DE726259C

DE726259C - Transformer for push-pull B-amplifier

Info

Publication number: DE726259C
Application number: DET52971D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rudolf Guertler
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1939-10-24
Filing date: 1939-10-24
Publication date: 1942-10-09

Description

Transformator für Gegentakt-B-Verstärker Beim Ausgangstransformator r eines aperiodischen Gegentakt-B-Verstärkers nach Abb. r kommt es darauf an, daß die Streuung zwischen den beiden Wicklungshälften P1M und MP, sehr klein ist, damit die höheren Harmonischen des Anodenstromes die Anodenwechselspannung möglichst wenig verzerren.Transformer for push-pull B amplifier At the output transformer r of an aperiodic push-pull B amplifier according to Fig. r, it is important that the scatter between the two winding halves P1M and MP is very small, so the higher harmonics of the anode current reduce the anode alternating voltage as little as possible distort.

Besonders wichtig ist eine kleine Streuung zwischen den beiden Wicklungshälften, wenn die Ausgangswicklung S1Sq erdunsymmetrisch ist, wie das Beispiel der Abb.2 zeigt, wo der Niederfrequenz-Gegentakt-B-Verstärker r, 2, 3, q. die Anodenspannung der Senderröhre 5 moduliert (Anoden-B-Modulation). Wird die Streuinduktivität zwischen den beiden Wicklungshälften P1jll und MP2 nicht hinreichend klein gehalten, so entstehen auf den beiden Seiten, d. h. zwischen den Klemmen Plll bzw. P21il, verschieden große und verschieden gerichtete Scheinwiderstände für die Oberschwingungen -der hohen Frequenzen, d a infolge der Erdunsymmetrie der Ausgangswicklung S1S2 die verteilten Kapazitäten in verschiedener Weise eingehen. Die höheren geradzahligen Harmonischen des Anodenstromes erzeugen an beiden Hälften daher Spannungen verschiedener Größe und Phase, die sich nicht mehr kompensieren, so daß ein unter Umständen beträchtlicher Rest übrigbleibt und auf die Ausgangswicklung S1&2 übertragen Wird, so daß die Ausgangsspannung verzerrt ist. An den Transformator i werden- in erster Linie zwei Forderungen gestellt: i: Damit die linearen Verzerrungen gering bleiben bzw. ein gewünschter Frequenzgang erzielt wird, soll die Streuinduktivität zwischen der gesamten Primärwicklung PEP.. und der Sekundärwicklung S,S2 einen bestimmten Wert haben. Unter Umständen darf sie unterhalb dieses Wertes liegen. 2. Damit die durch die geradzahligenhöhe renHarinonischen des Anodenstromes an den primären Wicklungshälften P111 bzw. P=1,1 erzeugten Spannungen der höheren Harmonischen bestimmte Werte nicht überschreiten, muß die Streuinduktivität zwischen den Wicklungshälften unterhalb eines bestimmten (sehr kleinen) Wertes liegen.A small scatter between the two winding halves is particularly important if the output winding S1Sq is unbalanced to ground, as the example in Fig. 2 shows, where the low-frequency push-pull B amplifier r, 2, 3, q. modulates the anode voltage of the transmitter tube 5 (anode B modulation). If the leakage inductance between the two winding halves P1jll and MP2 is not kept sufficiently small, differently large and differently directed apparent resistances for the harmonics of the high frequencies arise on the two sides, ie between the terminals Plll and P21il, because of the earth unbalance of the Output winding S1S2 enter the distributed capacities in different ways. The higher even harmonics of the anode current therefore generate voltages of different magnitudes and phases on both halves, which no longer compensate each other, so that a possibly considerable remainder remains and is transferred to the output winding S1 & 2, so that the output voltage is distorted. First and foremost, two requirements are placed on the transformer i: i: To ensure that the linear distortion remains low or that a desired frequency response is achieved, the leakage inductance between the entire primary winding PEP .. and the secondary winding S, S2 should have a certain value. Under certain circumstances it may be below this value. 2. So that the voltages of the higher harmonics generated by the even-numbered renHarinonic of the anode current at the primary winding halves P111 or P = 1.1 do not exceed certain values, the leakage inductance between the winding halves must be below a certain (very small) value.

