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Statischer magnetischer Frequenzwandler I>ie I?rfindung bezieht sich
allgemein auf statische magnetische Frequenzwandler, welche die Sättigung eines
ferromagnetischen Kerns bzw. Eisenkerns benutzen, um einen Wechselstrom herzustellen,
welcher eine Frequenz aufweist, die eine Harmonische oder ein sonstiges Vielfaches
(Unterharmonische) der !@ requenz einer Wechselstromquelle ist; insbesondere bezieht
sie sich auf Verbesserungen in bezug auf die Herstellung der Magnetkerne und die
Anordnung und Ausbildung der elektrischen Stromkreise derartiger Frequenzwandler.
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lii der Hauptsache betrifft die Erfindung einen ,ich selbst anlassenden
Generator für Frequenzen mit einer Harmonischen, die kleiner ist als die Frequenz
der Ausgangswechselspannung, wobei der Magnetkörper als bauliche Einheit ausgebildet
ist.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Frequenzwandler, welcher
mit einer Kleinstzahl von Einzelteilen auskommt und daher gedrungen in der Rauform
und preiswert in der Herstellung ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung die Verbesserung des Wirkungsgrads
von statischen Frequenzwandlern durch Anwendung eines verbesserten Magnetaufbaus,
welcher die Zahl der darauf benötigtenWindungen herabsetzt, wodurch die Kupferverluste
gesenkt werden, wobei außerdem eine Verringerung des `'Wickelraums erzielt wird,
was eine Verringerung der magnetischen Streuverluste zur Folge hat.
Außerdem
bezieht sich die Erfindung auf einen '.Magnetaufbau mit zwei Magnetflußpfaden, welche
mittels einer einzigen Primärwicklung erregt werden können, wobei außerdem nur eine
Sekundärwicklung vorgesehen ist, welche in verschiedener Weise durch den Magnetfluß
in den beiden Pfaden beeinflußt wird.
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Außerdem bezieht sich die Erfindung auf einen Frequenzwandler, bei
welchem die Eingangsfrequenz im Ausgangsstromkreis, und umgekehrt die Ausgangsfrequenz
im Eingangskreis, unterdrückt werden, und zwar durch Anordnen einer einzigen Eingangs-
und einer einzigen Ausgangswicklung auf einem gemeinsamen Magnetkern in solcher
Weise, daß ein Null-Mittelwert der gemeinsamen Induktanz (Gegeninduktivität) erzielt
wird.
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Weiterhin betrifft die-Erfindung einen geschichteten Magnetkern, bei
welchem die Querschnittsflächen einzelner Abschnitte- durch ein neuartiges Verfahren,
die Schichten aufeinander anzuordnen, verringert ;werden, damit diese Abschnitte
möglichst schnell die magnetische Sättigung erreichen können.
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Ein Merkmal der Erfindung besteht in dem Vorsehen eines Frequenzwandlers,
der eine Spannungsregulierungscharakteristik aufweist, die im wesentlichen flach
im Gebiet zwischen< »ohne Last« und »mit Vollast« verläuft und daraufhin plötzlich
abfällt, um den Frequenzwandler selbstschützend gegen Überlastung zu machen.
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Schließlich bezieht sich die Erfindung noch auf ein neuartiges Verfahren
zum Erzeugen eines Vormagnetisierungsflusses in der Magnetanordnung . eines Frequenzwandlers.
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Weitere Eigentümlichkeiten und Merkmale der Erfindung sollen nun im
einzelnen an Hand der Erfindung erläutert werden, und zwar zeigt Fig. i eine schaubildliche
Darstellung des erfindungsgemäßen Frequenzwandlers, Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung
einer gegenüber dem Frequenzwandler nach Fig. i abgewandelten Ausführungsform der
Erfindung, I# ig. 3 eine schaubildliche Wiedergabe einer Abwandlung der Anordnung
nach Fig. 2, Fig. 4 eine Draufsicht, welche die Herstellung der Magnetanordnung
wiedergibt, die in den Magnetkreisen nach den Fig. 2 und 3 angewendet wird, , Fig.
5 eine Seitenansicht der Magnetanordnung nach Fig. 4, Fig. 6 in räumlicher Darstellung
den Zusammenbau der Schichten und Spulen für die Magnetanordnung nach den Fig. 4
und 5, Fig. 7 ein Diagramm mit einem Kurvensatz zur Erläuterung der Arbeitsweise
des Frequenzwandlers, wenn er als Frequenzvervielfacher geschaltet ist, während
Fig. 8 ein Diagramm mit einem Kurvensatz wiedergibt, welches die Wirkungsweise des
Frequenzwandlers für den Fall erläutert, daß er als Frequenzminderer oder Frequenzteiler
benutzt wird.
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Für die praktische Verwirklichung der Erfindung wird ein Magnetkern
mit zwei ineinandergreifenden Abschnitten oder Teilen benutzt, welcher eine erste
Spule, die rund um ein Paar von diametral gegenüberliegenden Ecken einer Kreuzung
gewickelt wird, und eine zweite Spule, die rund um das andere Paar von sich diametral
gegenüberliegenden Ecken einer Kreuzung gewickelt ist, aufweist. Weiterhin werden
Mittel zum Vormagnetisieren der verschiedenen Abschnitte des Kerns bis zum Knie
der Sättigungskurve verwendet. Um den Frequenzwandler als Frequenzminderer zu benutzen,
werden die beiden sich kreuzenden Abschnitte beide anfänglich in dem gleichen Sinne
magnetisiert, wie sie durch die Eingangswicklung während der einen Hälfte der Eingangsstromkurve
magnetisiert werden; wird er jedoch als Frequenzmehrer benutzt, so werden die beiden
sich kreuzenden Abschnitte anfänglich im entgegengesetzten Sinne zu der Magnetisierung
magnetisiert, die darin durch den Strom in der Eingangswicklung hervorgerufen wird.
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Zunächst soll die Wirkungsweise des als Frequenzmehrer arbeitenden
Frequenzwandlers betrachtet werden; dann sucht während der einen Hälfte der Eingangsstromwelle
die durch die Eingangswicklung hervorgerufene Nlagnetisierung den Magnetfluß in
dem einen Abschnitt des Kerns zu erhöhen und den Magnetfluß im zweiten Abschnitt
des Kerns zu verringern. Insoweit, als in dem Abschnitt, in welchem der Magnetfluß
eine Erhöhung herbeizuführen sucht, bereits Sättigung eingetreten ist, tritt im
wesentlichen keine Flußänderung in jenem Abschnitt auf, während der Magnetfluß im
zweiten Abschnitt stark abnimmt oder sogar umgekehrt wieder den Sättigungspunkt
in der entgegengesetzten Richtung erreicht. Die Abnahme und die Rückkehr zum Normalen
des Magnetflusses in dem einen Abschnitt während einer Halbwelle des Eingangsstroms
ruft zwei Spannungsimpulse in der Ausgangswicklung hervor. Ist die Änderung des
Magnetflusses im zweiten Abschnitt kleiner als der Betrag, der erforderlich ist,
um den Sättigungspunkt in der Umkehrrichtung zu erreichen, so bilden diese beiden
Spannungsimpulse einen Kreislauf bzw. eine Schwingung mit dem Zweifachen der Eingangsfrequenz;
wird jedoch der Sättigungspunkt in der Umkehrrichtung erreicht. so wird nur ein
Impuls mit einer Spitze in der Ausgangswicklung bei Beginn der Halbwelle des Eingangsstroms
induziert, und ein zweiter Impuls mit einer Spitze, der eine entgegengesetzte Polarität
hat, wird in der Ausgangswicklung zu Ende der Halbwelle des Eingangsstroms induziert.
Während der zweiten Halbwelle des Eingangsstroms bleibt der Magnetfluß im zweiten
Abschnitt im wesentlichen konstant; während der Fluß im ersten Abschnitt verringert
wird. Zwei weitere Spannungsimpulse werden dann in der Ausgangswicklung mit Polaritäten
induziert, die den beiden ersten Impulsen entsprechen, da der Fluß im ersten Abschnitt
mit der Ausgangswicklung in der gleichen Richtung verkettet ist wie der Fluß im
zweiten Abschnitt. Die beiden Spannungsimpulse; die während einer jeden Vollschwingung
der Eingangsstromquelle hervorgerufen werden, haben das Entstehen einer Wechselspannungswelle
in der Ausgangswicklung zur Folge, deren Frequenz das Doppelte der Eingangsfrequenz
beträgt. Wenn die
Flußänderung ausreicht, um den Sättigungspunkt
in der Gegenrichtung zu erreichen, so haben die Impulse die Form einer Welle mit
einer Spitze, und unter diesen Bedingungen kann der Ausgangskreis so abgestimmt
werden, daß er eine Ausgangswechselspannung mit einer Frequenz liefert, welche eine
beliebige gerade Harmonische der Eingangsfrequenz ist.
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Nunmehr soll das Arbeiten des Frequenzwandlers als Frequenzteiler
oder -minderer untersucht werden und dabei zunächst einmal die Anfangsmagnetisierung
bzw. Vormagnetisierung der zwei sich kreuzenden Abschnitte der Spule außer acht
bleiben; dann ruft die Irregung der Eingangswicklung gleiche magnetische Kräfte
in jedem der beiden Abschnitte des Magnetkerns hervor. Wenn keine weiteren magnetischen
Kräfte vorhanden sind, werden gleiche Flüsse in den beiden Abschnitten hervorgerufen.
Da der Fluß, der durch diese beiden Abschnitte hindurchgeht, eine Differentialwirkung
auf die Ausgangswicklung ausübt, so entsteht darin keine induzierte Spannung. Nun
sei angenommen, daß durch irgendwelche äußeren Mittel ein Wechselstrom entsteht,
bei welchem während einer Halbwelle die Eingangsfrequenz gezwungen wird, durch die
Ausgangswicklung zu fließen. Die Magnetkräfte infolge des Stroms in der Ausgangswicklung
zusammen mit den Magnetkräften infolge des Stroms in der Eingangswicklung ergeben
in gleicher Weise verzerrte, aber phasenverschobene Magnetflußwellen in den beiden
Abschnitten. des Kerns. Wenn der Kern über das Knie der Magnetisierungskurve hinaus
magnetisiert ist, so werden die Magnetflußwellen so verzerrt, daß ihr Unterschied
eine Grundkomponente aufweist, deren Frequenz gleich der halben Eingangsfrequenz
ist. Dadie beidenMagnetflüsse eine Differentialwirkung auf die Ausgangswicklung
ausüben, wird eine Spannung mit der halben Eingangsfrequenz darin induziert. Diese
induzierte Spannung eilt dem Strom der gleichen Frequenz nach, welcher nach der
Annahme veranlaßt wurde, in der Ausgangswicklung als Folge einer beliebigen Ursache
von außen her zu fließen. Bei Anlegung einer kapazitiven Reaktanz parallel zur Ausgangswicklung
fließt ein Strom, welcher der induzierten Spannung voreilt, durch die Ausgangswicklung
und setzt dieses Fließen auch fort, wenn die äußere Ursache in Wegfall kommt. Wenn
der Kern eine Anfangs- oder Vormagnetisierung erhält, so ist eine solche angenommene
äußere Ursache nicht erforderlich, um den Fluß des unterharmonischen Stroms zu bewirken,
wie später ausführlicher dargelegt wird.
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Die Anordnung und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Frequenzwandlers
sollen nunmehr an Hand der Zeichnung im einzelnen beschrieben werden. In Fig, i
ist ein Magnetkern io dargestellt, welcher zwei Abschnitte iou und 'ob aufweist,
wobei ein Teil beiden gemeinsam ist. Ein derartiger Kern kann dadurch hergestellt
werden, daß beide Abschnitte in Form von Spiralen aus zwei Eisenstreifen gewickelt
werden, so daß die aufeinanderfolgenden Windungen des einen Abschnitts zwischen
entsprechenden Windungen des anderen Abschnitts zu liegen kommen. Spule A ist rund
um zwei diagonal bzw. diametral gegenüberliegenden Ecken der Kreuzung gewickelt,
während Spule B durch Umwickeln der beiden andern diametral gegenüberliegenden Ecken
der Kreuzung hergestellt wird. Zwei Vormagnetisierungswicklungen Ca und Cb
sind auf den beiden Kernabschnitten ioa und roh aufgebracht. Die Vormagnetisierungswicklungen
sind hintereinander in Reihe mit einer Drosselspule i i an die Gleichstromanschlüsse
eines Vollwegtrockengleichrichters 12 angeschaltet, dessen Wechselstromanschlüsse
an die Eingangsleitungen 13 und 14 in Reihe mit einem Widerstand 15 gelegt sind.
