DE976818C

DE976818C - Spannungsabhaengiger Scheinwiderstand

Info

Publication number: DE976818C
Application number: DEN6054A
Authority: DE
Inventors: Robert Georg Elben
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1952-09-10
Filing date: 1952-09-10
Publication date: 1964-05-06

Description

Spannungsabhängiger Scheinwiderstand Bekanntlich sind einige ferromagnetische Ferrite bzw. Mischferrite durch einen negativen Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes gekennzeichnet. Sie sind unter anderem auch als sogenannte Heißleiter verwendbar. Andererseits sind Induktivitäten für Schwingkreis-, Filter-, Verstärker- und Störschutzzwecke mit Ferrit- bzw. Mischferritkernen bekannt. Bei derartigen Schaltanordnungen tritt oft das Problem auf, die charakteristischen Kenngrößen in Abhängigkeit von der Spannung oder einer anderen Größe zu verändern.
Um mit einem selbsterregten Hauptschlußgenerator bei stark schwankender Drehzahl an einer konstanten Last auch eine konstante Spannung erzeugen zu können, ist bereits vorgeschlagen worden, parallel zur Feldwicklung einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten zu schalten. Dabei hat dieser Widerstand die Aufgabe, bei steigender Drehzahl und damit steigender Spannung an der Feldwicklung einen Teil des Magnetisierungsstromes parallel abzuleiten. Dadurch wird das Magnetfeld geschwächt und die Klemmenspannung des Generators bei geeigneter Dimensionierung konstant gehalten. .
Weiterhin ist es bekannt, in den Steuerkreis eines Magnetverstärkers einen Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten zu schalten, der seine Größe einmal mit der Umgebungstemperatur und zum andern durch Anlegen einer zusätzlichen, regelbaren Spannung verändert. Eine derartige Schaltung ist beispielsweise geeignet, einen Ofen auf eine beliebig regelbare Temperatur zu bringen und diese dann konstant zu halten.
Daneben ist es bei einer Entstördrosselspule bekannt, die einzelnen Windungen in einen Masseeisenkern einzubetten, der gegebenenfalls eine gewisse Leitfähigkeit aufweist. Dabei können die Windungen gegen den Kern isoliert sein oder mit ihm in elektrisch leitender Verbindung stehen. Damit wird erreicht, daß neben einer Induktivitätserhöhung der Drosselspule noch ein ohmscher Widerstand mit ausreichendem Widerstandswert parallel geschaltet ist, um Resonanzstellen der Induktivität mit der Spulenkapazität zu bedämpfen. Auch werden kapazitiv von den Windungen auf den Kern übergehende Ströme bei einer gewissen Leitfähigkeit des an Masse angeschlossenen Kerns abgeleitet.
Die Erfindung betrifft einen spannungsabhängigen Scheinwiderstand aus einer auf einem Kern aus ferromagnetischen Ferriten oder Mischferriten mit negativem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes isoliert angeordneten Spulenwicklung. Gemäß der Erfindung wird der Kern als Ganzes, mit Stromzuführungen versehen, als Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten der Spulenwicklung parallel geschaltet und im Gebiet der temperaturabhängigen Permeabilitätsänderung betrieben.
In Fig. i ist ein solches erfindungsgemäßes Schaltelement beispielsweise dargestellt. Der konstruktive Aufbau entspricht praktisch vollkommen dem der bekannten Induktivitäten mit magnetischem Kern; lediglich der ferromagnetische Kern i ist über die Stromanschlußkappen 2 und 3 mit dem Anfang und Ende der Spulenwicklung q. elektrisch leitend verbunden. Das Ersatzschaltbild (Fig.2) des erfindungsgemäßen Schaltelementes ist eine Parallelschaltung aus dem spannungsabhängigen ohmschen Widerstand R, und der in ihren magnetischen Eigenschaften spannungsabhängigen Induktivität Lp. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Charakteristik einer mit einem ferromagnetischen Kern versehenen Spule durch Änderung der relativen Permeabilität (Sättigung) und ihrer Güte variiert werden kann. Die Sättigung wiederum und auch der spezifische Widerstand vorbekannter Ferrite sind temperaturabhängig.
