WO2020038923A1 - Vorrichtung zur reduzierung hochfrequenter störungen eines transformators - Google Patents

Vorrichtung zur reduzierung hochfrequenter störungen eines transformators Download PDF

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    • H01F27/38—Auxiliary core members; Auxiliary coils or windings

Definitions

  • the invention relates to a device for reducing high-frequency interference between a first winding and a second winding of a transformer, which are wound around a common core.
  • a shield winding is used for this.
  • DE3601475 A1 is concerned with a transformer which is simple to manufacture and has a high degree of asymmetry damping.
  • the one Shield winding suggests two windings applied at the same time, the start of the first winding and the end of the second winding being connected to the reference potential of an asymmetrically operated winding, while the end of the first winding and the beginning of the second winding remain unconnected.
  • DE 2832715 A1 discloses a typical arrangement of an isolation transformer with an earthed shield to avoid leakage currents.
  • the primary side is connected to the mains, the secondary side feeds the device and is surrounded by a grounded shield or at least covered from the primary side. This means that leakage currents are intercepted from the primary side of the shield without reaching the device.
  • a device for reducing high-frequency interference between a first winding and a second winding of a transformer, which are wound around a common core is therefore provided. struck, the first winding being an interference-emitting winding and a shielding winding or a shielding film being arranged between the first winding and the second winding. Furthermore, the first winding being an interference-emitting winding and a shielding winding or a shielding film being arranged between the first winding and the second winding. Furthermore, the first winding being an interference-emitting winding and a shielding winding or a shielding film being arranged between the first winding and the second winding. Furthermore, the first winding being an interference-emitting winding and a shielding winding or a shielding film being arranged between the first winding and the second winding. Furthermore, the first winding being an interference-emitting winding and a shielding winding or a shielding film being arranged between the first winding and the second winding. Furthermore, the first wind
  • Shield winding and the core connected to the reference potential of the first winding.
  • the shield winding and the core of the transformer are in this way at the same electrical reference potential, namely preferably the ground potential of the first winding, which emits the high-frequency interference.
  • the shield winding and the core are connected on one side to the reference potential of the first winding.
  • the device according to the invention is designed in such a way that the reference potential is the ground potential of the first winding.
  • an embodiment is favorable in which the shield winding is coupled to the first winding via a capacitance C p si.
  • the device is preferably also designed such that the core is coupled to the first winding via a capacitance C pKi .
  • the core is coupled to the second winding via a capacitance C pK 2.
  • the shield winding is coupled to the second winding via a capacitance C pS 2.
  • the high-frequency interference is fed back directly to the interference source without spreading on the second winding to be shielded.
  • a shield winding is used without simultaneously bringing the core to the reference potential, some of the interference can be conducted to the shield winding and then to ground via the capacitance C pSi , but the core becomes the potential of the interference-emitting first due to the parasitic capacitance C pKi Accept winding.
  • These disturbances are in turn passed through the capacitance C pK 2 to the second winding to be shielded.
  • the core is connected to the reference potential of the first winding by a direct galvanic connection by means of a connecting wire.
  • the core is connected to the reference potential of the first winding by a capacitive connection by means of a conductive film which is arranged on a side surface of the core.
  • a further advantageous embodiment variant provides that the core is connected to the reference potential of the first winding by means of a contact spring.
  • connection to the reference potential of the first winding is preferably made directly to a ground pin of the transformer.
  • the shield winding is a single-layer, insulated wire winding.
  • the device according to the invention is trained that when using a screen film, this screen film is a single-layer, electrically conductive film.
  • the second winding is a winding layer around the first winding and the shield winding or the shielding foil is sandwiched between the first winding and the second winding around the first winding.
  • 1 is an equivalent circuit diagram of a device for reducing high-frequency interference of a transformer
  • Fig. 4 shows a section through the side view of the core with the three
  • FIG. 5 shows a perspective view of the connection of the core to the reference potential by means of a conductive film
  • FIG. 6 shows a side view of the connection of the core to the reference potential by means of a connecting wire
  • Fig. 7 is a side view of the connection of the core to the reference potential by means of a contact spring.