Der Frequenzwandler ist als Frequenzminderer dargestellt, in welchem Falle die Spule
A an die Eingangsleitungen 13 und 14 und Spule B an die Ausgangsleitungen 16 und
17 gelegt sind. Ein Kondensator 18 liegt parallel zum Ausgangskreis. Wird der Frequenzwandler
als Frequenzmehrer benutzt, so sind die Verbindungen der Spulen A und
B
vertauscht, wobei Kondensator 18 in Wegfall kommen kann. Alternativ können
die Spulen A und B in der dargestellten Schaltung bleiben, wenn die Wicklungsrichtung
oder die Verbindungen einer der Spulen Ca und Cb umgekehrt werden.
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Das Vorsehen von zwei getrennten Vormagnetisierungswicklungen ist
bei der Abwandlung nach Fig. 2 nicht erforderlich, und zwar infolge des Vorsehens
einer einzigen Spule, die um die beiden gleichen Ecken der Kreuzung der beiden Abschnitte
wie Spule A gewickelt sind, wobei die gleiche Vormagnetisierungsfluß wie in Fig.
i in jedem Abschnitt der Spule mit nur der Hälfte der Amperewindungen in der Vormagnetisierungswicklung
hervorgerufen wird. Die Anzahl derAmperewicklungen, die für die Spulen
A und B erforderlich sind, um einen gegebenen Fluß in den beiden Abschnitten
der Spule hervorzurufen, ist auch nur halb so groß wie diejenige, welche erforderlich
sein würde, wenn jede auf den beiden Abschnitten, ähnlich wie die Spule Ca und Cb
in Fig. i, gewickelt wäre. Die Menge des erforderlichen Drahtes wird auf diese Weise
verringert, der Wirkungsgrad infolge der Verringerung der Kupferverluste vergrößert,
eine geschlossene Bauart wird erreicht, und schließlich kann eine Magnetanordnung
verbesserter Wirkungsweise infolge des verringerten Wicklungsraums zur Anwendung
kommen. Statt die Vormagnetisierungswicklung mit dem Eingangskreis über einen Gleichrichter,
wie in Fig. i gezeigt, zu verbinden, weist die Vormagnetisierungswicklung einen
Gleichrichter i9 und einen Widerstand 2o in Reihe dazu auf. Wenn die Wicklung A
an eine Wechselstromquelle über die Leiter 13 und 14 gelegt wird, wird eine entsprechende
Wechselspannung in der Wicklung C durch Transformatorwirkung induziert. Diese Spannung
wird durch Gleichrichter i9 gleichgerichtet und ruft einen Ein-Richtungs-Strom in
der Wicklung C hervor. Der Zweck des Widerstands 2o besteht darin, den Strom auf
dem gewünschten Wert zu begrenzen. Eine Drosselspule kann in Reihe mit dem Widerstand
vorgesehen werden, um die Stromspitzen, wie in
Fig. t, auszugleichen;
doch hat sich das Arbeiten auch ohne diese als ganz zufriedenstellend erwiesen.
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In Fig.3 ist die Vormagnetisierungswicklung völlig dadurch in Wegfall
gekommen, daß ein Gleichrichter 22 und eine Drosselspule 21 parallel zur hingaiigswicklung
A gelegt und ein Kondensator 23 in Reihe mit dem Eingangskreis geschaltet sind.
Durch diese Kombination wird ein Wechselstrom. der einem Gleichstrom überlagert
wird, in der Spule A hervorgerufen. Der Zweck des Kondensators 23 besteht darin,
zu verhindern, daß der Gleichstrom über den Wechselstromeingangskreis zu fließen
vermag. Um die Kurzschlußstromverluste (Eisenverluste) auf einen Kleinstwert zu
bringen, wird der Magnetkern vorzugsweise aus dünnen, gegeneinander isolierten Schichten
aufgebaut. Diese Schichten könnten aus einem Stück sein und vier Öffnungen zur Aufnahme
derWicklungen aufweisen. Dies würde zwar eine magnetisch sehr gute Bauart ergeben,
es aber nötig machen, daß die Spulen von Hand durch die Aussparungen im Kern hindurchgewickelt
würden, was sehr umständlich und teuer ist. Der Kern wird daher besser aus Schichtkörpern
hergestellt, die aus drei Stücken bestehen und so ineinandergeschachtelt werden,
daß sie ein geschlossenes H bilden. Die Spulen, die jetzt maschinengewickelt
sein können, werden rechtwinklig zueinander angeordnet, während die Schichten in
der aus Fig. 6 zu erkennenden Form aufgebaut werden, um einen symmetrischen Magnetkern
zu bilden. Wie aus Fig.6 zu ersehen ist, können die verschiedenen Stücke, welche
zusammen ein geschlossenes H bilden, die Form eines E haben, wobei
das eine lange, das andere kurze Seitenteile aufweist. Die zwei Teile können auch
gleich sein, oder eins könnte ein E und das andere ein rechteckiger Streifen
sein. In jedem Falle wird die Hälfte der Schichten von der einen und die andere
Hälfte von der andern Seite, also von links und von rechts her, eingebracht, so
daß der Mittelbalken des geschlossenen H die Spulen in der Mitte kreuzt.
