-
Elektrischer Kondensator fester Kapazität mit veränderbarem Verlustwinkel
zur Dämpfungsregelung Die Dämpfung eines aus Kondensator und Spule bestehenden Schwingungskreises
hängt von den im Kreise befindlichen, Verlustleistungen bedingenden Widerständen
ab. Man kann, um bestimmte Dämpfungswerte zu erzielen, beispielsweise rein Ohmsche
Widerstände in den Kreis einschalten. Neben den rein Ohmschen Widerständen sind
aber auch die Güte- bzw. Verlustfaktoren der Spule und des Kondensators von Einfluß.
Um besonders dämpfungsarme Schwingungskreise zu erhalten, verwendet man daher insbesondere
für den Aufbau des Kondensators Dielektrika, die einen möglichst geringen Verlustwinkel
besitzen. Je dämpfungsärmer ein Schwingungskreis ist, um so ausgeprägter ist seine
Resonanzfrequenz. Häufig tritt nun die Forderung auf, die Dämpfung eines Schwingungskreises,
der von Natur aus immer möglichst dämpfungsarm aufgebaut wird, zeitweise vergrößern
zu können, um die scharf ausgeprägte Resonanzspitze abzuflachen und dadurch beispielsweise
eine einfachere, schneller zu findende Abstimmung zu ermöglichen. Die Zuschaltung
von Ohmschen Widerständen ist unzweckmäßig und erfordert einen gewissen Aufwand.
-
Die Aufgabe läßt sich sehr einfach und in hervorragender Weise dadurch
lösen, daß man mindestens einen Teil des Schwingkreiskondensators durch einen Kondensator
fester Kapazität ersetzt, bei welchem unter Konstanthaltung des Produktes kapazitiv
wirksame Fläche mal DielektrizItätskonstante
dividiert durch Abstand
der Belegungen der Verlustwinkel des Dielektrikums stetig odersprunghaft veränderbar
ist. Hierdurch kann der Gütefaktor des Kondensators innerhalb seiner durch die Konstruktion
bedingten Grenzen geändert werden und somit eine mehr oder weniger große Dämpfung
des Schwingungskreises hervorgerufen werden.
-
Eine bekannte Ausführungsform eines solchen Kondensators ist in derArt
eines Drehkondensators aufgebaut, wobei zwei nicht miteinander leitendverbundene
Statorplatten die Belegungen des Kondensators sind. Zwischen diese läßt sich als
Rotor ein Stoff mit größerem oder kleinerem Verlustwinkel eindrehen. Da dieser Stoff
normalerweise eine von Luft abweichende Dielektrizitätskonstante besitzt, wird der
Rotor zu einer vollen Kreisplatte mit einer Metallbelegung ergänzt, die entsprechend
ihrer Dicke und gegebenenfalls, mit Ausnehmungen versehen die gleiche Änderung der
Dielektrizitätskonstante.hervorruft wie ein Stoff mit großem Verlustwinkel, so daß
beim Durchdrehen des Rotors bei jeder Stellung der Kondensator gleiche Kapazität
besitzt. In diesem Fall sind jedoch zur Erzielung größerer, zu steuernder Kapazitäten
erheblicheAufwendungen nötig. Weiterhin zeigt der Kondensator hinsichtlich seiner
Kapazitätskonstanz und seines Temperaturverlaufes die Nachteile, die bei zusammengesetzten
Dielektrika bekannt sind, weil ja sein Dielektrikum immer zum Teil aus Luft besteht.
-
Diese Nachteile lassen sich nun bei der Kondensatorbauweise nach der
Erfindung vermeiden, bei welcher das Dielektrikum aus einer Keramikplatte mit längs
seiner Ausdehnung stetig oder sprunghaft verändertem Verlustwinkel besteht, welches
weiterhin auf einer Flachseite mit einem einschlußfrei festhaftenden Belag versehen
ist und,das mit der freien Flächenseite eingeschliffen auf einer Gegenbelegung bzw.
einer Keramikplatte mit aufgebranntem Gegenbelag schleifend angeordnet ist. Zur
näheren Erläuterung sei dieZeichnung herangezogen, in welcher in den Fig. z bis
3 eine sehr einfache Darstellung eines solchen Kondensators wiedergegeben ist. Dort
ist mit a eine Grundplatte, die eine Belegung b trägt, bezeichnet. Darüber
ist verschiebbar .angeordnet das Dielektrikum c mit der Belegung d. Da das Dielektrikum
c auf seiner gesamten Ausdehnung überall gleiche Stärke und gleiche Dielektrizitätskonstante
besitzt und andererseits die Überdeckung der die Kapazität bedingenden Belegung
b und d bei jeder Stellung des Dielektrikums c gleichbleibt, ändert sich durch Verschiebung
des Dielektrikums c die Kondensatorkapazität nicht. Da jedoch derVerlustwinkel des
Dielektrikums an verschiedenen Stellen verschiedene Größe aufweist, was durch verschieden
enge Schraffierung des Dielektrikums c dargestellt sein soll, so ändert sich beim
Verschieben des Dielektrikums c der Gütefaktor des Kondensators.
