der
Betriebsfrequenz geltend machen, indem der Lichtbogen dazu neigt, eine bestimmte
Frequenz zu verlassen und mit einer anderen zu arbeiten. Schließlich kann die Unstabilität
in Erscheinung treten, wenn mehrere Lichtbogen parallel arbeiten, in welchem Falle
die Lichtbogen die Neigung haben, Ausgleichströme zu liefern anstatt eines nutzbaren
Stromes in den Belastungsstromkreis.
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Alle diese Arten von Unstabilität können durch die Erfindung vermieden
werden, und in der folgenden Beschreibung sollen verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung erörtert werden, die in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt
sind. Fig. r ist ein Schaltschema einer Mehrfach-Lichtbogen-Sendeanlage gemäß der
Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Schema einer Anlage, bei der zwei Lichtbogen verwendet
werden, um einen einzigen Sendestromkreis zu speisen, und ferner eine Einrichtung,
um die genaue Lastverteilung zwischen den parallelen Stromkreisen zu sichern.
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Fig. 3 ist ein Schema einer Anlage, welche der nach Fig. 2 etwas ähnlich
ist, die jedoch auch dazu dient, die Betriebsfrequenz des Liditbogens auf einem
bestimmten Wert zu halten.
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Fig. q. ist ein Schema von einem Teil für eine mögliche Abänderung.
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Der Stabilisierungsstromkreis, welcher bei unstabiler Wirkungsweise
energievernichtend wirkt, kann auch zu anderen Zwecken benutzt werden, z. B. kann
er bei lIultil>lexbetrieb auch dazu dienen, eine nachteilige oder schädliche Kopplung
zwischen den beiden nahe beieinander angeordneten Anlageei zu verhindern.
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Die Stabilisierung der Stromleitung ist ferner nützlich, wenn zwei
oder mehr Lichtbogen in Parallelschaltung betrieben werden. da dadurch Ausgleichströnien
vorgebeugt wird. So sind in Fig. 2 die Lichtbogen ;o und ; r mit einem gemeinsamen
Arbeitsstromkreis verbunden, welcher die Antenne 52. die Antennenspule ;; und die
Erde 54 enthält.
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In Fig. i kommen die radiofrequenten Ströme, die durch die beiden
Lichtbogen i i und 12 erzeugt werden, in getrennten Arbeitsstromkreisen
zur
Verwendung. Der Arbeitsstromkreis, der von dem Lichtbogen i i gespeist wird, umfaßt
die Antenne 13, die Antennenspule 14, den unteren Teil der Spule 15 und die Erde
16. Der andere Lichtbogen t speist einen ähnlichen Arbeitsstromkreis r 7. 18, i
g, 2o. jeder dieser Arbeitsstromkreise ist fest gekoppelt -mit einem Stromkreis,
der von der Energiequelle gespeist wird, z. B. unter Verwendung der Spulen 15 und
t 9 als Autotransformatoren, welche mit den Lichtbogen i i bzw. 12 in Reihe geschaltet
sind. Infolge dieser Verbindung ist es möglich, den Betriebspunkt des Lichtbogens
durch ein passendes Übersetzungsverhältnis so zu wählen. _daß er mit einer hohen
Spannung, aber einem niedrigen Strom arbeitet. Der Arbeitsstroinkreis dagegen wird
mit- der gewünschten Stromstärke durch die transformatorische Wirkung gespeist.
Auf diese Weise wird der Lichtbogen daran gehindert, Energie zu vernichten.
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jeder der Lichtbogen 11, 12 wird, wie gezeichnet, durch eine Gleichstromquelle
2i, 22 über die übliche Magnetspule 23, 24 gespeist. Diese Spule dient nicht nur
dazu, den Lichtbogen in bekannter Weise zu beeinflussen, sondern er verhindert auch,
daß Hochfrequenzstrorn durch die Gleichstromquelle fließt.
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Wenn zwei oder mehr Sendestationen nahe beieinander angeordnet sind,
so ist eine schädliche kapazitive Kopplung zwischen ihren Antennen 13 und 17 vorhanden,
was für den Fall, daß sie nicht beseitigt wird, ernstliche Störungen zwischen den
Stationen verursacht. Die schädlichsten Einflüsse werden durch zusätzliche Ströme
hervorgerufen. welche durch die Lichtbogen i i und 12 mit einer anderen Frequenz
als der des Lichtbogens fließen. Wenn ferner der eine oder der andere Lichtbogenstromkreis
beim Senden geöffnet oder geschlossen wird, so werden die Konstanten des Stromkreises,
welcher mit dem anderen Lichtbogen verbunden ist, geändert, und selbst wenn diese
Veränderung auch nur klein ist, so wird der Lichtbogen doch, da er für solche Wechsel
empfindlich ist, in einer abweichenden oder unstabilen Weise arbeiten. -Die Erfindung
vermeidet die Möglichkeit solcher Vorkommnisse dadurch, daß in Reihe mit jedem der
Lichtbogen ein Stromkreis eingefügt ist, welcher aus einer Induktivität 25 oder
26 und einer Kapazität 27 oder 28 besteht und auf Resonanz mit der Betriebsfrequenz
desjenigen Lichtbogens eingestellt ist, finit dein er verbunden ist. Auf diese Weise
wird ein Spannungsknoten 31 oder 32 in bezug auf die Erde erhalten, und die Potentialdifferenz
an einem Widerstande 29 oder 3o, welcher zwischen diesem Punkt und der Erde eingeschaltet
ist, ist für die Betriebsfrequent des Lichtbogens gering. Für Ströme von anderer
Frequenz dagegen wird die Potentialdifferenz erheblich vergrößert, und der `:Widerstand'
dient so dazu, die störenden Ströme abzuleiten. Dies erfolgt wirklich dann, wenn
sich störende Ströme infolge der -Nähe der beiden Anlagen einstellen wollen.
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jeder Strom, der infolge der Störung in dem Lichtbogen fließt, ist
so gering, claß dadurch kein wesentlicher Spannungsabfall ini Lichtbogen selbst
zustande kommen kann.
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Zur Ausgleichung für eine etwa zwischen den Spulen 15 und 25 bestehende
Kopplung sind zwei Spulen 33, 34. mit veränderlicher Kopplung und in Reilie in dem
Stretnkreis angeordnet. Durch geeignete Einstellugdieser Spulen kann die Wirkung
der zusätzlichen Kopplung beseitigt werden. Eine ähnliche Anordnung von Spulen 35,
36 ist für den anderen Lichtbogenstromkreis angegeben.
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Das Zeichengeben in der links gezeichneten Anlage kann durch Kurzschließen
des Widerstandes 29 erfolgen, welcher dazu dient, den Irnergiefluß nach der Spule
1 5 aufzuhalten. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Stromschlüssel 37 verwendet
«erden. Da der Widerstand 29 mit Knotenpunkten verbunden ist. so ist die Funkenbildung
beim Öffnen der Kontakte 37 auf ein geringstes Maß zurückgeführt. Eine ähnliche
Anordnung ist für die rechts gezeichnete Sendeanlage vorgesehen. Um die Belastung
des Lichtbogens konstant zu halten und dennoch gleichwellige Zeichen zu erzeugen,
kann ein Stromkreis 38 vorgesehen werden, welcher mit der Spule 25 induktiv gekoppelt
ist und einen dem Widerstand der Sendeanlage gleichwertigen Widerstand 39 besitzt.
Der Stromschlüssel _1o ist so angeordnet, daß er gleichzeitig mit den Stromschlüsseln
37 geschlossen wird, wodurch der Lichtbogen i r, trenn nicht gesendet wird, den
Widerstand 39 finit Energie beliefert. E,in Stromkreis 41, welcher dein soeben beschriebenen
vollkommen ähnlich ist. ist auch für die rechts gezeichnete Anlage vorgesehen.
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Die Erfindung hat, wenn sie in der beschriebenen Weise angewendet
wird, viele Vorteile. Es kann ein Mehrfachsystem in einem Raum betrieben werden,
ohne die Notwendigkeit, die Sender weitgehend zu trennen. Ferner arbeiten die Lichtbogen
infolge der Verwendung der Spulen 15, 19 als Autotrans-. formatoren finit einer
hohen Wirksamkeit.
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Es wurde beschrieben, daß der den Widerstand 29 oder 3o enthaltende,
energieverzehrende Stromkreis zur Ableitung von Schwingungsenergie dient. jedoch
ist dies nur eine besondere und abweichende Wirkung dieses Stromkreises, welche
zu dein grundlegenden Merkmal, das bei den anderen Ausführungformen
vorhanden
ist, hinzukommt und darin besteht, die Wirkung de: 1--ichtbogens zu stabilisieren.
