DE2555246A1

DE2555246A1 - Power supply for screened equipment enclosure - incorporates low pass filter on isolating transformer secondary side and overvoltage discharge elements on primary side

Info

Publication number: DE2555246A1
Application number: DE19752555246
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Ernst; Rudolf Reiter
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 1975-12-09
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1977-06-16

Abstract

The equipment components in a screened enclosure are fed from an AC source itself in a screened case. On the primary side of the isolating transformer discharge elements are connected to each input lead, to divert over-voltages to earth. A screen lead may be similarly protected. On the secondary side a low pass filter to eliminate electromagnetic impulses is connected to each lead. In single phase one end of the secondary winding is earthed to give voltage equalisation and the filter connected to the unearthed line. The filter typically provide damping of the order of 60 db in the range 10 to 10 Hz.

Description

B E 5 C H R E 1 B U N'GB E 5 C H R E 1 B U N'G

zu der Patentanmeldung betreffend Stromversorgungs-Eingangsschaltung für in einem abgeschirmten Raum angeordnete elektrische Geräte Die Stromversorgung von in einem abgeschirmten Raum, beispielsweise in einer Fahrzeugkabine, angeordneten elektrischen Geräten wie Nachrichtengeräten wirft eine Reihe von speziellen Problemen auf. Die Stromversorgung muss einerseits VDE-gerecht, möglichst nach Schutzklasse 2, sein, wofür die VDE-Vorschrift 0800 insbesondere §§ 18 und 20 Vorschläge machen. Andererseits müssen solche Geräte und Stromversorgungs-Eingangsschaltungen auch blitzsicher und vor allem auch gegen elektromagnetische Impulse (EMP) geschützt sein, die durch Nuklearexplosionen entstehen können. Für den Blitzschutz gibt es die altbekannten Gasentladungsstrecken oder Kathodenfallableiter, für den sogen.to the patent application relating to the power supply input circuit for electrical devices arranged in a shielded room The power supply of arranged in a shielded room, for example in a vehicle cabin Electrical equipment such as communications equipment poses a number of specific problems on. On the one hand, the power supply must be VDE-compliant, if possible according to protection class 2, for which the VDE regulation 0800 in particular §§ 18 and 20 make suggestions. On the other hand, such devices and power supply input circuits must also Lightning-proof and, above all, protected against electromagnetic impulses (EMP) that can be caused by nuclear explosions. For lightning protection there is the well-known gas discharge lines or cathode drop arresters, for the so-called.

EMP-Schutz sind neuerdings auch entsprechende Vorschläge in.EMP protection have recently also been suggested.

