Alexanderson-Alternator

Ein Maschinensender ist ein Erzeuger ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen ohne Elektronik mithilfe eines elektrischen Generators.

In der Anfangszeit der Funktechnik gab es noch keine Möglichkeit, ungedämpfte Schwingungen rein elektronisch zu erzeugen. Neben der Lichtbogentechnik gab es noch die Lösung, diese Schwingungen mit Hilfe eines Motors (also mechanisch) zu erzeugen. Hierzu waren schnelldrehende Generatoren erforderlich, deren Rotor und Stator sehr fein unterteilt waren. Um 1904 wurde mit solchen Maschinensendern im Längstwellenbereich gearbeitet. Typische Werte waren z. B. 50 kW Sendeleistung auf 50 kHz (Wellenlänge 6000 m).

Pioniere waren neben anderen Reginald Fessenden, Charles P. Steinmetz und Ernst Alexanderson.

Als in den 1920er Jahren die Elektronenröhre aufkam, verloren die Lichtbogen- und Maschinensender rasch an Bedeutung. Dazu beigetragen hat auch die damals durch Funkamateure gemachte Entdeckung, dass sich die bis dahin als "wertlos" betrachteten Kurzwellen besser und auch wirtschaftlicher für interkontinentale Verbindungen eignen als Längstwellen. Mittels der Röhrentechnologie konnten diese höheren Frequenzen und auch mehr Sendeleistung erzielt werden. Um 1928 wurde die letzte große Maschinensenderstation von der deutschen Firma Telefunken in Japan aufgebaut. Der letzte noch funktionsfähige Maschinensender stammt aus dem Jahr 1924 und befindet sich in Grimeton (Schweden). Er nutzt das Rufzeichen SAQ. Die Sendeanlage ist UNESCO-Welterbe.

Inhaltsverzeichnis

Alexanderson-Alternator

200-kW-Alexanderson-Alternator in Grimeton (Schweden). Rechts: Antriebsmotor; links oben im Hintergrund: Magnetverstärker zur Modulation

Ein Alexanderson-Alternator ist ein elektrischer Generator, der speziell zur Erzeugung hochfrequenter Wechselspannungen mit bis zu 100.000 Schwingungen pro Sekunde (100 kHz) konstruiert ist.

Die Geräte wurden von Ernst Alexanderson entwickelt und weltweit hauptsächlich für den Betrieb von Längstwellen- und Langwellen-Sendern verwendet.

Arbeitsprinzip

Der Stator eines Alexanderson-Alternators besteht auf der einen Seite aus Spulen, die mit Gleichstrom beaufschlagt werden und ein Magnetfeld erzeugen. Der Rotor ist ein schnell rotierendes Eisenrad mit mehreren hundert bis über 1000 Schlitzen. Diese Schlitze sind zur Verringerung des Luftwiderstandes mit einem nicht ferromagnetischen Material gefüllt. Dadurch wird der magnetische Fluss auf genau gegenüber liegende Spulen der anderen Seite des Stators rhythmisch verändert. Dadurch wird eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt (Induktion). Für Langwellensender wurden Alternatoren für bis zu 100 kHz und 2 kW Leistung entwickelt.

200-kW-Alternatoren

Die leistungsstärksten Alternatoren waren für Längstwellensender bestimmt und wurden von General Electric in einer Stückzahl von 20 produziert (siehe Tabelle). Sie konnten einen Frequenzbereich von 12,5 kHz bis 28,6 kHz (Betrieb in Stromnetzen mit 60 Hz) beziehungsweise 10,4 kHz bis 24 kHz (bei 50-Hz-Netzen in Europa) abdecken. Dazu konnte die Motordrehzahl zwischen 720 und 864 U/min variiert werden. Außerdem gab es Rotoren mit unterschiedlicher Polzahl und Getriebeübersetzungen von 1:2,675, 1:2,973 und 1:3,324. Die Rotoren dieser Maschinen hatten an der Peripherie eine Dicke von 75 mm und einen Durchmesser von 1,6 m. Bei bis zu 2500 U/min erreichte die äußere Umlaufgeschwindigkeit rund 800 km/h (etwa 2/3 der Schallgeschwindigkeit in Luft). Eine sehr wichtige Komponente der Alternatoren war deren Geschwindigkeitsregulator. Bei der entsprechenden Abstimmung der Antennen führten 0,25% Abweichung der Umdrehungszahl des Rotors zu einer Verringerung der an die Antenne übertragenen Leistung um mehr als 50%.

Einsatzstationen

Radio-Station Kennung Wellenlänge Installation Abschaltung Verschrottung Bemerkung
New Brunswick (New Jersey), USA WII 13.761 m 1918 1948 1953 anfänglich 50-kW-Alternator
WRT 13.274 m 1920 1948 1953
Marion (Massachusetts), USA WQR 13.423 m 1920 1932
WSO 11.623 m 1922 1932 1942 nach Haiku
Bolinas (Kalifornien), USA KET 13.100 m 1920 1930 1946
KET 15.600 m 1921 1930 1942 nach Haiku
Radio Central (Long Island), USA WQK 16.484 m 1921 1948 1951
WSS 15.957 m 1921 1948 1949 nach Marion
Kahuku (Hawaii) (Hawaii), USA KGI 16.120 m 1920 1930 1938
KIE 16.667 m 1921 1930 1938
Tuckerton (New Jersey), USA WCI 16.304 m 1921 1948 1955
WGG 13.575 m 1922 1948 1955
Caernarfon, Großbritannien MUU 14.111 m 1921 1939
GLC 9.592 m 1921 1939
Warschau, Polen AXO 21.127 m 1923 im 2. Weltkrieg zerstört
AXL 18.293 m 1923 im 2. Weltkrieg zerstört
Grimeton, Schweden SAQ 17.442 m 1924 anfänglich 18.600 m, noch betriebsbereit
1924 1960 1960 zur Parallelschaltung
Recife (Pernambuco), Brasilien nie 1924 ausgeliefert
nie 1924 ausgeliefert

Ab 1942 wurden vier Stationen von der US Navy betrieben: die neu errichtete Station Haiku (Hawaii) sowie die Stationen in Bolinas (beide bis 1946), Marion und Tuckerton (beide bis 1948). Die Station Marion wurde 1949 von der US Airforce übernommen und bis 1957 zur Übertragung von Wetterberichten in die Arktis sowie zu den Basen in Grönland, Labrador und Island verwendet. Einer der Alternatoren wurde 1961 verschrottet und der andere an das US Bureau of Standards übergeben.

Die beiden Maschinen in Brasilien konnten durch organisatorische Probleme nie dort eingesetzt werden. Sie wurden nach 1946 wieder an die Radio Central zurückgegeben.

Sende- und Empfangsbetrieb

Die Längstwellensender waren mit mindestens je einer Alexanderson-Antenne ausgerüstet, von denen lediglich die eine in Grimeton noch erhalten ist. In Radio Central auf Long Island (USA) waren zwölf sternförmig aufgestellte Alexanderson-Antennen vorgesehen für den Sendebetrieb mit Dänemark (1), Schweden (2), Deutschland (3), Frankreich (4), Großbritannien (5), Südamerika (6, 7, 8), Pazifik sowie Telefonie mit Europa (9, 10, 11) und Polen (12). Telegramme wurden in einer Zentrale, die sich in Schweden beispielsweise in Göteborg befand, im Morsezeichen-Code auf Lochstreifen übertragen und anschließend in schneller Folge per Draht zur Sendestation (Schweden: Grimeton) übertragen. In der Sendestation erfolgte die Modulation über Relais und daran angeschlossene Magnetverstärker (Transduktoren).

Die Empfangsantennen befanden sich in einigem Abstand zu den Sendern und bestanden aus etwa 13 km langen Drähten, die an hölzernen Masten aufgehängt waren. Keine einzige dieser Anlagen ist noch erhalten. Allerdings sind teilweise noch die Empfangsgebäude erhalten, beispielsweise in Kungsbacka, Schweden.

Literatur

Brittain, John: Alexanderson. Pioneer in American Electrical Engineering, Baltimore u.a. 1992

Weblinks


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