  • FIGS. 1 to 7 an exemplary embodiment described, wherein the same reference numerals indicate the same structural and / or functional features.
  • FIG. 1 shows an equivalent circuit diagram of a device for reducing high-frequency interference in a transformer 1.
  • the first winding Wi and the second winding W 2 of the transformer 1 are wound around the common core 2.
  • the first winding Wi is the interference-emitting winding and there is a voltage U1.
  • the reference potential B is the ground potential of the first winding Wi.
  • the voltage U2 is generated in the second winding W 2 .
  • a shield winding W s or a shielding foil W s is arranged between the first winding Wi and the second winding W 2 and is connected on one side to the reference potential B of the first winding Wi.
  • the common core 2 is also connected on one side to the reference potential B.
  • FIG. 2 shows a perspective view of an embodiment variant of a core 2 of the transformer 1.
  • the cuboid core 2 has two rectangular passage openings along its longitudinal extension, which extend parallel along the longitudinal extension of the core 2. In this way, a web 3 is formed centrally in the core 2 for wrapping the core 2 with a corresponding winding through the passage openings.
  • FIG. 3 shows a section through the top view of the core 2 with the three windings Wi, W 2 , W 3.
  • the web 3 of the core 2 of the transformer 1 from FIG. 2 is wrapped with the three windings Wi, W 2 , W s , that the second winding W 2 represents a winding layer around the first winding and the shield winding W s or the shield foil W s is sandwiched between the first winding Wi and the second winding W 2 around the first winding Wi.
  • the windings Wi, W 2 , Ws are single-ply.
  • FIG. 4 is a section through the side view of the core 2, with the Windings Wi, W 2 , W s is shown.
  • the shield winding W s is electrically connected to the first winding W 1 via a capacitance C p si.
  • the core 2 is coupled to the first winding Wi via a capacitance C pKi and to the second winding W 2 via a capacitance C p «2.
  • FIG. 4 also shows that the shield winding W s is likewise coupled to the second winding W 2 via a capacitance C pS 2.
  • FIG. 5 is a perspective view of the connection of the core 2 to the reference potential B of the first winding Wi through a capacitive connection by means of a conductive film 11 arranged on a side surface of the core 2.
  • FIG. 6 shows a side view of the connection of the core 2 to the reference potential B of the first winding Wi by a direct galvanic connection using a connecting wire 12.
  • FIG. 7 also shows a side view of the connection of the core 2 to the reference potential B by means of a contact spring 10.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Regulation Of General Use Transformers (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung hochfrequenter Störungen zwischen einer ersten Wicklungen (W1) und einer zweiten Wicklung (W2) eines Transformators (1) die um einen gemeinsamen Kern (2) gewickelt sind, wobei die erste Wicklung (W1) eine störaussendende Wicklung ist und zwischen der ersten Wicklung (W1) und der zweiten Wicklung (W2) eine Schirmwicklung (Ws) oder eine Schirmfolie (Ws) angeordnet ist, wobei die Schirmwicklung (Ws) und der Kern (2) mit dem Bezugspotential (B) der ersten Wicklung (W1) verbunden sind.

Description

Vorrichtung zur Reduzierung hochfrequenter Störungen eines Transformators
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reduzierung hochfrequenter Stö rungen zwischen einer ersten Wicklungen und einer zweiten Wicklung eines Transformators, die um einen gemeinsamen Kern gewickelt sind.
Im Stand der Technik wird hierfür beispielsweise eine Schirmwicklung einge- setzt. Die DE3601475 A1 beschäftigt sich mit einem Übertrager, der einfach herzustellen ist und eine hohe Unsymmetriedämpfung aufweist. Die eine Schirmwicklung aus zwei gleichzeitig aufgebrachten Wicklungen vorschlägt, wobei der Anfang der ersten Wicklung und das Ende der zweiten Wicklung mit dem Bezugspotential einer unsymmetrisch betriebenen Wicklung verbun- den sind, während das Ende der ersten Wicklung und der Anfang der zwei- ten Wicklung unbeschaltet bleiben.
