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Ubertrager mit Scheibenwicklung Zur Symmetrierung elektrischer Spannungen,
z.-B. an Sendern, Empfängern und in Meßeinrichtungen der Nachrichtentechnik, ist
es notwendig, die Übertragerwicklungen mit leitenden Hüllen (Schirmen) zu umgeben
und diese Schirme mit einzelnen Wicklungspunkten, dem Geräteschirm oder besonderen
Stromverzweigungspunkten, innerhalb der Schaltung leitend zu verbinden. Es muß dabei
in manchen Anwendungsfällen der Übertrager gefordert werden, daß die Durchgriffskapazität
von der geschirmten Wicklung durch den zugeordneten Schirm zur Zweitwicklung oder
deren Schirm kleiner als zo-3 pF ist und daß der Verlustwinkel der Kapazität zwischen
den Schirmen oder einem Schirm und dem Übertragerkern einige x0-4 nicht übersteigt.
Durch die Schirmung soll aber der Frequenzbereich, in dem der Übertrager die zum
Teil sehr geringen elektrischen Leistungen mit einem bestimmten Wirkungsgrad überträgt,
nicht eingeengt werden; d. h. die Streuung des Übertragers und seine Wicklungskapazität
müssen so klein wie möglich bleiben.
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Die Lösung dieser Aufgabe bereitet insofern Schwierigkeiten, als z.
durch das Umhüllen der Wicklungen eine Vergrößerung des Abstandes der elektrischen
Schwerpunkte beider Wicklungen erfolgt und damit die Streuung steigt; 2. durch das
Einbringen der Metallschirme auch die Wicklungskapazität wächst. Die bisher vorhandenen
Ausführungen besitzen eine große Streuung, bezogen auf ein bestimmtes magnetisches
Kernmaterial, sowie hohe Wicklungskapazität und große dielektrische Verluste, oder
sie erfordern in der Fertigung einen großen Arbeitsanteil hochwertiger Facharbeiter.
Durch umfangreiche Versuche wurde nun ein neuer Übertrager geschaffen, der die gestellten
elektrischen
Anforderungen, bestmöglich erfüllt und trotzdem äußerst einfach aufgebaut ist und
mit Hilfskräften hergestellt werden kann. Zur Lösung der Aufgabe wurden an sich
bekannte Maßnahmen und Erkenntnisse benutzt, diese jedoch so miteinander verknüpft,
daß die Bestlösung entstand.
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Es ist bekannt, daß die Streuung eines Übertragers in dem Maße sinkt,
in dem die elektrischen Schwerpunkte der Wicklungen einander genähert werden. Den
Grenzfall stellt ein Autotransformator mit einem Übersetzungsverhältnis z : z dar,
dessen Streuung gleich Null ist, bei dem aber keine galvanische Trennung zwischen
den Wicklungen vorhanden ist. Muß diese galvanische Trennung der Wicklung durchgeführt
werden, so läßt sich der Grenzfall für die Streuung annähernd erreichen, indem entweder
beide Wicklungen gleichzeitig durch zwei parallel geführte Drähte auf den Spulenkörper
gebracht (bifilare Wicklung), oder aufeinanderfolgende Lagen der einfädigen Wicklung
abwechselnd der Erst- und Zweitwicklung des Übertragers zugeordnet sind, oder schließlich
Spulenkörper mit mehreren Kammern so bewickelt werden, daß jeweils ein Teil der
Erstwicklung neben einem Teil der Zweitwicklung liegt. Für geschirmte Übertrager
ist der Aufbau mit geschirmten, parallel geführten Drähten nicht möglich, weil auf
den Schirmen die gleichen Spannungen induziert werden wie in den Wicklungen. Dagegen
kann die Lagenschirmung und auch die Kammerschirmung der anderen vorgenannten Aufbauarten
elektrisch einwandfrei ausgeführt werden. Beide erfordern jedoch einen hohen Arbeitsaufwand
besonders geschulter Kräfte oder viele verschieden große bzw. komplizierte Aufbauteile.
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Einfach und mit Hilfskräften durchführbar wird der Aufbau des geschirmten
Übertragers mit Scheibenwicklung, wenn man sich von dem herkömmlichen Wickelkörper
löst und gemäß der Erfindung jede der abwechselnd geschichteten, zü verschiedenen
Wicklungen, z. B. der Primär- und Sekundärseite, gehörenden Wicklungsscheiben, die
vorzugsweise ohne besondere Spulenkörper für die einzelnen Scheiben zur Wicklung
vereinigt werden, mit einer besonderen Schirmhülle umgibt, die Scheiben mit den
zugehörigen Schirmhüllen vor dem Zusammenbau zum Übertrager zu einer baulichen Einheit
vereinigt und die einzelnen, vorzugsweise räumlich gleichen geschirmten Scheiben
gegeneinander isoliert. Der Übertrager wird also aus für sich fertig geschirmten
Wicklungsscheiben aufgebaut, ohne daß, wie es bei der bekannten Kammerwicklung der
Fall ist, die einzelnen Wicklungen auf einen in mehreren Kammern unterteilten Spulenkörper
aufgewickelt werden. Für die Isolation zwischen den einzelnen Schirmen wird zweckmäßig
- ein Isolierstoff niedriger Elektrisierungszahl und kleiner Verluste gewählt. Die
Stärke der Isolierschicht kann je nach der zulässigen Streuung und dem gewünschten
Kapazitätswert bemessen werden. Kommt es auf möglichst geringe Kapazität und kleine
Verluste an, so empfiehlt es sich, die Isölierzwischenlage gitterförmig aufzubauen,
so daß der Abstand zum großen Teil mit Luft ausgefüllt ist. Ist im Fall extrem kleiner
Streuung ein sehr geringer Abstand zwischen den einzelnen Schirmen notwendig, so
kann die Isolation auch durch dünne Lack- oder Oxydschichten herbeigeführt werden.
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Bei dem Aufbau gemäß der Erfindung, der auch bei Übertragern mit mehr
als zwei Wicklungen, beispielsweise Differentialübertragern, angewendet werden kann,
ist es möglich, die Schirmung jeder Teilwicklung mit einfachen Mitteln so fugenlos
auszuführen, daß die Durchgriffskapazität unter io-3 pF bleibt. Der Verlustwinkel
der Kapazität zwischen den Schirmen kann durch Wahl geeigneter Zwischenlagen oder
Abstandshalter, z. B. aus Polystyrol oder hochwertiger Keramik, auf ein Mindestmaß
herabgesetzt und schließlich auch die Kapazität zwischen den Schirmen selbst in
Sonderfällen durch dickere Zwischenlagen erheblich gemindert werden. In dem zuletzt
genannten Fall muß dann allerdings eine gewisse Erhöhung der Streuung in Kauf genommen
werden. Bei Verwendung des Übertragers als Vorübertrager mit vorwiegend kapazitiver
Belastung kann das für die obere Frequenzgrenze des Übertragers maßgebende Produkt
aus Kapazität und Streuung durch Minderung der normalen Stärke der Abstandshalter
zwischen den Scheiben auf den Kleinstwert gebracht werden. Auch das Anbringen von
stärkeren geschlitzten Metallendscheiben auf den Wicklungsstirnseiten zur Minderung
der Stirnstreuung des Übertragers ist leicht durchführbar.
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Diesen elektrischen Vorteilen des neuen Übertragers stehen gleichwertige
mechanische und fabrikatorische zur Seite. Die Wicklung der Einzelscheibe wird vorzugsweise
körperlos ausgeführt, wobei die Windungen durch Tränkungs- oder Klebemittel, durch
einzelne Abbunde oder durch Bandagen aus Isolierstreifen zusammengehalten werden.
Die Schirmung der Einzelscheibe wird entweder unmittelbar auf die Oberfläche der
Drahtwicklung oder bei höherer erforderlicher Spannungsfestigkeit auf die Isolierschicht
(Bandage, Lackschicht) nach dem Metallspritz- oder Bedampfungsverfahren, durch leitenden
Lack, durch Umwickeln mit metallischen oder metallisierten Bändern, durch Umfalten
mit vorbereitetem Metallstreifen bzw. dünnen vorgeformten Blechen oder durch Einlegen
in gedrückte Metallkappen vorgenommen. Ist die Oberfläche, auf die die Metallschicht
aufzuspritzen ist, zu glatt, so kann eine Aufrauhung oder ein Überzug mit einem
Stoff rauher Oberfläche, z. B. Kaltleim, vorgenommen werden. Dabei ist beim gewählten
Aufbau, z. B. durch Schlitzung, sichergestellt, daß - eine Kurzschlußwindung durch
den Schirm nicht entstehen kann, die Überlappungsstelle von Schirmanfang und -ende
genügend kleine Durchgriffskapazität gewährleistet und die Schirmung der Drahtausführung
von Wicklungsanfang und -ende mit dem Wicklungsschirm metallisch verbunden und schirmdicht
angeschlossen ist.
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In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel für den Wicklungsaufbau
gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. Die einzelnen Wicklungsscheiben sind
mit W bezeichnet und durch die Zwischenlage von Isolierscheiben j gegeneinander
isoliert und in einem bestimmten Abstand voneinander festgelegt. Die einzelnen Wicklungen
sind körperlos gewickelt, d. h. ohne Verwendung eines besonderen Wickelkörpers.
Die primären und sekundären Wicklungsscheiben
sind abwechselnd
geschichtet, so daß für die primären Anschlüsse Pund die sekundären Anschlüsse S
die aus der Fig. i ersichtliche Reihenfolge entsteht. In Fig. 2 ist ein Schnitt
entsprechend der Linie A-B in Fig. i dargestellt. Die durch die Isolierscheiben
getrennten Wicklungsscheiben sind auf dem Kern K aufgeschichtet, der durch die Isolierhülle
H gegen die Wicklungsscheiben isoliert ist. Werden die Schirme der Wicklungsscheiben
nicht durch Aufspritzen, sondern Umfalten von Metallstreifen gebildet, so werden
diese zur Erzielung einer fugenlosen Abschirmung mit ausreichender Überlappung aufgebracht.
Die Überlappungsstelle von Schirmanfang und Schirmende wird bei allen Scheiben zweckmäßig
an den gleichen Umfangspunkten, von der zugehörigen Wicklungsausführung aus betrachtet,
gelegt, der vorzugsweise gegenüber der Seitenmitte verschoben ist. Dieser Umfangspunkt
wird zweckmäßig so gewählt, daß der Abstand zwischen der Herausführung von Wicklungsanfang
und Wicklungsende bis zum Schirmanfang gleich dem bis zum Schirmende ist. Beim Zusammenbau
der Scheiben zum Übertrager kann auf diese Weise erreicht werden, daß sämtliche
Drahtausführungen A1 der Erstwicklung einerseits und der Zweitwicklung A2 andererseits
auf getrennten Mantellinien des Übertragers liegen und damit Kurzschlüsse zwischen
den Schirmen verschiedenen Potentials von vornherein unterbunden sind. Die Überlappungsstellen
Ür, Ü. der Schirme für die Erst- und für die Zweitwicklung sind gegeneinander versetzt.
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In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eine Seite einer `'Wicklung N',
beispielsweise an der mit C-D bezeichneten Schnittlinie in Fig. 2, dargestellt.
Die Wicklung W ist mit einer Schirmfolie S umgeben, die in der dargestellten Weise
um die Wicklung herumgefaltet ist, ohne jedoch eine Kurzschlußwindung zu bilden.
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Der dargestellte und beschriebene Wicklungsaufbau läßt erkennen, daß
alle notwendigen. Arbeitsgänge bei der Scheibenherstellung und beim Übertragerzusammenbau
von Hilfskräften nach kurzer Anweisung einwandfrei durchgeführt werden können.
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Die Wahl der Scheibenzahl und die Bemessung der Windungszahl je Scheibe
erfolgt nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten und den vorliegenden elektrischen
Anforderungen. In einem wichtigen Anwendungsfall sind acht Einzelscheiben vorgesehen,
die so, bemessen sind, daß durch Reihen- oder Parallelschaltung der Einzelscheiben
innerhalb der Erst- und Zweitwicklung der Übertragerkennwiderstand im Verhältnis
i : q und das Übersetzungsverhältnis im Verhältnis i : 2 umschaltbar ist. Bei den
früheren Übertrageraufbauten waren zur Erfüllung dieser Forderung drei verschiedene
Ausführungen notwendig. In der Regel werden mehr als vier Einzelscheiben angewendet.