DE3732558A1 - Transformator, insbesondere fuer ein schaltnetzteil - Google Patents

Description

Schaltnetzteile, wie sie überwiegend in Fernsehempfängern, Videorecordern und dgl. verwendet werden, benötigen einen Transformator, der die galvanische Trennung der Empfänger­ schaltung vom Netz bewirkt und sekundärseitig über Gleich­ richterschaltungen Betriebsspannungen unterschiedlicher Grö­ ße und Qualität liefert. Es ist bekannt, Schaltnetzteile mit der Zeilenfrequenz eines Fernsehempfängers zu synchronisie­ ren. Das Schaltnetzteil arbeitet dann mit einer Frequenz von etwa 16 kHz.

Beim Übergang auf hochauflösende Fernsehsysteme kommt es zu Zeilenfrequenzen in der Größenordnung von 32 kHz. Wenn ein Schaltnetzteil mit dieser erhöhten Frequenz arbeitet, macht sich der Skineffekt störend bemerkbar, und zwar in Form höhe­ rer Verluste, die durch einen größeren Kupferaufwand redu­ ziert werden müssen. Es ist bekannt, zur Vermeidung des Skin­ effektes als Draht für die Wicklungen eine Litze zu verwen­ den. Die Litze bereitet aber beträchtliche Schwierigkeiten bei der Herstellung der Wicklungen mit Automaten, weil sie gegenüber einem massiven Kupferdraht eine geringere Steifig­ keit aufweist und sich daher schlechter handhaben läßt. Au­ ßerdem ist ein größerer Wickelraum notwendig.

Es ist auch bekannt, zur Vermeidung des Skineffektes jeweils eine Wicklung aus mehreren parallel geschalteten Drähten zu bilden, z.B. in Form von zwei Wicklungssträngen oder einer Bifilar-Wicklung. Bei einer solchen Lösung haben die beiden Wicklungsstränge oder Drähte zwangsläufig nicht die gleiche Lage relativ zum Magnetfeld des Transformators. Das bedeu­ tet, daß die in ihnen induzierten Spannungen nicht völlig gleich sind. Durch den Unterschied in den induzierten Span­ nungen kommt es daher zu Ausgleichsströmen innerhalb der Par­ allelschaltung der beiden Drähte und somit zu einer uner­ wünschten Verlustleistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transforma­ tor, bei dem zur Beseitigung des Skineffektes eine Wicklung aus mehreren parallel geschalteten Strängen oder Drähten be­ steht, so auszubilden, daß in der genannten Parallelschal­ tung keine Ausgleichsströme auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Er­ findung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird also erreicht, daß die beiden parallel geschalteten Wicklungsstränge oder Dräh­ te hinsichtlich ihrer Lage zum wirksamen Magnetfeld des Transformators gleichwertig sind und somit die in ihnen indu­ zierten Spannungen gleich sind. Wenn diese Spannungen gleich sind, können auch keine Ausgleichsströme innerhalber der Par­ allelschaltung der beiden Wicklungsstränge oder Drähte flie­ ßen, so daß auch die durch Ausgleichsströme hervorgerufenen Verluste nicht auftreten. Die optimale Anordnung der Teil­ wicklungen kann z.B. dadurch empirisch ermittelt werden, daß man die Parallelschaltung auftrennt und bei einem vorgegebe­ nen Feld des Transformators dafür sorgt, daß die in den bei­ den Wicklungssträngen induzierten Spannungen gleich sind.

Die Erfindung wird in folgenden anhand der Zeichnung erläu­ tert. Darin zeigen

Fig. 1 im Prinzip die erfindungsgemäße Lösung mit zwei Wicklungssträngen mit je zwei Teilwicklun­ gen,

Fig. 2 eine Variante der Anordnung nach Fig. 1 mit drei Teilwicklungen je Wicklungsstrang,

Fig. 3 eine Weiterbildung mit fünf Teilwicklungen je Wicklungsstrang und

Fig. 4 eine Ausbildung der Wicklungen als Kammerwick­ lung für eine Primärwicklung und eine Sekundär­ wicklung.

In Fig. 1 enthält die zwischen den Anschlußklemmen A und B liegende Wicklung eines Transformators einen ersten Wick­ lungsstrang mit den Teilwicklungen 1 a und 1 b und einen zwei­ ten Wicklungsstrang mit den Teilwicklungen 2 a und 2 b. Die beiden Wicklungsstränge 1 a, 1 b und 2 a, 2 b sind parallel ge­ schaltet. Die Teilwicklungen 1 a und 2 b haben einen großen Abstand vom Kern K und die Teilwicklungen 2 a und 1 b einen kleinen Abstand. Die Gesamtzahl der Windungen eines Wick­ lungsstranges ist je zur Hälfte auf die beiden Teilwicklun­ gen aufgeteilt. Es ist ersichtlich, daß die beiden Wicklungs­ stränge 1 a, 1 b und 2 a, 2 b in ihrer Lage relativ zum Kern K und zum Magnetfeld gleichwertig sind. Jeder Wicklungsstrang liegt mit einer Hälfte in der Nähe des Kernes K und mit der anderen Hälfte weiter entfernt vom Kern K. Durch diese gleichwertige geometrische Lage zum Kern K sind auch die in den beiden Wicklungssträngen induzierten Spannungen gleich, so daß in dem durch die Wicklungen 1 a, 1 b, 2 b, 2 a gebildeten geschlossenen Kreis kein Ausgleichsstrom fließen kann.

