DE2534448A1

DE2534448A1 - Vorrichtung zur funkentstoerung von scherenstromabnehmern

Info

Publication number: DE2534448A1
Application number: DE19752534448
Authority: DE
Inventors: Masataka Kimata; Toshihiko Kishimoto; Nobuo Kurita; Ryuji Sakamoto
Original assignee: Japan National Railways
Current assignee: Japan National Railways
Priority date: 1974-08-03
Filing date: 1975-08-01
Publication date: 1976-03-11
Also published as: DE2534448B2; DE2534448C3; FR2280525A1; FR2280525B1; GB1484955A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann - Or. R. Koenigsbcrger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE TELEFON: SAMMEL-NR. 2253 41

TELEX 529979

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8 MÜNCHEN 2.

BRÄUHAUSSTRASSE 4

88654/74

Japanese National Railways, Tokyo/Japan

Vorrichtung zur Funkentstörung von Scherenstromabnehmern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur !Funkentstörung, d.h. zur Vermeidung von Funk- und Radiostörungen infolge einer Funkenentladung zwischen dem Schleifer eines Scherenstromabnehmers und dem Fahrdraht bei einem elektrischen S chienenfahrzeug.

Erfindungsgemäß ist in jedes Teil des Rahmens, der einen Scherenstromabnehmer bildet, ein Element eingesetzt, das den hochfrequenten Strom unterdrückt, der die Funk- und Radiostörungen verursacht. Als Element für diesen Zweck kommen ein Schaltkreis mit gegenüber dem zu unterdrückenden hochfrequenten Strom unendlicher Impedanz oder nahezu unendlicher Impedanz, oder ein Element aus einem Magnetv/erkstoff oder aus Ferrit mit einer bestimmten Dicke in Frage, das an einer bestimmten

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Stelle um jedes Teil des Rahmens herum vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Rahmen eines derartigen Scherenstromabnehmers, der mit derartigen, den hochfrequenten Strom unterdrückenden. Elementen versehen ist, die in jedes Q?eil des Rahmens eingesetzt sind, auf dem Dach des Elektrofahrzeuges über einem Untergestell aus einem elektrisch isolierenden Material und einer Isolation befestigt, die auf dem Dach des Fahrzeugs ausgebildet ist. Ein noch besseres Ergebnis läßt sich erzielen, wenn das den hochfrequenten Strom unterdrückende Element auch in die Verbindungsleitung eingesetzt ist.

Es ist allgemein bekannt, daß elektrische Schienenfahrzeuge ihre Antriebsenergie über einen Scherenstromabnehmer empfangen.

Das elektrische Schienenfahrzeug fährt,während der Schleifer des Scherenstromabnehmers auf dem Dach mit dem Fahrdraht in Kontakt ist, so daß es vom Fahrdraht über den Scherenstromabnehmer mit Antriebsenergie versorgt wird. Während das Fahrzeug in dieser V/eise mit Antriebsenergie versorgt fährt, löst sich der Scherenstromabnehmer manchmal vom Fahrdraht infolge der Bewegung des fahrenden Fahrzeuges, wodurch Funkenentladungen zwischen dem Scherenstromabnehmer und deraFahrdraht verursacht werden, was Funkstörungen zur Folge hat, die auf einem hochfrequenten Strom beruhen. Je schneller das Fahrzeug fährt, umso stärker v/erden diese Funkstörungen, die die an der Fahrstrecke befindlichen Funk-, Radio- und Fernseheinrichtungen stören können.

Bei den herkömmlichen Scherenstromabnehmern wurde der Vermeidung derartiger Funkstörungen jedoch keine Beachtung geschenkt.

Es ist daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein wirksames Verfahren und eine wirksame Vorrichtung zur Funkentstörung, d.h. zur Vermeidung von Funkstörungen infolge von

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3?unkenentladungen zwischen einem Scherenstromabnehmer und dem Fahrdraht anzugeben.

Diese Aufgabe soll insbesondere durch eine einfache Torrichtung gelöst werden.

Die lösung der oben genannten Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß in jedes Teil des Rahmens des Scherenstromabnehmers ein Element eingesetzt ist, das den hochfrequent-en Strom unterdrückt, der Punkstörungen verursacht.