Form von Tiefpassfiltern gemacht worden, die beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 105 bis 109 Hz eine Dämpfung grösser gleich 60 dB besitzen. Die VDE-V3rschrift nach schutzisolierter Speisung von Geräten wird am zweckmässigsten durch einen Trenntransformator gelöst, der primärseitig vom Netz über schutzisoliert zugeführte Leitungen gespeist wird und dessen Sekundärseite vorzugsweise einseitig geerdet ist. Es ist auch schon bekannt, bei solchen schutzisolierten Trenntransformatoren primärseitig die erwähnten Blitzschutz-Massnahmen vorzusehen, indem zwischen den schutzisolierten Zuleitungen und einem von den Geräten getrennten Erdanschluss die erwähnten Gasentladungsstrecken oder Kathodenfallableiter geschaltet werden. Wenn bei einer solchen Anordnung gleichzeitig ein EMP-Filter gewünscht wird, so könnte dieses ähnlich wie diese Blitzschutzeinrichtungen primärseitig in die Zuleitungen zum Trenntransformator eingeschaltet werden. Diese Kombination würde jedoch den Nachteil besitzen, dass in jede der schutzisolierten Zuleitungen ein entsprechendg EMP-Filter eingeschaltet werden muss, für einen-zweiphasigen Anschluss also bereits zwei entsprechende EMP-Filter. Für einen mehrphasigen Anschluss wird dieser Aufwand noch entsprechend grösser. Hinzu kommt noch, dass in diesem Fall die Filter sehr aufwendig werden, wenn an dieser Stelle 60 dB Dämpfung erreicht werden soll. Nachdem solche EMP-Filter wegen ihrer Tiefpasseigenschaften ausserdem immer irgendwelche.Kondensatoren gegen Masse aufweisen, wäre bei ihrer primärseitigen Anordnung eine solche Schaltung nicht mehr in die Schutzklasse 2 (Schutzisolation sämtlicher galvanisch mit dem Netz verbundener Teile vor dem Transformator) einzuordnen, sie genügt allenfalls der Schutzklasse 1, da die Kondensatoren primärseitig ja an Gerätemasse liegen.Form of low-pass filters have been made, for example in a Frequency range between 105 to 109 Hz have an attenuation greater than or equal to 60 dB. The VDE-V3rschrift after protective insulated supply of devices is most appropriate solved by an isolating transformer, which is double-insulated from the mains on the primary side supplied lines is fed and its secondary side preferably is grounded on one side. It is already known in the case of such totally insulated isolating transformers provide the mentioned lightning protection measures on the primary side by placing between the protective insulated supply lines and an earth connection that is separate from the devices mentioned gas discharge paths or cathode drop arresters are switched. if an EMP filter is also desired in such an arrangement, so could this, like these lightning protection devices, on the primary side in the supply lines to the isolating transformer. However, this combination would do the Have the disadvantage that in each of the insulated supply lines a corresponding EMP filter must be switched on, so already for a two-phase connection two corresponding EMP filters. This effort is required for a multi-phase connection even bigger. On top of that, in this case the filters are great become expensive if 60 dB attenuation is to be achieved at this point. After this Such EMP filters always have some capacitors because of their low-pass properties have to ground, such a circuit would be with their primary-side arrangement no longer in protection class 2 (protective insulation of all galvanically with the Network of connected parts in front of the transformer), it is sufficient at best protection class 1, since the capacitors are connected to the device ground on the primary side.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stromversorgungs-Eingangsschaltung für in einem abgeschirmten Raum angeordnete elektrische Geräte zu schaffen, die sowohl den höchsten VDE-Vorschriften (-Schutzklasse 2) als auch den Blitzschutz- und EMP-Schutzvorschriften genügt und trotzdem sehr einfach und billig realisiert werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a power supply input circuit for electrical devices arranged in a shielded room, which both the highest VDE regulations (protection class 2) and lightning protection and EMP protection regulations are sufficient and still implemented very easily and cheaply can be.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Stromversorgungs-Eingangsschaltung laut Oberbegriff des Hauptanspruches gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils dieses Hauptanspruches. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich gemäss einer Weiterbildung nach dem Unteranspruch.This task is performed starting from a power supply input circuit according to the preamble of the main claim solved by the features of the characterizing Part of this main claim. A particularly simple structure results according to a further education according to the subclaim.

Durch die erfindungsgemässe Kombination wird erreicht, dass der Trenntransformator, der an sich zum VDE-gerechten schutzisolierten Anschluss vorgesehen ist, wegen seiner zusätzlichen Dämpfungseigenschaften nach Art eins Vorschaltfilters als zusätzliches EMP-Dämpfungsglied wirkt. Damit kann mit einem wesentlich geringerem Schaltungsaufwand das nachgeschaltete EMP-Filter mit Sicherheit die geforderten Dämpfungswerte von mehr als 60 dB in dem angegebenen Frequenzbereich erzielt werden.The combination according to the invention ensures that the isolating transformer, which is intended for VDE-compliant, fully insulated connection because of its additional damping properties like a series filter as an additional one EMP attenuator works. This can be done with significantly less circuit complexity the downstream EMP filter with certainty the required attenuation values of more than 60 dB can be achieved in the specified frequency range.

Ausserdem erfüllt die erfindungsgemässe Schaltung die Forderungen der VDE-Schutzklasse 2, nach welcher sämtliche galvanisch mit dem Netz verbundenen Teile schutzisoliert sein müssen, denn primärseitig sind bei der erfindungsgemässen Kombination ja zwischen den Netz-Zuleitungen und Erde nur die Gasentladungsstrecken des Blitzschutzes vorgesehen. Die erfindungsgemässe Kombination erhöht ausserdem die Verträglichkeit der intern angeschalteten elektrischen Geräte gegen elektromagnetische Einstrahlungen, da das EMP-Filter gleichzeitig auch solche Einstrahlungen dämpft. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung der Trenntransformator nach VDE-Vorschrift sekundärseitig geerdet wird (Potentialausgleich), da dann nur ein einziges EMP-Filter in die Phasenleitung eingeschaltet werden muss während in der anderen bereits geerdeten Schaltung ein solches EMP-Filter überflüssig wird.-Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.In addition, the circuit according to the invention meets the requirements of VDE protection class 2, according to which all galvanically connected to the mains Parts must be insulated, because the primary side of the inventive Combination yes, only the gas discharge paths between the mains supply lines and earth of lightning protection provided. The combination according to the invention also increases the compatibility of the internally connected electrical devices with electromagnetic ones Irradiation, as the EMP filter also attenuates such irradiation at the same time. It is particularly advantageous if, according to a development of the invention, the The isolating transformer is earthed on the secondary side in accordance with VDE regulations (equipotential bonding), because then only a single EMP filter has to be switched on in the phase line while such an EMP filter is superfluous in the other circuit, which is already earthed will.-The invention is based on a schematic drawing of a Embodiment explained in more detail.

Die Figur zeigt das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemässen Stromversorgungs-Eingangsschaltung zum Speisen von elektrischen Geräten G, wie Nachrichtengeräte, Messgeräte oder dergl., die in einem nicht dargestellten abgeschirmten Raum untergebracht sind, aus dem Netz im gezeigten Ausführungsbeispiel aus dem Einphasennetz Ph-MP. Die Eingangsschaltung ist in einem abgeschirmten Gehäuse 1 untergebracht, das seinerseits innerhalb oder auch ausserhalb des die Geräte G aufnehmenden abgeschirmten Raumes untergebracht ist. Die Zuleitungen 2 und 3 sind schutzisoliert ausgeführt und führen zu der Primärseite des Trenntransformators 4. Jede dieser schutzisolierten Zuleitungen 2 und 3 ist über eine gesonderte Blitzschutzstrecke 5 bzw. 6 mit einer gesonderten Erdverbindung 7, beispielsweise einem ausserhalb des Raumes vorgesehenen Erdpfahl, verbunden. Die betriebsspannungfuhrende Blitzschutzstrecke 5 besteht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer relativ schnell ansprechenden Gasentladungsstrecke 8 mit nachgeschaltetem Folgestrom-Begrenzungswiderstand und einem parallel dazu liegenden langsamer ansprechenden, dafür aber grössere Ströme aufnehmenden Kathodenfallableiter 9. Falls erforderlich kann eingangsseitig auch noch ein mit dem Schutzleiter-verbindbarer Schutzkontakt 10 vorgesehen sein, der dann wiederum über eine entsprechende Blitzschutzstrecke mit Erde 7 verbunden ist.The figure shows the basic circuit diagram of a power supply input circuit according to the invention For feeding electrical devices G, such as communication devices, measuring devices or the like., which are housed in a shielded room, not shown, from the In the exemplary embodiment shown, the network consists of the single-phase network Ph-MP. The input circuit is housed in a shielded housing 1, which in turn is inside or also housed outside the shielded room accommodating the devices G is. The supply lines 2 and 3 are designed with protective insulation and lead to the primary side of the isolating transformer 4. Each of these double-insulated supply lines 2 and 3 is via a separate lightning protection section 5 or 6 with a separate earth connection 7, for example an earth post provided outside the room. The lightning protection path 5 carrying operating voltage exists in the exemplary embodiment shown from a relatively quickly responding gas discharge path 8 with a downstream Follow current limiting resistor and a parallel, slower responding, However, cathode drop arrester 9, which absorbs larger currents, if necessary can also have a protective contact that can be connected to the protective conductor on the input side 10 may be provided, which then in turn has a corresponding lightning protection route connected to earth 7.

-Sekundärseitig ist an den Transformator ein sogen. EMP-Filter 11 angeschaltet, das in bekannter Weise aufgebaut und bemessen ist und Tiefpasscharakter besitzt und beispielsweise in der gezeigten Art geschaltet sein kann. Es besitzt z.B. in einem Frequenzbereich von 105 bis 109 Hz eine Dämpfung grösser gleich 6o dB. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der Trenntransformator 4 Potentialausgleich, d.h. die eine Seite seiner Sekundärwicklung ist bei 12 an Masse gelegt und geerdet. In diesem Fall genügt es, wenn das EMP-Filter 11 nur in die eine Phasenleitung 13 des Transformators 4 eingeschaltet wird und die Kondensatoren des EMP-Filters ummittelbar an Masse gelegt sind. Der Transformator 4 wirkt in der dargestellten Schaltung als zusätzliches vorgeschaltetes Dämpfungsglied und unterstützt somit die EMP-Schutzwirkung des eigentlichen nachgeschalteten EMP-Filters 11. Die dämpfende Wirkung des Transformators 4 kann durch einen in die Wicklung eingebrachten Schirm noch erhöht werden. Am Ausgang 14, 15 können die zu schützenden Geräte G angeschaltet sein, bei Bedarf kann auch hier ein zusätzlicher Schutzkontakt 16 vorgesehen sein.-Secondary side is a so-called on the transformer. EMP filter 11 switched on, which is constructed and dimensioned in a known manner and has a low-pass character possesses and can be connected, for example, in the manner shown. It owns E.g. in a frequency range from 105 to 109 Hz an attenuation greater than or equal to 6o dB. In the embodiment shown, the isolating transformer 4 has potential equalization, i.e. one side of its secondary winding is grounded and grounded at 12. In In this case, it is sufficient if the EMP filter 11 is only used in one Phase line 13 of the transformer 4 is switched on and the capacitors of the EMP filters are directly connected to ground. The transformer 4 acts in the illustrated Circuit as an additional upstream attenuator and thus supports the EMP protective effect of the actual downstream EMP filter 11. The damping The effect of the transformer 4 can be achieved by a screen introduced into the winding still to be increased. The devices G to be protected can be switched on at the output 14, 15 If necessary, an additional protective contact 16 can also be provided here.

Die erfindungsgemässe Anordnung kann selbstverständlich in analoger Weise auch bei zwei- oder mehrphasigen Stromversorgungsschaltungen eingesetzt werden, indem ein entsprechend mehrphasiger Trenntransformator verwendet wird und jeder der Primär-bzw. Sekundärwicklungen die vorgeschlagenen Blitzschutz- bzw.The arrangement according to the invention can of course be analogous Can also be used with two- or multi-phase power supply circuits, by using a suitably multi-phase isolating transformer and each the primary or Secondary windings the proposed lightning protection resp.

EMP-Schutzmassnahmen zugeordnet werden. Die erfindungsgemässe Massnahme ist ebenso für andere Versorgungsleitungen geeignet, die in abgeschirmte Räume führen. So kann in analoger Weise beispielsweise eine Fernmelde- oder Daten-Leitung geschützt werden, die zur galvanischen Trennung einen zwischengeschalteten Übertrager (Transformator) aufweist. Die Blitzschutz-Entladungsstrecken sind dann wieder primärseitig und die EMP-Filter sekundärseitig angeordnet. Nachdem solche Fernmeldeleitungen, beispielsweise Vierdrahtleitungen sekundärseitig symmetrisch sein müssen, muss allerdings für jede Sekundärleitung ein gesondertes EMP-Filter vorgesehen werden. Dafür besitzt eine solche Anwendung der Erfindung den zusätzlichen Vorteil, dass aus einer solchen Vierdraht-Speiseleitung mit geringstmögichem.Aufwand in bekannter Weise über die beiden Trenntransformatoren eine sogen. Phantomschaltung aufgebaut werden kann.EMP protective measures are assigned. The measure according to the invention is also suitable for other supply lines that lead into shielded rooms. For example, a telecommunication or data line can be protected in an analogous manner that have an intermediate transformer for galvanic isolation having. The lightning protection discharge paths are then again on the primary side and the EMP filter arranged on the secondary side. After such communication lines, for example Four-wire lines must be symmetrical on the secondary side, but must be for each Secondary line a separate EMP filter can be provided. For that owns a such application of the invention has the additional advantage that from such Four-wire feed line with lowest possible effort in a known manner via the two isolating transformers a so-called. Phantom circuit can be established.

Patentansprüche Claims

Claims

Claims 1. Power supply input circuit for in one shielded room arranged electrical devices with an isolating transformer, Lightning protection discharge paths to earth are connected to its primary-side supply lines are, d u r c h e -k e n n n z e i c h n e t, that in at least one of the secondary Lines (13, 15) of the isolating transformer (4) a protective filter (11) against electromagnetic Impulse (EMP filter) is switched on.

2. A circuit according to claim 1, wherein the secondary winding of the Isolating transformer is earthed on one side (equipotential bonding), d u r c h g It is not noted that only a single EMP filter (11) is in the ungrounded secondary phase line (17) is switched on.