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Wickelkondensator Wickelkondensatoren besitzen neben der Kapazität
auch eine Selbstinduktion, die man bisher als unerwünscht angesehen hat. In dem
Bestreben, Wickelkondensatoren induktionsarm auszubilden, wurde die Stromzuführung
zu den Belegungen in der Mitte des Wickels angeschlossen. Hierbei wirken die stromführenden
Belegungen wie eine bifilare Wicklung, wobei das magnetische Wechselfeld der beiden
Wickelhälften erheblich herabgemindert wird. Die Erfindung bezweckt, die induktiven
Eigenschaften von Wickelkondensatoren technisch wirksam zu machen. Die Erfindung
erreicht eine technisch nutzbare, über die Länge des Wickels vollkommen gleichmäßig
verteilte Induktivität dadurch, daß die Stromzuführungen an gegeneinander versetzten
Stellen der Belegungen angeschlossen sind. Es ergibt sich dabei zwischen den Anschlußstellen
eine unifilare Eigenschaft des Kondensator-Wickels, während lediglich zwischen der
Anschlußstelle und dem Anfang bzw. Ende des Kondensatorwickels noch eine bifilare
Wirkung auftritt. Das magnetische Feld der Kondensatorbelegungen hebt sich nun nicht
auf, vielmehr tritt eine verstärkte selbstinduzierende Wirkung auf. Die Selbstinduktion
wird am größten, wenn die Stromzuführung der einen Belegung am Anfang des `'Wickels
und die Stromzuführung der anderen Belegung am Ende des Wickels angeschlossen ist.
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Die Induktivität eines solchen Kondensatorwickels nach der Erfindung
läßt sich auf verschiedene Weise in weiten Grenzen verändern. Zti diesem Zweck kann
die Belegungsspirale loser oder fester einstellbar sein. Eine erhebliche Zunahme
der Induktiv ität ergibt sich dadurch, daß im Innern des Wickels ein Eisenkern aus
lamelliertem Blech oder Hochfrequenzeisen angeordnet ist. Dabei kann zur
Einstellung
der Induktivität der Eisenkern in Achsrichtung des Wickels verstellbar sein, so
daß er mehr oder weniger in den Wickel hineingetaucht werden kann. Auch kann der
Eisenkern völlig geschlossen sein oder einen in seiner Länge wählbaren Luftspalt
besitzen. Um ein willkürliches Verhältnis von Kapazität und Induktivität zu erhalten,
kann man mehrere schmale Wickel übereinander bzw. auf dem gleichen Eisenkern aufbringen
und durch Anwendung verschiedenartiger Zusammenschaltung die Kapazität gegenüber
der Induktivität verkleinern oder vergrößern. Ein weiteres Mittel hierzu besteht
in der Wahl der Dicke des Dielektrikums.
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Der Wickelkondensator gemäß der Erfindung läßt sich auf den verschiedensten
Gebieten der Technik mit Erfolg anwenden. Die über die Länge der Belegungen völlig
gleichmäßig verteilte und stoßstellenfreie Induktivität machen ihn beispielsweise
hervorragend geeignet zur Herstellung reflexionsloser Leitungsnachbildungen. Es
können hierbei auch mehrere Kondensatorwickel aneinandergereiht sein, um einen Kettenleiter
zu bilden. Da der Kondensatorwickel eine ausgesprochene Resonanz aufweist, kann
er als Schwingungskreis verwendet werden.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt Abb. i schematisch den Stromlauf bei einem Wickelkondensator bekannter
Bauart, Abb. 2 bis 5 schematisch die Wirkungsweise eines Wickelkondensators gemäß
der Erfindung, Abb. 6 einen Kondensatorwickel in ausgerolltem Zustand, Abb. 7 einen
zum Teil gewickelten Kondensator gemäß der Erfindung im Grundriß, Abb. 8 und 9 im
Aufriß und Seitenriß einen Wickelkondensator gemäß der Erfindung mit geschlossenem
Eisenkreis und Abb. io einige Schaltungsmöglichkeiten für mehrere KondensatorwickeI.
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Abb. i stellt eine Wickelspirale mit den beiden Belegungen 1, 2 und
den in der Mitte des Wickels angeschlossenen Ableitungsfahnen 3, 4 dar. Der Ladestromverlauf
an den Teilkapazitäten c der beiden Wickelhälften ist für einen bestimmten Augenblick
durch Pfeile kenntlich gemacht. Die zu- und abfließenden Ströme an den Belegungen
beider Wickelhälften verlaufen in einander entgegengesetzter Richtung, so daß die
beiden Belegungen jeder Hälfte wie eine bifilareWicklung wirken und als Folge davon
die Selbstinduktion einer jeden Wickelhälfte und damit die Gesamtinduktivität stark
herabsinkt.
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Wird aber gemäß Abb. 2 die Stromzuführung 3 der Belegung i am Anfang
A des Wickels und die Stromzuführung 4 der Belegung 2 am Ende E des Wickels angeschlossen,
so verlaufen die zu und von den Teilkapazitäten fließenden Ströme beider Belegungen
in derselben Richtung, bei dem angenommenen Zeitpunkt vom Ende des Wickels zum Wickelanfang,
so daß die beiden Belegungen wie eine unifilare Wicklung wirken, die ein ausgeprägtes
magnetisches Wechselfeld zur Folge hat, das von der Wickelachse her radial die einzelnen
Wickellagen umschließt, wie durch die radialen Feldlinien N angedeutet ist. Eine
derartige Bauart hat daher eine beträchtlich höhere Selbstinduktion als die Bauart
der Abb. i. Abb. 3 gibt das elektrische Ersatzschaltbild der Teillänge einer Wickellage
mit den über die Wickellänge gleichmäßig verteilten Teilkapazitäten c und den Teilinduktivitäten
l wieder. Abb. 4 zeigt die bei verschiedenen Frequenzen aufgenommene Stromkurve
eines Wickelkondensators mit 140 Windungen, Breite des Wickels 37 mm, Stärke des
Dielektrikums 0,025 mm. Die Induktivität des Wickels betrug ohne Eisen
0,35 mm Hy und mit Eisen 7,1 mm Hy. Die Kurve hat eine ausgesprochene Resonanzlage
bei etwa 6 kHz.
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Abb. 5 zeigt eine Abwandlung des in Abb. 2 dargestellten Prinzips,
wobei die Anschlußstellen der Zu- und Ableitungen 3, 4 nur um eine Teillänge des
Wickels voneinander entfernt sind. Zwischen den Anschlußstellen wirkt der Kondensatorwickel
unifilar, während zwischen den Anschlußstellen und dem Anfang bzw. Ende des Wickels
eine bifilare Wirkung der Belegungen vorhanden ist. Die Selbstinduktionswirkung
der Anordnung gemäß Abb.5 ist entsprechend geringer als diejenige der Abb. 2.
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Die Abb. 6 zeigt einen Kondensatorwickel gemäß der Erfindung in ausgerolltem
Zustand. i und 2 sind wieder die beiden Belegungen, d das Dielektrikum, A und E
sind Anfang und Ende des Wickels. Die Belegung i ist bei A, die Belegung 2 bei E
herausgeführt.
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Die Abb. 7 zeigt einen zum Teil um einen Kern 5 gewickelten Kondensator.
Die Zuführungen liegen bei A und E, so daß die Zuführung zur Belegung i am Kern
5 liegt. In diesem Fall wirkt nur der aufgewickelte Teil des Kondensators induktivitätserhöhend.
Eine Induktivitätsänderung ist dadurch möglich, daß durch Drehen des Kerns 5 die
Belegungsspirale loser oder fester gewickelt und dabei eine unterschiedliche Länge
des ungewickelten Teils in den Wickel einbezogen wird.
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Der Kern 5 ist nicht unbedingt erforderlich. Sieht man aber einen
Kern aus lamelliertem Eisenblech oder Hochfrequenzeisen vor, so erhöht er die Induktivität
des Kondensators beträchtlich. Ist der Kern in Achsrichtung verstellbar, so daß
er mehr oder weniger in den Wickel eintauchen kann, so wird auch hierdurch in bekannter
Weise eine Induktivitätsänderung herbeigeführt.
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Die Abb. 8 und 9 zeigen in zwei verschiedenen Ansichten einen Wickelkondensator
mit einem geschlossenen Eisenkreis aus lamelliertem Eisenblech. Dieser besteht aus
einem E-förmigen Eisenkern 6, auf dessen mittleren Schenkel mehrere schmale Kondensatorwickel7
von der in Abb.6 wiedergegebenen Bauart geschoben sind. 8 ist das Eisenschlußstück,
das mit dem E-förmigen Eisenkern 6 kleine Luftspalte 9 bildet. Die Zusammenschaltung
der übereinanderliegenden Kondensatorwickel kann in drei verschiedenen Arten gemäß
dem in Abb. io für zwei Kondensatorwickel wiedergegebenen
Schaltungsschema
vorgenommen werden. Gemäß Abb. ioa ist das Ende der Belegung 2 des ersten Belegungspaares
mit dem Anfang der Belegung i des zweiten Belegungspaares verbunden. Abb. iob zeigt
den Fall, daß die einander entsprechenden Belegungen beider Belegungspaare miteinander
verbunden sind. Gemäß Abb. ioc ist das Ende der Belegung i des einen Belegungspaares
mit dem Anfang der Belegung i des zweiten Belegungspaares verbunden. Dasselbe gilt
für die Belegung 2. Bezeichnet man mit C die Kapazität eines Belegungspaares und
mit L dessen Induktivität, so ergibt sich, daß bei den drei dargestellten Schaltungsarten
die Kapazität der zusammengeschalteten Belegungspaare sich im Verhältnis von o,5:2:2
ändert, während sich für die Induktivität der Zusammenschaltung folgende Verhältniszahlen
ergeben: 2 :1/2 : 2.