DE3519185A1

DE3519185A1 - Circuit arrangement and associated device on protection-insulated apparatuses

Info

Publication number: DE3519185A1
Application number: DE19853519185
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Aumeier (Fh), 8430 Neumarkt; Peter Dr.-Ing. Hasse; Raimund 8431 Sengenthal König
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1986-12-04

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement on a protection-insulated apparatus (1) which, in operation, also carries an external earth, and to a network which supplies said apparatus and carries its own earth with it, these two earths being DC-isolated from one another. In order to avoid the risk of flashovers (which could be initiated, for example, by lightning strikes, overvoltage waves or the like) in a manner which is simple in circuitry terms and functions correctly in practise, it is provided that the phases (N, L) of the network be connected to its earth (PE) through overvoltage suppressors (10), for example varistors, and that the earth (PE) of the network be connected via a spark gap (11) to the external earth (16) of the protection-insulated apparatus (1). <IMAGE>

Description

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PATENTANWALT ⁴I Telefon Sa.-Nr. (09 111 SI bO PATENT Attorney ⁴ I. Telephone Sa.-No. (09 111 SI bO

zügel. Vertreter beim Europ. Patentamt ^ü reins. Representative at the Europ. Patent Office ^ü

European Patent Attorney OC 1 Q 1 OCEuropean Patent Attorney OC 1 Q 1 OC

2B.05.19B5 R-gi2B.05.19B5 R-gi

Firma Dehn + Söhne GmbH +Co. KG
Rennweg 11 - 15, 8500 NürnbergCompany Dehn + Söhne GmbH + Co. KG
Rennweg 11 - 15, 8500 Nuremberg

"Schaltungsanordnung und zugehörige Vorrichtung an schutzisolierten Geräten""Circuit arrangement and associated device on double-insulated devices"

Die Erfindung betrifft zunächst eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Dabei ist unter dem Begriff "schutzisolierte Geräte" primär an netzgespeiste Signalverstärker oder Signalumsetzer mit schutzisoliertem Netzeingang gedacht, die neben dem Netzversorgungseingang über einen oder mehrere Signalein- bzw. -ausgänge verfügen, die im normalen Betriebsfall eine galvanische Trennung zur Netzseite aufweisen (z.B. Antennenverstärker, Signalumsetzer) . Der Signalverstärker kann dabei Bestandteil der Antennenanlage (übliche Hausantenne oder auch Kabelfernsehanlage) sein.The invention initially relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1. It is under the term "double-insulated devices" primarily to mains-fed signal amplifiers or signal converters with double-insulated Mains input that has one or more signal inputs or outputs in addition to the mains supply input, which in normal operation have galvanic isolation from the mains side (e.g. antenna amplifier, signal converter) . The signal amplifier can be part of the antenna system (common house antenna or cable television system) be.

Derartige schutzisolierte Geräte (z. B. der Schutzklasse II) haben als Stromanschluß einen zweipoligen Stecker (sogenannter Euro-Stecker), jedoch ohne eine diesem Stromanschluß unmittelbar zugeordnete Erde. Solche schutzisolierten Geräte, z. B. die genannten Verstärker, können aber Einbauteile, z. B. eine Elektronik, aufweisen, dieSuch double-insulated devices (e.g. protection class II) have a two-pin plug as a power connection (so-called Euro plug), but without an earth directly assigned to this power connection. Such double-insulated Devices, e.g. B. the amplifier mentioned, but can be built-in parts such. B. an electronics, which

über eine fremde Erde (z. B. Erde des Antennenkabels) geerdet ist. Diese Elektronik und die Fremderde sind vom Netzeingang des schutzisolierten Gerätes galvanisch getrennt. Auch besteht keine unmittelbare galvanische Verbindung dieses Einbauteiles und der fremderde mit den Phasen des Netzes und der dazugehörigen Erde/(PE).via a foreign earth (e.g. earth of the antenna cable) is grounded. This electronics and the stranger are galvanic from the mains input of the double-insulated device separated. There is also no direct galvanic connection between this built-in part and the foreign earth with the Phases of the network and the associated earth / (PE).

