DE6941543U - Entstoeranordnung fuer elektronische anlagen - Google Patents

Description

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SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 2 k OJ(J gg

Berlin und München Werner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen VPA 69/1325 Hf/Hü

Entstöranordnung für elektronische Anlagen

Die Lösung des Problems eines störsicheren Aufbaus elektronischer Anlagen ist mit zunehmender Signalverarbeitungsfrequenz bei kontaktlosen Steuer- und Regelanlagen sowie in datenverarbeitenden Anlagen besonders bedeutungsvoll bei der Projektierung von Anlagen mit schnellen integrierten Schaltkreisen, die in der Regel in Blockbauweise zu einer Vielzahl verschiedenartiger Punktione- , ι gruppen zusammengeschaltet werden. Solche Funktionsbausteine bzw. ! Funktionsgruppen integrierter Schaltkreise sind außerordentlich \ störanfällig gegen von außen einwirkende Fremdstörer. Es ist ·-' zwar üblich, solche Bausteingruppen in allseits abgeschirmte Ge- ; häuse bzw. Schränke einzubauen und deren Wand- bzw. Rahmenteile auf Hasse zu schalten, d.h. zu erden. Es ist auch üblich, die Stromzuführungsleitungen einerseits und die Eingangsleitungen sowie die Ausgangsleitungen andererseits mit einem Metallschirm ■■■ zu versehen und diesen ebenfalls zu erden, und es gehört jiter | zum Stand der Technik, solche Kondensatoren und Filterkctr .na- '. ticion aus RC-, LC-, RLC-Bauelementekombinationen in T- oder | TT-Schaltung aufzubauen und zwischen Stromzuführung (Kabelenden) 'f und Steuerschrank, vorzugsweise im oder am Steuerschrank, vorzu- ! sehen. Auch zwischen Steuerschrank und Eingangs- bzw. Ausgangs- il leitung werden im Bedarfsfalle solche Filteranordnungen vorge- I; sehen. Die Praxis hat jedoch ergeben, daß selbst aufwendige Ent- ! Störungslösungen, insbesondere der Netzentstörung, bei Verwendung eines hinsichtlich Kosten und Platzbedarf überdimensionalen Filters eine Störsicherheit vortäuschen, die überhaupt nicht vorhanden 1st. Durch Versuche konnte festgestellt werden, daß ein großer Filteraufwand unter Umständen weniger wirkungsvoll ist als ein Filter, das nur aus wenigen richtig angeordneten Bauelementen besteht. Das unterschiedliche und meist unzulängliche Dämpfungsvermögen solcher Filter hat, wie erkannt wurde,

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Entstörungsmitt?l häufig eine manchmal mehrere cm lange Verbindungs-| leitung 1 vom Massepunkt des Filters bis zum Masse- (Erd-)Anschluß des Steuerschrankgerüstes erhalten, die wegen der Induktivität dieser Leitung (Induktivität I in der Pig. 1b) die Wirksamkeit des Filters im Hochfrequenzgebiet sehr wesentlich einengt. Eine Steuerung mit schnellen integrierten Schaltkreisen kann durch eine solche unzweckmäßig und unzureichend aufgebaute Entstörmaßnahme gegen hochfrequente Störeinflüsse nicht mehr ausreichend geschützt werden. Die Problematik der Netzentstörung besteht nun im wesentlichen darin, den hochfrequenten Störanteil, der über die Netzzuleitung einfallen kann, unmittelbar am Eingang der Steueranlage hinreichend wegzudämpfen, ohne den Bauelemente aufwand für den Aufbau des Filters in ungebührlichem und kostenforderndem Maß groß halten zu müssen.

Die Neuerung befaßt sich mit der Aufgabe, bei geringstem Aufwand an Entstörmitteln eine wirksame Entstörung zu gewährleisten und vermittelt eine Lehre über den günstigsten Ort für die Unterbringung bzw. Anbringung des Störschutzes im bzw. am Steuerschrank.

