DE667315C

DE667315C - Anordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung mittels eines an einer Gleichspannung liegenden Kondensators mit periodisch veraenderlicher Kapazitaet

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Publication number: DE667315C
Application number: DEM132055D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1933-02-14
Filing date: 1933-02-14
Publication date: 1943-03-01

Description

Anordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung mittels eines an einer Gleichspannung liegenden Kondensators mit periodisch veränderlicher Kapazität: Es ist bekannt, daß man mittels eines an einer Gleichspannung liegenden Kondensators mit periodisch veränderlicher Kapazität, welcher nach Art einer elektrischen Maschine gebaut ist und einen Läufer und einen Ständer besitzt, die an den dem Luftspalt zugekehrten Flächen mit Zähnen versehen sind, eine Wechselspannung erzeugen kann. Die Frequenz dieser Wechselspannung ist gleich der Frequenz der Kapazitätsänderungen.
Man hat derartige Anordnungen zur Erzeugung einer Wechselspannung geringer Leistung verwendet und durch Anwendung einer Verstärkerschaltung eine Steigerung der erzeugten Wechselspannung zu erreichen versucht. Die dabei erzielbaren Leistungen sind aber gering, so daß demzufolge auch der Anwendungsbereich einer solchen Anordnung außerordentlich gering ist. Hinzu kommt, daß eine derartige Anordnung mit einer Verstärkerschaltung gegen nichtsachgemäße Behandlung sehr empfindlich ist und außer dem eigentlichen Spannungserzeuger noch eine Verstärkereinrichtung und eine Stromquelle für diese erfordert.
Gemäß der Erfindung liegt die zur Erzeugung einer Wechselspannung dienende periodisch veränderliche Kapazität mit einer eine Induktivität enthaltenden Impedanz in Reihe an der Gleichspannungsquelle, wobei die Impedanz vorzugsweise auf Resonanz mit der periodisch veränderlichen Kapazität für die Frequenz der zu erzeugenden Wechselspannungen abgestimmt ist.
Durch die Reihenschaltung einer eine Induktivität enthaltenden Impedanz mit der Kapazität der Maschine erzielt man eine wesentliche Erhöhung der Wechselstromleistung der Maschine, ohne die Nächteile, die mit der Verwendung einer Verstärkeranordnüng verbunden sind, in Kauf nehmen zu müssen. Die erzielbare Leistung ist größer als die mit Hilfe einer Verstärkerröhre erzielbare Leistung. Der günstigste Wert der Induktivität der mit der Maschinenkapazität in Reihe geschalteten Impedanz ergibt Resonanz für die Frequenz des erzeugten Wechselstroms.
Zur Erläuterung der Erfindung dienen zwei Zeichnungen. In diesen sind Schaltungen zur Ausnutzung der mit der umlaufenden Maschine erzeugten Wechselspannungsleistung wiedergegeben.
In Fig. r ist die veränderliche Kapazität zwischen Läufer und Ständer mit Cm bezeichnet. Diese Kapazität liegt über einen Widerstand W und einen mit diesem in Reihe liegenden weiteren Widerstand Wv an einer Gleichspannungsquelle E. In der Maschinenkäpazität Cm und desgleichen auch in jedem der Widerstände W und Wv treten bei dem Umlauf der Maschine periodische Spannungs-

änderungen auf, welche einen periodisch>

Strom über die Widerstände W und Wv,@

Aüfladung und Entladung der Kapazität @,

hervorrufen. An Stelle eines Widerstandes I1 :"

kann auch eine Induktivität oder eine sonstige Impedanz verwendet werden, wie in der Zeichnung bereits angedeutet ist. Diese Impedanz ist in Fig. i mit Lw bezeichnet. Je nachdem mit welchen Frequenzen gearbeitet werden soll, ist die Anwendung von Eisen bei der- Impedanz zweckmäßig oder, mit Rücksicht auf die Verluste, unzweckmäßig.
Den Höchstwert der erzeugten Wechselspannung und auch der zu entnehmenden Leistung erreicht man dann, wenn der Widerstandswert W+Wv in Ohm gleich ist dem Widerstandswert -des Kondensators Cm bei der entsprechenden Frequenz. Wenn an Stelle der Impedanz Lw ein Ohmscher Widerstand verwendet wird, ist die Frequenzabhängigkeit eine andere, als wenn die Impedanz in erheblichem Maße induktiven Widerstand besitzt.
Wenn der Widerstand W frequenzunabhängsg ist, also beispielsweise ein Ohinscher Widerstand ist, steigt die Höhe der Spannung in diesem Widerstand bereits bei kleinen Frequenzen merklich an, erreicht jedoch nicht die gleiche Höhe, welche bei Anwendung einer Induktivität dann eintritt, wenn die Induktivität mit der Kapazität Cm sich der Resonanzlage nähert. Wenn die Widerstände TV und ll'v, wobei LVv auch Null sein kann, insgesamt den gleichen Widerstandswert besitzen wie die" Kapazität Cm, dann ist der Höchstwert der Leistung erreicht. Über einen erheblichen Frequenzbereich bleibt praktisch diese Leistungshöhe konstant, weil die Leistung der Kapazität Cm mit wachsender Frequenz zunimmt. Die Leistungshöhe nimmt erst ab, ,wenn die Parallelkapazität zum Widerstand Wvanfängt, wirksam zu werden, d. h. bei sehr hohen Frequenzen. Der Widerstand W verzehrt als Ohmscher Widerstand die gesamte Leistung und kann daher nicht nennenswert belastet lverden; er ist hauptsächlich nur zur Abgabeeiner Steuerspannung geeignet. Die Verwendung des Ohmschen Widerstandes -empfiehlt sich vor allem dort, wo es sich um die Erzeugung -einer in weiten Grenzen der Frequenz konstanten Spannung handelt, beispielsweise in der Elektroakustik.
Wenn an Stelle des Widerstandes W eine überwiegend induktive Impedanz verwendet wird; so ergibt sich eine ausgesprochene Resonanzkurve, d. h. bei derjenigen Frequenz, bei welcher die Wechselstromwiderstände der Kapazität Cm und der Induktivität Lw gleich sind, ergibt sich ein Spannungsmaximum; welches erheblich höher liegt, als dies bei der Verwendung eines Ohmschen Widerstandes IV möglich ist. Die Induktivität Lw kann als