Bei Schaltungsanordnungen der vorgenannten, bekannten Art können am Netz oder auch z. B. an einer in das schutzis'olierte Gerät führenden Signalleitung (z. B. Antennenzuleitung) auftretende Überspannungen das schutzisolierte Gerät beschädigen. Diese Überspannungen können von den Phasen des Netzes unmittelbar auf die beiden Anschlußleitungen der Netzeinspeisung des schutzisolierten Gerätes übergehen und zu Überschlagen zur Signalseite führen. Es können aber auch durch Überschläge zwischen der Erde des Netzes zu den Anschlußleitungen des Netzes an Näherungsstellen Überspannungen in der erwähnten Form auftreten. Auch eine Umkehrung ist möglich.In circuit arrangements of the aforementioned, known type can be connected to the network or z. B. at one in the Protective insulated device leading signal line (e.g. antenna feed line) occurring overvoltages the protective insulated Damage the device. These overvoltages can directly affect the two connection lines from the phases of the network the mains supply of the fully insulated device and to rollover to the signal side to lead. But it can also occur through flashovers between the earth of the network and the connection lines of the network Overvoltages in the form mentioned occur at proximity points. A reversal is also possible.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher zunächst darin, eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß die vorgenannte Gefahr der Überschläge (die z. B. durch Blitzeinschläge, Überspannungswellen oder dergleichen ausgelöst werden könnten) in einer schaltungstechnisch einfachen und in der Praxis einwandfrei funktionierenden Weise zu beseitigen.The object of the invention is therefore initially to provide a circuit arrangement according to the preamble of the claim 1 to the effect that the aforementioned risk of flashovers (e.g. caused by lightning strikes, Overvoltage waves or the like could be triggered) in a simple circuit and to eliminate in practice a perfectly functioning way.

Die Lösung dieser Aufgabe wird zunächst, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, in den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gesehen. Während im Normalbetrieb, d.h. wenn keine Überspannungen auftreten,The solution to this problem is first, based on the preamble of claim 1, in the features of Characteristic of claim 1 seen. During normal operation, i.e. when no overvoltages occur,

das schutzisolierte Gerät, seine Einbauteile und die dazugehörige Fremderde mit der Netzerde galvanisch nicht unmittelbar verbunden sind, erfolgt eine kurzzeitige Ver bindung beim Auftreten der Überspannung über die Funkenstrecke. Damit wird der das Gerät gefährdende Potentialunterschied ausgeglichen. Sofern erforderlich erfolgt zugleich ein Ausgleich schädlicher Spannungsdifferenzen zwischen den Phasen des Netzes und dessen Erde mit Hilfe der Überspannungsableiter, z. B. Varistoren. Ein weiterer Vorteil besteht bei der sich aus überbegrif: und Kennzeichen ergebenden Schaltungsanordnung, daß keine schädliche Induktionsschleife zwischen Fremderde und Netzerde am schutzisolierten Gerat zur Netzseite besteht. Auch besteht bei dem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung, nämlich netzgespeiste Signalverstärker nicht unmittelbar die Notwendigkeit, die Fremderde mit der örtlichen Erde zu verbinden. Dies würde die Signalverarbeitung beeinträchtigen.the fully insulated device, its built-in parts and the associated foreign earths are not directly galvanically connected to the mains earth, a short-term ver bond when the overvoltage occurs across the spark gap. This compensates for the potential difference that could endanger the device. If necessary, takes place at the same time a compensation of harmful voltage differences between the phases of the network and its earth using the surge arrester, e.g. B. Varistors. A There is a further advantage in the circuit arrangement resulting from the generic term: and characteristics that no harmful induction loops between strangers and mains earth on the fully insulated device on the mains side. Also exists in the preferred field of application of the invention, namely mains-fed signal amplifiers, do not immediately eliminate the need for foreigners to connect with the local earth. This would affect the signal processing.