In der DE 2832715 A1 offenbart eine typische Anordnung von einem Isolati- onstransformator mit geerdeter Abschirmung zur Vermeidung von Kriechströmen. Die Primärseite ist an das Netz angeschlossen, die Sekundärseite speist das Gerät und ist von einer geerdeten Abschirmung umgeben oder jedenfalls gegenüber der Primärseite abgedeckt. Somit werden Kriechströme von der Primärseite an der Abschirmung abgefangen, ohne an das Gerät zu gelangen.
Diese Maßnahmen verringern zwar die hochfrequenten Störungen, können diese aber nicht in ausreichendem Maß beseitigen. Im Stand der Technik sind weiter Maßnahmen bekannt, die sich aber entweder nicht einfach und kostengünstig realisieren lassen oder aber nicht die gewünschte Wirkung zeigen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereit zu stellen, welche vorbesagte Nachteile überwinden, die kostengünstig herstell- bar ist und die die Reduzierung hochfrequenter Störungen zwischen einer ersten Wicklungen und einer zweiten Wicklung eines Transformators, die um einen gemeinsamen Kern gewickelt sind, weiter optimiert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird daher eine Vorrichtung zur Reduzierung hochfrequen- ter Störungen zwischen einer ersten Wicklungen und einer zweiten Wicklung eines Transformators, die um einen gemeinsamen Kern gewickelt sind vor- geschlagen, wobei die erste Wicklung eine störaussendende Wicklung dar- stellt und zwischen der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung eine Schirmwicklung oder eine Schirmfolie angeordnet ist. Ferner sind die
Schirmwicklung und der Kern mit dem Bezugspotential der ersten Wicklung verbunden.
Aufgrund des Verbindens des Kerns mit dem Bezugspotential wird die Redu zierung hochfrequenter Störungen zwischen der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung des Transformators verbessert. Die Schirmwicklung und der Kern des Transformators liegen auf diese Weise auf dem gleichen elekt- rischen Bezugspotential, nämlich bevorzugt dem Massepotential der ersten Wicklung, die die hochfrequenten Störungen aussendet.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Schirm wicklung und der Kern einseitig mit dem Bezugspotential der ersten Wicklung verbunden sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einer bevorzugten Ausführungsvari ante derart ausgebildet, dass das Bezugspotential das Massepotential der ersten Wicklung ist.
Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der die Schirmwicklung über eine Ka- pazität Cpsi an die erste Wicklung gekoppelt ist. Vorzugsweise ist die Vorrichtung ferner so ausgebildet, dass der Kern über eine Kapazität CpKi an die erste Wicklung gekoppelt ist.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kern über eine Kapazität CpK2 an die zweite Wicklung gekoppelt ist.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Schirmwicklung über eine Kapazität CpS2 an die zweite Wicklung gekoppelt ist.
Durch die kapazitive Kopplung zwischen der ersten Wicklung und der Schirmwicklung sowie zwischen der ersten Wicklung und dem Kern werden die hochfrequenten Störungen direkt wieder zur Störquelle zurückgeleitet, ohne sich auf der abzuschirmenden zweiten Wicklung auszubreiten. Beim Einsatz einer Schirmwicklung ohne gleichzeitig den Kern auf das Bezugspo- tential zu bringen kann ein Teil der Störungen über die Kapazität CpSi auf die Schirmwicklung und danach zur Masse geleitet werden, der Kern wird jedoch aufgrund der parasitären Kapazität CpKi das Potential der störaussendenden ersten Wicklung annehmen. Diese Störungen werden wiederum durch die Kapazität CpK2 zu der zu schirmenden zweiten Wicklung geleitet. Somit ist bei einer Kombination aus Schirmwicklung und den Kern auf Bezugspotential setzen eine deutlich bessere Abschirmung der zweiten Wicklung zu erreichen.
In einer weiteren vorteilhaften Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kern mit dem Bezugspotential der ersten Wicklung durch eine di- rekte galvanische Verbindung mittels eines Anschlussdrahtes verbunden ist.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Vorrichtung ist ferner vorgesehen, dass der Kern mit dem Bezugspotential der ersten Wicklung durch eine ka pazitive Verbindung mittels einer leitfähigen Folie, die an einer Seitenfläche des Kerns angeordnet ist, verbunden ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass der Kern mit dem Bezugspotential der ersten Wicklung mittels einer Kontaktfeder verbunden ist.
Vorzugsweise ist die Verbindung mit dem Bezugspotential der ersten Wicklung unmittelbar mit einem Massepin des Transformators hergestellt. In einer günstigen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Schirmwick lung eine einlagige, isolierte Drahtwicklung ist.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrich- tung ausgebildet, dass bei Verwendung einer Schirmfolie diese Schirmfolie eine einlagige, elektrisch leitende Folie ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt die zweite Wick lung eine Wicklungslage um die erste Wicklung herum dar und die Schirm- Wicklung oder die Schirmfolie ist sandwichartig zwischen der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung um die erste Wicklung herum angeordnet.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Be schreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ersatzschaltbild einer Vorrichtung zur Reduzierung hochfre quenter Störungen eines Transformators,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Kerns,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Draufsicht des Kerns mit den drei Wick lungen,
Fig. 4 einen Schnitt durch die Seitenansicht des Kerns mit den drei
Wicklungen,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Verbindung des Kerns mit dem Bezugspotential mittels einer leitfähigen Folie, Fig. 6 eine Seitenansicht der Verbindung des Kerns mit dem Bezugs- potential mittels eines Anschlussdrahts,
Fig. 7 eine Seitenansicht der Verbindung des Kerns mit dem Bezugspotential mittels einer Kontaktfeder.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Figuren 1 bis 7 anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels beschrieben, wobei gleiche Be zugszeichen auf gleiche strukturelle und/oder funktionale Merkmale hinwei- sen.
In Figur 1 ist ein Ersatzschaltbild einer Vorrichtung zur Reduzierung hochfre- quenter Störungen eines Transformators 1 dargestellt. Die erste Wicklung Wi und die zweite Wicklung W2 des Transformators 1 sind um den gemeinsa men Kern 2 gewickelt. Die erste Wicklung Wi ist die störaussendende Wick lung und es liegt eine Spannung U1 an. Ferner ist das Bezugspotential B das Massepotential der ersten Wicklung Wi. In der zweiten Wicklung W2 wird die Spannung U2 erzeugt. Zwischen der ersten Wicklung Wi und der zweiten Wicklung W2 ist eine Schirmwicklung Ws oder eine Schirmfolie Ws angeordnet, die einseitig mit dem Bezugspotential B der ersten Wicklung Wi verbunden ist. Des Weiteren ist der gemeinsame Kern 2 ebenfalls einseitig mit dem Bezugspotential B verbunden. Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante eines Kerns 2 des Transformators 1. Der quaderförmige Kern 2 weist entlang sei ner Längserstreckung zwei rechteckige Durchtrittsöffnungen auf, die sich parallel entlang der Längserstreckung des Kerns 2 erstrecken. Aus diese Weise ist mittig in dem Kern 2 ein Steg 3 zum Umwickeln des Kerns 2 mit einer entsprechenden Wicklung durch die Durchtrittsöffnungen ausgebildet.
Einen Schnitt durch die Draufsicht des Kerns 2 mit den drei Wicklungen Wi, W2, W3 zeigt Figur 3. Der Steg 3 des Kerns 2 des Transformators 1 aus Figur 2 ist mit den drei Wicklungen W-i, W2, Ws so umwickelt, dass die zweite Wicklung W2 eine Wicklungslage um die erste Wicklung herum darstellt und die Schirmwicklung Ws oder die Schirmfolie Ws sandwichartig zwischen der ersten Wicklung Wi und der zweiten Wicklung W2 um die erste Wicklung Wi herum angeordnet ist. Die Wicklungen W-i , W2, Ws sind dabei einlagig.
