DE2551179A1 - Impedanztransformator mit ungeradzahligem uebersetzungsverhaeltnis - Google Patents

Description

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Impedanztransformator mit ungeradzahligem Übersetzungsverhältnis

Die Erfindung bezieht sich auf eine Transformatorvorrichtung mit einem ungeradzahligen Übersetzungsverhältnis.

Unter dem Ausdruck "Übersetzungsverhältnis" bei einer Transformatorvorrichtung mit zwei Klemmenpaaren ist das Verhältnis zu verstehen, in dem die größte Klemmenspannung zu der kleinsten Klemmenspannung steht. Die Streuung in derartigen Transformatorvorrichtungen führt eine Streuungsreaktanz herbei, die auftritt, wenn das Magnetfeld, das von der zu transformierenden Spannung über einer Wicklung erzeugt wird, nicht ganz von den Windungen einer Wicklung, über der die trans-

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formierte Spannung erscheint, umfaßt wird. Diese Streuungsreaktanz kann vor allem bei HF-Transformatoren unzulässig groß werden.

Wenn die Transformatorvorrichtung einen einzigen geschlossenen Kern enthält, um den Primär- und Sekundärwindungen gewickelt sind, ist es - um die Streuung möglichst gering zu halten - notwendig, daß die Primärwindungen den Sekundärwindungen möglichst nahe liegen und alle Windungen dem Kern möglichst nahe liegen.

Bei einem ungeradzahligen Übersetzungsverhältnis (= Windungsverhältnis), wie es bei Impedanzanpassungen oft erwünscht ist, wird es baulich nahezu unmöglich sein, jede Primärwindung nahe bei einer (durch das Übersetzungsverhältnis gegebenen) ungeraden Anzahl Sekundärwindungen anzuordnen. Dies ergibt eine verhältnismäßig größere Streuung als in dem Falle, in dem ein geradzahliges Übersetzungsverhältnis dadurch erhalten wird, daß nahe bei jeder Primärwindung eine - durch das Übersetzungsverhältnis gegebene - gerade Anzahl Sekundärwindungen angeordnet wird, was im allgemeinen baulich einfacher erzielbar ist. Es empfiehlt sich also, zur Vermeidung großer Streuung Transformatoren mit einem geradzahligen Übersetzungsverhältnis anzuwenden.

Die Erfindung bezweckt, eine Transformatorvorrichtung mit einem ungeradzahligen Übersetzungsverhältnis und einer geringen Streuung zu schaffen, und ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung mindestens einen ersten und einen zweiten Transformator mit je einem ersten und einem zweiten Klemmenpaar und einem geradzahligen Übersetzungsverhältnis des ersten zu dem zweiten Klemmenpaar enthält, wobei das Übersetzungsverhältnis des zweiten Transformators größer als 1 ist, und daß der erste Transformator mit seinem ersten Klemmenpaar parallel zu dem

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zweiten Klemmenpaar des zweiten Transformators und mit seinem zweiten Klemmenpaar in Reihe mit dem ersten Klemmenpaar des zweiten Transformators geschaltet ist.

Ist es möglich, das gewünschte ungeradzahlige Übersetzungsverhältnis gegebenenfalls innerhalb einer zulässigen Ungenauigkeit als M+1/N zu schreiben, wobei M und N ganze Zahlen sind, so wild für den genannten ersten Transformator ein Übersetzungsverhältnis M und für den genannten zweiten Transformator ein Übersetzungsverhältnis N gewählt. Der genannte erste Transformator wird den Wert einer dem ersten Klemmenpaar dieses Transformators zugeführten Spannung um das M-fache vergrößern, während der genannte zweite Transformator, dessen zweitem Klemmenpaar die zuletzt genannte Spannung zugeführt wird, den Wert dieser Spannung um das N-fache verkleinern wird. Durch die Reihenschaltung des zweiten Klemmenpaares des genannten ersten Transformators mit dem ersten Klemmenpaar des genannten zweiten Transformators wird schließlich das Übersetzungsverhältnis M+1/N erhalten.

