DE976818C - Voltage-dependent impedance - Google Patents

Voltage-dependent impedance

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DE976818C
DE976818C DEN6054A DEN0006054A DE976818C DE 976818 C DE976818 C DE 976818C DE N6054 A DEN6054 A DE N6054A DE N0006054 A DEN0006054 A DE N0006054A DE 976818 C DE976818 C DE 976818C
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voltage
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negative temperature
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DEN6054A
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Robert Georg Elben
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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    • H01F21/02Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers
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Description

Spannungsabhängiger Scheinwiderstand Bekanntlich sind einige ferromagnetische Ferrite bzw. Mischferrite durch einen negativen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes gekennzeichnet. Sie sind unter anderem auch als sogenannte Heißleiter verwendbar. Andererseits sind Induktivitäten für Schwingkreis-, Filter-, Verstärker- und Störschutzzwecke mit Ferrit- bzw. Mischferritkernen bekannt. Bei derartigen Schaltanordnungen tritt oft das Problem auf, die charakteristischen Kenngrößen in Abhängigkeit von der Spannung oder einer anderen Größe zu verändern.Voltage-dependent impedance As is known, some are ferromagnetic Ferrites or mixed ferrites due to a negative temperature coefficient of the specific Marked resistance. They are among other things also as so-called NTC thermistors usable. On the other hand, inductances for resonant circuit, filter, amplifier and interference protection purposes with ferrite or mixed ferrite cores are known. With such Switching arrangements often the problem occurs, the characteristic parameters in To change depending on the voltage or some other size.

Um mit einem selbsterregten Hauptschlußgenerator bei stark schwankender Drehzahl an einer konstanten Last auch eine konstante Spannung erzeugen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, parallel zur Feldwicklung einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten zu schalten. Dabei hat dieser Widerstand die Aufgabe, bei steigender Drehzahl und damit steigender Spannung an der Feldwicklung einen Teil des Magnetisierungsstromes parallel abzuleiten. Dadurch wird das Magnetfeld geschwächt und die Klemmenspannung des Generators bei geeigneter Dimensionierung konstant gehalten. .To with a self-excited main circuit generator with strongly fluctuating Speed to be able to generate a constant voltage at a constant load, has already been proposed to have a resistor in parallel with the field winding negative temperature coefficient to switch. The task of this resistance is with increasing speed and thus increasing voltage on the field winding Part of the magnetizing current to be diverted in parallel. This creates the magnetic field weakened and the terminal voltage of the generator with suitable dimensioning kept constant. .

Weiterhin ist es bekannt, in den Steuerkreis eines Magnetverstärkers einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten zu schalten, der seine Größe einmal mit der Umgebungstemperatur und zum andern durch Anlegen einer zusätzlichen, regelbaren Spannung verändert. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise geeignet, einen Ofen auf eine beliebig regelbare Temperatur zu bringen und diese dann konstant zu halten.It is also known in the control circuit of a magnetic amplifier to switch a resistor with a negative temperature coefficient that corresponds to its size on the one hand with the ambient temperature and on the other hand by applying an additional, adjustable voltage changed. Such a one Circuit is for example suitable to bring an oven to any controllable temperature and this then keep it constant.

Daneben ist es bei einer Entstördrosselspule bekannt, die einzelnen Windungen in einen Masseeisenkern einzubetten, der gegebenenfalls eine gewisse Leitfähigkeit aufweist. Dabei können die Windungen gegen den Kern isoliert sein oder mit ihm in elektrisch leitender Verbindung stehen. Damit wird erreicht, daß neben einer Induktivitätserhöhung der Drosselspule noch ein ohmscher Widerstand mit ausreichendem Widerstandswert parallel geschaltet ist, um Resonanzstellen der Induktivität mit der Spulenkapazität zu bedämpfen. Auch werden kapazitiv von den Windungen auf den Kern übergehende Ströme bei einer gewissen Leitfähigkeit des an Masse angeschlossenen Kerns abgeleitet.In addition, it is known for a suppression choke coil, the individual Embed turns in a ground iron core, which may have a certain conductivity having. The turns can be isolated from the core or in with it electrically conductive connection. This achieves that in addition to an increase in inductance the choke coil still has an ohmic resistor with a sufficient resistance value is connected in parallel to resonance points of the inductance with the coil capacitance to dampen. Currents passing from the windings to the core also become capacitive derived at a certain conductivity of the core connected to ground.

