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Spulenanordnung zur Herstellung einer Vielzahl von Induktivitätswerten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulenanordnung zur Herstellung einer Vielzahl
von Induktivitätswerten aus einer Mehrzahl von galvanisch getrennten Teilwicklungen,
die in ihren Windungszahlen gesetzmäßig abgestufte und gleich- oder gegensinnig
koppelbar sind..
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Für eine solche Anordnung läßt sich die Beziehung
aufstellen, wenn L, die Gesamtinduktiv ität der Anordnung und Li, L2, L3
... die Induktivitäten der Teilwicklungen bezeichnen. Ist L, der Irnduktivitätswert
der Wicklung mit der kleinsten Windungszahl 72.i und ct allgemein der Faktor, der
das Verhältnis der Windungszahlen der verschiedenen Teilwicklungen bestimmt, so
gilt für die Windungszahlenzti, zag, 11, ...-der verschiedenen Teilwicklungen mit
den Induktivitäten Li, L-
L3 ... die Regel n2 = a # ni; n3
= 0 # ni ; aa4 = a3 - n, usw. (2) Die Gleichung
für die resultierende Induktiv ität kann dann auch geschrieben werden Zn
= L, (-f- (L° -f- a + d2 -f- CLS -f- ...)2 (3) Bekannt ist nun eine solche
Spülenanordnung mit dem Verhältnis z der Windungszahlen der verschiedenen Teilwicklungen.
Setzt man in die Gleichung 3 für a diesen Faktor :2 ein, so ergibt sich L"
= L, (-f- i -I- a -I- 4 -f- . . . )2. In der Klammer der Gleichung liefern
die Glieder einzeln und entsprechend zusammengefaßt die natürliche Zahlenfolge,
d. h. bei den angegebenen drei Gliedern, i. a, 4. die Zahlenreihe von i bis 7. Es
ergeben sich also 7 verschiedene Werte für die Gesamtinduktivität. Diese werden
aber bereits durch die Einzelbenutzung der Glieder der Klammer und deren additive
Vereinigung oder die gleichsinnige Kopplung der Wicklungen erreicht. Irgendeine
gegensinnige Zusammenschaltung der Teilwicklungen bzw. Aus-. nutzung des Minusvorzeichens
der Klammer der Gleichung liefert keine neuen Werte der natürlichen Zahlenfolge.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß die vorteilhafteste
Ausnutzung einer Spulenanordnung der angegebenen Gattung mit drei und mehr Teilwicklungen
durch die gesetzmäßige Abstufung der Windungszahlen der Teilwicklungen gemäß einer
geometrischen Reihe mit dem Quotienten 3 erreicht ist, diese liefert unter Ausnutzung
der gleichsinnigen und der gegensinnigen Kopplung die größte natürliche Zahlenfolge
in der angegebenen Beziehung bzw. die größtmögliche Zahl von verschiedenen Kombinationen,
die bei der vorgegebenen gesetzmäßigell
Abstufung der Windungszahlen
der Teilwicklungen zu verschiedenen Induktivitätswerten führen.
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Die oben entwickelte Gleichung (3) veranschaulicht das, wenn in ihr
für a sinngemäß der Faktor 3 eingesetzt wird, so daß sich die spezielle Form ergibt
L" = Ll (@-- i -I- 3, J-- 3'= --. . . )@.
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Bei Benutzung nur dreier Teilwicklungen läßt ,ich dann aus dem Klammerausdruck
unter Benutzung der Plus- und Minusvorzeichen die natürliche Zahlenfolge von i bis
13 bilden, d. h. man erhält 13 verschiedene Induktivitätswerte für L,t.
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Wurde man den Faktor 4 als Quotienten für die Reihe wählen, so läßt
sich, wie eine Nachprüfung ohne weiteres ergibt, für die Zahl der verschiedenen
Induktivitätswerte die natürliche Zahlenfolge für die Abstufung der gesamten Windungszahl
der Wicklungsanordnung nicht mehr erreichen.
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An einem Ausführungsbeispiel möge die Spulenanordnung nach der Erfindung
näher veranschaulicht werden. Es sei angenommen, daß die von der Elektrotechnik
gestellte Aufgabe einen veränderlichen Induktivitätswert bis zu ioo mH erforderte.
