УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ТОКА Советский патент 1928 года по МПК H02K23/60 

На фиг. 1, 2 и 3 чертежа изображены схемы предлагаемого устройства.

На схеме, согласно фиг. 1, для больших частот и мощностей отдельная цепь якоря связана с цепью электромагнитов индуктивно, при чем связь эта осуществляется отклонением щеток от нейтральной линии. Применяются два комплекта щеток, при чем щетки q, q отклонены на некоторый угол от щеток s, s. Все щетки одного комплекта соединены между собой проводниками и изолированы от щеток другого комплекта, также соединенных между собой. Применение двух комплектов щеток необходимо для того, чтобы избегнуть короткого замыкания переключаемых катушек и искрения вследствие существования в них высоких напряжений, индуктируемых магнитным потоком; промежутки между пластинками коллектора должны быть больше ширины щетки. В этом случае, в те моменты, когда щетки находились бы между коллекторными пластинками, ток, проходящий через них, при применении одного комплекта щеток, прерывался бы; во избежание этого и устанавливается второй комплект щеток, отклоненный от первого на такой угол, чтобы в те моменты, когда щетка одного комплекта находилась над изолятором, соседняя щетка другого комплекта была бы соединена с соседней коллекторной пластинкой. Благодаря этому, ток может проходить через якорь непрерывно. Практически коллектор следует снабдить холостыми пластинками, во избежание трения щеток об изолятор.

Генерирование по этой схеме происходит следующим образом: пусть, например, в цепи индуктора m, m, С, L получен некоторый импульс, например, конденсатор С зарядился и начал разряжаться через индукторные обмотки m, m; ток начинает увеличиваться, а вместе с ним и магнитный поток; пусть, например, направление заряда конденсатора такое, что, в течение первого полупериода колебательного разряда, ток создает магнитный поток, имеющий на фиг. 1 направление слева направо, в течение второго - справа налево и т.д. Если якорь вращается в направлении вращения часовой стрелки, то в левой половине якоря a будет индуктироваться электродвижущая сила, в течение первого полупериода направленная от зрителя, в течение второго - к нему, а в правой - наоборот. Если все щетки каждой группы их соединены на короткое и отклонены от нейтральных линий, то, вследствие связи с цепью индуктора, содержащей конденсатор, ток в якорных проводниках не будет отставать от производящей его электродвижущей силы (создаваемой вращением якоря). Магнитный поток, создаваемый этим током, будет иметь направление на чертеже во время первого полупериода - от верхней щетки к нижней, во время второго - от нижней к верхней. Благодаря отклонению щеток от нейтральной линии, магнитный поток якоря будет индуктировать в индукторных обмотках напряжение, отстающее от якорного тока по фазе на 90°. Напряжение это будет создавать в цепи индукторов ток, отстающий от нее опять на 90° и от якорного тока на 180°. Если магнитный поток якоря будет иметь составляющую, обратную магнитному потоку индукторов или, другими словами, как это видно из вышеизложенного, если щетки повернуты против направления вращения якоря, то ток, индуктируемый якорным током, в электромагнитных обмотках будет слагаться с током от разряда конденсатора индукторной цепи. Этот ток можно считать происходящим от некоторой воображаемой электродвижущей силы, находящейся в фазе с ним, которая будет компенсировать падения напряжений на воображаемых сопротивлениях (происходящих благодаря связям с цепью С′, L′, R и якорем и потерям на токи Фуко и гистерезис) и на действительном сопротивлении обмоток индукторов. При равенстве этой электродвижущей силы, с одной стороны, и суммы падений напряжений на всех перечисленных сопротивлениях, с другой, получаются незатухающие колебания.

Пример схемы для радиотелеграфной передачи изображен на фиг. 2. При нажатом ключе r (или разомкнутом реле) получение колебаний отличается от вышеописанного тем, что здесь не щетки отклоняются от нейтральной линии, а как бы магнитный. поток поворачивается относительно щеток посредством добавочных полюсов d, d, связанных с цепью индукторов трансформаторами Т₁ и Т₂, включенными так, чтобы их действия складывались. Связь с антенным контуром осуществляется также трансформатором Т_1, в котором имеется; еще одна обмотка, соединенная с контактами ключа r или реле. При ненажатом ключе r (или замкнутом реле) эта обмотка замыкается накороткое и, будучи расположена достаточно близко от других обмоток трансформатора Т₁, уничтожает внутри себя переменные магнитные потоки и, следовательно, уничтожает связь цепи индукторов с антенной; связь с цепью добавочных полюсов продолжает существовать благодаря трансформатору Т₂, но имеет меньшую величину, достаточную только для поддержания колебаний в цепи индукторов, что необходимо для скорейшего возникновения колебаний в антенне А при нажатии ключа r (или размыкании реле). При отжатии ключа, заряженная; антенна разряжается с периодом, на который она настроена, т.-е., при отсутствии резонанса с периодом, отличающимся от периода незатухающих колебаний, что обусловливает четкую передачу (знаков Морзе или машинных передатчиков). По этой схеме можно работать при различных волнах не изменяя постоянных цепи антенны.

Пример схемы для радиотелефонной передачи представлен на фиг. 3. Модуляция в ней достигается изменением коэффициента взаимной индукции цепей антенны и индукторов посредством изменения магнитного насыщения железа трансформатора T₁. Путь тока антенны: антенна A - вторичная обмотка трансформатора T₂, - верхние правая и левая обмотки - трансформатора T₁ - земля (или противовес). Путь тока индукторов: индукторные обмотки m, m - первичная обмотка трансформатора T₃ - первичная обмотка трансформатора Т₂ - нижние правая и левая обмотки трансформатора Т₁ - индукторные обмотки. Связь добавочных полюсов с цепью индукторов осуществляется трансформатором Т₃. Насыщение железа трансформатора T₁ создается средней обмоткой. Постоянный ток для этого дает динамомашина Р, через дроссели D, D. Параллельно этой: цепи включается усилитель V тока микрофона М; усиленный микрофонный ток, не проникая, благодаря дросселям D и D в динамомашину Р, слагается с ее током и изменяет насыщение железа в трансформаторе Т₁. Трансформаторы Т₁ и Т₂ включены таким образом, чтобы действия их были противоположны друг другу, т.-е. чтобы действующий коэффициент взаимоиндукции равнялся разности таковых в трансформаторах Т₁ и Т₂. Усиленные усилителем микрофонные токи, изменяя насыщения, меняют динамическую магнитную проницаемость железа, а следовательно, и коэффициент взаимной индукции и ток в антенне. Благодаря обратному включению трансформаторов, при небольших изменениях насыщения, получаются значительные изменения амплитуд антенного тока, что позволяет работать на небольших, прямолинейных участках характеристики «амплитуда тока в антенне - ток, насыщающий железо трансформатора», что желательно во избежание искажений в модуляции. Ток в цепи индукторов (следовательно, также в цепи якоря) сохраняет при модуляции почти постоянную амплитуду благодаря большой самоиндукции обмоток индукторов. Практически рациональнее, если электродвижущая сила во вторичной обмотке трансформатора Т₂ превышает таковую трансформатора Т₁, чем наоборот, так как в этом случае потери в железе трансформатора Т₁ меньше.

Генераторы, работающие по схемам фиг. 1, 2 и 3, могут быть снабжены в качестве двигателей любыми моторами, могущими дать, так или иначе, требуемое большое число оборотов в секунду.

Устройство для генерирования высокочастотного тока с применением генератора типа коллекторных машин с коротко замкнутыми щетками, характеризующееся тем, что обмотки якоря машины, снабженной двумя комплектами короткозамкнутых щеток, связаны магнитным потоком с включенным в индуктора машины колебательным контуром, состоящим из конденсаторов и катушек самоиндукции (фиг. 1, 2, 3).