194644. lajstromszámú szabadalom • Szerkezeti elrendezés vonaltranszformátorhoz
1 194 644 2 Ismeretes, hogy a vezetékes híradástechnikában a kábelek és szerelvények, továbbá egyes kábelszakaszok között, részben impedanciaillesztés, részben galvanikus szétválasztás céljából, vonaltranszformátorokat kell alkalmazni. E vonaltranszformátorok műszaki követelményeit nemzetközi ajánlások (pl. CC1TT) és Postai előírások, szabványok rögzítik. A műszaki követelmények igen szigorúak, ennek következtében a transzformátorok gyártása precíziós munkát, különleges anyagokat igényel, így végül a transzformátorok gyártása igen költséges. Méretük sem kedvező, viszonylag nagyok. A gyártási gondok túlnyomó részét a műszaki követelmények alábbi három tétele okozza. 1. A vonaltranszformátor átviteli csillapítása, illesztett lezárások között a 300 Hz-től 3400 Hz frekvenciatartományban, 0,1 mW és 50 mW átvitt teljesítmények között, nem lehet több mint 0,7 dB. 2. 45 V átvitt feszültségnél, 1 W átvitt teljesítménynél, 50 Hz-en 80 %, 20 Hz-en 55 %-nál roszszabb nem lehet a hatásfok. 3. Végül az 1. pont szerinti frekvenciatartományban a középleágazással bíró tekercsek szimmetria- ' előírása, 78 dB, ami gyakorlatilag 1/10 000 rész aszimmetriát enged meg. A transzformátorok méretezésénél a fenti követelmények nagy nehézségeket okoznak, mert pl. a 20 Hz 1 W átviteléhez nagy vasmagkeresztmetszet és nagy telítési indukciójú vasmagtípus szükséges viszonylag sokmenetes tekercsekkel, a nagy menetszámú tekercsek önkapacitásának szórása viszont rendkívül nehézzé teszi a szimmetriaelőírások betartását. Másrészt az 1. pont szerinti átviteli előírások minimális értékű tekercsellenállást, kicsi vasveszteséget engednek meg. E követelmények kielégítésére kis keresztmetszetű vasmag (rövid tekercshossz!) közepes telítési indukcióval de nagy permeabilitással rendelkező felelne meg. Az egymásnak ellentmondó követelmények odavezettek, hogy ma a vonaltranszformátorok gyártásához közepes, kb. — 5000 permeabiiitású 15 000 Gauss telítési indukciójú gyűrűs vasmagtípust alkalmaznak, 400—500 pm2 vasmagkeresztmetszettel, a szimmetria biztosítására toroid tekercseléssel. Ez a vasmagtípus Permalloy B néven ismert 50 % nikkel tartalmú vasötvözet. Használatos még a Hipersil elnevezésű 3 % szilícium ötvözetű irányított hengerlésű, metszett gyűrűvas (Schnittbandkerne) is, ennek valamivel kisebb a permeabilitása (p = 3000) és valamivel nagyobb a telítési indukciója (p= 18 000). Mindkét vastípus igen drága, másrészt az első típusnál a toroid tekercselés nehézkes. A vonaltranszformátorok üzemviszonyaiból következik, hogy a vasmag nagy keresztmetszete és nagy telítési indukciója csak a 20 Hz 1 W csengetési jelzések idején van kihasználva, a hangfrekvenciás jelek átvitelére a vaskeresztmetszet 5-10 %-a is elégséges lenne. Az üzemidő több mint 90 %-ában a beépített drága vasmag keresztmetszetének 90 — 95 %-a haszontalan. A fenti meggondolásokból kiindulva, a találmány szerinti vonaltranszformátor lényege az, hogy csak a hangfrekvenciás jelek átvitelére használ jóminőségü de kicsi keresztmetszetű vasmagot, míg a csengédi jelek (20 Hz) átvitelére közönséges 3 — 3,5 % szilíciumtartalmú transzformátorlemezt alkalmaz. A találmány szerinti vonaltranszformátor így köpeny típusú transzformátorként, egyszerű M lemezekből összeállított vasmaggal készül. Egy példaképpeni kiviteli alakjának méretezése és felépitése a következő. Válasszunk példának egy M55-ös típusú trafólemezmagokkal felépített köpenytranszformátort. A vasmaglemezköteg ennél 34,0 mm vastag, a teljes vasmagkeresztmetszet 95 % kitöltési tényezővel 550 pm2. Erre a vasmagra (közönséges, 0,35 mm-es szilíciumos transzformátormag) méretezett, 45 V 20 Hz átvitelére alkalmas tekercs, 1000 fordulatot tesz. Két ilyen tekerccsel 1 : 1 áttételű transzformátort kapunk, amely alkalmas a 20 Hz 45 V csengetési jelek átvitelére. Ez a transzformátor a vasmag kicsi permeabilitása miatt (p~ 700), másrészt nagy üresjárati mágnesezőárama miatt nem alkalmas a hangfrekvenciás jelek kisveszteségű átvitelére. Ezért a vasmag teljes keresztmetszetének mintegy 5—10 %át nem egyszerű transzformátor lemezzel, hanem 78 % nikkel tartalmú permalloy lemezekkel töltjük ki, amelynek permeabilitása p~ 25.000, telítési indukciója pedig ~ 3000 Gauss. Ez-a mintegy 30 pm2 keresztmetszetű vasmagrész a már adott 1000 fordulatú tekercsekkel biztosítja a hangfrekvenciás jelek minimális veszteséggel történő átvitelét. A találmány szerinti vonaltranszformátor lényege tehát, hogy ugyanazon tekercselésen belül kétféle lemezmaglapot használ vasmagként, külön a csengetési jelek és külön a hangfrekvenciás jelek átvitelére. A transzformátor tekercselését a szimmetriakövetelmények figyelembevételével kell elkészíteni, de a találmány szerinti transzformátornál előnyös a helyzet, mert a viszonylag kicsi menetszám miatt kicsik a szórt kapacitások, amelyek fő okai az aszimmetriának. A primer-secunder tekercsek közötti áttételi viszonyt szokványos módon a menetszám arányokkal kell meghatározni. A találmány szerinti szerkezeti elrendezéssel a vonaltranszformátor vasmagköltségeinek 70-80 %-a megtakarítható, a transzformátor minőségi jellemzőinek legkisebb romlása nélkül. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 i 2
