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Modulationstransformator für Anoden-B-Modulatoren von Sendern, insbesondere
von hoher Leistung Zur Erhöhung der Verzerrungsfreiheit von Modulationstransformatoren
ist bereits vorgeschlagen worden, die primäre und sekundäre, je aus zwei gleichen
Teilen bestehende Wicklung eines solchen Transformators derart in Wicklungsabschnitte
zu unterteilen, daß die primären und sekundären Abschnitte abwechselnd aufeinanderfolgen,
wobei bei jeder Wicklung, primär bzw. sekundär, für sich betrachtet diese Abschnitte
so angeordnet sind, daß immer ein Abschnitt ihrer einem Hälfte mit einem Abschnitt
ihrer anderen Hälfte abwechselt.
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In Abb. z ist ein Ausführungsbeispiel eines derart ausgebildeten und
geschalteten Transformators dargestellt.' Mit X, X ist die Achse des. einen,
mit X', X' ist die Achse des zweitem Schenkels, des Eisenkerns bezeichnet.
Mit i, 2 ... 5 sind die röhrenförmigen Teilwicklungen des Schenkels X, X
mit r' 2' . . . 5' die entsprechenden Teilwicklungen des Schenkels X', X'
bezeichnet. Dabei ist nur der innerhalb des Schenkels im Fenster des Transformatorkerns
liegende Teil der Wicklungen dargestellt. Die Verbindung der einzelnen Spulen ist
schematisch dargestellt. Die Pfeile kennzeichnen das Spannungsgefälle der Grundwelle.
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Die Abb.2 zeigt die grundsätzliche Schaltung eines als Gegentakt-B-Verstärker
arbeitenden Modulators. Die beiden Röhren des. Gegentaktverstärkers sind mit R1,
R2 bezeichnet. Die Primärklemmen, dieMittenanzapfung sowie die Sekundärklemmen
sind
wie bei der Abb. r mit P1, P2, M, SI, S2 bezeichnet. Die von. M und S2 kommenden
Leitungen führen zur positiven Klemme U" der Anodenspannungsquelle.
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Bei der Schaltung nach der Abh. r weist der Transformator für die
zu übertragende Spannung kapazitive Ursymmetrie auf. Die ist jedoch von untergeordneter
Bedeutung, solange die Spannungs-und Stromverteilung noch als quasistationär änzuspnechen
ist. Für jeden der kaparzitiven Ströme, z. B. zwischen den Wicklungen 2 und 3, d.
h. durch die Wicklungskapazität C2, 2, kann der Modulationstransformator als kombinierter
Zweiwicklungs-Einwicklungs-(Spar-) Transformator betrachtet werden, wie dies in
der Abb. 3 veranschaulicht ist. Der über die Klemmen Pi, P2 fließende kapazitive
Strom entspricht z. B. lediglich der Kapazität C2, 2 und. der Spannung zwischen
2 und 3 bei ,gegebener Frequenz, unabhängig davon, welches Potential die Stellen
2, 3 gegen M haben.
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Bei Anoden-B Modulation arbeitet auf der Primärseite Pi, M, P2 des.
Modulationstransformators ein Gegentakt-B-Verstärker. Die Röhren R, und, R, in Abb.2
liefern daher bei der Steuerung mit einem reinen Ton halbsinusförmige Ströme. Außer
der Grundwelle enthalten die Anodenströme geradzahlige Harmonische.
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Bezeichnet man die geradza'hligen Harmonischen der Röhre R1 mit 12',
die der Röhre R2 mit 12", wie dies in der Abb. 2 eingetragen ist, so sind diese
in jedem beliebigen Augenblick in bezug auf den Transformator einander entgegengesetzt
gerichtet. Fließen also z. B. die geradzahligen Harmonischen der Röhre R1 von, P1
nach M, wie in Abb. 2 gezeichnet, so fließen gleichzeitig die gleichen höheren Harmonischen
der Röhre R2 von P2 nach M. Wenn die Streuung zwischen den Wicklungshälften Pi,M
und P2, M außerordentlich gering ist, können die geradzahligen Harmonischen keine
Spannungsabfälle an den Streuinduktivitäten erzeugen. Die Spannung an P1, P2 und
auch die Spannung an P1, IV und P2;111 bleiben praktisch urverzerrt. Nun können
aus verschiedenen Gründen, z. B. mit Rücksicht auf die Herstellungskosten usw.,
Modulationstransformatoren nicht beliebig groß gemacht werden. Die Streuung kann
also nicht beliebig klein; werden. Sie wird im allgemeinen nur so klein gemacht,
wie dies mit Rücksicht auf die linearen Verzerrungen, also mit Rücksicht auf den
Frequenägäng erforderlich ist. Dann kann es aber geschehen', daS 'sich für die g&adzähligen
Harmonische, Ursymmetrien zwischen den beiden Wicklungshälften' P1, M und. P2, M
bemerkbar machen und daß resultierend an den Klemmers P1, P2 Spannungen geradzahli,ger
Harmonischer auftreten, so daß auch die zwischen den - Klemmen S1 und S2. abgenommene
Ausgangsspannung verzerrt ist.