@ Im vorliegenden Falle wird die Stabilisierung hinsichtlich der Betriebsfrequenz
erreicht. Wenn z. B. der Lichtbogen r i dazu nei"t, mit einer anderen Frequenz zu
schwingen als der, für welche der Stromkreis 259 27 abgestimmt ist, so wird eine
viel größere.Potentialdifferenz am Widerstande 29 entstehen und daher ein Energieverlust
auftreten. Da beobachtet worden ist, dafi Lichtbogen einer Wirkungsweise ausweichen,
bei der sie unnötige Energie verschwenden. so folgt, daß der Lichtbogen i i seine
unerwünschte Frequenz verlassen und zu derjenigen zurückkehren wird. auf die der
Stromkreis 25,27 abgestimmt ist. Ferner dient der Widerstand 29 auch als
Nebenleitung für höhere Stromharmonische, welche von dein Lichtbogen i i herrühren.
und er verhindert diese daran. in den Strahlungsstromkreis zu gelangen. Es wird
mit größerer Annäherung eine reine Sinuswelle erzeugt. wodurch eine Störung auf
ein geringstes 11a13 zurückgeführt wird.
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Obwohl in Fig. i eine Anordnung für die Vergrößerung der Wirksamkeit
des Lichtbogens dargestellt ist, welche die Transformatorspule i9 enthält, so entsteht
die Notwendigkeit zur Stabilisierung der Wirkung des Betriebes des Lichtbogens auch
in Verbindung mit anderen Anordnungen. besonders bei solchen, mit deren Hilfe der
größte Wirkungsgrad angestrebt wird. Z. B. ist in Fig. 2 der Lichtbogen .42 für
die Energiebelieferung des Arbeitskreises vorgesehen. welcher aus der Antenne 43,
der Antennenspule 44 und der Erde .I7 besteht. Um die Wirksamkeit des -Lichtbogens
zu vergrößern. ist zu einer Anordnung gegriffen. bei der von einem Stromkreis Gebrauch
gemacht wird. der parallel zum Lichtbogen liegt. aber mit dem Antennenstromkreis
verbunden ist. Dieser parallele Stromkreis enthält einen Kondensator io und eine
Spule 4.8. die' mit der Spule" 5 gekoppelt ist, die in Reihe mit dem Lichtbogen
liegt. Ein Kern .4q liegt in diesen beiden Spulen. Der Stromkreis 4.8. io bildet
eine zusätzliche Leitung für den Betriebsstrom unter Ausschluß des- Lichtbogens
s= selbst. Auf diese Weise kann der Belastungsstrom viel größer gemacht werden als
der Strom des Lichtbogens allein. wobei die Vorteile erreicht «-erden, welche -für
die Anordnung zur Vergrößerung-der Wirkung in Verbindung mit `Fi`. i erläutert worden
sind.
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Die Stabilisierung der Stromleitung ist ferner nützlich, wenn -zwei
oder mehr Lichtbngen ii-t Parallelschaltung betrieben werden, da dadurch Ausgleichströnien
vorgebeu-t wird. So sind in hig. 2 die Lichtbogen ;o und 51 . mit einem gemeinsamen
Arbeitsstromkreis verbunden, welcher die Antenne 5=, die Antennenspule 53 und die
Erde 54. enthält. Ein Kondensator 55 oder 56 .ist anschließend an den Verbindungspunkt
57 in jeder Stromleitung eingefügt. Diese Kondensatoren sind so bemessen. daß, wenn
die richtige Lasteinteilung zwischen den Lichtbogen 5o und 5 t besteht. deren Klemmen
58 und 59, welche am weitesten von dein Verbindungspunkt 57 ab liegen, gleiches
Potential besitzen. Ein Widerstand 6o, welcher zwischen diesen beiden funkten liegt,
wird keinen Strom führen; und daher wird kein nutzloser Energieverbrauch auftreten.
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\V enn jetzt zwischen den Lichtbogen 5o und 5i Ausgleichströme entstehen,
so werden die Punkte 58 und 59 nicht mehr länger dasselbe Potential haben,
und es wird ein Strom durch den Widerstand 6o fließen. Die oben beschriebene Eigenschaft
des Lichtbogens, welche ihn veranlaßt, eine Stromleitung oder eine Arbeitsweise
vorzuziehen, bei der der geringste Energieverlust auftritt, wird die Lichtbogen
veranlassen, die Belastung richtig zu teilen.
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Die Einrichtung zur Stabilisierung der Stromleitung nach Fig. 2 hat
noch eine andere nützliche Wirkung. Die von dem Lichtbogen erzeugten höheren Stromharmonischen
werden an der Einwirkung auf den Arbeitsstromkreis behindert. da sie dazu aufgebraucht
werden. Energie entweder in dem Kern . oder im Widerstande 6o zu vernichten. In
der Fig. 2_sind keine Anordnungen getroffen, um die Betriebsfrequenz zu stabilisieren.
Dies kann jedoch ebenfalls erreicht werden, z. B. in der in Fig. 3 dargestellten
Weise.
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In dieser Figur sind die Lichtbogen 61. 62 wiederum in Parallelschaltung
angeordnet, um einen gemeinsamen Arbeitsstromkreis. der die Antenne 63. die Antennenspule
6.4 und die Erde 65 enthält, zu beliefern. Die Stabilisierung der Frequenz ist,
wie in Fig. i, durch die Anordnung eines in Reihe mit jedem Lichtbogen geschalteten
Stromkreises erreicht, welcher auf die verlangte Frequenz abgestimmt und durch einen
Widerstand überbrückt ist. Für den Lichtbogen 61 besteht dieser Stromkreis aus einer
Induktivität 66 und einer Kapazität ()7, die durch einen Widerstand 68 überbrückt
sind. Für den Lichtbogen (i2 besteht der abgestimmte Stromkreis aus einer Induktivität
69 und einer Kapazität 70, die durch einen Widerstand 7 i überbrückt
sind. Die Stabilisierung der Frequenz vollzieht sich im wesentlichen in derselben
Weise. wie es bereits in Verbindung mit Fig. t erläutert wurde.
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Die Stabilisierung der Stromleitung wird bei dieser Figur mit Hilfe
von Impedanzen 76
und 72 erreicht, welche anschließend an
den Verbindungspunkt 73 angeordnet sind. Diese Impedanzen sind als Induktanzspulen
dargestellt, obwohl natürlich auch Kondensatoren wie in Fig. 2 gebraucht werden
könnten. jedenfalls sind sie so bemessen. daß die Punkte 74 und 75, die den Klemmen
entsprechen, welche am weitesten von dem Verbindungspunkt 73 ab liegen, bei normalem
Betriebe gleiches Potential besitzen. Beim Auftreten irgendwelcher Ausgleichströnie
besteht diese Beziehung nicht länger, und infolge des die Widerstände 68 und 71
in Reihe durchfließenden Stromes entsteht ein Energieverlust.
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In den Figuren, soweit sie bisher beschrieben sind, wird der Energieverbrauch.
welcher dann auftritt, wenn der Lichtbogenstromkreis unstabil wird, mit Hilfe eines
Ohmschen Widerstandes erreicht. Es können jedoch andere Formen von Energieverbrauchern
an Stelle oder in Verbindung mit solchen Teilen verwendet werden. Z. B. ist in Fig.
4 der Widerstand 77, welcher den Widerständen 29. 30 in Fig. r oder den Widerständen
6o in Fig. 2 oder den Widerständen 68 und 71z in Fig. 3 entspricht, wie ersichtlich.
durch einen anderen stromverbrauchenden Stromkreis überbrückt, welcher aus dem parallelen
Resonanzstromkreis besteht. der -durch eine Induktivität 78 und eine dazu parallel
geschaltete Kapazität 79 gebildet wird. Dieser Resonanzstromkreis ist auf die Betriebsfrequenz
des Lichtbogens abgestimmt, und sobald der Lichtbogen unstabil wird, entsteht ein
vergrößerter Strom in diesem Stromkreis und infolgedessen ein vergrößerter Energieverlust.
Ferner ist die Erfindung; obwohl sie in Verbindung mit Lichtbogen beschrieben worden
ist, ebenso brauchbar in Verbindung mit anderen Erzeugern für Hochfrequenzschwingungen
wie z. B. Vakuumröhren o. dgl., welche ebenfalls dieselbe Neigung zu unstabilem
Verhalten haben.