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Hochspannungsfester breitbandiger Ubertrager fUr die
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Nachrichtentechnik Die Erfindung betrifft einen hochspannungsfesten
breitbandigen Ubertrager für die Nachrichtentechnik.
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Derartige Ubertrager werden als Schutz- oder Trennübertrager von Nachrichtenleitungen
eingesetzt, um die angeschlossenen Geräte von Beeinflussungen durch atmosphärische
Entladungen oder durch Vorgänge auf den Nachrichtenleitungen benachbarter Starkstromleitungen
zu schützen. FUr diesen Zweck wird eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen den einzelnen
Wicklungen sowie zwischen den Wicklungen und dem Ubertragergehäuse gefordert.
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Es ist allgemein bekannt, die Wicklungen eines Übertragers gegen den
Kern je nach der Form des Kernes durch einen Wickelkörper aus Isolierstoff oder
durch geeignete Bandagen zu isolieren. Es ist ferner allgemein bekannt, die meist
aus Lackdraht gewickelten
Wicklungen eines Ubertragers durch Zwischenlagen,
die vorwiegend als gewickelte Bandagen ausgeführt werden, gegeneinander zu isolieren.
Bei höheren Forderungen an die Spannungsfestigkeit muß durch einen mehr oder weniger
aufwendigen Imprägniervorgang mit geeigneten Vergußmassen versucht werden, die immer
vorhandenen Lufteinschldsse mit Vergußmasse zu füllen. Die Spannungsfestigkeit solcher
konventionell hergestellten Ubertrager ist daher auch bei sorgfältiger Herstellung
beschränkt. Darüber hinaus verschlechtern sich die Ubertragungseigenschaften und
insbesondere die Breitbandigkeit mit zunehmender Isolationsdicke, weil die induktive
Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung verringert wird.
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Es ist ein Transformator zum uebertragen breiter Frequenzbänder bekannt,
bei dem die Wicklungen aus Koaxialkabel gewickelt werden, dessen Außenleiter die
eine und dessen Innenleiter die andere Wicklung bilden, wobei der Scheinwiderstand
des Koaxialkabels dem durch den Transformator anzupassenden Widerstand gleich sein
soll (DT-OS 22 18 710). Die Spannungsfestigkeit zwischen Primär- und Sekundärwicklung
ist hierbei im wesentlichen durch die Spannungsfestigkeit der verwendeten Koaxialleitung
bestimmt.
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Da jedoch eine Koaxialleitung einer bestimmten Spannungsfestigkeit
auch einen bestimmten Mindestquerschnitt besitzt, ist die Zahl der Windungen, die
bei den heute Ublichen kompakten Kernen aufgebracht werden können, ziemlich beschränkt.
Ein Ubertrager dieser Art mit der im Niederfrequenz-Bereich Ublichen Anpassung an
600 Ohm wird wegen der dafür geforderten hohen Windungszahlen entweder unhandlich
groß, oder man verwendet eine kleine Windungszahl und nimmt in Kauf, daß im Niederfrequenz-Bereich
bei Kennwiderständen von ca. 600 Ohm keine guten Ubertragungseigenschaften realisierbar
sind. Hinzu kommt, daß nur ein Ubersetzungsverhältnis von 1 : 1 möglich ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ubertrager anzugeben,
der bei extrem hoher Spannungsfestigkeit nicht nur besonders raumsparend ist, sondern
auch ein sehr breitbandiges
Übertragungsverhalten ermöglicht, der
hinsichtlich seiner Spannungsfestigkeit von Imprägnierprozessen unabhängig ist,
der den Wickelaufwand erheblich reduziert und der gerade wegen seines raumsparenden
Aufbaues als reiner Trägerfrequenz-Ubertrager ges eignet ist, aber neben Tragerfrequenz-Signalen
bei Kennwiderständen von ca. 150 Ohm auch Niederfrequenz-Signale bei Kennwiderständen
von 600 Ohm zufriedenstellend Ubertragen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wicklung
aus einem Strang von mehreren gegeneinander isolierten, in Reihen miteinander verbundenen
Drähten besteht. Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin,
daß sich bei einem derartigen aufgebauten Übertrager der Wickelaufwand etwa in dem
Maße verringert, wie Einzeldrähte zu Strängen zusammengefaßt werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die einzelnen Wicklungen
aus Strängen von mehreren Drähten, und die Stränge sind vor dem Wickeln miteinander
verdrillt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß durch die Verdrillung
der Stränge vor dem Wickeln eine feste induktive Kopplung zwischen den Wicklungen
erzeugt wird und daß sehr geringe Herstellungstoleranzen entstehen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Drähte in den
Strängen miteinander verdrillt oder verseilt. Durch diese Maßnahmen werden die Herstellungstoleranzen
weiterhin vermindert.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind
die Drähte eines Stranges von einer gemeinsamen, spannungsfesten Isolierschicht
umgeben. Der Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß sich
eine gute Spannungsfestigkeit bei gleichzeitig guter Ausnutzung des Wickelraumes
ergibt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Strang oder
sind die Stränge von einem spannungsfesten aufgespritzten Mantel
aus
Isolierstoff umgeben. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß sich eine
besonders gute Spannungsfestigkeit bei gleichzeitig optimaler Ausnutzung des Wickelraumes
ergibt, da der die Spannungsfestigkeit des Stranges garantierende Isoliermantel
nur außen auf dem Strang aufgebracht werden muß, während sich zwischen den Drähten
eines Stranges nur die gerade notwendige Aderisolierung befindet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Strang oder
sind die Stränge von einem spannungsfesten Schlauch aus Isolierstoff umgeben. Der
Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß die Wicklung ohne wesentlichen Verlust
an Spannungsfestigkeit sehr preisgunstig hergestellt werden kann, wobei sich gleichzeitig
ein Maximum an induktiver Kopplung zwischen den Wicklungen ergibt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die einzelnen Drähte
im Strang oder in den Strängen von je einer spannungsfesten Isolierung umgeben.