Im allgemeinen ist die zweite Forderung viel schärfer als die erste. Wird die erste dadurch erfüllt, daß man die Primär- und Sekundärwicklung in Teilwicklungen zerlegt und diese miteinander verschachtelt, so ist die zweite meist noch nicht einmal annähernd erfüllt. Dabei ist schon vorausgesetzt, daß die primären Teilwicklungen für sich betrachtet so angeordnet sind, daß immer auf eine Teilwicklung der Wicklungshälfte P11I eine Teilwicklung der Hälfte P. 1I folgt. Uin die zweite Forderung zu erfüllen, wäre eine viel größere Unterteilung der Primärwicklung notwendig. Ahb. 3 zeigt das Wicklungssysteni eines Transformators mit gewöhnlicher Unterteilung. AA und AA' sind die Achsen der Schenkel des Eisenkernes. i bis 5, i' bis 5' ist der Schnitt durch die röhrenförmigen Teilwicklungen, wobei nur der innerhalb der beiden Schenkel liegende Teil der Wicklungen gezeichnet ist. Zur Primärwicklung gehören die Teilwicklungen 1, 3, 5, l', 3', 5', zwischen denen die Teilwicklungen der Sekundärwicklung 2, .4, 2', 4' liegen. Zur primären Wicklungshälfte P11I gehören die Teilwicklungen 5, 3', 1, zur Wicklungshälfte P.,11 die Teilwicklungen 5', 3, 1'. Von der Sekundärwicklung abgesehen folgt immer auf eine Teilwicklung der Wicklungshälfte P111 eine Teilwicklung der anderen Hälfte P.,III.In general, the second requirement is much more severe than the first. If the first is fulfilled by dividing the primary and secondary windings into partial windings and interleaving them with one another, the second is usually not even approximately fulfilled. It is already assumed that the primary partial windings are arranged in such a way that a partial winding of half P. 1I always follows a partial winding of winding half P11I. In order to meet the second requirement, a much larger subdivision of the primary winding would be necessary. Ahb. Fig. 3 shows the winding system of a transformer with ordinary subdivision. AA and AA 'are the axes of the legs of the iron core. i to 5, i 'to 5' is the section through the tubular partial windings, only the part of the windings lying within the two legs being drawn. The primary winding includes the partial windings 1, 3, 5, 1 ', 3', 5 ', between which the partial windings of the secondary winding 2, .4, 2', 4 'are located. The primary winding half P11I includes the partial windings 5, 3 ', 1, and the partial windings 5', 3, 1 'belong to the winding half P., 11. Apart from the secondary winding, a partial winding of the winding half P111 is always followed by a partial winding of the other half P., III.

Wenn die Streuinduktivität zwischen der Primär- und Sekundärwicklung bei diesem Wicklungsaufbau gerade den geforderten Betrag hat, so hat, wie sich technisch und experimentell nachweisen läßt, die Streuinduktivität zwischen P1:11 und P2s1I nahezu denselben `alert. Erforderlich ist jedoch ein Wert, der höchstens einen Bruchteil dieses Wertes beträgt. Die Primärhälften müssen also stärker unterteilt sein.When the leakage inductance between the primary and secondary windings with this winding structure just has the required amount, as has been technically and can be proven experimentally, the leakage inductance between P1: 11 and P2s1I almost the same `alert. What is required, however, is a value that is at most a fraction this value is. The primary halves must therefore be more subdivided.

