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Entstördrossel für mehrere Leitungssysteme
Die Erfindung betrifft eine Entstördrossel für mehrere Leitungssysteme zur Dämpfung von Starkstrom- leitungen, insbesondere im Bereich von etwa 150 kHz bis etwa 35 GHz, mit einem Leitangrnantel aus ferromagnetischem Material wie Ferrit od. dgl.
Zur Dämpfung von Hochfrequenzströmen, die z. B. auf Starkstromleitungen entlanggeführt werden, ist es bereits bekannt, diese Stromleitungen induktiv zu belasten oder die Hochfrequenzströme durch kapazitive Ableitung von den Stromleitungen zu entfemen. Zu diesem Zweck verwendet man Entstördrosseln oder Durchführungskondensatoren. Auch die Kombination beider Elemente in der Art von Ent- stör-Filtern ist bereits bekannt.
Entstördrosseln können in bekannter Weise derart aufgebaut sein, dass die Stromleitungen auf einen Kern, z. B. einen magnetisierbaren Ringkem, gewickelt sind, so dass der Ringkern die Dämpfung der Stromleitungen übernimmt. Es ist z. B. aus der deutschen Patentschrift Nr. 873110 und der DAS 1073734 bekannt, einzelne oder zwei zu einem Leitungssystem gehörende Stromleitungen mit einem ferromagnetischen Mantel zu umgeben. Die um den Stromleiter erregten magnetischen Felder verlaufen dann im wesentlichen im ferromagnetischen Mantel, der der induktiven Belastung dieser ummantelten Stromleitungen dient. Es ist seit langem bekannt, dass sich die Permeabilität derartiger Werkstoffe in Abhängigkeit von der Felderregung vermindert. Insbesondere bei grossen magnetischen Felderregungen, die z.
B. bei einzelnen Starkstromleitungen auftreten, wird die Permeabilität der Mantelleiter ausserordentlich herabgesetzt. Aus diesem Grunde hat man bisher bei derartigen Entstördrosseln von Einzelleitem oder ändern unsymmetrisch belasteten Leitungssystemen wegen dieser Magnetfeldabhängigkeit der Permeabilität nur solche ferromagnetische Materialien verwendet, die eine verhältnismässig geringe Anfangspermeabilität von weniger als IL = 50 aufweisen. Zur Erzielung einer bestimmten Störwirkung waren daher relativ lange Röhren erforderlich.
Darüber hinaus ist es bekannt, getrennt geführte Stromleitungen jeweils durch ein je einer Leitung zugeordnetes Loch einer Ferritplatte zu führen. Diese Ferritplatte weist also eine der Anzahl der induktiv zu belastenden Leitungen entsprechende Anzahl von Löchern auf. Der Raumbedarf einer derartigen Entstöranordnung ist verhältnismässig gross. Ausserdem bereitet die getrennte Durchführung der Stromleitungen durch die entsprechenden Löcher der Ferritplatte Schwierigkeiten.
Auch hier ist die Verwendung verhältnismässig niederpermeablen Materials wegen der Magnetfeldabhängigkeit der Permeabilität notwendig, sofern die Leitungen mit relativ hohen Strömen belastet sind.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Leitungsbündel von verschiedenen Leitungssystemen auf einfache Weise gut zu entstören. Die Entstördrossel soll eine sehr starke induktive, gegebenenfalls bei sehr hohen Frequenzen entsprechend dem Verlustfaktor des ferromagnetischen Materials auch ohmsche J3c.. lastung bei geringstem Raumbedarf aufweisen.
Die Erfindung besteht darin, dass mindestens drei Stromleitungen von verschiedenen Leitungssystemen gemeinsam vom ferromagnetischen Mantel umgeben sind, und dass in diesen Stromleitungen in jedem Augenblick die Summe der in der einen Richtung fliessenden Ströme etwa der Summe der in der entgegengesetzten Richtung fliessenden Ströme gleich ist, wobei der Mantelwerkstoff eine Anfangspermeabilität
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von mehr als 100, z. B. < = 1000, aufweist.