-
In der Fig. z nimmt das Dielektrikum c eine Stellung ein, in welcher
im Kondensatorfeld ein Teil mit sehr geringem Verlustwinkel liegt, während in Fig.
z ein Teil mittleren Verlustwinkels und in Fig. 3 ein Teil großen Verlustwinkels
innerhalb des Kondensatorfeldes angeordnet ist. Der längs der Ausdehnung des Dielektrikums
c verschieden große Verlustwinkel kann dadurch hervorgerufen sein, daß das Dielektrikum
c aus verschiedenen einzelnen Abschnitten verschiedener Stoffe zusammengesetzt ist,
wobei nur Rücksicht darauf genommen werden muß, daß,die-Stärke und dieDielektrizitätskonstante
der verschiedenen Stoffe gleich sind. Läßt sich eine derartige Stoffauswahl nicht
treffen, dann könnten auch Stoffe mit verschieden hoher Dielektrizitätskonstante
und verschiedenem Verlustwinkel zusammengesetzt werden, wobei jedoch die Stärke
der jeweiligen Abschnitte entsprechend der diesen Abschnitten zugehörigen Dielektrizitätskonstante
verschieden groß zu bemessen ist, um eine gleichbleibende Kapazität zu gewährleisten.
Außerdem könnte man auch an eine andere Kombination denken, wobei bei gleichbleibender
Stärke des Dielektrikums mit dessen sich ändernder Dielektrizitätskonstante eine
entsprechende Veränderung der Belagfläche einhergeht.
-
Die als dielektrischer Stoff verwendete Keramikplatte kann entweder
aus verschiedenenAbschnitten zusammengesetzt, beispielsweise zusammenglasiert sein
oder sogar mit stetig verändertem Verlustwinkel durch entsprechende Masseauswahl
und Zusammensinterung erzeugt sein. Es ist beispielsweise nicht erforderlich, die
Zusammensetzung des Dielektrikums mit senkrecht zu den Belegungen verlaufenden Trennlinien
vorzunehmen, vielmehr können verschiedene Stoffe auch übereinander gelagert werden,
so daß sich eine dielektrische Platte nach Fig. 4 ergibt, bei welcher der mit e
bezeichnete Anteil einen kleinen Verlustwinkel und der mit f bezeichnete Anteil
einen großenVerlustwinkel besitzt. Je nach der Stellung dieser Platte sind die Anteile
mit verschieden hohem Verlustwinkel innerhalb des Kondensatorfeldes verschieden
groß.
-
Die zweckmäßigste Ausführungsform eines Kondensators nach der Erfindung
ist die, die in der Art eines keramischen Trimmerkondensators aufgebaut ist, die
schematisch im Schnitt in der Fig. 5 und im Aufbau in. der Fig. 6. wiedergegeben
ist. g ist die isolierende Grundplatte mit der Belegung h. Darüber ist schleifend
drehbar die Platte a angebracht, die auf ihrer freien Flächenseite vollständig mit
der Belegung k bedeckt ist. Die Platte i besteht aus einem Dielektrikum mit längs
ihrer Ausdehnung verändertem Verlustwinkel. Bei dieser Ausführungsform ist die überdeckung
der Belegungen immer gleich groß. Wenn man die dielektrische Platte i an jeder Stelle
mit gleicher Dielektrizitätskonstante ausrüstet und sie planparallel ausbildet,
ist unabhängig von der Stellung,der Rotorplatte i, k die Kapazität des Kondensators
immer die gleiche. Lediglich kann der Verlustwinkel durch Verdrehen der Platte
i, k bestimmte Werte annehmen.
-
Eine andere Ausführungsform, die nicht näher in der Zeichnung beschrieben
zu werden braucht, würde beispielsweise aus einem Rohr bestehen, welches als Dielektrikum
wirksam ist und entlang seiner Achsausdehnung verschieden großen Verlustwinkel besitzt.
Die Innenwandung dieses Rohres ist vollkommen mit einer Belegung bedeckt, während
auf
der Außenfläche ein schellenartiges Organ als Gegenbelegung
verschiebbar angebracht sein kann.
-
Die beschriebenen Kondensatoren können als Dämpfungsregler in elektrischen
Schwingungskreisen Verwendung finden und sind insbesondere vorzüglich geeignet,
um eine Bandbreitenreglung bei Empfangsgeräten vorzunehmen, bei denen ein breiteres
Frequenzband empfangen wird, wenn der Kondensator so. eingestellt ist, daß die Teile
des Dielektrikums mit größerem Verlustwinkel im Kondensat.orfeld liegen, weil dadurch
eine Abflachung der Resonanzkurve erzielt wird. Dies verursacht eine leichtere Abstimmungsmöglichkeit
oder eine bessere Wiedergabe musikalischer Darbietungen.