DE584463C - Spulenwicklung fuer Induktionsspulen, insbesondere Viereruebertrager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Induktionsspulen und insbesondere Übertrager mit einer Mehrzahl von Wicklungen in Art der Viererübertrager. Es werden Mittel vorgesehen, S um die Induktanzeinrichtungen insbesondere in ihren Kapazitäten symmetrisch zu gestalten.

Es sind Übertragerspulen bekannt, welche aus drei Wicklungen bestehen, von denen

ίο je zwei in Serie geschaltet zu einer Leitung gehören, während die dritte Wicklung zu einer anderen Leitung führt. Der Anschlußpunkt der ersten beiden genannten Wicklungen kann als Abgriff für die Phantombildung benutzt werden. Ein Phantomsystem soll über verschiedene verfügbare Kanäle eine Verbindung ohne Störung mit anderen Kanälen erlauben. Es wurde jedoch gefunden, daß ein gewisser Betrag von Störung oder Nebensprechen praktisch vorhanden ist. Dieser Effekt ist auf Ungleichheiten der verschiedenen Kapazitäten, also auf die Unsymmetrie der Kapazitäten der Ubertragerspule zurückzuführen. Es kommen dabei die Kapazitäten zwischen den Wicklungen, dem Gehäuse und dem Kern und allen zugehörigen Elementen in Frage. Die Störungen können ferner durch Ungleichheit der Induktanzen der Wicklungen zustande kommen.

Es sind bereits Übertrager vorgeschlagen worden, welche aus Wicklungen bestehen, die von Hüllen umgeben sind. So wurde vorgeschlagen, einen Transformator zu bauen, bei dem auf einem Kern ein Leiter mit konzentrischer Hülle aufgebracht ist. In diesem Transformator dient der zentrale Leiter als Primärwicklung, die Hülle aber als Sekundärwicklung. Sinn dieser Anordnung war, neben der hier nicht interessierenden Kühlung der Sekundärwicklung durch die Luft die Unterteilung und Parallelschaltung der Hüllenteilabschnitte um verschiedene Übersetzungsverhältnisse zu erzielen. Ein kapazitätssymmetrischer Übertrager ist aber bei mehreren Wicklungslagen in dieser Weise nicht ohne weiteres zu erzielen, da bei mehreren Lagen das eine Ende der die Sekundärwicklung bildenden Hülle eine große Kapazität gegen Kern, das andere Ende der Hülle eine große Kapazität gegen das Gehäuse des Übertragers besitzen würde. Das gleiche gilt auch für den zentralen Leiter.

Nach der Erfindung wird jedoch eine in bezug auf ihre Kapazitäten weitgehend sym-

metrische Spulenwicklung für Induktionsspulen, insbesondere Viererübertrager, bestehend aus Teilwicklungen, welche mit elektrisch leitenden, von diesen isolierten Hüllen versehen sind, dadurch erzielt, daß die Hüllen in Serie mit den zugehörigen, im Innern derselben befindlichen Leitern als Wicklungselement benutzt sind.

Es werden dabei für die Wicklungen zum ίο Teil Drähte verwendet, welche einen zentralen Leiter besitzen, der von einem isolierten koaxialen Schirm umgeben ist. In dieser Anordnung wird der innere Leiter vollständig von äußeren elektrostatischen Wirkungen geschützt. In welcher Weise der Schirm und der Kernleiter in dem Spulenabschnitt benutzt werden kann, um bestimmte Kapazitätswirkungen zu vermeiden, wird im folgenden gezeigt werden.

Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist die Verbesserung, die in dem induktiven Gleichgewicht zwischen den Linienwicklungen erzielt wird. Da die Seele und der Schirm der Leiter koaxial angeordnet und somit die Flüsse konzentrisch sind, sind die Induktivitäten der Wicklungen vollkommen gleich, die magnetische Kopplung praktisch gleich i, und es ist infolgedessen nur eine sehr kleine Impedanz im Phantomkreis wirksam.

Die Kapazitätssymmetrie wird dabei gegenüber den Anordnungen verbessert, bei denen verdrallte Paare von Leitungen für die Wicklungen benutzt werden, da die konzentrische Anordnung von Kernleiter und Schirm eine größere Gleichmäßigkeit der Kapazität zwischen den beiden Leitern gewährleistet. Durch Verwendung gleich langer, zusammengesetzter Drähte ist eine größere Gewähr dafür vorhanden, daß die Kapazität zweier Drähte gleich ist und daher in der Spule im Gleichgewicht sein wird.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt schematisch die Anordnung der verschiedenen Wicklungen auf einem Kern, Fig. 2, die elektrischen Verbindungen zwischen diesen Wicklungen und die Kapazitätswirkungen innerhalb der Spule.

In beiden Figuren stellt 1 den Transformatorkern geeigneter Konstruktion dar, im vorliegenden Fall als Ringkern. Auf. der einen Hälfte des Kernes sind die Wicklungen A und Ä aufgebracht, wobei der Draht A von" dem Schirm A' umgeben wird. " In gleicher Weise sind· auf der anderen Kernhälfte zwei Wicklungen B und B' aufgebracht, wobei die letztere Wicklung einen Schirm der ersteren darstellt.' . Ein . geeignetes Isoliermaterial, "wie ]z.'B." Baumwollspinnung, kann zur Isolation des Schirmes vom Zentralleiter benutzt werden. Für die spezielle Anordnung sind die Wicklungen im selben Wicklungssinn mit Rücksicht auf den magnetischen Kreis aufgebracht gezeichnet. Die vier Wicklungsabschnitte sind in Serie verbunden wie in Fig. 2 und bilden die im'kommenden als Sekundärwicklung bezeichnete Wicklung.

Die Primärwicklung, die elektrisch von der Sekundärwicklung getrennt ist, enthält zwei Wicklungsabschnitte C und D, welche ■ an entgegengesetzten Seiten des Kernes aufgebracht sind. C ist über der Wicklung A, Ä aufgebracht, D über den Wicklungen B und B'. Die Wicklungen werden sämtlich von dem Mantel 2 umgeben. Obwohl die Wicklungen selbstredend als viellagig anzusehen sind, wurde der Deutlichkeit halber nur eine Lage gezeichnet. Um die inneren und äußeren Lagen jedes Abschnittes zu unterscheiden, wurden die Bezeichnungen i und 0 bei den verschiedenen Enden der Wicklungen vermerkt. Zwischen den äußeren und inneren Wicklungen muß wegen der Verschiedenheit der Kapazitäten, auf die ja hier besonderes Augenmerk gelenkt wird, unterschieden werden. Kapazitäten treten hauptsächlich zwischen den Oberflächenlagen der Wicklung auf, während die zentralen Lagen in jeder Wicklung gegen die Kapazitätseffekte durch die Masse der umgebenden Leiter abgeschirmt sind.

Die Verbindungen der einzelnen Wicklungsabschnitte unter Berücksichtigung der Phantombildung sind folgende: die äußere Lage der Spulen A und B ist verbunden mit den Enden der Leitungen 3 und 4. Die innere Lage von A ist verbunden mit der inneren Lage der Wicklung B' und die innere Lage von B mit der inneren Lage von A'. Die äußeren Lagen der Abschnitte A' und B' sind verbunden mit dem Abgriffpunkt für die Phantombildung 5. Die äußeren Lagen der Abschnitte C und D, die von gewöhnlichen Lei' tern gebildet werden können, sind an einen äußeren Kreis über die Leiter 6 und 7 angeschlossen. Die verschiedenen Kapazitäten (durch gestrichelte Linie angedeutet) stellen die natürlichen Kapazitätswirkungen zwischen den äußeren Lagen benachbarter Wicklungen, zwischen den Wicklungen und dem Magnetkern und zwischen den Wicklungen und dem Gehäuse dar.

Wegen der benachbarten Lage der Wicklungen A' und B' zum Kern sind Kapazitäten 10 und 11 wirksam. Diese Kapazitäten "ergeben keine Gleichgewichtsstörung, da das Potential des Kernes unbestimmt gelassen ist. Ihre einzige Wirkung ist, die Sekundärwicklung teilweise kurzzuschließen.' Zwischen der äußeren Wicklung der Spulen C und Ό und dem geerdeten Gehäuse 2 sind die Kapa-

■ζί täten'8'und 9 wirksam".- Da aber auf dieser : Seite keine Phantomströme bestehen, so wird das' Gleichgewicht zwischen Stamm- und Phantomkreis dadurch nicht berührt. Zwisehen dem Leiter B und seiner Hülle, dem Leiter B', besteht die Kapazität 14, in gleicher Weise eine Kapazität 15 zwischen Leiter^ und Hülle A'. Diese Kapazitäten können, wenn sie ungleich sind, das Gleichgewicht

ίο stören. Durch die Verwendung der zusammengesetzten Leiter nach der Erfindung-ist es jedoch möglich, ein besseres Gleichgewicht zwischen diesen Kapazitäten zu erhalten als bei Verwendung anderer Leiter, z. B. einem verdrillten Paar. Dieses ist auf die größte Gleichförmigkeit des Abstandes und somit auch der Kapazitäten der konzentrischen Leiter zurückzuführen. Würde nicht die elektrostatische Schirmwirkung bestehen, so würden noch Kapazitäten zwischen der inneren Lage der Spule C und der äußeren Lage der Spulet und eine entsprechende Kapazität zwischen der inneren Lage der Spule D und der äußeren Lage der Spule B bestehen. Die Ungleichförmigkeit dieser Kapazitäten würde das Gleichgewicht der Übertragerspule stören und ein Nebensprechen zwischen Phantom-.und Stammkreisen, bewirken. Diese wichtige Quelle des Nebensprechens in den Spulen früherer Konstruktion wird bei dem vorliegenden Aufbau vermieden. Die Kapazitäten 12 und 13 zwischen den inneren Lagen der Spulen C und D und den äußeren Lagen der Spulend' und B' sind die einzigen direkten kapazitiven Kupplungen zwischen Primär- und Sekundärwicklungen. Bei Ungleichheit dieser Kapazitäten tritt eine Störung des Gleichgewichtes nicht ein, da die durch sie verbundenen Punkte praktisch das Potential der Mittellinie besitzen.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich, daß die natürlichen Kapazitätswirkungen, die zwischen den einzelnen Abschnitten der Spule bestehen, entweder genau gegeneinander abgewogen sind oder auf Punkte beschränkt werden, wo sie keine Wirkung auf das Gleichgewicht der Ubertragerspule besitzen.

Während besondere Aufmerksamkeit auf die Verbesserung des Kapazitätsgleichgewichtes gelenkt wurde, ist es doch ebenso wichtig, daß das induktive Gleichgewicht aufrechterhalten wird. Da die Wicklungen^ und Ä durch denselben zusammengesetzten Leiter gebildet werden, werden sie von demselben Fluß verbunden und besitzen die gleiche Induktion. Da sie an entgegengesetzten! Seiten des Phantomabgriffs wirksam sind, tragen sie zu einem exakten induktiven Abgleich der 'Spule bei. Die Wicklungen B und B' sind gleicherweise an entgegengesetzten Seiten des" Phantomäbgriffis angeordnet und haben ebenfalls gleiche Induktion.

Die im obigen Ausführungsbeispiel angegebene spezielle Konstruktion bildet keine Beschränkung für den Erfindungsgedanken. Wesentlich ist, daß der äußere hüllenartige Leiter den zentralen Leiter von äußeren elektrostatischen Effekten abschirmt. In dem speziellen Beispiel, das zur Illustration dienen sollte, war der äußere Leiter durch ein dünnes Hüllenmaterial gebildet, das um einen zentralen Leiter gewickelt und von diesem durch Baumwollumspinnung isoliert war.

Verschiedenste Formen der Leiterabschirmung zur Beseitigung der unerwünschten Kapazitätseffekte in einer Induktanzanordnung können benutzt werden, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Spulenwicklung für Induktionsspulen, insbesondere Viererübertrager, aus Teilwicklungen bestehend, welche mit elektrisch leitenden, von diesen isolierten Hüllen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllen in Serie mit den zugehörigen, im Innern derselben befindliehen Leitern als Wicklungselemente benutzt sind.

2. Spulenwicklung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsabschnitte derart aneinandergereiht sind, daß Kapazitätssymmetrie und vorzugsweise auch Induktivitätssymmetrie zur Spulenmitte gewahrt sind.

3. Spulen wicklung für Übertrager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten zwischen Primär- und Sekundärwicklung auf die Mitte der Wicklungen beschränkt sind.

4. Spulen wicklung nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung aus zwei Leitungen aufgebaut ist, die mit ihren Zentralleitern und Hüllen zusammen vier Wicklungsabschnitte bilden, deren Kapazitätssymmetrie dadurch gewahrt ist, daß die aus Hüllen gebildeten Abschnitte und die aus Zentralleitern gebildeten Abschnitte vom Wicklungsmittelpunkt gleichen Abstand besitzen.

5. Spulen wicklung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aneinanderschluß der Wicklungsabschnitte die Enden mit gleichem Abstand gegenüber dem Kern verbunden sind.

6. Spulenwicklung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter auf je einer Kernhälfte eines Ringkernes gewickelt sind,

7· Spulenwicklung für Viererübertrager unter Ausbildung der Wicklung einer Übertragerseite (Sekundärwicklung) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragerwicklung der anderen Seite (Primärwicklung) über der erstgenannten Wicklung in Abschnitte unterteilt aufgebracht und die Abschnitte kapazitätssymmetrisch miteinander verbunden sind.

Hierzu r Blatt Zeichnungen