Ist das gewünschte ungeradzahlige Übersetzungsverhältnis gegebenenfalls innerhalb einer zulässigen Ungenauigkeit besser annäherbar, wenn dieses Verhältnis als M-1/N geschrieben wird, wobei M und N ganze Zahlen sind, so soll bei einem Übersetzungsverhältnis M für den genannten ersten Transformator und einem Übersetzungsverhältnis N für den genannten zweiten Transformator eines der Klemmenpaare der beiden Transformatoren vertauscht werden.

Ist die Annäherung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses noch zu ungenau, wenn dieses Verhältnis als M+1/N oder als M-1/N geschrieben wird, so kann eine genaue Annäherung dadurch erhalten werden, daß das gewünschte Übersetzungsverhältnis als M+1/n+i/K geschrieben wird, was darauf hinausläuft,

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daß ein dritter Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis K dem bereits vorhandenen ersten und dem bereits vorhandenen zweiten Transformator hinzugefügt wird und auf gleiche Weise wie der genannte zweite Transformator an den genannten ersten Transformator angeschlossen ist. In der Praxis wird eine derartige genaue Annäherung des gewünschten Übersetzungsverhältnisses im allgemeinen nicht erforderlich sein.

!Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Transformatorvorrichtung nach der Erfindung mit zwei Transformatoren mit je einem geradzahligen Übersetzungsverhältnis und

Fig. 2 eine praktische Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Transformatoren.

Die Ausführungsform nach Fig. 1 zeigt eine Transformatorvorrichtung mit einem ersten Klemmenpaar 1, 2 und einem zweiten Klemmenpaar 3, 4, die einen ersten Transformator 8 mit einem ersten Klemmenpaar 15, 16 und einem zweiten Klemmenpaar 17, und einen zweiten Transformator 11 mit einem ersten Klemmenpaar 21, 22 und einem zweiten Klemmenpaar 19, 20 enthält, wobei der Transformator 8 eine erste Wicklung 6 und eine zweite Wicklung 7 um einen Kern 13 und der Transformator 11 eine erste Wicklung 10 und eine zweite Wicklung 9 um einen Kern 14 enthält. In der Figur ist der Wicklungssinn der Wicklungen mit Polaritätspunkten angegeben.

Das Klemmenpaar 15, 16 ist zu dem Klemmenpaar 19, 20 parallelgeschaltet und beide Klemmenpaare sind an das Klemmenpaar 1, angeschlossen. Das Klemmenpaar 17, 18 ist mit dem Klemmenpaar 21, 22 in Reihe geschaltet, und die Klemmen 17 und 22 sind mit den Klemmen 3 bzw. 4 verbunden.

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Beide Transformatoren 8 und 11 weisen, von den ersten zu den zweiten Klemmenpaaren gerechnet, je ein Übersetzungsverhältnis gleich 2 auf, was bei dieser Ausführungsform darauf hinausläuft, daß die Wicklung 7 eine doppelt so große Anzahl Windungen wie die Wicklung 6, und die Wicklung 9 eine doppelt so große Anzahl Windungen wie die Wicklung 10 besitzt.

Eine dem Klemmenpaar 1, 2 zugeführte zu transformierende Spannung U wird über die Klemmen 15 und 16 an die Wicklung angelegt und induziert in dem Kern 13 ein Magnetfeld. Da die Wicklung 7 eine doppelt so große Anzahl Windungen wie die Wicklung 6 besitzt, tritt infolge des letzteren Feldes eine Spannung von 2U über der Wicklung 7 auf. Diese Spannung erscheint am Klemmenpaar 17, 18.

Die dem Klemmenpaar 1, 2 zugeführte Spannung U wird über die Klemmen 19, 20 auch an die Wicklung 9 angelegt und induziert in dem Kern 14 ein Magnetfeld. Da die Wicklung 10 nur eine Anzahl Windungen gleich der Hälfte der Anzahl Windungen der Wicklung 9 enthält, wird infolge des letzteren Feldes über der Wicklung 10 eine Spannung gleich 1/2 U auftreten. Diese Spannung erscheint am Klemmenpaar 21, 22. Die Spannung zwischen den Klemmen 3 und 4 beträgt also 2,5 U, so daß das Übersetzungsverhältnis 2,5 beträgt.

Da der Strom durch die Klemmen 17, 18 gleich groß wie der Strom durch die Klemmen 21, 22 ist, während die Spannung zwischen den Klemmen 17 und 18 viermal größer als die Spannung zwischen den Klemmen 21 und 22 ist, ist es klar, daß der Transformator 8 80 % der insgesamt zu übertragenden Leistung und der Transformator 11 20 % dieser Leistung transportiert. Dadurch kann der Transformator 11 erheblich kleiner als der Transformator 8 ausgeführt werden.

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In Fig. 2 ist eine praktische Ausführungsform der Transformatoren 8 und 11 der in der vorhergehenden Figur schematisch gezeigten Transformatorvorrichtung 12 dargestellt.

Die beiden Transformatoren sind voneinander durch eine Isolierplatte 25 getrennt. Die Wicklungen 6 und 10 bestehen aus einer Kupferfolie, welche Folien um die Kerne 13 bzw. 14 gewickelt sind. Diese Kerne sind ringförmig gestaltet und aus dem unter der Bezeichnung "Ferrit" bekannten Material hergestellt.

Über die Wicklungen 6 und 10 sind die Wicklungen 7 bzw. 9 gewickelt. Die letzteren Wicklungen bestehen aus zwei parallelen Kupferdrähten, so daß also jede Wicklung aus zwei parallel angeordneten Eindrahtwicklungen besteht. Durch diesen Aufbau wird erreicht, daß jede Windung der ersten (Folien)Wicklung nahe bei zwei Windungen der zweiten (Zweidraht)Wicklung liegt und daß alle Windungen dem Kern nahe liegen, so daß Jeder Transformator eine genügend geringe Streuung aufweist.

Ein Transformator mit einem geradzahligen Übersetzungsverhältnis ist naturgemäß auch mit einem System von 1 : 1-Transformatoren, d.h. von Transformatoren mit je einem Übersetzungsverhältnis 1, erzielbar, dadurch, daß alle ersten Klemmenpaare dieser 1 : 1-Transformatoren zueinander parallel und alle zweiten Klemmenpaare miteinander in Reihe geschaltet werden.

Patentansprüche: - 7 -

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Claims (4)

1. Patentansprüche;

   Transformatorvorrichtung mit einem ungeradzahgen Übersetzungsverhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung mindestens einen ersten (8) und einen zweiten (10) Transformator mit je einem ersten (15, 16; 21, 22) und einem zweiten (17, 18; 19, 20) Klemmenpaar und einem geradzahligen Übersetzungsverhältnis von dem ersten zu dem zweiten Klemmenpaar enthält, wobei das Übersetzungsverhältnis des zweiten Transformators (10) größer als 1 ist, und daß der erste Transformator (8) mit seinem ersten Klemmenpaar (15, 16) parallel zu dem zweiten Klemmenpaar (19, 20) des zweiten Transformators (11) und mit seinem zweiten Klemmenpaar (17, 18) mit dem ersten Klemmenpaar (21, 22) des zweiten Transformators (11) in Reihe geschaltet ist.
2. 2. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transformator (8, 11) eine erste Wicklung (6, 10) aus Kupferfolie, die um einen geschlossenen Ferritkern (13, 14) gewickelt und an das genannte erste Klemmenpaar des betreffenden Transformators angeschlossen ist, sowie eine zweite (7, 9) Wicklung aus Kupferdraht enthält, welche zweite Wicklung mit dem genannten zweiten Klemmenpaar verbunden ist, wobei über jede Kupferfolienwindung eine gleiche Anzahl Kupferdrahtwindungen gelegt ist.
3. 3. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -der erste Transformator (8) von dem zweiten Transformator (11) durch eine aus elektrisch isolierendem Material hergestellte Platte (25) getrennt ist.
4. 4. Transformatorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transformator (8) einen größeren Kern als der zweite Transformator (11) enthält.

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