-
Differentialtransformator, insbesondere für Hochfrequenz Die Erfindung
betrifft einen hauptsächlich für Hochfrequenzströme verwendbaren Differentialtransformator,
wie er z. B. zum Anschließen von Zwischenverstärkern an Fernsprechleitungen verwendet
wird, über welch letzte etwa Hochfrequenzschwingungen als Träger von Sprachschwingungen
ausgesandt werden.
-
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
erläutert.
-
Abb. i zeigt im Schema einen für gewöhnliche Fernsprechströme verwendbaren
Differentialtransformator, Abb. 2 ebenfalls schematisch eine Ausführung eines für
Hochfrequenzströme zu benutzenden Differentialtransformators nach der Erfindung;
Abb. 3 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung die obere Hälfte des Transformators
in Abb. 2 ; Abb. q. ist ein Schnitt durch eine Windung der Wicklung und Abb. 5 eine
Seitenansicht eines nur teilweise bewickelten Spulenkerns für die eine Hälfte des
Transformators.
-
An einen für Fernsprechzwecke bestimmten Differentialtransformator
werden im allgemeinen folgende Anforderungen gestellt: i. Der Kopplungsfaktor zwischen
den verschiedenen Wicklungen muß angenähert gleich i sein. 2.- Der Transformator
muß derart an die Leitung angeschlossen sein, daß er in jeder Hinsicht symmetrisch
ist im Verhältnis zur Erde. 3. Die Verluste sollen klein sein.
-
Diese Anforderungen sind leicht bei Differentialtransformatoren zu
erfüllen, die für niedrige Frequenzen, z. B. für Sprechfrequenzen, bestimmt sind.
Bei der in Abb. i dargestellten Anordnung eines für gewöhnliche Fernsprechströme
ausgeführten Differentialtransformators ist die Primärwicklung in vier Teilwicklungen
Al, A2, A3, A4 unterteilt, die paarweise die beiden Wicklungshälften der
Primärwicklungen bilden. In jedem Zweig der Leitung L ist eine Teilwicklung jeder
Wicklungshälfte enthalten. An diese (ankommende oder abgehende) Leitung ist der
Differentialtransformator mit den Klemmen i angeschlossen. An die Klemmen z des
Transformators ist eine Nachbildung N der Leitung L
angeschlossen,
welch erste für verschiedene Frequenzen dieselben Impedanzwerte besitzt wie die
Leitung. Die Sekundärwicklung besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Teilwicklungen
Bi, B2,. von denen jede mit beiden Wicklungshälften der Primärwicklung induktiv
gekoppelt ist. Da ein Eisenkern in diesem Falle keine merklichen Verluste und auch
sonst keine Nachteile bedingt, so bereitet es keine Schwierigkeiten, die Kopplung
zwischen den Wicklungen
genügend festzumachen. Der in der einen
Richtung wirkende Verstärker ist z. B. mit seiner Eingangsseite, die durch die Impedanz
I dargestellt ist, zwischen den Mittelpunkten 3 der primären @@'icklungshälften
angeschlossen, während der in der anderen Richtung wirkende Verstärker mit seiner
durch die Impedanz U dargestellten Ausgangsseite an die Sekundärwicklung B1, BZ
angeschlossen ist. Die in verschiedenen Zweigen der Leitung I_ enthaltenen Teilwicklungen
bilden offenbar einen zwischen die Zweige eingeschalteten Kondensator mit erheblicher
Kapazität. Wegen der verhältnismäßig niedrigen Frequenz hat diese Kapazität jedoch
keinen merklich schädlichen Einfluß auf die Sprachübertragung.
-
Dagegen treten gewisse bauliche .Schwierigkeiten auf, wenn ein für
Hochfrequenz zu benutzender Differentialtransformator hergestellt werden soll. In
diesem Falle werden nämlich an dem Differentialtransformator auße r dem folgende
Anforderungen gestellt q.. Durch den Transformator darf keine Kapazität zwischen
die Zweige der Leitung eingeführt werden, weil eine solche Kapazität einen Kurzschluß
für den hochfrequenten Strom bilden würde.
-
5. Der erforderliche hohe Wert des Kopplungsfaktors zwischen den Wicklungen
muß ohne einen Eisenkern erzielt werden, weil die Eisenverluste bei Hochfrequenz
zu groß würden.
-
Gemäß der Erfindung werden die feste Kopplung des eisenfreien Differentialtransformators
und die Kapazitätsfreiheit zwischen den Zweigen dadurch erzeugt, daß der Differentialtransformator
in zwei durch Abschirmung oder in anderer passender Weise kapazitiv getrennte Transformatorhälften
unterteilt wird. Beide Transformatorhälften enthalten eine primäre Wicklungshälfte,
die aus zwei in Reihe geschalteten und im selben Zweig der Leitung enthaltenen Wicklungshälften
besteht, und eine ebenfalls aus zwei Teilwicklungen bestehende sekundäre Wicklungshälfte.
