-
Entstörungskondensator, insbesondere zur Ableitung hoher Frequenzen
Es ist bekannt, .daß der Scheinwiderstand von Kondensatoren mit zunehmender Frequenz
fällt bis zur Eigenresonanz und .dann wieder ansteigt. Man muß auf diese Tatsache
beim Aufbau von Entstörungskondensatoren. Rücksicht nehmen, damit das Minimum des
Scheinwiderstandes nicht unterhalb der abzuleitenden Frequenzen liegt, weil dann
der Kondensator oberhalb der Eigenresonanz nur noch als Induktivität wirkt.
-
Da man bestrebt ist, mit möglichst wenig Entstörungsmitteln auszukommen,
besteht auch die Forderung, daß Entstörungskondensatoren möglichst große Frequenzbereiche
überdecken sollen und insbesondere auch bei sehr hohen Frequenzen wirksam sein sollen.
Hierzu ist jedoch erforderlich, daß die Eigeninduktivität dieser Kondensatoren gering
gehalten wird, damit auch das Minimum des Scheinwiderstandes bei möglichst hohen
Fre.-quenzen liegt. Nun ist der Verringerung der Eigeninduktivität aber durch die
Konstruktionsmög" -hkeit eine Grenze gesetzt bzw. erfordern geringe Verkleinerungen
der restlichen Eigenind'uktivität unverhältnismäßig hohe Aufwendungen.
-
Die Erfindung schlägt grundsätzlich einen anderen Weg ein, um eine
Ableitung höherer Frequenzen in, anderer Weise zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, daß der Entstörungskondensator aus zwei, vorzugsweise
gleich
-großen Teilkapazitäten aufgebaut wird, welche je an eine Anschlußvorrichtung geführt
sind, und daß die einen Teil der zu entstörenden Leitung darstellende verbindende
Leitung der beiden Anschlußvorrichtungen eine vergleichsweise kleine Induktivität
enthält, die eine oder wenige Größen-'"anofdnunggn größer ist als die Eigeninduktivität
des Kondensators.
-
Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.
-
In der Fig. i ist :die übliche bekannte Art eines Entstörungskondensators
io in seiner Anschaltung an zwei Störfrequenzen führenden Leitungen i i und 12 gezeigt.
Dieser Kondensator io führt Störspannungen ab, soweit sie eine Frequenz unterhalb
der Resonanzfrequenz des Kondensators io besitzen. Die Resonanzfrequenz des Kondensators
io wird bestimmt durch seine Kapazität und die Eigeninduktivität, die sich zusammensetzt
aus der eigentlichen Wickelinduktivität und der Ind'uktivität der Zuleitungen,
13 und 14. Nach der bisher bekannten; Art verfuhr man so, daß man die Irnduktivität,der
Zuführungsleitungenx3 und 14 mÖglichs:t klein hielt, d. h. daß man unter Umständen
auf eine Zuführung überhaupt verzichtete, da--d'-urclt,->daß man die zu entstörende
Leitung ii und 12 unmittelbar mit den Kondensatorbelegungen in Verbindung brachte.
Wie. bereits. ausgeführt,- läßt sich jedoch die Kondensatorinduktivität nicht beliebig
klein, halten.
-
Erfindungsgemäß geht man nun nach Fig. 2 vor, wonach der Entstörungskondensator
io in die beiden Teilkapazitäten ioa und iob aufgeteilt ist. Die zu entstörenden
Leitungen sind wiederum mit ii und i2 bezeichnet. Jede Teilkapazität ioa und iob
ist nun an je eine Anschlußvorrichtung 15 und 16 geführt., an welche die Enden:
der aufgetrennten Leitung i i angeschlossen werden,. Die die Ansohlußvorrichtungen
15 und 16 verbindende Leitung i7,. die damit gleichzeitig einen Teil der zu entstörenden
Leitung darstellt, enthält eine kleine Induktivität 18, deren Größe so bemessen
wird, daß sie eine oder wenige Größenordnungen größer ist als die Eigeninduktivität
der-Teilkapazitäten ioa und iob. Dadurch wird folgendes erreicht.
-
Wie die Fig. 3 bei 22 zeigt, verläuft die Kernwiderstandskurve der
Kapazität io zunächst fallend bis zur Resonanzfrequenz und steigt dann wiederum
an. Unter Kernwiderstand wird hierbei das Verhältnis' -der .=Spännung zwisr'hen
. Leitungen i i, i2 zu dem- über i i, io und 1,2 fließenden Strom verstanden. Der
Kernwiderstandsverlauf des Systems der Fig. 2 nun verläuft jedoch wie die gestrichelt
gezeichnete Kurve i9, 'woraus .deutlich e rsi 1#htlich ist, -daß die Entstörungswirkung
dieses Aggregats bei hohen Frequenzen wesentlich besser ist. -Die Anordnung trat
zunächst Ähnlichkeit mit .der an sich bekannten Siebkette zur Unterdrückung von
Störungen. Bei den bekannten Anordnungen jedoch werden Drosseln verwendet, deren
Induktivität sehr viel höher liegt und "die daher bereits bei tiefen Frequenzen
eine Dämpfung der Störspannurig ergeben. Demgegenüber ist die Ind'uktivität der
erfindungsgemäßen Anordnung sehr klein und ist üblicherweise nur eine oder wenige
Größenanordnungen größer als die Eigeninduktivität .des Kondensators. Die Verhältnisse
werden am zweckmäßigsten an Hand einer kleinen Rechnung dargestellt. Beträgt beispielsweise
die Größe des Kondensators io 5o ooo pF .und liegt dessen Resonanzstelle zwischen:
io und 2o MHz, so kann man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zusatzinduktivität und
Aufteilung der Kapazität den Kernwiderstand bei hohen Frequenzen um eine Größen-"
anordnung herabsetzen, wobei sich dann eine Induktivität von ungefähr 2oX io-9H
ergibt, wenn d'ie Eigeninduktivität des Kondensators 2Xio-sH beträgt. Eine so geringe
Induktivität läßt sich nun in einfachster Weise und weiterhin auch mit sehr niedrigem
Gleichstromwiderstand herstellen, so daß eine unerwünscht große Dämpfung der Nutzspannung
und auch eine -unerwünschte Verlustleistung mit Rücksicht auf den Nutzstrom vermieden.
werden kann.
-
Es ist nun weiterhin bekannt, -daß Schwingkreise in der Nähe ihrer
Resonanz nicht günstig arbeiten. Um diesen Fehler zu vermeiden-, kann man den Schwingungskreis
in gewünschter Weise bedämpfen,- entweder dadurch, d@aß man einen Ohmschen Widerstand
parallel oder' in Reihe mit der Spule schaltet oder aber .den O'hmschen Widerstand
der Spule selbst entsprechend bemißt. In .dem vorerwähnten Beispiel würde ein geeigneter
Widerstand:einen Wert von etwa i,2 Ohm besitzen. Eine Parallelschaltung eines Dämpfungswiderstundes
2,1
zur Spule 18, ist in Fig. 4 gezeigt. Der Kernwiderstandskurvenverlauf
würde dabei zwischen den Kurven i9 und 22 der Fig. 3 liegen. In .der Fig. 5 ist
gezeigt, wie der Dämpfungswiderstand ai in Serie mit der Spule r8 geschaltet ist.
In -diesem Fall liegt der Dämpfungswiderstand 21 gleichzeitig in dem Stromweg des
Nutzstromes, was einen gewissen Energieverlust nach sich zieht.
-
Eine besonders günstige Art der Dämpfung erhält man, dann, wenn man.
die Induktivität als Eisenspule ausführt, wobei die Grenzfrequenz des Eisens unter
der Resonanzfrequenz liegt (s.Fig.6), in. welcher 'die Induktivität 18 mit Eisenkern
23 versehen ist.
-
In diesem Fall hat der Scheinwiderstand der Spule einen Winkel von
45°. Der Betrag des Sc'hein"c@=iderstandes der Spule steigt mit j/ an, wodurch die
Resonanz des Schwingkreises genügend gedämpft wird. Der Verlauf des Kernwiderstandes
einer solchen Anordnung liegt auch zwischen den Kurven ig und 22. Ein gemäß der
Erfindung aufgebauter Entstörungskondensator kann, zweckmäßig so hergestellt werden,
daß die beiden Teilkapazitäten ioa und iob innerhalb eines gemeinsamen Wickels untergebracht
sind, der damit die gleiche Raumbeanspruchung und Raumausnutzung ergibt, wie ein
üblicher Entstörungskondensator gleicher Größe. Praktisch führt man dies so aus,
wie es die Fig. 7 zeigt, daß man einen Kondensator in üblicher Weise wickelt, nach
Erreichen.
der Teilkapazität die eine Belegung durchschneidet und
getrennt durch eine kurze Isolierstrecke wieder mit einwickelt, bis .die zweite
Teilkapazität erreicht ist. Die Induktivität 18 ist, wie mehrmals betont wurde,
außerordentlich klein. Es ist daher möglich, auch diese beim Aufbau des Entstörungskondensators
mit dem Wickel zu einer baulichen Einheit zu vereinigen, indem man so vorgeht, wie
es die Fig. 8 zeigt. Auch hier werden wiederum zwei Folien als Belegungen des Kondensators
miteinander aufgewickelt und nach Erreichen der einen. Teilkapazität die eine Belegung
durchgetrennt. Danach werden bei weiterhin auflaufender Gegenbelegung so viele Blindwindungen
hergestellt, daß diese die gewünschte Induktivität darstellen, und darauf die Belegung
der zweiten, Teilkapazität wieder mit eingewickelt. Die Stromanschlüsse müssen in
diesem Fall am Anfang und Ende der als Induktivität wirksamen Fläche des einen Belages
angebracht sein. Reicht in bestimmten Fällen die Strombelastbarkeit der Delegungsfolie
des Kondensators nicht aus, da ihr leitender Querschnitt im Vergleich zu dem Nutzstrom,
der ja über diese Folie fließt, zu klein ist, so kann man die als Induktivität wirksamen
Blindwindungen durch eine stärkere, zusätzlich eingeschlossene, beispielsweise aus
Kupfer bestehende Folie verstärken bzw. ersetzen. Der so hergestellte Entstörungskondensator
unterscheidet sich äußerlich überhaupt nicht von einem Entstörungskondensator üblicher
Bauart und hat trotzdem wesentlich bessere Eigenschaften hinsichtlich der Entstörungswirkung
bei sehr hohen Frequenzen. Infolgedessen ist es in manchen Fällen sogar möglich,
-auf besonders kleine Eigeninduktivitäten des Kondensators zu verzichten und diesen
mit nicht verlöteten Stirnseiten, wodurch eine erhebliche Verbilligung eintritt,
auszuführen.
-
Durch das Aufwickeln der beiden Kondensatoren auf einen gemeinsamen
Dorn kann sich eine magnetische Verkettung der beiden Querwege ioa und iob ergeben,
so daß die Anordnung Mängel zeigt. Um dies zu belieben, kann man die Teilkapazitäten
gegeneinander elektromagnetisch schirmen, indem man sie z. B. in metallische Röhrchen
--,4 schiebt, wie Fig. 9 zeigt. Man ordnet die Kapazitäten dann zweckmäßig so an,
daß sich die Stromzuführung der einen Kapazität und der Baden der anderen jeweils
auf der gleichen Seite befinden. Auf diese Weise wird die magnetische Verkettung
der an Klemme 15 mit der an Klemme 16 angeschlossenen Leitung auf ein Minimum herabgesetzt.
Durch einen Schirm 25 zwischen den ankommenden und abgehenden Leitungen wird auch
die Kopplung zwischen diesen aufgehoben.
-
Es sei erwähnt, daß mehrere derartiger erfindungsgemäßer Entstörungselemente,
wie an sich bekannt, hintereinandergeschaltet und zu einer Mehrfachkette vereinigt
werden können.