Die vorgesehen^ Funkenstrecke muß all den Bedinungen genügen, die an die jeweilige Anlage, insbesondere das zugehörige Netz, gestellt werden. Dies-betrifft vor allem die Anforderung der Schutzisolierung des Gerätes. In ddm Zusammenhang wird eina bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in den Merkmalen des An-Spruches 2 gesehen. Dies ergibt eine entsprechend hohe Isolationsfähigkeit im normalen Betriebszustand. Die Wechselansprechspannung muß über 2,5 kV liegen.The provided spark gap must meet all the conditions that are placed on the respective system, in particular the associated network, are sufficient. This concerns above all the requirement for protective insulation of the device. In this context, a preferred embodiment is provided the invention in the features of claim 2 seen. This gives a corresponding high insulation capacity in normal operating condition. The alternating response voltage must be above 2.5 kV.

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Ferner empfiehlt es sich und gehört ebenfalls zur bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die Funkenstrecke gemäß Anspruch 3 auszugestalten. Damit werden nicht nur wiederholte Überspannungen abgeleitet, sondern ist ferner gesichert, daß auch eine wiederholte Beanspruchung der Funkenstrecke durch Stoßströme oder Blitzteilströme deren Funktionsbereitechaft nicht beeinträchtigt. Im ungestörten Betriebsfall ist somit stets eine genügende Isolationsfestigkeit vorhanden.Furthermore, it is recommended and also belongs to the preferred embodiment of the invention, the spark gap to design according to claim 3. This not only dissipates repeated overvoltages, but also is also ensured that repeated stress on the spark gap by surge currents or Partial lightning currents do not affect their functionality. In the case of undisturbed operation, there is always sufficient insulation strength.

Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine möglijChst einfache apparatemäßige Ausführung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung zu schaffen. Hierzu sind zunächst die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Eine solche Vorrichtung umschließt mit ihrem Gehäuse alle erforderlichen Teile und hat zugleich die notwendigen Anschlußmittel für die Verbindung der Ausgangsseite der Funkenstrecke mit der Fremderde. Eine solche Vorrichtung ist also einfach zwischen das ankommende Leitungsnetz und das zu schützende Gerät zu schalten und dabei mit dessen Fremderde zu verbinden. Es ist nicht notwendig, noch irgendwelche weitere Schutzmaßnahmen am Netz vorzusehen .Furthermore, the object of the invention is to provide the simplest possible apparatus-related design of the To create circuit arrangement according to the invention. For this purpose, the features of claim 4 are first of all intended. Such a device encloses all necessary parts with its housing and has at the same time the necessary connection means for connecting the output side of the spark gap with the Strangers. Such a device is therefore simply between the incoming line network and the one to be protected To switch the device and connect it to its stranger. It is not necessary nor any take further protective measures on the network.

Ist eine solche Vorrichtung gemäß Anspruch 5 ausgestaltet, so kann man wahlweise eine von ihr zUr Fremderde führende Verbindungsleitung oder aber eine gesonderte Verbindungsleitung vorsehen, die sowohl an die Fremderde als auch an die Anschlußklemme der Vorrichtung angeschlossen wird.If such a device is designed according to claim 5, so you can choose either a connecting line leading from it to strangers or a separate one Provide connection line that both to the foreigner and to the terminal of the device is connected.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung¹sind den nachstehend erläuterten und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung zu entnehmen. Die im wesentlichen schematischeh Zeichnungen zeigen:Further details and advantages of the invention ¹ can be found in the exemplary embodiments of the invention explained below and shown in the drawing. The essentially schematic drawings show:

Fig. 1: eine prinzipielle Schaltanordnung nach der Erfindung,Fig. 1: a basic circuit arrangement according to the invention,

Fig. 2: ein Anwendungsbeispiel der Erfindung,Fig. 2: an application example of the invention,

Fig. 3: eine Vorrichtung nach der Erfindung in der Seitenansicht mit Einbauteilen,3: a device according to the invention in a side view with built-in parts,

Fig. 4: eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 3.FIG. 4: a perspective view of the device according to FIG. 3.