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Um die von den geradzahligen Harmonischen herrührenden Verzerrungen
zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung die Sekundärwicklung des Transformators in
zwei oder eine größere geradzahlige Anzahl paralleler Zweige zerlegt, und es werden
die parallelen Zweige der Sekundärwicklung wicklungssymmetrisch zur Symmetrieebene
zwischen den beiden Schenkeln des. Transformators angeordnet.
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An Hand des Ausführungsbeispiels nach der Abb.4 soll der der Erfindung
zugrunde liegende Gedanke zunächst näher erläutert werden,. Die Sekundärwicklung.
besteht aus zwei Parallelzweigen 4, 2 und 4,:2'. 'Die unter den Zahlen für die Wicklungsteile
angegebenen Buchstaben r und l bedeuten Rechtsgängigkeit bzw. Linksgängigkeit
der Wicklung. Die Pfeile bedeuten wieder das Spannungsgefälle der Grundwelle.
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InAbb. 5 ist das Wicklungsschema so dargestellt, wie es denn geradzahligen
Harmonischen entspricht. Das Potentialgefälle von P1 nach M hat für die geradzahligen
Harmonischen, wie bereits zu Abb. 2 erwähnt, denselben Verlauf wie von P2 nach M.
Wenn, die Wirkung des Spannungsgefä11es längs einer Teilwicklung bezüglich der geradzahl-igen
Harmonischen vernachlässigt werden kann, was z. B. bei einer weitgehenden Unterteilung
der Wicklung der Fall sein kann, so ist die gesamte Wicklung in bezug auf die geradzahligen.
Harmonischen kapazitiv symmetrisch, wie aus Abb. 5 zu ersehen ist. Die eingezeichneten
Kapazitäten C1', 2', C2, s . .. C4 , 5' stellen die Kapazitäten zwischen benachbarten
Wicklungen dar. Dem Wicklungsbeispiel nach Abb. 4 entsprechend ist auch in Abb.
5 angedeutet, daß Teilwicjclung 4 einen anderen Wicklungssinn hat als Teilwicklung
2, während die Teilwicklung 4' und 2' gleichen Wicklungssinn haben. Das Schema nach
Abb. 5 läßt erkennen, daß eine kapazitive Symmetrie erzielt wird, wenn die Sekundärwicklung
in zwei parallele Zweige zerlegt wird und auf den beiden Schenkeln analog liegende
Teilspulen der Sekundärwicklung in der gleichen Reihenfolge hintereinander geschaltet
sind.
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y'Venn nicht, wie bei der Anordnung nach Abb. 4, die Wirkung des Potentialgefälles
längs der Teilspulen vernachlässigt werden kann, muß die Sekundärwicklung gemäß
weiterer Erfindung so ausgebildet werden, daß die parallelen: Zweige der Sekundärwicklung
nicht bloß wicklungs.-, sondern auch windungssymmetrisch zur Symmetrieebene zwischen
den beiden, Schenkeln sind. Aus dieser Forderung ergibt sich, daß von zwei analog
liegenden Teilspulen, z. B. 4 und 4', die eine rechts-, die andere linksgängig -gewickelt
sein muß. An Hand der Abb. 6 und 7 soll dies näher erläutert werden. Die Sekundärwicklung
besteht bei diesem Ausführungsbeispiel nach Abh. 6 aus zwei parallelen Zweigen 4,
2' und 4', 2. Während beim Transformator nach Abb. s sämtliche Wicklungen gleichmäßig
gewickelt waren, sind beim Transformator nach dieser Abbildung die sekundären Teilwicklungen
des. einen Schenkels. X, X mit den primären gleichsinnig, die des anderen
Schenkels X', X'
gegenüber den primären Spulen gegensinnig gewickelt. Dadurch
wird es möglich, bei der Parallelschaltung der Teilwicklungen 4 und q.' mit dem
gleichen Ende, z. B. dem oberen, zu beginnen. Dasselbe
gilt entsprechend
auch für die anderen, parallel arbeitenden sekundären Teilwicklungen, so daß außer
der vollkommenen Wicklungssymmetrie auch die vollkommene Windungssymmetrie herbeigeführt
ist. Dabei befolgt jeder Zweig die in dem bekannten Transformator nach Abb. i bereits
benutzte Schaltungsregel. Von. einer Sekundärteilspule des einen Schenkels führt
die Leitung zu einer Sekundärtei.lspule des anderen Schenkels. (.I-2' oder 4'-2).
