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" Elément de traversée.','
Au passage des lignes électriques à travers des cloi- sons ou parois de blindage, en particulier dans le cas des hautes fréquences, il faut non seulement établir une liaison imperméable aux hautes fréquences entre le conducteur et la paroi de blindage, mais en même temps il faut aussi empêcher des courants à haute fréquence d'entrer, en passant par le conducteur traversant ou de passage, dans l'espace situé au-delà de la paroi de blindage. On satisfait à la fois à ces deux exigences en employant un conden- sateur dit de traversée, qui, d'une part, donne la liaison imper- méable aux hautes fréquences désirée et constitue en même temps
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une résistance de dérivation, dépendante cependant de la fréquen- ce, par rapport au potentiel de la cage de blindage.
Selon la grar deur de la capacité, mais en particulier aussi selon sa réalisa- tion constructive, la résistance dite du noyau (Kernwiderstand) du condensateur est suffisamment faible jusqu'à des fréquences de différentes hauteurs. Par résistance du noyau, on entend ici, comme on le sait, le rapport entre la tension de sortie et le cou- rant d'entrée du quadripôle en service ouvert. La variation liné- aire de la résistance du noyau en fonction de la fréquence ne se maintient cependant plus après qu'une certaine fréquence limite a été atteinte, à savoir la fréquence pour laquelle des effets d'inductance du condensateur sont causés par le champ magnétique qu'il produit. On peut diminuer fortement ces perturbations par des mesures connues, à savoir par des influences d'amortissement.
On peut aussi réaliser le dispositif de traversée sous la forme d'un filtre passe-bas, en mettant deux condensateurs de dériva- tion en liaison avec la ligne que l'on fait traverser et en char- eant magnétiquement la partie ou tronçon de la ligne comprise entre les condensateurs. On obtient ainsi que ce tronçon de la ligne comprise entre les condensateurs, lequel, aux hautes fré- quences, constitue déjà de toute façon une inductance, a son induc- tance encore augmentée et devient ainsi actif dans un sens favo- rable.
Il est toutefois ocmmun à toutes les réalisations citée:' et connues que la courbe de la résistance du noyau, après avoir atteint sa zone la plus basse, commence à monter, parce que les influences inductives dominent, puis redescend, remonte et ainsi de suite, de sorte que dans cette zone ou intervalle de haute fréquence on ne peut pas compter sur un fonctionnement parfaite- ment déterminé. Outre cela, malgré toutes les mesures choisies judicieusement, l'encombrement d'une telle traversée, si l'on veut que la résistance du noyau soit très petite, est tout de
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même encore important et gêne fréquement.
La présente invention a pour obj.et un élément de tra- versée qui, par son fonctionnement, diffère fondamentalement des condensateurs de traversée connus, ou des organes semblables à des filtres de traversée. Sa structure ressemble cependant beau- coup à celle des filtres de traversée connus. Selon l'invention, la capacité de dérivation se compose de deux condensateurs de tra- versée en forme de disques ou de petits tubes, entre lesquels la partie de traversée de conducteur est enveloppée d'un corps à haute perméabilité dont le facteur de perte s'élève toutefois à un multiple de 1 pour la plus basse fréquence de service ou dé régime.
La structure purement extérieure correspond pratique- ment à un dispositif qui est connu sous le nom de filtre de tra- versée en ce sens qu'il existe en effet deux capacités de déri- vation et que la partie du conducteur traverssant comprise entre celles-ci est soumise à une charge magnétique.
Toutefois, alors que jusqu'à présent on s'efforçait d'élever le plus possible l'inductance produite par la partie de liaison du conducteur travers ant et on prévoyait, pour cette rai- son, aussi la charge magnétique, l'élévation de cette inductance est,,dans le présent cas, indésirable au plus haut point. Le corps aimantable doit en réalité correspondre le plus possible à une résistance ohimique, c'est-à-dire présenter des pertes tellement énormes qu'il n'ait qu'une faible perméabilité active. On attache exclusivement de l'importance à augmenter le plus possible la per- méabilité réactive, que, normalement, on ne prend pas du tout en considération.
Pour obtenir ce résultat, on part naturellement, d'une manière rationnelle, d'un corps possédant une perméabilité initiale aussi élevée que possible, mais chez lequel,aux fréquen- ces de service entrant en considération) la perméabilité réactive surpasse de loin la perméabilité active.