Es ist bereits bekannt, die Primärhälften zu unterteilen und miteinander zu verschachteln, während die Sekundärwicklung ungeteilt außerhalb der Primärwicklung angeordnet wird. Diese Anordnung ergibt noch nicht die erforderliche feste Kopplung sowohl primärseitig gegen sekundärseitig als auch der einzelnen Teilwicklungen gegeneinander. Eine solche feste Kopplung wird erst, wie bereits vorgeschlagen, durch eine weitgehende Verschachtelung und Unterteilung sowohl der Primär- als auch der Sekundärwicklung erzielt.It is already known to divide the primary halves and join them together to interleave, while the secondary winding is undivided outside the primary winding is arranged. This arrangement does not yet provide the required tight coupling both on the primary side against the secondary side and the individual partial windings against each other. Such a fixed coupling is only possible, as already proposed, by means of a far-reaching one Nesting and subdivision of both the primary and secondary windings achieved.

Bei der bereits vorgeschlagenen Unterteilung und Verschachtelung der Primar-und Sekundärwicklungen können im Betrieb noch gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich der Kompensation des Streuflusses der höheren .Harmonischen auftreten.With the already proposed subdivision and nesting of the Primary and secondary windings can still have certain difficulties with regard to operation the compensation of the leakage flux of the higher harmonics occur.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe. bei einem Transformator für Gegentakt-B-Verstärker, insbesondere für die Zwecke der Anodenspannungsmodulation von Sendern, die primären Teilwicklungen so anzuordnen und in bezug auf ihre Windungszahl so zu bemessen, daß durch die sekundären Teilwicklungen keine Streulinien hindurchgehen, .die von den geradzahligen Harmonischen der primären Anodenströme herrühren.The invention therefore sets itself the task. with a transformer for push-pull B amplifiers, especially for the purposes of anode voltage modulation of transmitters to arrange the primary partial windings in such a way and with regard to their number of turns to be dimensioned in such a way that no stray lines pass through the secondary partial windings, .which originate from the even harmonics of the primary anode currents.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß auf eine sekundäre Teilwicklung zwei oder mehrere primäre Teilwicklungen folgen, wobei in jeder solcher Gruppe die Teilwicklungen abwechselnd der einen und der anderen primären Wicklungshälfte angehören und die Windungszahlen der pritnären Teilwicklungen so gewählt sind, daß in jeder Gruppe der primären Teilwicklungen die Gesamtzahl der der einen Primärhälfte angehörenden Amperewindungen gleich der Gesamtzahl der der anderen Primärhälfte angehörenden Amperewindungen ist.This is achieved according to the invention in that on a secondary Partial winding two or more primary partial windings follow, in each of which such Group the partial windings alternately one and the other primary winding half belong and the number of turns of the primary partial windings are chosen so that in each group of the primary partial windings the total number of one primary half associated ampere-turns equal to the total number of the other primary half associated ampere-turns.

Um den durch Anwendung des Erfindungsgedankens erzielbaren Erfolg beurteilen zu können und um einen Vergleich mit einem nach dein Erfindungsgedanken gebauten Transformator durchführen zu können, soll das Streufeld bei einem normalen 1lodulationstransformator, der z. B. nach Abb.3 gewickelt ist, gezeichnet werden. In Abb.:lli ist die Hälfte der Wicklungen des Transformators nach Abb. 3 wiedergegeben, wobei Breite und Abstand der Teilspulen den wirklichen Verhältnissen entsprechen (nicht aber die Länge). Bezeichnet 7,p1 die gesamte primäre, w. die sekundäre Windungszahl, so ist bei der gewählten Spulenzahl die günstigste Windungszahl der Teilspulen 1, 2, 3. .4. 5, der Reihe nach Für einen bestimmten Augenblick ist die Richtung des Primär- und Sekundärstromes im oberen Teil der Spulen dargestellt. In Abb..Ia ist die Verteilung der Durchflutung, die vom Primär- und Sekundärstrom erzeugt wird, %venn vom Magnetisierungsstrom abgesehen wird, gezeigt (vgl. hierzu E. Arnold, Transformatoren. 2. Auflage, Springer, igio, Seite 22 ff. M. Vidmar, Die Transformatoren. 2. Auflage, Springer, 1929, Seite 93 ff.). In order to be able to assess the success achievable by applying the inventive concept and to be able to carry out a comparison with a transformer built according to your inventive concept, the stray field in a normal 1 modulation transformer, which z. B. is wound according to Fig.3, are drawn. In Fig.:lli half of the windings of the transformer according to Fig. 3 are shown, with the width and spacing of the partial coils corresponding to the real conditions (but not the length). If 7, p1 denotes the total primary, i.e. the secondary number of turns, the most favorable number of turns of the partial coils 1, 2, 3. 5, one after the other For a certain moment the direction of the primary and secondary current is shown in the upper part of the coils. In Fig. Ia, the distribution of the flow generated by the primary and secondary current, if apart from the magnetizing current, is shown (cf. E. Arnold, Transformatoren. 2nd edition, Springer, igio, page 22 ff. M. Vidmar, Die Transformatoren. 2nd edition, Springer, 1929, page 93 ff.).

