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Eine unangenehme Störung quelle stellt bei Geräten, welche empfindlich gegen magnetische
Streufelder sind, das Streuen der Netzanschlusstransformatoren dar. Bei derartigen Geräten, ins- besondere solchen mit Kathodenstrahlröhren (z. B. Fernsehempfänger, Oszillographen usw. ) hat es sich gezeigt, dass. bei Verwendung normaler Transformatortypen selbst bei reichlicher Bemessung des
Eisenquerschnittes und Vermeidung aller magnetischer Widerstände, Luftspalte u. dgl. die Streuung doch immer noch so stark ist, dass ein gedrängter Zusammenbau des Transformators mit der Röhre im allgemeinen nicht ohne Störablenkung des Kathodenstrahles möglich ist. Eine solche Störablenkung mit Netzfrequenz muss aber bei der hohen Präzision moderner Fernsehempfänger und Oszillographen weitgehendst unterdrückt werden.
Man half sich bisher durch Umkleidung der Röhre bzw. des Transformators mit möglichst gut permeablem Eisenschutzblech, wobei diese Umkleidung nicht in mag- netisch leitender Verbindung mit dem Kern des Streutransformators stehen darf. Ferner hat man schon sehr früh erkannt, dass es bestimmte relative Aufstellungen zwischen Transformator und Kathoden- strahlröhre gibt, bei denen der Streueinfluss besonders klein ist bzw. die Wirkung sich gerade kom- pensiert. Eine solche Lage ist z. B. bei Parallelität zwischen Spulenachse und Röhrenachse in der Mittel- ebene durch die Röhrenbaulänge auffindbar.
Diese bekannten Massnahmen reichen jedoch fiir den allgemeinen Fall einer Gerätekonstruktion nicht aus. Man kann nicht immer die neutrale Zone als Aufstellungsort des Transformators wählen und eine wirksame Absorption der Streukraftlinien lässt sieh mit Eisenblech nur bei Anwendung von sehr grossen Blechdicken praktisch durchführen (s. Panzergalvanometer u. dgl. ).
Die vorliegende Erfindung löst das Problem mit Hilfe einer kompensierenden Feldspule, welche von dem ganzen oder einem Teil des Primärstromes des Transformators durchflossen wird. Die kompensierende Feldspule ist so angeordnet, dass die nach den bekannten Regeln der Potentialtheorie magnetischer Felder ihr äquivalente magnetische Doppelschicht, der den Streufluss des Transformators erzeugend gedachten Doppelschicht entgegenwirkt und demgemäss den störenden Einfluss der Streuung stark herabsetzt bzw. gerade aufhebt.
An Hand der Zeichnung, welche Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigt, möge diese näher erläutert werden. Eine für die Erfindung typische Ausführungsform für den Fall der Verwendung eines Manteltransformators (welche wegen ihrer an und für sich schon geringen Streuung bei empfindlichen Geräten meist verwendet werden) ist in Fig. 1 dargestellt. Der Transformator trägt auf einem Kern 2 mehrere Wicklungen, von denen jedoch nur die Primärwicklung 1 gezeichnet ist. Selbst bei bestem Eisenaufbau sendet ein solcher Transformator im Betrieb Stirnstreuung, die durch die Kraftlinien 3 dargestellt ist, in den Raum hinaus.
Erfindungsgemäss wird die Feldspule 4 derart geordnet und mit einem Strom von solcher Phase und Stärke erregt, dass das von ihr erzeugte magnetische Wechselfeld wenigstens in grösserer Entfernung vom Transformator gleich gross, aber entgegengesetzt ist, wie das störende Streufeld 3. Es tritt dann Aufhebung der Streustörung ein, u. zw. für alle räumlichen Lagen des Transformators relativ zur gestörten Kathodenstrahlröhre.
Die Feldspule ist koaxial mit der streuenden Wicklung angeordnet und es ist anzustreben, dass die geometrischen Schwerpunkte der streuenden Wicklungen und der Feldspule zusammenfallen. Um beim Manteltransformator eine die streuenden Wicklungen gleichwertig ersetzende aber entgegengesetzte
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Doppelsehie, ht zu erhalten, muss man also die Feldspule koaxial zur Transformatorwicklung, jedoch über dem gesamten Eisenkörper des Transformators aufwickeln.
Die richtige Einstellung des Kompensationsstromes nach Grösse und Phase hängt im allgemeinen vom Belastungszustand des Transformators ab. In den meisten praktischen Fällen sind jedoch die kleinen Transformatoren derartiger Mess-und Empfangsgeräte dem Leerlaufzustand so nahe, dass der Streufluss in Phase mit dem Primärstrom ist. In diesem Falle erhält man gute Resultate bereits mit einer Schaltung nach Fig. 1, wobei vom Netz 5 aus der Primärstrom durch die Transformator- wicklung 1 und durch ein mit dieser in Reihe geschaltetes Potentiometer 6 fliesst. Je nach der Stellung dieses Potentiometers, welches parallel zur Feldspule liegt, und dessen Gesamtwiderstand klein gegen den Eingangswiderstand des Transformators sein muss, wird die Feldspule mehr oder weniger stark erregt.