In Fig. 2 enthält der erste Wicklungsstrang drei Teilwicklun­ gen 1 a, 1 b, 1 c und der zweite Wicklungsstrang ebenfalls drei Teilwicklungen 2 a, 2 b, 2 c. Die Teilwicklungen der beiden Stränge sind wieder wie in Fig. 1 kreuzweise versetzt zum Kern angeordnet und daher in ihrer Lage relativ zum Magnet­ feld gleichwertig. Der Wicklungsstrang 1 liegt zur Hälfte, nämlich mit der Teilwicklung 1 b, dicht am Kern und zur ande­ ren Hälfte, nämlich mit den Teilwicklungen 1 a und 1 c, vom Kern K entfernt. Entsprechend liegt der zweite Wicklungs­ strang 2 mit der Hälfte, nämlich den Teilwicklungen 2 a und 2 c, dicht am Kern und mit der Hälfte, nämlich der Teilwick­ lung 2 b, vom Kern K entfernt.

Fig. 3 zeigt eine entsprechende Anordnung für fünf Teilwick­ lungen je Wicklungsstrang. Der Wicklungsstrang 1 liegt mit den Teilwicklungen 1 a, 1 c und 1 e mit je 1/6 der Gesamtwin­ dungszahl des Wicklungsstranges, das bedeutet mit der Hälfte der Gesamtwindungszahl, vom Kern entfernt und mit den Teil­ wicklungen 1 b und 1 d mit je 1/4 der Gesamtwindungszahl, also ebenfalls mit der Hälfte dicht am Kern. Entsprechend liegen die Teilwicklungen 2 b und 2 d mit je 1/4 der Windungszahl, also ebenfalls zur Hälfte der Gesamtwindungszahl, vom Kern entfernt und mit den Teilwicklungen 2 a, 2 c und 2 e mit je 1/6, also ebenfalls mit der Hälfte der Gesamtwindungszahl, dicht am Kern. Die beiden Wicklungsstränge 1 a, 1 b, 1 c, 1 d, 1 e und 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e sind also in ihrer Lage relativ zum Kern und zum Magnetfeld wieder gleichwertig.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung für einen Kammerspulenkörper für eine Primärwicklung P und eine Sekundärwicklung S. Die aufeinanderfolgenden insgesamt 11 Kammern enthalten abwech­ selnd jeweils eine Teilwicklung der Primärwicklung P und der Sekundärwicklung S. Alle Teilwicklungen von P und von S sind wieder wie in Fig. 1-3 angeordnet, d.h. sie liegen abwech­ selnd in einem großen und einem kleinen Abstand vom Kern. Die durch zwei Wicklungsstränge mit je sechs Teilwicklungen gebildete Primärwicklung P hat die Anschlußklemmen A und B. Die durch zwei Wicklungsstränge mit je fünf Teilwicklungen gebildete Sekundärwicklung S hat die Anschlußklemmen C und B. Eine derart verschachtelte Anordnung der Primärwicklung und der Sekundärwicklung in einem Kammerspulenkörper für ein Schaltnetzteil ist bekannt und näher beschrieben in der DE-OS 31 29 381.

Claims (4)

1. Transformator, insbesondere für ein Schaltnetzteil, mit einer Wicklung mit mehreren parallel geschalteten Wick­ lungssträngen (1, 2) je mit mehreren in Reihe geschalte­ ten Teilwicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwicklungen (1, 2) der beiden Stränge derart gegen­ sinnig radial zum Trafokern (K) versetzt angeordnet sind, daß die durch das Magnetfeld an den Strängen indu­ zierten Spannungen etwa gleich sind.

2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Axialrichtung aufeinanderfolgende Teilwicklungen (1 a, 1 b) des ersten Stranges abwechselnd einen ersten bzw. zweiten Radialabstand zum Kern (K) und dazu komple­ mentär aufeinanderfolgende Teilwicklungen (2 a, 2 b) des zweiten Stranges abwechselnd den zweiten bzw. ersten Radialabstand zum Kern (K) haben.

3. Transformator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei drei in Axialrichtung des Kerns aufeinanderfol­ genden Teilwicklungen (1 a-c, 2 a-c) je Strang die beiden äußeren Teilwicklungen (1 a, 1 c; 2 a, 2 c) je 1/4 und die mittleren Teilwicklungen (1 b, 2 b) je 1/2 der Gesamtwin­ dungszahl eines Stranges aufweisen (Fig. 2).

4. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Axialrichtung aufeinanderfolgenden Teilwick­ lungen der Stränge in Kammern eines Kammerspulenkörpers angeordnet sind.