Im unteren Teil der Spulen ist die Stromrichtung der geradzahligen höheren Harmonischen angedeutet. Die Stromrichtung in der Spule 3, die zur primären Wicklun-shälfte P..M gehört, ist entgegengesetzt der Spule i und 5, die zu der anderen Wicklungshälfte P111 gehören. Abb.4c zeigt die Verteilung der Durchflutung, die den Streufluß der höheren Harmonischen zwischen den primären Wicklungshälften verursacht. Der Zwischenraum zwischen den primären Teilwicklungen i und 3 oder 3 und 5 ist sehr groß.. Er -umfaßt die Dicke einer sekundären Teilspule und den doppelten Abstand zwischen einer primären und einer sekundären Teilspüle. Daher ist auch der Streufluß zwischen den primären Teilspulen verhältnismäßig groß. Durch einen Kreis mit Punkt ist die eine, durch einen Kreis mit Xreuz die andere Strotnrichtung angedeutet.In the lower part of the coils, the direction of the current is the even-numbered one higher harmonics indicated. The direction of the current in the coil 3, which is the primary Winding half P..M is opposite to coil i and 5, which is to the other Winding half P111 belong. Fig.4c shows the distribution of the flow, the caused the leakage of the higher harmonics between the primary winding halves. The gap between the primary partial windings i and 3 or 3 and 5 is very large large .. It includes the thickness of a secondary sub-coil and twice the distance between a primary and a secondary sub-sink. Hence the leakage flux relatively large between the primary sub-coils. Through a circle with a point is one, indicated by a circle with an X cross the other direction of flow.

Abb.5b zeigt eine Wicklungsunterteilung je Schenkel, die dem Erfindungsgedanken entspricht: 1, d. und 7 sind Teilspulen der Sekundärwicklung, 2, 3, 5, 6 solche der Primärwicklung, und zwar gehören z. B. 2 und 6 der Hälfte PJ1T, 3 und 5 der anderen Wicklungshälfte an. Die Verteilung der Durchflutung für die Grundharmonische nach Abb. 5a zeigt gegenüber Abb. 4a praktisch keinen Unterschied. Die Verteilung der Durchflutung für die geradzahligen Harmonischen, Abb. 5c, läßt erkennen, daß die Streuung zwischen,den beiden Primärhälften .kleiner sein wird als bei der Wicklung nach Abb.4. Im Raum zwischen den primären Teilwicklungen 3 und 5, in welchem die sekundäre Teilwicklung 4. liegt, treten keine Streulinien auf, die von den geradzahligen höheren Harmonischen hervorgerufen werden.Fig.5b shows a winding subdivision per leg, which corresponds to the idea of the invention corresponds to: 1, i.e. and 7 are partial coils of the secondary winding, 2, 3, 5, 6 such the primary winding, namely include z. B. 2 and 6 of the half PJ1T, 3 and 5 of the the other half of the winding. The distribution of the flow for the fundamental harmonic according to Fig. 5a shows practically no difference compared to Fig. 4a. The distribution the flux for the even harmonics, Fig. 5c, shows that the spread between the two primary halves will be smaller than with the winding according to figure 4. In the space between the primary partial windings 3 and 5, in which the secondary partial winding is 4th, there are no scatter lines from the even-numbered higher harmonics are caused.

