DE2602668B2 - Hochspannungsfester breitbandiger Übertrager für die Nachrichtentechnik - Google Patents
Hochspannungsfester breitbandiger Übertrager für die NachrichtentechnikInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen hochspannungsfesten breitbandigen Übertrager für die Nachrichtentechnik,
bei dem jede Wicklung aus einem Strang von mehreren gegeneinander isolierten, miteinander verdrillten
oder verseilten Drähten besteht.
Derartige Übertrager werden als Schutz- oder Trennübertrager von Nachrichtenleitungen eingesetzt,
um die angeschlossenen Geräte vor Beeinflussungen durch atmosphärische Entladungen oder
durch Vorgänge auf den Nachrichtenleitungen benachbarter Starkstromleitungen zu schützen. Für diesen
Zweck wird eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen den einzelnen Wicklungen sowie zwischen den
Wicklungen und dem Übertragergehäuse gefordert.
Es ist allgemein bekannt, die Wicklungen eines Übertragers gegen den Kern je nach der Forin des
Kernes durch einen Wickelkörper aus Isolierstoff oder durch geeignete Bandagen zu isolieren. Es ist ferner
allgemein bekannt, die meist aus Lackdraht gewickelten Wicklungen eines Übertragers durch Zwischenlagen,
die vorwiegend als gewickelte Bandagen ausgeführt werden, gegeneinander zu isolieren. Bei höheren
Forderungen an die Spannungsfestigkeit muß durch einen mehr oder weniger aufwendigen Imprägniervorgang
mit geeigneten Vergußmassen versucht werden, die immer vorhandenen Lufteinschlüsse mit Vergußmasse
zu füllen. Die Spannungsfestigkeit solcher konventionell hergestellten Übertrager ist daher auch
bei sorgfältiger Herstellung beschränkt. Darüber hinaus verschlechtern sich die Übertragungseigenschaf-
ten und insbesondere die Breitbandigkeit mit zunehmender Isolationsdicke, weil die induktive Kopplung
zwischen Primär- und Sekundärwicklung verringert wird.
Es ist ein Transformator zum Übertragen breiter Frequenzbänder bekannt, bei dem die Wicklungen aus
Koaxialkabel gewickelt werden, dessen Außenleiter die eine oder dessen Innenleiter die andere Wicklung
bilden, wobei der Scheinwiderstand des Koaxialkabels dem durch den Transformator anzupassenden Widerstand
gleich sein soll (DE-OS 2218710). Die Spannungsfestigkeit zwischen Primär- und Sekundärwicklung
ist hierbei im wesentlichen durch die Spannungsfestigkeit der verwendeten Koaxialleitung bestimmt.
Da jedoch eine Koaxialleitung einer bestimmten Spannungsfestigkeit auch einen bestimmten Mindestquerschnitt
besitzt, ist die Zahl der Windungen, die bei den heute üblichen kompakten Kernen aufgebracht
werden können, ziemlich beschränkt. Ein Übertrager dieser Art mit der im Niederfrequenz-Bereich
üblichen Anpassung an 600 Ohm wird wegen der dafür geforderten hohen Windungszahlen entweder
unhandlich groß, oder man verwendet eine kleine Windungszahl und nimmt in Kauf, daß im Niederfrequenz-Bereich
bei Kennwiderständen von ca. 600 Ohm keine guten Übertragungseigenschaften realisierbar
sind. Hinzu kommt, daß nur ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 1 möglich ist.
Bekannt ist auch ein unsymmetrischer Breitbandtransformator mit einem Transformationsverhältnis
η : 1, bei dem η Sätze von Leitungen mit verteilten
Parametern, deren eine Enden in Reihe und deren andere Enden parallel geschaltet sind und welche die
Windungszahlen /Vl, N2 ... Nn aufweisen, durch einen magnetischen Kern gekoppelt sind, und bei dem
alle Leitungen mit verteilten Parametern durch den einfachen magnetischen Kern so gekoppelt sind, daß
die Windungszahl der /-ten Leitung mit verteilten Parametern gegenüber dem magnetischen Kern durch
folgende Formel zum Ausdruck gebracht wird:
k (n - i),
worin k eine willkürliche Konstante und η eine ganze
Zahl größer als 2 ist (DE-OS 1487290).