Ein Beispiel für ein derartiges Element ist ein Schaltkreis mit einer gegenüber dem zu unterdrückenden hochfrequenten Strom unendlich oder nahezu unendlich großer Impedanz, das in jedes Teil des Eahmens des Scherenstromabnehmers eingesetzt wird.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines solchen Schaltkreises beschrieben. Ein Ende eines parallel zu einem Teil des Rahmens angeordneten Stromleiters steht mit dem Rahmenteil über einen senkrecht zum parallel angeordneten Stromleiter vorgesehenen vertikalen Stromleiter in Verbindung. Das andere Ende des parallel verlaufenden Stromleiters ist offen, und seine länge 1 ist gleich einem Viertel der Wellenlänge des zu unterdrückenden hochfrequenten Stromes oder ein ungerades Vielfaches davon. Als ein weiteres Beispiel ist ein zylndrischer Hohlleiter mit einer axialen länge 1 zu nennen, dessen eines Ende geschlossen und dessen anderes Ende offen ist und der so angeordnet ist, daß das Rahmenteil durch das geschlossene Ende des leiters entlang seiner zentralen Achse geführt ist und parallel zum Umfang des Hohlleiters gehalten ist.

Wenn ein Kondensator mit einer bestimmten Kapazität zwischen das offene Ende des zylindrischen Hohlleiters und eine bestimmte Stelle des Rahmensteils geschaltet ist, kann ein zylindrischer Hohlleiter mit einer axialen länge, die ungleich 1 ist,

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die gleiche Punktion erfüllen, ν;ie ein Hohleiter mit einer axialen Länge von 1.

Zur Vermeidung von Funkstörungen infolge einer Mehrzahl hochfrequenter Ströme mit unterschiedlichen Frequenzen ist es wünschenswert, daß die Länge des parallelen Teils beim ersten Beispiel und die axiale Länge des zylindrischen Hohlleiters beim zweiten Beispiel in Abhängigkeit von der Frequenz des zu unterdrückenden Stromes so festgelegt ist, daß sich für jeden hochfrequenten Strom eine unendlich hohe Impedanz ergibt, und daß mehrere derartige Stromleiter an jedem Teil des Eahmens vorgesehen sind.

Ein weiteres Beispiel für ein Element, das einen hochfrequenten Strom unterdrückt, ist eine Schicht aus einem Magnetwerkstoff oder eine Ferritschicht, die über eine bestimmte Länge um jedes Rahmenteil herum ausgebildet ist. In diesem Fall ist eine noch größere Wirkung zu erzielen, wenn derartige Schichten aus einem Magnetwerkstoff oder derartige Ferritschichten sowohl an der Terbindungsleitung als auch an jedem Teil des Eahmens ausgebildet sind, und der in dieser Weise ausgestaltete Rahmen des Scherenstromabnehmers auf dem Dach' des Fahrzeuges über einem isolierenden Untergestell und einer Isolation installiert ist, die an einer bestimmten Stelle des Fahrzeugdaches ausgebildet ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bekannten Scherenstromabnehmers für ein elektrisches Schienenfahrzeug.

Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Scherenstromabnehmers.

Fig. 3 zeigt in einem Schaltbild die Verbindung zwischen dem bekannten Scherenstromabnehmer und dem Fahrdraht.

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Pig. 4 erläutert in einem Schaltbild das Verfahren, mögliche Funkstörungen infolge von Funkenentladungen zwischen dem Scherenstromabnehmer und dem"Fahrdraht zu vermeiden.

Fig. 5 zeigt in einem Diagramm die Impedanzkurve eines Schaltkreises aus zwei parallelen Stromleitern.

Fig. 6a zeigt in einer Vorderansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elements zum Unterdrücken eines hochfrequenten Stromes.

Fig. 6b und 6c zeigen Schrägansichten einer zweiten und dritten Ausführungsform.

Fig. 7a zeigt eine vierte Ausführungsform in einer Vorderans icht.

Fig. 7b zeigt eine fünfte Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht.

Fig. 8a und 8b zeigen perspektivische Ansichten der ersten und zweiten Ausführungsform.

Fig. 9a und 9b zeigen eine sechste und eine siebte Ausführungsform in Vorderansichten.

Fig. 10 zeigt die dritte Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht.

In Fig. 1 und 2 ist ein Beispiel für den Aufbau eines bekannten Scherenstromabnehmers für ein elektrisches Schienenfahrzeug dargestellt. Der Scherenstromabnehmer besteht im allgemeinen aus einem Stromkollektor, einer Kollektorhalterung und einen Antriebsmechanismus, um die Kollektorhalterung zu heben und zu senken. Der Stromkollektor wird von Verbindungsbügeln 11,11^! gebildet, die in Längsrichtung parallel zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet sind und an denen ein Schleifer 1 starr mit seiner Längsrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges befestigt ist. In einer Vorderansicht stellt die Kollektorhalterung zwei nahezu rautenförmige Rahmen dar, die mit einem bestimmten Abstand voneinander in Fahrtrichtung des Fahrzeuges verlaufen und die in vertikaler Richtung beweg-bar sind, wobei die Grundfläche durch ein Verbin-

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dungsrohr und durch ein schräg verlaufendes Rohr festgelegt ist.

Die oberen Rahmenteile 2 und 3, 2¹ und 3^! sind jeweils durch einen bestimmten Abstand voneinander getrennt. Die einen Enden der oberen Rahmenteile 2 und 3 sowie die einen Enden der oberen Rahmenteile 2' und 3' stehen jeweils mit Gelenken 4,4' am First des Rahmens in Verbindung. Das andere Ende des oberen Rahmenteils 2 steht über ein Gelenk 311 mit einem Ende des unteren Rahmenteils 7 in Verbindung. Das andere Ende des oberen Rahmenteils 3 ist über ein Gelenk 31 mit einem Ende eines unteren Rahmenteils S verbunden. Das andere Ende des oberen Rahmenteils 2¹ ist über ein Gelenk 311' mit einem Ende des unteren Rahmenteils 7' verbunden, während das andere Ende des oberen Rahmenteils 3' über das Gelenk 31' mit einem Ende des unteren Rahmenteils S^f in Verbindung steht. Zwischen den Gelenken 31 und 311 sowie zwischen den Gelenken 31' und 311' sind starre Verbindungsteile 6 und 6' eingefügt. In den durch das obere Rahmenteil 2, das Verbindungsteil 6 und das obere Rahmenteil 3 gebildeten Rahmen ist starr ein schräg verlaufendes Teil 5 eingesetzt, dessen eines Ende am Gelenk 4 am First endet und dessen anderes Ende zum diagonal gegenüberliegenden Gelenk 311 führt. In ähnlicher Weise ist in den vom oberen Rahmenteil 2' , dem Verbindungsteil 6' und dem oberen Rahmenteil 3' gebildeten Rahmen starr ein schräg verlaufendes Teil 5' eingesetzt, dessen eines Ende am Gelenk 4' am First endet und dessen anderes Ende zum diagonal gegenüberliegenden Gelenk 31' führt. Auch in den durch das untere Rahmenteil 7, das Verbindungsteil 6 und das untere Rahmenteil S gebildeten Rahmen ist starr ein schräg verlaufendes Teil 9 eingesetzt, das vom Gelenk 311 zum Mittelpunkt 81 eines durch eine Federvorgespannten Hebels führt, der später näher erläutert wird.

Auch in den durch das untere Rahmenteil 7¹» das Verbindungsteil 6' und das untere Rahmenteil 3' gebildeten Rahmen ist

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starr ein schräg verlaufendes Teil 9' eingesetzt, das zwischen dem Gelenk 31' und dem Mittelpunkt 311 eines federvorgespannten Hebels verläuft, der später erläutert wird. Unten am unteren Rahmenteil 8 sind ein federvorgespannter Hebel 33 und eine Kolbenverbindungsstange 84 starr befestigt, während der Drehpunkt 31 über einen Stift mit einem Ende des Verbindungsrahmenteils 35 verbunden ist. In ähnlicher vieise sind untan am unteren Rahmenteil 3' ein federvorgespannter Hebel 83' und eine Kolbenverbindungsstange 84' starr befestigt, während der Drehpunkt 31' über einen Stift mit dem anderen Ende des Verbindungsrahmenteils 35 in Verbindung steht.

Die oberen Enden der federvorgespannten Hebel 33 und 83' stehen über die Hauptfeder 10 miteinander in Verbindung, während die unteren Enden der Kolbenverbindungsstangen 84 und 84' über Stifte mit den Enden der Kolbenstangen 121,122 des Zylinders 12 verbunden sind, der zwischen diese unteren Enden der Kolbenverbindungsstangen eingesetzt ist. Unten am unteren Rahmenteil 7' und am unteren Rahmenteil 7 sind jeweils die Gelenke 311,811' der federvorgespannten Hebel 32,32 starr befestigt, die den gleichen Aufbau wie die Hebel 33,33' aufweisen. Die Kolbenverbindungsstangen 80,80' , die den gleichen Aufbau wie die Verbindungsstangen 34,34' aufweisen, und die Drehgelenke 311,311' stehen über Stifte mit den beiden Enden des Verbindungsrahmenteils 85' in Verbindung. Eine Hauptfeder 10' ist zwischen die oberen Enden der federvorgespannten Hebel eingefügt, während ein Zylinder 12' zwischen den unteren Enden der Hebel vorgesehen ist. Die Enden der Kolbenstangen 121', 122' an beiden Seiten des Zylinders stehen jeweils über Stifte mit den Verbindungsstangen 30,80' in Verbindung. Der derart aufgebaute Rahmen des Scherenstromabnehmers ist auf einem Träger 13 befestigt, der seinerseits starr über eine Isolation 14 an einer bestimmten Stelle des Fatirzeugdaches befestigt ist. Mit 14 ist ein Isolator und mit 141 eins Hochspannungsdurchführung bezeichnet. Die Verbindungsleitung 15 bildet die Verbindung zur Versorgung des Antriebsmotors des Fahrzeugs mit

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Energie, die vom Fahrdraht T über den Scherenstromabnehmer abgenommen wird.

In den Fig. 1 und 2 ist der Rahmen des Scherenstromabnehmers in der angehobenen Lage dargestellt, in der der Schleifer 1 mit dem Fahrdraht ID in Berührung steht. Das in diesem Zustand fahrende Fahrzeug empfängt- die Antriebsenergie vom Fahrdraht C über den Schleifer 1, wobei diese Energie über den Rahmen des Scherenstromabnehmers und die Verbindungsleitung 15 dem Motor des Fahrzeuges geliefert wird.

Wenn das auf einem bestimmten Druck gehaltene Gas oder die Flüssigkeit in der Kammer 125 zwischen den Kolben 123,124 des Zylinders 12,12^f in bekannter Weise ausgestoßen wird, werden die Hauptfedern 10,10', die durch den Druck in den Kammern 125,125' zusammengedrückt waren, entspannt, so daß die oberen Enden der federvorgespannten Hebel 32,33 in Richtung des Pfeiles a und die Enden der federvorgespannten Hebel 32', 33' in Richtung des Pfeiles b gedrückt werden, was zur Folge hat, daß die unteren Rahmenteile 7 und 8 sich entgegen dem Uhrzeigersinn um die Drehgelenk^ 811 und 81 drehen können, während die unteren Rahmenteile 7' und 8' sich im Uhrzeigersinn jeweils um die Drehgelenke 811' und 81' drehen. Auf diese Weise' wird der gesamte Scherenstromabnehmer abgesenkt und löst sich der Schleifer 1 vom Fahrdraht T. Wenn das Fahrzeug fahren soll, wird die Kammer 125 des Zylinders 12 mit einem Gas oder eine Flüssigkeit gefüllt und wird die Kammer 125 auf einem bestimmten Druck gehalten. Die Kolbenstange kann somit die Kraft der Hauptfedern 10 überwinden und sich 'in Richtung des Pfeiles a vorschieben, während die Kolbenstange 122 sich in die Richtung b vorschieben kann, was zur Folge hat, daß die unteren Rahmenteile 7 und 8 im Uhrzeigersinn gedreht werden, während sich die unteren Rahmenteile und 8' entgegen dem Uhrzeigersinn drehen. Dadurch wird der Rahmen des Scherenstromabnehmers um einen bestimmten Betrag an-

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gehoben nid kommt der Schleifer 1 mit dem Fahrdraht T in Kontakt.

Der in den Pig. 1 und 2 dargestellte Aufbau eines Scherenstromabnehmers stellt lediglich ein Beispiel für die verschiedenen bekannten Arten von Scherenstromabnehmern dar. In der Praxis haben Scherenstromabnehmer verschiedenster Art und unterschiedlichstem Aufbau Verwendung gefunden.

Die Erfindung selbst ist für jede Art von Scherenstromabnehmern verwendbar, die aus einem Schleifer und einem Rahmen bestehen.

Während der Fahrt steht das Fahrzeug mit dem Fahrdraht in Kontakt, so daß es unvermeidlich ist, daß infolge der Bewegung des Fahrzeuges momentane Kontaktunterbrechungen zwischen dem Schleifer und dem Fahrdraht auftreten. Solche momentanten Kon— taktunterbrechungen zwischen dem Schleifer 1 und dem Fahrdraht .T führen zu Funkenentladungen, die einen hochfrequenten Strom erzeugen, der Funkstörungen hervorruft. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges klein ist, können die Störungen hingenommen werden. Bei einer hohen Geschwindigkeit, beispielsweise Von über 120 km/h, werden die Störungen jedoch so stark, daß sie die an der Fahrstrecke befindlichen Funk-, Eadio- und Fernsehgeräte stören.

Messungen haben ergeben, daß sich unter den Frequenzkomponenten der Funkstörungen infolge von Funkenentladungen zwischen dem Scherenstromabnehmer und dem Fahrdraht relativ langwellige Störungen im langweilen- oder Mittelwellenbereich befinden, : die sich längs des Fahrdrahtes in Form eines Störungsstromes weit ausbreiten,und ultrakurzwellige Störungen befinden, die vom Scherenstromabnehmer als Welle in den Raum in seiner ITähe abgestrahlt werden. Weiterhin treteii auch kurzwellige Störungen auf, die in einer zwischen den langwelligen und den kurzwelligen liegenden Form abgestrahlt werden oder sich ausbreiten.

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Es ist das Ziel der Erfindung, das Entstehen von Funkstörungen zu vermeiden, die von hochfrequenten Strömen infolge einer Funkenentladung zwischen dem Scherenstromabnehmer und dem Fahrdraht verursacht werden.

Messungen haben gezeigt, daß sich der Vorgang der Erzeugung von Funkstörungen durch einen hochfrequenten Strom infolge einer Funkenentladung zwischen dem Fahrdraht und dem Scherenstromabnehmer anhand einer äquivalenten Schaltung gemäß Fig. darstellen läßt.

In Fig. 3 ist mit 1 ein Schleifer, mit F₁ die Induktivität des Rahmens, der den Schleifer trägt, mit P.V. eine verteilte Kapazität zwischen dem Scherenstromabnehmer und dem Fahrzeugkörper, mit 13 der träger, mit MF.Y eine verteilte Kapazität zwischen dem Träger und dem Fahrzeugkörper, mit 151 die Induktivität der Yerbindungsleitung, mit 141 eine vertelte Kapazität der Hochspannungsdurchführung bezüglich des Fahrzeugkörpers, mit 17 die Funkenentladung, mit 13 eine verteilte Kapazität zwischen dem Fahrdraht und dem Schleifer bei einer Funkenentladung, mit T₁ eine verteilte Induktivität des Fahrdrahtes und mit T.Y. eine verteilte Kapazität zwischen dem Fahrdraht und dem Fahrzeugkörper oder der Masse bezeichnet.

Eine Funkenentladung 17 erzeugt einen hochfrequenten Impulsstrom mit in einem weiten Bereich liegenden Frequenzkomponenten, der durch die Induktivität F., die verteilten Kapazitäten P.Y., MF.Y und die Induktivitäten T₁ und T.Y. fließt. Dabei wirken die Induktivitäten F₁, T₁ und 151 als Sender im Ultrakurzwellenbereich, während die Induktivität T₁ und die verteilte Kapazität T.Y. als eine Einrichtung wirken, die den Störstrom im JTiederfrequenzbereich weit ausbreitet.

Als eine Möglichkeit, derartige Funkstörungen zu vermeiden, ist der in Fig. 4 dargestellte Vorschlag denkbar. Fig. 4

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zeigt eine aus der Darstellung in Pig. 3 gewonnene Schaltung, die dem Scherenstromabnehmer äquivalent ist. Der TJnteschied gegenüber der Darstellung in Fig. 3 liegt darin, daß ein Widerstand R mit einem hohen Widerstandswert zwischen die Induktivität P.. und den Schleifer 1 geschaltet ist.

Die Zwischenschaltung des Widerstands R zwischen die Induktivität P- und den Schleifer 1 bewirkt, daß der infolge von Punkenentladungen entstehende hochfrequente Impulsstrom nur zur Seite der parallel geschalteten verteilten Kapazität P.Y. und nicht zur Induktivität Έ* fließt, wodurch die Ausstrahlung von Punkstörungen von der Induktivität P.. und der Induktivität 151 verhindert oder so klein wie möglich gehalten wird. Die verteilte Kapazität P.Y. ist tatsächlich sehr gering. Bei der in Pig. 4- dargestellten Schaltung kann der hochfrequente Impuls strom, der zur verteilten Kapazität P.Y. fließt, kleiner sein als wenn, wie es in Pig. 3 der Pail ist, ohne den Widerstand R der hochfrequente Strom durch die Induktivität P₁ oder tatsächlich durch die verteilte Kapazität IiP.Y fließt, die größer als die Kapazität P.Y. ist. Dementsprechend ist der hochfrequente Impulsstrom, der zur Seite des Pahrdrahtes fließt, ebenfalls klein. Die Ausstrahlung von Punkstörungen. vom Pahrdraht aus wird entsprechend verringert.

Wenn jedoch ein Widerstand mit hohem Widerstandwert in Reihe mit dem Rahmen des Scherenstromabnehmers geschaltet wird, arbeitet der Scherenstromabnehmer nicht mehr zufriedenstellend, da sich die Weiterleitung des Antriebsstromes als schwierig erwiesen hat.

ErfindungsgemäS soll daher eine Vorrichtung geliefert weiden, die in zufriedenstellender Weise den Antriebsstrom abnimmt und gleichzeitig lediglich das Pließen eines hochfrequenten Stromes verhindert, der die Quelle für Punkstörungen darstellt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand

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der Pig. 5 "bis 10 beschrieben.

Pig. 5 zeigt eine aus zwei Leitungen bestehende parallele Schaltung 19, deren paralleler Teil die Länge 1 aufweist, an einem Ende offen und am anderen Ende kurzgeschlossen ist. In Pig. 5 ist ebenfalls der Reaktanzverlauf dieser Schaltung dargestellt, wobei Xr die Induktivität der Schaltung 19 und X_n die Kapazität ist, während auf der Abszisse die Länge des parallelen Teiles dieser Schaltung aufgetragen ist. Wenn in diesem Fall die Länge 1 des parallelen Teiles der Schaltung ein Viertel der Yfellenlange /C oder ein ungerades Vielfaches davon eines hochfrequenten Stromes ist, zeigt diese Schaltung eine unendlich große Impedanz bezüglich dieses Stromes.

Wenn daher, wie es in Pig. 6a dargestellt ist, ein Stromleiter 19 parallel zum Rahmenteil 2 vorgesehen ist, das einen Teil des Rahmens des Scherenstromabnehmers bildet, wobei ein Ende ■des Stromleiters 19 mit einem vertikal verlaufenden Stromleiter 20 verbunden ist, und wobei die Länge 1 des parallelen Stromleiters 19 gleich einem Viertel der Wellenlänge des zu unterdrückenden hochfrequenten Stromes oder ein ungerades Vielfaches davon ist,dann zeigt der Schaltkreis aus den Stromleitern 19,20 und dem parallel gegenüber dem Stromleiter 19 verlaufenden Teil 1 des Rahmens eine hohe Impedanz gegenüber einem hochfrequenten Strom, so daß dieser unterdrückt wird.

Der in Pig. 6a dargestellte Schaltkreis kann in der in Pig. 6b dargestellten Weise abgeändert werden. Wenn ein zylindrischer Hohlleiter 21 mit einer axialen Länge 1, der an einem Ende 22 geschlossen und am anderen Ende offen ist, so angeordnet ist, daß das Rahmenteil 2 zentral durch das geschlossene Ende 22 in den Leiter 21 parallel zum Umfang des Leiters 21 verläuft, ergibt sich derselbe Effekt wie bei der in Pig. 6a dargestellten Schaltung. D.h., daß die Impedanz für den hochfrequenten Strom unendlich groß wird, wodurch dieser unter-

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drückt wird. Wenn in diesem Fall ein Kondensator C mit bestimmter Kapazität zwischen eine bestimmte Stelle am Umfang des offenen Endes des zylindrischen Hohlleiters und clas Rahmenteil 2 geschaltet ist, ergibt sich selbst dann dieselbe Wirkung wie im Falle eines parallelen Abschnittes mit einer Länge 1, wenn die Länge 1' des parallelen Abschnittes des zylindrischen Hohlleiters 21' nicht gleich 1, d.h. nicht gleich 1/4 der Wellenlänge des zu unterdrückenden hochfrequenten Stromes oder ein ungerades Vielfaches davon ist.

Durch eine Kombination der in den Fig. 6a bis 6c dargestellten Beispiele können mehr als zwei hochfrequente Ströme unterschiedlicher Frequenz unterdrückt werden.

In Fig. 7 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, mit dem zwei hochfrequente Ströme mit" unterschiedlichen Frequenzen unterdrückt werden können.

In Fig. 7a sind zwei parallele Leiter 19',19 in einem Stück miteinander verbunden und parallel zum Rahmenteil 2 angeordnet. Der Verbindungspunkt ist über einen vertikalen Leiter 20 mit einer bestimmten Stelle auf dem Rahmenteil 2 verbunden. Der parallele Leiter 19' weist eine Länge 1« auf, die gleich 1/4 der Wellenlänge eines der beiden zu unterdrückenden, hochfrequenten Ströme oder ein ungerades Vielfaches davon ist, während der parallele Leiter 19 eine Länge 1., aufweist, die gleich 1/4 der Wellenlänge des anderen hochfrequenten Stromes oder ein ungerades Vielfaches davon ist. Bei dieser Anordnung kann einer der zwei hochfrequenten Ströme durch einen Schaltkreis unterdrückt werden, der vom parallelen Leiter 19, dem vertikalen Leiter 20 und dem Abschnitt I^ des Rahmenteils 2 gegenüber dem parallelen Leiter 19 gebildet ist, während der andere Strom durch einen Schaltkreis unterdrückt werden kann, der vom parallelen Leiter 19', dem vertikalen Leiter 20 und dem Abschnitt I₉ des Rahmenteils 2 gebildet wird. Damit kann

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das Rahmenteil 2 gleichzeitig "beide hochfrequenten Ströme unterdrücken .

Auch durch die in Pig. 7b dargestellte Anordnung können zwei hochfrequente Ströme mit unterschiedlichen Frequenzen untßrdrückt werden.