In Figur 4 ist ein Schnitt durch die Seitenansicht des Kerns 2, der mit den Wicklungen W-i, W2, Ws umwickelt ist, dargestellt. Die Schirmwicklung Ws ist über eine Kapazität Cpsi mit der ersten Wicklung W1 elektrisch verbunden. Ferner ist der Kern 2 über eine Kapazität CpKi an die erste Wicklung Wi und über eine Kapazität Cp«2 an die zweite Wicklung W2 gekoppelt. Außerdem zeigt Figur 4, dass die Schirmwicklung Ws ebenfalls über eine Kapazität CpS2 an die zweite Wicklung W2 gekoppelt ist.
Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht der Verbindung des Kerns 2 mit dem Bezugspotential B der ersten Wicklung Wi durch eine kapazitive Verbindung mittels einer leitfähigen Folie 1 1 , die an einer Seitenfläche des Kerns 2 an- geordnet.
Figur 6 zeigt eine Seitenansicht der Verbindung des Kerns 2 mit dem Bezugspotential B der ersten Wicklung Wi durch eine direkte galvanische Ver bindung mittels eines Anschlussdrahtes 12.
Ferner ist in Figur 7 eine Seitenansicht der Verbindung des Kerns 2 mit dem Bezugspotential B mittels einer Kontaktfeder 10 dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Reduzierung hochfrequenter Störungen zwischen ei ner ersten Wicklungen (W-t) und einer zweiten Wicklung (W2) eines Transformators (1) die um einen gemeinsamen Kern (2) gewickelt sind, wobei die erste Wicklung (W1) eine störaussendende Wicklung ist und zwischen der ersten Wicklung (W und der zweiten Wicklung (W2) eine Schirmwicklung (Ws) oder eine Schirmfolie (Ws) angeordnet ist, wobei die Schirmwicklung (Ws) und der Kern (2) mit dem Bezugs potential (B) der ersten Wicklung (Wi) verbunden sind.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Schirmwicklung (Ws) und der Kern (2) einseitig mit dem Bezugspoten tial (B) der ersten Wicklung (Wi) verbunden sind.
3. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass das Bezugspotential (B) das Massepotential der ersten Wicklung (W-i) ist.
4. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmwicklung (Ws) über eine Kapazität Cpsi an die erste Wicklung (W-i) gekoppelt ist.
5. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) über eine Kapazität CpKi an die erste Wicklung (W-i) gekoppelt ist.
6. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) über eine Kapazität CpK2 an die zweite Wicklung (W2) gekoppelt ist.
7. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass die Schirmwicklung (Ws) über eine Kapazität CpS2 an die zweite Wicklung (W2) gekoppelt ist.
8. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) mit dem Bezugspotential (B) der ersten Wicklung (Wi) durch eine direkte galvanische Verbindung mittels eines An schlussdrahtes (12) verbunden ist.
9 Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) mit dem Bezugspotential (B) der ersten Wicklung (Wi) durch eine kapazitive Verbindung mittels einer leitfähigen Folie (1 1), die an einer Seitenfläche des Kerns (2) angeordnet ist, verbun- den ist.
10. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) mit dem Bezugspotential (B) der ersten Wicklung (Wi) mittels einer Kontaktfeder (10) verbunden ist.
1 1 .Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Verbindung mit dem Bezugspotential (B) der ersten
Wicklung (W-i) unmittelbar mit einem Massepin (13 keine figur) des Transformators (1) hergestellt ist.
12. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmwicklung (Ws) eine einlagige, isolierte
Drahtwicklung ist.
13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmfolie (Ws) eine einlagige, elektrisch leitende Folie ist.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass die zweite Wicklung (W2) eine Wicklungslage um die erste Wicklung herum darstellt und die Schirmwicklung (Ws) oder die Schirmfolie (Ws) sandwichartig zwischen der ersten Wicklung (W-i) und der zweiten Wicklung (W2) um die erste Wicklung herum ange ordnet ist.
PCT/EP2019/072233 2018-08-20 2019-08-20 Vorrichtung zur reduzierung hochfrequenter störungen eines transformators WO2020038923A1 (de)

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