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L'avantage qu'offre l'élément de traversée selon l'in- vention est 1 l'obtention de faibles résistances du noyau in- connues jusqu'à présent, c'est-à-dire une dérivation des fréquen- ces indésirables les plus élevées et 2 une courbe de résistance du noyau, qui descend à mesure que ,la fréquence augmente et se rapproche tout au plus asymptotiquement de l'axe des x, sans monter entretemps par suite d'effets inductifs.
En outre, si on prend comme base des résistances du noyau égales, l'élément selon l'invention peut être réalisé beau- coup plus petit en volume et a, vu en section, seulement 1/10 de l'encombrement d'un élément de dérivation de structure connue.
Enfin, l'élément de traversée constitue une construction à la fois extrêmement simple et facile à établir, qui, en particulier, con- vient très bien pour des installations avec des courants d,e servi- ce de grande intensité, parce que seul le conducteur traversant doit avoir une section transversale convenablement adaptée à ces courants de service.
La figure 1 de la planche de dessins ci-annexée repré- sente d'abord, pour faciliter la compréhension, un élément de tra- versée selon l'invention pour lequel on se sert de condensateurs de traversée en forme de disques. Ici, en particulier a désigne un diélectrique en forme de disque, et b un deuxième diélectrique en forme de disque. Tous deux forment la fermeture d'un tube métal lique ou enveloppe tubulaire c dont les deux bouts sont ouverts.
Les armatures des condensateurs de traversée sont disposées de telle manière que l'une a' ou b' embrasse le bord extérieur de l'enveloppe tubulaire et peut être reliée à, celle-ci directement, par exemple par soudage, tandis que l'armature opposée a" ou b" est isolée de l'enveloppe et est connectée avec le conducteur traversant d. L'intérieur de l'enveloppe tubulaire c est rempli par un corps p, à haute perméabilité, qui entoure ou enveloppe le conducteur d, mais qui, dans le présent cas, doit présenter un
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facteur de perte aussi grand que possible. L'ensemble est alors introduite de manière imperméable ou étanche aux hautes fréquences, dans une percée d'une paroi de blindage esquissée, Marquée e.
La figure 2 représente une construction différente mais exerçant le même effet. Ici, il est prévu un diélectrique tabulaire, désigné par f, qui présente)sur sa surface extérieure, un diélectrique continu g. Sur la surface interne de ce corps f sont placées les armatures h et i, qui sont séparées l'une de l'autre par une distance isolante. Les fermetures des extrémités du tube sont constituées par des disques métalliques k et 1, qui sont reliés au conducteur m et qui sont en même temps en contact avec l'armature correspondante h ou i. L'intérieur du dispositif tubulaire est, ici aussi, rempli par' un corps o à haute perméabi- lité et à grand facteur de perte, qui entoure le conducteur tra- versant m.
L'armature extérieure g peut, dans une réalisation con- venable, être soudée directement, par exemple dans la percée d'une paroi'de blindage n. Les calculs et les mesures qui ont été effec- tués pour l'élément de traversée selon l'invention, ont donné un renseignement intéressant. Si l'on suppose comme capacité d'un: condensateur à disques, comme celui qui est employé à la figure 1, une valeur de 3000 picofarads, la résistance du noyau d'un tel ccn densateur dans l'intervalle de fréquence de 50-1000 mégacycles par seconde a une valeur de 1,0-0,4 ohm.
Deux condensateurs de ce type montés en parallèle pré- senteraient donc une résistance du noyau comprise entre 0,5 et
0,2 ohm. Si donc on utilise la disposition ocnstructives selon l'invention et qu'on entoure la partie de conducteur traversant comprise entre ces deux condensateurs à disque, sur une longueur d'environ 20 mm, d'une matière à base de ferrite, ayant une per- méabilité initiale u@ d'environ 1500/uo , qui, dans cet inter- valle de fréquence, possède un facteur de perte sensiblement su- périeur à 1, cet élément de traversée a une résistance de noyau d'environ 2 milliohms, c'est-à-dire que le dispositif connu formé des deux capacités se trouve, quant à la résistance du noyau, vis- à-vis du dispositif selon l'invention dans le rapport de 175 à 1.
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Inversement, si l'on calcule quelle capacité de tra- versée correspond à un élément de traversée selon l'invention et si l'on considère en l'occurence une forme de réalisation conforme à la figure 2, dans laquelle chacune des deux capacités s'élève à 500 pF et si l'on prend comme base une fréquence de service de 100 mégacycles par seconde, l'élément de construction selon l'in- vention, lequel n'a pas tout à fait la grosseur d'un crayon, correspondrait, quant à la résistance du noyau, à un condensateur de traversée de 16700 pF.
On voit par là combien l'élément de tra- versée selon l'invention est plus efficace que les réalisations et mesures connues, cependant qu'il faut toujours prendre en considération que,lorsque les fréquences continuent d'augmenter, les dispositifs connus présentent une augmentation de la résistan- ce du noyau, tandis que dans la disposition selon l'invention elle continue à diminuer sans interruption.
REVENDICATIONS
1. Elément de traversée du type d'un filtre pase-bas formé de deux capacités et d'une résistance en série intercalée ente elles, en particulier pour la dérivation de courantsà haute fréquence indésirables, de préférence des fréquences les plus élevées, d'une ligne de courant de service que l'on fait passer à travers une paroi de blindage, caractérisé en ce que les capa- cités reçoivent la forme de condensateurs de traversée à disque ou tubulaires, éventuellement logés dans une enveloppe entourant l'élément de construction, et en ce que la partie du conducteur traversant comprise entre les capacités est entouréed'un corps de haute perméabilité, dont le facteur de perte est un multiple de 1 pour la plus basse fréquence de service.
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"Crossing element. ','
When passing power lines through partitions or shielding walls, especially in the case of high frequencies, it is not only necessary to establish a high-frequency impermeable connection between the conductor and the shielding wall, but at the same time it must be established. It is also necessary to prevent high frequency currents from entering, through the through or through conductor, into the space beyond the shield wall. These two requirements are satisfied at the same time by employing a so-called feed-through capacitor, which, on the one hand, gives the desired waterproof connection at high frequencies and at the same time constitutes
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a shunt resistance, dependent however on the frequency, with respect to the potential of the shielding cage.
Depending on the size of the capacitance, but in particular also depending on its construction, the so-called core resistance (Kernwiderstand) of the capacitor is sufficiently low up to frequencies of different heights. The term “core resistance” is understood here, as is known, to mean the ratio between the output voltage and the input current of the quadrupole in open service. The linear variation of the resistance of the core as a function of the frequency is however no longer maintained after a certain limit frequency has been reached, namely the frequency at which effects of inductance of the capacitor are caused by the magnetic field. that it produces. These disturbances can be greatly reduced by known measures, namely by damping influences.
It is also possible to make the feed-through device in the form of a low-pass filter, by putting two bypass capacitors in connection with the line which is made to cross and by magnetically charging the part or section of the line. line between capacitors. It is thus obtained that this section of the line between the capacitors, which, at high frequencies, already constitutes an inductance anyway, has its inductance further increased and thus becomes active in a favorable direction.
It is, however, common to all the achievements cited: 'and known that the curve of the resistance of the core, after having reached its lowest zone, begins to rise, because the inductive influences dominate, then descends, rises and so on. , so that in this high frequency zone or interval one cannot count on a perfectly determined operation. In addition, despite all the measures chosen judiciously, the size of such a crossing, if we want the resistance of the core to be very small, is
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even still important and frequently annoys.
The object of the present invention is a feed-through element which, in operation, differs fundamentally from known feed-through capacitors, or members similar to feed-through filters. Its structure, however, closely resembles that of known feedthrough filters. According to the invention, the bypass capacitor consists of two feedthrough capacitors in the form of discs or small tubes, between which the conductor feedthrough part is surrounded by a high permeability body whose loss factor s However, it increases to a multiple of 1 for the lowest operating or operating frequency.
The purely external structure corresponds practically to a device which is known under the name of a feedthrough filter in the sense that there are in fact two bypass capacitances and that the part of the conductor passing through between them is subjected to a magnetic load.
However, while until now, efforts have been made to increase the inductance produced by the connecting part of the through-conductor as much as possible, and for this reason also the magnetic load, the rise of this inductance is, in the present case, highly undesirable. The magnetizable body must in reality correspond as much as possible to an ohimic resistance, that is to say present losses so enormous that it has only a low active permeability. Attention is exclusively attached to increasing the reactive permeability as much as possible, which normally is not taken into consideration at all.
To obtain this result, one starts naturally, in a rational way, with a body having an initial permeability as high as possible, but in which, at the operating frequencies that come into consideration) the reactive permeability far exceeds the permeability. active.
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The advantage of the feed-through element according to the invention is to obtain low core resistances hitherto unknown, that is to say a derivation of the unwanted frequencies at the most. higher and 2 a curve of resistance of the core, which decreases as the frequency increases and approaches at most asymptotically the x-axis, without rising in the meantime as a result of inductive effects.
In addition, if we take equal core resistances as a basis, the element according to the invention can be made much smaller in volume and has, seen in section, only 1/10 of the size of an element. of known structure derivation.
Finally, the feed-through element constitutes a construction which is at the same time extremely simple and easy to set up, which, in particular, is very suitable for installations with high intensity service currents, because only the through conductor must have a cross section suitably adapted to these operating currents.
Figure 1 of the attached drawing board shows first, for ease of understanding, a feedthrough element according to the invention for which feedthrough capacitors in the form of discs are used. Here, in particular a denotes a disc-shaped dielectric, and b a second disc-shaped dielectric. Both form the closure of a metal tube lique or tubular casing c whose two ends are open.
The reinforcements of the feed-through capacitors are arranged in such a way that one a 'or b' embraces the outer edge of the tubular casing and can be connected to it directly, for example by welding, while the armature opposite a "or b" is isolated from the casing and is connected with the through conductor d. The interior of the tubular casing c is filled with a body p, with high permeability, which surrounds or envelops the conductor d, but which, in this case, must present a
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loss factor as large as possible. The assembly is then introduced in an impermeable or leaktight manner at high frequencies, in a breakthrough in a sketched shielding wall, marked e.
Figure 2 shows a different construction but having the same effect. Here there is provided a tabular dielectric, denoted by f, which has) on its outer surface, a continuous dielectric g. On the internal surface of this body f are placed the reinforcements h and i, which are separated from each other by an insulating distance. The closures of the ends of the tube are formed by metal discs k and 1, which are connected to the conductor m and which are at the same time in contact with the corresponding reinforcement h or i. The interior of the tubular device is again filled with a high permeability, high loss factor body which surrounds the through-conductor m.
The outer frame g can, in a suitable embodiment, be welded directly, for example in the opening of a shielding wall n. The calculations and measurements which have been carried out for the feedthrough element according to the invention have given interesting information. Assuming as the capacitance of a disk capacitor, like the one employed in Figure 1, a value of 3000 picofarads, the resistance of the core of such a capacitor in the frequency interval of 50- 1000 megacycles per second has a value of 1.0-0.4 ohms.
Two capacitors of this type connected in parallel would therefore have a core resistance of between 0.5 and
0.2 ohm. If therefore the ocnstructive arrangement according to the invention is used and the part of the through-conductor included between these two disk capacitors, over a length of about 20 mm, is surrounded with a ferrite-based material, having a per - initial meability u @ of about 1500 / uo, which in this frequency range has a loss factor substantially greater than 1, this feedthrough element has a core resistance of about 2 milliohms, c 'That is to say that the known device formed from the two capacitors is, as regards the resistance of the core, vis-à-vis the device according to the invention in the ratio of 175 to 1.
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Conversely, if one calculates which traversing capacitance corresponds to a traversing element according to the invention and, in this case, considering an embodiment according to FIG. 2, in which each of the two capacitors s 'rises to 500 pF and if we take as a basis an operating frequency of 100 megacycles per second, the building element according to the invention, which is not quite the size of a pencil, would correspond, in terms of core resistance, to a 16,700 pF feed-through capacitor.
This shows how much the feedthrough element according to the invention is more effective than the known embodiments and measures, while it must always be taken into consideration that, when the frequencies continue to increase, the known devices exhibit a increase in the resistance of the core, while in the arrangement according to the invention it continues to decrease without interruption.
CLAIMS
1. Pass-through element of the type of a low-pass filter formed of two capacitors and a series resistor interposed between them, in particular for the bypassing of undesirable high-frequency currents, preferably higher frequencies, of a service current line which is passed through a shielding wall, characterized in that the capacitors are in the form of disc or tubular feed-through capacitors, optionally housed in a casing surrounding the construction element , and in that the part of the through conductor included between the capacitances is surrounded by a body of high permeability, the loss factor of which is a multiple of 1 for the lowest operating frequency.