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Ähnlich der Abb. 5 ist in Abb. 7 die Schaltung des Transformators
nach Abb. 6 so dargestellt, daß die Potentialverteilung ersichtlich ist, und zwar
ebenfalls für die ,geradzahligen Harmonischen, für die die Klemmen P1, P2 gleiches
Potential aufweisen. Die Abb. 7 zeigt, daß für die geradzahligen Harmonischen der
beiden Röhrenströme in diesem Transformator vollkommen symmetrische Verhältnisse
bestehen, daß also die Spannungen der höheren Harmonischen, die an den beiden Hälften
P1, 111 und P2, M auftreten, entgegengesetzt gleich sind und sich somit von P1 nach
P2 aufheben.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke kann sinngemäß auch bei
anderen Ausführungsformen von Modulationstransformatoren angewendet werden. Beispielsweise
ist ein Modulationstransformator vorgeschlagen worden, bei dem sowohl die Sekundär-(Ausgangs-)
Wicklung als. auch die Primär-(Anoden-) Wicklung in Teilwicklungen unterteilt ist,
der dadurch gekennzeichnet ist, daß auf eine sekundäre Teilwicklung eine Gruppe
von zwei oder mehreren primären Teilwicklungen folgt und daß in jeder dieser Gruppen
die Teilwicklungen abwechselnd der einen und der anderen primären Wicklungshälfte
angehören: und die Windungszahlen der primären Teilwicklungen so gewählt sind, daß
in jeder Gruppe der primären Teilwicklungen die Gesamtzahl der der einen Primärhälfte
angehörenden Amperewindungen gleich der Gesamtzahl der der anderenPrimärhälfte angehörenden
Amperewi.ndungen ist.
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Die Anwendung des Erfindungsgedankens auf einen solchen Transformator
zeigt die Abb. B. Die Sekundärwicklung wird wieder so in Teilspulen aufgeteilt,
daB sich durch deren Hintereinanderschalturig zwei parallele Zweige bilden lassen.
In jedem Zweig folgt auf eine der Kernachse nächstgelegene Teilspule des einen Schenkels
X, X,
z. B. 3, die von der Kernachse des anderen Schenkels X', X' entfernter
liegende Teilspule 7'. Das gleiche gilt für die entsprechenden Teilspulen 3' und
7. Die beiden Zweige werden am Anfang und am Ende parallel geschaltet. Damit Anfang
und Ende bei analog liegenden Spulen der beiden Schenkel auch gleich gelegen sind,
werden. die sekundären Teilwicklungen. des einen Schenkels linksgängig, die des
.anderen Schenkels rechtsgängig gewickelt, während die primären Teilspul-eii untereinander
alle bleichsinnig gewickelt sind. Ein solcher Transformator arbeitet weitgehend
verzerrungsfrei.
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Wie ersichtlich, muß die Zahl der Unterteilungen der Sekundärwicklung
geradzahlig sein. Bei mehr als zwei parallelen Zweigen ist zu empfehlen, die Teilwicklungen
in, sich noch einmal zu unterteilen und so zu schalten, daß die Induktivität und
die Streuinduktivität aller Zweige .gleich ist, also alle Zweige magnetisch gleichwertig
sind. Es sei noch bemerkt, daß der Erfindungsgedanke auch hei Transformatoren mit
Abschirmungen zwischen Primär- und Sekundärwicklungen mit Vorteil angewendet werden
kann..