Marine Zeebrugge
Alexanderson generator
TechTalk

De alexanderson generator is een wisselstroom generator die ontworpen is om een relatief hoogfrekwent signaal op te wekken. Het opgewekt signaal wordt gebruikt als draaggolf bij draadloze telegrafie (Morse). Sommige generatoren konden ook spraak overbrengen.
-

-

Alternatoren zijn wisselstroomgeneratoren. Een draaiend magnetisch veld in de rotor produceert een wisselspanning in de vaste wikkelingen (stator). Het draaiend magnetisch veld kan door een permanent magneet gerealiseerd worden (de fiets"dynamo" is in feite een alternator). De juiste benaming van een alternator met permanent magneet is magneto.

Maar men kan ook een wikkeling gebruiken om een magnetisch veld te maken. De stroom in de rotor is laag, terwijl de stroom die opgewekt wordt hoog is (een "versterking" van 100× voor een alternator met enkelvoudige exciter is niet ongewoon). De energie die nodig is komt van de aandrijfmachine. Men kan dus een alternator (of een dynamo) gebruiken als rudimentaire versterker. De alternator reageert traag op de veranderingen van bekrachtiging en de toepassingen waren beperkt. De amplidyne en metadyne zijn generatoren die specifiek gebouwd zijn om als versterker gebruikt te worden.

Meer informatie over alternatoren kan u hier vinden (zie ook de aanverwante pagina's).

Alexanderson alternator

Voor de komst van de electronenbuis en later de transistor was men aangewezen op alternatoren om wisselspanning te genereren. De frekwenties die nodig zijn voor radio-uitzendingen liggen echter veel hoger dan de frekwenties van de courante alternatoren (50, 60 en later 400Hz). Men moet zowel de rotatiesnelheid van de rotor opvoeren als het aantal polen vermeerderen.

Typische waarden voor een kleine generator zijn 20.000 toeren/minuut (333 toeren per seconde) en 300 polen, wat een frekwentie van 100kHz oplevert. De limieten zijn 150kHz (voor relatief kleine generatoren) en 500kW (grote generatoren die een lagere frekwentie produceren, bijvoorbeeld 15kHz). De grote generatoren werden gebruikt voor telegrafie tussen de continenten, terwijl de kleinere toestellen gebruikt konden worden voor eenvoudige radio-toepassingen (AM modulatie). Dit waren de eerste echte radio-uitzendingen.

Vanwege hun grote afmetingen werden de generatoren niet aan boord van schepen gebruikt (de Verenigde Staten hebben wel experimenten uitgevoerd).

Om de relatief lage frekwentie te verdubbelen werd er gebruik gemaakt van een verzadigbare spoel: zie de pagina over de eerste radiotoestellen en zenders.

De Alexanderson generator geraakte langzamerhand in onbruik met de komst van de radiobuizen in de jaren '1930, maar bleef in gebruikt voor lange afstandscommunicatie en communicatie met onderzeeboten waar een hoog vermogen nodig is.

Er is hier geen rotorwikkeling, het is niet mogelijk om met sleepcontacten de energie over te brengen bij zulke hoge rotatiesnelheden. De rotorwikkeling zou trouwens uit elkaar gerukt worden door de middelpunt vliegende krachten.

De rotor bestaat uit een metalen schijf met inkepingen of doorboringen (gevuld door een magnetisch neutraal materiaal zoals koper), zie afbeelding hieronder. Deze inkepingen veranderen de weerstand van het magnetisch circuit (reluctantie). De werking is te vergelijken met de magnetische pick up van een electrische gitaar.

De alternator is een soort roterende transfo met de primaire en secundaire wikkeling op de stator, maar magnetisch met elkaar gekoppeld via de rotor.

We hebben een primaire wikkeling in blauw die een gelijkspanning krijgt en dus een constant veld produceert. Het veld loopt van de rotor, over de luchtspleet naar de stator.

Er zijn dubbel zoveel statorpolen als er rotorpolen zijn. Iedere statorpool heeft een secundaire wikkeling, aangegeven in het groen (4 wikkelingen zijn getekend op het beeld rechts).

De secundaire wikkelingen zijn in serie gewikkeld, maar omgepoold geschakeld. Op een bepaald ogenblik is het veld maximaal ter hoogte van pool "A" (blauwe letter rechts, en ook pool "C", pool "E",...) en minimaal ten hoogte van pool B, D, F,... (maximale luchtspleet).

Als de rotor draait verschuiven de plaatsen met maximaal en minimaal veld, waardoor er een wisselspanning in de wikkelingen ontwikkeld wordt. Als een onpare pool een maximaal veld heeft, dan heeft een pare pool een minimaal veld.

De wikkelingen wekken een wisselspanning op die direct naar de antenne gestuurd wordt. Om het signaal te moduleren wordt er een verzadigbare spoel in serie op de leiding gebruikt, die als een regelbare weerstand werkt, of wordt de bekrachtiging in- of uitgeschakeld. Om het mocrofoonsignaal te versterken gebruikt men een Audion (de eerste triode), gevolgd door een magnetische versterker om tot aan het benodigd vermogen te komen.

Zendfrekwentie

De zendfrekwentie wordt bepaald door de rotatiesnelheid van de alternator. De zendfrekwentie is dus niet echt stabiel en verloopt met de modulatie, die een verandering in het mechanisch koppel veroorzaakt.

Bij CW (continuous wave = morse) gebruikt men een aandrijfmotor met twee regelbare weerstanden (meestal waterweerstanden, die soepel ingesteld kunnen worden). Een regelbare weerstand is continu in gebruik en bepaalt het toerental in rust. Bij het zenden wordt de tweede weerstand eveneens ingeschakeld, zodat de motorvertraging gecompenseerd kan worden. Als het motortoerental zou wijzigen wordt het niveau zout water in de weerstanden veranderd.

De motorsnelheid wordt opgevoerd met een tandwieloverbrenging tot de geschikte rotatiesnelheid voor de generator.

Er is tegenwoordig nog één generator operationneel in Grimeton (Zweden). De zender wordt éénmaal per jaar in bedrijf gesteld op Alexanderson day (24 december). Er wordt traditioneel een kertboodschap in morse uitgezonden.

Publicités - Reklame

-