183537. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés széles frekvencia tartományban működő zavarszűrő tekercsek vasmagjainak készítésére
1 183 537 9 Mint ismeretes, napjainkban egyre jobban elterjednek a félvezető kapcsoló elemekből (tirisztor, triac) készült szabályozó eszközök, mind az ipari, mind a háztartási berendezésekben. A teljesítmíny változtatása a kapcsoló elemek segítségével úgy érhető el, hogy a váltakozó áramot más-más fázispontban kapcsoljuk be minden félperióduson belül, adott tápfeszültség mellett. Minél később kapcsolódik be az áram, annál kisebb a fogyasztóra jutó teljesítmény. Be- és kikapcsolásnál a fogyasztóra eső leszültség ugrásszerűen változik, ami az áramerősség ugrásszerű megváltozását vonja maga után. Ez a vá tozás 90°-os fázisnál a legnagyobb. Minél meredekebben fut fel az áram a bekapcsolás után, annál több felharmonikus keletkezik, ami a rádióhullámok tartományába eső zavart jelent. A zaj feszültség spektruma es intenzitása az áramváltozás nagyságától és a kapcsolási felfutás időtartamától függ. A hálózati zavarszűrő tekercs alkalmazásával a felfutási idő hosszabbodik meg, 1 /rsec-ról 20—40 /rsec-ra az induktivitás nagyságától függően és így a zajspektrum intenzitása lecsökken. L, C zavarszűrőket alkalmazva, ahol az induktív impedancia dominálja a kapacitívet, (xL>xc), a zajcsökkentés szokásos képlete: R---------- co2 ’ L • C (1) k i Példaképpen említhetjük a fényerőszabályozó kapcsolót, ami zavarszűrő nélkül 120 dB (tV) zajt idéz elő 150 kHz-en. A megengedett szint 70 dB, a szüksége:, zavarelnyomás tehát 50 dB. A zavarszűrő kondenzátorának kapacitását 0,15 /rF-ra választva (nagyobb kapacitás már zavarná a kapcsolóelem működését/ a szükséges induktivitás 2,3 mH. Ismeretesek olyan megoldások, amelyek szűrőtekercs maganyagának készítésére alkalmi sak. Ilyenek például a Siemens-cég által 'orgalmazott B 82603—V—B jelű toroid tekercsek 1,(—16 A-ig. Ezen megoldások közös vonása, hogy a maganyag a következő ismert lágymágneses anyagokból, illetve ezek kombinációjából tevődik össze: permalloy, Fe—3,2Si transzformátor lemez és lágyí irrit. Az említett Siemens toroid tekercsmag például permalloy és Fe—Si transzformátor szalagpár együtte ; feltekercselésével készült, hogy eleget tegyen a ketté s követelményeknek: egyrészt, nagy kezdőpermeabilitás (/<,) másrészt nagy telítési mágneses tér (Hs). A permalloy kis áramoknál, míg a Fe—Sí nagy áramokról (nagy terhelésnél) biztosítja a maganyag szükséges permeabüitását. Ezen ismert anyagok közös hátránya, hogy előállításuk költséges és bonyolult eljárást igényel. A permalloy és Fe—Sí szalagokat az ismert metallurgiai gyakorlat többszörös hengerléssel és hőkezeléssel állítja elő, tetemesen megnövelve így az előállítási költségeket. Ezen túlmenően a transzformátor lemez felületét külön eljárással szigetelő réteggel kell bevonni, hogy csökkentsék az örvényáramú veszteségeket. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése és olyan megoldás kialakítása, amellyel olcsó anyagokkal és egyszerű technológiai lépésekkel kis sorozatgyártás esetén is gazdaságos gyártás válik lehet ívé. A találmánnyal megoldandó feladat a fenti cél megvalósítása úgy, hogy a tekercsmag anyag megfelelő megválasztásával az ismert, azonos méretű tekercsnél olcsóbb legyen és nagyobb zavarelnyomást eredményezzen. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kettős követelménynek (nagy /lu, nagy Hs) bizonyos fémüvegek önmagukban eleget tesznek, valamint az, hogy a kapcsoló elemek zavarelnyomása a tekercsben tárolható mágneses energiával arányos. Ezt az energiát azáltal növeljük meg, hogy a fémüveg összetételét a lehető legnagyobb telítési indukcióra optimalizáljuk, majd mágnesteres hőkezeléssel javítjuk a mágneses tulajdonságokat. A találmány tehát eljárás és elrendezés zavarelnyomó tekercsmag készítésére, mely az ismerteknél olcsóbb, ugyanakkor nagyobb zavarelnyomást biztosít. A találmány szerinti eljárás lényege abban van, hogy nagy telítési mágnesezettségű szalagot készítünk a kívánt szélességben és ezt a kívánt átmérőre ragasztással, szigeteléssel tekercseljük. A toroid magot 100—300 °C-on 1—3 óráig hőkezeljük úgy, hogy az 5—50 A/cm intenzitású mágneses tér merőleges a toroid síkjára. így irányított doménszerkezet jön létre, aminek eredményeképpen a mágnesezési görbe ellaposodik és ez növeli a térfogategységben tárolható mágneses energiát. Ugyanakkor a laposabb mágnesezési görbéhez tartozó mágnesezési folyamatokban megnő a doménforgások szerepe a doménfai eltolódásokkal szemben, ami megnöveli a permeabilitás frekvenciától független tartományát és ezáltal javul a tekercs zavarelnyomó képessége. A találmány értelmében célszerű, ha a vasmag keresztmetszetét úgy számítjuk ki, hogy a terheléstől függő maximális áram értékét megszorozzuk a kívánt zavarszűrési aránnyal. Az így kapott számértéket elosztjuk a lineáris approximációban megengedett legnagyobb indukció és a menetszám szorzatával. Az így kapott számértéket elosztjuk a körfrekvencia négyzetével, valamint a szűrés során alkalmazott kapacitás értékével. Nevezetesen célszerű, ha a felcsévélt tekercsmagot olyan szolenoid alakú fűtőtestbe helyezzük, mely nemcsak a szükséges hőmérsékletet állítja elő, hanem a mágneses teret is. Célszerű továbbá, ha fémüvegként Feioo-m(Si*ByQ)ra alkalmazunk. A szokásos összetétel 16áms22, 4áxs 12, 8sys 14, Ö£z^6. A találmány szerinti elrendezés abban van, hogy elrendezésnek csévetestjei, görgői, kádja, továbbá szigetelő és ragasztó anyaga és hőkezelője van. A találmány értelmében célszerű, ha a hőkezelőnek egyenárammal táplált szolenoid alakú fűtőtestje van. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, amelyen az ismert és a találmány szerinti elrendezés néhány példakénti kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra az ismert és a találmány szerinti zavarszűrő tekercs példakénti kiviteli alakját, a 2. ábra a találmány szerinti csévélő elrendezés példakénti kiviteli alakját szemlélteti, 3. ábra a találmány szerinti mágnesteres hőkezelő elrendezés példakénti kiviteli alakját szemlélteti. Az 1. ábra az ismert zavarszűrő tekercs kiviteli alakját mutatja, melynek tekercs 11 magja és 12 tekercse van. A tekercs 11 mag egymás mellé helyezett 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 00 35 2