Fig. 1 zeigt das zu schützende schutzisolierte Gerät 1 mit seinen an das Netz anzuschließenden Zuleitungen 2, 3, die bevorzugt als Euro-Stecker ausgebildet sind und an die Kontakte 4, 5 angeschlossen werden- Diese Kontakte führen über Leitungen B, 7 zu den beiden Phasen N und L des Nptzes, z. B. eines Netzsteckers 8. Das Netz besitzt ferner eine Erdleitung PE, an die eine Leitung 9 angeschlossen ist. Die Phasen B, 7 sind durch Überspannungsableiter 10, z. B. Varistoren, jeweils mit der Erdleitung 9 verbunden. Ferner ist an die Erdleitung 9 die Eingangsseite II¹ einer Funkenstrecke 11 angeschlossen, während die Ausgangsseite 11" dieser Funkenstrecke entweder zu einer Anschlußklemme 12 oder zu einer Verbindungsleitung 13 führt.Fig. 1 shows the protective insulated device 1 with its supply lines 2, 3 to be connected to the network, which are preferably designed as Euro plugs and are connected to the contacts 4, 5. These contacts lead via lines B, 7 to the two Phases N and L of the Nptzes, z. B. a mains plug 8. The network also has a ground line PE to which a line 9 is connected. The phases B, 7 are through surge arresters 10, z. B. varistors, each connected to the ground line 9. Furthermore, the input side II ^{1 of} a spark gap 11 is connected to the earth line 9, while the output side 11 ″ of this spark gap leads either to a connecting terminal 12 or to a connecting line 13.

Das zu schützende Gerät besitzt elektrische Anbau- bzw. Einbauteile, die schematisch mit 14 angedeutet sind und mit den übrigen elektrischen Teilen des Gerätes 1 keine galvanische Verbindung haben. Sie sind über die Leitung 15 mit einer Fremderde 16, *z. B. einer Potentialausgleichsschiene leitend verbunden, wobei diese Fremderde keine galvanische Verbindung mit der Erdleitung 9 bzw. PE des Netzes hat. Gemäß der Erfindung wird jedoch die Ausgangsseite 11" der Funkenstrecke 11 mit der Fremderde 16 verbunden, z. B. über die Leitung 13 und die Anschlüsse 17, 18. Damit werden die eingangs erläuterten Schutzmaßnahmen bewirkt.The device to be protected has electrical add-on or built-in parts, which are indicated schematically with 14 and have no galvanic connection with the other electrical parts of the device 1. You are on line 15 with a stranger 16, * z. B. a potential equalization bar conductively connected, this foreign earth has no galvanic connection with the earth line 9 or PE of the network. According to the invention, however, the output side 11 ″ of the spark gap 11 is connected to the foreign earth 16, for example via the line 13 and the connections 17, 18. This brings about the protective measures explained at the beginning.

Fig. 2 zeigt einen Anwendungsfall der Erfindung, wobei von der Funktion her gleiche Bauteile mit den Bezugsziffern der Fig. 1 versehen sind·. Der Euro-Stecker 19 des hier als Verstärker ausgebildeten Gerätes 1 wird in die Kupplung 4, 5 einer Vorrichtung 20 gesteckt, die an ihrer anderen Seite den Stecker 8 aufweist, welcher in die Netzsteckdose 21 einsteckbar ist. An die Potentialausgleichsschiene 16 kann auch noch der Mantel bzw. der Schirm 22 der Antenne 23 angeschlossen werden (siehe Leitung 24). Die Ableitung zur Erde erfolgt über die Antennenerdung 25 (nach VDE 0855). Die Leitung 26, deren Schirm 27 ebenfalls geerdet ist (siehe Leitung 28), führt zum Empfänger. Wie erwähnt könnte anstelle der Antenne 23 und deren Einführungen auch ein anderes Zuleitungskabel (Signalleitung) in analoger Weise vorgesehen und angeschlossen sein.Fig. 2 shows an application of the invention, wherein components that are functionally identical are provided with the reference numerals of FIG. The euro plug 19 of the device 1, designed here as an amplifier, is plugged into the coupling 4, 5 of a device 20, which has the plug 8 on its other side, which can be plugged into the mains socket 21. To the Equipotential bonding rail 16 can also be connected to the jacket or the screen 22 of the antenna 23 (see line 24). The grounding is carried out via the antenna earthing 25 (according to VDE 0855). Line 26, whose screen 27 is also earthed (see line 28), leads to the receiver. As mentioned, instead of the Antenna 23 and its entries also provide another feed cable (signal line) in an analogous manner and be connected.

Die Funkenstrecke hat den Bedingungen der jeweils vorgesehenen Schutzisolierungsklasse zu entsprechen, be-The spark gap must meet the requirements of the respective protective insulation class,

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vorzugt ist dabei an die Schutzisolierungsklasse II gedacht. Ferner soll die Funkenstrecke auch wiederholten Beanspruchungen gewachsen sein. Hierzu empfiehlt es sich, sie gemäß der Funkenstrecke It. DL-PS 29 34 auszubilden. Dies ist eine Funkenstrecke, insbesondere für die Begrenzung von Überspannungen in Niederspannungsanlagen und für die blitzschutzmäßigu Koppelung galvanisch getrennter Kreise.Preference is given to protective insulation class II. Furthermore, the spark gap should also be repeated To be able to cope with the stresses and strains. For this it is recommended to use them according to the spark gap in accordance with DL-PS 29 34 to train. This is a spark gap, in particular for limiting overvoltages in low-voltage systems and for the lightning protection coupling of galvanically separated circuits.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist vorrichtungsmäßig gemäß den Fig. 3, 4 verwirklicht. In einem aus zwei Hälften 29, 30 bestehenden Gehäuse sind die Varistoren 10 und die Funkenstrecke 11 untergebracht. Ferner befinden sich innerhalb des Gehäuses die im einzelnen nicht mit dargestellten Leitungen 6, 7, 9.The circuit arrangement according to the invention is device-wise according to FIGS. 3, 4 realized. In a housing consisting of two halves 29, 30 are the Varistors 10 and the spark gap 11 housed. Furthermore, the im individual lines 6, 7, 9, not shown.

Ferner sind mit den vorhergehenden Figuren identische Bauteile mit den gleichen Ziffern versehen. Lntweder anstelle der Leitung 13 oder aber auch zusätzlich dazu kann im Gehäuseteil 30 die Anschlußklemme 12 vorgesehen sein, die ebenfalls mit der Ausgangsseite 11" der Funkenstrecke 11 verbunden ist. An dieser Klemme 12 wäre eine in der Zeichnung nicht gesondert dargestelle Verbiniungsleitung anschließbar, die mit ihrem anderen Ende an die Fremderde 16, z. U. deren Kontakt 18, angeschlossen ist.Furthermore, components identical to those in the preceding figures are provided with the same numbers. Either instead of the line 13 or in addition to it the connection terminal 12 can be provided in the housing part 30, which is also connected to the output side 11 " the spark gap 11 is connected. At this terminal 12 one would not be shown separately in the drawing Connection line can be connected, the other end to the foreign earth 16, z. U. their contact 18, connected.

Claims

Patent and protection claims:

1. Circuit arrangement on a fully insulated device that carries external earth during operation and a feeding network with its own earth, these two earths being galvanically separated from one another, characterized in that the phases (N, L) of the network with its Earth (PE) through surge arrester (10), e.g. B. varistors are connected and that the earth (PE) of the network is connected via a spark gap (11) to the external earth (16) of the fully insulated device (1).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by a spark gap (10) which meets the conditions Class II protective insulation is sufficient.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized by a spark gap, ζ. B. in the Design according to DE-PS 29 34 237, which can withstand any number of surge current loads.

4. Device in execution of a circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by a housing with plug or coupling for connecting the network and another coupling or plug for connecting the fully insulated device, with the housing being the surge arrester (10), the spark gap ClI) and the associated The connecting lines are enclosed and that the spark gap (11) on the output side (H ") either with an externally accessible terminal (12) or a line (13) is, which protrudes from the housing (29, 30) and a connection at its free end or terminal (17) for connection to the foreign earth (16, 18) carries.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the housing has both the connecting terminal (12) and the line (13), these parts being electrically connected to the output side (H ") of the spark gap (11) are connected.