DE2058509A1

DE2058509A1 - Funkentstoerdrossel gegen impulsartige Stoerspannungen

Info

Publication number: DE2058509A1
Application number: DE19702058509
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Kaiserswerth; Peter Kirmis; Heinz Dipl-Ing Wagner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1972-05-31
Also published as: CH536546A; AU3617271A; US3781740A; DE2058509C3; AT314690B; DE2058509B2; GB1367298A; NO133086B; BE775903A; FR2115417A1; NO133086C; NL7114511A; IT941775B; SE373975B; FR2115417B1

Description

Punkentstördrossel gegen impulsartige Störspannungen

Die Erfindung betrifft eine Funkentstördrossel mit einem aus verschiedenen Kernmaterialien zusammengesetzten Drosselkern, die insbesondere impulsartige Störspannungen, wie sie z. B. von Phasenanschnittssteuerungen hervorgerufen werden, abschwächt.

Bekannt sind bereits verschiedene Punkentstördrosseln mit zusammengesetzten Kernen, die möglichst verlustarme Materialien verwenden, die sich in ihrem Frequenzgang ergänzen, so daß diese Drosseln als möglichst breitbandige Übertrager wirken. Dazu werden, insbesondere gut gegeneinander isolierte, dünne Metallbleche verschiedener Formen aus unterschiedlichem Material oder Kerne aus Metallblech und Ferritkerne übereinandergeschichtet.

Zur Abschwächung von impulsartigen Störspannungen werden im GM 6 802 306 bereits Spulen mit Bandringkernen aus zwei .übereinandergewickelten Teilkernen vorgeschlagen, die hochwertige und teure Legierungen enthalten, die aber den Hachteil haben, daß sie trotz der hochwertigen Legierungen einen relativ großen Klirrfaktor zeigen, der gerade die Abschwächung der impulsartigen Störungen, die ein breites Spektrum von Frequenzen enthalten, vermindert.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, daß zur Abschwächung impulsartiger Störungen, wie sie z. B. bei Phasenanschnittssteuerungen mit Thyristoren auftreten, ein billiges Einbauteil aus einer Drossel und einem

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Querkondensator geschaffen wird, das in Größe und Preis den Halbleiterschaltungen der Konsum- und Industrieelektronik, z. B. für Lüfter, Drehzahlsteller und Helligkeitsregler, mit einer Leistungsaufnahme bis etwa 500 W angepaßt ist und deren Storspannungen unter den Störgrad N nach VDE 0875 absenkt, ohne den Regelbereich der genannten Schaltungen unzulässig zu verändern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Funkentstördrossel mit einem magnetischen Drosselkern aus mindestens zwei ringförmigen, axial übereinandergestapelten Teilkernen gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Bedämpfung von impulsartigen Störspannungen und Einschwingvorgängen im NF-Gebiet mindestens einer der Teilkerne mit großen Verlusten im Frequenzbereich der Einschwingvorgänge behaftet ist.

Magnetische Materialien mit großen Verlusten im NP-Gebiet bedampfen gerade die hier unerwünschten Einschwingvorgänge der Entstörschaltung, die z. B. durch eine Phasenanschnittssteuerung angeregt werden und den Augenblickswert des Laststromes unter den Haltestrom des Thyristors absenken und damit ein unerwünschtes Löschen des Thyristors hervorrufen können. Sie bieten außerdem den Vorteil einer deutlichen Kostenersparnis gegenüber den bisher verwendeten hochwertigen Materialien. Die Ringkernform bietet gegenüber allen anderen Kernformen, wie z. B. elliptische, U- oder E-Kerne mit möglichst kleinem Luftspalt, welche ebenfalls anwendbar sind, Vorteile durch ein besonders günstiges Verhältnis Kernverluste/Kernvolumen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung wurde zur Bedämpfung von Einschwingvorgängen im Frequenzbereich von 5 bis 15 kHz ein Drosselkern entwickelt, wobei ein Teilkern aus Ringen

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aus Si-haltigem Eisenblech zusammengesetzt und zur Erhöhung der Permeabilität, inabesondere im Frequenzbereich bis 10 MHz, mindestens ein weiterer Teilkern als Ferritkern mit einer Permeabilität von mindestens etwa 200 ausgebildet ist, wobei der Drosselkern durch die Wirkung des bzw. der Ferritkerne im Frequenzbereich zwischen 10 MHz und 300 MHz bei einer mit zunehmender Frequenz abnehmenden Permeabilität hohe Verluste aufweist. Dieser erfindungsgemäße Kernaufbau stellt eine Kombination von zwei Dämpfungsprinzipien dar: einerseits Umformung von Schwingungsenergie in Wärme durch hohe Verluste in besonders kritischen Frequenzbereichen, andererseits Abschwächung von HF-Störungen durch einen relativ hohen induktiven Widerstand im HF-Bereich. So läßt sich eine gleichmäßige Funkentstörung im gesamten gewünschten Bereich mit einem Minimum an Aufwand und Platzbedarf erreichen. Ein derartiger Drosselkern ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilkern aus Ringen aus einem kaltgewalzten, 2,9 bis 3,1 #, insbesondere 3,0 #, Si enthaltenden Eisenblech zusammengesetzt ist und ein zweiter Teilkern aus einem Ferrit besteht, der aus 47,55 Mol# Fe₂O,, 31,6 Mol# ZnO, 20,6 Mol$ NiO und 0,25 Mol# CoO zusammengesetzt und nach üblichen Methoden hergestellt ist, und daß der erstgenannte Teilkern 65 bis 85 fi, vorzugsweise 67 #, des wirksamen Querschnitts des Drosselkernes ausmacht.

Ein weiterer derartiger Kern ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilkern aus Ringen aus einem warmgewalzten, 4,3 bis 4,5 fi Si enthaltenden Eisenblech zusammengesetzt ist und ein zweiter Teilkern aus einem Ferrit besteht, der aus 47,55 Mol* Fe₂O₃, 31,6 Mol# ZnO, 20,6 Mol* NiO und 0,25 Mol* CoO besteht, und daß der erstgenannte Teilkern 65 bis 85 *, vorzugsweise 67 *, des Querschnitts des Drosselkernes ausmacht.

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Für die geforderte Verbraucherleistung von ca. 500 W ergibt sich als zweckmäßige Dimensionierung des Drosselkernes, daß der Außendurchmesser des Ferritringkernes und der Ringe aus Si-haltigem Eisenblech 34 mm, der Innendurchmesser des Ferritringkernes und der Ringe aus Si-haltigem Eisenblech 20 mm, die Höhe des Ferritringkernes 3 mm und die Blechstärke der Ringe aus Si-haltigem Eisenblech 0,35 mm beträgt.

Besonders kleine Abmessungen des Einbauteiles erhält man in Verbindung mit einem Kondensator von 0,1/uF durch eine Funkentstördrossel, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine höchstens zweilagige Wicklung auf den Becher mit dem Drosselkern aufgebracht ist und daß sich am Beginn der zweiten Lage die Wickelrichtung, nicht aber der Wickelsinn umkehrt. Diese Wicklungsart verringert vorteilhafterweise den Einfluß der Eigenkapazität der Spule, so daß Eigenresonanzen im zu unterdrückenden Frequenzbereich (KW-Bereich) vermieden werden, die beim sonst üblichen überwickeln des Spulenanfangs auftreten.

Die zu entstörenden Geräte werden u. a. in Wohn- oder Büroräumen eingesetzt, wofür ein geräuscharmes Arbeiten der Anordnung notwendig ist, was dadurch erreicht wird, daß der Drosselkern zur Geräuschdämpfung in einem isolierenden Becher mit einem elastisch bleibenden Gießharz vergossen wird, welches zum Zwecke einer besseren Wärmeleitfähigkeit mit etwa 40 % Quarzmehl versetzt ist. Der Zusatz von Quarzmehl zum Gießharz hat außerdem den Vorteil einer merklichen Kostensenkung. Zur gleichmäßigen Verteilung des Gießharzes im Becher und zur Begünstigung seines Eindringens zwischen die Ringe aus Übertragerblech und die einzelnen Teilkerne ist es zweckmäßig, daß der ringförmige Becher vorzugsweise lamellenartige Erhebungen an seinen Innenwänden besitzt, so daß der Drosselkern außerhalb dieser Erhebungen nicht an der

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Becherwand anliegt. Um eine Verteilung des Gießharzes über den Becherboden zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, daß auf dem Boden des Bechers Erhebungen angebracht sind, die einen Gang freilassen, so daß der Drosselkern auf den Erhebungen aufliegt und das Gießharz sich durch den Gang über den ganzen Becher verteilen kann.

Im folgenden soll die Erfindung an einem Beispiel erläutert werden.

Die Figur zeigt eine geschnittene Darstellung einer ringförmigen Drossel gemäß der Erfindung, in deren linker Schnittfläche die Vergußmasse nicht dargestellt ist.

Der Drosselkern _[ besteht aus einem Teilkern 2 aus 17 Ringen aus einem kaltgewalzten, etwa 3 # Si enthaltenden Eisenblech, Blechstärke 0,35 mm, und aus einem Teilkern 3 aus Ferrit, der aus 47,55 Mol# Fe₃O₅, 31,6 Mol# ZnO, 20,6 Mol# NiO und 0,25 Mol# OoO zusammengesetzt und nach üblichen Methoden hergestellt ist. Der Teilkern 3 weist eine Höhe von 3 mm auf, so daß sein wirksamer Querschnitt 1/3 und der des Teiikerns 2 aus Si-haltigem Eisenblech 2/3 des wirksamen Querschnittes des Drosselkerns J_ ausmacht. Der Drosselkern _T liegt in einem mit einem Deckel 7 verschlossenen Becher 4 auf Erhebungen 5 auf dem Becherboden auf, die einstückig mit den Lamellen 11 an den Wänden des Bechers 4 verbunden sind. Durch den zwischen den Erhebungen 5 verbleibenden Gang hat sich das nach dem Aushärten elastisch bleibende Gießharz 6, dem zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit etwa 40 $> Quarzmehl beigefügt sind, über den Becher verteilt. Es füllt die Räume zwischen den Lamellen 11 aus und ist zwischen die Ringe aus Übertragerblech des Teilkernes 2 und zwischen die Teilkerne 2 und 3 eingedrungen, wodurch eine gute Geräuschdämpfung erreicht ist. Den mit dem Deckel 7 ver-

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schloesenen Becher 4 umschließt eine zweilagige Wicklung 8, die nach der ersten Lage ihre Wickelrichtung, nicht aber ihren Wickelsinn ändert, so daß ihr Wicklungsanfang 9 nicht überwickelt ist.

9 Patentansprüche
1 Figur

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Claims

Patenten Sprüche

( 1.)Punkentstördrossel mit einem magnetischen Drosselkefn ~~"' aus mindestens zwei ringförmigen, axial übereinandergestapelten Teilkernen, die in einem isolierenden, allseitig geschlossenen Becher untergebracht sind, auf den mindestens eine Wicklung aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet , daß zur Bedämpfung von impulsartigen Störspannungen und Einschwingvorgängen im NF-Gebiet mindestens einer der Teilkerne (2,3) mit den großen Verlusten im Frequenzbereich der Einschwingvorgänge behaftet ist.
2. Funkentstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bedämpfung von Einschwingvorgängen im Frequenzbereich von 5 bis 15 kHz ein Teilkern (2) aus Si-haltigem Eisenblech zusammengesetzt und zur Erhöhung der Permeabilität, insbesondere im Frequenzbereich bis 10 MHz, mindestens ein weiterer Teilkern (3) als Ferritkern mit einer Permeabilität von mindestens etwa 200 ausgebildet ist und daß der Drosselkern (J_-) durch die Wirkung des bzw. der Ferritkerne zwischen 10 MHz und 300 MHz bei einer mit zunehmender Frequenz abnehmenden Permeabilität hohe Verluste aufweist.
3» FunkentstördroBsel nach Anspruch 2, dadurch gekennzei ohne t , daß ein Teilkern (2) aus Ringen aus einem kaltgewalzten, 2,9 bis 3,1 % insbesondere 3,0 # Si enthaltenden Eisenblech zusammengesetzt ist und ein zweiter Teilkern, aus einem Ferrit besteht, der aus 47,55MoIfG Fe₃O₃, '31,6'MoIJf ZnO, 20,6 MoI^ MiO und 0,25 Mo 1# CoO zusammengesetzt und nach üblichen Methoden hergestellt ist, und daß der erstgenannte Teil-

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kern (2) 65 "bis 85 $, vorzugsweise 67 $, des wirksamen Querschnitts des Drosselkernes (Y) ausmacht.
4. Punkentstördrossel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teilkern (2) aus Ringen aus einem warmgewalzten, 4,3 bis 4,5 $ Si enthaltenden Eisenblech zusammengesetzt ist und ein zweiter Teilkern

(3) aus einem Ferrit besteht, der aus 47» 55 Mol# FepO,, 31,6 Mo1# ZnO, 20,6 Mol# NiO und 0,25 Mol# CoO besteht, und daß der erstgenannte Teilkern (2) 65 bis 85 #, vorzugsweise 67 #, des Querschnitts des Drosselkerns (Y) ausmacht.
5. Punkentstördrossel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Perritringkernes und der Ringe aus Si-haltigem Eisenblech 34 mm, der Innendurchmesser des Ferritringkerneß und der Ringe aus Si-haltigem Eisenblech 20 mm, die Höhe des Perritringkernes 3 mm und die Blechstärke der Ringe aus Si-haltigem Eisenblech 0,35 mm beträgt.
6. Punkentstördrossel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine höchstens zweilagige Wicklung (8) auf den Becher (4) mit dem Drosselkern (Y) aufgebracht ist und daß sich am Beginn der zweiten Lage die Wickelrichtung, nicht aber der Wickelsinn umkehrt.
7. Punkentstördrossel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkern zur Geräuschdämpfung in dem isolierenden Becher (4) mit einem elastisch bleibenden Gießharz (6) vergossen wird, welches zum Zwecke einer besseren Wärmeleitfähigkeit mit etwa 40 fi Quarzmehl versetzt ist.

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8. Funkentstördrossel nach Anspruch 7» dadurch gekenn zei chne t , daß der ringförmige Becher (4) vorzugsweise lamellenartige Erhebungen (11) an seinen Innenwänden besitzt, so daß der Drosselkern (Y) außerhalb dieser Erhebungen nicht an der Becherwand anliegt.

9· Funkentstördrossel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem Boden des Bechers Erhebungen (5) angebracht sind, die einen Gang freilassen, so daß der Drosselkern (Y) auf den ■Erhebungen (5) aufliegt und das Gießharz'(6) durch den Gang sich über den ganzen Becher verteilen kann.

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