DE645406C

DE645406C - Method for generating a beat current of low frequency

Info

Publication number: DE645406C
Application number: DEA64858D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-01-23
Filing date: 1932-01-24
Publication date: 1937-05-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Schwebungsströmen niederer Frequenz mit Hilfe einer Stromquelle von üblicher Netzfrequenz, ohne daß dabei mechanisch bewegte Teile Verwendung finden. Die erfindungsgemäße Einrichtungbesteht aus von einer Netzstromquelle gespeisten Wechselstromkreisen, die außer dem Nutzgerät Kapazitäten, eisenhaltige Selbstinduktionen und Widerstände enthalten, die gegenseitig derart abgestimmt sind und von denen mindestens ein Element mit einer merklichen Zeitkonstante spannungsabhängig derart veränderlich ist, daß die Resonanzlage abwechselnd erreicht und verlassen wird. Durch Vormagnetisierung findet ein Arbeiten am Knie der Magnetisierung statt, so daß eine Kippwirkung entsteht. In solchen Kreisen steht der Strom nicht mehr in einer linearen Beziehung zu der aufgedrückten Spannung. Er wächst vielmehr proportional mit der Spannung nur bis zu einem gewissen Betrag an, der bestimmt ist durch die Sättigung des Eisenkreises der Selbstinduktionen, die Spannung der Wechselstromquelle und die Resonanzlage zwischen der Kapazität und der Selbstinduktion. Mit dem Erreichen dieses Betrages steigt der Strom sprunghaft auf einen sehr hohen Wert an. In diesem Augenblick nämlich tritt eine Art Resonanz ein zwischen der Kapazität und der infolge von Sättigung verringerten Selbstinduktion. Der Strom erreicht einen Wert, der angenähert durch das Verhältnis von Spannung zu Ohmschen Widerstand bestimmt ist. Läßt man nun die Wechselspannung nach dem Erreichen des Resonanzzustandes konstant, vergrößert hingegen entweder den Widerstand, die Selbstinduktion oder die Kapazität, dann tritt eine Verstimmung des Kreises ein, und der Strom fällt auf einen niederen Wert. Wird die Verstimmung rückgängig gemacht durch Wiederherstellung des ursprünglichen Wertes der geänderten Größe, dann tritt der ursprüngliche Resonanzfall wieder ein, und der Strom erreicht wieder seinen anfänglichen Wert. Wird eine der drei Größen etwa periodisch geändert, dann folgt die Amplitude des Stromes periodisch den Änderungen. Diese Eigenschaft wird gemäß der Erfindung zur Erzeugung von Schwebungsströmen niederer Frequenz verwendet. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können beispielsweise aus einem 60-periodischen Wechselstromnetz Schwebungsströme mit 30 Frequenzen je Sekunde bis zu einer einzigen Frequenz je 30 Sek. erzeugt werden.The invention relates to a device for generating lower beat currents Frequency with the help of a power source of the usual mains frequency, without doing this mechanically moving parts are used. The device according to the invention consists of AC circuits fed by a mains power source which, in addition to the utility device, have capacities, ferruginous self-inductions and resistances that are mutually such are matched and of which at least one element with a noticeable time constant is variable depending on the voltage in such a way that the resonance position is reached alternately and will leave. A work on the knee of the magnetization takes place through pre-magnetization instead, so that a tilting effect occurs. The electricity no longer stands in such circles in a linear relationship with the applied tension. Rather, it grows proportionally with the voltage only up to a certain amount, which is determined by the saturation of the iron circle of the self-induction, the voltage of the alternating current source and the resonance position between the capacitance and the self-induction. With the When this amount is reached, the current rises by leaps and bounds to a very high value. In For at this moment there is a kind of resonance between the capacity and the result self-induction diminished from saturation. The current reaches a value that approximates is determined by the ratio of voltage to ohmic resistance. Leaves the alternating voltage is now increased after the resonance state has been reached on the other hand, either the resistance, the self-induction or the capacitance, then the circuit becomes detuned, and the current drops to a low value. The detuning is reversed by Restoring the original value of the changed size, then the original occurs Resonance fall on again, and the current reaches its initial value again. If one of the three variables is changed periodically, then the amplitude of the current follows periodically the changes. This property is generated according to the invention used by low frequency beat currents. With the device according to the invention, for example, from one 60-periodic alternating current network beat currents with 30 frequencies per second can be generated up to a single frequency every 30 seconds.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen veranschaulicht, und zwar stellen die Abb. 1, 3, 4, S und 6 die erfindungsgemäßen Einrichtungen und die Abb. 2, 7 und 8 die Kurven des Wechselstromes bzw. des Schwebungsstromes an ver-The invention is illustrated in the drawing in several exemplary embodiments, namely, Figures 1, 3, 4, S and 6 represent the devices according to the invention and the Fig. 2, 7 and 8 the curves of the alternating current and the beat current at different

