DE881389C

DE881389C - Hochfrequenzuebertrager mit veraenderbarem UEbersetzungsverhaeltnis

Info

Publication number: DE881389C
Application number: DEL1673A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl-Ing Dachsel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1950-04-06
Filing date: 1950-04-06
Publication date: 1953-06-29

Description

Hochfrequenzübertrager mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis Bei Hochfrequenzübertragern ist es in vielen Fällen erwünscht, das Übersetzungsverhältnis innerhalb bestimmter Grenzen zu ändern. Dies kaun. z. B. dadurch geschehen, daß mittels eines Schalters an einer oder beiden Wicklungen mehrere Windungen abgeschaltet oder kurzgeschlossen werden. Bei einer feinen Regelung ist ein Stufenschalter erforderlich, der einzelne Windungen oder auch Teile davon abzuschalten bzw. kurzzuschließen gestattet. Ist eine vollkommen kontinuierliche Änderung des Übersetzungsverhältnisses notwendig, so muß ein Schleifer, an den Windungen entlanglaufen. Wenn die Wicklung einer Spule jedoch auf hohem Potential gegenüber Erde oder anderen in der Nähe liegenden Leitungen liegt, list die Benutzung eines Schalters mit großen Schwierigkeiten verbunden, abgesehen davon daß Schleifkontakte in Hochfrequenzkreisen stets unerwünscht sind.
Die Notwendigkeit, das Übersetzungsverhältnis eines Übertragers möglichst einfach und ohne große Schaltmaßnahmen zu ändern, besteht überall da, wo sich die Anpassungsverhältnisse öfter ändern, eigne optimale Anpassung aber zwecks größtmöglicher Leistungsübertragung angestrebt werden muß. Das ist z. B. bei Generatoren für Hochfrequenzwärme der Fall. Hier arbeitet die Senderöhre auf einen Schwingungskreis, .der :durch die Wirbelströme im zur Erwärmung bestimmten Gut gedämpft wird und den Verbraucherwiderstand :darstellt, der an die Röhre aangepaßt werden muß.
Es ist bekannt, daß eine kurzgeschlossene Spule, die mit einer zweiten Spule gekoppelt ist, in dieser die Induktivität entsprechend dem Kopplungsfaktor der Spulen herabsetzt. Es gilt hier die Beziehung L = (1 - K2) L1. Hierin ist L1 die Induktivität der unbeeinflußten Spule, L die erzielte Induktivität und IK der Kopplungsfaktor zwischen den leiden Spulen. Das- Feld, das von L1 erzeugt wird, wird teilweise durch das als Folge dieses Feldes lauftretende Gegenfeld der Kurzschlußspule kompensiert. Für K= i wird L = o, d. h. die Ankopplung der Kurzschlußspule kommt einem direkten Kurzschluß von L1 gleich.
Eine Erhöhung der Induktivität erzielt man durch Kopplung eines ferromagnetischen Körpers mit einer von Wechselströmen durchflossenen Spule. Bei Hochfrequenz wird ein sogenannter HF-Eisenkern zur Änderung der Induktität benutzt.
Die Erfindung benutzt die bekannten Tatsachen zur Lösung der Aufgaben einer stufenlosen und kontaktlosen Regelung des Übersetzungsverhältnisses seines Hochfrequenzübertragers. Dies geschieht dadurch, daß die Wicklungen des Übertriagers ein über die Wicklungslänge sich änderndes Teilübersetzungsverhältnis erbalten und in' ihrem magnetischen Feld lein oder mehrere Elemente he-, weglich vorgesehen werden, die entsprechend ihrem jeweiligen Kopplungsgrad das magnetische Feld und somit die Induktivität von Teilen der Wicklungen beeinflussen.
Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß der Übertrager aus Sekundär- und P rimärspule besteht, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind, und das Element, das gemäß der Erfindung zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses verwendet wird, innerhalb eder inneren Spule veränderbar angeordnet ist. Die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses kann nun einerseits dadurch geschehen, daß. im Fall der Verwendung einer kurzgeschlossenen Spule diese drehbar angeordnet wird. Aber auch im, Fall der Verwendung des Hochfrequenzeisenkerns kann die Drehmöglichkeit verwendet werden, wenn der Kern leine entsprechende Form hat, beispielsweise. eine Zylinderform, und so bei der Drehurg senkrecht zur Spulenachse seinen Abstand zur Spule verändert. Vorzuziehen ist jedoch, das verwendete Element längs der Achse in die innere Spule lein schiebbar zu gestalten, so daß je nachdem, wie weit der Körper in die Spule eingedrungen ist, die Induktvität von Teilen der Spule und somit das gesamte Übersetzungsverhältnis des Übertragers geändert wird.
Dabei ist Bedingung, daß die Wicklungsdichte iner der Spulen, beispielsweise der Primärspule, in ihrer Länge unterschiedlich ist und somit eine Verschiedenheit in der Intensität des magnetischen Feldes zur Folge halt. Es können aber auch beide Übertragerwicklungen eine sich über die Wicklungslänge ändernde, jedoch voneinander unaterschiedliche Windungsdichte taufweisen.
Wird nun der erwähnte Körper in die Spule eingeschoben, so hat er an der Stelle, an der die größte Wicklungsdichte herrscht, die größte Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zur Folge und umgekehrt bei der geringsten Wicklungsdichte die kleinste Veränderung. Dies hängt damit zusanmenen, daß durch Induktivitätsbeeinflussung ungleicher Teile von Primär- und Sekundärwicklung das Verhältnis der Induktivitäten der Gesamtwicklungen sieh ändert.
Beispielsweise ist es möglich, die Spule zu einer Hälfte peng und zur anderen Hälfte weit zu wickeln und den Kopplungskörper annähernd halb so lang wie die Spule zu machen. In diesem Fall tritt der Körper zunächst in die weitgewickelte Hälfte der Spüle sein, koppelt schließlich mit dieser vollständig, verläßt das wehgewickelte Feld und tritt in das enggewickelte Rein, bis es schließlich mit diesem vollständig koppelt. Auf diese Weise wird eine allmähliche Änderung dies Übersetzungsverhältnisses erreicht.
In der Abb. 1 ist das Beispiel Reines Übertragers mit Kurzschlußspule dargestellt. Dort zeigt die Primärwicklung L1 in ihrer oberen Hälfte der Gesamtlänge 56 Windungen, während die untere Hälfte nur 1 4 Windungen aufweist. Die Sekundärwicklung L2 hat hier 24 Windungen.
Bei dem in Abb. 1 dargestellten Beispiel wurde in den beiden Endstellungen des Kopplungskörpers eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses un den Faktor 2,9 erzielt. Der Kopplungsfaktor zwischen Primär- und Sekundärspule schwankte dabei zwischen den Werten o,56 und o,68.
In Fällen, bei denen es lauf einen möglichst großen Kopplungsfaktor ankommt, wird der übertrager als Autotransformatornach Abb. 2 geschaltet. Es ergibt sich dann eine etwas kleinere Regelbarken (im genannten Beispiel um den Faktor 2,3), jedoch ein größerer Kopplungsfaktor von 0,76 bis o,8o. Die Abstände zwischen dem Kopplungskörper und den einzelnen Zylinderspulen müssen so klein gemacht werden, als die jeweiligen mechanischen und Spannungsverhältnisse es zulassen. Wenn die Induktivität der Sekundärspule nur kleinen Schwankungen unterworfen sein darf, müssen die Wicklungen dieser Spule nach den Rändern zu dichter gemacht werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht darin, daß der Übertra ger in mehrere Einzelübertrager aufgeteilt wird, welche in Serie geschaltet sind, und von denen jeder ein Element, kurzgeschlossene Spuleoder Hochfrequenzeisenkern oder auchbeides, besitzt. Diese Elemente können :dann einzeln oder in Kombination betätigt werden, wodurch einegroße Zahl von Möglichkeiten in :der Wahl dies übersetzungsverh,ältnisses gegeben ist.
Den bekannten Einrichtungmn zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses gegenüber hat die gemäß der Erfindung den Vorteil größerer Einfachheit in Konstruktion und Handhabung bei größerer Leistungsübertragung. Die Spulen werden unter-.einander nicht verschoben, wodurch ,die Zwischenräume zwischen ihnen sehr klein ;gehalten werden können,. Die Wicklungen können unter Umständen unmittelbar aufeinander- rund ineinandergewickelt werden, wodurch leine enge Kopplung, d. h. ein ,guter Kopplungsfaktor erreicht wird. Dies hat wiederum große Leistungsübertragung und somit hohe Wirtschaftlichkeit zur Folge. Kontakte sind nicht erforderlich, da der bewegte Körper in sich kurzgeschlossen ist. Die Führung dieses Körpers kann somit in einfachster Weisie erfolgen. All dieses bedeutet eine große Ersparnis an Material- und Herstellungskosten und höchste Betriebssicherheit.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hochfrequenzübertrager mit veränderbarem Ü bersetzungsverhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen des Übertragers ein über die Wicklungslänge sich änderndes Teilühersetzungsverhältnis besitzen und daß in ihrem magnetischen Feld ein oder mehrere Elemente beweglich vorgesehen sind, die entsprechend ihrem jeweiligen Kopplungsgrad das magnetische Feld des Übertragers und somit die Induktivität von Teilen der Wicklungen beeinflussen. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einie in sich kurzgeschlossene Spule, die im magnetischen Feld des übertragers in ihrer Lage veränderbar angeordnetist. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Hochfrequenzeisenkern, der im magnetischen Feld des Übertragers hinsichtlich seiner Lage veränderbar angeordnet ist. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beeide Übertragerwicklungen eine sich über die Wicklungslänge ändernde, jedoch voneinander unterschiedliche Windungsdichte aufweisen. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch konzentrisch zueinander angeordnete Primär- und Sekundärwiclklungen, in deren Innern sich das zur Beeinflussung des magnetischen Feldes dienende Element befindet. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Beeinflussung des magnetischen Feldes dienende Element in Längsrichtung der Spulen innerhalb dieser verschiebbar angeordnet ist. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Primär- und Sekundärspule gleich lang und das beeinflussende Element etwas kürzer als die Hälfte dieser Spulen, ist. B. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß leine der Spulen eine Wicklung aufweist, welche in einer Hälfte sehr weit und in der anderen sehr eng gewickelt ist. g. Einrichtung noch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ü bertrager als Autotransformator geschaltet ist. 1o. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung der Sekundär spuke an den Rändern verdichtet ist. 1 1. Einrichtung mach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager in mehrere in Serie geschaltete Einzelübertrager mit verschiedenen übersetzungsverhältnissen mit je besonderen die In, duktivität beeinflussenden Elementen aufgeteilt ist. 1z. Einrichtung nach einem der vo,rhergehendien Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwend.ung bei Generatoren zur Erzeugung von Hüchfrequenzwärme zur Anpassung dies Außen; widerstandes an die Generatorröhre. Angezogene Druckschriften Französische Patentschriften Nr. 815 003, 836 8 16e.