An elektrischer Vorrichtung vorgesehene Abschirmungsanordnung mit lösbarer Stossstelle. Bei Abschirmungsanordnungen wird man im allgemeinen danach streben, Unterbre chungsstellen in dem Abschirmmantel, über welchen die Störströme ihren Weg nehmen, zu vermeiden, indem die Stossstellen durch geeignete Mittel miteinander verlötet bezw. verschweisst werden.
Vielfach ist aber an Einrichtungen die Möglichkeit der Aus wechslung, des Einführens und Herauszie- hens bezw. der relativen Bewegung von Tei len, oder des Offnens des Abschirmgehäuses eine betriebsmässig notwendige Bedingung, so dass die Herstellung einer dauernden starren leitenden Verbindung nvischen den Teilen nicht möglich ist. Diese Anordnungen sollen als solche mit lösbarer Stossstelle im Ab schirmmantel bezeichnet werden. Zweck der Erfindung ist es, die nachteiligen Erschei nungen zu beseitigen, die sich an solchen Stossstellen von Abschirmanordnungen erge ben können.
Gelangt nämlich ein Störstrom, der im wesentlichen je<B>,</B> nach seinem Ursprung entweder nur auf der Aussen- oder auf der Innenmantelfläche verläuft, an die Stoss stelle, so besteht infolge des an der Kontakt stelle der aneinanderstossenden Teile vorhan denen Übergangswiderstandes sehr leicht die Möglichkeit, dass in 'nachteiliger Weise der an dem Übergangswiderstand durch den Störstrom entstehende Spannungsabfall auf der andern Seite des Abschirmgehäuses als Störspannungsquelle wirksam wird.
Die an gestrebte Entstörungswirkung wäre dann zu einem wesentlichen Teil ausgeschaltet, denn der Spannungsabfall, bedingt durch den Störstrom, der auf der Mantelfläche, die vom Störstrom freigehalten werden soll, auftritt, gibt zu einer nachteiligen Übertragung von Störspannungen auf die zu schützenden Lei tungsteile und Einrichtungen Anlass.
Bei der Abschirmungsanordnung mit lös barer Stossstelle nach der Erfindung ist zur Vermeidung dieser nachteiligen Erscheinung die Stossstelle gegen den Übergang von Stör- spannungen in den zu schirmenden Raum dadurch als Sperre ausgebildet, dass wenig stens einer der aneina.nderstnssenden Teile für an mindestens zwei Stellen erfolgende Kontaktgabe mit dem andern Teil unter Bil dung mindestens einer Stromschleife gestal tet ist, die für die Störspannungen einen hohen Scheinwiderstand im Verhältnis zu dem Übergangswiderstand der in der Schleife liegenden Kontaktstellen besitzt.
Zweck mässig ist es hierbei, dass die Verbindungs flächen zweier Kontaktstellen derart ausge bildet sind, dass sie einen eine Induktivität darstellenden Hohlraum bilden. Der Störstrom wird daher im wesent lichen an der ersten Kontaktstelle übergehen und nur zu einem kleinen Teil je nach der Grösse der Übergangswiderstände der ver schiedenen Kontaktstellen und der dazwi schenliegenden Seheinwiderstände über die zweite bezw. gegebenenfalls dritte oder vierte Kontaktstelle seinen Weg nehmen.
Die in duktive Gestaltung der Stromschleife kann dadurch unterstützt werden, dass an ihr ein oder mehrere magnetisierbare Körper benutzt \werden, wodurch der Betrag der erwähnten Induktivität erhöht. wird. Als magnetisier- barer Körper in dieser Hinsicht wird je nach den zu beherrschenden Störfrequenzen ein entsprechend unterteilter magnetisierba,rer Körper benutzt.
Dieser kann einen lamellier ten Aufbau aufweisen, aus einem ma,gneti- sierbaren Material gewickelt sein oder schliesslich einen Aufbau. nach Art der soge nannten Massekerne aus magnetisierba.ren Teilchen mit isolierendem Bindemittel haben. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass der ma- gnetisierbare Körper tatsächlich ein massives Ganzes darstellt, sondern er kann ebensogut durch eine Füllung aus losem, z. B. pulve rigem oder körnigem, magnetisierbarem Ma terial gebildet werden.
Um die Abschir- mungsanordnung nach Wahl sowohl zum Schutz gegen Störströme ausnutzen zu liffin- nen, die von aussen eindringen, als auch sol che, deren Austritt verhindert werden soll, empfiehlt es sich, die erwähnte Sperre nach 2#Iöglichl@eit; in ihrem Aufbau symmetrisch auszubilden.
Im folgenden sind einige Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
In Fig. 1 ist ein Ersatzschaltbild wieder- en durch welches bei Anwendung einer zweifachen Kontaktgabe an der Stossstelle grundsätzlich der angestreble Stromverlauf veranschaulicht wird.
Es bezeichnet 1 in Fig. 1 einen der beiden aileinanderstossenden Teile. z. B. den Ab schirmma.ntel einer Leitung, welcher den Störstrom I führt. Dieser bildet nach der Herstellung der mechanischen Verbindung mit dem andern Teil la, z. B. dem Abschirm- gehä.use, zwei Kontaktstellen, deren Über- garigsjviderstände durch RÜi und RÜG ver anschaulicht sind.
Durch die besondere Aus- gestaltung der aneinanderstossenden Teile der Abschirmung zur Verstellung einer elek trischen Stromschleife wird eine Induktivi- tät L mit einer Windung gebildet.
An der Kontaktstelle, die durch den Widerstand RÜ., veranschaulicht ist, entsteht dann nur ein Störspannungsabfall, der gegeben ist durch die Gleichung
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der also nur einen Bruchteil der sonst an der Kontaktstelle entstehenden Störspannung ausmacht. Gleichzeitig wird der Störstrom veranlasst, im wesentlichen seinen Weg über die Kontaktstelle, -,welche durch RÜi verkör pert ist, zu nehmen. also seinen Weg von der äussern Abschirmmantel.fläche der Leitung entlang der äussern Mantelfläche der Wand des Abschirmgehätises einzuschlagen.
Eine beispielsweise Anwendung für den Steckeranschluss einer abgeschirmten Leitung veranschaulicht die Fig. 2. In dieser bezeich net 1 die Abschirmwand des Gerätes. An dieser sind die Teile 2 und 3 befestigt, wel che die Buchse für den Anschluss der Schirm hülle 4 der abgeschirmten Leitung 5 bilden. Der Innenleiter dieser Leitung 5 endet in einem Steckerstift 6, welcher in eine Buchse 7 eingeführt ist. Diese ist in einer Isolier platte 8 befestigt, welche durch eine Ring mutter 9 an dem Teil 3 der Buchse für den Schirm der Leitung befestigt ist.
In dem Hohlraum, welcher durch die Teile 2 und 3 und die Scheibe 11 gebildet wird, ist ein magnetisierbarer Körper 10 isoliert unter gebracht. Die beiden Teile 2 und 3 sind, wie aus der Ausführung zu erkennen ist, ent lang der an der Abschirmwand befestigten leitenden Scheibe 11 miteinander elektrisch verbunden und bilden mit der Kontakthülse 4 des Abschirmmantels je eine Kontaktstelle, von denen die obere gemäss dem Ersatzschalt bild den Übergangswiderstand RÜ, und die untere den Übergangswiderstand RÜ!! ver körpern möge.
Die beiden Teile 2 und 3, ins besondere 3, geben durch ihre besondere Ge staltung Anlass zur Bildung der Induktivi- tät L (eine Windung) gemäss dem Ersatz schaltbild, die in ihrem Wert durch den ein gelegten magnetisierbaren Körper 10 ver grössert wird. Zwischen der Schirmhülle 4 und der Ringmutter 9 besteht dann gemäss dem Ersatzschaltbild, bedingt durch den Widerstand RÜ2, nur ein diesem entspre chender Störspannungsabfall, während der Störstrom I, der auf der äussern Fläche des Abschirmmantels der abgeschirmten Leitung verläuft,
wie durch die eingetragenen Pfeile veranschaulicht, im wesentlichen seinen Weg unmittelbar über Teil 2 auf die äussere Fläche der Abschirmwand des Gerätes über den Widerstand RÜ, nimmt.
Von dem an dem Widerstand RÜ, entstehenden Stör spannungsabfall wird nur ein sehr geringer Teil an dem Widerstand RÜ, wirksam, da nach dem Widerstand RÜ, noch die Induk- tivität L geschaltet ist und diese zusammen mit RÜZ einen Spannungsteiler bildet, wobei als Störspannung Ust nur die Spannung an dem Widerstand RÜ, wirksam wird.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Weg dieses über die Induktivität L und den Widerstand RU'z fliessenden Störstromes dann wie folgt: Von der Aussenseite der Ab schirmhülle 4 verläuft der Strom über RÜ, der untern Kontaktstelle, tritt dann an der Trennstelle der beiden Kontaktstellen auf die Innenseite des den magnetisierbaren Kör per 10 umschliessenden Hohlraumes ein und fliesst dabei auf der Innenseite des Hohl raumes um den Eisenkörper herum, ist dabei mit diesem magnetisch verkettet; dann trifft er mit dem über RÜ,, der obern Kontakt stelle fliessenden Störstrom zusammen:
Als Störspannungsabfall Ust tritt dabei der Span nungsabfall der untern Kontaktstelle in Er scheinung. Dieser ist je nach der Grösse der Induktivität L erheblich kleiner als der Spannungsabfall an der obern Kontaktstelle RÜ,. Jeder Störstrom, der von dem Ab schirmmantel direkt in das Gehäuse fliessen wollte, müsste auf dem gleichen Weg wieder austreten, z. B. könnte man daran denken, da.ss ein Störstrom auf der linken Seite der Steckerhülse 4 (Fig. 2) in das Gehäuse ein dringt und auf der rechten Seite der Stecker- hülse wieder austritt.
Diese Vorstellung ist jedoch irrig, da jede Kontaktstelle auf ihrem Umfang eine Äquipotentialfläche ist.
Bei einem praktischen Versuch an einer Anordnung gemäss Fig. 2 ergab sich bei 1 MHz eine Verminderung der Störspannung um den Faktor 200 gegenüber einer norma len Steckbuchse mit etwa gleich grosser Kon taktfläche.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Er findung, und zwar für den Anschluss an einer Zündkerze, zeigt die Fig. 3. In dieser bezeichnet 11 die Kappe für den Zündker- zenanschluss, welche mit einem Abschirm- belag 12 versehen ist. 13 bezeichnet den Zündkerzenkörper, 14 die Zündkerzenan- schlussleitung. Der Schirmbelag 12 bildet durch seine Auflage auf dem Zündkerzen körper die eine Kontaktstelle.
Für die Bil dung der zweiten Kontaktstelle und der Stromschleife ist über die Zündkerzenkäppe eine Hülse 15 gesteckt, welche an der Stelle 16 mit dem Schirm der Kappe am ganzen Umfang elektrisch gut verbunden, z. B. ver lötet ist. Am untern Ende bildet diese Hülse an der Stelle 17 jedoch.. eine besondere Kon- taktstelle mit dem Zündkerzenkörper, so dar auf diese Weise die Stromschleife gebildet ist.
Das Rohr 15 ist zweckmässig gewellt aus gebildet, um es federnd zu machen und auf diese Weise sowohl für den Schirm 12 als auch für den Schirm 15 einen guten Kon taktdruck an den Körper 13 sicherzustellen. Im Sinne der allgemeinen Schilderung der Lösung des gestellten Problems wird der Störstrom, der hierbei gegen einen Austritt abgeschirmt werden soll, infolge der Strom verdrängung und der dadurch bedingten Nei gung, möglichst nahe dem Mittelleiter zu bleiben, seinen Weg in erster Linie über 1.3 und 12 nehmen.
An der Kontaktstelle 1.7 -%#,4rd nur ein ganz geringer Bruchteil des Störstromes übertreten und daher auch, wenn der Übergangswiderstand zwischen 13 und 15 sehr klein ist, der störende Spannungs abfall an der Übergangsstelle 17 nur sehr gering. Massgebend ist wieder, wie bereits aus der Betrachtung des oben wiedergege benen Ersatzschaltbildes hervorgeht, für die Verteilung des Störstromes auf 12 und<B>15</B> ausser den Übergangswiderständen zwischen 12 und 1.3 und 13 und 15 die Jnduktivitä,t, die durch den ringförmigen Hohlraum mvi- schen 12 und 15 bedingt ist.
Legt man für die Beurteilung des erreichbaren Effektes die Annahme zugrunde, dass die entstehende In duktivität etwa 2 nH beträgt, so ergibt sich für die Induktanz bei 30 MIIz ein Wider stand von etwa 0,4 S2. Betragen die Über gangswiderstände zwischen 13 und 12 und 1.3 und 15 je 10 Miniohm, so bedeutet das, dass nur etwa 1/"o des Störstromes über den Sehirin 15 fliesst und die Störung somit durch den zusätzlichen Schirm 15 auf 1/.," des sonst erzielbaren Betrages vermindert ist.
Um auch in diesem Falle bei schlechteren Übergangs widerständen die Störung noch wesentlich senken zu können, kann man in der angege benen Weise vorteilhaft den von 12 und 15 umschlossenen Raum oder einen Teil dessel ben z. B. mit fein unterteiltem Eisen füllen, wodurch der Wert; der entstehenden Induk- tivität begünstigt und die Stromverdrängung vergrössert wird.
In der Fig. I ist noeb eine andere bei- :@pie@s -eise Ausführungsforen fier einen Zünd- kerzenansehluss veranschaulicht. Nach dieser ist an dein .lbscliiriiibelag 12 eine Hülse 18 tut leitend b@@st;
igt. Unter dem Sitz der Ziindl@ei-ze ist aii der Motormasse 19 eine Kontaktkappe 21) befestigt. Sie ist gegen- iil)i,r der lIiilse 18 derart, Leinessen, dass sieh beim Aufschieben der Kappe 12 ein guter Kontakt zwiscben 18 iuid 20 ergibt.
Zur Unterstützung der entstehenden Induktivitä1 ist in dieseln Falle ein maagnetisierbarer Kör per 21. um den Zündlierze@nkörper 13 angeord net.
Bei. dieser Anordnung ergeben sich aller dings z@@isrhen den Teilen 18 und 20 sowie 20 und 19 zwei in. Reihe liegende Übergangs- widertäude, die jedoch durch die Wirkung des inagnetisierb aren Kernes 21 vom Stör strom entlastet süid. Bei dieser Anordnung kann es cuipfclilenscverts sein,
die Kontakt kappe 20 gegenüber dein Dielitungsring 22 und dein Ziindkerzeukörper 13 zu isolieren, so dass von dem Absehirinhelag 12 über die Teile 18 und 20 eine unmittelbare leitende Verbindung finit der Motormasse 19 besteht.
Die Erfindung ist durchaus nicht be- schi@@inht auf solche .aiiordnungen, bei denen @@uschlü#aa von elektrischen Leitungen her gestellt -werden, sondern sie ist in gleicher Weise mit Vorteil dann anwendbar, wenn es siele nur um die Herstellung von lösbaren Stossstellen an einen Abschirminantel eines elektrischen @er;it:
es bandelt. So ist die Er findung auch mit. Vorteil benutzbar, wenn es sich um einen von einem Abschirmkasten lös- baren. Deckel ba.uclelt. Eine entsprechende Beispielsweise Anordnung zeigt die Fig. 5. 23 bezeichnet die Abschirmwand des Ab- sehirmbebälters. 2@1 seinen Deckel.
Das Ende der Abscliirniivand läuft in zwei Teile 25 und 26 aus, die mit zwei entsprechenden Ge- gen:@tücken. 27 imd 28 am Deckel zusain- menwirken. Auf diese Weise ist wieder die Stromsebleife mit den beiden Kontaktstellen gebildet, welche einen Hohlraum umschliesst. In. diesem kann wieder, wie angegeben, ein magnetisierbarer Körper 29 aus geeignetem Werkstoff eingelegt sein.
Es ergeben sich dann in diesem Fälle die gleichen Verhält nisse, wie sie oben allgemein an Hand des Ersatzschaltbildes erläutert und an den an dern Ausführungsbeispielen in ihrer Wir kung veranschaulicht wurden.
Bei einer solchen Ausführung ist es nicht notwendige Bedingung, dass der Gegenkörper über den grössten Teil seiner Ausdehnung, wie es z. B. nach Fig. 5 der Fall ist, einen einzigen Leiter bildet, sondern er kann eben sogut auch an sich aus mehreren Leitern be stehen, wenn auf diese Weise trotzdem die Wirkung erreicht wird, dass zwischen den beiden aneinanderstossenden Teilen der Ab schirmung eine zwei- oder mehrfache Kon taktgabe stattfindet und dabei eine Strom schleife entsteht. Gerade wenn der eine Ge genkörper, mit dem die zwei- oder mehrfache Kontaktgabe stattfindet, aus in einem gewis sen Abstand voneinander geführten Leiter teilen besteht, kann die angestrebte und er reichte Wirkung sich doch wesentlich vor teilhafter gestalten.
Die entstehende Strom schleife fällt nämlich dann wesentlich grösser aus und demzufolge auch die von dem zwi schen den beiden Leitern entstehenden Hohl raum gebildete Induktivität. Zur Distanzie rung der beiden Teile bezw. Leiter des Ge genkörpers ist es dabei gleichgültig, ob sie durch Luft als Zwischenmittel getrennt sind oder gegebenenfalls durch Isolierkörper ge geneinander abgestützt werden.
Eine beispielsweise Ausführung für eine solche Anordnung ist in Fig. 6 wiedergege ben. Bei dieser besteht der mit dem Behälter 30 zusammenwirkende Deckel aus zwei Tei len 31 und 32, die über Isolierkörper 33 und 34 gegeneinander abgestützt sind und mit dem Behälterkörper 30 bezw. einem. in diesen eingesetzten Tragring 35 je einen Kontakt eingehen.
Hierbei ist also der in Fig. 5 zwischen 27 und 28 bezw. 25 und 26 gebildete Hohlraum über den gesamten Deckel gezogen, wodurch die Stromschleife wesentlich grösser ausfällt und dadurch auch der Scheinwiderstand zwi schen der ersten und zweiten Kontaktstelle vergrössert ist, so dass ein durch ein äusseres Störfeld, auf der Aussenwand des Abschirm- kastens 30 erzeugter Störstrom im wesent lichen auf der Aussenfläche des Deckels 32 fliesst und keine Gefahr besteht, dass an der Kontaktstelle des Deckels ein Übertritt auf die Innenwandung des Behälters 30 erfolgt.
Ausser den geschilderten Beispielen kann die Abschirmungsanordnung auch zur Stör strom sperrenden Durchführung von Wellen durch abschirmend wirkende Gehäuse aus gebildet sein. In diesem Falle wird die Durchführungs- bezw. Lagerstelle für die Welle derart ausgebildet, dass sie eine zwei- oder mehrteilige Kontaktgabe mit der Welle eingeht, wodurch dann wieder die Strom schleife zur Bildung der Induktivität ent steht und der eine der Teile, welcher den Kontakt vermittelt, wieder den andern in dem Sinne umgibt, dass er ihn nach aussen hin abdeckt.
Bei dieser Ausbildung des La gers für mehrteilige Kontaktgabe ist es na türlich keine Bedingung, dass alle an der Kontaktgabe beteiligten Stücke an der Bil dung des Traglagers beteiligt sind, sondern einige der kontaktvermittelnden Stellen kön nen auch lediglich mit Rücksicht auf diese Kontaktgabe vorgesehen und bemessen sein. Die Anwendung dieser Massnahme kommt insbesondere z. B. bei Drehkondensatoren und elektrischen Maschinen in Frage, bei welchen dann das Abschirmgehäuse der Einrichtung durch das Maschinengehäuse selbst gebildet wird.
Zwischen die kontaktvermittelnden Teile an den Lagerstellen kann dann zur Erhöhung der Induktivität in der bereits bei den andern. Ausführungsbeispielen erläuter ten Weise ein magnetisierbarer Körper ein gelegt sein, dessen Permeabilität und Aufbau entsprechend dem zu erfüllenden Zweck gewählt ist.
Ein Beispiel für eine solche Ausführung zeigt die Fig. 7. In dieser bezeichnet 36 den ortsfesten Lagerkörper, 37 die Welle, 38 und 39 die beiden mit der Welle 37 in Berührung stehenden Teile des ortsfesten Lagerkörpers, welche gleichzeitig, die beiden kontaktver mittelnden Stellen bilden. In dem zwischen den beiden Teilen 38 und 39 entstehenden Hohlraum 40 ist als nlagnetisierbarer Körper ein Wickel 41 aus magnetisierbarem Band eingebracht, der in seiner Lage durch einen Sprengring 42 gehalten wird.
Bei allen den genannten Ausführungen empfiehlt es sich, den magnetisierbaren Kör per im Sinne der üblichen Ausführung, @vie es an sich bei Induktionsspulen bekannt ist, gegenüber der Wicklung zu isolieren, d. h. also den eingelegten magnetisierba,ren Körper isoliert anzuordnen bezw. bei Einbringixng eines entsprechenden Pulvers einen Becher aus Isoliermaterial für dieses vorzusehen.
Die hierbei benötigte Isolation ist natürlich sehr gering, da es sich nicht um die Beherrschung hoher Spannungen handelt, sondern die An ordnungen niederohmigen Charakters sind. Es kann beispielsweise ausreichend sein. wenn für die Bildung der Isolation eingeleg tes oder eingeklebtes Papier oder nur Laek benutzt wird.