Diese Ausgestaltung der Erfindung ist besonders preisgünstig und ist von Vorteil,
wenn geringere Anforderungen an die Spannungsfestigkeit und Breitbandigkeit gestellt
werden.
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FUr den Fall, daß ein Ubertrager ein anderes Übersetzungsverhältnis
haben soll als 1 : 1, haben erfindungsgemäß die die einzelnen Wicklungen bildenden
Stränge voneinander abweichende Längen und damit verschiedene Windungszahlen.
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Eine andere Möglichkeit, nahezu beliebige Übersetzungsverhältnisse
zu erreichen, besteht erfindungsgemäß darin, daß die Anzahl der Drähte in einem
Strang entsprechend dem gewünschten Ubersetzungsverhältnis von der Anzahl der Drähte
in einem anderen Strang abweicht.
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Der Vorteil dieser Ausgestaltungen besteht insbesondere darin, daß
die feste induktive Kopplung zwischen den Wicklungen und damit die Breitbandigkeit
des Ubertragers auch bei größeren Ubersetzungsven hältnissen voll erhalten bleibt.
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Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere dann voll zur Geltung,
wenn die Wicklungen erfindungsgemäß auf einem an sich bekannten Ringkern, beispielsweise
auf einem Wickelbandkern aus Nickeleisen angeordnet sind. Bei diesen kompakten Kernformen
lassen sich durch die erfindungsgemäße Wicklung nicht nur reine Trägerfrequenz-Ubertrager
realisieren, sondern wegen der hohen Permeabilität auch Ubertrager, die neben Trägerfrequenz-Signalen
auch Niederfrequenz-Signale bei einem Abschlußwiderstand von 600 Ohm zufriedenstellend
übertragen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben: Die Figur zeigt einen Ubertrager mit dem
erfindungsgemäßen Wicklungsaufbau. Der Kern, der in diesem Beispiel Rechteckform
aufweist, ist mit 1 bezeichnet. Er trägt auf einem Schenkel den allgemein bekannten
Wickelkörper 2, der bei Verwendung der Erfindung in den meisten Fällen auch entfallen
kann. Schematisch dargestellt sind zwei Wicklungen 3 und 4, die aus den Strängen
5 und 6 bestehen. Die Stränge 5 und 6 sind wiederum aus einzelnen, gegeneinander
isolierten Drähten, beispielsweise Lackdrähten 7, 8 und 9 sowie 10, 11 und 12 zusammengesetzt.
Die Einzeldrähte 7, 8 und 9 liegen im gewählten Beispiel parallel zueinander, können
aber auch miteinander verdrillt oder verseilt werden. Die Stränge 5 und 6 sind durch
je einen sie umgebenden Schlauch 13 und 14 aus Isolierstoff spannungsfest gegeneinander
und gegen den Eisenkern isoliert.
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Diese Stränge 5 und 6 mit ihren Isolierhüllen 13 und 14 sind vor dem
Wickeln miteinander verdrillt worden. Für den Strang 5 ist die Hintereinanderschaltung
der Einzeldrähte 7, 8 und 9 zu einer kompletten Wicklung mit Anfang A und Ende E
schematisch dargestellt.
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Das Ende des Stranges 6 ist mit einem aufgespritzten, die Zwischenräume
zwischen den Drähten füllenden Mantel 16 aus Isolierstoff gezeichnet, der eine besonders
gute Spannungsfestigkeit ergibt.
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Das Ende des Stranges 5 ist mit Einzeldrähten 7, 8 und 9 gezeichnet,
die jeweils eine spannungsfeste Isolierung 15 tragen.
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Aus der schematischen Herstellung ist erkennbar, daß auch die Einzeldrähte
10, 11 und 12 des Stranges 6 in der gleichen Weise wie die Einzeldrähte 7, 8 und
9 des Stranges 5 hintereinandergeschaltet werden können. Es ist aber ohne Schwierigkeiten
möglich, nur die Einzeldrähte 10 und 11 hintereinander zu schalten, womit sich ein
Übertrager mit dem Übersetzungsverhältnis 3 : 2 ergäbe.
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Es ist ferner erkennbar, daß insbesondere bei Verwendung von Strängen
mit größeren oder voneinander verschiedenen Drahtzahlen eine Vielzahl von 1 : 1
abweichendenÜbersetzungsverhältnissen hergestellt werden kann. Typische Werte, die
mit dem erfindungsgemässen Wicklungsaufbau erreicht wurden, lauten für Breitbandübertrtlger:
Übertragungsbereich: 0,3 - 556 kH bei einem Abschlußwiderstand von 600 Ohm im Niederfrequenz-Bereich
und 150 Ohm im Trägerfrequenz-Bereich.
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Spannungsfestigkeit: 40 kV, 1 Minute.
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T3ei reinen Trägerfrequenz-Übertragern ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen
Wicklungsaufbau: Übertragungsbereich: 6 kliz - ca 1 Mlz bei einem Abschlußwiderstand
von 150 Ohm, Spannungsfestigkeit 40 kV, 1 Minute.
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Die angegebenen typischen Werte sind nicht mit den maximal erreichbaren
Werten identisch.