DE2245208A1

DE2245208A1 - Funk-entstoerdrossel

Info

Publication number: DE2245208A1
Application number: DE19722245208
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schaller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-14
Filing date: 1972-09-14
Publication date: 1974-03-28
Also published as: DE2245208B2; DE2245208C3; GB1416403A; IT993190B; DD106736A5; BE804868A; JPS4964861A; NL7308523A; FR2200703A1; LU67367A1; CH557582A

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Funk-Entstördrossel zur Dämpfung unsymmetrischer und symmetrischer Störungen, mit einem ferromagnetischen Kern, auf dem wenigstens zwei in entgegengesetzter Richtung vom Betriebsstrom durchflossene Wicklungen aufgebracht sind.

Funk-Entstördrosseln werden als·Längsglieder in Entstörschaltungen eingesetzt und sollen dem sie durchfließenden Betriebsstrom keinen großen Widerstand entgegensetzen. Neben dem ohmschen Widerstand soll auch der induktive Widerstand bei der Frequenz des Nutzstromes möglichst gering sein. Verwendet werden daher bevorzugt Kernformen mit großer Scherung, z.B. Stabkerne. Die erreichbare Induktivität ist hier gering, da nicht zu viele Windungen aufgebracht werden können, die zu großen Abmessungen und zu hohen'ohmschen Verlusten führen würden.

Die Verwendung geschlossener Kernformen in der Form der sogenannten stromkompensierten Drosseln ist ebenfalls bekannt. Diese stromkompensierten Drosseln bedampfen jedoch hauptsächlich die unsymmetrisehen Störströme, d.h. die Störströme, die zwischen den stromführenden Leitungen und der Erde fließen. Die für die Bedämpfung der symmetrischen Störströme notwendige Streuinduktivität ist bei diesen Drosseln gering.

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Im deutschen Gebrauchsmuster 7 037 848 ist eine Maßnahme zur Erhöhung der Streuinduktivität von derartigen stromkompensierten Drosseln beschrieben. Hierbei werden die bewickelten Ringkerne in einen Becher aus elektrisch und/oder magnetisch leitfähigem Material eingebaut, wobei zwischen Becher und eigentlicher Drossel ein definierter enger Abstand bleib+·«

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funk-Ent.stördrossel mit verbesserter Dämpfung von symmetrischen und unsymmetrisehen Störungen anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer eingangs erwähnten Funk-Entstördrossel dadurch gelöst, daß der Kern einen ersten, praktisch luftspaltlosen magnetischen Kreis besitzt, daß in 6er Mitte zwischen den Wicklungen wenigstens ein Mittelschenkel aus ferromagnetischem Material angebracht ist, der einen zweiten magnetischen Kreis, der abschnittsweise mit dem ersten magnetischen Kreis identisch ist, bildet, und daß dieser zweite magnetische Kreis einen Luftspalt besitzt und für die vom Betriebsstrom hervorgerufene Durchflutung dimensioniert ist.

Für die unsymmetrisehen Störströme wirkt eine derartige Drossel wie eine sogenannte stromkompensierte Drossel, da im magnetischen Kreis kein Luftspalt liegt, und sie daher eine große Induktivität besitzt. Für die symmetrischen Störströme wirkt die erfindungsgemäße Drossel dagegen wie eine Stabkerndrossel, .jedoch mit wesentlich höheren Induktivitätswerten als diese, da die Scherung der magnetischen Kennlinie wegen des wesentlich kleineren Luftspaltes geringer ist. Die Größe des Luftspaltes richtet sich nach den magnetischen Eigenschaften des Kernmaterials, nach der Windungs-

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zahl und nach der Höhe des Betriebsstromes. Er muß so groß sein, daß eine Sättigung des magnetischen Materials im Mittelschenkel vermieden wird. Besonders geeignet ist die erfindungsgpmäße Drossel zur Entstörung von elektrischen Geräten und Anlagen, deren hochfVeauenter, symmetrischer Innenwi rl erstand klein ist, z.B. Schaltkontakte von Relais
und Schaltschütze.

Vorteilhaft ist der Drosselkern aus zwei Ε-Kernen zusammengesetzt, wobei die Wicklungen auf den beiden Außenschenkeln aufgebracht sind und der Mittelschenkel den Luftspalt besitzt. Bei der Verwendung von Ε-Kernen ist der Zusammenba\i der Drossel besonders einfach.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird als Drosselkern ein Ringkern mit einem luftspaltbehafteten, im Durchmesser angeordneten Mittelsteg verwendet. Bei einem derartigen Kern ist der erste magnetische Kreis absolut luftspaltlos, so daß sich eine besonders hohe Induktivität für die
Entstörung der unsymmetrischen Störungen ergibt.

Sollen mehr als zwei Leiter gleichzeitig entstört werden,
so ist der Drosselkern vorzugsweise ein Ringkern, mit gleichmäßig am Umfang verteilten, der Zahl der aufgebrachten Wicklungen entsprechenden Mittelstege, die speichenartig zum
Ringkernmittelpunkt hinstreben und dort gegenseitig durch Luftspalte getrennt' sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausbildung der Erfindung
ist der Drosselkern ein handelsüblicher Ringkern, wobei der bzw. die Mittelstege in das Mittelloch des Ringkernes nachträglich eingesetzt sind und die Luftspalte zwischen Ring-

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kern und Mittelsteg liefen. Vorteilhaft sind die Mittelstere eingeklebt und die Luftspalte durch eine Isolierstoff bei la ge fixiert.

Als Kernmaterial findet vorzugRvpi se Ferrit Verwendung* Dieses Material besitzt bekanntlich gute Hochfreauenz-Rigenschaften; die an sich geringe Sättigungsmagnetisien.mg wird durch die konstruktiven Maßnahmen kompensiert,

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindimg näher erläutert werden.

1 zeigt schematisiert ein« aus zwei Ε-Kernen zusamt mengesetzte "tfntstördrossel. Man erkennt einen Drosselkern 1_, auf dessen beiden Außenschenkeln je eine Wicklung Wp aufgebracht ist. Der Mittelsteg 5 des Drosselkerns besitzt einen Luftspalt 2. Durch die Wicklungen W₁,W₂ fließen insgesamt drei Ströme J₁,Jp,J,. J₁ ist der Betriebsstrom, der von einem symmetrischen Störstrom überlagert sein kann. J„ und J^ sind unsymmetrische Störströme. Die beiden magnetischen Kreise sind ebenfalls eingezeichnet. Im ersten magnetischen Kreis 3, der völlig luftspaltlos ist, verläuft die von den unsymmetrischen Störströmen J« und J, erze\).gte magnetische Durchflutung. Im zweiten magnetischen Kreis 4 verläuft die magnetische Durchflutung des Betriebsstromes J₁ und der ihm überlagerten, symmetrischen Störströme. Der zweite Kreis 4 läuft durch den Mittelschenkel 5, der den Luftspalt 2 enthält. Da der Betriebsstrom die gleiche Richtung wie der symmetrische Störstrom besitzt, ist. durch das Einfügen des Luftspalts geeigneter G-röße im Mittelschenkel 5 einer Sättigung des magnetischen Materials vorgebeugt. Die Größe des Luftspalts 2 richtet sich nach den magnetischen Eigenschaften

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des Kernmaterials, nach der Windungszahl und nach der Höhe des Betriebsstroms.

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des erfinderischen Prinzips, wobei der Kern 1 ans einem Ringkern mit einem im Durchmesser angeordneten Mittels+eg 5 mit Luftspalt 2 besteht. Mitte]steg 5 und Ringkern sind einstückig. Ebenfalls eingezeichnet sind die magnetischen Kreise 3 und 4. /

Fig. 3 zeigt die Ausbildung des in Fig. 2 dargestellten ■ Drosselkerns für die Entstörung eines Vier-Leitersystems, z.B. eines Drehstromsystems mit Mittelpunktleiter. Man erkennt wieder einen ringförmigen Drosselkern 1 mit zwei einstückigen Mittelstegen 5, die sich speich^nartig zum Ringmittelpunkt hin erstrecken und dort durch Luftspalt 2 gegenseitig getrennt sind. Der erste magnetische Kreis 3 verläuft wieder völlig luftspaltfrei, während die insgesamt vier zweiten magnetischen Kreise 4 sich über luftspaltbehaftete Mittelsteg 5 schließen.

Eine weitere Abwandlung der erfind\mgsgemäßen Drosselkerne zeigen die Figuren 4 und 5. Hierbei werden in einen ringförmigen Drosselkern 1 die Mittelstege 5 unter Zwischenlage von Isoliermaterial 6 derart nachträglich eingesetzt, daß die Luftspalte für den Magnetfluß sich an der Verbindungsstelle zwischen Mittelsteg und Ringkern bilden. Dabei zeigt Fig. 4 die Ausführungsform für die Entstörung eines Zwei-Leitersystems, Fig. 5 für die Entstörung eines Vier-Leitersystems.

Messungen an erfindungsgemäßen Drosseln haben ergeben, daß die für die Entstörung der symmetrischen Störströme wirk-

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same Induktivität vom Betriebsstrom praktisch un»bhängi g ist, während die für dre "Rntstörung der rms-"wnetri sehen Ströme wirksame Induktivität mit zunehmendem Betr.i eh R-strom leicht abnimmt.

Fig. 6 zeigt die Meßergebnisse bei der Entstörung eines Schaltkontaktes. Aufgetragen ist der Funk-S+Örspamunfrsverle.u"^, gemessen in db, in Abhängigkeit von der Frequenz im Bereich von 0,15 bis 30 MHz. Die Kurve a zeigt das Störspektrum des unentstörten Kontaktes. Die Kurve b zeigt das Verhalten einer· Entstörschaltung, bei dem der Schaltkontakt durch eine der bekannten stromkompensierten Zweifachdrosseln und einen XY-Kondensator entstört war. Man sieht, daß insbesondere bei niedrigen Freauenzen die Störungen noch höher sind als der ebenfalls eingezeichnete, gesetzlich vorgeschriebene Funk-Entstörfrrad N. Die Kurve c zeigt das Verhalten einer "Rntstörschaltung unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten, erfindungsgemäßen Zweifachdrossel. Die für die Entstörung der unsvmmetrisehen Ströme v/irksame Induktivität hatte den selben Wert wie bei der in der Kurve b charakterisierten Schaltung. Man sieht sofort, daß die Kurve c in allen Meßpunkten unter dem gesetzlichen Funk-Entstörgrad N bleibt. Der Vergleich der drei Kur\'en a,b,c verdeutlicht die wesentlich bessere Entstörvirkung der erfindungsgemäßen Drossel gegenüber einer stromkompensierten Zweifachdrössel gleicher Nenninduktivität.

7 Patentansprüche
6 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Elektrische Funk-Entstördrossel zur Dämpfung unsymmetrischer und symmetrischer Störungen, hei der wenigstens zv/ei in entgegengesetzter Richtung von Betriebsstrom durchflossene Wicklungen aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) einen ersten, praktisch luftspalt.losen magnetischen Kreis (3) besitzt, daß in der Mitte zwischen den Wicklungen (W,. ,W~) wenigstens ein Mittelschenkel (5) aus ferromagnetischem Material angebracht ist, der einen zweiten magnetischen Kreis (4), der abschnittsweise mit dem ersten magnetischen Kreis (3) identisch ist, bildet und daß dieser zweite magnetische Kreis (4) einen Luftspalt (?) besitzt und für die vom Betriebsstrom (JV) hervorgerufene Durchflutung dimensioniert ist.
2) Funk-"Rntstö'rdrossel nach 'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkern aus zwei Ε-Kernen zusammengesetzt ist, daß die Wicklungen auf den beiden Außenschenkeln aufgebracht sind und daß der Mittelschenkel den Luftspalt besitzt.
3) Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkern ein Ringkern mit einem luftspaltbehafteten, im Durchmesser angeordneten Mittelsteg ist.
4) Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkern ein Ringkern mit gleichmäßig am Umfang verteilten, der Zahl der aufgebrachten Wick-

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lungen entsprechenden Mittelsteren ist, die speichenartig zum Ringkernmittelpunkt hinstreben und dort gegenseitig durch Luftspalte getrennt sind.
5) Fimk-'PVitPtördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkern ein Ringkern ist und daß der bzw. die Mittelstege in das Mittelloch des Ringkerns nachträglich eingesetzt sind, wobei die luftspalte sich zwischen Ringkern und Mittelsteg bilden.
6) Funk-lRntstördrossel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelstege eingeklebt und die Luftspalte durch eine Isolierstoffbeilage fixiert sind.
7) Funk-Tintstördrossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial Ferrit ist.

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