DE3621573A1 - Stromkompensierte funkentstoerdrossel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine stromkompensierte Funkentstör­ drossel gemäß Oberbegriff des Patentanspruches mit sehr ge­ ringen äußeren magnetischen Streufeld bei gleichzeitig großer, symmetrisch wirkender Induktivität.

Stromkompensierte Mehrleiter-Ringkerndrosseln werden zur Funk-Entstörung betriebsstromführender Leiter eingesetzt. Durch die stromkompensierte Betriebsweise können auch bei Nennströmen von mehreren Ampere geschlossene hochpermeable Ringkerne, insbesondere Ferrit-Ringkerne verwendet werden, die sehr hohe Induktivitätswerte ermöglichen. Die Wicklungs­ induktivitäten bedämpfen jedoch nur die unsymmetrischen Störströme, während zur Unterdrückung der symmetrischen Störströme eine hohe Streuinduktivität erforderlich ist. Diese hohe Streuinduktivität wird üblicherweise dadurch erzeugt, daß die Wicklungen auf getrennten Sektoren des Ringkernes angeordnet werden. Diese Art der Bewicklung hat jedoch ein starkes äußeres Magnetfeld zur Folge, das in vielen Anwendungsfällen nicht hingenommen werden kann, beispielsweise wenn die Drossel in der Nähe einer Bildröhre angeordnet werden muß. Durch eine Parallelwicklung der be­ triebsstromführenden Leiter läßt sich zwar das äußere ma­ gnetische Streufeld erheblich reduzieren, gleichzeitig mit dem Streufeld verschwindet jedoch auch die zur symmetrischen Entstörung erforderliche Streuinduktivität.

Bisher wurde dieser Nachteil durch den Einsatz von strom­ kompensierten Drosseln mit E- oder RM-Ferritkernen behoben. Bei diesen Drosseln werden zwei getrennte Wicklungen auf einen Spulenkörper aufgebracht; anschließend werden z.B. die beiden E-Kernhälften mit den Mittelschenkeln in den Spulen­ körper geschoben und üblicherweise zusammengeklebt. Die Außenschenkel der E-Kerne bilden dann ein magnetisches Joch, das auf das magnetische Streufeld abschirmend wirkt. Durch die Trennung der Wicklungen wird gleichzeitig eine hohe Streuinduktivität erzielt.

Stromkompensierte Drosseln mit E- oder RM-Ferritkernen weisen jedoch zwei Nachteile auf.

Um gleiche Nenninduktivitäten zu erreichen benötigt der E-Kern gegenüber einem Ringkern vergleichbarer Größe eine deutlich höhere Windungszahl.

Die mehrlagige Kammerbewicklung der E- und RM-Ferritkern­ drossel hat darüberhinaus eine große Koppelkapazität der Wicklung zur Folge, woraus eine niedrige Eigenresonanz­ frequenz bzw. der Umstand resultiert, daß bereits bei Stör­ frequenzen von einigen 100 kHz keine induktive Wirkung mehr vorhanden ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine stromkompensierte Funkentstördrossel, nämlich eine stromkompensierte Ringkerndrossel zu schaffen, die die Vor­ teile der bisher üblichen stromkompensierten Ringkern­ drossel hat, und gleichzeitig ein geringes äußeres magne­ tisches Streufeld aufweist.

Bei einer stromkompensierten Funkentstördrossel gemäß Ober­ begriff des Patentanspruches sieht die Erfindung zur Lösung der gestellten Aufgabe einen luftspaltfreien Ringkern aus weichmagnetischem Werkstoff mit isolierter Oberfläche und mit gleichmäßig über den Ringkernumfang verteilter Wicklung und einen weiteren, konzentrisch auf diesen Ringkern aufge­ setzten Ringkern mit isolierter Oberfläche und aus weich­ magnetischem Werkstoff, insbesondere Carbonyl-Eisenpulver vor, der sich durch hohe magnetische Sättigungsinduktion auszeichnet, wobei eine zusätzliche Wicklung gleichmäßig verteilt über den gemeinsamen Ringkernumfang beider Ring­ kerne aufgebracht ist, und die Windungszahlen beider Wic­ klungen einander gleich sind.

Für sehr kleine Betriebsströme sind auch Ringbandkerne aus dünnem Dynamoblech geeignet.

Wird diese Zweileiter-Drossel mit vier Anschlüssen in gleicher Weise wie eine bisher übliche stromkompensierte Ringkerndrossel in ein Betriebsstrom führendes Zweileiter­ system eingesetzt, so kompensieren sich im ersten, hoch­ permeablen Ringkern die von den Betriebsströmen hervorge­ rufenen magnetischen Flüsse. Für unsymmetrisch fließende Störströme sind die Wicklungs- bzw. Nenninduktivitäten somit voll wirksam. Im zweiten, hochsättigbaren Ringkern, der nur von einer Wicklung umfaßt wird, verbleibt dagegen ein magnetischer Fluß. Auf diese Weise erhält man eine analog der Streuinduktivität üblicher stromkompensierter Ringkerndrosseln symmetrisch wirkende Induktivität. Durch die Verwendung luftspaltfreier Ringkerne und durch die gleichmäßige Bewicklung auf Kernumfang ergibt sich ein ebenso niedriges äußeres magnetisches Streufeld wie bei einer stromkompensierten Ringkerndrossel mit Parallelbe­ wicklung.

Zusätzlich bietet sich die vorteilhafte Möglichkeit, durch entsprechende Wahl der Kernquerschnitte die Nenninduktivität und die symmetrisch wirkende Induktivität nahezu unabhängig voneinander einzustellen.

Ein näherungsweise gleicher Drahtwiderstand für beide Wicklungen bzw. eine gleichmäßige Stromverteilung auf beide Wicklungen läßt sich dadurch erreichen, daß man für die zweite "längere" Wicklung einen Draht mit entsprechend größerem Querschnitt wählt.

Eine streufeldarme Drei- oder Mehrleiter-Ringkerndrossel läßt sich gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung in ähn­ licher Weise durch Kombination eines hochpermeablen luft­ spaltfreien Ringkerns, insbesondere Ferritringkerns, mit einem oder mehreren weichmagnetischen Ringkernen hoher magnetischer Sättigungsinduktion herstellen, wobei die Ringkerne in der vorstehend bereits beschriebenen Art ver­ schachtelt parallel bewickelt sind.

So sind z.B. zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen beiden Ringkernen weitere, konzentrisch auf diese beiden Ringkerne aufgesetzte Ringkerne hoher Sättigungsinduktion denkbar, deren Wicklung jeweils gleichmäßig über den ge­ meinsamen Ringkern-Umfang dieser und der vorhergehenden Ringkerne verteilt ist, wobei die Windungszahlen sämtlicher Wicklungen wiederum gleich sind.

Denkbar ist auch eine Verschachtelung mit einem luftspalt­ freien Ferritringkern mit gleichmäßig über seinem Umfang verteilter Wicklung, mit einem auf diesen Ferritringkern aufgesetzten ersten Ringkern hoher Sättigungsdichte mit einer über den gemeinsamen Ringkernumfang beider Ringkerne gleichmäßig verteilten Wicklung, mit einem auf den ersten Ringkern hoher Sättigungsdichte aufgesetzten zweiten Ringkern hoher Sättigungsdichte mit gleichmäßig über seinen Umfang verteilter Wicklung und mit einer über den gesamten Ringkernumfang sämtlicher Ringkerne gleichmäßig verteilt aufgebrachten Wicklung.

Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße strom­ kompensierte Zweileiter-Ringkerndrossel und ein Vergleich der Eigenschaften dieser Drossel mit üblichen Zweileiter- Ringkerndrosseln wird nachstehend anhand der Zeichnung be­ schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 bis 3 in Drauf- bzw. Seitenansicht eine Ringkern­ drossel in verschiedenen Stadien ihrer Fertigung,

Fig. 4 ein Kurvenblatt, aus dem das magnetische Streufeld H bekannter und erfindungsgemäßer stromkompensierter Ringkerndrosseln in Abhängigkeit von der Winkellage (ϕ) ersichtlich ist.

Gemäß Fig. 1 ist ein Ferritringkern 1 gleichmäßig verteilt über seinen Ringkern-Umfang mit einer Wicklung 2 bewickelt.

Dieser Ferrit-Ringkern wird zunächst konzentrisch auf einen Ringkern 3 hoher magnetischer Sättigungsinduktion, z.B. auf einen Carbonyl-Eisenpulver-Kern aufgesetzt und schließlich - siehe Fig. 3 - eine Wicklung 4 aufgebracht, die gleich­ mäßig verteilt über den gemeinsamen Ringkern-Umfang beider Ringkerne 1, 3 ist.

Der Verlauf des magnetischen Streufeldes dieser stromkompen­ sierten Ringkerndrossel ist in Fig. 4 - siehe Kurve a - dargestellt.

Ein Vergleich mit Kurve c, die den genannten Verlauf für eine bekannte stromkompensierte Ringkerndrossel mit Parallel­ bewicklung wiedergibt, zeigt, daß das äußere magnetische Streufeld beider Ringkerndrosseln annähernd gleich ist, wobei jedoch die erfindungsgemäße Ringkerndrossel sich durch eine vielfach größere, einstellbare symmetrisch wirkende Induktivität und eine meist höhere Eigenresonanz­ frequenz auszeichnet.

Mit "b" ist schließlich die entsprechende Kurve für eine gleichfalls bekannte, übliche stromkompensierte Ringkern­ drossel mit Sektorbewicklung, d.h. mit auf verschiedenen Abschnitten des Ringkernumfanges bewickelten Ringkernen bezeichnet. Das magnetische Streufeld H dieser Ringkern­ drossel ist gegenüber jenem nach der Erfindung bei π/2 und π um das 10- bzw. 40-fache höher.

Claims (7)

1. Stromkompensierte Funk-Entstördrossel, insbesondere Ringkerndrossel mit luftspaltfreiem Ringkern aus weich­ magnetischem Werkstoff, insbesondere Ferrit, und mit auf dem Ringkern aufgebrachter Wicklung, gekenn­ zeichnet durch einen Ringkern (1) aus weich­ magnetischem Werkstoff, mit isolierter Oberfläche und mit gleichmäßig über den Ringkernumfang verteilter Wicklung (2), durch einen weiteren, konzentrisch auf diesen Ringkern aufgesetzten Ringkern (3) mit isolierter Oberfläche und aus weichmagnetischem Werk­ stoff hoher magnetischer Sättigungsinduktion, und durch eine Wicklung (4), die gleichmäßig verteilt über den ge­ meinsamen Ringkernumfang beider Ringkerne (1, 3) aufgebracht ist, wobei die Windungszahlen der Wicklungen (2, 4) gleich sind.

2. Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Ringkern (3) hoher Sätti­ gungsinduktion ein Carbonyleisenpulverkern vorgesehen ist.

3. Funk-Entstördrossel in Anspruch l, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Querschnitte der Ringkerne (1, 3) entsprechend der gewünschten Nenninduktivität und symmetrisch wirksamen Induktivität gewählt sind.

4. Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt das Drahtes, der über den gemeinsamen Ringkernumfang beider Ringkerne (1, 3) aufgebrachten Wicklung (4) so gewählt ist, daß beide Wicklungen (2, 4) zumindest angenähert gleichen Drahtwiderstand aufweisen.

5. Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1 und wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeich­ net durch zusätzliche, konzentrisch auf die vor­ hergehenden Ringkerne (1, 3) aufgesetzte Ringkerne hoher Sättigungsinduktion, wobei die Ringkerne verschachtelt parallel gewickelt sind.

6. Ringkerndrossel nach Anspruch 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch zusätzliche, konzentrisch auf die vorhergehende Ringkerne (1, 3) aufgesetzte Ring­ kerne hoher Sättigungsinduktion, deren Wicklung jeweils gleichmäßig über den gemeinsamen Ringkernumfang dieser und der vorhergehenden Ringkerne (1, 3) verteilt ist, wo­ bei die Windungszahlen der Wicklungen gleich sind.

7. Funk-Entstördrossel nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen luft­ spaltfreien Ferritringkern mit gleichmäßig über seinen Umfang verteilter Wicklung, einen auf den Ferritring­ kern aufgesetzten ersten Ringkern hoher Sättigungsdichte mit einer über den gemeinsamen Ringkernumfang beider Ringkerne gleichmäßig verteilten Wicklung, einen auf den ersten Ringkern hoher Sättigungsdichte aufgesetzten zwei­ ten Ringkern hoher Sättigungsdichte mit gleichmäßig über seinen Umfang verteilter Wicklung, und mit einer über den gesamten Umfang sämtlicher Ringkerne gleichmäßig ver­ teilt aufgebrachten Wicklung.