In Fig. 7b sind zwei zylindrische Hohlleiter 21,21' dargestellt, deren eines Ende geschlossen und deren anderes Ende offen ist. Einer dieser Leiter 21 mit dem kleineren Durchmesser verläuft zentriert im anderen Leiter 21' mit dem größeren Durchmesser und führt durch dessen geschlossenes Ende im Mittelpunkt, wahrend das Rahmenteil 2 durch beide Leiter 21,21' parallel zur Umfangsflache verläuft. Die axiale Länge des zylindrischen Hohlleiters 21 beträgt I₁ und die des zylindrischen Hohlleiters 21 Ip. Bei dieser Anordnung können hochfrequente Ströme mit unterschiedlichen !Frequenzen in derselben Weise unterdrückt werden, wie es bei der in Pig. 7a dargestellten Anordnung der Pail ist. '

Das oben beschriebene Prinzip der Unterdrückung der hochfrequenten Ströme läßt sich ohne Schwierigkeiten auch auf den Pail anwenden, in dem mehr als drei hochfrequente Ströme mit unterschiedlichen Frequenzen unterdrückt werden sollen.

In den Pig. 9a und 9b sind weitere Beispiele für Elemente zur Unterdrückung hochfrequenter Ströme dargestellt, die an den Rahmenteilen angebracht werden können, aus denen der Rahmen eines Scherenstromabnehmers aufgebaut ist. In Pig. 9a ist mit 2 ein Rahmenteil bezeichnet, das in einem bestimmten Bereich seines Umfangs mit einer Schicht 22 aus einem Magnetwerkstoff oder aus Ferrit überzogen ist. In Fig. 9b ist im Umfang des Rahmenteils 2 eine Nut ausgebildet, in der die Schicht aus einem Magnetwerkstoff oder aus Ferrit vorgesehen ist.

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Zur Verringerung der Härte und des Luftwiderstandes ist bei dem in Pig. 9a dargestellten Beispiel der Rahmen an beiden Enden der Schicht 22 aus einem Magnetwerkstoff oder aus Ferrit konisch ausgebildet.

Es ist bekannt, daß es für einen hochfrequenten Strom kennzeichnend ist, daß er an der Oberfläche eines Leiters fließt, während ein niederfrequenter Strom durch den Kern eines Leiters fließt.

Venn daher eine Schicht aus einem Magnetwerkstoff auf der Oberfläche des Rahmens ausgebildet ist, wie es in Pig. 9a dargestellt ist, ergibt sich eine große Impedanz bezüglich eines hochfrequenten Stromes, der die Quelle für Punkstörungen darstellt. Wenn ein Perrit auf der Oberfläche des Rahmens vorgesehen ist, der eine starke Hochfrequenzdämpfung aufweist, wirkt dieser als ein großer ν/iderstand gegenüber einem hochfrequenten Strom. In beiden Fällen kann die Unterdrückung des hochfrequenten Stromes mit maximaler Wirksamkeit erfolgen.

Aus einem Vergleich des in Pig. 9 dargestellten Beispiels mit den in den Pig. 6a bis 7b dargestellten Beispielen ergibt sich, daß die in den Pig. 6a bis 7b dargestellten Beispiele Anordnungen zum Unterdrücken hochfrequenter Ströme bestimmter Frequenzen sind, während das in Fig. 9 dargestellte Beispiel eine Anordnung darstellt, die nicht einen Strom mit irgendeiner bestimmten Frequenz unterdrücken soll, sondern allgemein für hochfrequente Ströme gedacht ist. In beiden Fällen wird jedoch derselbe Zweck, nämlich die Unterdrückung eines hochfrequenten Stromes und damit der Quelle für Punkstörungen erreicht, ohne daß der niederfrequente Strom mit einer Frequenz von etwa 15 bis 20 Hz in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird, der dem Antriebsmotor des Fahrzeuges geliefert wird.

Aus dem Obigen ergibt sich, daß dann, wenn * beispielsweise ein

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in Pig. 7a dargestelltes Element zum Unterdrücken eines hochfrequenten Stromes in der in Pig. 8 dargestellten Weise oder ein in Pig. 6b dargestelltes Element in der in Pig. 3b dargestellten Weise an jedem Teil des Rahmens eines Scherenstromabnehmers vorgesehen ist, jedes Rahmenteil eine nahezu undendlich große Impedanz gegenüber dem zu unterdrückenden hochfrequenten Strom zeigt, wodurch der hochfrequente Strom erfolgreich unterdrückt werden kann, und keine Punkstörungen' infolge hochfrequenter Ströme vom Scherenstromabnehmer ausgestrahlt werden.

Da der hochfrequente Strom, der durch die in der Präzis sehr kleine verteilte Kapzität zwischen dem Scherenstromabnehmer und dem Pahrzeugkörper fließt,äußerst schwach ist, ist die Ausstrahlung von Punkstörungen beim Fließen des hochfrequenten Stromes durch den Pahdraht vernachlässigbar gering. Da andererseits die Prequenz des vom Pahrdraht über den Schleifer und den Scherenstromabnehmer dem Antrieb gelieferten Stromes niedrig ist und etwa zwischen 15 bis 20 Hz liegt, wird dieser Strom in keiner Weise durch das den hochfrequenten Strom unterdrückende Element beeinflußt.

