DE2625165A1 - Transformatorspule fuer sehr hohe spannung - Google Patents

Description

VIDEDN S.A.
95, Rue D'Aguesseau
921o2 Boulogne Sur Seine

31. Mai 1976

V-PA o27

PATENTANMELDUNG

Transformatorspule für sehr hohe Spannung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transformatorspule für sehr hohe Spannung, insbesondere für ' einen Zeilentransformator wie er beispielsweise in Farbfernsehempfängern verwendet wird, wobei die Hochspannungswicklungen in konzentrischen Lagen mit gleichem Wicklungssinn ausgeführt sind, und jeweils der Anfang einer darüberliegenden Wicklungslage mit dem Ende der darunterliegenden Wicklungslage durch einen Rücklauf verbunden ist.

Derartige Hochspannungstransformatoren sind bekannt zur Gewinnung der Anodenspannung aus dem Zeilenrücklauf der Horizontalablenkung. Es ist dabei üblich,

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die Wicklung durch entsprechende Ausbildung von Induktivität und Kapazität auf eine ungerade Harmonische der Impulsfrequenz des Strahlrücklaufs abzustimmen. Es ist ferner üblich in vielen konzentrischen Lagen zu wickeln, um die Spannung zwischen den Lagen so gering wie möglich zu machen, damit Überschläge oder sogar Bildung von Lichtbögen vermieden wird.

Bei Farbfernsehgeräten wird die Selbstinduktion der Wicklung und die dazu parallel liegende, verteilte Wicklungskapazität so gewählt, daß eine Abstimmung auf die 9. Harmonische oder etwa 45o kHz stattfindet. Da der Wert der Selbstinduktion in etwa festliegt, darf die Kapazität nicht zu groß sein. Das ist aber unter Beachtung der genannten übrigen Forderungen ein Problem, da gleichzeitig die Spule nicht zu groß werden darf.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu finden, die ^{die sich zum Tsil} widersprechenden Forderungen befriedigt. Die aufgeteilte Kapazität soll klein sein ohne den Umfang der Spule gegenüber herkömmlichen Transformatoren dieser Art zu vergrößern .

Die Aufgabe wird für den eingangs genannten Oberbegriff erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen des Anspruchs gelöst.

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Der sich aus der Wicklungsart ergebende Vorteil geringerer Spannung zwischen den Lagen, erlaubt es, dünnere Isoliermateriallagen zu verwenden. Dadurch wird die verteilte Kapazität bereits geringer. Indem nun zusätzlich jeweils zwischen den Lagen eine weitere Isoliermaterialschicht eingefügt ist und zwischen den beiden Lagen der rücklaufende Draht mit wenigen Windungen eingebettet liegt, entsteht eine Isolierschicht, die aus zwei dünnen Lagen Isoliermateiral mit einem Luftabstand besteht. Dieser Aufbau verringert die Kapazität weiter und reduziert gleichzeitig wirkungsvoll jede Gefahr des Überschlagens oder der Ausbildung von Lichtbogen. *

•V

Anhand der Zeichnungen soll nachfolgend die Erfindung beschrieben werden. Die Zeichnung zeigt in

Figur 1a zwei Wicklungslagen im Längsschnitt mit Isolierzwischenlage der "'üblichen Wicklungsart und

Figur 1b das dementsprechende Schaltschema;

Figur 2a zwei Wicklungslagen im Längsschnitt mit doppelter Isoliermaterialzwischenlage mit Luftabstand durch eingebetteten rücklaufenden Draht und

Figur 2b das hierzu gehörende resultierende Schaltschema.

Gemäß Figur 1a sind zwei Lagen einer Spule mit da-

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zwischenliegendem Isoliermaterial E relativ großer Dicke auf bekannte Weise mit abwechselnder Vorschubrichtung gewickelt, wobei der Wicklungssinn gleich ist. Während A und D Anfang und Ende dieser beiden Wicklungslagen bedeuten sollen, zeigen die beiden Pfeile die entgegengesetzte Vorschubrichtung an. Das Ende der inneren Wicklungslage C ist bei B mit dem Anfang der äußeren Wicklungslage verbunden.

Figur 1b zeigt das dazugehörige Schaltschema. Die hintereinanderliegenden Induktivitäten tragen die entsprechende Bezeichnung wie in Figur 1a. Die verteilten Kapazitäten AC sind parallel zu Wicklungsteilen eingetragen.

Wenn ein Gleichstrom in der Spule fließt, die η Windungen besitzt, dann ist die statische Kapazität dieser Einheit bei geöffneter Verbindung B und C

Γ - Σ AC «λΔ£

Angenommen, Δι^ο ist die an den beiden Enden der Wicklung A und D durch die ρ Windungen zurückgeführte Kapazität, dann läßt sich diese wie folgt schreiben:

Wenn man mit y- die aufgeteilt, an den Enden der Wick-

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lung A und D von allen Kapazitäten Δϋ\, der η Win dungen zurückgeführte Kapazität bezeichnet, dann nimmt die Formel die Form an:

r - ζ

p-1
Daraus folgt:

Bei Benutzung der Näherungslösung wird daraus:

ι 3 ' denn η ist groß im

Fall der Transformatoren der vorliegenden Art, so hat man:

C Γ

" 3 3

Das besagt, daß die aufgeteilte, an den Enden der Wicklung A und D zurückgeführte Kapazität gleich dem Drittel der zwischen- zwei benachbarten Wicklungslagen bestehenden statischen Kapazität ist.