Wird ein Verhältnis der Wicklungen nach Gleichung (2) gewählt, so ergibt sich aus
der Gleichung (3): daß der Maximalwert des Klammerausdrucks bei Beschränkung der
Spulenanordnung auf drei Einzelwicklungen 13 betragen würde. Die Teilwicklung mit
geringster Windungszahl ist daher dann festgelegt durch L,
. 169 =
ioo mH; L1 = 0,39 mH (.I) und entsprechend die Induktiv itäten der anderen Teilwicklungen
mit den Werten L_ = 5,33 mH; L" = 48,0 mH. (5) In der folgenden Tabelle sind die
verschiedenen Kombinationsmöglichkeiten aus den drei Teilindulctivitäten L1, I_,
L.I zu ersehen. In der ersten Spalte ist die Nummer der Stufe angegeben, in der
zweiten Spalte die Schaltungsart der Wicklung L1, in der dritten Spalte die Schaltungsart
der Wicklung I_., in der vierten Spalte die Schaltungsart der U'icklung L3. Die
Bezeichnungen Plus und Minus bedeuten die gleichsinnige Serienschaltung bzw. entgegengesetzte
Serienschaltung. In der fünften Spalte ist der für jede Kombination erhaltene Induktionswert
angegeben. Die sechste Spalte gibt das Verhältnis der Induktivitäten zweier benachbarter
Stufen an und läßt erkenen, in wie stetiger Reihenfolge die einzelnen Stufen gestaffelt
sind.
| Nr. 0.59 5,33 48#0 mH |
| I -i- 0,59 4,0 |
| - -f- 2,37 2,25 |
| 3 -1- |
| 5,33 1,78 |
| 4 -f- -E- 9,68 I,,56 |
| 5 - - .+ 14,82 1,44 |
| 6 - -(- 21,34 1,36 |
| 7 + - -I- 29,05 13i |
| 8 - -f- 37,95 1,27 |
| 9 -1- 48,o 1,24 |
| 10 -;- -a- 59,3 1,21 |
| 11 - + -;-. 7I,7 1,19 |
| 12 -f- 85,4 1,17 |
| 13 -i- r- -i- 100,2 |
Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß durch die drei Teilwicklungen im ganzen
13 verschiedene Induktionswerte zwischen o und ioo mH hergestellt werden
können. Gegen den oberen Wert zu wird die Unterteilung immer feiner und gleichmäßiger.
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Bei Verwendung von vier Teilwicklungen auf gemeinsamem Kern ist man
bereits in der Lage, vierzig Schaltungsmöglichkeiten und damit Einzelinduktivitätswerte
in feinster Staffelung zu erhalten. Die damit erzielte Genauigkeit ist für die praktischen
Fälle meist ausreichend.
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Als Anwendungsbeispiel der Spulenanordnungen seien Entzerrer verschiedenster
Typen genannt. Da man für verschiedene Verstärker einer Übertragungsleitung im allgemeinen
verschiedene Entzerrungsschaltungen
braucht, würde die Herstellung
verschiedener Entzerrertypen teuer werden. Durch die Verwendung von Induktivitäten,
die aus Spulenanordnungen gemäß derErfindung gebildet sind, ist man aber in der
Lage, für sämtliche Verstärker ein und dieselbe Entzerrertype und ein und dieselbe
Spulentype zu benutzen, da man nur die Teilwicklungen zur Anpassung der Entzerrereigenschaften
umzuschalten braucht. Es hat sich gezeigt. daß man für Entzerrer bereits mit einer
13stufigen Induktivität entsprechend drei getrennten Wicklungen auf gemeinsamem
Kern auskommen kann.
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Als Anwendungsgebiete kommen die verschiedensten Zweige der Elektrotechnik,
insbesondere der Fernmeldetechnik, in Frame, beispielsweise die Spulen von Filtern
bei Mehrfachträgerstromsystemen, Rundfunkspulen, Hochfrequenzmeßnormale u. dgl.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Spulenanordnung ist, daß für ähnliche,
in ihren Eigenschaften aber wenig voneinander abweichenden Einrichtungen dieselben
Apparattpyen gebaut und auf Lager gehalten werden können und für den bestimmten
Verwendungszweck durch Wahl der Wicklungsanschlüsse angepaßt werden können.