DE873110C

DE873110C - Anordnung zur Abfuehrung unerwuenschter Hochfrequenzstroeme von einem elektrischen Leiter, insbesondere fuer Entstoerungszwecke

Info

Publication number: DE873110C
Application number: DES16265D
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl-Ing Hagenhaus; Lothar Dr Phil Nat Leiterer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-07-26
Filing date: 1941-07-26
Publication date: 1953-04-09

Description

Anordnung zur Abführung unerwünschter Hochfrequenzströme von einem elektrischen Leiter, insbesondere für Entstörungszwecke Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Abführung unerwünschter Hochfrequenzströme von einem elektrischen Leiter, insbesondere für Entstörungszwecke, und bezweckt, daß :die unerwünschten Hochfrequenzströme möglichst vollständig von einem elektrischen Leiter abgeführt werden.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in Richtung des elektrischen Leiters mindestens zwei vorzugsweise gleich große wickelförmige elektrische Kondensatoren .m Abstand voneinander konzentrisch um den Leiter angeordnet sind, wobei das zwischen den Kondensatoren liegende Leiterstück induktiv ausgebildet ist und jeder Wickelkondensator über seinen Stirnseiten hervorstehende, für jede Polarität untereinander kurzgeschlossene Belegungen besitzt, die ihrerseits mit dem elektrischen Leiter bzw. mit dem die -Anordnung umgebenden Gehäuse- unmittelbar elektrisch -leitend verbunden sind.
Es ist besonders vorteilhaft, die besondere induktive -Ausbildung -des- zwischen ,den -Wickelkondensatoren befindlichen Leiterstückes dadurch zu erreichen, daß dieses Leiterstück von Massetisen oder aufeinandergeschichteten Blechen etwa in Form eines Ringes umgeben wird, wobei dieser Ring eine möglichst große- Permeabilität bei Hochfrequenz besitzt.-Zur Herabsetzung der durch den stromdurchflossenen Leiter hervorgerufenen Vormagnetisierung ist es zweckmäßig,- den Ring mit einem radial verläüfeniden Luftspalt zu'versehen; oder z. B. so bemessen ist, daß -die von dem Feld -des Netzstromes im Ring hervorgerufene Induktion über den gesamten Querschnitt praktisch -konstant ist. Die gesamte Anordnung wird -gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung mittels eines Flansches an einer entsprechenden Unterlage; z. B einem den Störer umgebenden Gehäuse, befestigt, wobei der Flansch so ausgebildet sein kann, daß er mindestens zwei konzentrisch liegende kreisförmige Stege =hat, über die er mit der Befestigungsunterlage elektrisch leitend- in Verbindung steht. Der das zwischen :den Wickelkondensatoren befindliche Leiterstück umgebervde Ring aus Eisen wird zweckmäßig ebenso breit gehalten, wie jeder der beiden Kondensatoren. Um zu vermeiden, daß die abzuleitenden Hochfrequenzströme durch diesen Ring von dem einen Kondensator zurr anderen Kondensator fließen, ist es empfehlenswert, zwischen dem elektrischen Leiter und dem Ring aus Eisen Isoliermaterial in Form einer Isolierstoffröhre vorzusehen.
Statt des Ringes aus Eisen kann die magnetische Belastung auch dadurch erfolgen"daß :der elektrische Leiter über seiner ganzen Längeinnerhalb, ider Anordnung mit einem Mantel aus ferromagnetischem Material umgeben ist. Die magnetisch wirksamen Massen sind hierbei möglichst dicht an den elektrischen Leiter herangebracht, wodurch eine besonders :günstige Wirkung hinsichtlich Raumbedarf und Werkstoffersparung erzielt wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dun, ' dargestellt.
Fig. i zeigt eine übliche 'bekannte Art eines Entstörungskondensators; Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung einer Anordnung gemäß.der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 zeigt den Querschnitt einer konstruktiven Ausbildung :der Anordnung nach der Erfindung; Fig.4 zeigt eine Einzelheit der Fig. 3; Fig. 5 zeigt eine weitere konstruktive Ausbildung einer Anordnung nach der Erfindung; Fig. 6 zeigt ein Schaubild.
In der Fig. i ist -die übliche bekannte Art eines Entstörungskondensators i in seiner Anschaltüng an zwei Störfrequenzen führende Leitungen 2 und 3 gezeigt. Der Kondensator i, führt Störspannungen ab, insbesondere soweit :diese eine Frequenz unterhalb der Resonanzfrequenz :des Kondensators i besitzen. Oberhalb der Eiigenresonajiz steigt nämlich der Scheinwiderstand wieder an. Die Resonanzfrequenz .des Kondensators i wird durch seine Kapazität und seine Eigenindü:ktivität bestimmt, wobei letztere sich aus der eigentlichen Wickelinduktivität und tder Induktivität der Zuleitungen 4 und 5 zusammensetzt. Man verfuhr bisher so, daß .man die Induktivität der Zuführungsleitungen 4 und . 5 möglichst klein hielt, jedoch läßt sich die Kondensatoririduktivität nicht beliebig klein halten.
Gemäß der Fig.-2. ist nunmehr bei der Anordnung ; nach der Erfindung die EntstörungslMpazität in zwei Wickelkondensatoren .6 und 7 aufgeteilt. Die zu entstörende -Leitung 8, welche z. B. von einem Pol - j des Netzes zu einem Pol io des Stör-. schwingurigen erzeugenden Apparates führt, enthält nun innerhalb ,der Entstörungsanordnung neben den beiden in Abstand voneinander konzentrisch angeordneten Wickelkondensatoren 6 und 7 eine Induktivität i i, ideren Größe vorteilhaft so bemessen wird, daß sie eine oder wenige Größenordnungen größer ist als die Eigenin:duktivität der Wickelkondensatoren 6 und 7, welche mit ihrer einen Belegung an das idie Anordnung umgebende Gehäuse .i i angeschlossen sind.
Bekanntlich versteht man nun unter Kernwiderstand das Verhältnis der am Ende eines Durchführungskondensators zwischen dem Durchführungsleiter und :dem Gehäuse auftretenden Störspannurig zu :den in ,den Durchführungskondensator am Anfang einfließenden Störstrom.
Es ist ein sbesonderer Vorteil einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, daß dieselbe einen besonders kleinen Kernwiderstand bei hohen Frequenzen besitzt, woraus zu ersehen ist, daß die Entstörungswirkung der Anordnung bei hohen Frequenzen besonders gut ist.
In der in Fig. 3 gezeigten konstruktiven Ausbildung einer Anordnung gemäß .der Erfindung ist mit i2 der z. B. vom Netz zum Störer führende elektrischeLeiter bezeichnet. InRichtung,desLeiters 12 sind zwei vorzugsweise gleich große wickelförmige elektrische Kondensatoren 13 und 14 vorgesehen, welche im Abstand voneinander konzentrisch um den Leiter 12 angeordnet sind. Das zwischen den Kondensatoren liegende Leiterstück 15 ist besonders induktiv ausgebildet. Diese besondere induktive Ausbiltdung dies zwischen den Wickelkondensatoren 13 und 14 befindlichen Leiterstückes 15 wird dadurch erreicht, daß',dieses Leiterstück von einem Ring 16 aus Massecisen oder aus aufeinander geschichteten Blechen umgeben wird, wobei ,dieser Ring eine möglichst große Permea:bilität bei Hochfrequenz besitzt.
Jeder Wickelkondensator 13; 14 ist so aufgebaut, daß sich an seinen Stirnseiten hervorstehende Belegungen, ergeben, wie es schematisch in der Fig. 3 dargestellt ist. Die Stirnseiten jeder Polarität sind untereinander kurzgeschlossen. Die links aus dem Wickelkondensator 13 hervorstehenden untereinander kurzgeschlossenen Belegungen 17 sind mit dem elektrischen Leiter 112 verbunden, idesgleichen die rechts aus dem Wickelkondensator 14 hervorstehenden, untereinander kurzgeschlossenen Belegungen 18. Die rechts aus dem Wickelkondensator 13 hervorstehenden untereinanderkurzgeschlossenen Belegungen ig sind mit dem die Anordnung umgebenden Gehäuse 2o, und die links aus dem Wickelkoridensator'14hervorstehenden untereinarnderkurzgeschlossenen Belegungen 21 ebenfalls mit dem Gehäuse 2o unmittelbar elektrisch leitend verbunden.
Die Anordnung gemäß der Erfindung wird zweckmäßig mittels eines Flänsches 22 an einer Unterlage, z. B. an einem: den Störer umgebenden Gehäuse 23, befestigt. Der Flansch ist hierbei so ausgebildet, daß er mindestens zwei konzentrisch liegende kreisförmige Stege 24 und 25 aufweist, Über welche er mit d, -r Befestigungsunterlage 23 elektrisch leitend in Verbindung steht. Ergibt es sich nämlich, daß zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem Gehäuse 2o eine Störspannung auftritt, so wird diese -auf ihrem Wege zur Befestigungsunterlage 23 entsprechend der Anzahl .der Stege unterteilt, wodurch eine weitere Verbesserung der Entstörungseigenschaft der Anordnung hervorgerufen wird.
Uri zu vermeiden, daß die abzuleitenden Hochfrequenzströmedurch den Ring -1,6 aus Massekern oder aufeinandergeschichteten Blechen von dem Wickelkondensator 13 zu dem Wickelkondensator 14 fließen können, ist es empfehlenswert,. zwischen dem elektrischen Leiter 12 und dem Ring 1-6 aus Eisen Isoliermaterial, vorzugsweise in Form einer Isolierstoffröhre 26,. vorzusehen.
Eine besonders günstige Wirkung der Anordnung hat sich ergeben, wenn der ,das zwischen den Wickelkondensatoren 13 und 14 befindliche Leiterstück 15 umgebende Ring 16 aus Eisen ebenso breit gehalten wird wie jeder der beiden etwa gleich großen Kondensatoren.
In der Fig. 4 ist eine Teilansicht der Ausführungsform der Fig. 3 perspektivisch dargestellt. Es ist das zwischen den Wickelkondensatoren 13 und 14 befindliche, besonders induktiv iausgebildete Leiterstück 13 .dargestellt, welches von einem aus zusammengeschichteten Blechen bestehenden Ring 16 umgeben wird. Zur Herabsetzung der durch dem stromdurchflossenen Leiter hervorgerufenen Vormagnetis.ierung ist der Blechkern r6 mit einem radial verlaufenden Luftspalt 27 versehen. Dieser Luftspalt 27 kann so bemessen sein, daß die von dem Feld des Netzstromes im Blechkern. 16 hervorgerufene Induktion über den gesamten Querschnitt praktisch konstant ist. Zu diesem Zweck ist der Luftspalt 27 am Rand des Blechkerns @16 schmaler als in der Mitte des Blechkerns 16. Dieser etwa konische Verlauf des Luftspaltes 27 ist aus der Fig. 4 zu erkennen.
Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung gemäß der Erfindung, bei welcher mit 28 und 29 die beiden Wickelkondensatoren bezeichnet sind, die den elektrischen Leiter 3o konzentrisch umgeben. Das zwischen den Wickelkondensatoren 28 und 29 befindliche Leiterstück 31 ist besonders induktiv dadurch ausgebildet, daß der elektrische Leiter über seiner ganzen Länge innerhalb der Anordnung mit einem Mantel 32 aus ferromagnetischem Material umgeben ist. Das Gehäuse der Anordnung gemäß; Fig. 5 ist mit 33 bezeichnet. Mit 34 und. 35 sind die elektrischen Anschlüsse zwischen den Wickelkondensatoren 2-8 und 29 und dem Leiter 3o bezeichnet. 36 und 37 stellen ,die elektrischen Anschlüsse zwischen den Wickelkondensatoren 28 und 29 und dem Gehäuse 33 dar.
Fig. 6 zeigt ein Schaubild, bei welchem der Kernwiderstand einer Anordnung gemäß der vorliegenden. Erfindung und der Kernwiderstand eines normalen Durchführungskondensators dargestellt ist. Auf der Ordinate ist im logarithmischen Maßstab der Kernwiderstand Rk, gemessen in Ohm, dargestellt. Auf der Abszisse ist die Frequenz f, gemessen in Megahertz, aufgetragen. Die gestrichelt gezeichnete Kurve stellt den Kernwiderstand in Abhängigkeit oder Frequenz für einen normalen Durchführungskondensator von einem Mikrofarad dar: Die ausgezeichnete Kurve stellt den Verlauf. des Kernwiderstandes einer Anordnung gemäß der Erfindung dar, wobei zwei Wickelkondensatoren von je 0,36 Mikrofarad verwendet wurden, und sich zwischen .den Kondensatoren ein Leiterstück befand, welches mit einem Ring aus Masseeisen umgeben war. Wie ohne weiteres zu erkennen ist, wird der Kernwiderstand bei einer Anordnung gemäß der Erfindung mit steigender Frequenz immer kleiner und nimmt schließlich Werte an, die praktisch als Null bezeichnet werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Abführung unerwünschter Hochfrequenzströme von einem elektrischen Leiter, insbesondere für Entstörungszwecke, bei der zwei elektrische Wickelkondensatoren nebeneinander konzentrisch um d en Leiter angeordnet sind und, jeder Wickelkondensator über seinen Stirnseiten hervorstehende, für jede <Polarität untereinander kurzgeschlossene Belegungen besitzt, die ihrerseits mit dem elektrischen Leiter bzw. mit dem die Anordnung umgebenden Gehäuse unmittelbar elektrisch leitend verbunden sind, und zwischen die Kondensatoren eine Induktivität eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, ;daß der die Kondensatoren tragende Leiter selbst als Induktivität ausgebildet ist.
2. Anordnung nach Anspruch i,dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen den Wickelkondensatoren .(i3, 14) befindliche Leiterstück (15) von Masseeisen oder aufeinandergeschichteten Blechen, etwa in Form eines Ringes (z6), umgeben ist, wobei idieser Ring (16) eine möglichst große Permeabilität bei Hochfrequenz besitzt.
3. Anordnung nach Anspruch i und 2s dadurch gekennzeichnet, @daß der das Leiterstück (15) umgebende Ring (16) mit einem radial verlaufenden Luftspalt (27) versehen i,st, der so bemessen sein kann, d.aß die von dem Feld des Netzstromes im Ring (16) hervorgerufene Induktion über,den gesamten Querschnitt praktisch konstant ist.
4. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Leiterstück (15) umgebende Ring laus Eisen ebenso breit ist wie jeder der beiden etwa gleich großen Wickelkondensatoren (13, 14).
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ring (16) und dem elektrischenLeiter (12) Isoliermaterial, vorzugsweise in Form einer Isolierstoffröhre (26), vorgesehen ist.
6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch einen Befestigungsflansch (22), mit welchem die Anordnung ian einer Unterlage, z. B. an einem Iden Störer umgebenden Gehäuse (23)y befestigt ist.
7. Anordnung nach Anspruch i bis 6;,dadurch gekennzeichnet, daß,derFlansch (2,2) mindestens zwei konzentrisch liegende kreisförmige Stege (2q., 25) besitzt, über welche er mit der Befestigungsunterlage (2:3) elektrisch leitend in Vedbindung steht. 8.-Anordnung nach Anspruch-i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ddie magnetische Belastung ges zwischen den Wickelkondensatoren (28, 29) befindlichen Leiter-Stückes (3i) `dadurch erfolgt, daß der elektrische Leiter (30) über seiner ganzen Länge innerhalb der Anordnung mit einem Mantel (32) aus ferromaggnetischem Material umgeben ist (Fg. 5).