Demgemäß bezieht sich die Neuerung auf eine Entstöranordnung für elektronische Anlagen, insbesondere für Steuer- und Hegelanlagen sowie datenverarbeitende Anlagen, und die Neuerung besteht darin, daß die Betriebs- und Steuerströme zu den im Innern eines allseits abschirmbaren und geerdeten Gehäuses (Schrankes) angeordneten elektronischen Bauelementen bzw. Bauelementgruppen in das Gehäuseinnere über Durchführungskondensatoren bzw. Durchführungsfilterkombinationen (als hoch- bzw. niederfrequente Entstörmittel) eingeführt sind, welche in Löchern einer am Gehäuserahmen befestigten Bezugsschiene montiert sind, an der auch die Befestigungsschellen für die Stromzuführungskabel bzw. Signalkabel und deren Schirme in elektrisch gut leitender Verbindung angebracht sind. Nach einem weiteren Merk-

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mal der Neuerung ist die Bezugsschiene isoliert am Gehäuserahmen befestigt und über einen extrem kurzen, niedere»hmigen und induktivitätsarmen Verbindungsleiter, vorzugsweise ein Kupferband, mit dem Grehäuserahmen (Masse, Erde) verbunden. Hierbei soll die Befestigungsstelle des Verbindungsleiters an der Bezugsschiene in unmittelbarer Nähe der für die Hochfrequenzentstörmittel (Durchführungskondensatoren bzw. -filter) vorgesehenen Löcher liegen. Die Bezugsschiene kann auch mindestens an einem ihrer beiden Enden direkt mit dem Gehäuserahmen elektrisch gut leitend, z.B. durch Verechrauben, verbunden sr in, wobei die für die Befestigung der Hochfrequenzentstörmittel (Dvrchführungskondensatoren bzw. -filter) vorgesehenen Löcher der Schiene in unmittelbarer Nähe der Verbindungsstelle zwischen Bezugsschiene und Gehäuserahmen angebracht sein sollen. Im Rahmen der gegebenen Lehre können weitere Entstörmittel, z.B. für die Niederfrequenzentstörung, sowie die Kabelschellen der geschirmten Stromzuführungsbzw. Signalkabel an vom Erdungspunkt wenig entfernteren Stellen der Bezugsschiene angeordnet sein. Ferner soll die aus elektrisch hochleitendem, niederohmigem und induktivitätsarmem Material, z.B. aus Kupfer mit Zinn- oder Silberauflage, bestehende Bezugsschiene im Gehäuseinnern an einer mit dem Gehäuserahmen verbundenen Lochschiene in der Nähe eines in der Gehäusebodenplatte vorgesehenen Kabeleinführungsschlitzes befestigt sein und freie Stellen des Kabeleinführungsschlitzes sollen zweckmäßig durch ein Drahtgeflecht oder durch Blechstreifen abgedeckt sein.

Die der Neuerung entsprechende Einfügung einer Bezugsschiene in Verbindung mit Durchführungskondeneatoren bzw. Durchführungsfiltern gewähleistet durch die damit verbundene elektrische Abtrennung von Außenraum und Innenraum der Steuerung, einen hinreichenden Störschutz, sofern nur dafür gesorgt wird, daß der vorzusehende Hochfrequenzstörschutz und seine Bauelemente mit ihrem Masseanschluß eine möglichst kurze und hinreichend niederohmige und induktivitätsarme Verbindung zum geerdeten Hasseanschluß des Gehäuses (Schrankes) haben und außerdem eine hinreichend gute Schirmerdung aller Eingangs- und Ausgangekabel gewährleistet ist. Demgemäß soll die Bezugsschiene auch alle Kabelschellen aufnehmen, die die Kabelschirme über die Schellen

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niederohmig mit der Bezugsschiene verbinden. An den niederfrequenten Störschutz muß natürlich ebenfalls gedacht werden; jedoch sind die Anforderungen hier geringere, wenn sie auch nicht vernachlässigt werden dürfen. Es genügt aber, wie Erfahrungen aus Versuchen ergeben haben, die Störschutzmittel gegen niederfrequente Störer an entfernteren Stellen der Bezugsschiene anzuordnen, wobei entsprechend der vorher gegebenen Lehre auch diese Störschutzmittel als Durchführungselemente in entsprechenden Löchern der Bezugsschiene montiert sein können. Diese können jedoch auch von der Schiene entfernt als vor- oder nachgeschaltete Filter in herkömmlicher Bauweise aufgebaut sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung sei nachstehend anhand der Fig. 2a und 2b näher erläutert.

