DE593051C

DE593051C - Differential transformer, especially for high frequency

Info

Publication number: DE593051C
Application number: DET36996D
Authority: DE
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1928-05-30
Filing date: 1929-05-31
Publication date: 1934-02-21

Description

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.Differential transformer, especially for high frequency The invention relates to a differential transformer mainly used for high frequency currents, how he z. B. used to connect repeaters to telephone lines becomes, about which last about high frequency vibrations as carriers of speech vibrations be sent out.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes erläutert.Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing explained.

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.Fig. I shows a scheme that can be used for normal telephone currents Differential transformer, Fig. 2 also schematically shows an embodiment of a for High frequency currents to be used differential transformer according to the invention; Fig. 3 shows a schematic representation of the upper half of the transformer in Fig. 2; Fig.q. is a section through one turn of the winding and Fig. 5 is a Side view of an only partially wound coil core for one half of the Transformer.

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.To a differential transformer intended for telephone use the following requirements are generally made: i. The coupling factor between i must be approximately equal to the various windings. 2.- The transformer must be connected to the line in such a way that it is symmetrical in all respects is in relation to the earth. 3. The losses should be small.

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.These requirements are easy to meet with differential transformers designed for low frequencies, e.g. B. for speech frequencies are intended. In the arrangement shown in Fig. I of a differential transformer designed for normal telephone currents, the primary winding is divided into four partial windings A1, A2, A3, A4 , which in pairs form the two halves of the primary windings. In each branch of the line L a partial winding of each winding half is included. The differential transformer is connected to this (incoming or outgoing) line with terminals i. A replica N of the line L is connected to the terminals z of the transformer, the first of which has the same impedance values as the line for different frequencies. The secondary winding consists of two series-connected partial windings Bi, B2,. each of which is inductively coupled to both halves of the primary winding. Since an iron core in this case does not cause any noticeable losses and no other disadvantages, there are no difficulties in securing the coupling between the windings sufficiently. The amplifier acting in one direction is z. B. with its input side, which is represented by the impedance I, connected between the centers 3 of the primary @@ 'icklungshälften, while the amplifier acting in the other direction is connected with its output side represented by the impedance U to the secondary winding B1, BZ . The partial windings contained in different branches of the line I_ evidently form a capacitor with considerable capacitance connected between the branches. Because of the relatively low frequency, however, this capacity has no noticeably harmful influence on the voice transmission.

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.On the other hand, certain structural difficulties arise when a for High frequency differential transformer to be used is to be produced. In In this case, the differential transformer also has the following Requirements placed q .. The transformer must not have any capacitance between the branches of the line are introduced because such a capacitance is a short circuit would form for the high frequency electricity.

5. Der erforderliche hohe Wert des Kopplungsfaktors zwischen den Wicklungen muß ohne einen Eisenkern erzielt werden, weil die Eisenverluste bei Hochfrequenz zu groß würden.5. The required high value of the coupling factor between the windings must be achieved without an iron core because the iron losses at high frequency would become too big.

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.According to the invention, the fixed coupling of the iron-free differential transformer and the freedom of capacitance between the branches produced by the fact that the differential transformer in two transformer halves that are capacitively separated by shielding or in another suitable manner is divided. Both transformer halves contain a primary winding half, the two halves of the winding connected in series and contained in the same branch of the line consists, and a secondary winding half also consisting of two partial windings. The four partial windings are formed by a bundle of four consisting of four parallel, insulated from each other.

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.Such a differential transformer for high-frequency currents is shown schematically in Fig. The primary winding half connected in each branch of the line, which consists of two series-connected partial windings Al, Az or A3, A4 , is, in addition to the associated secondary winding half, which also consists of two partial windings B1, B2 or B3, B4, by a metallic sheath 5 and 5 'enclosed; As a result, the differential transformer is separated into two parts which contain the various branches of the line L and which do not influence each other capacitively. Each transformer half is wound on a coil core 6 (Fig. 5), which has two annular winding spaces 8, 9 separated by an intermediate wall 7. The four partial windings of the transformer half are formed by the four cores running in the same direction io of a four-core cable or a bundle of four ii; One half of the cable or bundle is wound up in the winding space 8, the other half in the winding space 9 of the coil core 6. The winding of the cable ii takes place, as indicated in Fig. 5, in such a way that the center z2 of the cable is pressed into a radial incision 13 in the partition 7 to the bottom of the winding spaces. One half of the cable is then wound up in the associated winding space 8 and the second half to be wound up later is attached to the spool core. It consequently takes part as a whole in the rotation of the coil core. After the first half of the cable has been wound up in the winding space 8, the second half is wound up in the winding space 9; the coil core is rotated in the opposite direction. During winding, the cable is gradually twisted so that the four cores are wound around each other with an even pitch. As a result, all winding parts are brought into uniform electromagnetic connection with one another.

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.This arrangement of the coil core achieves complete symmetry of the two transformer halves. This can be seen most clearly from Fig. 3, which shows schematically how the winding of the upper half of the transformer in Fig. 2 is formed. In Fig. 3, the two groups of four winding elements each represent one half of the cable ir wound onto the coil core 6. The connections 12 between the two groups correspond to the central part 12 of the cable clamped into the incision 13 of the coil core (Fig.5 ). Each of the partial windings A1, 12, B1, B. consists of two winding elements connected in series, which are each located in one of the winding spaces 8, 9 of the coil. Because the center point of the windings is located inside the coil, all winding ends are obtained on the outside of the coil, as can be seen from Fig.3; Corresponding winding ends a, c or d, c come to lie symmetrically on each side of the intermediate wall 7, while the middle point of application b of the primary winding half comes to lie in the middle of the coil circumference.

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.Experience has shown that this arrangement of the four Part windings of each transformer half have a coupling factor between the different ones Receives partial windings, which is practically equal to i.

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.The arrangement shown, in which the differential transformer divided in half and consists of quads, can also be used in cases where iron is present in the circle. One gains through this, inter alia. the advantage that the capacitance between the branches is reduced.

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Differential transformer, especially for high frequency vibrations, characterized in that the transformer in two as a result of shielding o. each other also not capacitively influencing halves is divided, each of which a primary winding half consisting of two connected in series and in the same branch of the line contained the same partial windings, and one also contains a secondary winding half consisting of two partial windings, and that the four partial windings of each transformer half consist of the concurrent ones Cores of a four-core cable are formed.

2. Differential transformer according to Claim z, characterized in that the wires of the four-wire cable with constant Slope are twisted.

3. Differential transformer according to claim z or 2, characterized characterized in that the two halves of the four-core cable wound as a coil are wound in opposite directions from the center of the spool. q ..

Differential transformer according to claim 3, characterized in that the center of the four-core cable in a radial slot or incision of an annular arranged on the coil core (6) The intermediate wall (7) is clamped and the two halves of the four-wire cable are attached one side each of the partition (7) and symmetrical with respect to the partition are wound up.

5. Differential transformer according to claim z or the following, characterized in that the veins of the bundle of four consist of stranded wire.