Dadurch ist es möglich, den Mantel aus ferromagnetischem Material mit relativ hoher Anfangspermeabilität von mehr als 100, z. B. p = 1000, zu bilden, ohne dass sich diese Permeabilität und damit die induktive Wirkung bei Betrieb der Drossel vermindert.
Die Entstörwirkung ist gegenüber den seither bekannten Entstördrosseln ausserordentlich verbessert.
Der Raumbedarf kann insbesondere bei einer grossen Anzahl zu entstörender Leitungen - z. B. 20 - ausser- ordentlich klein gehalten sein, da nicht mehr jede einzelne einem Leitungssystem zugeordnete Leitung oder Doppelleitung ummantelt sein muss. Auch die Breitbandigkeit der Dämpfung ist besser als bei den angegebenen bekannten Dämpfungsanordnungen.
Der Mantel aus ferromagnetischem Material ist vorteilhaft rohr- oder scheibenförmig gestaltet. Dadurch wird die Aufgabe insofern sehr vorteilhaft gelöst, ab eine maximale Entstörwirkung bei minimalem Mantelvolumen erfolgt.
Im allgemeinen wird eine vollständige Ummantelung der gebündelten Stromleitungen empfohlen, da dabei der Mantelkem nicht geschert ist, sich also eine relativ hohe Permeabilität beibehalten lässt und auch die magnetischen Streufelder minimal klein sind. Wird dagegen eine möglichst einfache induktive Belastung von gebündelten Leitungen verlangt, ohne dass diese beispielsweise bei der Anbringung der magnetischen Belastung aus einer bestehenden Schaltungsanordnung entfernt werden sollen, dann empfiehlt sich die Verwendung von Entstördrosseln mit einem Mantel, der einen axial verlaufenden Schlitz aufweist.
Die Leitungen können dabei durch den Schlitz in das Innere des Mantels eingeträufelt werden. Der Schlitz hat den Nachteil, dass der Kern geschert ist und sich die Induktivität der Entstördrossel vermindert.
Zur Beseitigung dieses Nachteiles wird in weiterer Ausbildung der Erfindung der Schlitz mit einem ferromagnetischen Material nach der Leitungsbestückung ausgefüllt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Entstördrossel in an sich, z. B. aus der deutschen Patentschrift Nr. 873110, bekannten Weise durch ein oder mehrere hintereinander angeordnete ferromagnetische Rohre, Scheiben od. dgl. jedoch mit unterschiedlicher Anfangspermeabilität gebildet. Diese Anordnung
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frequenz bei Ferriten und andern ferromagnetischen Materialien mit zunehmender Anfangspermeabilität nach niedrigeren Frequenzen strebt und die Verluste und damit die ohmsche Dämpfung oberhalb der gyromagnetischen Resonanzfrequenz stark zunehmen, werden bei geeigneter Wahl verschieden permeablen Mantelmaterials eventuelle Resonanzstellen stark gedämpft. Die Entstörwirkung wird dadurch beträchtlich verbessert.
Zur Ausbildung einer weitgehend amagnetischen Entstördrossel wird weiterhin vorgeschlagen, in an sich bekannter Weise die doppelte Anzahl von Leitern anstatt die Zahl der durchzuführenden Leitungen innerhalb der Entstördrossel zu verwenden und jeden Strom sowohl in der einen als in der entgegengesetzten Richtung gleichmässig auf zwei im Mantel symmetrisch angeordnete Leitungen-ein Leitungspaar-zu verteilen. Die magnetischen Streufelder können durch diese Paaranordnung in weitem Abstand von der Entstördrossel nahezu kompensiert sein. Ausserdem wird bei besonders hohen Anforderungen an magnetische Streufeldfreiheit vorgeschlagen, das Leitungsbündel wendelförmig tordiert im Mantel entlangzuführen, so dass die magnetischen Felder im Mantel inhomogen verteilt sind.
In den Fig. 1 - 7 sind Beispiele für die erfindungsgemässe Entstördrossel angegeben.
In Fig. 1 ist die Abhängigkeit der Permeabilität li von der magnetischen Felderregung H, die sich zur Strombelastung I proportional verhält, angegeben. Es ist dargestellt, dass ein ferromagnetisches Material mit einer hohen Anfangspermeabilität Ai bei grosser Erregung kleinere Werte annimmt als ein anderes ferromagnetisches Material mit bedeutend kleinererAniangspermeabilität A'Aus diesem Grunde wurden bei ummantelten Entstördrosseln bisher verhältnismässig niederpermeableMaterialien verwendet.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemässe Entstördrossel mit einem rohrförmigen Mantel 1 aus Ferrit der Permeabilität p =1000 dargestellt. Durch den Ferritmantel sind drei Stromleitungen 3a-3c von verschiedenen Leitungssystemen geführt, wobei sich die Ströme, die in dem Ferritmantel ein Magnetfeld erzeugen, kompensieren. Der auf der Leitung Sa entlanggeführte Strom 11 entspricht der Summe der auf den Leitungen 3b und 3c in entgegengesetzter Richtung entlanggeführten Ströme L ; und Ig. Der Ferritmantel wird durch eine Halterungsvorrichtung 2, die in eine Wanddurchbrechung eingeschraubt werden kann, getragen.
Bei Verwendung von elektrisch leitfähigen Halterungsvorrichtungen ist es möglich, zusätzlich eine kapazitive Kopplung zwischen den Leitungen und der Wandung herzustellen und auf diese
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Weise Hochfrequenzströme kapazitiv in der Art eines Durchführungskondensators abzuleiten.
In Fig. 3 ist ein Schnitt A-A der in Fig. 2 dargestellten Fhtstördrosse1 angegeben.
Nach Fig. 4 ist der ferromagnetische Mantel aus drei rohrförmigen Teilen la-tic mit unterschied-
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licherPermeabilitätaufgebaut.DiePermeabilitätnimmtbeispielsweisevonTeilla-lcvon nAa = 2000zusammengehalten.
In Fig. 5 ist eine symmetrische Leitungsaufteilung bei vier Strömen I,-14 zu vier Leitungspaaren angegeben.
Nach Fig. 6 ist das aus sechs Leitungen 3a - 3f bestehende Leitungsbündel innerhalb des ferromagnetischen Mantels wendelförmig tordiert entlanggeführt.
Nach Fig. 7 besteht der ferromagnetische Mantel aus einer Ferritscheibe 1 mit einem axial verlaufenden Schlitz 5, durch den die Leitungen 3 eingeträufelt worden sind. Vorteilhafterweise wird der Schlitz nach der Einträufelung der Leitungen wieder mit ferromagnetischem Material ausgefüllt, um die Scherung herabzusetzen und die Streuung der magnetischen Felder zu verringern.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Entstördrossel für mehrere Leitungssysteme zur Dämpfung von Starkstromleitungen, insbesondere im Bereich von 150 kHz bis 35 GHz, mit einem Leitungsmantel aus ferromagnetischem Material wie Ferrit od. dgl., d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens drei Stromleitungen von verschiedenen Leitungssystemen gemeinsam vom Mantel umgeben sind, und dass in diesen Stromleitungen in jedem Augenblick die Summe der in der einen Richtung fliessenden Ströme etwa der Summe der in der entgegengesetzten Richtung fliessenden Ströme gleich ist, wobei der Mantelwerkstoff eine Anfangspermeabilität von mehr als 100, z.B. A = 1000, aufweist.
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dadurch gekennzeichnet, dass der Mantelinan sichkannter Weise rohr- oder scheibenförmig gestaltet ist.
3. Entstordrossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel in an sich bekannter Weise zum Einlegen der Leitungen einen axial verlaufenden Schlitz aufweist, der im Betriebszustand mit ferromagnetischem Material ausgefüllt ist (Fig. 7).
4. Entstördrossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Mantel in an sich bekannter Weise aus mehreren hintereinander angeordneten Röhren, Scheiben od. dgl. jedoch mit unterschiedlicher Anfangspermeabilität zusammengesetzt ist (Fig. 4).
5. Entstördrossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise zur Verringerung der magnetischen Streufelder eine doppelte Anzahl von Leitungen durch den Mantel geführt und jeder Strom gleichmässig auf zwei im Mantel symmetrisch ange-
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