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Entstördrossel-Kombination für hohe Stromstärken Die Erfindung betrifft
eine Entstördrossel-Kombination für hohe Stromstärken, insbesondere von mehr als
100 A, die sich durch eine besondere Streufeldarmut auszeichnet.
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Es ist bereits bekannt, die Streufeldarmut bei Drosseln dadurch zu
verbessern, daß man dieselben in Ringkernform ausbildet. Es ist auch schon vorgeschlagen
worden, die magnetischen Streufelder solcher Ringkerndrosseln durch einen besonders
kompensierenden Aufbau, unter Umständen mit Teilabschirmungen u. dgl., zu verkleinern.
In jedem Fall ist es jedoch bei diesen Drosseln notwendig, die Spulenwicklung und
den Kern sehr gleichmäßig und symmetrisch auszuführen. Für niedrige Stromstärken
läßt sich diese Forderung gut erfüllen, weil die Spulendrähte dünn sind und sich
der Kernoberfläche anschmiegen. Bei dicken Wickeldrähten, wie sie für höhere Stromstärken,
z. B. 100 A oder mehr, notwendig sind, ist dagegen die Formbarkeit schlecht. Die
notwendige Gleichmäßigkeit. im Wicklungsaufbau läßt sich daher äußerst schwer erreichen.
Das Verhältnis Nutzvolumen zu totem Raum ist bei großen streufeldarm aufgebauten
Ringkerndrosseln besonders ungünstig. Die Drosseln haben außerdem einen beachtlich
großen Raumbedarf.
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Darüber hinaus ist bereits ein mechanischer Stromumformer bekanntgeworden,
bei dem zwischen der mechanischen Umpoleinrichtung und dem Drehstrom-Wechselstrom-Umformer
induktive Glieder zur Abflachung der sogenannten »Stromsprünge«, die bei den Umschaltungen
der mechanischen Stromumformer auftreten, eingesetzt sind. Diese induktiven Glieder
bestehen aus einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Rohren, um die ein oder mehrere
Eisenkerne angeordnet sind. Die Eisenkerne bestehen aus bandförmigen Eisen-Nickel-Legierungen,
die, bedingt durch ihre hohe elektrische Leitfähigkeit, bei Entstördrossel-Kombinationen
unter Umständen zu nachteiligen Eigenschaften führen können. Zur Verminderung der
bei diesem Stromumformer unerwünschten »Luft-Induktanz«, d. h. der Induktanz eines
einzelnen Leiters, bei dem der bzw. die Eisenkerne entfernt sind, wird hierbei die
Kürzung der induktiven Glieder vorgeschlagen.
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Es ist bekannt, daß sich die Induktivität von Leitungen erhöhen läßt,
wenn der Leiter mit einem magnetisierbaren Material umhüllt wird. Eine solche Ausbildung
besteht in der technischen Umkehr der Ringkerndrosseln und durch Ausnutzung der
magnetisch belasteten Leitung. Praktisch ausgenutzt hat man dieses jedoch nur bei
hohen Frequenzen, z. B. mehreren Megahertz, wenn die mit tragbaren Leiterlängen
erreichbaren Induktivitäten nur niedrig sind, jedoch in dem betrachteten Frequenzbereich,
z. B. UKW, bereits ausreichend hohe Scheinwiderstände ergeben. Diese magnetisch
belasteten Leitungen haben ein verhältnismäßig großes äußeres Streufeld.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entstördrossel-Kombination
möglichst hoher Induktivität für hohe Stromstärken, insbesondere von mehr als 100
A, zu schaffen, die sich unter Vermeidung der vorstehend erwähnten Nachteile durch
einen einfachen Aufbau und durch Streufeldarmut auszeichnet.
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Die Erfindung bei einer Entstördrossel-Kombination für hohe Stromstärken,
insbesondere über 100 A, mit einer oder mehreren streufeldarmen Drosseln, die aus
mehreren mit magnetisierbarem Werkstoff, z. B. Ferrit, ummantelten, nebeneinander
angeordneten Stromleiterelementen zusammengesetzt sind, besteht darin, daß die Stromleiterelemente
in Gruppen von vier Elementen über- und nebeneinander angeordnet und .die benachbarten
Elemente jeder Gruppe mit entgegengesetzter Stromrichtung, die benachbarten Elemente
verschiedener Gruppen dagegen in paralleler Stromrichtung geschaltet sind.
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Die magnetischen Momente der einzelnen Stromleiterelemente heben sich
nach der Erfindung in ihrer Gesamtheit außerhalb der Entströdrossel-Kombination
weitgehend auf. Es ist vorteilhaft, den gegenseitigen Abstand der Stromleiterelemente
und die Eigenkapazität der Entstördrossel-Kombination möglichst gering zu halten.
Die Entstörwirkung ist dann verhältnismäßig breitbandig und reicht vom Langwellen-
bis zum UKW-Bereich.
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Im einzelnen ist die erfindungsgemäße Entstördrossel-Kombination aus
geometrisch gleichartigen Stromleiterelementen folgenden Prinzips aufgebaut:
Auf
ein stromführendes Leiterstück sind Ringkerne oder ein langer Zylinderkern aus magnetischem
Werkstoff, z. B. Karbonyleisen, Ferrit od. dgl., geschoben. Diese Teile bilden ein
Stromleiterelement. Durch die Serienschaltung mehrerer derartiger Stromleiterelemente
läßt sich eine hohe konzentrische Induktivität herstellen, weil die Induktivität
des Leiters jeweils entsprechend der Ringkernpermeabilität der magnetischen Kerne
heraufgesetzt wird. Diese Entstördrossel-Kombination ist im Prinzip eine Ringkerndrossel
mit nur einer Windung.
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Derartige Stromleiterelemente sind erfindungsgemäß übereinander und
nebeneinander angeordnet. Eine gute Streufeldarmut außerhalb der Entstördrossel-Kombination
wird dann erreicht, wenn die Kombination aus vier, acht oder einer größeren durch
vier teilbaren Anzahl von Strömleiterelementen besteht. Die elektrische Verbindung
der Stromleiterbolzen bzw. -stäbe wird derart vorgenommen, daß die benachbarten
Stromleiterelemente innerhalb einer Vierergruppe entgegengesetzte Stromrichtung
haben.
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Beim Aufbau der erfindungsgemäßen Entatördrossel-Kombination unterscheidet
man Kombinationen für eine und für mehrere zu entstörende Leitungen.
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Entstördrossel-Kombinationen, die als selbständige Bauelemente für
die Schaltung einer Leitung verwendet werden, sind erfindungsgemäß nach der oben
angegebenen Anordnung, also in einer durch vier teilbaren Anzahl von Stromleiterelementen
stapelförmig angeordnet und mit in benachbarten Stromleitereleinenten jeweils entgegengesetzt
verlaufender Stromrichtung aufgebaut.
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Bei Mehrfachentstördrossel-Kombinationen unterscheidet man zwei Ausführungen:
einmal Entstördrossel-Kombinationen für zwei und mehr Leitungen, die von ungleichem
Strom durchflossen werden, und zum anderen Zweifachentstördrossel-Kombinationen,
die von je einem Strom gleicher Stärke durchflossen werden.
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Entstördrossel-Kombinationen der ersten Ausführung, also mit ungleich
großen Arbeitsströmen, werden zweckmäßigerweise aus einer einzelnen Entstördrossel-Kombination
zusammengestellt. Dieses Verfahren ist auch bei den Anordnungen aus zwei Entstördrossel-Kombinationen
anwendbar. Bei der Zusammenschaltung mehrerer Entstördrossel-Kombinationen zu einer
Bauform für mehrere Leitungen ist es vorteilhaft, wenn die nicht zu gleichen Kombinationen
gehörenden, aber nebeneinanderliegenden Stromleiterelemente in gleicher Stromrichtung
durchflossen werden. Es wird dadurch vermieden, daß sich die magnetischen Restmomente
der Entstördrossel-Kombination im Nahfeld verstärken.
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Die gleiche vorteilhafte Anordnung läßt sich auch bei einzelnen Entstördrossel-Kombinationen
durchführen, die eine Mehrzahl von vier Stromleiterelementen (Vierergruppen) haben.
Bei diesen werden jeweils die benachbarten, aus vier Elementen bestehenden Gruppen
so in den Stromfluß eingeschaltet, daß die neben dem nächsten Drosselteil (Vierergruppe)
liegenden Stromleiterelemente gleiche Stromrichtung aufweisen.
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Bei Anordnungen mit zwei oder mehreren Entstördrossel-Kombinationen
ist auch eine Verschachtelung der Stromleiterelementenpaare zur besseren gegenseitigen
magnetischen Streufeldkompensation zweckmäßig. hierbei ist ebenfalls zu beachten,'
:däß die aus jeweils mindestens einer Vierergruppe bestehenden Kombinationen so
neben der fremden Gruppe angeordnet sind, daß die dann nebeneinanderliegenden Stromleiterelemente
in gleicher Richtung vom Strom durchflossen werden. Es können auch zwei oder mehr
Bntstördrossel-Kombinationen senkrecht aufeinander angeordnet werden.
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Da geringe Unsymmetrien im mechanischen Aufbau und damit in den elektrischen
Eigenschaften der erfindungsgemäßen Entstördrossel-Kombination bei der Fertigung
auftreten können, wird in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, Justier-und
Verstelleinrichtungen anzubringen, durch die der Abstand der einzelnen Stromleiterelemente
korrigiert bzw. verstellt werden kann.
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Eine zusätzliche Verringerung des äußeren magnetischen Streufeldes
kann gegebenenfalls in an sich: bekannter Weise durch Abschirmbleche vorgenommen
werden.
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Diese durch einen derartigen Aufbau erzielten Eigenschaften müssen
auch im Betrieb bei starken mechanischen Belastungen erhalten bleiben. So ist es
in weiterer Ausbildung der Erfindung vorteilhaft, die `Gesamtanordnung nach ihrem
Zusammenbau in an sich bekannter Weise in mechanisch stabile Massen; z. B. Kunstharz,
wie Äthoxylinharz oder auch magnetisierbare isolierende Werkstoffe, einzubetten
oder mit diesen zu umgießen.
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In den F i g. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt die. Vorderansicht einer erfindungsgemäßen streufeldarmen
Entstördrossel-Kombina:-tion. la bis 1d sind die stromleitenden Bolzen, wobei die
Stromrichtung dieser Bolzen in den Diagonalen, also z. B. 1 a und 1 c bzw. 1 b und
1 d, gleich, aber in benachbarten Stromleiterelementen, also z. B. 1 a und 1 b bzw.
1 a und 1 d bzw. 1 c und 1 b bzw. 1 c und l d, entgegengesetzt ist. Mit 4
sind die Stromleiteranschlußelemente und mit 6 das Verbindungsstück zwischen den
benachbarten Stromleiterbolzen 1b und 1c bezeichnet. Die isolierende Platte 2 hält
die Bolzen in gleichem Abstand.
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In F i g. 2 ist im Schnitt die in F i g. 1 gezeigte erfindungsgemäße,
streufeldarme, aus vier Stromleiterelementen bestehende Entstördrossel-Kombination
dargestellt. Mit 1 a und 1 b sind stromleitende Bolzen bezeichnet. Diese Bolzen
werden durch isolierende Scheiben 2 in entsprechendem Abstand gehalten. Die Bolzen
sind durch magnetisierbares Material 3, z. B. Karbonyleisen, umgeben. Die Stromzuführung
zu der Entstördrossel-Kombination geschieht durch ein winklig gebogenes Stromanschlußstück
4, und die elektrische Kontaktgabe zwischen den dargestellten Stromleiterbolzen
wird durch ein elektrisch leitendes Verbindungsblech 5 vorgenommen. Die Stromrichtung
im Bolzen 1 b ist entgegengesetzt der Stromrichtung des Bolzens la. Der Bolzen 1b
ist über das Verbindungsstück 6 mit dem nicht dargestellten weiteren Stromleiterelement
elektrisch kontaktiert.
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F i g. 3 zeigt eine aus zwei Entstördrossel-Kombinationen zu je acht
Stromleiterbauelementen zusammengesetzte Anordnung in schematischer Darstellung
mit Vierergruppen zur Entstörung von zwei zum gleichen Stromkreis gehörenden Leitungen.
Die stark ausgezogenen Verbindungslinien zwischen den einzelnen Stromleitern stellen
die an der Vorderseite sichtbaren, elektrisch leitenden Verbindungsstücke
und
die unterbrochen ausgezogenen Linien stellen die nicht sichtbaren, auf der Hinterseite
angebrachten Verbindungsstücke zwischen den Stromleiterbolzen dar. Die zu der einen
Entstördrossel-Kombination gehörenden Stromleiterelemente sind mit la bis l h, die
zur anderen Entstördrossel-Kombination gehörenden mit 1'a bis 1'h bezeichnet. Die
nebeneinanderliegenden Stromleiterelemente, die nicht zur gleichen Entstördrossel-Kombination
gehören, haben gleiche Stromrichtung. Der Strom fließt in 1 d und 1'a, in 1 c und
1'b, in 1 e und 1'h sowie in 1 f und 1'g, jeweils auf das Paar bezogen, in gleicher
Richtung.
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In F i g. 4 ist ein Teilschnitt einer Entstördrossel-Kombination mit
einer Justiervorrichtung dargestellt. Dabei ist ein. Stromleiterbolzen 1 b fest
in den Bohrungen zweier isolierender Distanzstücke 2a und 2b
festgelegt.
Der Stromleiterbolzen 1 a dagegen wird in einem Verstellorgan 7 gehaltert, mit dem
der Abstand A zwischen den beiden Stromleiterbolzen 1a und 1 b variiert werden kann.