Die Stoßstellen werden zweckmäßig versetzt, so daß ein symmetrischer Magnetaufbau
entsteht. Es sei vermerkt, daß die vier Arme, welche die Kernmitte überbrücken und
die Mittelpunkte der Seiten des äußeren Quadrats des Kerns nur halb soviel Lamellen
oder Schichten wie die Teile des Kerns aufzuweisen brauchen, welche sie überbrücken,
wodurch es den Armen möglich wird, schnell die Sättigung zu erreichen.
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Wenn auch durch Angabe einer Theorie nicht eine Einschränkung der
Erfindung beabsichtigt ist, so soll doch im nachfolgenden eine solche gegeben werden,
um in einfacher Weise zu erläutern, wie der erfindungsgemäße Frequenzwandler arbeitet.
In Fig. 7 ist eine Anzahl von Kurven dargestellt, welche die Spannungs- und die
Magnetflußwellen wiedergeben, die im Frequenzwandler hervorgerufen werden, wenn
er als Frequenzmehrer arbeitet. Das Schaubild neben den Kurven zeigt den Kreuzungsteil
der Magnetanordnung und die darauf angebrachten Spulen. Für diese Wirkungsweise
ist Spule B an eine Wechselstromquelle angeschaltet, während Spule A zu einem Belastungskreis
führt. Eine einzige Vormagnetisierungswicklung C ist dargestellt, die an eine Batterie
in Reihe mit einem Widerstand angeschaltet ist. Wie bereits erwähnt, ist die einzige
Vormagnetisierungswicklung, die auf diese Weise auf den Magnetkern aufgebracht wird,
gleichwertig zwei getrennten Vormagnetisierungswicklungen der in Fig. i gezeigten
Art. Die erste Kurve EB stellt eine Sinuswelle der Spannung dar, die der Spule B
übermittelt wird. Der Fluß, der mit der Spule B verkettet ist, muß einer sinusförmigen
Funktion folgen, um eine gleiche und entgegengesetzte Gegenspannung in Spule B zu
induzieren. Der Gesamtfluß, der, die Spule B kettet, ist 0, + 0, Die positiven
Richtungen wurden willkürlich für 0, und 0 2 gewählt, wie dies durch die
Pfeile angedeutet ist. Der Gesamtfluß (ß, + 0, ist in der zweiten Kurve dargestellt.
In den folgenden zwei Kurven für 0, und 01 deutet die gestrichelte Linie die Flüsse
an, welche in beiden Pfaden durch die darauf befindliche VormagnetisierungswickluAg
hervorgerufen würden. Dieser Fluß ist negativ im Falle von 0, und positiv im Falle
von 02. Während einer Halbwelle sind die Magnetisierungskräfte, die durch die Spulen
B und C hervorgerufen werden, in dem einen Pfad unterstützend und in dem zweiten
Pfad gegenwirkend tätig. Während der nachfolgenden Halbwelle des Eingangsstroms
sind sie über den ersten Pfad gegenwirkend und über den zweiten Pfad unterstützend
wirksam. Da der Pfad, über welchen die Magnetkräfte im unterstützenden Sinne wirksam
sind, bereits durch den Vormagnetisierungsfluß gesättigt ist, findet nur eine geringe
Flußänderung über diesen Pfad statt. Die beiden Magnetflußwellen,die durch die ausgezogenenLinien
in den Kurven 0, und 0, wiedergegeben sind, werden auf diese Weise hervorgerufen.
