DE511121C - Drossel mit ferromagnetischem Kern fuer mit Wechselstrom ueberlagerten Gleichstrom - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

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AUSGEGEBEN AM

34.3.1931.

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REICHSPATENTAMT

ilK**!fi PATENTSCHRIFT

fr 511121 KLASSE 21a⁴ GRUPPE 35 /\

Ύ 34684 VIIIaJ₂Ia* Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 16. Oktober

Telefunken Gesellschaft für drahtlose Telegraphie m.b. H. in Berlin*)

Drossel mit ferromagnetischem Kern für mit Wechselstrom überlagerten Gleichstrom Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Februar 1928 ab

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Selbstinduktion von elektromagnetischen Apparaten, die vom Wellenstrom durchflossen sind, künstlich zu vergrößern. Hauptsächlieh kommen solche Apparate in Betracht, bei denen der Wechselstrom verhältnismäßig klein ist im Vergleich zum Gleichstrom (Tonbeseitigungsdrosseln u. dgl.). Man hat diese Apparate bis jetzt nach denselben Grundsätzen gebaut wie gewöhnliche, als Sperre für reinen Wechselstrom dienende Drosseln.

Eine nähere Untersuchung zeigte jedoch den großen Unterschied zwischen beiden Arten der Apparate und zugleich einen neuen Weg zum Bau und zur Bemessung der Apparate (Drosseln) mit Überlagerung des Gleichstromes mit einem verhältnismäßig kleinen Wechselstrom, im nachstehenden kurz als Apparate für Wellenstrom bezeich-

ao net.

Bei einer gewöhnlichen Drossel (für reinen Wechselstrom) schwankt die Induktion von + B bis — B, und die Selbstinduktion ist:

,. B-AW-V-XQ-⁸

B = maximale Induktion in Gauß,
A W— maximale Amperewindungen/cm,
i₀ = maximaler Wechselstrom,
V— Eisenvolumen in cm³.

Bei Apparaten mit Wellenstrom dagegen ist die Selbstinduktion, wie man beweisen kann:

L ^=

äAW

AW%

A Wg = Gleichstrom—Amperewindungen/cm,

ig = Gleichstrom=angenähert dem Gesamtstrom, d Bg= Differentialquotient von Bg nach A Wg.

dAWg ■ Aus den Gleichungen ist ersichtlich, daß, um bei gegebenem Eisenvolumen ein möglichst großes L zu bekommen, bei der gewöhnlichen Drossel das Produkt

bei der Drossel mit Wellenstrom und gegebener Gleichstromkomponente dagegen das Produkt

möglichst groß sein muß.

Bei der Drossel für Wellenstrom kommt es also darauf an, daß bei möglichst großem

Wert von AW_g der Wert von ' &^r°ß

ist. Die Größe von B_g an sich ist dagegen gleichgültig, sie kann sogar Null sein.

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Mendel Osnos in Berlin,

Nach der Erfindung wird dieses in folgender Weise erreicht:

Man magnetisiert vorher den Eisenkern ziemlich stark, z. B. bis zum Punkt B₁ der Abb. i, -unterbricht die Magnetisierung, so daß ein Remanenzmagnetismus B₂ übrigbleibt, und magnetisiert nun durch den Betriebswellenstrom in umgekehrter Richtung. Die Windungszahl des Apparates wählt man ίο aber so, daß der Magnetismus des Kernes ganz oder nahezu ganz verschwindet, so daß man angenähert auf den .Punkt Bl der Hysteresisschleife kommt. In diesem Punkt

J T>

ist aber der Wert von groß und auf

alle Fälle größer als bei dem entsprechenden Wert von AW_g auf der sogenannten jungfräulichen Kurve i. Nach der Erfindung arbeitet man also bei den 'obengenannten Apparaten nicht, wie gewöhnlich, auf dem jungfräulichen Zweig der Magnetisierungskurve, sondern auf der Hysteresisschleife, und

zwar an den Stellen, wo der Wert von ·

dB_g

dAWg möglichst groß ist und größer ist als auf der jungfräulichen Kurve.

Man wird daher auch nicht auf der Hysteresisschleife zwischen den Punkten B₁

und B₂ arbeiten, da dort der Wert von *"

kleiner ist als auf der jungfräulichen Kurve. Man kann aber dagegen auch auf dem Zweig 3 in der Nähe des Punktes B\ arbeiten.

Da bei vielen Apparaten die Wechselströme und somit die Eisenverluste sehr klein sind, so kann es sogar zweckmäßig sein, die Hysteresisschleife künstlich zu vergrößern, um möglichst große AW_g bei großem Wert

von zu bekommen. Man erreicht d A Wg

dieses dadurch, daß man entgegen der gewöhnlichen Praxis Eisen mit großem Hysteresisverlust wählt.

Was nun die praktische Verwendung soleher Drosseln anbelangt, so ist diese sehr mannigfach. Im folgenden seien nur einige besonders wichtige Beispiele und die Art der Verwendung angegeben.

So ist bei Siebketten, die die Wechsel-Stromkomponente eines Wellenstromes unterdrücken sollen, die Verwendung einer Drossel gemäß der Erfindung besonders geboten. Eine derartige Tonbeseitigungsdrossel findet Anwendung in der Speiseleitung zu Elektronenröhrenverstärkern sowohl in RÖhrensender- wie in Röhrenempfangsschaltungen, bei denen die Anodenspannung durch Gleichrichtung eines Wechselstromes gewonnen wird.

In der Abb. 2 ist ganz schematisch eine solche Schaltung dargestellt. G stellt den ,Gleichrichter, dem über einen Transformator Tr die Wechselspannung zugeführt wird, dar. 1? ist die Elektronenröhre, der über die Drossel D und parallel geschaltete Kondensatoren C die Gleichspannung zugeführt werden soll. Damit nun diese Drossel den im Betriebe störenden Wechselstromton möglichst gut beseitigt, wird erfindungsgemäß der Kern der Drossel, der zweckmäßig aus einem Material mit starker Hysteresis bestehen soll, zuerst vormagnetisiert und mit einer derartigen Windungszahl versehen, daß im Betriebe der Arbeitspunkt auf einer steilen Stelle der Hysteresisschleife liegt. Es ist dabei von Wichtigkeit, daß der durch einmalige Vormagnetisierung und durch die folgende Entmagnetisierung durch den Gleichstrom des Betriebswellenstromes eingestellte Arbeitspunkt sich im Laufe der Zeit nicht merklich verändert. Sollte jedoch der magnetische Zustand sich nach längerer Betriebsdauer verändern, so ist eine Wiederherstellung desselben unschwer zu erreichen. Zu diesem Zweck ist es nur erforderlich, durch die Drossel wicklungen einen genügend starken Magnetisierungsstrom von entgegengesetzter Richtung als die des im Betriebe verwendeten Stromes zu schicken, um dann wieder auf den früheren Arbeitspunkt (gemeint ist z.B. der Punkt α gemäß Abb. 1) zurückzukommen. Es kann daher bei den Anordnungen, bei denen diese Drossel verwendet wird, eine besondere Vorrichtung vorgesehen sein, die es ermöglicht, durch einfache Betätigung eines' Schalters diesen Magnetisierungsstrom durch die Drossel zu schicken. Im Falle der betrachteten Schaltung nach Abb. 2 wäre eine solche Neumagnetisierung der Drossel einfach dadurch zu erreichen, daß die Röhre kurzgeschlossen und die Stromzuführungen zur Drossel umgepolt würden. Dieses ist durch einen Schalter 6" zu erreichen, der den Gleichstromkreis im richtigen Sinn durch die Drossel schließt.

