CS217358B1 - Složená feritová jádra pro odrušovaoí tlumivky k filtrům polovodičových regulátorů malých výkonů - Google Patents

Abstract

Vynález se týká jader odrušovacíoh tlumivek, používanýoh v odrušovaoíoh filtrech, které zaohyoují rušivé signály, vyoházející z polovodičových regulátorů malýoh výkonů. Vynálezem je řešen problém tlumení rušivýoh signálů a parazitníoh rezonánčníoh špiček, vyoházejíoíoh z polovodičových regulátorů a přeohézejíoíoh do napájeoí sítě, v rozsahu žádaném CSN 34 2850 pro obydlené oblasti, stupeň č. 2., při vysoké efektivnosti, jednoduohosti a nenáročnosti výroby. Vynález spočívá v tom, že jádro odrušovací tlumivky je složeno jednak z feritu a jednak z pásku z oceli ve vzájemném hmotnostním poměru 50 až 80 feritu a 50 až 20 % ooelového pásku, který tlumí rušivé signály po dosažení nasyoenosti feritového jádra a zároveň zaohyouje rušivé rezonanční špičky. Tato Jádra jsou vzhledem k použitým materiálům laoiné, cenou odpovídají ceně regulátoru a lze je bezpečněpoužít pro regulátory malýoh výkonů.

Description

Vynález se týká jader odxušovaoíoh tlumivek, používanýoh v odrušovacích filtreoh, které zaohyoují rušivé signály, vyoházejíoí z polovodičovýoh regulátorů malýoh výkonů, • t používanýoh pro regulaci příkonu elektriokého proudu. , .

Polovodičové!regulátory jako zdroj rušení, kterése zpětné ŠíříSdo nap^jeoí sítě, musí být opatřeny odrušovaoím filtrem, který brání tomuto síření rušivýoh¹kmitočtů. Kmitočtový rozsah rušivých signálů, které vznikají při činnosti regulátoru je^P'.velmi široký a jejloh intenzita je nepravidelně rozdělena. Pro regulátoryívelkého výkonu jsou používány nákladné odrušovaoí filtry, poněvadž intenzita rušivýoh signálů je v celém sledovaném kmitočtovém pásmu vysoká. Nejdůležitější částí oí tlumivka. Její jádro se navíjí z pásku křemíkové; ooelíjOpbO; a peřmalloye,-1J.rze slitin železa a niklu nebo je vylisováno z feritu. Každý z těchto máteriálů má své typické vlastnosti, které jsou v určitýoh rozmezích kmotočtů a jejioh intenzitypříznivé pro odrušovaoí efekt, avšak mimo. tyto meze se účinek jader výrazně- snižuje. Kupř. jádro z křemíkové oceli má malou permeabilitu, velkou indukci nasyoení a nízký mezní kmitočet. Pro dosažení velké indukčnosti musí mít jádro velký průřez, tudíž i velkou hmotnost. Nepřesytí se však ani velkými rušivými signály. Protože má nízký mezní kmitočet, se stoupajíoím kmitočtem jeho permeabiliža rychle klesá a pro vysoké kmitočty mé malou účinnost.

Jádra z permalloye se naopak brzy přesytí a je nutno Je proto dostatečně dimenzovat. Vzhledem k velké počáteční permeabilitě má tlumivka s tímto jádrem velkou indukčnost a dobrou účinnost i pro nejvyšší rušivé kmitočty, protože mezní kmitočet jádra je dostatečně vysoký. Jeho nevýhodou je však vysoká oena materiálu. ϋ·

Jádro z feritové hmoty má sice vysoký mezní kmitočet, avšak velmi malou indukci nasyoení a značnou teplotní závislost permeability, takže Je možno je použít jen v omezeném rozsahu pracovních teplot. Mimoto se v kmitočtovém průběhu sestaveného filtru objevují nežádoucí netlumené rezonanoe, které narušují odrušovaoí efekt’při vysokýoh kmitočtech. .

Pro odrušovaoí filtry pro regulátory velkých·výkonů lze použít též.kombinovanýoh jader, která jsou navinuta z pásku ze slitiny niklu a železa s příměsemi molybdenu, mědi nebo ohromu a déle z pásku z oceli s vymezeným.obsahem uhlíku, manganu a hliníku. Tato jádra vykazují rovnoměrnou indukčnost v oelém rozsahu praoovníoh proudů polovodičových regulátorů a v oelém rozsahu rušivýoh kmitočtů. Jsou však vzhledem k použitým materiálům a k podmínkám jejioh výroby, jež v technologii musí být bezpodmínečně dodrženy, nákladná a pro odrušovaoí tlumivky k filtrům pro polovodičové regulátory;malýoh výkonů proto nevhodná, ježto převyšují oenu samotného regulátoru a zařízení činí pro podmínky použití neúnosně drahým.

Odrušovaoí filtry pro regulátory malýoh výkonů lze konstruovat podstatně Jednodušeji, protože intenzita rušení je malá. Jedná se kupř. o regulátory osvětlení'a malýoh spotřebičů, většinou jednofázovýoh, do výkonu několikaset Wattů. Při daném, požadavku jednoduohosti a ceny, která musí odpovídat ceně samotného regulátoru, nesplňuje žádný z uvedenýoh materiálů resp. žádné jádro z nioh vyrobené buJ požadavek odrušení

217356 v celém spektru rušivých kmitočtů, nebo požadavek nízké ceny.

Tento problém řeší vynález.

Předmětem vynálezu jsou složené feritové jádra pro odrušovací tlumivky k odrušovacím filtrům polovodičových regulátorů malých výkonů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, ža jádra jsou vytvořena z feritu s počáteční permeabilitou nejméně 1000 a ze spirálově stočeného ocelového pásku s obsahem 0,05 až 2 t hmotnostní uhlíku a v němž obsah manganu nebo hliníku nepřestoupí 0,7 %> hmotnostních. Ferit je nekovový kysličníkový feromagnetický materiál, který po konečném výpalu má charakter keramiky.

Má velmi vysoký měrný odpor, takže tlumivka s feritovým jádrem je účinné i při velmi vysokých kmitočtech. Pro regulátory malých výkonů je proud protékající odrušovací tlumivkou malý a vinutí lze dimenzovat tak, aby provozní teplota tlumivky se pohybovala v mezích, kdy není na závadu teplotní závislost permeability a malá indukce nasycení, kterou ferit se jinak vyznačuje. Druhá složka jádra, tj. ocelový pásek spirálově stočený má dvojí vliv, který byl ověřen výzkumem. Při nízkých rušivých kmitočtech, jejiohž proudová intenzita je velkáa které zmagnetují feritové jádro často až do nasycení, přejímá indukční tok a ve výsledném účinku tlumí rušivé signály. Mimo to tlumí parazitní rezonanční špičky, které se objevují v oblasti vysokých kmitočtů, použijs-li se samotného feritového jádra. Ocelová složka takto složeného jádra musí být vhodně dimenzována, aby rezonanční špičky byly účinně tlumeny, anlžby podstatně stouply ztráty v jádře. Vhodný poměr hmotnosti obou složek byl empiricky stanoven na 40 až 80 % feritu a 60 až 20 % oceli s obsahem 0,05 % uhlíku, s technologickými příměsemi manganu a hliníku do 0,7 % pro každou příměs.

Tyto nově objevené vlastnosti takto složeného jádra, jež nelze jinak dosáhnout a které jsou přitom rozhodující pro kvalitu a účinnost odrušovací tlumivky pro odrušovací filtry, umožňují vyrábět polovodičové regulátory pro malé výkony ekonomicky i technicky velmi efektivně.

Toroid z ooelového pásku lze vyrobit bud tak, že se pásek spirálově stočí do prsten oe stejných rozměrů jako feritové jádrb, k němuž se přiloží, nebo tak, že se pásek navine na feritové jádro, přičemž výsledná výška složeného jádra zůstane stejná a zvětší se pouze vnější průměr. Feritové jádro v tom případě tvoří jen pevnou podložku pro naví jení ocelového pásku. Toroid z ocelového pásku zpravidla nevyžaduje tepelné zpracování.

Výhodou složenýoh feritových jader podle vynálezu je jednoduchá, snadná a nenáročná výroba, velmi nízká cena materiálu a bezpečná výsledná funkce tlumivky a odrušovaoího filtru v polovodičovém regulátoru pro malé výkony. Jádra takto vyrobená bezpečně a plně vyhovují všem parametrům požadovaným pro 2. stupeň odrušení podle CSN 34 2850 (pro obyd lené oblasti).

Příklad.

Z feritové hmoty H 11-manganozinečnatý ferit s počáteční permeabilitou 2000-bylo vylisováno toroidní jádro a podrobeno předepsanému výpalu. Konečné rozměry jádra byly 0 35/45 nm, výška 10 mm. Z pásku oceli CSN 41 2041 o rozměru 0,1 x 5 mm bylo spirálově navinuto jádro stejného průměru, tj. 35/45 mm. Složené jádro bylo ovinuto izolační tkanicí a magnetovacím vinutím. Tlumivka s tímto jádrem byla použita v odrušovaoím filtru polovodičového regulátoru osvětleni s plynulou regulaoí příkonu v rozmezí 20 až 200 W. Filtr s touto tlumivkou potlačil rušení v celém rozsahu regulovanýoh výkonů na mez 2 podle CSN 34 2850. Měření bylo provedeno v kmitočtovém rozsahu 10 kiloherzů až 30 megaherzů a v žádné oblasti výstupní rušivý signál nepřestoupil hodnoty předepsané oitovanou normou.

Claims (1)

1. Složená feritová jádra pro odrušovaoí tlumivky k filtrům polovodičových regulátorů malýoh? výkonů vyznačená tím, že jsou vytvořena z feritové hmoty s počáteční permeahilitou minimálně 1000 a ze spirálově stočeného pásku z oceli, obsahující v hmotnostní konoentraol 0,05 až 2 í uhlíku a maximálně 0,7 % manganu nebo hliníku, ve vzájemném hmotnostním poměru 40 až 60 f> feritu a 60 až 20 % oceli.

   Vytiskly Moravské tiskařské závody,