Wenn 02 von 0, abgezogen wird, erhält man die Magnetflußwelle 0,-0., welche die
doppelte Frequenz gegenüber der Eingangsfrequenz hat. Der Fluß, der mit der Spule
A verkettet ist, ist 01-0., und er ruft eine Spannung EA, die die doppelte Frequenz
relativ zur Eingangsfrequenz hat, in der Spule A hervor. Es versteht sich von selbst,
daß die dargestellten Wellenformen zwecks Vereinfachung idealisiert dargestellt
sind und daß sie in Wirklichkeit komplexe Wellenformen sind, von denen nur die Grundkomponenten
dargestellt sind.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 8, welche die Wirkungsweise des
Frequenzwandlers als Frequenz= minderer erkennen läßt, ist die Spule A an eine Wechselstromquelle
angeschaltet, während Spule B an einem Lastkreis liegt, und zwar parallel mit einem
Kondensator 18. Die positiven Richtungen, welche willkürlich für die Flüsse 0, und
0E gewählt wurden, die in den beiden sich kreuzenden Abschnitten des Kerns fließen,
sind durch Pfeile angedeutet. Wenn eine Sinuswelle der Spannung EA der Spule A übermittelt
wird, muß der Fluß 01 + 02, der mit der Spule A verkettet ist, einer Sinusfunktion
folgen. Da die magnetischen Kräfte, die durch die Spulen A und C hervorgerufen werden,
sich über beide Pfade während einer Halbwelle des Eingangsstroms addieren und sich
über beide Pfade
während der nachfolgenden Halbwelle entgegenwirken,
erhält der Eingangsstrom die Wellenform IA, welche unsymmetrisch ist, und zwar infolge
der Sättigung beider Magnetpfade während der Halbwelle, wenn sich die ?Magnetkräfte
unterstützen. Nun sei angenommen, daß ein Strom mit der halben 1:itig<tngsfre(luetiz
durch Spule B fließt, wie dies durch die Kurve 1B wiedergegeben ist. Die Gesamtwirkung
von Strom 1A in Spule A, Strom 1B in Spule l3 und (lern Vorniagnetisierungsstrom
in Spule C haben dann die Magnetisierungskräfte H, und 1l_ im ersten und zweiten
'flagnetpfad zu Folge, rla die Magnetisiertingskraft über den ersten Pfad proportional
den .Anillerewindungen in Spule A plus den .lnil)erew#iiidungen in Spule C plus
den Amperew@itidutigen in Spule B ist und die Magnetisierungsl;raft über den zweiten
Pfad proportional den AmpereNviiidungen in Spule A plus den Amperewindungen in Spule
C minus den Amperewindungen in Spule 13 ist. Die @Iagnetisierungskräfte H,
und H= rufen Magnetflußwellen 0, und 0= in den beiden "lbsclinitten des Kerns
hervor. Wenn 0Qvon 0, abgezo>gen wird, ergibt sich dieMagnetflußwelle
0,- welche eine komplexe Welle ist, deren Grundschwingtiug der halben Frequenz
der Eingangsspannung entspricht. Da der Fluß, welcher mit der Spule B verkettet
ist, die Größe @_ hat, wird darin eine Spannung EB durch die Flußwelle induziert.
Die induzierte Spannung EB eilt dem Strom 1B, dessen fließen in Spule B unterstellt
wurde, nach. Kondensator iS hat zur Folge, daß ein Strom in der Spule 13 fließt,
welcher der an ihr liegenden Spannung um 9o' voreilt, was zur Folge hat, daß ein
Fluß eine: unterharmonischen Stroms im Ausgangskreis aufrechterhalten wird, wenn
die induzierte Spannung groß genug ist, um die Stromkreisverluste auszugleichen.
Wiederum sei vermerkt, daß die dargestellten Kurven zwecks Vereinfachung idealisiert
dargestellt sind. Die tatsächlichen Kurvenformen und Phasenbeziehungen sind komplex
und beträchtlichen Veränderungen bei Änderungen der Stromkreiskonstanten unterworfen.
Die vorerläuterten Beziehungen bleiben im wesentlichen die gleichen, wenn die Vormagnetisierungswicklung
C nicht erregt wird. In diesem letzteren lall wird die Nullinie nur in den Kurven
für 1A, H,, H" 0, und 02 parallel verschoben. Jedoch wird dann, wenn die
Vormagnetisierungsw-icklung mit Ein-Richtungs-Strom erregt wird, der l@ requenzwandler
selbstanlassend. Der Betrag an Leistung, welche vom Ausgang des Frequetizininderers
allgenommen werden kann, hängt von dem Wert des Ein-Richtung-Vormagnetisierungsstroms
und vors dem @@'ert des Kondensators 18 ab. Rei großen Kapazitätswerten bleibt die
Ausgangsspannung im wesentlichen konstant, wenn die Last zunimmt, und zwar bis ein
Punkt erreicht wird, wo der Ausgangskreis schwingt oder vollständig abschaltet.