Ein allgemeines Beispiel, welches das Aufteilungsgesetz nochmals deutlich machen soll, zeigt Abb. 6. Es sind nur die unteren Teile der Spulenquerschnitte gezeichnet und die Stromrichtungen der geradzahligen Harmonischen. Die Windungszahlen sind in Abb. 6 eingetragen. Bei der Aufteilung einer Gruppe der primären Wicklung in die vier Teilspulen 5, 6, 7, 8 könnte man z. B. die Windungszahlen aller Teilspulen gleichmachen, nämlich Um aber möglichst kleine Streuungen zu bekommen, sollen die Windungszahlen einer zusammenhängenden Gruppe von primären Teilspulen z. B. 5, 6, 7, 8 so gewählt werden, daß die inneren Teilspulen (6, 7) untereinander gleiche Windungszahlen haben und daß die Randspulen der Gruppe (5, 8) die halbe Windungszahl einer inneren Teilspule (6, 7) haben. Diese Aufteilung entspricht der bei Zweiwicklungstransformatoren zur Erzielung kleinster Streuungen bekannten Aufteilung, wenn man eine Gruppe mit dein Aufbau der primären und sekundären Wicklungen eines solchen Transformators vergleicht (s. Abb.4b).Fig. 6 shows a general example, which should make the law of division clear again. Only the lower parts of the coil cross-sections and the current directions of the even harmonics are drawn. The number of turns is shown in Fig. 6. When dividing a group of the primary winding into the four sub-coils 5, 6, 7, 8 you could z. B. make the number of turns of all sub-coils the same, namely But in order to get the smallest possible scatter, the number of turns of a coherent group of primary sub-coils z. B. 5, 6, 7, 8 are chosen so that the inner coil sections (6, 7) have the same number of turns and that the edge coils of the group (5, 8) have half the number of turns of an inner coil section (6, 7). This division corresponds to the division known for two-winding transformers to achieve the smallest possible scatter, if one compares a group with the structure of the primary and secondary windings of such a transformer (see Fig. 4b).

Wird nur ein Schenkel eines Kernes bewickelt, so ordnet man die in Abb. 5 oder 6 dargestellten Teilspulen zweckmäßigerweise zweimal auf dem Schenkel an. Werden zwei Schenkel eines Kernes bewickelt, erhält jeder die gleichen Teilspulen, wie es bei Abb. 3 erläutert worden ist. An sich können die Verbindungen zwischen den Teilspulen beliebig gelegt werden, es wird sich jedoch eine symmetrische Schaltung sowohl der Primär- als auch der Sekundärteilspulen empfehlen.If only one leg of a core is wound, the in Fig. 5 or 6 shown partial coils expediently twice on the leg at. If two legs of a core are wound, each receives the same sub-coils, as it has been explained in Fig. 3. As such, the connections between the partial coils can be placed anywhere, but it will be a symmetrical circuit recommend both the primary and the secondary section coils.

Besonders wertvoll ist die dem Erfindungsgedanken entsprechende Unterteilung der Primärwicklung, wenn zwischen der Primär-und der Sekundärwicklung eine Abschirmung verwendet-,wird. Dann ist der Abstand zwischen primären Teilwicklungen, zwischen denen eine sekundäre Teilwicklung mit Abschirmung liegt, besonders groß. Wenn also , er m iede n wir d, daß Streulinien der - e radzahligen Harmonischen in diesem Räume entstehen, läßt sich .die Streuung der Primärhälften gegeneinander auf kleinste Werte beschränken.The subdivision of the primary winding in accordance with the concept of the invention is particularly valuable if a shield is used between the primary and secondary windings. Then the distance between primary partial windings, between which a secondary partial winding with shielding lies, is particularly large. So if, we avoid, that scatter lines of the - e gear harmonics arise in this space, the scatter of the primary halves against each other can be limited to the smallest values.