Um die aufgeteilte Kapazität zu verringern, muß man die Abmessungen der Spule selbst verändern, d.h. muß sowohl den Drahtdurchmesser als auch die Dicke des Isoliermaterials verkleinern. Da aber proportional zu sehr großen Spannungsunterschieden an den Enden

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A und D eine entsprechende Isolation vorgesehen werden muß, die Überschläge vermeidet, ist es als Folge kaum möglich die aufgeteilte Kapazität zu verringern.

Figur 2a zeigt, daß jede Wicklungslage gemäß der Richtung der beiden Pfeile in gleicher Vorschubrichtung gewickelt ist. Die Bezugzahlen wurden entsprechend eingetragen: A bis B und C bis D. Der zwischen zwei dünnen Isoliermaterialschichten E-j und E2 ^zu~ rücklaufende Draht F hat nur sehr wenige Windungen. Er verbindet B mit C und bewirkt den Luftabstand zwischen den beiden Isoliermaterialschichten E-] und E2.

Figur 2b läßt das entsprechende Schaltschema erkennen, wobei die Grundkapazitäten ZjC zwischen den Wicklungslagen eingetragen sind.

Es ist offenbar, daß die wenigen Rücklaufwindungen zwischen den Wicklungslagen keinen wesentlichen Einfluß besitzen.

In der nachfolgenden Gleichung, die bis auf das nunmehr verwendete "'" gleiche Symbole verwendet, kann man die an den Enden A und D der Spule mit zwei ρ Windungen zurückgeführte Kapazität folgendermaßen definieren:

' Δ C'

4-

Die verteilte, an die Enden A und D der Wicklung von

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allen Kapazitäten der Windungen zurückgeführte Kapazität Y" ist also gleich

Das besagt, daB die verteilte, an die Enden A und D der Wicklung zurückgeführte Kapazität in diesem Fall gleich einem Viertel der statischen Kapazität zwischen zwei aufeinanderliegenden Schichten ist.

Hieraus folgt nun bei Vergleich der beiden Ergebnisse, daß dann, wenn / nicht größer als Γ ist, die verteilte Kapazität bei Wicklung der Lagen in gleicher Richtung gemäß der Erfindung verringert ist. Bei gleichem Abstand der Wicklungslagen ist/~ tatsächlich nicht größer als / Im zweiten Fall hat nämlich die Luft, die im Abstand oder zwischen den beiden dünnen Isoliermaterialschichten Ei und E2 ist, einen niedrigeren Dielektrizi-. tätskoeffizienten als das Isoliermaterial, wie es im ersten Fall in dicker Lage verwendet wird. Da die Kapazität zwischen zwei Wicklungslagen direkt proportional zu diesem Koeffizienten ist, muß Γ <C f sein.

Hiermit ist auch erwiesen, daß das Überschlagsrisiko bei Anwendung der erfindungsgemäßen Konstruktion der Spule geringer ist, selbst wenn man den Abstand der Wicklungslagen verringert.

Bei Anwendung· der konventionellen Konstruktion nach

-B-

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-B-

Figur 1a können Potentiale von 1ooo V zwischen den Randwindungen zweier Wicklungslagen A und D auftreten, da zwischen B und C keine Spannung herrscht. Bei der Ausbildung nach Figur 2a jedoch sind zwischen den Außenwindungen A und C sowie B und D jeweils nur 5oo V wirksam, wenn zwischen A und D wiederum I000 V liegen.

Der maximale Spannungsunterschied zwischen den rücklaufenden Drahtteilen F und irgendeinem Punkt einer der beiden Wicklungslagen ist auf jeden Fall kleiner als die Hälfte der Spannung zwischen den Punkten A und D. Deshalb ist es nach der Lösung gemäß Figur 2a nicht mehr notwendig eine dicke Isoliermaterialschicht wie in Figur 1a zu verwenden. Vielmehr genügen zwei dünne Lagen vollständig.

Aus dem Gesagten folgt, daß, wenn wie beschrieben die verteilte Kapazität verringert wird, es nicht notwendig ist, die Abmessungen der Spule zu vergrößern. Trotz Verringerung der Überschlaggefahr und damit leichterer Erfüllung der Sicherheitsnormen braucht die Spule nicht größer zu sein. Sie kann sogar kleiner werden.

Während das beschriebene Ausführungsbeispiel speziell einen Zeilentransformator und die Ausbildung seiner Spule, die auf einem Ferritkern montiert ist, betraf, sind auch andere Anwendungen des Erfindungsgedankens für Hoch- bzw. Höchstspannungstransformatoren nahe liegend ohne den Rahmen dieser Anmeldung zu verlassen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Transformatorspule für sehr hohe Spannung, insbesondere für einen Zeilentransformator wie er beispielsweise in Farbfernsehempfängern verwendet wird, wobei die Hochspannungswicklungen in konzentrischen Lagen mit gleichem Wicklungsvorschub ausgeführt sind, jeweils der Anfang einer darüberliegenden Wicklungslage mit dem Ende der darunterliegenden Wicklungslage durch einen Rücklauf verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wicklungslagen [A bis B und C bis D) außer einer üblichen Isoliermaterialschicht eine weitere Isoliermaterialschicht vorgesehen ist und daß diese beiden relativ dünnen Isoliermaterialschichten (E-] und E2) in einem Luftabstand angeordnet sind, indem die entgegengesetzten Wicklungslagenenden (B, C) durch einen wenige Windungen aufweisenden, zwischen den Isoliermaterialschichten (E-] und E2) eingebetteten, Rücklaufdraht (F) verbunden sind.

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