DE633259C - Anordnung zur Erzeugung von Wechselstroemen - Google Patents
Anordnung zur Erzeugung von WechselstroemenInfo
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- DE633259C DE633259C DEM125431D DEM0125431D DE633259C DE 633259 C DE633259 C DE 633259C DE M125431 D DEM125431 D DE M125431D DE M0125431 D DEM0125431 D DE M0125431D DE 633259 C DE633259 C DE 633259C
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- H02K99/10—Generators
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- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Description
REICHS
Es ist bereits bekannt, mechanische Energie in elektrische durch periodische Änderung
der elektrischen Größen eines Sehwingungskreises umzuformen; auch ist bereits eine zur Ausübung dieses Verfahreiis geeignete
Anordnung vorgeschlagen worden. Dieses Verfahren beruht darauf, daß bei einem bestimmten Verhältnis zwischen der Periode
der Änderung der elektrischen Größen und
to der Eigenschwingungsperiode des Schwingungskreises einerseits und zwischen der
relativen Änderung der elektrischen Größe m und dem Dämpfungsdekrement der Eigenschwingungen
δ anderseits in dem Kreise ungedämpfte elektrische Schwingungen mit einer der doppelten Änderungsperiode der
elektrischen Größen genau gleichen Periode entstehen. Dabei wird die Energie dieser
Schwingungen auf Kosten der zur periodisehen Änderung der elektrischen Größen erforderlichen
äußeren (mechanischen oder elektrischen) Antriebsleistung erhalten.
Im einfachsten Falle des Schwingungskreises, bestehend aus Kapazität und Selbstinduktion,
kann diese letzte Bedingung in »5 Form von
m>±ö (i)
ausgedrückt werden.
Unter dieser Bedingung entstehen in dem Kreise elektrische Schwingungen auch bei
Abwesenheit irgendwelcher in das System einzuführenden elektromotorischen Kräfte.
Ist aber diese Bedingung nicht erfüllt, so wird der Kreis keine äußere Antriebsleistung
aufnehmen, und es werden keine Schwingungen erregt.
Den Gegenstand der Erfindung bildet- nun
eine neue Anordnung, in welcher die Arbeit der äußeren, die elektrischen Größen des
Kreises ändernden Kraft auch dann ausgenutzt wird, wenn die Bedingung (1) nicht
erfüllt ist, d. h. falls sich die Anordnung nicht selbst erregt. Zur Erläuterung des
Wesens der Erfindung wird folgender Fall betrachtet.
Es soll ein elektrischer Schwingungskreis gegeben sein, welcher aus einer Kapazität C,
■- einem Ohmschen Widerstand R und einer veränderlichen, z. B. auf irgendeine Weise
mechanisch veränderlichen Selbstinduktion^^
besteht. i-'-k^
Nehmen wir an, daß die periodisch "z£ß*5
nach dem Gesetze ^5Av
L = Lc (i -|- ?«.·sin2 cot) (2)
bewirkte Änderung der. Selbstinduktion, wobei ω gleich bzw. annähernd gleich der Eigenfrequenz
Cu0 des Kreises ist, zur Erregung
iider Schwingungen nicht ausreicht.
;s\?Es soll weiter auf den Kreis in üblicher ßg
$f|eise (z. B. induktiv) ein gewisse EMK
pv=£"o sin (ωί-\-ψ) derart einwirken, daß
'die die Vorgänge im Schwingungskreis bestimmende Differentialgleichung in folgender
Weise ausgedrückt werden kann:
L0 — (1 4- m sin 2 ω t) i — Ri 4 = Eosax (a>t -\-
<p) .
(3)
15 Daraus bekommen wir bekanntlich die Gleichung für die Energie
T
T
= fEüi sin (cot -f- <p)dt —Loa>inß'2 cos wtdt,
0-- O
wobei Γ = -
ist.
(4)
Da rnan bei kleinen Werten vom m annähernd
^ = CCCOS(COi <p0)
setzen kann, so führt die Gleichung (4) zur folgenden Gleichung
τ
: IEidt = E0CL- sin (φ0
φ)
:fi-| L0W COS
(5)
(6)
Im besonderen Falle bei
haben wir
=! R — ^
(7)
Den Inhalt der Gleichung (7) kann man
in folgender Weise ausdrücken. Bei Anwesenheit
einer synchronen periodischen Änderung der Selbstinduktion eines Schwingungskreises
mit entsprechender Phase wird die in dem
Schwingungskreis vernichtete Arbeit /Ri2dt
nicht nur auf Kosten der Arbeit der von
(τ \ /Eidtj, sondern
ο / auch auf Kosten der äußeren, die Selbst-
induktion ändernden Kraft = I— erhalten.
Wie weiter aus der Gleichung (7) zu ersehen ist, ist das Verhältnis der Leistung Pc,
welche in den Kreis durch die äußere EMK eingeführt wird, zur Leistung Pp, welche in
den Kreis durch die Änderung der Selbstinduktion geliefert wird, gleich
' —m
m
2 '
■· (8)
Es ist also sehr klein, falls — dim den Wert 1
η '
nur wenig übersteigt.
In diesem Falle wird die in den Kreis gelieferte Leistung praktisch allein durch die
für die Änderung der Selbstinduktion aufgewandte Arbeit bestimmt.
Aus der allgemeinen Gleichung (6) kann man noch den folgenden Schluß ziehen. Da
die Phase φ0 des Stromes i sowohl von den
elektrischen Größen des Schwingungskreises als auch von der Phase φ der von außen wirkenden
EMK abhängig ist, so hängt folglich die Amplitude der erregten Schwingungen im wesentlichen von φ ab.
Die Erfindung bezieht sich nun auf eine Anordnung, die aus einem Schwingungskreis
mit periodisch durch äußere Einwirkung veränderlichen elektrischen Größen (Kapazität,
Selbstinduktion oder beide zugleich) besteht, indem die relative periodische Änderung der
elektrischen Größen allein nicht zur Erregung von Schwingungen ausreicht. Erfindungsgemäß
wird dem Schwingungskreis von außen eine periodische EMK zugeführt, deren Periode ein ganzes Vielfaches der
Periode der Änderung der elektrischen Größen des Kreises ist. Das wirksamste Verhältnis
der Frequenzen wird dann erhalten, wenn die Frequenz ωρ der Änderung der
ίο elektrischen Größen das Doppelte der Fre-'
quenz der von außen wirkenden EMK beträgt, welche ihrerseits der mittleren Eigenfrequenz
ω0 des Schwingungskreises gleich ist, d. h. falls ωρ = 2 ca und ω = ω0 ist.
t5 Es ergibt sich also aus dem Obenstehenden,
daß die Anordnung als ein nicht voll erregter mit periodischen Änderungen der
elektrischen Größen arbeitender Schwingungskreis mit Fremderregung zu betrachten
ist.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
dargestellt.
Hier ist mit ι der sich vor den feststehenden, die Selbstinduktion des Schwingungskreises bildenden Spulen 7 bewegende Läufer
bezeichnet, welcher von dem Motor 2 angetrieben wird. Mit 3 ist ein kleiner Wechselstromgenerator
üblicher Art bezeichnet, weleher eine Frequenz gibt, die genau der Hälfte
der Frequenz der Änderung der Selbstinduktion ist. Da die letztere durch die Umdrehungszahl
des Motors bestimmt ist, wenn der Läufer mit der Motorwelle entweder unmittelbar
oder durch ein Zahnradgetriebe gekupelt ist, so ist zur sicheren Einhaltung der genau vielfachen Frequenz der die Fremderregung
liefernden Maschine auch die Welle dieser Maschine mit der Motorwelle entweder unmittelbar oder durch die Zahnräder 4'
und 4" verbunden. Die von der Maschine 3 gelieferte Spannung wird dem Schwingungskreis mittels der miteinander induktiv gekoppelten
Spulen 5, 6 eines Transformators zugeführt. 8 ist die Kapazität des Schwingungskreises.
Mit 9' und 9" sind die Klemmen für die Einschaltung der Belastung und mit 10 die Klemmen der veränderlichen
Selbstinduktion bezeichnet. Die Klemmen 9' und 9" werden entweder kurzgeschlossen
oder durch . eine entsprechend bemessene Drosselspule miteinander verbunden.
Mittels üblicher Mittel kann man auch die gewünschte Phasendifferenz zwischen der
periodischen Änderung der elektrischen Größe und der von außen wirkenden EMK einstellen.
Zweckmäßig wird in den Schwingungskreis zum Stabilisieren der Wechselstromamplitude
noch eine Drosselspule mit einem Kern aus magnetisierbarem Werkstoff und
einer Einrichtung eingeschaltet, welche die Einstellung des Arbeitspunktes auf der Magnetisierungskurve
gestattet.
Claims (4)
1. Anordnung zur Erzeugung von Wechselströmen, bei der die Umwandlung
der mechanischen Energie in elektrische durch periodische Änderung der
elektrischen Größen eines Schwingungskreises mit der doppelten Frequenz des
erzeugten Stromes bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß außer der periodischen
Änderung einer oder mehrerer elektrischer Größen (Selbstinduktion. Kapazität oder beider zusammen) des
Schwingungskreises auf den Schwingungskreis noch zusätzlich eine äußere
EMK einwirkt, deren Periode ein ganzes Vielfaches der Periode der Änderung der
elektrischen Größen und gleich oder annähernd gleich der mittleren Eigenperiode des Kreises ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative
Änderung der elektrischen Größe des Schwingüngskreises derart gewählt ist,
daß sie allein zur Erregung der Schwingungen nicht ausreicht.
3. Anordnung nach Anspruch X, dadurch gekennzeichnet, daß zum Stabilisieren
der Wechselstromamplitude in den Schwingungskreis eine Drosselspule mit
einem Kern aus magnetisierbarem Werkstoff und einer Einrichtung eingeschaltet wird, welche die Einstellung des Arbeitspunktes auf der Magnetisierungskurve
gestattet.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erforderliche
ganzzahlige vielfache Verhältnis zwischen der Periode der von außen einwirkenden
EMK und der Periode der Änderung einer oder mehrerer elektri- l°5
scher Größen entweder durch starre Kupplung oder durch Kupplung mittels eines Zahnrad- oder Schneckengetriebes
der Welle des Antriebsmotors sowohl mit der Welle der die. periodische Änderung der elektrischen Größen bewirkenden Vorrichtung
als auch mit der Welle eines Hilfsstromerzeugers, der als Quelle für die
Fremderregung dient, erreicht wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU633259X | 1932-10-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE633259C true DE633259C (de) | 1936-07-23 |
Family
ID=21616289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEM125431D Expired DE633259C (de) | 1932-10-29 | 1933-10-29 | Anordnung zur Erzeugung von Wechselstroemen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE633259C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1983001713A1 (en) * | 1981-10-29 | 1983-05-11 | Cap, Ferdinand | Parametric electric machine |
-
1933
- 1933-10-29 DE DEM125431D patent/DE633259C/de not_active Expired
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1983001713A1 (en) * | 1981-10-29 | 1983-05-11 | Cap, Ferdinand | Parametric electric machine |
AT380358B (de) * | 1981-10-29 | 1986-05-12 | Ver Oesterr Industrieller | Parametrische elektrische maschine |
US4622510A (en) * | 1981-10-29 | 1986-11-11 | Ferdinand Cap | Parametric electric machine |
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