EP0387841A2 - Entstördrosselanordnung zur Bedämpfung von symmetrischen und von unsymmetrischen Störströmen - Google Patents

Entstördrosselanordnung zur Bedämpfung von symmetrischen und von unsymmetrischen Störströmen Download PDF

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EP0387841A2 EP90104823A EP90104823A EP0387841A2 EP 0387841 A2 EP0387841 A2 EP 0387841A2 EP 90104823 A EP90104823 A EP 90104823A EP 90104823 A EP90104823 A EP 90104823A EP 0387841 A2 EP0387841 A2 EP 0387841A2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F37/00—Fixed inductances not covered by group H01F17/00

Definitions

  • the invention relates to a suppressor choke arrangement according to the introductory part of patent claim 1.
  • interference suppression arrangements consisting of two separate different types of chokes, each with its own core, namely a current-compensated choke, preferably constructed with a ferrite ring core, for damping asymmetrical interference and a second choke for damping symmetrical interference , not current-compensated, with a second (ring) core made of metal powder; Metal powder core therefore to avoid saturation.
  • This interference suppression method which has been customary to date, is complex. Not only does it take up a lot of space, it is also expensive.
  • the invention has for its object to provide a suppressor arrangement according to the introductory part of claim 1, which is characterized by a much smaller space and much less effort compared to the known suppressor assemblies and is also easier to install than this, so that they too costs less in this regard.
  • the invention results in a combined suppressor choke as a unitary component, the air gap causing the supply current to cause no saturation in the magnetic circuit of the non-current-compensated winding.
  • This air gap is only provided in the magnetic circuit of the non-compensated winding, since the saturation in the magnetic circuit of the current-compensated winding is avoided in a known manner by the current compensation of the supply current.
  • the windings can be connected in a known manner via a printed circuit board.
  • the dependent claims relate to preferred embodiments of the interference suppression arrangement according to claim 1.
  • the claims 2 to 8 have particularly favorable structural designs the subject.
  • Claims 9 and 10 relate to preferred measures for optimizing the damping effect.
  • the claim 11 relates to a preferred choice of materials for the core of the interference suppression arrangement according to the invention.
  • the drawing shows a preferred embodiment of the combined interference suppressor according to the invention.
  • 1a and 1b show the interference suppression in view from the side (Fig.1a) and in view from above (Fig.1b)
  • Fig. 2 shows the circuit diagram for the windings of the choke
  • Fig. 3 shows schematically in side view the structure of the core and the assignment of the windings to it with the current flow directions and the associated magnetic flux directions.
  • Fig. 3 the current flow directions for the supply current and the associated magnetic flow directions for a half-wave are given.
  • the core 1 is an E-core with two outer legs 1a and 1c and a middle leg 1b, which has an air gap 7 on the one outer leg 1c.
  • the other outer leg 1a and the middle leg 1b are designed without an air gap.
  • a current-compensated winding with its winding halves W1 and W2 wound or switched in opposite directions is arranged on the outer leg 1a without an air gap.
  • the supply current flows from the current source first through one winding half W1 of the current-compensated winding, then through the partial winding W3 of the non-current-compensated winding to the load and back from the load through the partial winding W4 of the non-current-compensated winding and finally via the second Half W2 of the current compensated winding back to the power source.
  • the supply current tends to produce compensating magnetic fluxes in the magnetic circuit of the current-compensated winding which closes via the middle leg, although (mains) asymmetrical interference currents through the winding halves W1 and W2 in this magnetic circuit do not compensate for interference fluxes cause so that such interference currents are greatly damped or eliminated.
  • the (mains) symmetrical interference currents generate, via the partial windings W3 and W4 of the non-current-compensated winding, in their magnetic circuits, which are also closed via the central limb 1b, in the same direction, so that they, too, are strongly damped or eliminated.
  • the supply current by means of the partial windings W3 and W4 of the non-current-compensated winding also causes rectified magnetic fluxes in its magnetic circuit, but the air gap 7 ensures that the core material in this circuit cannot be driven into saturation by the supply current.
  • the windings or partial windings and winding halves are each located on a separate coil former 2 for the current-compensated winding W1, W2 on the one hand and for the non-current-compensated winding W3, W4 on the other hand.
  • These coil formers each surround the relevant outer leg 1a or 1c of the core 1.
  • the coil former 3 the winding halves or partial windings in two or four winding chambers 3 are arranged side by side.
  • the bobbins 2 are provided with connecting pins 4, which are used to connect the winding halves or partial windings and the external circuitry of the combined suppressor choke according to the invention.
  • a particularly favorable material for the core 1 is highly permeable ferrite.
  • the winding halves of the current-compensated winding or the partial windings of the non-current-compensated winding could also be arranged one above the other, and the air gap 7 could also be at a different location in the magnetic circuit of the non-current-compensated winding W3, W4 than in the outer leg 1c, e.g. in the yoke.
  • a sufficient damping of the two interference components namely the symmetrical interference current and the asymmetrical interference current, can be achieved with the combined interference suppressor according to the invention.