Die vier Teilwicklungen sind durch ein Viererbündel gebildet, das aus vier gleichlaufenden,
voneinander isolierten Adern besteht.
-
In Abb.2 ist ein solcher Differentialtransformator für Hochfrequenzströme
schematisch dargestellt. Die in jeden Leitungszweig eingeschaltete primäre Wicklungshälfte,
die aus zwei reihengeschalteten Teilwicklungen Al, Az bzw. A3, A4 besteht,
ist nebst der zugehörigen, ebenfalls aus zwei Teilwicklungen B1, B2 bzw.
B3, B4 bestehenden sekundären Wicklungshälfte durch je eine metallische Hülle 5
und 5' umschlossen; hierdurch ist der Differentialtransformator in zwei die verschiedenen
Zweige der Leitung L enthaltende und sich kapazitiv nicht beeinflussende Teile getrennt.
Jede Transformatorhälfte ist auf einen Spulenkern 6 (Abb. 5) aufgewickelt, der zwei
durch eine Zwischenwand 7 getrennte ringförmige Wickelräume 8, 9 aufweist. Die vier
Teilwicklungen der Transformatorhälfte sind durch die vier gleichlaufenden Adern
io eines vieradrigen Kabels oder eines Viererbündels ii gebildet; die eine Hälfte
des Kabels oder des Bündels ist in dem Wicklungsraum 8, die andere Hälfte im Wicklungsraum
9 des Spulenkerns 6 aufgewickelt. Die Aufwicklung des Kabels ii erfolgt, wie in
Abb. 5 angedeutet ist, in der Weise, daß die Mitte z2 des Kabels in einen radialen
Einschnitt 13 der Zwischenwand 7 bis zum Boden der Wicklungsräume hineingedrückt
wird. Darauf wird die eine Hälfte des Kabels in den zugehörigen Wickelraum 8 aufgewickelt
und die zweite später aufzuwickelnde Hälfte am Spulenkern befestigt. Sie nimmt folglich
im ganzen an der Drehung des Spulenkerns teil. Nachdem im Wickelraum 8 die erste
Hälfte des Kabels aufgewickelt worden ist, wird die zweite Hälfte im Wicklungsraum
9 aufgewickelt; hierbei wird der Spulenkern in entgegengesetzter Richtung gedreht.
Während des Aufwickelns wird das Kabel allmählich verdrillt, so daß die vier Adern
mit gleichmäßiger Steigung umeinander gewunden werden. Hierdurch werden sämtliche
Wicklungsteile in gleichmäßige elektromagnetische Verbindung miteinander gebracht.
-
Durch diese Anordnung des Spulenkerns wird vollständige Symmetrie
der beiden Transformatorhälften erzielt. Dies geht am deutlichsten aus Abb.3 hervor,
die schematisch zeigt, in welcher Weise die Wicklung der oberen Transformatorhälfte
in Abb. 2 gebildet ist. In Abb. 3 stellen die beiden Gruppen von je vier Wicklungselementen
je eine Hälfte des auf den Spulenkern 6 aufgewickelten Kabels ir dar. Die Verbindungen
12 zwischen den beiden Gruppen entsprechen dem in den Einschnitt 13 des Spulenkerns
eingeklemmten mittleren Teile 12 des Kabels (Abb.5). Jede der Teilwicklungen Al,
12, B1, B. besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Wicklungselementen,
die in je einem der Wickelräume 8, 9 der Spule liegen. Dadurch, daß der Mittelpunkt
der Wicklungen innen in der Spule angebracht ist, erhält man, wie aus Abb.3 hervorgeht,
sämtliche Wicklungsenden außen an der Spule; einander entsprechende Wicklungsenden
a, c bzw. d, c kommen symmetrisch an je einer Seite der Zwischenwand 7 zu
liegen, während der mittlere Angriffspunkt b der primären Wicklungshälfte in die
Mitte des Spulenumfanges zu liegen kommt.
-
Die Erfahrung hat gezeigt, daß man durch diese Anordnung der vier
Teilwicklungen jeder Transformatorhälfte einen Kopplungsfaktor zwischen den verschiedenen
Teilwicklungen erhält, der praktisch genommen gleich i ist.
-
Die dargestellte Anordnung, bei der der Differentialtransformator
in zwei Hälften eingeteilt
und aus Viererkabeln besteht, kann auch
in solchen Fällen angewendet werden, in denen Eisen in dem Kreis vorhanden ist.
Man gewinnt hierdurch u. a. den Vorteil, daß die Kapazität zwischen den Leitungszweigen
herabgesetzt wird.