Maschinensender

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Ein Maschinensender ist eine Sendeanlage, welche ungedämpfte elektromagnetische Schwingungen ohne Elektronik mithilfe eines elektrischen Generators erzeugt.

Geschichte

In der Anfangszeit der Funktechnik gab es noch keine Möglichkeit, ungedämpfte Schwingungen rein elektronisch zu erzeugen. Neben dem Lichtbogensender konnten Schwingungen mit Hilfe eines Motors, also elektromechanisch, erzeugt werden. Dafür 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 einer Sendefrequenz von 50 kHz, was einer Wellenlänge von 6000 m entspricht.

Pioniere waren neben anderen Reginald Fessenden, Charles P. Steinmetz und Ernst Fredrik Werner 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 Längstwellensender Grimeton ist der letzte noch funktionsfähige Maschinensender. Er stammt aus dem Jahr 1924 und befindet sich in Schweden. Die Sendeanlage ist UNESCO-Welterbe und nutzt das Rufzeichen SAQ.

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 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 und eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt (Induktion). Für Langwellensender wurden Alternatoren für bis zu 100 kHz und 200 kW Leistung entwickelt.

200-kW-Alternatoren

200-kW-Alternator der US Navy, 1920

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 28,8 kHz (Betrieb in Stromnetzen mit 60 Hz) beziehungsweise 10,4 kHz bis 24 kHz (bei 50-Hz-Netzen in Europa) abdecken. Die Motordrehzahl variierte je nach Netzfrequenz von 720 auf 864/min. 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/min erreichte die äußere Umlaufgeschwindigkeit rund 800 km/h (etwa zwei Drittel 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	Rufzeichen	Wellenlänge	Frequenz	Installation	Abschaltung	Verschrottung	Bemerkung
New Brunswick (New Jersey), USA	WII	13.761 m	21,786 kHz	1918	1948	1953	anfänglich 50-kW-Alternator
	WRT	13.274 m	22,585 kHz	1920	1948	1953
Marion (Massachusetts), USA	WQR	13.423 m	22,334 kHz	1920	1932
	WSO	11.623 m	25,793 kHz	1922	1932		1942 nach Haiku
Bolinas (Kalifornien), USA	KET	13.100 m	22,885 kHz	1920	1930	1946
	KET	15.600 m	19,217 kHz	1921	1930		1942 nach Haiku
Radio Central (Long Island), USA	WQK	16.484 m	18,187 kHz	1921	1948	1951
	WSS	15.957 m	18,788 kHz	1921	1948		1949 nach Marion
Kahuku (Hawaii), USA	KGI	16.120 m	18,598 kHz	1920	1930	1938
	KIE	16.667 m	17,987 kHz	1921	1930	1938
Tuckerton (New Jersey), USA	WCI	16.304 m	18,388 kHz	1921	1948	1955
	WGG	13.575 m	22,084 kHz	1922	1948	1955
Caernarfon, Großbritannien	MUU	14.111 m	21,245 kHz	1921		1939
	GLC	9.592 m	31,254 kHz	1921		1939
Warschau, Polen	AXO	21.127 m	14,190 kHz	1923			im 2. Weltkrieg zerstört
	AXL	18.293 m	16,388 kHz	1923			im 2. Weltkrieg zerstört
Grimeton, Schweden	SAQ	17.442 m	17,188 kHz	1924			anfänglich 18.600 m (16,118 kHz), noch betriebsbereit
				1924	1960	1960	zur Parallelschaltung
Recife (Pernambuco), Brasilien				nie			1924 ausgeliefert
				nie			1924 ausgeliefert

Bemerkung:

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 wegen organisatorischer 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.

Zum Empfang des Senders Grimeton, der jährlich mindestens einmal wieder in Betrieb genommen wird, gibt es jetzt sehr einfache Möglichkeiten. Eine einfache Empfangsschaltung, mit kurzer Antenne, gibt das Signal an die Soundkarte eines PC weiter, der es verarbeitet.

Literatur

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

Weblinks

• Umfassender Artikel zu Seefunk und Maschinensendern mit Bildern
• Homepage des schwedischen Maschinensenders SAQ

Quelle: Wikipedia! Der Artikel Maschinensender ist in ähnlicher Form auch bei WikipediaW unter https://de.wikipedia.org/wiki/Maschinensender zu finden.