Eine andere Anwendung der Drossel gemäß der Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt, wo die Drossel D im Anodenkreis einer Verstärkerröhre liegt und die Aufgabe hat, nur den Gleichstrom der Röhre durchzulassen, damit möglichst der gesamte Wechselstrom über den Kapazitätszweig C fließt. Auch bei dieser Anordnung wird also die Drossel unter den Einfluß eines Gleichstromes und eines überlagerten Wechselstromes gestellt und bietet demgemäß für die Wechselstromkomponente einen besonders hohen Widerstand.

Eine weitere Verwendungsart ist in Abb. 4 dargestellt, wo die Drossel D als Telephonmagnet ausgebildet ist. In dieser Anwendung werden die Magnetisierungsänderungen, die durch die Sprechströme hervorgerufen wer-

den, zur Betätigung der Telephonmembran M ausgenutzt.

Die in der Leitung LL und der Telephonmagnetwicklung D fließenden Sprechströme — Wechselströme von verhältnismäßig kleiner Amplitude — überlagern sich hier während des Sprechverkehrs mit dem Gleichstrom, den die Batterie B₁ bei der durch vollausgezogene Linien angedeuteten Stellung des ίο Schalters S liefert. Der für die starke Vormagnetisierung notwendige Strom wird durch die beiden Batterien B₁ und B₂, die bei der durch punktierte Linien angedeuteten Lage des Schalters S in Reihe geschaltet sind, geliefert, so daß dabei eine etwa dem Punkt b der Abb. 1 entsprechende Vormagnetisierung erzeugt wird. Gleich danach wird durch Umlegung des Schalters 5 in die Betriebslage der Gleichstrom der Drossel D umgekehrt und geschwächt, so daß man etwa auf den Punkt« der Hysteresisschleife (Abb. 1) gelangt. Man kann den Schalter S derart zwangläufig mit dem Aufhängehaken des Hörers verbinden, daß jedesmal beim Anas heben des Telephonhörers der Schalter auf eine kurze Zeit in die Vormagnetisierungslage und dann in seine Betriebslage kommt. Die Beispiele lassen sich natürlich beliebig vermehren. Die Drossel gemäß der Erfindung findet überall da Anwendung, wo mit kleinen Wechselstromänderungen große In'duktionswirkungen erzielt werden sollen. Hat man z. B. reinen Wechselstrom zur Verfugung und nicht Wellenstrom, so kann man durch Zuschaltung einer Gleichstromquelle den erforderlichen Gleichstromanteil aufbringen, um die Amperewindungszahl zu erreichen, die zu dem günstigen Arbeitspunkt auf der Hysteresisschleife gehört.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Drossel mit ferromagnetischem Kern für mit Wechselstrom überlagerten Gleichstrom (Wellenstrom), insbesondere Siebdrossel von Netzanschlußgeräten, Telephonhörerelektromagneten u. dgl., gekennzeichnet durch eine derartige Wahl von Kerndimensionen und Windungszahl, daß der Arbeitspunkt durch den Betriebswellenstrom nach besonders erfolgter starker Magnetisierung durch einen dem Betriebswellenstrom entgegengesetzt gerichteten Strom auf einen Punkt der Hysteresisschleife zurückverlegt ist, wo ihr Verlauf steiler ist als bei der jungfraulichen Kurve.
2. 2. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eisen mit großen Hysteresisverlusten verwendet ist.
3. 3. Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierung des Kerns so gewählt ist, daß durch den Gleichstrom des Betriebswellenstromes der Kern entmagnetisiert ist (5 = 0).
4. 4. Einrichtung zur Erneuerung der Vormagnetisierung bei der Drossel nach Anspruch ι oder folgenden, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung (S) zur vorübergehenden Einschaltung einer besonderen Magnetisierungsstromquelle (Abb. 4) oder zur Beschickung der Drossel mit dem umgekehrten und verstärkten Strom der vorhandenen Betriebswellenstromquelle (Abb. 2).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen