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Differentialtransformator, insbesondere für Hochfrequenz.
Vorliegende Erfindung hat'zum Gegenstand einen hauptsächlich für Hoehfrequenzströme zu verwendenden Differentialtransfromator. Solche Transformatoren können beispielsweise Verwendung finden, um Zwischenverstärker an Fensprechleitungen anzuschliessen, über welche Hochfrequenzschwingungen als Träger von Sprachschwingungen gesandt werden.
Die Erfindung soll an Hand beigefügter Zeichnung beschrieben werden. Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung eines für gewöhnliche Fernspreehströme verwendeten Differentialtransformators.
Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch eine Ausführungsform eines für Hochfrequenz zu benutzenden, Differentialtransformators nach der Erfindung. Fig. 3 veranschaulicht in schematischer Darstellungsweise die obere Hälfte des Transformators in Fig. 2, Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Windung der Wicklung und Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines nur teilweise gewickelten Spulenkerns für die eine Hälfte des Transformators.
An einen für Fernsprechzwecke bestimmten Differentialtransformator müssen im allgemeinen die folgenden Anforderungen gestellt werden : 1. Der Kopplungsfaktor zwischen den verschiedenen Wicklungen muss angenähert gleich 1 sein.
2. Der Transformator muss in solcher Weise an die Leitung angeschlossen sein, dass derselbe in jeder Hinsicht symmetrisch ist im Verhältnis zur Erde.
3. Die Verluste sollen klein sein.
Diese Anforderungen sind leicht zu erfüllen bei solchen Differentialtransformatoren, die für niedrige Frequenzen, z. B. Sprechfrequenzen bestimmt sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung eines für gewöhnliche Fernspreehströme vorgesehenen Differentialtransformators ist die Primärwicklung in vier Teilwicklungen Al'A2, Ag, A4 unterteilt, welche paarweise die beiden Wicklungshälften der Primärwicklungen bilden. Eine Teilwicklung jeder Wicklungshälfte ist in jedem Zweig der Leitung L enthalten.
An diese Leitung, die eine ankommende oder abgehende Leitung sein kann, ist der Differentialtransformator mit den Klemmen 1 angeschlossen. An die entgegengesetzten Klemmen 2 ist eine Nachbildung N der Leitung L angeschlossen. Diese Nachbildung besitzt für verschiedene Frequenzen dieselben Impedanzwerte wie die Leitung. Die Sekundärwicklung besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Teilwicklungen BI, B2'von welchen jede mit beiden Wicklungshälften der Primärwicklung induktiv gekuppelt ist. Da die Verwendung eines Eisenkernes in diesem Falle keine merklichen Verluste und auch sonst keine Nachteile ergibt, so bereitet es gar keine Schwierigkeiten, die Kopplung zwischen den Wicklungen genügend fest zu machen. Der in der einen Richtung wirkende Verstärker ist z.
B. mit seiner Eingangsseite, die durch die Impedanz 1 dargestellt ist, zwischen den Mittelpunkten 3 der primären Wicklunghälften angeschlossen, während der in der anderen Richtung wirkende Verstärker mit seiner Ausgangsseite, die durch die Impedanz U dargestellt ist, an die Sekundärwicklung Bi, B2 angeschlossen ist. Die in verschiedenen Zweigen der Leitung L enthaltenen Teilwicklungen bilden offenbar untereinander einen zwischen den Zweigen eingeschalteten Kondensator mit ziemlich grosser Kapazität. Wegen der verhältnismässig niedrigen Frequenz hat diese Kapazität jedoch keinen merklich schädlichen Einfluss auf die Sprach- übertragung.
Dagegen treten gewisse bauliche Schwierigkeiten auf, wenn es sich darum handelt, einen für Hochfrequenz zu benutzenden Differentialtransformator herzustellen. In diesem Falle müssen nämlich an den Differentialtransformator noch folgende Anforderungen gestellt werden :
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4. Durch den Transformator darf keine Kapazität zwischen den Zweigen der Leitung eingeführt werden, weil eine solche Kapazität einen Kurzschluss für den hochfrequenten Strom bilden würde.
5. Der erforderliche hohe Wert des Kopplungsfaktors zwischen den Wicklungen muss ohne Verwendung eines Eisenkernes erzielt werden, weil die Eisenverluste bei Hochfrequenz zu gross würden.
Nach der Erfindung werden die erforderliche feste Kopplung des eisenfreien Differentialtransformators und die erstrebte Kapazitätsfreiheit zwischen den Zweigen dadurch erzielt, dass der Differentialtransformator in zwei durch Abschirmung oder in anderer passender Weise kapazitiv getrennte Transformatorhälften unterteilt wird, von welchen jede teils eine primäre Wicklungshälfte, die aus zwei untereinander reihengeschalteten und im selben Zweig der Leitung enthaltenen Wicklungshälften besteht, und teils eine ebenfalls aus zwei Teilwicklungen bestehende sekundäre Wicklungshälfte umfasst, welche vier Teilwicklungen durch ein Viererbündel gebildet sind, das aus vier gleichlaufenden, voneinander isolierten Adern besteht.
In Fig. 2 ist ein derart ausgeführter Differentialtransformator für Hochfrequenz schematisch dargestellt. Die in jedem Leitungszweig eingeschaltete primäre Wicklungshälfte, die aus zwei reihengeschalteten Teilwicklungen Al, A2 bzw. As, A4 besteht, ist nebst der zugehörigen, ebenfalls aus zwei
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Hülle 5 bzw. J'umschlossen, wodurch der Differentialtransformator in zwei in verschiedenen Zweigen der Leitung L enthalten und untereinander kapazitiv getrennte Teile unterteilt ist.
Jede Transformatorhälfte ist auf einen Spulenkern 6 (Fig. 5) aufgewickelt, welcher zwei durch eine Zwischenwand 7 getrennte
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die vier gleichlaufenden Adern 10 eines vieradrigen Kabels oder eines Vierbündels 11 gebildet, von welchem Kabel oder Bündel die eine Hälfte in dem Wieklungsraum 8 und die andere Hälfte im Wicklungsraum9 des Spulenkerns 6 aufgewickelt ist. Die Aufwicklung des Kabels 11 erfolgt, wie in Fig. 5 angedeutet ist, in der Weise, dass die Mitte 12 des Kabels in einen radialen Einschnitt 13 der Zwischenwand 7 bis zum Boden der Wicklungsräume hineingedrückt wird. Darauf wird erst die eine Hälfte des Kabels in den zugehörigen Wicklungsraum 8 aufgewickelt, während die andere erst nachher- aufzuwickelnde Hälfte in passender Weise am Spulenkern befestigt wird und folglich im ganzen an der Drehung des Spulenkernes teilnimmt.
Nachdem der Wicklungsraum 8 mit der erstgenannten Hälfte des Kabels gefüllt worden ist, wird darauf die andere Hälfte im andern Wicklungsraum 9 aufgewickelt, wobei der Spulenkern in entgegengesetzter Richtung gedreht wird. während des Aufwickelns wird das Kabel allmählich verdrillt, so dass die vier Adern mit gleichmässiger Steigung umeinander gewunden werden. Hiedurch weiden sämtliche Wicklungsteile in gänzlich gleichmässige elektromagnetische Verbindung miteinander gebracht.
Durch die beschriebene Anordnung des Spulenkernes wird vollständige Symmetrie jeder der
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zeigt, in welcher Weise die Wicklung der oberen Transformatorhälfte in Fig. 2 gebildet wird. In Fig. 3 stellen die beiden Gruppen von je vier Wicklungselementen je eine Hälfte des auf den Spulenkern 6 aufgewickelten Kabels 11 dar. Die Verbindung 12 zwischen den beiden Gruppen entspricht dem in den Einschnitt 13 des Spulenkernes eingeklemmten mittleren Teile 12 des Kabels. Jede der Teil-
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t der Wicklungsräume , 9 der Spule liegen.
Durch die Anbringung des Mittelpunktes der Wicklungen inwend'g in der Spule erhält man, wie aus Fig. 3 hervorgeht, sämtliche Wicklungsenden auswendig an der Spule, wobei einander entsprechende Wicklungsenden a, c bzw. d, e symmetrisch an je einer Seite der Zwischenwand 7 zu liegen kommen, während der mittlere Abgreifpunkt b der primären Wicklung- hälfte in der Mitte des Spulenumfanges zu liegen kommt.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass man durch die beschriebene Anordnung der vier Teilwicklungen jeder Transformatorhälfte einen Kopplungsfaktor zwischen den verschiedenen Teilwicklungen erhält, der praktisch genommen gleich 1 ist.
Die oben beschriebene Anordnung, wonach der Differentialtransformator in zwei Hälften geteilt und aus Viererkabeln hergestellt wird, kann natürlich auch in solchen Fällen in Verwendung gebracht ) werden, wo Eisen in dem Kreis vorhanden ist. Man gewinnt hiedurch unter anderem den Vorteil, dass die Kapazität zwischen den Leitungszweigen herabgesetzt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Differentialtransformator, besonders für Hochfrequenzschwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator durch Abschirmung oder in anderer zweckmässiger Weise in zwei kapazitiv voneinander getrennte Transformatorhä ! ften unterteilt ist, von welchen jede teils seine primäre Wicklungs- ) hälfte, die aus zwei untereinander reihengeschalteten und im selben Zweig der Leitung enthaltene Wicklungshälften besteht, und teils eine ebenfalls aus zwei Teilwicklungen bestehende sekundäre Wicklungshälfte umfasst, welche vier Teilwicklungen aus den gleichlaufenden Adern eines Viererbündels gebildet sind.