DE3526047A1

DE3526047A1 - CURRENT COMPENSATING RADIO INTERFERENCE THROTTLE

Info

Publication number: DE3526047A1
Application number: DE19853526047
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl Ing Muellenheim
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1985-07-20
Filing date: 1985-07-20
Publication date: 1987-01-22
Also published as: EP0209742B1; EP0209742A1; DE3666520D1

Description

Die Erfindung betrifft eine stromkompensierte Funkentstördrossel für elektrische Geräte zur Unterdrückung hochfrequenter Oberwellen des Betriebsstromes mit einem mindestens zwei Wicklungen tragenden Ringbandkern, bei dem die Wicklungen vom Betriebsstrom durchflossen und so geschaltet sind, daß die vom Betriebsstrom erzeugten Felder gegensinnig gerichtet sind.The invention relates to a current-compensated radio interference suppression choke for electrical devices for the suppression of high-frequency Harmonics of the operating current with a minimum two winding ring core, in which the The operating current flows through the windings and is switched in this way are that the fields generated by the operating current are opposite are directed.

Eine derartige stromkompensierte Funkentstördrossel ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift 57 832 bekannt. Die Funkentstördrossel besteht im wesentlichen aus einem gewickelten Ringbandkern, der zwei Wicklungen trägt. Diese Wicklungen werden von dem Betriebsstrom eines elektrischen Gerätes, z. B. eines Schaltnetzteiles, so durchflossen, daß sich die erzeugten magnetischen Flüsse gegenseitig aufheben. Für den Betriebsstrom stellt die Funkentstördrossel daher nur einen sehr kleinen induktiven Widerstand dar. Dieser Widerstand ist im wesentlichen durch den Streufluß der Drossel bestimmt und kann beim Bekannten und auch bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch zusätzliche Maßnahmen, z. B. durch magnetische Nebenschlüsse, verstärkt werden.Such a current-compensated radio interference suppression choke is for example from European patent specification 57 832 known. The radio interference suppression choke essentially exists from a wound ring band core, the two windings wearing. These windings are powered by the operating current electrical device, e.g. B. a switching power supply, so flowed through that the generated magnetic fluxes cancel each other out. For the operating current, the Radio interference suppression choke therefore only a very small inductive one Resistance. This resistance is essentially determined by the leakage flux of the throttle and can Known and also in the arrangement according to the invention through additional measures, e.g. B. by magnetic shunts, be reinforced.

Viele elektrische Geräte, für die Funkentstördrosseln vorgesehen werden, wie z. B. Schaltnetzteile, erzeugen hochfrequente Oberwellen, die sich dem Betriebsstrom überlagern und die durch eine Funkentstördrossel im Bereich von 10 kHz bis 30 MHz möglichst gut gedämpft werden sollen. Hinzu kommt, daß die Eingangsströme in vielen Fällen nicht sinusförmig sind, sondern mehr oder weniger impulsartigen Charakter besitzen und Stromlücken aufweisen. Dies hat zur Folge, daß der im Eingangskreis eines derartigen elektrischen Gerätes fließende Maximalstrom wesentlich über dem Effektivstrom liegt.Many electrical devices for radio interference suppression chokes be provided, such as. B. Switching power supplies high-frequency harmonics that affect the operating current overlay and the by a radio interference suppression in the Range from 10 kHz to 30 MHz damped as well as possible should be. Add to that the input currents in many Cases are not sinusoidal, but more or less have an impulsive character and show gaps in current. This has the consequence that the one in the input circuit Such electrical device flowing maximum current is essential is above the effective current.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es zu erreichen, daß eine möglichst gute Dämpfung der hochfrequenten, dem Betriebsstrom überlagerten Oberwellen auch bei Betriebsströmen erzielt wird, deren Maximum den Effektivwert um ein Mehrfaches überschreitet.The object of the present invention is to achieve that the best possible damping of the high-frequency, the Operating current superimposed harmonics even with operating currents is achieved, the maximum of which is the effective value exceeds a multiple.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringbandkern aus amorphem Band gewickelt ist, eine relative Permeabilität von mindestens 75000, gemessen bei einer Frequenz von 10 kHz und einer Feldstärke von 2 mA/cm, besitzt und daß die feldinduzierte Anisotropie (K _u) einen Wert größer als 0,52 und kleiner als 0,82 J/m³ besitzt.This object is achieved in that the toroidal core is wound from amorphous band, has a relative permeability of at least 75,000, measured at a frequency of 10 kHz and a field strength of 2 mA / cm, and that the field-induced anisotropy ( K _u ) one Has a value greater than 0.52 and less than 0.82 J / m ³ .

