Stromkompensierte Drossel zur Funk-Entstörung

Abstract

 Stromkompensierte Drossel zur Funk-Entstörung mit einem mit wenigstens zwei elektrischen Wicklungen bewickelten magneti­schen Kern (1), die zur Dämpfung unsymmetrischer und symme­trischer Störströme einen hohen symmetrischen Induktivitäts­anteil besitzt, wobei die Einzelwindungen (3) in ihren außer­halb des Kerninneren liegenden Strukturen in Außenkernen (2) mit hoher Sättigungsmagnetisierung geführt sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine stromkompensierte Drossel zur Funk-­Entstörung mit einem mit wenigstens zwei elektrischen Wicklun­gen bewickelten magnetischen Kern 1, die zur Dämpfung unsym­metrischer und symmetrischer Störströme einen hohen symmetri­schen Induktivitätsanteil besitzt.

[0002] In der Funk-Entstörtechnik unterscheidet man zwischen symmetri­schen und unsymmetrischen Störern. Von Mischstörern spricht man, wenn sowohl symmetrische als auch unsymmetrische Störungen auf­treten. Ziel jeder Entstörtechnik ist die Verminderung der lei­tungsgebundenen Aussendung von Störungen aus einer Störquelle sowie die Verminderung der Beeinflußbarkeit einer Störsenke.

[0003] Bei symmetrischen Störern fließen unerwünschte Störströme ebenso wie die Betriebsströme über einen oder mehrere Netzleiter zur Störsenke hin und auf einem oder mehreren anderen Netzleitern zur Störquelle zurück. Die Störströme fließen somit im Gegen-­takt, weshalb eine symmetrische Störung auch als Gegentaktstö­rung bezeichnet wird.

[0004] Unsymmetrische Störungen können bei allen elektrischen Geräten auftreten, bei denen außer den vom Betriebsstrom durchflossenen Netzleitern eine Erdleitung zum Schutz der Benutzer und der Geräte angeschlossen ist. Parasitäre Kapazitäten in der Stör-­senke bzw. der Störquelle rufen dabei auch im Erdkreis einen Störstrom hervor. Dieser Strom fließt auf allen Netzleitern im Gleichtakt zwischen Störsenke und Störquelle, während er über die Netzleitung im Gegentakt zurückströmt. Die unsymmetrische Störung wird deshalb auch als Gleichtaktstörung bezeichnet.

[0005] Zum Dämpfen der Störströme werden in Netzleitern Entstörbe-­schaltungen eingesetzt. Es handelt sich dabei meist um Tief-­ pässe, die Betriebsströme ungehindert passieren lassen, jedoch für hochfrequente Störströme hohe Scheinwiderstände aufweisen. Tiefpässe für hohe Betriebsströme sind meist aus Drosseln und Kondensatoren aufgebaut. Die dabei zum Einsatz kommenden Dros­seln lassen sich in Stabkerndrosseln und stromkompensierte Drosseln einteilen.

[0006] Stabkerndrosseln bedämpfen Gleich- und Gegentaktstörströme gleich gut. Ihre große magnetische Scherung verhindert, daß der magnetische Kern durch den Betriebsstrom gesättigt wird. Nach­teilig ist jedoch, daß Stabkerndrosseln für größere Betriebsströ­me sehr voluminös werden. Bei Entstörfilterbeschaltungen mit aus­schließlich Stabkernen ist für jeden stromführenden Netzleiter eine eigene Stabkerndrossel vorzusehen. In Drehstrom-Funk-Ent­störfiltern mit Nulleiter müßten so beispielsweise vier solcher großvolumiger Stabkerndrosseln untergebracht werden.

[0007] Eine vorteilhaftere Lösung gestatten hier die stromkompensierten Drosseln, bei denen durch eine spezielle Anordnung der Wicklun­gen die magnetischen Flüsse im Kern kompensiert werden. Der Dros­selkern kann dadurch stark verkleinert und die Anzahl der Win­dungen reduziert werden. Da sich aber die magnetischen Flüsse der Gegentakt-Störströme auf die gleiche Weise wie die der Be­triebsströme kompensieren, ist eine effektive Dämpfung bei sym­metrischen Störungen nicht gegeben.

[0008] Trotzdem besteht die Möglichkeit, stromkompensierte Drosseln auch bei Mischstörern und symmetrischen Störern einzusetzen, da sich eine völlige Kompensation des durch den Betriebsstrom hervorgerufenen magnetischen Feldes auch bei sehr sorgfältigem Wicklungsaufbau nicht erreichen läßt. In der Praxis treten immer Streufelder auf, die zu Streuinduktivitäten führen, die dann ei­nen symmetrischen Induktivitätsanteil bewirken. Im allgemeinen reichen aber diese Streuinduktivitäten zum Bedämpfen des sym-­metrischen Störanteils nicht aus.

[0009] Es wurde deshalb bereits versucht, die Streuinduktivität einer stromkompensierten Drossel durch zusätzliche, am Außenteil der Drossel angebrachte, ferromagnetische Stoffe zu erhöhen. Die Sättigungseigenschaften der Drosseln werden dadurch aber so stark herabgesetzt, daß sie für eine Filterbeschaltung bei hohen Betriebsströmen weniger geeignet sind.