Im letzteren Fall muß praktisch die gesamte Last abgenommen werden, bevor der Frequenzmiti(lerer
wieder von selbst anläuft. Bei kleineren Kapazitätswerten bleibt die Ausgangsspannung
im wesentlichen konstant, wenn die Last zunimmt, bis ein Punkt erreicht wird, von
wo ab die Ausgangsspannung schnell mit zunehmender Last abfällt. Die Ausgangsspannung
kehrt dann zum Normalwert sofort zurück, wenn die Überlast abgenommen wird. Diese
überaus erwünschte Spannungsreglungscharakteristik gibt dem Frequenzminderer einen
Selbstschutz gegen Überlast und sichert eine normale Leistungsabgabe, sobald die
lt)erlast beseitigt ist.
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lni vorangehenden Absatz war unterstellt worden, (laß ein Strorn mit
der halben Eingangsfrequenz anfänglich im .Ausgangskreis flösse. Es hat sich nun
herausgestellt, daß der erfindungsgemäße Frequenzminderer selbstanlassend ist, wenn
ein Vormagnetisierungsfluß im Kern hervorgerufen wird. Eine einleuchtende Erklärung
für diese Wirkung läuft darauf hinaus, daß infolge geringer Veränderungen der Charakteristiken
der beiden Abschnitte des Magnetkerns kleine Unterschiede in den Flüssen 0, und
0,
auftreten, wobei der Unterschied stärker in Erscheinung tritt, wenn der
1Zagnetisierungsgrad hoch ist. @Verin kein Vormagnetisierungsfluß vorhanden ist,
so werden Spannungsimpulse in der Ausgangswicklung während aufeinanderfolgender
Halbwellen der Eingangswelle infolge dieses Unterschieds in den Flüssen 0, und
0, induziert; wenn aber ein Vormagnetisierungsfluß benutzt wird, wird der
Unterschied in den Flüssen 0, und 0, erheblich während abwechselnder Halbwellen
der Eingangswelle verringert, wodurch wirksam die Spannungsimpulse in der Ausgangswicklung
während abwechselnder Halbwellen unterdrückt werden. Ein umlaufender Strom wird
auf diese Weise zum Fließen durch die Ausgangswicklung und den Kondensator 18 mit
einer natürlichen Periodizität (Eigenschwingungszahl) gebracht, die durch die Kapazität
des Kondensators und die Induktivität der Ausgangswicklung bestimmt wird. Wenn die
Eigenschwingungszahl dieses Kreises innerhalb gewisser Grenzen liegt, wird der Umlaufstrom
aufrechterhalten, der sich dann mit einer unterharmoni-:cheri Frequenz mit dem Eingangskreis
einpendelt. Wenn auch die in Fig. 8 gezeigten Kurven nur das Entstehen der zweiten
Unterharmonischen der Eingangsfrequenz erkennen lassen, so soll doch darauf hingewiesen
werden, daß dann, wenn die Kapazität des Kondensators 18 genügend groß gewählt wird,
unterharmonische Frequenzen höherer Ordnung hervorgerufen werden können. Weiterhin
können mehrere Frequenzminderer in Kaskadenanordnung geschaltet werden, um eine
größere Frequenzminderung zu erzielen, als mit brauchbarem Wirkungsgrad durch eine
einzige Einheit erreichbar ist. Es ist nicht erforderlich, daß der Ausgangskreis
in Resonanz mit der Ausgangsfrequenz ist, da die natürliche Periodizität (Eigenschwingungszahl)
des Ausgangskreises nicht die Ausgangsfrequenz, sondern einfach die Größenordnung
der unterharmonischenFrequenz bestimmt, welche hervorgerufen "wird. Beispielsweise
hat sich herausgestellt, daß die Kapazität des Kondensators, die parallel zum Ausgangskreis
vorgesehen ist, über einen Bereich von fünf zu eins geändert werden kann, ohne daß
die Ausgangsfrequenz
dadurch beeinflußt wird, wenn der Frequenzwandler
benutzt wird, um die zweite Unterharmonische der i 1?icigangsfrequenz zu erzeugen.
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Die dargestellten Ausführungsbeispiele können in verschiedener Weise
abgeändert werden, ohne daß der Frtindungsbereich verlassen wird.