Wenn, wie es in Pig. 10 dargestellt ist, das in Pig. 9 dargestellte Element zum Unterdrücken des hochfrequenten Stromes an jedem Rahmenteil des Scherenstromabnehmers vorgesehen ist und der Scherenstromabnehmer über ein isoliertes Untergestell 13» einen Isolator 14 und einen Isolator 16 an bestimmten Stellen auf dem Pahrzeugdach 23 am Pahrz'eug befestigt ist, wird primär der hochfrequente Strom, d.h. die Quelle für Punkstörungen durch die an jedem Rahmenteil des Scherenstromabnehmers vorgesehenen Elemente zum Unterdrücken eines hochfrequenten Stromes gedämpft. Dieser hochfrequente Strom wird weiterhin durch das isolierte Untergestell 13 und schließlich durch das Pahrzeugdach gedämpft, das aus einem Isoliermaterial besteht.

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Vorzugsweise ist eines der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele für ein Element zum Unterdrücken eines hochfrequenten Stromes auch in die Verbindungsleitung 15 eingesetzt. In diesem Fall ergibt sich eine noch wirkungsvollere Vermeidung von Funkstörungen infolge eines hochfrequenten Stromes. Auch in dem FaIl, in dem ein in den Fig. 6a bis 7b dargestelltes Element zum Unterdrücken eines hochfrequenten Stromes an jedem Rahmenteil des Scherenstromabnehmers vorgesehen ist, wird die Wirksamkeit selbstverständlich verbessert, wenn in derselben Weise, wie es bei dem in Pig. 10 dargestellten Beispiel der Pail ist, ein Untergestell 13 aus einem isolierenden Material vorgesehen ist, und dieses Untergestell am fahrzeug über Isolatoren 14 und 16 befestigt ist, die an bestimmten Stellen auf dem Fahrzeugdach ausgebildet sind.

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Claims

Patentansprüche

M.) Torrichtung zur Funkentstörung von Scherenstromabnehmern, gekennzeichnet d urch Elemente zum Unterdrücken eines hochfrequenten Stromes, die an jedem Rahmenteil und, falls erforderlich, an der Verbindungsleitung des Scherenstromabnehmers vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elements zum Unterdrücken eines hochfrequenten Stromes Schaltkreise darstellen, die eine unendlich große oder nahezu unendlich große Impedanz gegenüber dem zu unterdrückenden, hochfrequenten Strom aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Schaltkreis vorgesehen ist, wobei die Schaltkreise aus zwei parallelen Leitern gebildet sind, deren eines Ende offen und deren anderes Ende kurzgeschlossen ist, die mit jedem Rahmenteil in Reihe geschaltet sind und bei denen die länge des parallelen Abschnittes des-Schaltkreises gleich einem Viertel der Wellenlänge des zu unterdrückenden, hochfrequenten Stromes oder ein ungerades Vielfaches davon ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rahmenteil axial in mehr als einen zylindrischen Hohlleiter eingesetzt ist, dessen eines Ende geschlossen und dessen anderes Ende offen ist, wobei die axiale Länge des zylindrischen Hohlleiters gleich einem Viertel der Wellenlänge des zu unterdrückenden hochfrequenten Stromes oder ein ungerades Vielfaches davon ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

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ein Kondensator zwischen das offene Ende des zylindrischen Hohlzylinders und den Rahmen geschaltet ist, wobei die Kapazität des Kondensators so gewählt ist, daß die Wirkung des parallelen Abschnittes so ist, als würde die länge 1/4 der Wellenlänge des zu unterdrückenden hochfrequenten Stromes oder ein ungerades Vielfaches davon betragen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus einem I'Iagnetwerkstoff über einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche jedes Rahmenteils vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine !Ferritschicht über einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche jedes Rahmente.ils vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen des Scherenstromabnehmers, dessen !eile jeweils mit einer Schicht aus einem Magnetwerkstoff versehen sind, die über einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche ausgebildet ist, am Fahrzeug über einen isolierten Träger und eine Isolierschicht befestigt ist, die an einer bestimmten Stelle auf dem Fahrzeugdach vorgesehen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen des Scherenstromabnehmers, dessen Teile mit einer Ferritschicht versehen sind, die über einen bestimmten Bereich auf der Oberfläche jedes Teiles ausgebildet ist, am Fahrzeug über einen isolierten Träger und eine Isolierschicht befestigt ist, die an einer bestimmten Stelle des Fahrzeugdaches ausgebildet ist.

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