DE610889C - Elektrisches Geraet mit Einrichtung zur Beseitigung hochfrequenter Stoerschwingungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
18. MÄRZ 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a⁴ GRUPPE

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. März 1931 ab

Elektrische Apparate, bei denen durch Kontaktöffnungen Funken entstehen, erzeugen hochfrequente Störschwingungen, welche sich in einem mehr oder minder starken Grade nach außen fortpflanzen, sei es über Zuleitungen, sei es durch direkte Strahlung. Solche Apparate sind beispielsweise Elektromotoren, bei welchen Kollektorfunken auftreten, elektrische Klingeln, Kontakteinrichtungen, beispielsweise Schalteinrichtungen für Lichtreklame u. dgl. Die von solchen Apparaten ausgestrahlten elektrischen Schwingungen können eine beträchtliche Stärke besitzen und Empfangsapparate für drahtlose Nachrichtenübermittlung, speziell Rundfunkapparate, so stark stören, daß ein ordnungsmäßiger Empfang unmöglich wird. Bei der starken Verbreitung des Rundfunks ist man bereits seit längerer Zeit darauf bedacht, diese Störungen zu beseitigen. Die Grundidee der Störbeseitigung ist, die auftretenden hochfrequenten Schwingungen an der Ausstrahlung zu hindern. Das geschieht in den meisten Fällen dadurch, daß man an der Entstehungsstelle der Störungen Kurzschlüsse für die hoch- frequenten Schwingungen anbringt. Man verwendet hierzu geeignet dimensionierte Kondensatoren, welche beispielsweise parallel an die Bürsten einer elektrischen Maschine gelegt werden. Weiter kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, Erdungen vorzunehmen, um so für die Ableitung der hochfrequenten Spannungen zu sorgen. Als weiterer Schutz kommt insbesondere bei beweglichen Apparaten, bei denen eine Erdung gar nicht oder nur schwer möglich ist, eine Abschirmung durch ein metallisches Gehäuse in Anwendung. Es hat sich herausgestellt, daß der Schutz besonders dann wirksam ist, wenn die Umhüllung bzw. Abschirmung vom eigentlichen Apparat isoliert angebracht wird und nur Mittel vorgesehen sind, um die Umhüllung und den eigentlichen Apparat auf hochfrequenzmäßig gleiches Potential zu bringen. Das kann geschehen durch Einschaltung von Kondensatoren oder aber auch dadurch, daß man zwischen Umhüllung und Apparat geeignete Kapazitäten durch die konstruktive Ausbildung schafft. Die vorstehend beschriebenen Wege zur Störbeseitigung= geben jedoch nicht in allen Fällen ausreichende Resultate.

Das Gerät gemäß vorliegender Erfindung zeigt einen neuen Weg zur Störbeseitigung, der die Lösung der gestellten Aufgabe in zufriedenstellender Weise ermöglicht. Bei dem neuen Gerät sind zunächst in an sich bekannter Weise in die Zuleitungen Drosseln, beispielsweise in Gestalt von Feldwicklungen, eingeschaltet, während das Ankereisen gegen die Umhüllung des Gerätes isoliert ist. Ferner sind auf der Netzseite in an sich ebenfalls bekannter Weise Kondensatoranordnungen vorgesehen, die die dort auftretenden hoch-

*) Von dem Patent sucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Karl-Η. Krambeer in Berlin-Wilmersdorf.

frequenten Spannungen kurzschließen und mit der Umhüllung zum Ausgleich bringen. In ähnlicher Weise werden die an den Kontakten auftretenden hochfrequenten Spannungen durch an sich ebenfalls bekannte Kondensatoranordnungen kurzgeschlossen und mit dem Ankereisen zum Ausgleich gebracht. Dieses Ankereisen ist hierbei so angeordnet, daß es gegenüber der Umhüllung nur eine kleine Kapazität ίο besitzt. Durch die Kombination aller dieser Merkmale, die, wie angegeben, zum Teil bekannt sind, wird eine außerordentlich günstige Wirkung erzielt. Wenngleich in vorstehendem immer nur vom Ankereisen die Rede ist, so ist doch in gleicher Weise bei solchen Geräten, bei denen man von einem Anker in dem bei elektrischen Maschinen üblichen Sinne nicht sprechen kann, der kontaktgebende Teil gemeint. Auch bei solchen Geräten wird durch Anwendung dieser Grundsätze eine praktisch restlose Störbeseitigung erzielt.

Die Fig. 1 zeigt das prinzipielle Schaltbild einer Anordnung gemäß der Erfindung. Der bei ι und 2 eintretende Netzstrom führt über die beiden Drossern 3 und 4 zu den beiden Bürsten 5 und 6 des Ankers 7. Das Ankereisen ist durch 8 bezeichnet, während 9 und 10 das Feldeisen bzw. das Eisen der Drosseln darstellen. Parallel zu den Bürsten 5 und 6 liegt eine Kondensatoranordnung, bestehend aus den Kondensatoren 11 und 12. Der Verbindungspunkt 13 dieser Kondensatoren ist bei 14 mit dem Ankereisen 8 verbunden. Auf der Netzseite der Drossel- bzw. Feldspulen 3 und 4 liegt eine entsprechende Kondensatoranordnung, bestehend aus den Kondensatoren 15 und 16. Der Verbindungspunkt 17 dieser Kondensatoren ist bei 18 mit der äußeren Umhüllung 19 verbunden. Das Ankereisen 8 und das Feldeisen 9 und 10 sind gegen die Umhüllung 19 isoliert angebracht. Wichtig für eine solche Anordnung ist es, daß die Kapazität des Ankereisens 8 gegenüber der Umhüllung 19 möglichst gering ist. Dies läßt sich durch konstruktiven Aufbau erreichen, beispielsweise dadurch, daß man die Umhüllung in genügend großem Abstande von dem Ankereisen anbringt. Es ist vorteilhaft, wenn der Wert der Kapazität zwischen Ankereisen und Umhüllung unter 50 μμΒ liegt.

An Stelle der in Fig. 1 gezeigten Schaltung sind auch andere Schaltungen möglich. Ganz beispielsweise eine Schaltung, wie sie die Fig. 2 zeigt. Der bei 1 und 2 eintretende Netzstrom führt über die beiden Drossel- bzw. Feldspulen 3 und 4 zu den Bürsten 5 und 6 des Ankers 7. Parallel zu 5 und 6 liegt eine Kondensatoranordnung, bestehend aus dem Kondensator 20, welcher eine große Kapazität aufweist. Parallel hierzu liegen zur Spannungssymmetrierung in an sich bekannter Weise zwei kleine Kapazitäten 21 und 22 in Serie. Der Verbindungspunkt 23 dieser beiden Kapazitäten ist bei 14 mit dem Ankereisen 8 verbunden. Auf der Netzseite befindet sich eine entsprechende Kondensatoranordnung, bestehend aus einem großen Kondensator 24 und zwei in Serie geschalteten kleinen Kondensatoren 25 und 26. Der Verbindungspunkt dieser Kondensatoren ist bei 18 mit der Umhüllung 19 verbunden. Durch 9 und 10 wird das Feldeisen bzw. das Eisen der Drosselspulen dargestellt, welches mit dem Ankereisen 8 verbunden, aber auch isoliert sein kann. Die in der Fig. 2 gezeichnete Kondensatoranordnung hat den Vorteil, daß man mit kleineren Kondensatoren auskommt. Die Fig. 3 ,zeigt ein praktisches Anwendungsbeispiel bei einer elektrisch betriebenen Glocke. Der bei 1 und 2 eintretende Netzstrom führt über die beiden Elektromagnetspulen 3 und 4 zu dem beweglichen Kontaktteil 28 des eisernen Ankers 29. Der eiserne Anker 29 steht vor den Polen 30 und 31 des Eisens 32 bzw. 33 der Feldspulen 4 bzw. 3.

Kontakt 28 und Ankereisen 29 sind durch ein Isolierstück 30 getrennt. Das Ankereisen 29 besitzt weiterhin ein zweites Isolierstück 34, welches den Klöppel 35 trägt, der beim Betriebe gegen die Glocke 36 schlägt.

Der Kontakt 28 berührt den festen Kontakt 37, der mit der Netzleitung 1 verbunden ist. Parallel zwischen 28 und 37 liegt eine Kondensatoranordnung, bestehend aus den beiden Kondensatoren 38 und 39. Der Mittelpunkt 40 dieser Kondensatoren ist mit dem eisernen Anker 29 verbunden. Es kann zweckmäßig sein, parallel zu den Punkten 41 und 42, so wie es in der Figur gestrichelt gezeichnet ist, eine Funkenlöschanordnung anzuschalten, bestehend aus einem Widerstand 43 und einem Kondensator 44. Auf der Netzseite liegt zwischen den beiden Netzleitungen 1 und 2 eine Kondensatoranordnung, welche beispielsweise bestehen kann aus einem großen Kondensator 45 und zwei kleinen, in Serie geschalteten Kondensatoren 46 und 47. Der Mittelpunkt 48 dieser Kondensatoren ist mit dem Gehäuse 49 verbunden.

Eine praktische Ausführung einer Glocke nach dem Schaltbild der Fig. 3 zeigt die Fig. 4. no Auf der metallenen Grundplatte 50 ist isoliert angebracht das Feldeisen 51, welches die Feldspulen 52, 53, 54 und 55 trägt. Vor den Polen 56 und 57 des Elektromagneten befindet sich der Anker 58, welcher mit dem Winkel 59 isoliert und federnd gelagert ist. Durch einen MetaÜbügel 60 steht der Anker in Verbindung mit dem Kontakt 61, welcher isoliert auf der Grundplatte 62 befestigt ist. Durch eine Isolierung 63 ist dafür gesorgt, daß zwischen dem Kontakt 61 und dem Anker 58 keine leitende Verbindung besteht. 64 stellt den

festen Kontakt dar. Der Klöppel 65 ist bei 66 isoliert mit dem Anker 58 verbunden. 66 ist die Glocke, welche in leitender Verbindung mit der Grundplatte 50 stehen kann.
Die Wirkungsweise des neuen Gerätes sei an Hand der Anordnung nach Fig. 1 noch etwas näher erläutert. Die Erfindung geht davon aus, daß sie die einzelnen, den Störschwingungen sich bietenden Kreise einzeln untersucht und jedem von ihnen durch entsprechende Bemessung den Widerstandswert gibt, der zur Vermeidung einer störenden Ausstrahlung der günstigste ist. Bei dem genannten Ausführungsbeispiel geht zunächst ein sehr starker Teil der Störungen durch den obersten und untersten Leiter. Diese Störungen werden durch die Kondensatoren 11 und 12 zum größten Teil kurzgeschlossen. Die Störschwingungen, die dann auch noch durch die Drossel hindurchkommen sollten, werden vor Eintritt in das Netz durch die Kondensatoren 15 und 16 beseitigt. Damit aber ist die Aufgabe nicht vollständig gelöst, denn die Störströme in den beiden Leitern sind keineswegs einander gleich, obwohl sie praktisch meist in der gleichen Größenordnung liegen. Der Differenzstrom wird dann durch die Verbindungsleitung 13, 14 aufgenommen und unschädlich gemacht.

An sich wäre es günstig, die Kondensatoren 15 und 16 möglichst groß zu wählen. Handelt es sich aber um ein Gerät, bei dem eine sichere Erdung der Hülle nicht möglich ist, wie z. B. bei den meisten kleinen transportablen Geräten, so stellen die in Reihe liegenden Kondensatoren 15, 16 einen Spannungsteiler dar. Liegt nun etwa an dem Leiter 2 Erdpotential, am Leiter 1 hingegen eine Netzspannung von 220 Volt, so erhält dadurch das Gehäuse eine Spannung von 110 Volt. Diese Spannung kann gefährlich werden, wenn die Kondensatoren 15 und 16 sehr groß bemessen sind und starke Ströme hindurchtreten lassen. Aus diesem Grunde ist man darauf angewiesen, über eine bestimmte Grenze bei der Bemessung der Kapazitäten nicht hinüberzugehen.

Dadurch tritt nun aber eine neue Schwierigkeit auf, die durch die kapazitätsarme Anordnung des Ankereisens vermieden ist. In dem Hochfrequenzkreis 13, 14, Kapazität Anker-Gehäuse 18, Kondensator 15 bzw. 16, Drossel 3 bzw. 4 und 13 verteilen sich die Spannungsabfälle nach den Wechselstromwiderständen der einzelnen Abschnitte. Die am Netz auftretenden Störspannungen sind natürlich um so größer, je größer die Hochfrequenzspannungen an dem Kondensator 15 bzw. 16 sind. Die Aufgabe ist also darin zu sehen, die an diesen Kondensatoren auftretenden Spannungen möglichst klein zu halten, was nach bekannten Gesetzen dadurch erreicht werden kann, daß man den übrigen Abschnitten des betreffenden Stromkreises möglichst hohe Widerstände gibt. Zum Teil wird diese Forderung durch entsprechende Bemessung der Drosseln 3 und 4 erreicht, zum Teil aber durch die schon eingangs behandelte Maßnahme, daß man die Kapazität zwischen Ankereisen und Gehäuse möglichst klein wählt. In diesem Falle wird ein großer Teil des Gesamtspannungsabfalles in dem Hochfrequenzweg Anker-Gehäuse verbraucht. Wesentlich ist hierbei, wie die Beschreibung dieses Hochfrequenzweges zeigt, daß eine unmittelbare Verbindung zwischen den Punkten 13 und 18 nicht besteht.

Bei den Geräten nach den anderen Figuren liegen die Verhältnisse entsprechend. Auch bei diesen Schaltungen ist durch die Schaffung geeigneter Wege für die Hochfrequenzstörungen' das Übertreten dieser Störungen in den Außenraum, insbesondere in das Netz, vermieden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Gerät mit Einrichtung zur Beseitigung hochfrequenter Störschwingungen, bei dem zur Verminderung der Störwirkung in die Zuleitungen Drosseln,

z. B. in Gestalt von Feldwicklungen, eingeschaltet sind, während das Ankereisen gegen die Umhüllung des Gerätes isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Netzseite und an den Kontakten auftretenden hochfrequenten Störschwingungen in an sich bekannter Weise kapazitiv kurzgeschlossen und über die gleichen Konden- satoren auf der Netzseite nach der Umhüllung und auf der Kontaktseite nach dem Ankereisen ausgeglichen sind, das so angeordnet ist, daß es gegenüber der Umhüllung nur eine kleine Kapazität besitzt.

2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Feldeisen gegen das Ankereisen und die Umhüllung isoliert angebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen