DE637987C

DE637987C - Circuit arrangement for interference suppression of electrical apparatus and machines

Info

Publication number: DE637987C
Application number: DES112814D
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Mueller
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1934-02-09
Filing date: 1934-02-09
Publication date: 1936-11-09

Description

Zur Entstörung elektrischer Apparate und Maschinen, die durch Kontaktöffnungen und -Schließungen hochfrequente Störschwingungen verursachen können, ist es bekannt, Drosselspulen oder Kondensatoren oder beides in den Stromkreis der Geräte einzuschalten. Es sind dafür die verschiedensten Schaltungen bekannt. Bei symmetrischen Störern, das sind solche, bei denen von der Unterbrecherstelle Wanderwellen ausgehen, die sich auf beiden Leitungen genau gegenphasig und mit gleicher Amplitude ausbreiten, erfordert die Beseitigung der Störungen keinen großen Aufwand an Mitteln, denn ein parallel zu'den Eingangskletnmen des Gerätes gelegter Kondensator bewirkt bereits eine genügend gute Entstörung. Dieser Idealfall tritt jedoch selten auf. Die meisten Störer senden vielmehr¹ unsymmetrische Störschwin-To suppress interference in electrical apparatus and machines that can cause high-frequency interfering vibrations through contact openings and closings, it is known to switch inductors or capacitors or both into the electrical circuit of the devices. A wide variety of circuits are known for this. In the case of symmetrical interferers, i.e. those in which traveling waves emanate from the interrupter, which propagate on both lines in exactly opposite phase and with the same amplitude, the elimination of the interferences does not require a great deal of resources, because a parallel to the input terminals of the device Capacitor already causes a sufficiently good interference suppression. However, this ideal case rarely occurs. Rather, most interferers send ¹ asymmetrical interfering oscillation

ao gungen aus, das sind solche, die sich mit ganz verschiedener Phase über die Leitungen ausbreiten. Diese Störungen können nur durch komplizierte Schaltungen beseitigt werden, z. B. indem vor das Gerät in die ZuleitungenAo assumptions are those that propagate over the lines with very different phases. These disturbances can only be eliminated by complicated circuits, z. B. by in front of the device in the supply lines

S5 Drosselspulen und parallel zu den Zuleitungen in Reihe geschaltete Kondensatoren eingefügt werden, deren Verbindungsleitung direkt oder über einen Kondensator geerdet oder mit dem Gehäuse des Apparates verbunden wird. Nachteilig ist hierbei, daß insbesondere bei Entstörung großer Maschinen die Drosselspulen sehr große Dimensionen annehmen, denn sie dürfen die Betriebsspannung nicht wesentlich herabsetzen und müssen außerdem genügend wirksam sein. Solche Drosselspulen stellen sichnaturgemäß im Preis sehr hoch.S5 choke coils and parallel to the supply lines Series-connected capacitors are inserted, the connecting line of which is grounded directly or via a capacitor or connected to the housing of the apparatus. The disadvantage here is that especially when debugging large machines the choke coils take on very large dimensions, because they must not significantly reduce the operating voltage and must also be sufficiently effective. Such choke coils appear naturally very high in price.

Durch die Beschaltung der Maschinen mit Kondensatoren entsteht die Gefahr, daß bei Durchschlag eines Kondensators das Gehäuse spannungsführend wird, was insbesondere bei tragbaren und nicht geerdeten Apparaten zur Beschädigung der bedienenden Person führen kann. Man ist infolgedessen auf dia Anwendung hochwertiger Kondensatoren, die einer besonders hohen Prüfspannung unterworfen worden sind, angewiesen, so daß auch dadurch die Entstörung wesentlich verteuert wird. Andererseits kann man für die Entstörung von mit Wechselstrom betriebe-η en Geräten nun Kondensatoren mit geringer Kapazität verwenden, damit der über den Körper des Bedienenden fließende Strom keinen schadenbringenden Wert annehmen kann. Kleine Kondensatoren bewirken naturgemäß keine vollkommene Entstörung.By wiring the machines with capacitors, there is a risk that Breakdown of a capacitor makes the housing live, which in particular In the case of portable and ungrounded devices, damage to the operator can lead. As a result, high-quality capacitors are used, which have been subjected to a particularly high test voltage, instructed so that this also makes the interference suppression much more expensive. On the other hand, for the Interference suppression of devices operated with alternating current now has capacitors with lower capacities Use capacitance so that the current flowing through the operator's body does not take on a damaging value can. Small capacitors naturally do not produce complete interference suppression.

*) Von dem Patentsucher ist als der "Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the "inventor:

Or. Kurt Müller in Berlin-Dahlem.Or. Kurt Müller in Berlin-Dahlem.

Durch die Erfindung wird die Entstörung von Apparaten und Maschinen wesentlich vereinfacht und erfordert nur geringe Mittel. Zur Erläuterung der Erfindung ist es not-wendig, kurz auf die Entstehung der unsym-" metrischen Störungen einzugehen. Dazu dient' Fig. i, in der eine Brückenanordnung dar-' gestellt ist, die für jede Art von störenden Apparaten anwendbar ist. Mit ι ist die Störquelle, beispielsweise ein Stromwender oder Kontakt bezeichnet, deren Zuleitungen 2 und 3 gegen das Gehäuse oder Erda die verschiedenen Kapazitätswerte C₁ und C₂ besitzen. Durch diese Kapazitäten und die im eigentlichen stark gezeichneten Apparatestromkreis liegenden ungleichartigen Scheinwiderstände Z₁ und Z₂, z. B. Feldwicklungen u. dgl., wird die Phase der von der Störquelle ausgehenden Wanderwellen in ganz verschiedener Weise geändert, so daß an der Verbindungsleitung 4 der beiden gleich großen' Kondensatoren S und 6, die zwischen die Zuleitungen 7 und 8 des Gerätes geschaltet sind, ein Potentialunterschied E der Störschwin^a5 gungen gegen Gehäuse oder Erde besteht, während bei symmetrischen Störungen diese Leitung kein Potential aufweist. . Die Einwirkung dieses Störpotentials muß auf benachbarte Rundfunkanlagen vermieden werden, was bisher, wie bereits erwähnt wurde, nur durch komplizierte Schaltungen aus Drosselspulen und Kondensatoren ermöglicht werden konnte, ohne daß jedoch jemals eine restlose Entstörung erzielt worden ist.
Die Erfindung besteht nun· in einer Schaltanordnung zur Entstörung von elektrischen Apparaten und Maschinen, die durch Kontaktöffhungen und -schließungenhochfrequente Störschwingungen verursachen, und zwar wird durch diese die Brückenanordnung derart abgeglichen, daß überhaupt keine unsymmetrischen Störkomponenten mehr auftreten können, sondern nur noch symmetrische Wanderwellen, die sich in einfacher Weise durch Parallelschalten eines Kondensators zum Eingang des Gerätes beseitigen lassen. Nach der neuen Entstörungsmethode werden außer den Kapazitäten, die die Zuleitungen zu den störenden Kontaktanordnungen gegen Gehäuse oder Erde besitzen, auch die Schemwiderstände, also z. B. Feldwicklungen, im Apparatestromkreis abgeglichen. Dabei muß natürlich beachtet werden, daß die Frequenzcharakteristiken der einzelnen Brückenzweige im Bereich der Störschwingungen einander entsprechen, damit sich die Brücke für verschiedene Frequenzen stets im Gleichgewicht befindet. Zum Kapazitätsabgleich können beispielsweise Differentialkondensatoren dienen, mit denen die Störquellen, beispielsweise Stromwender, unmittelbar beschaltet werden, während der Abgleich der¹ Scheinwiderstände, z. B. Feld- oder Magnetwicklungen, mittels Kondensatoren erfolgt, die parallel oder in Reihe zu ihnen geschaltet werden. Gegebenenfalls können dazu auch Drosselspulen verwen-' det werden. Für den Phasenabgleich werden am besten Widerstände vorgesehen, deren Einschaltung aus dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Schaltanordnung gemäß der Erfindung hervorgeht. Mit 9 ist in dieser Figur die Störquelle, also beispielsweise ein Kollektor einer elektrischen Maschine, bezeichnet. Seine Bürsten sind durch eine Kapazität 10 verbunden, wodurch die einzelnen Kontaktstellen zu einer einzigen Störquelle zusammengefaßt werden. Die Verbindungsleitungen 11 und 12 zu den Feldwicklungen 13 und 14 der Maschine besitzen gegen Erde oder das Gehäuse verschiedene Kapazitäten C₁ und C₂, wie bei der in der Fig. 1 dargestellten Brückenanordnung. Diese Kapazitäten, die die verschiedenen Phasen der Störschwingungen verursachen, werden durch einen Differentialkondensator 15 abgeglichen, der beispielsweise aus zwei festen und einer bewegbaren Elektrode bestehen kann. Während beispielsweise die bewegbare Elektrode an Erde oder das Gehäuse gelegt ist, sind die beiden festen Elektroden mit den Zuleitungen 11 und 12 zu der Störquelle verbunden.With the invention, the interference suppression of apparatus and machines is considerably simplified and requires only little resources. In order to explain the invention it is necessary to briefly deal with the origin of the asymmetrical disturbances ι the interference source, such as a commutator or contact is referred to, the supply lines 2 and 3 have against the case or Erda the different capacitance values C ₁ and C _second through this capacity and the distant actual strongly drawn apparatuses circuit dissimilar impedances Z ₁ and Z ₂ , z. B. field windings, etc., the phase of the traveling waves emanating from the source of interference is changed in very different ways, so that on the connecting line 4 of the two equally large 'capacitors S and 6, which between the leads 7 and 8 of the Are connected to the device, there is a potential difference E of the Störschwin ^a 5 movements to the housing or earth, while this line is not in the case of symmetrical interference Has potential. . The effect of this interference potential on neighboring radio systems must be avoided, which up to now, as already mentioned, could only be made possible by complicated circuits of inductors and capacitors, without, however, a complete interference suppression was ever achieved.
The invention now consists in a switching arrangement for interference suppression of electrical apparatus and machines which cause high-frequency disturbance oscillations by opening and closing contacts, and through this the bridge arrangement is balanced in such a way that no more asymmetrical disturbance components can occur at all, but only symmetrical traveling waves. which can be easily eliminated by connecting a capacitor in parallel to the input of the device. According to the new interference suppression method, in addition to the capacities that the leads to the interfering contact arrangements have against the housing or earth, the schematic resistances, so z. B. field windings, adjusted in the apparatus circuit. It must of course be ensured that the frequency characteristics of the individual bridge branches correspond to one another in the area of the interfering oscillations, so that the bridge is always in equilibrium for different frequencies. For capacity adjustment, for example, differential capacitors can be used, which are directly wired, the sources of interference, such as a commutator, while the balance of the ¹ impedances z. B. field or magnetic windings, takes place by means of capacitors that are connected in parallel or in series with them. If necessary, choke coils can also be used for this purpose. For the phase adjustment, resistors are best provided, the activation of which is evident from the exemplary embodiment of a switching arrangement according to the invention shown in FIG. 2. The source of interference, for example a collector of an electrical machine, is denoted by 9 in this figure. Its brushes are connected by a capacitor 10, whereby the individual contact points are combined into a single source of interference. The connecting lines 11 and 12 to the field windings 13 and 14 of the machine have different capacitances C ₁ and C ₂ with respect to earth or the housing, as in the case of the bridge arrangement shown in FIG. These capacitances, which cause the different phases of the parasitic oscillations, are balanced by a differential capacitor 15, which can consist, for example, of two fixed and one movable electrode. For example, while the movable electrode is connected to earth or the housing, the two fixed electrodes are connected to the leads 11 and 12 to the source of interference.

Die Anwendung solcher Differentialkondensatoren zum Zwecke der Entstörung ist an sich bekannt. Jedoch genügt diese Maßnähme allein bei den bekannten Schaltungen nicht zur Herbeiführung einer restlosen Entstörung, sondern dazu müssen außerdem in die Zuleitungen zum Apparat Drosselspulen und Kondensatoren eingeschaltet werden. Demgegenüber besitzt die neue Entstörungsanordnung den Vorteil, daß Drosselspulen überhaupt überflüssig sind. Dafür ist in Verbindung mit dem Differentialkondensator der viel einfachere Abgleich der Scheinwiderstände angewandt, die sich im dick gezeichneten Apparatestromkreis befinden und bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch die beiden Feldwicklungen 13 und 14 gebildet werden. Die Scheinwiderstände werden durch die parallel geschalteten Kondensatoren 16 und 17 abgeglichen, die naturgemäß bei Wechselstrommaschinen in Reihe mit den Feldwicklungen geschaltet sein können. Die Scheinwiderstände können ebensogut durch Hinzufügen von Drosselspulen verändert werden.The use of such differential capacitors for the purpose of interference suppression is known per se. However, this measure is sufficient for the known circuits alone not to bring about a complete suppression, but also in the supply lines to the apparatus inductors and capacitors are switched on. In contrast, the new interference suppression arrangement has the advantage that choke coils are superfluous at all. For this, in connection with the differential capacitor, the Much simpler adjustment of the apparent resistances applied, which is shown in the thick line Apparatus circuit are located and in the present embodiment the two field windings 13 and 14 are formed. The apparent resistances are balanced by the capacitors 16 and 17 connected in parallel, which naturally occur in AC machines can be connected in series with the field windings. the Apparent resistances can just as easily be changed by adding inductors.

Schließlich wird noch ein Phasenabgleich vorgenommen, der durch den parallel zur Störquelle gelegten Spannungsteiler 18 be- lao wirkt wird, dessen Abgriff 19 mit dem Gehäuse oder der Erde verbunden ist. DerFinally, a phase adjustment is carried out, which is carried out by the parallel to the The voltage divider 18 placed on the interference source is acted upon, the tap 19 of which with the housing or connected to the earth. Of the

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Spannungsteiler ist zweckmäßig hochohmig ausgebildet, damit der nach der Erde oder dem Gehäuse fließende Strom keinejzu Nachteilen führenden Werte annehmen Jianh. Vorteilhafter ist es jedoch, um den BVrührungsschutz des Gerätes zu wahren, zur Phasenregelung¹ in die Verbindungsleitungen 20 und 21 zu dem Differentialkondensator 15 veränderbare Widerstände einzuschalten.The voltage divider is expediently designed with a high resistance so that the current flowing to earth or the housing does not assume any disadvantageous values. However, in order to protect the device against accidental contact, it is more advantageous to switch on ^{variable resistors for phase control 1} in the connecting lines 20 and 21 to the differential capacitor 15.

Durch die genannten Maßnahmen gelingt es, die Brückenanordnung so abzugleichen, daß eine wesentliche unsymmetrische Störkomponente nicht mehr auftritt, so daß einzig und allein ein zu den Eingangsklemmen 22 und 23 des Gerätes parallel geschalteter Kondensator 24 genügt, um die symmetrischen Störschwingungen wirkungslos zu machen. Entstörungsdrosseln, die die Entstörung von Maschinen und Apparaten meist sehr verteuern, sind nicht mehr erforderlich. Abgesehen von dem Differentialkondensator sind im übrigen für die neue Schaltungsanordnung keine hochwertigen Kondensatoren, d. h. solche mit hohen Prüfspannungen notwendig, da die Kondensatoren nicht an Teile der Apparate oder Maschinen angeschlossen werden, die der Berührung zugänglich sind, und keiner hohen Betriebsspannung ausgesetzt sind.The measures mentioned make it possible to align the bridge arrangement in such a way that that a substantial asymmetrical interference component no longer occurs, so that only and only one capacitor connected in parallel to the input terminals 22 and 23 of the device 24 is sufficient to make the symmetrical disturbing vibrations ineffective. Interference suppression chokes, which usually make the interference suppression of machines and devices very expensive, are no longer required. Apart from the differential capacitor, the rest of the new circuit arrangement no high quality capacitors, d. H. those with high test voltages are necessary, since the capacitors are not connected to parts of the apparatus or machines, that are accessible to the touch and are not exposed to high operating voltages.

Der Differentialkondensator nimmt, wie Versuche gezeigt haben, gewöhnlich keine großen Kapazitätswerte an, so daß er, ohne dabei große Dimensionen anzunehmen, leicht für hohe Durchschlagsspannungen ausgeführt werden kann. Der geringe Kapazitätswert hat außerdem den Vorteil, daß bei Entstörung von Wechselstromapparaten der über den Kondensator fließende Strom nie gefährlich große Werte annehmen kann.As experiments have shown, the differential capacitor usually does not take any large capacitance values, so that, without assuming large dimensions, it can easily can be designed for high breakdown voltages. The low capacity value also has the advantage that in the interference suppression of AC devices via the Capacitor flowing current can never reach dangerously high values.

Die neue Schaltungsanordnung kann nicht nur für Hauptstrommaschinen, sondern auch für jede andersgeschaltete elektrische Maschine oder anderen Apparat angewendet werden, z. B. elektromagnetische VorrichtungenThe new circuit arrangement can be used not only for main power machines, but also can be used for any differently switched electrical machine or other apparatus, z. B. electromagnetic devices

u. dgl.and the like

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for interference suppression of electrical apparatus and machines, which cause high-frequency interfering vibrations through contact openings and closings and their input as well as current interruption points: are capacitively bridged, characterized that in addition to the known adjustment of the capacitances that the supply lines to the interfering contact arrangement, for example a commutator, breaker contact and the like, to earth or housing that are in the apparatus circuit lying apparent resistances, for example magnetic or field windings

and the like., Are balanced in such a way that the capacities and apparent resistances The bridge arrangement formed is in equilibrium for the interference frequencies.

2. Switching arrangement according to claim 1, characterized in that the adjustment the ground or housing capacities in a manner known per se by peeling the interfering contact arrangement takes place with a differential capacitor, while for the apparent resistances in AC devices by means of parallel or series-connected inductors and / or capacitors for DC devices by means of inductors connected in series or in parallel and / or capacitors connected in parallel Adjustment is created.

3. Switching arrangement according to claim 1, characterized in that the phase adjustment takes place at the source of interference through resistors connected to the interfering contact arrangement, for example through a high-resistance voltage divider connected in parallel to the interference source, its tap is in contact with the housing or the earth.

1 sheet of drawings