DE1174858B - Entstoerdrossel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 b

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21a4-76

S 79090 IXd/21 a4
19. April 1962
30. Juli 1964

Die Erfindung betrifft eine Entstördrossel, insbesondere zur Dämpfung von Hochfrequenzströmen im Bereich von etwa 150 kHz bis etwa 35 GHz.

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 entfernen. Zu diesem Zweck verwendet man Entstördrosseln oder Durchführungskondensatoren. Auch die Kombination beider Elemente in der Art von Entstörfiltern ist bereits bekannt.

Entstördrosseln können in bekannter Weise derart aufgebaut sein, daß die Stromleitungen auf einen Kern, ζ. B. einen magnetisierbaren Ringkern, gewikkelt sind, so daß der Ringkern die Dämpfung der Stromleitungen übernimmt. Es ist auch bekannt, Stromleitungen mit einem ferromagnetischen Mantel zu umgeben. Dieser Mantel kann auch in Form einer aufschiebbaren Perle, Scheibe oder eines Röhrchens ausgebildet sein. Die um den Stromleiter erregten magnetischen Felder verlaufen dann im wesentlichen im ferromagnetischen Mantel, der der induktiven Belastung dieser ummantelten Stromleitungen dient. Es hat sich nun gezeigt, daß sich die Permeabilität derartiger Werkstoffe in Abhängigkeit von der Felderregung vermindert. Insbesondere bei großen magnetischen Felderregungen, die bei Starkstromleitungen auftreten, wird die Permeabilität der Mantelleiter außerordentlich herabgesetzt, so daß man wegen dieser Magnetfeldabhängigkeit der Permeabilität nur solche ferromagnetischen Materialien verwendete, die eine verhältnismäßig geringe Anfangspermeabilität von etwa weniger als μ = 50 aufweisen.

Darüber hinaus ist es bekannt, die getrennt geführten 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. Ferner ist die Verblockung von Heizfädenanschlüssen bei indirekt geheizten Röhren mittels einer Ferrithülse bekannt. Hierbei treten nur geringe Ströme auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß mit einer Entstördrossel, insbesondere für Starkstrom-Entstördrossel

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Manfred Ortloff, Regensburg

leitungen, eine sehr starke induktive, gegebenenfalls bei sehr hohen Frequenzen gemäß dem Verlustfaktor des ferromagnetischen Materials auch ohmsche Belastung bei geringstem Raumbedarf für eine Mehrzahl von Stromleitungen erreicht wird.

Die Erfindung bei einer Entstördrossel mit einem Mantel aus ferromagnetischem Material, wie Ferrit od. dgl., besteht darin, daß mehr als zwei Stromleitungen gemeinsam vom Mantel umgeben sind und die Summe der in einer Richtung fließenden Ströme etwa der Summe der in der entgegengesetzten Richtung fließenden Ströme entspricht.

Dadurch ist es möglich, den Mantel aus ferromagnetischem Material mit relativ hoher Anfangspermeabilität von mehr als 100, ζ. Β. μ = 1000, zu bilden, ohne daß sich diese Permeabilität und damit die induktive Wirkung bei Betrieb der Drossel in der angegebenen Weise vermindert. Die Entstörwirkung ist gegenüber den seither bekannten Entstördrosseln außerordentlich verbessert. Der Raumbedarf kann insbesondere bei einer großer Anzahl zu entstörender .Leitungen — z. B. zwanzig — außerordentlich klein gehalten sein, da nicht mehr jede einzelne Leitung ummantelt sein muß. Auch die Breitbandigkeit der Dämpfung ist besser als bei den angegebenen bekannten Dämpfungsanordnungen.

Der Mantel aus ferromagnetischem Material kann rohrförmig, scheibenförmig oder in anderer geeigneter Form gestaltet sein. Im allgemeinen wird eine vollständige Ummantelung der gebündelten Stromleitungen empfohlen, da dabei der Mantelkern nicht geschert ist, sich also eine relativ hohe Permeabilität beibehalten läßt und auch die magnetischen Streufelder minimal 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 wer-

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den sollen, dann empfiehlt sich die Verwendung erfindungsgemäßer Entstördrosseln mit einem Mantel, der einen axial verlaufenden Schlitz aufweist. Die Leitungen können dabei einzeln durch den Schlitz in das Innere des Mantels eingelegt werden. Der Schlitz hat jedoch den Nachteil, daß der Kern geschert ist und sich die Induktivität der Entstördrossel vermindert.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Entstördrossel durch ein oder mehrere hintereinander angeordnete ferromagnetische Rohre, Scheiben oder dergleichen mit unterschiedlicher Anfangspermeabilität angeordnet. Diese Anordnung ist insbesondere dann zu empfehlen, falls die Entstördrossel als verteilte LC-Kette — gemäß der kapazitiven Kopplungen der ummantelten Stromleitungen untereinander — wirken soll. Eventuell auftretende Resonanzstellen werden durch die unterschiedliche Belastung verwischt. Da die gyromagnetische Resonanzfrequenz bei Ferriten und anderen: ferromagnetischen Materialien nach niedrigen Frequenzen mit zunehmender Anfangspermeabilität 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.

Zur Ausbildung einer weitgehend streufeldarmen Entstördrossel wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, eine doppelte Anzahl von Leitern innerhalb der Entstördrossel anzuordnen und jeden Strom sowohl in der einen als in der entgegengesetzten Richtung gleichmäßig auf zwei im Mantel symmetrisch angeordneten Leitungen — ein Leitungspaar — zu verteilen. Die magnetischen Streufelder werden durch diese Paaranordnung nahezu kompensiert. 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. 2 bis 8 sind Beispiele für die Ausbildung von erfindungsgemäßen Entstördrosseln dargestellt.

In Fig. 1 ist zunächst die Abhängigkeit der Permeabilität μ von der magnetischen Felderregung H, die sich zur Strombelastung/ proportional verhält, angegeben. Es ist dargestellt, daß ein ferromagnetisches Material mit einer hohen Anfangspermeabilität μ^ j bei großer Erregung kleinere Werte annimmt als ein anderes ferromagnetisches Material mit bedeutend kleinerer Anfangspermeabilität μ_Αζ. Ausdiesem Grunde wurden bei ummantelten Entstördrosseln seither Materialien mit verhältnismäßig niedriger Anfangspermeabilität verwendet.

In F i g. 2 ist eine erfindungsgemäße Entstördrossel mit einem rohrförmigen Mantel 1 aus Ferrit der Permeabilität μ^ = 1000 dargestellt. Durch den Ferritmantel sind drei Stromleitungen 3 α bis 3 c geführt. Die durch die Ströme in dem Ferritmantel erzeugten Magnetfelder kompensieren sich weitgehend, wenn der auf der Leitung 3 α entlanggeführte StTOmZ₁ der Summe der auf den Leitungen 36 und 3 c in entgegengesetzter Richtung entlanggeführten Ströme I₂ und /₃ entspricht. 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 an sich bekannte Weise Hochfrequenzströme kapazitiv in der Art eines Durchführungskondensators abzuleiten.

In Fig. 3 ist ein Schnitt A-A der in Fig. 2 dargestellten Entstördrossel dargestellt.

Nach F i g. 4 ist der ferromagnetische Mantel aus drei rohrförmigen Teilen la bis Ic mit unterschied-Ocher Permeabilität aufgebaut. Die Permeabilität nimmt beispielsweise von Teil la bis Ic von μ_Αα = 2000 über μ_ΑΙ> = 500 nach μ_Αι, = 100 ab. Der dreiteilige Mantel ist durch eine rohrförmige Ummantelung 4 zusammengehalten.

In F i g. 5 ist eine symmetrische Aufteilung zweier Leitungen zu zwei Leitungspaaren dargestellt. Dabei wird der in der einen Richtung der Entstördrossel entlanggeführte Strom I₁ auf zwei Leitungen eines Paares und der entgegengesetzt verlaufende Strom I₂

auf die Leitungen des anderen Paares jeweils gleichmäßig verteilt.

In Fig. 6 ist eine entsprechende symmetrische Aufteilung von vier Strömen I₁ bis /₄ auf vier Leitungspaare dargestellt.

Nach Fig. 7 ist das aus sechs Leitungen 3a bis 3/ bestehende Leitungsbündel innerhalb des ferromagnetischen Mantels wendelförmig tordiert entlanggeführt. Nach F i g. 8 besteht der ferromagnetische Mantel aus einer Ferritscheibe 1 mit einem axial verlaufenden Schlitz 5, durch den die Leitungen 3 einzeln eingelegt worden sind. Gegebenenfalls kann der Schlitz nach der Einführung der Leitungen mit ferromagnetischem Material wieder geschlossen werden, um die Wirkung der Scherung und damit die Streuung magnetischer Felder herabzusetzen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Entstördrossel, insbesondere für Starkstromleitungen zur Dämpfung von Hochfrequenzströmen im Bereich von 150 kHz bis 35 GHz, mit einem Mantel aus ferromagnetischem Material, wie Ferrit u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Stromleitungen gemeinsam vom Mantel umgeben sind und die Summe der in einer Richtung fließenden Ströme etwa der Summe der in der entgegengesetzten Richtung fließenden Ströme entspricht.

2. Entstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Mantels eine Anfangspermeabilität von mehr als 100, z.B. μ_Α = 1000, aufweist.

3. Entstördrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel rohrförmig ist.

4. Entstördrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel scheibenförmig ist.

5. Entstördrossel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel zum Einlegen der Leitungen einen axial verlaufenden Schlitz aufweist.

6. Entstördrossel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz mit ferromagnetischem Material ausgefüllt ist.

7. Entstördrossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus mehreren hintereinander angeordne-

ten Röhren, Scheiben od. dgl. mit unterschiedlicher Anfangspermeabilität zusammengesetzt ist.

8. Entstördrossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine doppelte Anzahl von Leitungen durch den Mantel geführt und jeder Strom gleichmäßig auf zwei im Mantel symmetrisch angeordneten Leitungen -—■ ein Leitungspaar — verteilt ist.

9. Entstördrossel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsbündel wendelförmig tordiert im Mantel entlanggeführt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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