Abstract

Es wird eine eine Baueinheit mit einem einzigen Kern aus magnetischem Material bildende Entstördrosselanordnung beschrieben, die gleichzeitig sowohl symmetrische als auch asymmetrische Störungen in der Stromversorgung von elektrischen oder elektronischen Geräten zu bedämpfen bzw. zu beseitigen vermag.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Entstördrosselanordnung gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1.
  • Elektrische Störspannungsquellen erzeugen in den meisten Fällen sowohl (netz)-symmetrische als auch (netz)-asymmetri­sche Störungen. Um diese zu beseitigen, hat man bisher Ent­stördrosselanordnungen aus zwei gesonderten verschiedenen Drosselarten mit je einem eigenen Kern eingesetzt, und zwar eine stromkompensierte, vorzugsweise mit einem Ferrit-Ring­kern aufgebaute Drossel zur Bedämpfung der asymmetrischen Störungen und eine zweite Drossel zur Bedämpfung der syme­trischen Störungen, die, nicht stromkompensiert, mit einem zweiten (Ring-)Kern aus Metallpulver aufgebaut ist; Metall­pulverkern deshalb, um die Sättigung zu vermeiden.
  • Diese bisher übliche Entstörmethode ist aufwendig. Sie benö­tigt nicht nur viel Raum sondern sie ist auch teuer.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entstördros­selanordnung gemäß dem einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die sich durch einen weitaus geringeren Raum­bedarf und einen weitaus geringeren Aufwand gegenüber den bekannten Entstördrosselanordnungen auszeichnet und überdies auch leichter montierbar ist als diese, so daß sie auch in dieser Hinsicht weniger Kosten verursacht.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird durch die im speziellen Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
  • Die Erfindung ergibt eine kombinierte Entstördrossel als einheitliches Bauteil, wobei der Luftspalt bewirkt, daß der Versorgungsstrom keine Sättigung im magnetischen Kreis der nicht stromkompensierten Wicklung herbeiführt. Dieser Luftspalt ist nur im magnetischen Kreis der nicht kompensier­ten Wicklung vorgesehen, da die Sättigung im magnetischen Kreis der stromkompensierten Wicklung in bekannter Weise durch die Stromkompensation des Versorgungsstromes vermieden wird.
  • Die Wicklungen können in bekannter Weise über eine gedruckte Schaltungsplatine entsprechend verbunden werden.
  • Die abhängigen Patentansprüche betreffen bevorzugte Ausfüh­rungsformen der Entstördrosselanordnung gemäß Patentanspruch 1.
  • Die Patentansprüche 2 bis 8 haben besonders günstige bauliche Gestaltungen zum Gegenstand.
  • Die Patentansprüche 9 und 10 betreffen bevorzugte Maßnahmen zur Optimierung der Dämpfungswirkung.
  • Der Patentanspruch 11 bezieht sich auf eine bevorzugte Mate­rialauswahl für den Kern der erfindungsgemäßen Entstördros­selanordnung.
  • Die Zeichnung zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen kombinierten Entstördrossel. Die Fig. 1a und 1b zeigen die Entstördrossel in Ansicht von der Seite (Fig.1a) und in Ansicht von oben (Fig.1b), die
  • Fig. 2 zeigt das Schaltschema für die Wicklungen der Drossel, und die Fig .3 zeigt schematisch in Ansicht von der Seite den Aufbau des Kerns und die Zuordnung der Wicklungen zu diesem mit den Stromflußrichtungen und den zugehörigen Ma­gnetflußrichtungen. In Fig. 3 sind die Stromflußrichtungen für den Versorgungsstrom und die diesem zugehörigen Magnet­flußrichtungen für eine Halbwelle angegeben.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kern 1 ein E-Kern mit zwei Außenschenkeln 1a und 1c und einem Mittel­schenkel 1b, der an dem einem Außenschenkel 1c einen Luft­spalt 7 aufweist. Der andere Außenschenkel 1a und der Mittel­schenkel 1b sind ohne Luftspalt ausgeführt. Auf dem Außen­schenkel 1a ohne Luftspalt ist eine stromkompensierte Wik­klung mit ihren gegensinnig gewickelten oder geschalteten Wicklungshälften W1 und W2 angeordnet. Auf dem Außenschenkel 1c mit dem Luftspalt 7 befinden sich zwei gleichsinnig gewik­kelte oder geschaltete Teilwicklungen W3 und W4, die zusammen die nicht stromkompensierte Wicklung bilden und hier jeweils in den einen bzw. anderen Strompfad der Stromversorgung für die Last geschaltet sind.
  • Gemäß Fig.3 fließt der Versorgungsstrom von der Stromquelle zunächst durch die eine Wicklungshälfte W1 der stromkompen­sierten Wicklung, dann weiter durch die Teilwicklung W3 der nicht stromkompensierten Wicklung zur Last und von der Last zurück durch die Teilwicklung W4 der nicht stromkompen­sierten Wicklung und schließlich über die zweite Hälfte W2 der stromkompensierten Wicklung zurück zur Stromquelle.
  • Es ist ersichtlich, daß der Versorgungsstrom in dem sich über den Mittelschenkel schließenden magnetischen Kreis der stromkompensierten Wicklung sich kompensierende Magnet­flüsse hervorzurufen trachtet, wobei allerdings (netz-)asym­metrische Störströme durch die Wicklungshälften W1 und W2 in diesem magnetischen Kreis nicht kompensierte Störflüsse bewirken, so daß dort solche Störströme stark gedämpft bzw. eliminiert werden. Die (netz-)symmetrischen Störströme erzeu­gen über die Teilwicklungen W3 und W4 der nicht stromkompen­sierten Wicklung in deren sich ebenfalls über den Mittel­schenkel 1b schließenden Magnetkreis gleichgerichtete Magnet­flüsse, so daß auch sie stark bedämpft bzw. eliminiert wer­den. Allerdings bewirkt auch der Versorgungsstrom mittels der Teilwicklungen W3 und W4 der nicht stromkompensierten Wicklung gleichgerichtete Magnetflüsse in deren magnetischem Kreis, doch sorgt der Luftspalt 7 dafür, daß das Kernmaterial in diesem Kreis durch den Versorgungsstrom nicht in die Sättigung getrieben werden kann.
  • Die Fig.3 läßt erkennen, daß die magnetischen Kreise für die stromkompensierte Wicklung W1, W2 einerseits und für die nicht stromkompensierte Wicklung W3, W4 andererseits weitestgehend entkoppelt sind.
  • Im Prinzip würde für die nicht stromkompensierte Wicklung auch nur eine der beiden Teilwicklungen W3 oder W4 gemäß Fig.3 genügen. Der symmetrische Aufbau beim Außenschenkel 1c empfiehlt sich jedoch aus anderen Gründen, z.B. wenn mit symmetrischen Störströmen in beiden Strompfaden der Stromversorgung zu rechnen ist.
  • In Fig.3 sind die Wicklungen W1-W4 und die Wicklungsanschlüs­se 1′-8′ in der gleichen Weise bezeichnet wie in Fig.2, die das Schaltschema für die stromkompensierte Wicklung und die nicht stromkompensierte Wicklung wiedergibt.
  • Gemäß Fig. 1a und Fig.1b befinden sich die Wicklungen bzw. Teilwicklungen und Wicklungshälften jeweils auf einem geson­derten Spulenkörper 2 für die stromkompensierte Wicklung W1, W2 einerseits und für die nicht stromkompensierte Wik­klung W3, W4 andererseits. Diese Spulenkörper umgeben jeweils den betreffenden Außenschenkel 1a bzw. 1c des Kerns 1. Auf den Spulenkörpern 3 sind die Wicklungshälften bzw. Teilwik­klungen in je zwei oder vier Wickelkammern 3 nebeneinander angeordnet. Die Spulenkörper 2 sind mit Anschlußstiften 4 versehen, die dem Anschluß der Wicklungshälften bzw. Teil­wicklungen und der äußeren Beschaltung der erfindungsgemäßen kombinierten Entstördrossel dienen.
  • Ein besonders günstiges Material für den Kern 1 ist hochper­meabler Ferrit.
  • Prinzipiell könnten die Wicklungshälften der stromkompensier­ten Wicklung bzw. die Teilwicklungen der nicht stromkompen­sierten Wicklung auch übereinander angeordnet werden, und der Luftspalt 7 könnte im magnetischen Kreis der nicht strom­kompensierten Wicklung W3, W4 auch an einer anderen Stelle als im Außenschenkel 1c, z.B. im Joch, realisiert werden.
  • In jedem Falle ist mit der erfindungsgemäßen kombinierten Entstördrossel eine ausreichende Bedämpfung der beiden Stör­komponenten, nämlich des symmetrischen Störstromes und des asymmetrischen Störstromes erzielbar.

Claims (11)

1. Entstördrosselanordnung mit magnetisch leitendem Kern (1) zur Bedämpfung von symmetrischen und von asymmetri­schen Störströmen in Stromversorgungen von elektrischen und elektronischen Geräten, wobei der Versorgungsstrom zur Bedämpfung der asymmetrischen Störströme durch eine stromkompensierte Wicklung (W1,W2) und zur Bedäm­pfung der symmetrischen Störströme durch eine nicht stromkompensierte Wicklung (W3,W4) fließt, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Kern (1) mit mindestens drei Schenkeln (1a,1b,1c) vorgesehen ist, die Wicklungen (W1,W2 und W3,W4) so auf dem Kern (1) angeordnet sind, daß der magnetische Kreis der stromkompensierten Wik­klung (W1,W2) und der magnetische Kreis der nicht strom­kompensierten Wicklung (W3,W4) zumindest weitgehend entkoppelt sind, und daß der magnetische Kreis der nicht stromkompensierten Wicklung (W3,W4) einen Luft­spalt (7) aufweist.
2. Entstördrosselanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Kern (1) ein E-Kern ist, auf dessen einem Außenschenkel (1a) die stromkompensierte Wicklung (W1,W2) und auf dessen anderem Außenschenkel (1c) die nicht stromkompensierte Wicklung (W3,W4) angeordnet ist.
3. Entstördrosselanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Luftspalt (7) im Außenschenkel (1c) für die nicht stromkompensierte Wicklung (W₃,W₄) ange­ordnet ist.
4. Entstördrosselanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stromkompensierte Wicklung (W1,W2) und/oder die nicht stromkompensierte Wicklung (W3,W4) jeweils auf einem den betreffenden Schenkel (1a bzw. 1c) des Kerns (1) umgebenden Spulenkörper (2) mit Kontaktstiften (4) angeordnet ist/sind.
5. Entstördrosselanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht stromkompensierte Wicklung (W3,W4) aus je einer Teilwicklung (W3 bzw. W4) für jeden Strompfad der Stromversorgung besteht.
6. Entstördrosselanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungshälften (W1 bzw. W2) der stromkompensierten Wicklung (W1,W2) und/oder die Teilwicklungen (W3 bzw. W4) der nicht stromkompensierten Wicklung (W3,W4) über­einander angeordnet sind.
7. Entstördrosselanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungshälften (W1 bzw. W2) der stromkompensierten Wicklung (W1,W2) und/oder die Teilwicklungen (W3 bzw. W4) der nicht stromkompensierten Wicklung (W3,W4) neben­einander angeordnet sind.
8. Entstördrosselanordnung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenkörper (2) Wickelkammern (3) aufweisen.
9. Entstördrosselanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stromkompensierte Wicklung (W1,W2) und die nicht stromkompensierte Wicklung (W3,W4) unteschiedliche Windungszahlen aufweisen.
10. Entstördrosselanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß zwischen die Wicklungshälften (W1 bzw. W2) der stromkompensierten Wicklung (W1,W2) und die Teilwicklungen (W3 bzw. W4) der nicht stromkompensierten Wicklung (W3,W4) ein X- oder Y-Kondensator geschaltet ist.
11. Entstördrosselanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus hochpermeablem Ferrit besteht.
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