DE2245208C3 - Funk-Entstördrossel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Funk-Entstördrossel zur Dämpfung erdunsymmetrischer und erdsymmetrischer Störströme auf Wechselstromnetzen, bei der wenigstens zwei Wicklungen auf verschiedenen Abschnitten eines luftspaltfreien Kerns so aufgebracht sind, daß sich die vom Betriebsstrom in den Wicklungen erzeugten Magnetflüsse im Kern gegenseitig kompensieren, und die zur Erhöhung der Streuung zwischen den Wicklungen wenigstens einen unbewickelten Mittelschenkel besitzt, dessen Querschnitt der gewünschten Dämpfung dimensioniert ist.

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 viele Windungen aufgebracht werden können, die zu großen Abmessungen und zu hohen ohmschen Verlusten führen wurden.

Die Verwendung geschlossener Kernformen in der Form der sogenannten stromkompensierten Drosseln ist ebenfalls bekannt Diese stromkompensierten Drosselfi bedampfen jedoch hauptsächlich die efdUfisymme' Irischen Störströme, d< h. die Störströme, die zwischen den stromführenden Leitungen und der Erde fließen, Die für die Bedämpfung der erdsymmetrischen Stör- »trömc notwendige Streuinduktivität ist bei diesen

Drosseln gering.

Im DE-GM 70 37 848 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 Materiai eingebaut, wobei zwischen Becher und Drossel ein definierter enger Abstand bleibt

Aus der DE-PS 7 06 800 ist eine Doppeldrossei für Schwachstrom-, insbesondere Fernmeldeanlagen mit einem dreischenkeligen Kern bekannt Auf den beiden äußeren Kernschenkeln ist je eine Wicklung so aufgebracht, daß sich die im Kern hervorgerufenen Magnetflüsse der erdsymmi;trischen Ströme gegenseitig kompensieren. Der Mittelschenkel ist unbewickelt; er erhöht die Streuung zwischen den Wicklungen, so daß die Drossel eine Entstörwirkung auch für erdunsymmetrische Störströme entfaltet. Der Mittelschenkel ist so bemessen, daß die symmetrische und die unsymmetrische Hochfrequenzdämpfung angenähert einander gleich sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funk-Entstördrossel der eingangs genannten Art anzugeben, die aus einfachen, möglichst handelsüblichen Teilen aufgebaut ist, bei der das Aufbringen der Wicklungen vereinfacht ist und die für den Einsatz in Stromnet-en mit hohen Betriebsströmen geeignet ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wicklungen auf einen luftspaltfreien Ringkern aufgebracht sind, daß ein unbewickelter Mittelsteg mit einer der Zahl der Wicklungen entsprechenden Anzahl von radialen Armen in den Ringkern so eingesetzt ist, daß zwischen den Enden der Arme und dem Ringkern Luftspalte verbleiben, und daß der Mittelsteg und die Luftspalte für die vom Betriebsstrom hervorgerufene magnetische Durchflutung dimensioniert sind.

Für die erdunsymmetrischen Störströme wirkt eine derartige Drossel wie eine sogenannte stromkompensierte Drossel, da der Ringkern keinen Luftspalt besitzt und die Drossel daher eine große Induktivität aufweist. Für die erdsymmetrischen 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 Windungszahl! und nach der Größe des Betriebsstromes. Er muß so groß sein, daß eine Sättigung des magnetischen Materials im Mittelschenkel vermieden wird. Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Drossel zur Entstörung von elektrischen Störern, deren hochfrequenter, symmetrischer Innenwiderstand klein ist, z. B. Schaltkontakte von Relais. Aufgrund der Tatsache, daß der Mittelsteg nachträglich in den Ringkern eingesetzt wird, ist das Aufbringen der Wicklungen erheblich vereinfacht, da der der Wickelmaschine zur Verfügung stehende freie Raum nicht durch den Mittelsteg verringert ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Mittelsteg eingeklebt und jeder Luftspalt durch eine Isolierstoffbeilage fixiert.

Als Kernmaterial findet vorzugsweise Ferrit Verwendung. Dieses Material besitzt bekanntlich gute Hochfre* quenzeigenschaften; die an sich geringe Sättigungsmagnetisierung, wird durch die konstruktiven Maßnahmen kompensiert.

Vorzugsweise sind die radialen Arme des Mittelstegs um den Mittelpunkt des Ringkerns gleichmäßig verteilt. Auf diese Weise ergeben sich für alle Wicklungen gleiche Induktivitäten und damit Entstörwirkungen. Durch eine ungleichmäßige Verteilung der Arme können für die Wicklungen unterschiedliche Verhältnisse eingestellt werden.

Ausführungsbeispiele und Meßergebnisse der Funk-Entstördrossel nach der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. '°

Es zeigt

F i g. 1 eine Ausführungsform für die Entstörung eines Zwei-Leitersystems,

F i g. 2 eine Ausführungsform für die Entstörung eines Vier-Leitersystems, '5

F i g. 3 ein Diagramm mit Meßergebnissen.

Die in Fi g. 1 dargestellte Kernanordnung ist für eine Zweifachdrossel vorgesehen und weist einen Ringkern 1 mit einem eingesetzten stabförmigen Mittelsteg 5 auf. Der Mittelsteg 5 ist unter Zwischenlage von Isoliermaterial 6 so in den Ringkern eingeklebt, daß sich die Luftspalte 2 an der Verbindungsstelle zvischeii Mittelsteg 5 und Ringkern 1 bildet.

Die der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichneten Drosselwicklungen werden auf jeder Seite des Ringkerns 1 aufgebracht. Die von den erdunsymmetrischen Störströmen in den Wicklungen erzeugte magnetische Durchflutung 3 verläuft im völlig luftspaltfreien Ringkern, wodurch sich eine hohe induktivität und daraus resultierend eine hohe unsymmetrische Entstörwirkung ergibt. Die in den beiden Wicklungen von den erdsymmetrischen Strömen — das sind die Netzströme und die erdsymmetrischen Störströme — erzeugte Durchflutung 4 verläuft durch den Mittelsteg 5 und die beiden Luftspalte 2. Durch das Einfügen der Luftspalte 2 wird einer Sättigung des Mittelschenkels vorgebeugt. Die Größe der Luftspalte richtet sich nach den magnetischen Eigenschaften des Kernmaterials, nach der Windungszahl und nach der Höhe des BetriebsstroiTies.

Fig.2 zeigt einen Kern mit einem vierarmigen Mittelsteg 5 für eine Drosselspule, die für den Einsatz in Vier-Leiter-Drehstromnetzen geeignet ist Wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der Mittelsteg 5 mit seinen vier Armen erst in den Ringkern 1 eingeklebt, nachdem die vier (nicht dargestellten) Wicklungen aufgebracht sind.

Messungen an erfindungsgemäßen Drosseln haben ergeben, daß die für die Entstörung der symmetrischen Störströme wirksame Induktivität mit zunehmendem Betriebsstrom leicht abnimmt.

Fig.3 zeigt die Meßergebnisse bei der Entstörung eines"Schaltkontakts. Aufgetragen ist der Funk-Störspannungsverlauf, gemessen in dB, in Abhängigkeit von der Frequenz im Bereich von 0,15 bis 30MHz. Die Kurve a zeigt das Störspektrum des unentstörten Kontakts. Die Kurve b zeigt das ^'erhalten einer Entstörschaltung, wobei der Schaltkoncakt durch eine der bekannten stromkompensierten Zweifachdrosseln und einen XY-Kondensator entstört war. Man sieht, daß insbesondere bei niedrigen Frequenzen die Störungen noch höher sind als der ebenfalls eingezeichnete, gesetzlich vorgeschriebene Funk-Entstörgrad N. Die Kurve c zeigt das Verhalten einer Entstörschaltung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zweifachdrossel. Die für die Entstörung der unsymmetrischen Ströme wirksame Induktivität hatte denselben Wert wie bei der in der Kurve bcharakterisierten Schaltung. Man sieht sofort, daß die Kurve ein allen Meßpunkten unter dem gesetzlichen Funk-Entstörgrad N bleibt. Der Vergleich der drei Kurven a, b, c verdeutlicht die wesentlich bessere Entstörwirkung der erfindungsgemäßen Drossel gegenüber einer stromkompensierten Zweifachdrossel gleicher Nenn-Induktivität.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Funk-Entstördrossel zur Dämpfung erdunsymmetrischer und erdsymmetrischer Störströme auf Wechselstromnetzen, bei der wenigstens zwei Wicklungen auf verschiedenen Abschnitten eines luftspaltfreien Kerns so aufgebracht sind, daß sich die vom Betriebsstrom in den Wicklungen erzeugten Magnetflüsse im Kern gegenseitig kornpensieren, und die zur Erhöhung der Streuung zwischen den Wicklungen wenigstens einen unbewickelten Mittelschenkel besitzt, dessen Querschnitt entsprechend der gewünschten Dämpfung dimensioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen auf einen luftspaltfreien Ringkern (1) aufgebracht sind, daß ein unbewickelter Mittelsteg (5) mit einer der Zahl der Wicklungen entsprechenden Anzahl von radialen Armen in der. Ringkern (1) se eingesetzt ist, daß zwischen den Enden der Armt and dem Ringkern (1) Luftspalte (2) verbleiben, und daß der Mittelsteg (5) und die Luftspalte (2) für die vom Betriebsstrom hervorgerufene magnetische Durchflutung dimensioniert sind.

2. Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelsteg (5) eingeklebt und jeder Luftspalt (2) durch eine Isolierstoffbeilage (6) fixiert ist.

3. Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial Ferrit ist.

4. Funk-Entstördrossel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß fl-.ii radialen Arme des Mittelstegs (5) um vier. Mittelpunkt des Ringkerns (1) gleichmäßig verteilt sir. i.