Die prinzipielle Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Schaltelementes sei an Hand einer in Fig. 3 als Ersatzschaltbild dargestellten Filterschaltung beispielsweise näher erläutert. In die Doppelleitung zwischen einem Sender S und einem Empfänger E ist ein Vierpol F geschaltet. Der Vierpol enthält unter anderem einen Parallelschwingkreis, der aus einem erfindungsgemäßen Schaltelement Lp, Rp und einem Kondensator aufgebaut ist. Die Dämpfungscharakteristik des Vierpols bei geöffnetem Schalter 5 verlaufe beispielsweise nach der Kurve 7 in Fig. q.. Dabei sei angenommen, daß der Widerstand Rp kalt, also sehr hoch ist. .Die Änderung der Dämpfungscharakteristik wird nun dadurch bewirkt, daß mittels des Schalters 5 Impulse von Strömen, deren Frequenzen außerhalb der Resonanzfrequenz der Filterschaltung liegen, gegebenenfalls auch Gleichstromimpulse, erzeugt und ins Leitungssystem geschickt werden, die eine Veränderung des Widerstandswertes Rp hervorrufen. Nach den bereits früher geschilderten Ausführungen ändern sich die Induktivität L, sowie der Widerstand R, und damit auch die Güte des Schwingungskreises 6, wodurch eine Veränderung der Dämpfungscharakteristik des Vierpols F bewirkt wird. Diese verläuft nunmehr etwa nach der Kurve 7 a in Fig. q.. Bei Öffnung des Schalters 5 stellt sich wieder die ursprüngliche Charakteristik 7 ein. Die Zeitkonstante des Umschaltvorganges von der einen Charakteristik auf die andere kann durch geeignete Dimensionierung und Wahl der geometrischen Abmessungen des Ferritkernes sowie seiner Zusammensetzung weitgehend variiert werden.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltelementes ist an Hand der Fig.5 näher erläutert. Das Gehäuse 8 eines Elektromotors g ist über die Schutzleitung io geerdet. Zur Herabsetzung der sogenannten unsymmetrischen Störungen wird diese Leitung verdrosselt. Im Falle eines Gehäuseanschlusses liegt die volle Netzspannung oder ein Teil von ihr am Gehäuse, was unzulässig hohe Berührungsspannungen verursachen kann. Wird die Störschutzdrossel in der Erdleitung durch ein erfindungsgemäßes Schaltglied L., R, ersetzt, so wird der bei normalem Betrieb sehr hohe Widerstand R, verändert und auf Grund seines negativen Temperaturkoeffizienten sehr klein. Praktisch stellt sich somit ein Erdkurzschluß ein, der ein sofortiges Auslösen einer der beiden Sicherungen i i bewirkt. Die Gefahr unzulässig hoher Berührungsspannungen ist damit ausgeschaltet.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltelementes ist nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt. Es findet vielmehr in der Stark- und Schwachstromtechnik überall dort mit Vorteil Anwendung, wo spannungsabhängige Schaltglieder benötigt werden. Beispielsweise Anwendungsgebiete sind die Störschutztechnik, die Filtertechnik, das Gebiet der Regelung und Steuerung, die Verstärkertechnik, insbesondere Nullstromverstärker, und nichtlineare Brückenschaltungen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Spannungsabhängiger Scheinwiderstand aus einer auf einem Kern aus ferromagnetischen Ferriten oder Mischferriten mit negativem Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes isoliert angeordneten Spulenwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als Ganzes, mit Stromzuführungen versehen, als Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten der Spulenwicklung parallel geschaltet und im Gebiet der temperaturabhängigen Permeabilitätsänderung betrieben ist.