Die Erfindung betrifft einen spannungsabhängigen Scheinwiderstand aus einer auf einem Kern aus ferromagnetischen Ferriten oder Mischferriten mit negativem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes isoliert angeordneten Spulenwicklung. Gemäß der Erfindung wird der Kern als Ganzes, mit Stromzuführungen versehen, als Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten der Spulenwicklung parallel geschaltet und im Gebiet der temperaturabhängigen Permeabilitätsänderung betrieben.The invention relates to a voltage-dependent impedance from one on a core of ferromagnetic ferrites or mixed ferrites with negative Temperature coefficient of the electrical resistance insulated arranged coil winding. According to the invention, the core is provided as a whole, with power supply lines Resistor with negative temperature coefficient of the coil winding connected in parallel and operated in the area of temperature-dependent change in permeability.

In Fig. i ist ein solches erfindungsgemäßes Schaltelement beispielsweise dargestellt. Der konstruktive Aufbau entspricht praktisch vollkommen dem der bekannten Induktivitäten mit magnetischem Kern; lediglich der ferromagnetische Kern i ist über die Stromanschlußkappen 2 und 3 mit dem Anfang und Ende der Spulenwicklung q. elektrisch leitend verbunden. Das Ersatzschaltbild (Fig.2) des erfindungsgemäßen Schaltelementes ist eine Parallelschaltung aus dem spannungsabhängigen ohmschen Widerstand R, und der in ihren magnetischen Eigenschaften spannungsabhängigen Induktivität Lp. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Charakteristik einer mit einem ferromagnetischen Kern versehenen Spule durch Änderung der relativen Permeabilität (Sättigung) und ihrer Güte variiert werden kann. Die Sättigung wiederum und auch der spezifische Widerstand vorbekannter Ferrite sind temperaturabhängig.Such a switching element according to the invention is shown, for example, in FIG shown. The structural design corresponds practically completely to that of the known Magnetic core inductors; only the ferromagnetic core i is over the power connection caps 2 and 3 with the beginning and end of the coil winding q. electrically connected. The equivalent circuit diagram (Fig.2) of the invention Switching element is a parallel connection from the voltage-dependent ohmic Resistance R, and the inductance, which is voltage-dependent in its magnetic properties Lp. The invention is based on the knowledge that the characteristic of a with a ferromagnetic core provided coil by changing the relative permeability (Saturation) and its quality can be varied. The saturation in turn and also the specific resistance of known ferrites are temperature-dependent.

Die prinzipielle Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Schaltelementes sei an Hand einer in Fig. 3 als Ersatzschaltbild dargestellten Filterschaltung beispielsweise näher erläutert. In die Doppelleitung zwischen einem Sender S und einem Empfänger E ist ein Vierpol F geschaltet. Der Vierpol enthält unter anderem einen Parallelschwingkreis, der aus einem erfindungsgemäßen Schaltelement Lp, Rp und einem Kondensator aufgebaut ist. Die Dämpfungscharakteristik des Vierpols bei geöffnetem Schalter 5 verlaufe beispielsweise nach der Kurve 7 in Fig. q.. Dabei sei angenommen, daß der Widerstand Rp kalt, also sehr hoch ist. .Die Änderung der Dämpfungscharakteristik wird nun dadurch bewirkt, daß mittels des Schalters 5 Impulse von Strömen, deren Frequenzen außerhalb der Resonanzfrequenz der Filterschaltung liegen, gegebenenfalls auch Gleichstromimpulse, erzeugt und ins Leitungssystem geschickt werden, die eine Veränderung des Widerstandswertes Rp hervorrufen. Nach den bereits früher geschilderten Ausführungen ändern sich die Induktivität L, sowie der Widerstand R, und damit auch die Güte des Schwingungskreises 6, wodurch eine Veränderung der Dämpfungscharakteristik des Vierpols F bewirkt wird. Diese verläuft nunmehr etwa nach der Kurve 7 a in Fig. q.. Bei Öffnung des Schalters 5 stellt sich wieder die ursprüngliche Charakteristik 7 ein. Die Zeitkonstante des Umschaltvorganges von der einen Charakteristik auf die andere kann durch geeignete Dimensionierung und Wahl der geometrischen Abmessungen des Ferritkernes sowie seiner Zusammensetzung weitgehend variiert werden.The basic mode of operation of a switching element according to the invention will be explained in more detail using a filter circuit shown in FIG. 3 as an equivalent circuit diagram, for example. A four-pole F is connected in the double line between a transmitter S and a receiver E. The quadrupole contains, among other things, a parallel resonant circuit which is constructed from a switching element Lp, Rp according to the invention and a capacitor. The damping characteristics of the four-pole terminal with the switch 5 open run, for example, according to curve 7 in FIG. Q .. It is assumed that the resistance Rp is cold, that is to say very high. The change in the damping characteristics is now caused by the fact that by means of the switch 5 pulses of currents whose frequencies are outside the resonance frequency of the filter circuit, possibly also direct current pulses, are generated and sent into the line system, which cause a change in the resistance value Rp. According to the explanations already described earlier, the inductance L, as well as the resistance R, and thus also the quality of the oscillating circuit 6 change, whereby a change in the damping characteristics of the quadrupole F is effected. This now runs approximately according to the curve 7 a in FIG. Q .. When the switch 5 is opened, the original characteristic 7 is set again. The time constant of the switching process from one characteristic to the other can be varied to a large extent by suitable dimensioning and selection of the geometric dimensions of the ferrite core and its composition.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltelementes ist an Hand der Fig.5 näher erläutert. Das Gehäuse 8 eines Elektromotors g ist über die Schutzleitung io geerdet. Zur Herabsetzung der sogenannten unsymmetrischen Störungen wird diese Leitung verdrosselt. Im Falle eines Gehäuseanschlusses liegt die volle Netzspannung oder ein Teil von ihr am Gehäuse, was unzulässig hohe Berührungsspannungen verursachen kann. Wird die Störschutzdrossel in der Erdleitung durch ein erfindungsgemäßes Schaltglied L., R, ersetzt, so wird der bei normalem Betrieb sehr hohe Widerstand R, verändert und auf Grund seines negativen Temperaturkoeffizienten sehr klein. Praktisch stellt sich somit ein Erdkurzschluß ein, der ein sofortiges Auslösen einer der beiden Sicherungen i i bewirkt. Die Gefahr unzulässig hoher Berührungsspannungen ist damit ausgeschaltet.Another application example of the switching element according to the invention is explained in more detail with reference to FIG. The housing 8 of an electric motor g is over the protective line is earthed OK. To reduce the so-called asymmetrical interference this line is choked. In the case of a housing connection, the full Mains voltage or part of it on the housing, resulting in impermissibly high contact voltages can cause. If the interference suppression choke in the ground line by an inventive Switching element L., R, replaced, the resistance is very high during normal operation R, changed and very small due to its negative temperature coefficient. In practice, a short-circuit to earth occurs, which causes an immediate triggering of a of the two fuses i i causes. The risk of inadmissibly high contact voltages is thus switched off.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltelementes ist nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt. Es findet vielmehr in der Stark- und Schwachstromtechnik überall dort mit Vorteil Anwendung, wo spannungsabhängige Schaltglieder benötigt werden. Beispielsweise Anwendungsgebiete sind die Störschutztechnik, die Filtertechnik, das Gebiet der Regelung und Steuerung, die Verstärkertechnik, insbesondere Nullstromverstärker, und nichtlineare Brückenschaltungen.The use of the switching element according to the invention is not on the examples explained are limited. Rather, it is found in high and low voltage technology It can be used with advantage wherever voltage-dependent switching elements are required will. Examples of application areas are interference protection technology, filter technology, the field of regulation and control, amplifier technology, in particular zero-current amplifiers, and non-linear bridge circuits.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Spannungsabhängiger Scheinwiderstand aus einer auf einem Kern aus ferromagnetischen Ferriten oder Mischferriten mit negativem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes isoliert angeordneten Spulenwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als Ganzes, mit Stromzuführungen versehen, als Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten der Spulenwicklung parallel geschaltet und im Gebiet der temperaturabhängigen Permeabilitätsänderung betrieben ist.PATENT CLAIM: Voltage-dependent impedance from one on a core made of ferromagnetic ferrites or mixed ferrites with a negative temperature coefficient the coil winding arranged in an insulated manner of the electrical resistance, characterized in that that the core as a whole, provided with power leads, as a resistor with negative Temperature coefficient of the coil winding connected in parallel and in the area of the temperature-dependent change in permeability is operated.
DEN6054A 1952-09-10 1952-09-10 Voltage-dependent impedance Expired DE976818C (en)

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