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Niederfrequenz-Zwischelltransformator für Hoch vakuum verstärker.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Niederfrequenz-Zwischentransformator für Hochvakuumröhrenverstärker. Eine Bedingung für das gute Arbeiten eines Niederfrequenzverstärkers besteht darin, dass durch die verwendeten Transformatoren einerseits eine günstige Spannungsübertragung von der einen Röhre zur andern erfolgt und dass anderseits der Verstärkungsgrad für alle übertragenen Frequenzen nahezu gleich ist.
Die vorliegende Erfindung gibt nun eine zweckmässige Bemessung für solche NiederfrequenzZwischentransformatoren an. Diese Bemessung hat nach zwei Gesichtspunkten zu erfolgen : Erstens muss der Transformator eine möglichst grosse sekundäre Spannung liefern, also ein möglichst grosses Übersetzungsverhältnis haben ; dazu, muss er einen möglichst grossen Koeffizienten der gegenseitigen Induktion zwischen den beiden Wicklungen haben. Das erfordert eine entsprechend grosse Anzahl der sekundären Wicklungen und also eine grosse sekundäre Impedanz.
Zweitens muss die weitere Bedingung des gleichen Verstärkungsgrades für alle übertragenen Frequenzen erfüllt werden, und dazu muss der Transformator möglichst streuungslos sein. Die Transformatorstreuung wirkt, wie bekannt, derart, dass sie zur äusseren Belastung des Transformators noch eine entsprechende scheinbare Belastung hinzufügt. Ist der Transformator streuungslos und die sekundäre Nutzlast induktionslos, so verhält sich die Sache so, als ob die primäre Quelle des Transformators direkt durch einen entsprechend der Übersetzungszahl umgerechneten reinen Ohmschen Widerstand belastet wäre.
Da der Ohmsehe Widerstand von der Frequenz unabhängig ist, so ist in diesem Falle auch der sekundäre Strom von der Frequenz praktisch unabhängig, d. h. alle Harmonischen des Stromes werden im gleichen Verhältnis übertragen. Somit wird der verstärkte Strom nicht verzerrt. Besitzt der Transformator dagegen eine ins Gewicht fallende sekundäre Streuung, so ist die Rückwirkung auf den primären Teil so, als ob ausser Ohmschen noch scheinbare Belastungen direkt primär eingeschaltet werden. Da die scheinbaren Komponenten im hohen Grade von der Frequenz abhängig sind, so ist die resultierende Impedanz für Ströme verschiedener Frequenzen verschieden, und werden daher verschiedene obere Harmonischen nicht im gleichen Masse übertragen. Der Verstärkerstrom wird daher verzerrt.
Es kommt daher zur Bedingung einer möglichst grossen Eigenimpedanz der Sekundärwicklung noch die zweite hinzu, die erfordert, dass d'e Streuimpedanz der Sekundärwicklung möglichst klein gewählt wird. Die Eigenimpedanz der Sekundärwicklung ist. wie bekannt. durch ihre Selbstinduktion bei offener Primärwicklung bestimmt. Ferner ist bekannt, dass die Streuimpedanz der Sekundärwicklung dadurch bestimmt werden kann, dass man in ihr nur den magnetischen Streufluss bestehen lässt, den Hauptfluss aber durch den Kurzschluss der Primärwicklung abdrosselt.
Man kann daher die beiden zu erfüllenden Bedingungen dahin formulieren, dass die Selbstinduktion der Sekundärwicklung bei offener Primärwicklung gross, bei kurzgeschlossener Primärwicklung aber klein sein muss. Das Resultat von praktischen Versuchen besteht nun darin, dass ein für die Niederfrequenz-Verstärkeranordnung geeigneter Transformator dann erzielt wird, wenn die Sekundärw'eklung eine Induktanz von mehr als 200 Henry hat, gemessen bei offenem Primärkreise, und von weniger als 6 Henry bei kurzgeschlossenem Primärkreise, wobei die Messungen zweckmässigerweise mit einer Frequenz von 256 Perioden ausgeführt werden sind.
Die bauliche Ausführung des Transformators nach diesen Angaben bietet an sich keine Schwierigkeiten und erfolgt in üblicher Weise ; es muss hier aber noch folgendes bemerkt werden :
Zur Ausführung eines streuungslosen Transformators scheint es das Naheliegendste zu sein, die beiden Wicklungen möglichst dicht beieinander und möglichst gleichmässig zu verteilen, z. B. so, dass
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sie eine starke gegenseitige kapazitive Wirkung zwischen einzelnen Transformatorteilen verursacht wird, die wiederum zur Folge hat, dass die einzelnen harmonischen Komponenten des Stromes in verschiedenen Graden übertragen werden, also wiederum'eine Stromverzerrung stattfindet.
Um diese schädliche Erscheinung zu beseitigen, empfiehlt es sich daher, die Wicklungen nicht ganz gleichmässig zu verteilen, sondern abteilungsweise, wie dies in der Zeichnung veranschaulicht ist. Der dort in Fig. 1 dargestellte Transformator trägt an seinem Eisenkern A eine Anzahl von abwechselnd aufeinanderfolgenden Abteilungen B bzw. a der primären bzw. sekundären Wicklungen, die voneinander zur Verminderung der kapazitiven Beeinflussung durch kleine Luftspalten getrennt sind. Versuche haben gezeigt, dass eine Trennung der einzelnen Abteilungen durch einen 0'25 mm Luftzwischenraum bereits ein merkliches Abnehmen der wirksamen Kapazität ergab. Wird ein Zwischendielektrikum von hoher Dielektrizitätskonstante gewählt, so muss man dementsprechend einen grösseren Abstand wählen.
Zur Wahrung des Luftabstandes kann man zweckmässigerweise als Distanzstück einen passend zurechtgelegten Kartonstreifen verwenden, wie es z. B. in Fig. 2 in Obenansicht und in Fig. 3 in Seitenansicht dargestellt ist.