[0010] Für Dämpfungsaufgaben unter hohen Betriebsströmen werden des-­halb stromkompensierte Drosseln mit kleineren Stabkerndrosseln kombiniert. Dieser Lösungsweg ist in allen Fällen einer Be-­schaltung vorzuziehen, die nur Stabkerndrosseln verwendet.

[0011] Dennoch führen alle bekannten Lösungen unter hohen Betriebs-­strömen auch zu hohen Verlustleistungen. Die dadurch freigesetzte Wärme muß durch konstruktive Maßnahmen abgeleitet werden, um wär­meempfindliche Bauelemente, wie beispielsweise metallisierte Kon­densatoren vor Überhitzung zu schützen.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer stromkompensierten Drossel zur Funk-Entstörung, welche bei geringem Platzbedarf einen hohen symmetrischen Induktivitätsanteil auch bei hohen Betriebsströmen aufweist.

[0013] Gelöst wird diese Aufgabe bei einer stromkompensierten Drossel der eingangs beschriebenen Art dadurch, daß die Einzelwindungen der elektrischen Wicklungen in ihren außerhalb des Kerninneren liegenden Strukturen in Außenkernen mit hoher Sättigungsmag­netisierung geführt sind.

[0014] Bei diesem Drosselaufbau wird die für einen hohen symmetrischen Induktivitätsanteil notwendige Streuinduktivität somit nicht wie bisher üblich durch eine Verstärkung des Streufeldes gebildet, welches über die Luft und einen Teil des Kerns geschlossen ist. In den einzelnen Wicklungen dieser stromkompensierten Drossel wird vielmehr ein hoher symmetrischer Induktivitätsanteil da­durch aufgebaut, daß das nicht im Kern geschlossene Magnetfeld der Einzelwindungen in einem oder mehreren separaten Außenkernen konzentriert wird.

[0015] Der damit erreichbare, zusätzliche symmetrische Induktivitäts- anteil geht auf diese Weise nicht zu Lasten einer Erhöhung des Drosselwiderstandes. Gerade bei hohen Betriebsströmen lassen sich dadurch die Verluste einer Entstörbeschaltung erheblich absenken.

[0016] Ein besonders gutes Sättigungsverhalten des symmetrischen In­duktivitätsanteils läßt sich dann erzielen, wenn jede Einzel­windung durch einen separaten Außenkern geführt ist. Gleichzei­tig kann dadurch auch ohne wesentliche Volumenzunahme die Sät­tigungsmagnetisierung des Kerns verbessert werden.

[0017] Weitere vorteilhafte Ausführungen der stromkompensierten Drossel sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.

[0018] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

[0019] Die FIG zeigt eine teilbewickelte, stromkompensierte Vierfach-­Ringkerndrossel in perspektivischer Ansicht.

[0020] Mehrere Ferrit-Ringkerne 6 sind dabei zu einem zylindrischen Kern 1 zusammengesetzt, dessen Hohlraum zur Aufnahme von vier gleichen Wicklungen durch ein Isolierkreuz 4 in vier gleiche Segmente unterteilt ist. Zur besseren Übersicht ist nur eine der vier Wicklungen dargestellt. Diese besteht aus einem isolierten Kupferpreßseil 5, welches in vier Einzelwindungen 3 um den Kern 1 gewickelt ist und im Außenbereich des Kerns 1 durch vier Außen­kerne 2 aus Karbonyleisen geführt ist.

Ansprüche

1. Stromkompensierte Drossel zur Funk-Enstörung mit einem mit wenigstens zwei elektrischen Wicklungen bewickelten magnetischen Kern (1), die zur Dämpfung unsymmetrischer und symmetrischer Störströme einen hohen symmetrischen Induktivitätsanteil besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwindungen (3) der elektrischen Wicklungen in ihren außerhalb des Kerninneren liegenden Strukturen in Außenkernen (2) mit hoher Sättigungsmagnetisierung geführt sind.

2. Stromkompensierte Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einzelne Einzel­windungen (3) einer Wicklung im Außenbereich des Kerns (1) durch mindestens einen Außenkern (2) geführt sind.

3. Stromkompensierte Drossel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einzelwindung (3) durch einen separaten Außenkern (2) geführt ist.

4. Stromkompensierte Drossel nach einem der vorhergehenden An-­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus einem geschlossenen Ringkern, E-Kern oder U-­Kern besteht.

5. Stromkompensierte Drossel nach einem der vorhergehenden An-­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) aus einem Rohrkörper besteht, der aus einzelnen Ferrit-Ringkernen (6) zusammengesetzt ist.

6. Stromkompensierte Drossel nach einem der vorhergehenden An-­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkerne (2) aus Rohr- oder U-Kernen bestehen.

7. Stromkompensierte Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrkerne aus Karbonyl-­eisen oder Pulvereisen bestehen.

8. Stromkompensierte Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die U-Kerne aus höherper­meablem Ferritmaterial bestehen.

9. Stromkompensierte Drossel nach einem der vorhergehenden An-­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwindungen (3) aus elektrisch isoliertem Kupfer-Preß­seil (5) hergestellt sind.

10. Stromkompensierte Drossel nach einem der vorhergehenden An-­sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelwindungen (3) stückweise aus Kupferstangen aufgebaut sind.

Zeichnung