In Abb.7 wird ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Teilwicklungen beider Schenkel dargestellt sind. Sekundär- und Primärwicklung sind gegeneinander abgeschirmt. Die Teilwicklungen 3, 7, 3', 7' gehören der Sekundärwicklung SIS" an, 1, 2', 4, 5', 6, 8', 9 gehören zur primären Wicklungshälfte P1ilI. 1', 2, 4', 5, 6', 9, 9' gehören zur anderen Wicklungshälfte P01. Die Randspulen 4, 6 der primären Wicklungsgruppe 4, 5, 6 haben die halbe Windu-ngszahl der mittleren Spule 5. Die Teilspulen 1, 2, 8, 9 haben gleiche Windungszahlen. Der Raum zwischen den Teilspulen 2 und d., zwischen 6 und 8 usw. ist frei von Streulinien der geradzahligen Harmonischen. Der Streufluß der höheren Harmonischen der Anodenströme wird auf den Raum zwischen i und 2- bzw. 4, 5 und 6 bzw. 8 und 9 beschränkt, also auf einen Bruchteil des gesamten Wicklungsraumes, so daß die Streuung zwischen den Primärhälften außerordentlich gering ist, wenn man die Größe des Wicklungsraumes, die Abstände zwischen den y-'icklungen in Betracht zieht. Die Verbindung der-einzelnen Teilspulen miteinander ist auch in dem Beispiel Abb. 7 eingezeichnet. An sich kann sie beliebig gewählt «-erden. doch ist im allgemeinen eine symmetrische Anordnung der Verbindungen vorzuziehen.In Fig.7 an embodiment is shown in which the partial windings both legs are shown. Secondary and primary windings are against each other shielded. The partial windings 3, 7, 3 ', 7' belong to the secondary winding SIS ", 1, 2 ', 4, 5', 6, 8 ', 9 belong to the primary winding half P1ilI. 1 ', 2, 4', 5, 6 ', 9, 9' belong to the other winding half P01. The edge coils 4, 6 of the primary Winding groups 4, 5, 6 have half the number of turns of the middle coil 5. The Partial coils 1, 2, 8, 9 have the same number of turns. The space between the sub-coils 2 and d., Between 6 and 8 etc. is free from scatter lines of the even harmonics. The leakage flux of the higher harmonics of the anode currents is due to the space between i and 2- or 4, 5 and 6 or 8 and 9, i.e. to a fraction of the total Winding space, so that the scatter between the primary halves is extraordinary is small if you consider the size of the winding space, the distances between the y-'windungen is considering. The connection of the individual sub-coils with one another is also shown in the example in Fig. 7. In itself it can be chosen at will. however, a symmetrical arrangement of the connections is generally preferred.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Transformer for push-pull B amplifier, at both the secondary (output) winding and the primary (anode) winding is divided into partial windings, thereby -e; indicates that on a secondary Partial winding a group of two or more primary partial windings follows, and that in each of these groups the partial windings alternate between one and the other belong to the primary winding half and the number of turns of the primary partial windings are chosen so that in each group of the primary partial windings the total number of the ampere-turns belonging to one primary half is equal to the total number of the other primary half is ampere-turns. Transformer according to claim i, characterized in that in the groups containing three partial windings, each edge partial winding has half the number of turns of the inner partial winding or that in groups that have more than three partial windings, also the inner ones Part windings have the same number of turns. 3. Transformer according to claim i or characterized in that when dividing into three, several Groups containing partial windings each outer group half the total number of windings the inner group or that when divided into more than three groups the inner groups also have the same total number of turns.