Bei diesem für Hochfrequenzen bis zu einigen tausend MHz vorgesehenen Transformator sind zwar
verschiedene Übersetzungsverhältnisse herstellbar, seine Funktion basiert aber auf der Verwendung von
Leitungen mit verteilten Parametern, also von Koaxialleitungen oder symmetrischen Doppelleitungen.
Daraus ergeben sich für die Spannungsfestigkeit und für die Anpassungsverhältnisse die gleichen Nachteile
des unhandlichen Platzbedarfs wie beim vorher zitierten Stand der Technik. Ferner ist hiermit keine galvanische
Trennung zwischen der Primär- und der Sekundär-Seite möglich.
Bekannt ist ferner eine Hochfrequenzspule mit fein unterteiltem Eisenkern, bei der die Windungen aus
mehrfach in sich verdrillter Litze bestehen, deren Einzeladern einen Durchmesser von 0,05 mm oder weniger
besitzen (DE-Patentanm. A 10535, bekanntgemacht am 18. 6. 1953).
In dieser Anmeldung aus dem Jahre 1941 wird über die Isolierung der dünnen Einzeladern gegeneinander
keine Angabe gemacht. Aber auch wenn es sich hierbei um eine Ausführungsform der zum Anmeldungszeitpunkt bereits bekannten Hochfrequenzlitze mit
gegeneinander durch einen Lacküberzug isolierten Einzeiadern handeln soll, so gibt dieser Stand der
Technik keine Hinweise für die Gestaltung einer möglichst spannungsfesten Wicklung oder gar für spannungsfeste
Transformatoren. Die weiterhin vorgeschlagene Umkleidung der Litze mit verlustarmem
Papier ist hierfür wegen der entstehende η Hohlräume völlig ungeeignet.
Bekannt ist weiter eine Spulenanordnung mit zwei auf einem ferromagnetische η Stab- oder Rohrkern
nebeneinander angebrachten Wicklungen, insbesondere für Antennen-Symmetrierübertrager, bei der die
Wicklung mit einer sich über sie beide erstreckenden Hülle aus weichmagnetischem Werkstoff bedeckt ist
(DE-Gm 1967 764).
Bei dieser für Hochfrequenz vorgesehenen Anordnung werden aus Symmetriegründen die Wicklungen
bifilar gewickelt, die dabei entstehende enge Kopplung zwischen den Wicklungen soll durch die spezielle
Anordnung von magnetischem Werkstoff wieder verkleinert werden. Auch dieser Stand der Technik gibt
keine Hinweise auf eine kostengünstige Gestaltung von spannungsfesten, galvanisch voneinander getrennten
Transformatorwicklungen.
Bekannt ist weiterhin eine Drossel zur wirksamen Minderung von an der Teilnehmerleitung einer Fernmeldeanlage
auftretenden unzulässigen Hochfrequenzspannungen im Frequenzbereich der Rundfunkträgerfrequenz,
die aus Draht mit drei nebeneinanderliegenden Adern gewickelt ist, die drei Teilwicklungen
bilden, und wobei zwei von diesen drei Wicklungen, je eine für sich, in je eine Ader der Teilnehmerleitung
eingeschaltet sind, während die dritte Wicklung mit einem Ende an Erde gelegt ist (DE-AS
1118266).
Auch die darin beschriebene, trifilare Abart der bekannten bifilaren Wicklung wird aus Symmetrie-Gründen
zur Erzielung möglichst gleicher Werte für die beiden Ader-Wicklungen benutzt und um möglichst
große Kapazitäten gegen die dritte, geerdete Wicklung zu erreichen. Die Spannungsfestigkeit ist für
den genannten Anwendungszweck nicht erforderlich und ist daher nicht erwähnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Übertrager anzugeben, der bei extrem hoher Spannungsfestigkeit
nicht nur besonders raumsparend ist, sondern auch ein sehr breitbandiges Übertragungsverhalten
ermöglicht, der hinsichtlich seiner Spannungsfestigkeit von Imprägnierprozessen unabhängig
ist, der den Wickeiaufwand erheblich reduziert, der als reiner Trägsrfrequenz-Übertrager geeignet ist,
aber neben Trägerfrequenz-Signalen bei Kennwiderständen von ca. 150 Ohm auch Niederfrequenz-Signale
bei Kennwiderständen von 600 Ohm zufriedenstellend übertragen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wicklung mit den Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß sich bei einem derartig aufgebauten
Übertrager der Wickelaufwand etwa in dem Maße verringert, wie Einzeldrähtc zu Strängen zusammengefaßt
werden, und daß sich eine gute Spannungsfestigkeit bei gleichzeitig guter Ausnutzung des
Wickelraumes ergibt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Stränge von einem aufgespritzten Mantel aus spannungsfestem
Isolierstoff umgeben. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß sich eine besonders
gute Spannungsfestigkeit bei gleichzeitig optimaler Ausnutzung des Wickelraumes ergibt, da der die
Spannungsfestigkeit des Stranges garantierende Isoliermantel
nur außen auf dem Strang aufgebracht werden muß, während sich zwischen den Drähten eines
Stranges nur die gerade notwendige Aderisolierung befindet.
Für den Fall, daß ein Übertrager ein anderes Übersetzungsverhältnis
haben soll als 1:1, haben erfindungsgemäß die die einzelnen Wicklungen bildenden
Stränge voneinander abweichende Längen und damit verschiedene Windungszahlen.
Eine andere Möglichkeit, nahezu beliebige Übersetzungsverhältnisse
zu erreichen, besteht erfindungsgemäß darin, daß die Anzahl der Drähte in einem Strang entsprechend dem gewünschten Überset-Zungsverhältnis
von der Anzahl der Drähte in einem anderen Strang abweicht. Der Vorteil dieser Ausgestaltungen
besteht insbesondere darin, daß die feste induktive Kopplung zwischen den Wicklungen und
damit die Breitbandigkeit des Übertragers auch bei größeren Übersetzungsverhältnissen voll erhalten
bleibt.
Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere dann voll zur Geltung, wenn die Wicklungen erfändungsgemäß
auf einem an sich bekannten Ringkern, beispielsweise auf einem Wickelbandkern aus Nickeleisen
angeordnet sind. Bei diesen kompakten Kernformen lassen sich durch die erfindungsgemäße Wicklung
nicht nur reine Trägerfrequenz-Übertrager realisieren, sondern wegen der hohen Permeabilität
auch Übertrager, die neben Trägerfrequenz-Signalen auch Niederfrequenz-Signale bei einem Abschlußwiderstand
von 600 Ohm zufriedenstellend übertragen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben:
Die Figur zeigt einen Übertrager mit dem erfindungsgemäßen Wicklungsaufbau. Der Kern, der in
diesem Beispiel Rechteckform aufweist, ist mit 1 bezeichnet. Er trägt auf einem Schenkel den allgemein
bekannten Wickelkörper 2, der bei Verwendung der Erfindung in den meisten Fällen auch entfallen kann.
Schematisch dargestellt sind zwei Wicklungen 3 und 4, die aus den Strängen 5 und 6 bestehen. Die
Stränge 5 und 6 sind wiederum aus einzelnen, gegeneinander isolierten Drähten, beispielsweise Lackdrähten
7, 8 und 9 sowie 10, 11 und 12 zusammengesetzt. Die Einzeldrähte 7,8 und 9 liegen im gewählten
Beispiel parallel zueinander, können aber auch miteinander verdrillt oder verseilt werden. Die Stränge 5
und 6 sind durch je einen sie umgebenden Schlauch 13 und 14 aus Isolierstoff spannungsfest gegeneinander
und gegen den Eisenkern isoliert. Diese Stränge 5 und 6 mit ihren Isolierhüllen 13 und 14 Find vor dem
Wickeln miteinander verdrillt worden. Für den Strang 5 ist die Hintereinanderschaltung der Einzeldrähte
7, 8 und 9 zu einer kompletten Wicklung mit Anfang A und Ende E schematisch dargestellt. Das
Ende des Stranges 6 ist mit einem aufgespritzten, die Zwischenräume zwischen den Drähten füllenden
Mantel 16 aus Isolierstoff gezeichnet, der eine besonders gute Spannungsfestigkeit ergibt. Das Ende des
Stranges 5 ist mit Einzeldrähten 7,8 und 9 gezeichnet, die jeweils eine spannungsfeste Isolierung 15 tragen.
Aus der schematischen Darstellung ist erkennbar, daß auch die Einzeldrähte 10, 11 und 12 des Stranges
6 in der gleichen Weise wie die Einzeldrähte 7, 8 und 9 des Stranges 5 hintereinandergeschaltet wer-
den können. Es ist aber ohne Schwierigkeiten möglich, nur die Einzeldrähte 10 und 11 hintereinander zu
schalten, womit sich ein Übertrager mit dem Übersetzungsverhältnis 3 : 2 ergäbe. Es ist ferner erkennbar,
daß insbesondere bei Verwendung von Strängen mit größeren oder voneinander verschiedenen Drahtzahlen
eine Vielzahl von 1 : 1 abweichender Übersetzungsverhältnisse hergestellt werden kann.
Typische Werte, die mit dem erfindungsgemäßen Wicklungsaufbau erreicht wurden, lauten für Breitbandübertrager:
Übertragungsbereich: 0,3-556 kHz bei einem Abschlußwiderstand
von 600 Ohm im Niederfrequenz-Bereich und 150 Ohm im Trägerfrequenz-Bereich.
Spannungsfestigkeit: 40 kV, I Minute.
Bei reinen Trägerfrequenz-Übertragern ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Wicklungsaufbau:
Übertragungsbereich: 6 kHz-ca. 1 MHz bei einem Abschlußwiderstand von 150 Ohm. Spannungsfestigkeit:
40 kV, I Minute.
Die angegebenen typischen Werte sind nicht mil den maximal erreichbaren Werten identisch.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Hochspannungsfester breitbandiger Übertrager für die Nachrichtentechnik, bei dem jede
Wicklung aus einem Strang von mehreren gegeneinander isolierten, miteinander verdrillten oder
verseilten Drähten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte (7, 8, 9 oder 10,
11,12) eines jeden Stranges (5 oder 6) von einer gemeinsamen spannungsfesten Isolierung (13, 14
oder 16) umgeben und zur Darstellung einer gewünschten Windungszahl hintereinander geschaltet
sind.
2. Übertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte (7, 8, 9 oder
10, 11, 12) eines jeden Stranges (5 oder 6) von einem aufgespritzten Mantel (16) aus spannungsfesiem
Isolierstoff umgeben sind.
3. Übertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die einzelnen Wicklungen
(3, 4) bildenden Stränge (S, 6) voneinander abweichende Längen und damit verschiedene Windungszahlen
haben.
4. Übertrager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Drähte (7,
8, 9) in einem Strang (5) entsprechend dem gewünschten Übersetzungsverhältnis von der Anzahl
der Drähte (10, 11, 12) in einem anderen Strang (6) abweicht.
5. Übertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen
(3, 4) auf einem Ringkern (1) angeordnet sind.
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DE19762602668 DE2602668C3 (de) | 1976-01-24 | 1976-01-24 | Hochspannungsfester breitbandiger Übertrager für die Nachrichtentechnik |
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Publications (3)
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Family
ID=5968203
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DE19762602668 Expired DE2602668C3 (de) | 1976-01-24 | 1976-01-24 | Hochspannungsfester breitbandiger Übertrager für die Nachrichtentechnik |
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Country | Link |
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DE (1) | DE2602668C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202011003256U1 (de) * | 2011-02-25 | 2012-05-30 | Sekels Gmbh | Hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel |
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US4631511A (en) * | 1985-03-01 | 1986-12-23 | Gfs Manufacturing Company, Inc. | Toroid transformers and secondary windings |
USRE33345E (en) * | 1985-03-01 | 1990-09-18 | Gfs Manufacturing Company, Inc. | Toroid transformers and secondary windings |
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US5705971A (en) * | 1993-05-14 | 1998-01-06 | Allen-Bradley Company, Inc. | Low leakage coaxial transformers |
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-
1976
- 1976-01-24 DE DE19762602668 patent/DE2602668C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE202011003256U1 (de) * | 2011-02-25 | 2012-05-30 | Sekels Gmbh | Hochstromfeste, stromkompensierte Funkentstördrossel |
Also Published As
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PHILIPS KOMMUNIKATIONS INDUSTRIE AG, 8500 NUERNBER |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |