DE510930C - Hoch- oder Mittelfrequenzanlage mit Kondensatoren bzw. Kapazitaeten im Aussenkreise der Maschine und unter Vermeidung einer Paralleldrossel - Google Patents

Description

Es sind mehrere Verfahren zum Konstanthalten der Spannungen von gewöhnlichen Wechselstrotnmaschinen, unabhängig von der Belastung, bekannt. Sie scheitern aber daran, daß sie entweder sehr kompliziert oder unzureichend sind. Bei Mittel- und Hochfrequenzmaschinen läßt sich jedoch nach der Erfindung die Aufgabe sehr einfach und vollständig lösen, indem man die im Außenkreis der Maschine geschalteten Kondensatoren und Selbstinduktionen passend bemißt. Dabei braucht man auch nicht parallel zur Energiequelle Selbstinduktion zu schalten. Nach der Erfindung kann man den gewünschten Selbstregulierungseffekt dadurch herbeiführen, daß der resultierende scheinbare Widerstand der von den Maschinenklemmen gespeisten Anlage kapazitiv ist und angenähert halb so klein ist wie die Eigenreaktanz der Maschine.

ao Ein einfacher Fall einer derartigen Anlage ist in Fig. 1 dargestellt. Hier bedeuten M eine Mittel- oder Hochfrequenzmaschine, C eine Kapazität, L gegebenenfalls eine einstellbare Selbstinduktion, T einen Transformator, V irgendeinen Verbraucher (Wasserwiderstand, Frequenzwandler, Antenne usw.).

Dieser Fall ist enthalten in einem reduzierten Schema (Fig. 2), worauf sich jede auch noch so komplizierte Anlage zurückführen läßt, unabhängig davon, wieviel Kreise von den Klemmen k, k der Maschine gespeist werden.

In der Fig. 2 bedeuten R₀ = ω L₀ die Eigenreaktanz der Maschine und R bzw. r den auf die Maschinenklemmen umgerechneten resultierenden, äquivalenten scheinbaren bzw. Ohmschen Widerstand der Anlage.

Nach der Erfindung muß man die in der Anlage vorhandenen Kapazitäten und Selbstinduktionen so bemessen, daß der resultierende scheinbare Widerstand R kapazitiv ist und dem Betrag nach gleich oder nahezu gleich der halben Eigenreaktanz R₀ der Maschine.

Im Falle der Anlage nach Fig. 1 muß also der resultierende scheinbare (kapazitive) Widerstand des Außenkreises

sein, wobei ω die Kreisfrequenz, L die gesamte Selbstinduktion des Außenteils des Maschinenkreises, also auch des Transfor-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Mendel Osnos in Berlin.

mators T (mit Berücksichtigung der Rückwirkung des sekundären Teiles), L₀ die Selbstinduktion der Maschine bzw. desjenigen Teiles ist, an dem die Spannung konstant gehalten werden soll.

Es läßt sich beweisen, daß bei diesen Verhältnissen die Klemmspannung der Maschine, unabhängig von der Belastung, ganz oder nahezu ganz konstant bleibt, und zwar nahezu

ίο gleich der Leer lauf spannung bei konstanter Gleichstromerregung der Maschine. Dies geht aus dem Vektordiagramm (Fig. 3) für die Spannungsverteilung bei der Schaltung nach Fig. ι hervor. Hier bedeuten OA die innere Spannung e₁ der Maschine, OF ihren Strom J, AB den durch die Selbstinduktion L₀. der Maschine verursachten induktiven Spannungsabfall JbiL₀ ; OB ist dann die Klemmenspannung der Maschine, wenn ihr Ohmscher

ao Spannungsabfall als unerheblich vernachlässigt wird. BC ist der induktive Spannungsabfall JcoL in der Drossel L (einschließlich die Selbstinduktion des Transformators mit Berücksichtigung der Rückwirkung seines sekundären Teiles) und CD der kapazitive

Spannungsabfall -^ am Kondensator C. Die

resultierende Spannung OD ist die für die Nutzleistung und die Ohmseben Verluste der Anlage in Betracht kommende, mit dem Maschinenstrom gleichphasige Spannungskomponente (Wattspannung der Maschine). Da sie in Phase mit dem Strom ist, steht sie senkrecht auf der induktiven Spannungskomponente AB.

Soll nun die Klemmenspannung OB unabhängig vom Strom konstant bleiben, d. h. dauernd gleich der inneren Spannung OA sein, so muß das Dreieck AOB dauernd ein gleichseitiges bleiben, was immer der Fall sein wird, wenn seine Höhe OD die Basis AB halbiert,

d. h. wenn BD =

AB

ist. Nun ist aber

BD = Co — CB = X— Jö>L ..= und AB = JaL₀, also muß sein:

- ω

oder

ι
w C

Der linke Teil dieser Formel bedeutet den Betrag des resultierenden scheinbaren Widerstandes des an die Maschinenklemmen angeschlossenen Außenkreises (also R beim Schema Fig. 2) und der letzte Teil die Eigenreaktanz R₀ der Maschine. Mithin läßt sich der Erfindungsgedanke durch den folgenden Satz ausdrücken:

Damit die Spannung an den von einer mittel- oder hochfrequenten Energiequelle gespeisten Klemmen ganz oder nahezu ganz unabhängig von der Belastung bleibt, muß der resultierende scheinbare Widerstand der an diese Klemmen angeschlossenen Anlage im Betrag etwa halb so klein und vom umgekehrten Zeichen sein als der induktive Widerstand der Energiequelle bis zu diesen Klemmen.

Die Parallelschaltung einer besonderen Drossel ist dazu nicht erforderlich. Vielmehr kann die Anlage eine reine Serienanlage sein (Fig. 1) oder auch aus komplizierteren Kreisen bestehen; sie muß jedenfalls an einer oder mehreren Stellen Kondensatoren enthalten. Auch die bekannte Schaltung mit parallel zur Maschinenklemme geschalteten Kondensatoren fällt gleichfalls darunter.

Das Neue der Erfindung besteht somit darin, daß es ermöglicht wird, bei bekannten Anlagen für Mittel- und Hochfrequenz ohne Verwendung besonderer mehr oder weniger komplizierter Apparate und auch ohne Paralleldrosseln ausschließlich durch, zweckmäßige Bemessung der Abstimmorgaiie die Klemmenspannung des Generators der Größe nach gleich oder nahezu gleich der Leerlauf spannung zu erhalten.

Alles oben Gesagte gilt natürlich nicht nur für den Fall, daß als Energiequelle ein Generator dient, sondern auch, wenn die konstant zu haltende Spannung einer anderen Wechsel-Stromquelle, z. B. einem Transformator, Frequenzwandler usw., entnommen wird.

Die oben angegebene Bedingung für die günstige Arbeitsweise der Maschine steht in keinem Widerspruch mit den Forderungen der günstigen Abstimmung des Antennenkreises. Dieser kann vielmehr immer, wie üblich, angenähert auf Resonanz abgestimmt werden, und die gemäß der Erfindung vorzunehmende Abgleichung der Maschinenklemmenspannung angenähert auf ihren Leerlauf wert kann dann immer durch Einstellung der Abstimmorgane in den Vorkreisen, insbesondere den an die Maschinen angeschlossenen Kreisen, erreicht werden.

Der Umstand, daß die ganze Anlage in bezug auf die Maschine nicht vollkommen auf Resonanz abgestimmt ist, stellt auch in sonstigen Beziehungen praktisch keinen Nachteil für die Maschine dar, da der hierbei erzielte Leistungsfaktor in der Regel innerhalb der auch in der Niederfrequenztechnik übliehen Grenzen bleibt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hoch- oder Mittelfrequenzanlage mit Kondensatoren bzw. Kapazitäten im iao Außenkreise der Maschine und unter Vermeidung einer Paralleldrossel, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß der resultierende scheinbare Widerstand der an die Maschinenklemmen angeschlossenen Anlage dem Betrag nach angenähert halb so klein und vom umgekehrten Zeichen ist wie der scheinbare Widerstand der Maschine bis zu diesen Klemmen, zum Zwecke, daß die Klemmenspannung der Maschine bei Belastung angenähert dieselbe wie beim Leerlauf ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen