FI71449C - Spaerrfilter - Google Patents

Description

i 71449

Estosuodatin - Spärrfilter

Keksinnön kohteena on estosuodatin, jolla on ainakin yksi resonanssipiiri, joka on muodostettu rinnakkaisresonanssi-piiriksi ja käsittää neljästä käämistä ja ferromagneettisesta ytimestä muodostetun virtakompensoidun kuristimen, jossa aina kaksi käämiä on yhdistetty välittömästi toisiinsa ja molemmat näin muodostetut liitoskohdat on puolestaan yhdistetty kondensaattorin kanssa.

Viestityslaitteistoissa, jotka merkinvälitykseen käyttävät hyväksi sisäasennusverkon pienjännitejohtoja, esim. vaihde-puhelu-, merkinanto- tai varotuslaitteistoissa esiintyy se ongelma, että pienjännitejohtojen välityksellä siirretty suurtaajuinen lähetysjännite ei saa päästä talon tai huoneiston sisäisestä asennusverkosta ulos. Vaikka jo asennusverkon impedanssilla ja eteenkytketyn mittarin pitkittäisinduktansseilla saavutetaan lähetysjänniteen tietty vaimennus, asennusverkon laadusta johtuen, tähän verkkoon liitetyllä kuluttajalla ei ole ehdotonta varmuutta siitä, ettei lähetysjännite ylitä sisäistä asennusverkkoa. Näissä tapauksissa on tarpeellista järjestää 1isävaimennuselin suurtaajuisen lähetysjännitteen estämiseksi. Niinpä Fa. Valvo on tehnyt tunnetuksi esim. alussa esitettyä laatua olevat estosuodattimet. Kuitenkaan nämä eivät sovellu esillä olevaan käyttötapaukseen, koska ne useiden kelakäämien johdosta ovat käytettävissä ainoastaan verraten pienille virroille.

Käytettäessä hyväksi pienjännitejohtoja viestityslaitteistoja tai sen tapaisia varten on otettava huomioon, että alueen esto-suodattimena käytettävä estosuodattimen täytyy olla muodostettu siten, että se voi läpäistä haitatta sisäasennuksen s isäpuolella esiintyvät kuormitusvirrat. Valitsevat verkkovirrat voivat tavallisesti olla 32-63A, vastaten talon yleisvaroketta. Käytettäessä tunnettua hälytysjärjestelmää, esim. "V'ICOM":ia, 2 714 4 9 joka toimii taajuudella esim. 290 kHz ja joka käyttää hyväksi merkin siirtämiseen myöskin sisäasennuksen pienjännitejohto-verkkoa, on tavallista käyttää estosuodattimena virtaa tasaavaa, nelisäikeisesti käämittyä kelaa, jossa rengassydämen päälle on sijoitettu neljä kelan käämiä kolmea vaihetta ja keski johdinta varten. Tämä estosuodatin, joka täytyy sovittaa sisäasennuksen mittarin taakse, vaatii kelan verraten suuren rakennustilavuuden, joka kela täytyy kapseloida kotelon sisään ja liittää mittarikaappiin tai jaoitella ennen sisäasennuksen eri virtapiirien varokkeita. Suuren rakennustilavuuden ohella tarvittaja johtoasennus on myös verraten kallis.

Tämän keksinnön tehtävänä on aikaansaada estosuodatin, joka soveltuu sallimaan suuria virtoja, on mitoitettu pieneksi ja tekee mahdolliseksi helpon asennuksen mittarikaappiin tai sisäasennuksen helpon jaoittelun.

Tämä tehtävä ratkaistaan alussa esitettyä laatua olevassa esto-suodattimessa patenttivaatimuksen 1 tunnusosassa esitetyllä tavalla. Keksinnön kohteen muut sovellutusmuodot ja edelleen-kehitelmät on esitetty alivaatimuksissa.

Kondensaattorin välityksellä oikosuljetut kelan osat muodostavat siten yhdessä kondensaattorin kanssa rinnakkaisresonanssi-piirin, jossa suurtaajuusjännite voi pienetä. Sisäasennuksen johtoverkon sisällä aleneva suuntaajuusjännite vaimenee täten moitteettomasti niin, että siirtyminen sisäisen asennusverkon kautta on suljettu pois. Samanaikaisesti vieraat merkit, jotka häiritsisivät talon sisäistä merkinantolaitteistoa, eivät voi siirtyä sisäiseen verkkoon. Lisäksi tarvitaan ainoastaan harvoja kelan käämejä, joiden johtimen poikkileikkaus on verraten suuri. Näin on mahdollista, että 50 Hz kuormitusvirta voi kulkea esteettömästi kantoaaltotaajuuseston läpi ilman, että voi esiintyä haitallista kuumenemista estosuodattimessa tai vaimennuksen huononemista kyllästysilmiöiden johdosta.

Tällöin tarkoituksenmukaisesti kondensaattorista ja molemmista sen silloittamista käämeistä muodostettu rinnakkaisresonanssi- piiri on viritettävä.

3 71449

Keksinnön eräänä tunnusmerkkinä on se, että kelakäämin verkon-puoleisen liitännän ja pienijänniteverkon N-johtimen väliin on kytketty sarjaresonanssipiiri, joka on muodostettu kondensaattorista ja kelasta. Täten suurtaajuusjännite tulee oiko-suljetuksi mittarin puolella ja lisäksi estovaikutus voimistuu.

Tällöin sarjaresonanssipiirin kela on muodostetu viritys-kelaksi, minkä ansiosta voi tapahtua optimaalinen viritys mahdollisimman edullisten vaimennusarvojen saavuttamiseksi.

Edelleen keksinnölle on tunnusomaista se, että sen kotelo on koottu kahdesta samanmuotoisesta kuoresta ja varustettu rakenneosia varten onteloilla ja kiinnitysosilla, jolloin molempiin kuoriin on järjestetty keskeinen ontelo, jossa on tuet ferriit-tiytimestä ja keloista muodostetun virtakompensoidun kuristimen pitämiseksi toisessa kotelokuoressa, ja sivuttaiset kiinnitys-osat sarjaresonanssipiirin kodensaattoria, kelaa ja liitäntä-pinnettä kannattavan johdinlevyn pitämiseksi toisessa kotelo-kuoressa, jolloin kanavat toimivat keskeisen ontelon sivuilla oleviin pesiin sovitettuihin 1iitäntäpinteisiin päättyvien kuristimen kelan päiden vastaanottamiseksi, samalla kun keskeisen ontelon yläpuolelle on järjestetty toinen ontelo kelojen väliulosottoihin liitetyn kondensaattorin vastaanottamiseksi, jolloin toisen ontelon ja keskeisen ontelon välissä on tuki ferriittisydäntä tukiinsa painavaa jousta varten.

Näin on mahdollista, huolimatta molempien kotelon kuorien yhdenmukaisesta rakenteesta, sijoittaa estosuodattimen eri rakenne-elimien yksi osa toiseen kotelon kuoreen, samalla kun rakenne-elimien toinen osa sijaitsee toisen kotelokuoren ontelossa. Täten tiivis rakennustapa on mahdollinen niin, että 71449 4 estosuodatin voidaan asentaa mittarikaapin sisään tai alaosiin tilaa säästävästi sekä asennuksen kannalta edullisesti.

Keksinnön vielä erään sovellutusmuodon muodostaa se, että ainakin toinen 1iitäntäpinteitä varten olevista pesistä on varustettu eläkkeellä, jonka välityksellä on muodostettu pieni kammio sarjaresonanssipiirin vastaanottamiseksi ja suurempi kammio kelan liitäntäpinteen vastaanottamiseksi.

Tällöin pesässä olevan olakkeen välityksellä kelan liitäntäpinne pysyy välin päässä sarjaresonanssipiirin johdinlevyyn kiinnitetystä 1iitäntäpinteestä.

Täten tulee mahdolliseksi hyvä ja tilaa säästävä 1iintäntäpin-teiden asennus kotelon sisään, jolloin kaksi rakennekooltaan erilaista liitäntäpinnetta voidaan sijoittaa rinnakkain koteloon tarvittavalla ryömy- ja ilmavälillä.

Edelleen keksinnölle on tunnusomaista se, että kotelon kuorien ulko-ääriviiva vastaa johtosuojakytkimen ja sen tapaisen välineiden profiilia jakolaitteissa standardimuotokiskoon asennettaessa, jolloin keskeinen ontelo ja sen sivuille järjestetyt pesät 1iitäntäpinteitä varten on tehty vierekkäin alempaan, leveämpään kanta-alueeseen, samalla kun toinen ontelo kelan keskiväliot-toihin liitettyä kondensaattoria varten sijaitsee tämän kanta-alueen yläpuolella olevassa kapeammassa kotelo-osassa.

Lopuksi kotelon kuorien seinämäosiin keskeisen ontelon alapuolelle, tämän ja standardimuotokiskon päällä olevan pohjan väliin on järjestetty tuet lukkojousien pidätystä varten niiden kiinnittämiseksi standardimuotokiskoon.

Tällöin kotelo on tehty siten, että estosuodatin voidaan sijoittaa mittarikaapin sisään tai jaoituksilla standardikis-koihin, esim. DIN 46277 mukaisen muotokiskon yhteyteen johto-suo j akytkimien tai muidin laitteiden kanssa.

71449 5

Keksinnön erästä sovellutusesimerkkiä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti estosuodattimen rakennetta.

Kuvio 2 esittää estosuodattimen kytkentäkaaviota.

Kuvio 3 esittää suurtaajuusjännitetason diagrammaa.

Kuvio 4 esittää päältä nähtynä kotelokuorta, johon on sovitettu estosuodattimen rakenneosat.

Kuvio 5 esittää sivulta nähtynä koteloa.

Kuvio 6 esittää kuviosta 4 pitkin viivaa III-III otettua kotelon poikkileikakusta.

Kuvio 7 esittää päältä nähtynä toista kotelokuorta siihen sovitettuine rakenneosineen.

Suljetun ferriittisydämen päälle, jona vaihtoehtoisesti voi olla rengas-, U- tai E-sydän, on sovitettu kaksi samansuuntaisesti käämittyä käämiä. Näin on aikaansaatu virtaa kompensoiva kuristin, jossa käyttövirta kulkee käämien läpi siten, että kehitetyt magneettikentät on kytketty keskenään rinnan ja kelan sisäpuolella magneettinen vuo on lakannut. Kelan käämeissä 2 ja 3 on keskiväliotot 4 ja 5, joihin on kytketty kondensaattori 6. Tämä muodostaa kelojan 2 ja 3 oikosuljettujen osien kanssa rinnakkaisvärähtelypiirin, jossa suurtaajuusjännite voi laskea. Tällöin käämit 2 ja 3 sekä kondensaattori 6 on viritetty keskinäisesti siten, että siirrettävän merkinantotaajuuden mukaan aikaansaadaan suurin mahdollinen vaimennus. Estosuodatinta käytettäessä lähetystaajuuden esim. 125 kHz vaimentamiseksi riittää siten neljä käämiä kummassakin kelan puoliskossa. Kelan käämin verkon puoleinen liitäntä 9 on yhdistetty kondensaattorin 7 ja kelan 8 muodostaman sarjavärähtelypiirin välityksellä keski- eli O-johtimeen N. Lähetystaajuuden saavutettavan 6 71449 vaimennuksen optimaalista viritystä varten kela 8 on tehty virityskelaksi.

Kuviossa 3 on esitetty koordinaattijärjestelmässä sisäasennus-verkon alueessa käytetyn merkinantolaitteen jännitetaso ja estosuodattimen rakenteella aikaansaatu jännitetaso. Vaihde-puhelulaitteistossa, jossa virallisten määräysten johdosta suurin hyötyteho saa olla 5 mW, on tavallista käyttää näitä laitteita kaistan leveydellä esim. 125±4 kHz. Tämä kaistan leveys on merkitty kuviossa 3 viitenumerolla 13. Käyrä 10 esittää tällaisen laitteiston lähetystasoa ja käyrä 11 tällaisen laitteiston havahtumisrajaa. Viitenumerolla 12 on merkitty jännitetasoa mittarin puolella huomioonottaen vaimennukset. Kuten huomataan, esiintyy arvolla SO SI verkon tasaus, joka edustaa likimain sisäasennusverkkoa, jolloin maksimaalinen lähetystason on 112 dB. Merkinantolaitteen maksimaalinen lähetystaso on 77 dB. Keksinnön mukaisella estosuodattimella saatu jännitystaso 12, ottaen huomioon vaimennukset, sisäasen-nusverkossa ei saavuta enää vastaanottotasoa 11. Näin keksinnön mukaisella estosuodattimella vältetään moitteettomasti se, että sisäisen johtoverkon suurtaajuudet leviävät tämän verkon alueella. Tällöin eteenkytketyllä mittarilla aikaansaatua 1isävaimennusta ei vielä ole otettu huomioon.

Selitetty estosuodatin voidaan mitoittaa niin pieneksi, että se voidaan sijoittaa kotelon sisään, joka on sopeutettu jakeluverkon suojakytkimen tai sen tapaisen mukaan. Näin estosuodatin voidaan asentaa helposti mittarikaapin tai alajakelulaitteen sisään kannatuskiskon päälle jakeluverkon suojakytkimien viereen. Sen mukaan, täytyykö käyttää sisä-asennusverkon yhtä tai useampaa vaihejohtoa merkinanto-taajuuksien lähettämiseksi, tarvitaan yksi, kaksi tai kolme estosuodatintä yhdessä asennuslaitteistossa. Käytettäessä useita vaihejohtimia niiden väliin on asennettavissa tunnetulla tavalla lisävaihekytkimet. Keksinnön mukaisessa estosuodattimessa kuitenkaan ei ole tarpeellista asettaa 7 71449 keskijohdinta kelan läpi, joten tunnettuihin laitteisiin nähden asennus on huomattavasti yksinkertaistettu.

Kuvioissa 4-7 esitetyssä kotelon kapseloinnin esimerkissä kotelon muodostavat kotelovaipat 21 ja 21’ on muodostettu täysin yhdenmuotoisiksi. Niiden sisätilassa on keskeinen ontelo 22 tukineen 23 ja sivulla sijaitsevine kiin-nittimineen 26 ja kanavineen 27. Toisen kotelokuoren 21 keskeisessä ontelossa 22 on ferriittisydämen 1 ja kelan 2, 3 muodosama virrantasauskuristin. Sitä vastoin toisen kotelokuoren 21' keskeisessä ontelossa 22 on sarjavärähtely-piirin rakenneosat, nimenomaan kondensaattori 7 ja kela 8. Nämä on kiinnitetty johtolevyyn 25, ja ne ovat puolestaan sähköisesti yhteydessä myöskin johtolevyyn 25 kiinnitetyn liitäntäpinteen 30 kanssa, samalla kun sarjavärähtelypii-rin toinen pää on yhdistetty kelan käämin 2, 3 toisen pään kanssa. Tällöin kotelokuorien 21, 21' ontelon 22 sivulla olevassa johdinlevyssä 25 on kiinnitysosat 26, 26' ja 26". Keskeisen ontelon 22 sivuilla kotelokuoriin 21, 21' on tehty vielä pesät 28 ja 28' liitäntäpinteiden 29 ja 30 vastaanottamiseksi .

Kuristin yhdistetään kelan käämien 2, 3 vapaissa päissä liitäntäpinteiden 30 kanssa esim. ruuveilla 39. Kuristimen ja sen kelan käämeihin 2, 3 keskiväliottojen 4, 5 kohdalle liitetyn kondensaattorin 6 muodostama rakenneryhmä sovitetaan kotelokuoren 21 vastaaviin onteloihin ja kiinnitys-osiin. Tällöin ferriittisydän 1 sovitetaan tukiin 23 keskeisen ontelon 22 sisään ja pidätetään näissä tuissa 23 painejousen 33 välityksellä, joka on tuettu kotelokuoren kiinteään tukalistaan 32. Kondensaattori 6 sijaitsee kotelokuoren toisessa ontelossa 24, joka on tehty keskeisen ontelon 22 yläpuolelle ja jolloin näiden onteloiden 22 ja 24 välissä on tuki 32 painejousta 33 varten. Kelan 2, 3 käämien päät sijaitsevat kanavissa 27, jotka yhdistävät keskeisen ontelon 22 pesien 28 ja 28' kanssa. Näihin pesiin 28 ja 28' on sovitettu liitäntäpinteet 29, jotka toimivat verkkojohtojen liittämiseksi. Johdinlevyyn 25 sovitetun sar- 8 71449 javärähtelypiirin toiseen kotelokuoreen 21' sovittamisen jälkeen kotelokuoret pannaan yhteen ja yhdistetään toisiinsa niiteillä tai ruuveilla 38. Sarjavärähtelypiirin keskijohtoon liittämiseksi liitäntäpinne 30 on tällöin pesän 28' pienemmän kammion sisällä, joka on muodostettu olakkeen 31 välityksellä. Olakkeeseen 31 tulee nojaamaan kuristimen liitäntäpinne 29, minkä ansiosta se on pidätettv riittävällä ryömy- ja ilmavälillä johdinlevyyn 25 kiinnitetystä liitäntäpinteestä 30. Jöhdinlevyllä 25 on olakkeeseen 31 saakka ulottuva leveys, minkä ansiosta se on pidätetty luotettavasti paikallaan olakkeeseen 31 ja siten johdinlevyyn 25 nojaavan liitäntäpinteen 29 vaikutuksesta. Tätä pidätystä vahvistetaan vielä siten, että johdinlevyn 25 pituus on tehty sellaiseksi, että kiinnitysosat 26 ja 26" voidaan johtaa sisään verraten suljetusti.

Keskeisen ontelon 22 alapuolelle ja tämän sekä kotelon kiinnityspohjan 34 väliin on järjestetty vielä tuet 36 kotelon standardimuotokiskon 35 päälle kiinnittämistä varten tarkoitettujen lukkojousien 37 vastaanottamiseksi.

Claims (9)

9 71449

1. Estosuodatin, jolla on ainakin yksi resonanssipiiri, joka on muodostettu rinnakkaisresonanssipiiriksi ja käsittää neljästä käämistä ja ferromagneettisesta ytimestä (1) muodostetun virtakompensoidun kuristimen, jossa aina kaksi käämiä on yhdistetty välittömästi toisiinsa ja molemmat näin muodostetut liitoskohdat (4, 5) on puolestaan yhdistetty kondensaattorin (6) kanssa, tunnettu siitä, että molemmat käämit, joiden liitoskohtaan (4, 5) kondensaattori on yhdistetty, on yhdistetty samaan suuntaan käämityiksi keloiksi (2, 3), ja molemmat kelat (2, 3) puolestaan ovat välittömästi sarjassa, ja että virtakompensoitu kuristin muodostaa esto-suodattimen muiden rakenneosien kanssa kotelon sulkeman rakenneyksikön ja on yhdistetty välittömästi pieni jännite-verkon päävirtapiiriin kelojensa (2, 3) vapaiden päiden välityksellä, ja että tarvittaessa rinnakkaisresonanssipiiri on täydennetty sarjaresonanssipiirillä (7, 8), joka on yhdistetty rinnan pienijänniteverkon kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen estosuodatin, tunnet-t u siitä, että kondensaattorista (6) ja molemmista sen silloittamista (2, 3) käämeistä muodostettu rinnakkaisreso-nanssipiiri on viritettävä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen estosuodatin, tunnettu siitä, että kelakäämin verkonpuoleisen liitännän (9) ja pienijänniteverkon N-johtimen väliin on kytketty sarjaresonanssipiiri, joka on muodostettu kondensaattorista (7) ja kelasta (8).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen estosuodatin, tunnet-t u siitä, että sarjaresonanssipiirin kela (8) on muodostettu virityskelaksi. 10 71 44 9

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen estosuodatin, tunnettu siitä, että sen kotelo on koottu kahdesta samanmuotoisesta kuoresta (21, 21’) ja varustettu rakenneosia varten onteloilla ja kiinnitysosilla, jolloin molempiin kuoriin (21, 21') on järjestetty keskeinen ontelo (22), jossa on tuet (23) ferriittiytimestä (1) ja keloista (2, 3) muodostetun virtakompensoidun kuristimen pitämiseksi toisessa kotelokuoressa (21), ja sivuttaiset kiinnitysosat (26, 26', 26") sarjaresonanssipiirin kodensaattoria (7), kelaa (8) ja 1iitäntäpinnettä (30) kannattavan johdinlevyn (25) pitämiseksi toisessa kotelokuoressa (21'), jolloin kanavat (27) toimivat keskeisen ontelon (22) sivuilla oleviin pesiin (28, 28') sovitettuihin liitäntäpinteisiin (29) päättyvien kuristimen kelan päiden vastaanottamiseksi, samalla kun keskeisen ontelon (22) yläpuolelle on järjestetty toinen ontelo (24) kelojen (2, 3) väliulosottoihin (4, 5) liitetyn kondensaattorin (6) vastaanottamiseksi, jolloin toisen ontelon (24) ja keskeisen ontelon (22) välissä on tuki (32) ferriittisydäntä (1) tukiinsa (23) painavaa jousta (33) varten.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen estosuodatin, tunnet-t u siitä, että ainakin toinen liitäntäpinteitä (29, 30) varten olevista pesistä (28, 28') on varustettu olakkeella (31), jonka välityksellä on muodostettu pieni kammio sarja-resonanssipiirin (30) vastaanottamiseksi ja suurempi kammio kelan (2) 1iitäntäpinteen (29) vastaanottamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen estosuodatin, tunnet-t u siitä, että pesässä (28') olevan olakkeen (31) välityksellä kelan (2, 3) 1iitäntäpinne (29) pysyy välin päässä sarjaresonanssipiirin johdinlevyyn (25) kiinnitetystä liitäntäpinteestä (30).

8. Jonkin patenttivaatimuksen 5-7 mukainen estosuodatin, 11 71449 tunnettu siitä, että kotelon kuorien (21, 21*) ulko-ääriviiva vastaa johtosuojakytkimen ja sen tapaisen välineiden profiilia jakolaitteissa standardimuotokiskoon asennettaessa, jolloin keskeinen ontelo (22) ja sen sivuille järjestetyt pesät (28, 28') 1iitäntäpinteitä (29, 30) varten on tehty vierekkäin alempaan, leveärnpään kanta-alueeseen, samalla kun toinen ontelo (24) kelan (2, 3) keskivällottoihin liitettyä kondensaattoria (6) varten sijaitsee tämän kanta-alueen yläpuolella olevassa kapeammassa kotelo-osassa.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen estosuodatin, tunnet-t u siitä, että kotelon kuorien (21, 21') seinämäosiin keskeisen ontelon (22) alapuolelle, tämän ja standardimuotokiskon (35) päällä olevan pohjan (34) väliin on järjestetty tuet (36) lukkojousien (37) pidätystä varten niiden kiinnittämiseksi standardimuotokiskoon (35). i2 71 449