Man wählt die Windungszahl der Feldspule so gross, dass bei reiner Serienschaltung von 4 und 1 eine Überkompensation der Streuung eintritt. Dann findet man beim Drehen des Potentiometers leicht einen Punkt, bei dem die Streuung gerade verschwindet.
Bei stärker belasteten Transformatoren, bei denen die Phase des Primärstromes und die Phase des magnetischen Flusses nicht übereinstimmen, ist es leicht möglich, Phasenschieber zu entwerfen, welche in diesem Falle den Strom in der Feldspule wieder in Gegenphase mit dem Fluss bringen. Es ist auch möglich, die kompensierende Feldspule dem Transformator gegenüber anders anzuordnen als in Fig. 1 dargestellt.
In Fig. 2 ist beispielsweise die erfindungsgemässe Anordnung für einen Kerntransformator dar- gestellt. Die Primärspule dieses Transformators ist mit 1, die Sekundärspule mit 9 bezeichnet. Der
Streufluss verlässt das Eisen an den Stirnköpfen 3a und 3b der primären Wicklung. Man erhält z. B.
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Stärke kann für den Leerlauf wiederum mittels eines parallel geschalteten Potentiometers 6 erfolgen. Je nachdem, wo die Kathodenstrahlröhre sich befindet, kann natürlich auch die optimale Lage der Feldspule 4 eine andere sein. Die allgemeinste Anweisung ist jedoch in der Vorschrift enthalten, dass die Orte und Richtungen der magnetischen Doppelschichten des Kompensators und des Streufeldes miteinander gegengleich übereinstimmen müssen.
In diesem Falle ist der Transformator für sämtliche Raumpunkte streufrei, für welche die unvermeidbare Verschiedenheit der Abmessungen der Kompensationswieklung und der Transformatorwicklung zu vernachlässigen ist. Diese Minimalentfernung, in der die Streuung noch störend auftritt, beträgt etwa das zwei-bis dreifache der grössten Transformatordimensionen.
Bei einem Manteltransformator nach Fig. 1 ist die genaueste Nachbildung der das Streufeld erzeugend gedachten Doppelschicht, z. B. dann erreicht, wenn die Länge der Feldspule mit der Länge der Primären des Transformators übereinstimmt und die Spulen genau übereinander sitzen.
Bei der Dimensionierung des Potentiometers 6 muss folgendes beachtet werden.
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In dieser Gleichung bedeutet r den Widerstand der Parallelschaltung von Feldspule 4 und Potentiometer 6 in Ohm, e, : die Netzspannung in Volt, W die Leistungsaufnahme des Transformators in Watt und p den Anteil des Spannungsabfalles der Netzspannung en an der Parallelschaltung von 6 und 4 in Prozenten. Dieser darf höchstens 10% betragen. Der Scheinwiderstand der Spule 4 soll mindestens gleich, vorteilhaft aber höher als der Widerstand des Potentiometers sein. Es ist dann die Feldstärke der Feldspule im Aussenraum unabhängig von der Windungszahl. Die Windungszahl wird durch die Widerstandsbedingung festgelegt und beträgt für stark streuende Transformatoren etwa 2000, für schwach streuende etwa die Hälfte.
Vergrösserungen dieser Windungszahl sind zwecklos. Eine bei grosser Phasenverschiebung zwischen primärem Strom und magnetischem Feld vorteilhafte Schaltung zeigt Fig. 3. Auf dem Kern 2 sitzt eine gesonderte Erregerspule 7. Der Strom in dieser Spule ist dann um annähernd 900 phasenverschoben gegen den Fluss. Im übrigen ist aber der Strom ein genaues Abbild des netzfrequenten Flusses und angenähert auch des infolge der Oberwellen auftretenden Streuflusses.
Erfindungsgemäss wird dieser Strom durch einen Phasenschieber 8 geleitet, der die Stromphase um annähernd 90 0 zurückdreht. Man hat dann am Ausgang von 8 einen Strom, der mit dem netzfrequenten Streufeld in Phase ist und letzteres somit aufhebt. Diesen Strom kann man zur Erregung der Feldspule 4 verwenden. Für den Fall einer sehr gedrängten Bauweise können noch verbleibende Reste von Streufeldern durch zusätzliche Abschirmung des bereits nach der Erfindung streukompensierten Transformators oder des streuanfälligen Teiles oder beider mit ferromagnetischem Material in ihrer Wirkung geschwächt werden.
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