echeinwiderstand zur Abgabe von Leistung

nutzt werden, und zwar entweder, wie

.. i zeigt, in unmittelbarer kapäzitiver An-

-4o'pplung oder, wie Feig. 2 zeigt, in transfor-

matorischer Kopplung.
Es ist auch möglich, Oberwellen herauszusieben, wenn die von der umlaufenden Ma-' schine erzeugten Kapazitätsänderungen nicht sinusförmig sind; dabei kann man die Aussiebung der Oberwellen vornehmen, um die erzeugte und zu verwendende Wechselspannung sinusförmig zu gestalten oder auch um eine herausgesiebte Oberwelle zu verwenden. Durch die Zahnform der zur Erzeugung der Wechselspannung benutzten umlaufenden Maschine kann man die Kurvenform der gewonnenen Wechselspannung beeinflussen und auf diese Weise die Verwendung einer sinusförmigen Wechselspannung oder die Aussiebung einer zu verwendenden Oberwelle erleichtern.
Der Widerstand Wv kann zugleich auch benutze werden, ums der :erzeugten Wechselspannung ,andere Schwingungen zu überlagern. Zum Beispiel kann man -elektroakustische Schwingungen der erzeugten Wechselspannung überlagern. Die Überlagerung kann in beliebiger Weise, z. B. auch in der angekoppelten Antennenleitung An oder einem sonstigen Teil des Verbraucherkreises erfolgen: Man kann die Überlagerung auch dadurch hervorrufen, daß man in den Gleichspannungskreis oder in ;den Verbraucherkreis die zu überlagernde Spannung einfügt, beispielsweise an der Stelle des Widerstandes Wv. Man kann, aber auch. die Größe des Widerstandes Wv entsprechend der zu überlagernden Frequenz ändern, wodurch ebenfalls die Spannung am Widerstand W oder an der Impedanz Lw entsprechend geändert wird.
Die Größe der erzeugten Leistung reicht beispielsweise aus für Hochfrequenzschmelz-und -@glüheinriahtungem, z. B. zur Erhitzung von Metallen für Walz-, Zieli-, Preß- und sonstige Bearbeitungseinrichtungen. Durch Wahl der Kapazitätsänderung, der Gleichspannung und,der Periodenzahl kann man die Leistungsabgabe der Anordnung dem Verwendungszweck anpassen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Erzeugung einer Wechselspannung: mittels eines an einer Gleichspannung liegenden Kondensators mit periodisch veränderlicher Kapazität nach Art einer elektrischen Maschine, dessen Läuferkonzentrisch in einem Ständer umläuft und bei dem Läufer und Ständer an der dem Luftspalt zugekehrten Fläche mit Zähnen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die periodisch veränderliche Kapazität mit einer eine Induktivität enthaltenden Impedanz in Reihe an der Gleichspannungsquelle liegt, wobei die Impedanz vorzugsweise mit der periodisch veränderlichen Kapazität für die Frequenz der zu erzeugenden Wechselspannungen auf Resonanz abgestimmt ist. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucherkreis an die Impedanz über Ankopplungskapazitäten angeschlossen ist. 3. Schaltungsanordnung nach Xnsprüch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucherkreis induktiv an die Impedanz angekoppelt ist. .a.. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung oder zur Heraussiebung von- Oberwellen in der erzeugten Wechselspannung ein oder mehrere abgestimmte Resonanzkreise vorgesehen sind. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugten Wechselspannung Wechselspannungen anderer Frequenzen, z. B. elektroakustische Frequenzen, überlagert sind. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerung einer Spannung abweichender Frequenz durch Reihenschaltung einer entsprechenden Spannungsquelle mit der Gleichspannungsquelle erzielt wird. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerung durch Einschaltung eines entsprechend der zu überlagernden Frequenz gesteuerten- veränderlichen Widerstandes in den Ladestromkreis der periodisch veränderlichen Kapazität herbeigeführt wird. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überlagernde Frequenz an einer Stelle des Verbraucherkreises in diesen eingeprägt wird.