Fig. 1 zeigt einen Ringbandkern 1, der aus dünnem amorphen Band gewickelt ist und zwei Wicklungen 2 und 3 trägt. Die Anschlüsse 4 und 5 stellen beispielsweise den Ausgang und die Anschlüsse 6 und 7 den Eingang der stromkompensierten Funkentstördrossel dar. Das zu schützende Gerät wird dann beispielsweise an die Anschlüsse 4 und 5 angeschlossen, während die Anschlüsse 6 und 7 mit einem Wechselspannungsnetz in Verbindung stehen. Der zum Gerät fließende bzw. vom Gerät kommende Betriebsstrom fließt dann sowohl durch die Wicklung 2 als auch durch die Wicklung 3. Die von ihm erzeugten Magnetfelder kompensieren sich innerhalb des Ringbandkerns und erzeugen einen Streufluß 8, der durch gestrichelte Linien mit Pfeilen angedeutet ist. Fig. 1 shows a ring core 1 , which is wound from thin amorphous tape and carries two windings 2 and 3 . Connections 4 and 5 represent, for example, the output and connections 6 and 7 the input of the current-compensated radio interference suppression choke. The device to be protected is then connected, for example, to connections 4 and 5 , while connections 6 and 7 are connected to an AC voltage network. The operating current flowing to the device or coming from the device then flows both through the winding 2 and through the winding 3 . The magnetic fields generated by him compensate each other within the ring band core and generate a leakage flux 8 , which is indicated by dashed lines with arrows.

Dieser Streufluß und die Tatsache, daß eine 100%ige Kompensation des Betriebsstromes nie möglich ist, bewirken, daß sich bei steigendem Betriebsstrom Sättigungserscheinungen im Ringbandkern bemerkbar machen. Das Material des Ringbandkerns muß also über einen möglichst großen linearen Aussteuerbereich als auch über einen großen Frequenzbereich eine möglichst hohe Permeabilität bei hohen Frequenzen aufweisen.This leakage flow and the fact that 100% compensation of the operating current is never possible, that there are signs of saturation with increasing operating current in the ring band core. The material of the Ring band core must therefore have a linear as large as possible Control range as well as over a large frequency range the highest possible permeability at high frequencies exhibit.

Es hat sich herausgestellt, daß es besonders vorteilhaft ist, den Ringbandkern aus einem amorphen Band mit einer Bandstärke von 0,02 bis 0,04 mm zu wickeln und amorphes Band zu verwenden, das, gemessen bei einer Frequenz von 10 kHz und einer Feldstärke von etwa 2 mA/cm, eine relative Permeabilität von über 75000 besitzt. Mit dem als Beispiel genannten amorphen Material können bei flacher Magnetisierungsschleife Werte von 95000 bis 120000 erreicht werden.It has been found to be particularly beneficial is the ring band core made of an amorphous band with a Tape thickness from 0.02 to 0.04 mm to wrap and amorphous To use the band measured at a frequency of 10 kHz and a field strength of about 2 mA / cm, a relative Permeability over 75,000. With the as The amorphous material mentioned in the example can be flatter Magnetization loop values from 95000 to 120000 reached will.

Zur Kennzeichnung der Form der Magnetisierungskurve, die für den vorliegenden Anwendungsfall eine flache Schleife mit hoher Permeabilität über einen weiten Feldstärkebereich sein soll, bietet sich die sogenannte feldinduzierte Anisotropie K _u an, die in Joule/Kubikmeter gemessen wird und die Fläche zwischen der Markierungsschleife und dem Wert der Sättigungsinduktion darstellt.The so-called field-induced anisotropy K _u , which is measured in joules / cubic meter and the area between the marking loop and the., Is useful for identifying the shape of the magnetization curve, which for the present application is intended to be a flat loop with high permeability over a wide field strength range Represents the value of saturation induction.

Für die feldinduzierte Anisotropie gilt im wesentlichen die FormelThe following essentially applies to field-induced anisotropy the formula

1/2 · B _s · H _s 1/2 · B _s · H _s

wobei B _s die Sättigungsinduktion und H _s die Sättigungsfeldstärke darstellt. Durch Wärmebehandlung des Ringbandkerns läßt sich dieser Wert für verschiedene amorphe Materialien verändern, insbesondere wenn bei der Wärmebehandlung ein magnetisches Feld angelegt wird.where B _{s represents} the saturation induction and H _{s represents} the saturation field strength. This value can be changed for various amorphous materials by heat treatment of the toroidal core, in particular if a magnetic field is applied during the heat treatment.

In einem Versuch wurden 6 Ringbandkerne aus einem amorphen Material mit 66 Atom.-% Kobalt, 11 Atom.-% Bor, 16,5 Atom.- % Silizium, Rest Eisen und Molybdän verwendet. Diese Ringbandkerne wurden unterschiedlich wärmebehandelt unter Anlegung eines magnetischen Querfeldes. Die Kernmaße, die feldinduzierte Anisotropie K _u, die Bezeichnung und die Nenninduktivität L _N, gemessen bei 10 kHz ohne Betriebsstrom bei Raumtemperatur, sind in der Tabelle 1 aufgeführt.In an experiment, 6 toroidal cores made of an amorphous material with 66 atom% cobalt, 11 atom% boron, 16.5 atom% silicon, the rest iron and molybdenum were used. These toroidal cores were heat treated differently by applying a magnetic cross field. The core dimensions, the field-induced anisotropy K _u , the designation and the nominal inductance L _N , measured at 10 kHz without operating current at room temperature, are listed in Table 1.

Tabelle 1 Table 1

Die so hergestellten Ringbandkerne wurden mit Wicklungen entsprechend Fig. 1 versehen, dann wurden bei verschiedenen Stromwerten die Induktivitäten gemessen, anschließend wurde der Strom erhöht und wiederum eine Induktivitätsmessung durchgeführt. The ring band cores thus produced were provided with windings corresponding to FIG. 1, then the inductances were measured at different current values, then the current was increased and again an inductance measurement was carried out.

Tabelle 2 zeigt die Abnahme der Induktivität in jedem einzelnen Kern, die durch die Stromerhöhung in einem Stromintervall von einem unteren Wert, z. B. 2 A auf einen oberen Wert, z. B. 4 A gemessen wurde.Table 2 shows the decrease in inductance in each one Core caused by the current increase in a current interval from a lower value, e.g. B. 2 A on one upper value, e.g. B. 4 A was measured.

Tabelle 2 Table 2

Die in der Tabelle 2 ermittelten Werte sind in Fig. 2 noch einmal grafisch dargestellt. Man sieht, daß bei den verschiedenen Meßwerten sich im Mittel die kleinsten prozentualen Abnahmen der Induktivität bei den Drosseln D 1′, D 1 und D 2 ergeben. Durch Einstellung einer feldinduzierten Anisotropie K _u in einem Bereich, der größer ist als 0,52 Joule/Kubikmeter und kleiner ist als 0,82 Joule/Kubikmeter, erhält man stromkompensierte Funkentstördrosseln, die über den ganzen Strombereich eine besonders geringe Abnahme der Induktivität und damit - bedingt durch die hohe Permeabilität - ein gutes Dämpfungsverhalten aufweisen. Besonders gute Werte erhält man im Bereich von 0,76 bis 0,79 J/m³.The values determined in Table 2 are again shown graphically in FIG. 2. It can be seen that the smallest percentage decreases in inductance for the chokes D 1 ', D 1 and D 2 result in the various measured values. By setting a field-induced anisotropy K _u in a range that is greater than 0.52 joules / cubic meter and less than 0.82 joules / cubic meter, one obtains current-compensated radio interference suppression chokes that have a particularly small decrease in inductance over the entire current range and thus - due to the high permeability - have good damping behavior. Particularly good values are obtained in the range from 0.76 to 0.79 J / m ³ .

Claims

1.Current-compensated radio interference suppression choke for electrical devices for suppressing high-frequency harmonics of the operating current with a toroidal core carrying at least two windings, in which the operational current flows through the windings and is switched so that the fields generated by the operating current are directed in opposite directions, characterized in that the toroidal core ( 1 ) is wound from amorphous tape, has a relative permeability of at least 75,000, measured at a frequency of 10 kHz and a field strength of 2 mA / cm, and that the field-induced anisotropy ( K _u ) has a value greater than 0.52 and less than 0.82 J / m ³ .

2. Current-compensated radio interference suppression choke according to claim 1, characterized in that the field-induced anisotropy is in the range from 0.76 to 0.79 J / m ³ .

3. Current-compensated radio interference suppression choke according to claim 1 or 2, characterized, that an amorphous tape with a thickness of 0.02 to 0.04 mm is used.

4. Current-compensated radio interference suppression choke according to one of the previous claims, characterized, that the relative permeability of the toroidal core in Range is from 95000 to 120000.