mit ι, die Kapazität als ein Kondensat! mit 2, die Selbstinduktion als Drosselspa mit 3 und die Eisenkerne der Selbstinduktion.:with ι, the capacity as a condensate! with 2, the self-induction as a choke spa with 3 and the iron cores of the self-induction .:

mit 3" bezeichnet. Die Klemmen 4 des Wechselstromkreises ι sind mit einer Wechselstromquelle 5 von Xetzfrequenz und die Klemmen 6 mit dem Xutzgerät, im vorliegenden Falle mit einer Glühlampe 7, verbunden. Die Selbstinduktion 3 ist beispielsweise in der Form aus zwei Drosselspulen mit je einem eigenen Eisenkern gebildet. Die eine Wicklung einer jeden Drosselspule liegt in dem Wechselstromkreis i. Beide Wicklungen sind zueinander parallel geschaltet. Zur Erzeugung eines gleichgerichteten, die Eisenkerne der Drosselspulen durchsetzenden Flusses ist in dem Stromkreis der zweiten Wicklungen der Drosselspulen in Reihenschaltung ein Gleichrichter Q eingeschaltet. Die zweiten Wicklungen der Drosselspulen sind so bemessen, daß etwa in ihnen induzierte Wechselspannungen sich gegenseitig aufheben, so daß ein Fließen eines Wechselstromes in dem Stromkreis des Gleichrichters 9 nicht möglich ist.labeled 3 ". Terminals 4 of the AC circuit ι are connected to an alternating current source 5 of Xetzfrequenz and the terminals 6 with the Xutzgerät, in the present case with an incandescent lamp 7, connected. The self-induction 3 is formed, for example, in the form of two choke coils, each with its own iron core. One winding one each choke coil is in the AC circuit i. Both windings are to each other connected in parallel. To generate a rectified, the iron cores of the reactors penetrating flux is in the circuit of the second windings of the Choke coils connected in series with a rectifier Q switched on. The second windings the choke coils are dimensioned so that any alternating voltages induced in them cancel each other out, so that an alternating current flows in the circuit of the rectifier 9 is not possible.

Die Gleichstromerregung dient dazu, eine Änderung des induktiven Widerstandes in Abhängigkeit von der Größe des durchgehenden Stromes zu erreichen, um damit den Durchgang durch die Resonanzlage zu erleichtern. Ohne Vormagnetisierung würde nämlich in erster Linie der geradlinig ansteigende Ast der Magnetisierungskurve durchlaufen werden. Das Verhältnis zwischen dem Fluß und dem erregenden Strom, das ein Maß für den induktiven Widerstand ist, bliebe infolgedessen nahezu konstant. Die Verhältnisse ändern sich jedoch, wenn die Drosselspulen eine Vormagnetisierung erhalten, die den Fluß um das Knie in der Magnetisierungskurve schwanken läßt und dadurch eine Änderung des Wechselstromwiderstandes in Abhängigkeit von der Größe des durchgehenden Stromes herbeiführt.The DC excitation is used to change the inductive resistance in Dependent on the size of the current to be achieved in order to facilitate the passage through the resonance position. Without pre-magnetization, the straight-line rising would primarily be Branch of the magnetization curve are run through. The relationship between the Flux and the exciting current, which is a measure of the inductive resistance, would remain as a result almost constant. The ratios change, however, when the reactors receive a bias, which increases the flux around the knee in the magnetization curve and thereby a change the alternating current resistance as a function of the magnitude of the current passing through brings about.

Diese Änderung des induktiven Widerstandes in dem Stromkreis unterstützt der Einfluß der Widerstandskennlinie der Glühlampe 7, deren mit der Erwärmung bei Stromdurchgaug zunehmender Widerstand bewirkt, daß der Stromkreis zunächst in die Resonanz lage gelangt und diese wieder selbsttätig verläßt. Infolgedessen ergibt sich die in Abb. 2 dargestellte Kurve 13 des in dem Wechselstromkreis ι fließenden Stromes, die gleichzeitig mit der Kurve 12 des Wechselstromes der Stromquelle 5 aufgetragen ist. Aus der Abb. 2 ersieht man, daß der im Wechselstromkreis 1 fließende Strom derart niedrige Frequenz' hat, daß die Helligkeit der Lampe 7 periodisch zwischen einem Mindest- und einem Höchstwert schwankt.This change in the inductive resistance in the circuit supports the influence of the resistance characteristic of the incandescent lamp 7, whose resistance, which increases with the heating during current passage, causes the circuit to first enter the resonance position and leave it again automatically. As a result, the curve 13 shown in Fig. 2 of the current flowing in the alternating current circuit ι is plotted simultaneously with the curve 12 of the alternating current of the power source 5. From Fig. 2 it can be seen that the current flowing in the alternating current circuit 1 has such a low frequency that the brightness of the lamp 7 fluctuates periodically between a minimum and a maximum value.

schiedenen Stellen des Wechselstromkreises der erfmdungsgemäßen Einrichtungen dar.different points of the alternating current circuit of the devices according to the invention.

In der Abb. 1 ist der Wechselstromkreis^-_; Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der In Fig. 1 the AC circuit is ^ - _; In the device according to the invention

.. ...·.. Γ.--...1 -^>1'^lf" Abb. 3, die im wesentlichen der Ausführungs- .. ... · .. Γ. - ... 1 - ^{> 1} ' ^lf "Fig. 3, which is essentially the execution

f der Abb. 1 entspricht, ist an den Klem- men 6 des Wechselstromkreises 1 die Spule 16 eines Relais 15 eingeschaltet, dessen Anker einen Stromkreis 17 steuert. Der induktive ' Widerstand des Relais 15 ändert sich vom Wert irn abgefallenen zum Wert im angezogenen Zustand und führt damit selbsttätig die Steuerung des Stromkreises durch die Resonanzlage hindurch herbei.f of Fig. 1 corresponds, is men to the Termi- 6 of the AC circuit 1, the coil 16 of a relay 15 turned on, the armature of which controls current circuit 17. The inductive resistance of the relay 15 changes from the value in the dropped state to the value in the attracted state and thus automatically controls the circuit through the resonance position.

In eier Abb. 4 ist vine zweite Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, welche eine Stromresonanzschaltung im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Spannungsresonanzschaltungen darstellt. Bei dieser Ausführung.^ form erregt die Wechselstromquelle 5 den Wechselstromkreis 1 in Parallelschaltung, und es ist zusätzlich zu der der Lampe 7 der Abb. 1 entsprechenden Lampe 18 noch eine weitere Lampe 19, und zwar zwischen der einen Klemme 4 der Wechselstromquelle 5 undeinem zwischen der Lampe 18 und dem Kondensator 2 bzw. dem Widerstand 20 liegenden Funkt des Wechselstromkreises 1 eingeschaltet. Der in dem Wechselstromkreis 1 und in der Lampe 18 fließende Strom ist in der Abb. 7 mit 21 und der in der Lampe 19 fließende Strom mit 22 bezeichnet. Aus der Abb. 7 ersieht man, daß beide Ströme gleiche Frequenz, aber gegeneinander eine Phasenver- ' Schiebung von i8o° besitzen, d. h. wenn die Lampe 18 aufleuchtet, ist die Lampe 19 dun kel, und umgekehrt. A second embodiment of the invention is illustrated in Fig. 4, which represents a current resonance circuit in contrast to the voltage resonance circuits described above. In this embodiment. ^ Form excite the alternating current source 5 to the AC circuit 1 in parallel connection, and it is in addition to the lamp 7 of Fig. 1 corresponding lamp 18 is still a further lamp 19, namely between the one terminal 4 of the alternating current source 5 anda between of the lamp 18 and the capacitor 2 or the resistor 20 lying point of the alternating current circuit 1 switched on. The current flowing in the alternating current circuit 1 and in the lamp 18 is denoted by 21 in FIG. 7 and the current flowing in the lamp 19 is denoted by 22. From Fig. 7 it can be seen that both currents have the same frequency but a phase shift of 180 ° with respect to one another, i. H. when the lamp 18 lights up, the lamp 19 is dark, and vice versa.

Bei der in der Abb. 5 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung sind zwei dem Stromkreis 1 der Abb. 1 entsprechende Wechselstromkreisel und 1' vorhanden. Diese Wechselstromkreise enthalten die Kondensat toren 2 und 2', die Drosselspulen 3 und 3' und die Widerstände 24 und 24', die zweckmäßig einstellbar ausgebildet sind. Als Nutzgerät ist ein Relais 25 vorhanden, dessen Erregerspule zwischen beide Drosselspulen 3 und 3' geschaltet ist. Der Anker des Relais 25 steuert einen Stromkreis 26, der die Wechselstrom-(jtielle27 und die Glühlampe 28 enthält. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in der ^ Zeichnung für die Erzeugung eines gleichgerichteten Flusses in den Eisenkernen der Drosselspulen die Akkumulatorenbatterien 29 und 29' angegeben. Durch entsprechende Bemessung der Sättigungsverhältnisse und der Trägheiten der Wechselstromkreise T und 1', insbesondere der Widerstände 24, 24', ist es möglich, die Zeitkonstanten der Stromkreise einzustellen und damit um ein geringes von- iao einander verschiedene Schwebungsfrequenzen zu erzeugen. Man wird also zu diesem Zwecke In the embodiment of the invention illustrated in FIG. 5 , there are two alternating current gyros and 1 ' corresponding to circuit 1 in FIG. These AC circuits contain the capacitors 2 and 2 ', the inductors 3 and 3' and the resistors 24 and 24 ', which are expediently designed to be adjustable. A relay 25 is provided as a useful device , the excitation coil of which is connected between the two choke coils 3 and 3 '. The armature of the relay 25 controls a circuit 26 which contains the alternating current (jtielle27 and the incandescent lamp 28. To simplify the illustration, the accumulator batteries 29 and 29 'are indicated in the drawing for the generation of a rectified flow in the iron cores of the choke coils. By appropriately dimensioning the saturation ratios and the inertia of the alternating current circuits T and 1 ', in particular the resistors 24, 24', it is possible to set the time constants of the circuits and thus to generate slightly different beat frequencies for this purpose

die Widerstände 24 und 24' einstellbar ausbilden. In der Relaiswicklung 25 entsteht also eine aus den Schwebungsfrequenzen der beiden Stromkreise 1 und 1' resultierende Schwebungsfrequenz geringer Schwingungszahl. Die Lampe 28 leuchtet demnach in verhältnismäßig großen Zeitabständen auf.form the resistors 24 and 24 'adjustable. In the relay winding 25 thus arises a beat frequency resulting from the beat frequencies of the two circuits 1 and 1 ' low number of vibrations. The lamp 28 therefore lights up at relatively long time intervals.

In der Abb. 8 ist mit 30 die Kurve der Schwebungsfrequenz oder die Umhüllende der Stromkurven des Kreises 1 der Abb. 5, mit 31 die Schwebungsfrequenz des Kreises 1' und mit 32 die Kurve des durch die Spule des Relais 25 hindurchfließenden resultierenden Schwebungsstromes bezeichnet.In Fig. 8, 30 is the curve of the beat frequency or the envelope of the Current curves of circle 1 of Fig. 5, with 31 the beat frequency of the circle 1 'and with 32 the curve of the through the coil of the Relay 25 referred to flowing through the resulting beat current.

Bei der Ausführungsform der Abb. 6 ist eine Zweilampenanordnung vorhanden für abwechselndes Aufleuchten der Lampen, ähnlich wie bei der Ausführungsform der Abb. 4. In den Wechselstromkreis 1 ist die Primärwicklung eines Transformators 34 eingeschaltet. Die Primärwicklung eines zweiten Transformators 35 liegt parallel zu der Wechselstromquelle 5. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 34 und 35 bilden eine Reihenschaltung, in der noch der zweckmäßig veränderliche Widerstand 36 und die Glühlampe 2,7 eingeschaltet sind. Zwischen den Sekundärwicklungen der Transformatoren 34 und 35 einerseits und zwischen dem Widerstand 36 und der Glühlampe 37 andererseits liegt die zweite Glühlampe 38. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren 34 und 35 sind nun derart geschaltet, daß in dem Augenblick, in dem der Strom in dem Stromkreis 1 seinen Mindestwert besitzt, die Lampe 38 aufleuchtet. Die Lampe 37 bleibt jedoch völlig dunkel, da die Spannung am Transformator 34 sehr klein, andererseits aber dessen induktiver Widerstand so hoch ist, daß vom Transformator 34 her keine ausreichende Speisung erfolgen kann. Wenn dagegen der Strom in dem Stromkreis ι seinen Höchstwert besitzt, leuchtet die Lampe 37 auf, da in diesem Augenblick die ganze Spannung, die aus der Summe der Spannungen der beiden Transformatoren 34 und 35 gebildet ist, an der Lampe 37 liegt; über den Brückenzweig 38 fließt dagegen kein Strom, da beide Transformatoren 34 und 35 einen Strom entgegengesetzten Vorzeichens hindurchzutreiben suchen, so daß der resultierende Strom Null ist. Durch Einstellung des Widerstandes 36 kann man dafür sorgen, daß diese Bedingung innegehalten wird. In den Abbildungen sind lediglich Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Die Erfindung ist natürlich nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Wesentlich ist, daß der Wechselstromkreis bzw. die Wechselstromkreise Kapazitäten, eisenhaltige Selbstinduktionen und besondere Ohmsche Widerstände besitzen und daß mindestens eines dieser Elemente mit einer gewissen Zeitkonstante in seinem Wert veränderlich ist. Bei den veranschaulichten Ausführungsbeispielen der Erfindung besitzen beispielsweise die Glühlampen einen veränderlichen Widerstand mit einer gewissen Wärmeträgheit.In the embodiment of Fig. 6, a two-lamp arrangement is available for alternating lighting of the lamps, similar to the embodiment of Fig. 4. In the alternating current circuit 1, the primary winding of a transformer 34 is connected. The primary winding of a second transformer 35 is parallel to the alternating current source 5. The secondary windings of the transformers 34 and 35 form a series circuit in which the expediently variable resistor 36 and the incandescent lamp 2.7 are switched on. The second incandescent lamp 38 is located between the secondary windings of the transformers 34 and 35 on the one hand and between the resistor 36 and the incandescent lamp 37 on the other hand has its minimum value, the lamp 38 lights up. The lamp 37 remains completely dark, however, since the voltage at the transformer 34 is very small, but on the other hand its inductive resistance is so high that the transformer 34 cannot provide sufficient power. If, on the other hand, the current in the circuit ι has its maximum value, the lamp 37 lights up, since at this moment the entire voltage, which is formed from the sum of the voltages of the two transformers 34 and 35, is applied to the lamp 37; On the other hand, no current flows via the bridge branch 38, since both transformers 34 and 35 seek to drive a current of opposite sign through it, so that the resulting current is zero. By adjusting the resistor 36 you can ensure that this condition is maintained. Only exemplary embodiments are illustrated in the figures. The invention is of course not restricted to these exemplary embodiments. It is essential that the alternating current circuit or the alternating current circuits have capacities, iron-containing self-inductions and special ohmic resistances and that at least one of these elements is variable in its value with a certain time constant. In the illustrated embodiments of the invention, for example, the incandescent lamps have a variable resistance with a certain thermal inertia.

Die Erfindung ist für Steuerungszwecke anwendbar, beispielsweise für Bahnsignale, und zwar· insbesondere für diejenigen mit periodischem Ansprechen und Blinksignale, wie sie als Verkehrswarnungen an Straßenkreuzungen, auf Flughäfen usw. Verwendung finden, ferner für Relaisanordnungen zur Steuerung eines Stromkreises, zur Temperatursteuerung u. dgl.The invention can be used for control purposes, for example for railway signals, especially for those with periodic response and flashing signals, as they are used as traffic warnings at road junctions, at airports, etc. find, also for relay arrangements for controlling a circuit, for temperature control and the like

Claims

Patent claims:

1. Device for generating a low frequency beat current with With the aid of an alternating current circuit excited by an alternating current source of normal mains frequency, which, in addition to the consumers, also contains capacities, self-inductions and ohmic resistances, of which at least one element with a noticeable time constant depends on the voltage is variable, characterized in that the current in the self-induction, which leads the voltage at low voltage values, at a certain voltage value due to the changed saturation of the inductances is lagging behind and abruptly and briefly increases to a relatively high value.

2. Device according to claim 1, characterized in that the ferrous Self-inductions (3) have a direct current excitation.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the direct current excitation winding is fed from the alternating current source via a rectifier.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the resistors with the noticeable time constant are incandescent lamps or relay windings.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that the ferrous Self-induction choke coils with two separate iron cores, the alternating current windings of which are parallel, whose DC windings are connected in series in such a way that in this one AC voltage is not induced.

1 sheet of drawings