Die Fig. 2a veranschaulicht in perspektivischer Darstellung ein metallisches, vorzugsweise geerdetes Gehäuse oder Schrankgerüst 1 m t in der Bodenplatte 2 vorgesehenem Kabeleinführungsschlitz 3 für die betriebsstrom- (Netzstromversorgung) und steuerstromführenden Kabel 4 zu den im Innern des Schranke8 1 vorgesehenen, nicht dargestellten, Steuerbausteinen. Etwas in das Innere des Schrankes eingezogen, befinden sich , z.B. angeschweißt an die Seitenwände, Lochschienen 5, an die die Bezugsschiene 6 angeschraubt werden kann. Die Bezugsschiene 6 weist Löcher 7 für die Hochfrequenzstörschutzmittel und Löcher β für die Niederfrequenzstörschutzmittel der Netzleitungen auf. Sowohl die Hochfrequenzstörschutzmittel als auch die Niederfrequenzstörschutzmittel sind in die Löcher 7 bzw. 8 einschraubbare Durchführungskondensatoren oder im Bedarfsfalle Durchführungsfilterkombinationen, deren Schaltungsaufbau im Rahmen der vorliegenden Neuerung unwesentlich ist. Die Kabelschellen 9 für die Kabel 4 sind unmittelbar auf der Bezugsschiene 6 befestigt und stellen eine elektrisch gut leitende Verbindung zwischen den nicht veranschaulichten Kabelschirmen zur Bezugsschiene 6 her. Die Bezugsschiene 6 besteht aus niederohmigem, induktiv!tätearmem, hochleitendem Material, z.B. aus Kupfer mit Zinn- oder Silberauflage, und kann isoliert an den Lochschienen 5 befestigt

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sein, wobei ein kurzes Kupferband 10 eine gut leitende elektrische Verbindung zwischen der Lochschiene 5 und der Stelle der Bezugsschiene 6 herstellt, nahe der die Löcher 7 für die Hochfrequenzentstörmittel der Stromversorgung angebracht sind. Die Bezugsschiene 6 kann aber auch. - zumindest einseitig - elektrisch gut leitend direkt vermittels Schraubenbolzen 11 an der Lochschiene 5 befestigt sein» während das andere Ende der Bezugsschiene 6 entweder in gleicher Weise oder - wie die Fig. 2b hervorhebt - vermittels eines Isolierklötzchens 12 mit dem Gehäuserahmen 1 bzw. der en- sprechenden Lochschiene 5 (nicht dargestellt) verbunden sein kann. Die Niederfrequenzentstörmittel in den Löchern 8 der Bezugsschiene 6 können - wie in Fig. 2a veranschaulicht - an einer Stelle der Schiene 6 angeordnet sein, die weiter entfernt vom Massepunkt 10 bzw. 11 der Bezugsschiene liegt oder von der Schiene entfernt angebracht sein.

Durch Verwendung von Lochschienen 5 für die Befestigung der Bezugsschiene 6 ist eine Höhenverstellung der Bezugsschiene möglich, wodurch empirisch die für die Störbefreiung noch zulässige Lage der Bezugsschiene 6 (Entfernung von den Kabeleinführungsschlitzen) mit ihr*n Entstörungsbauelementen bestimmt werden kann.

Die Durchführungselemente in den Löchern 7 bzw. 8 sollen im wesentlichen zum Zuführen des Netzes (Einphasennetz bzw. Drehstromnetz) dienen; dabei werden vermittels der Hochfrequenzentstörmittel in den Löchern 7 die Hochfrequenzstörungen über die Bezugsschiene 6 auf kürzestem Wege zur Schrankmasse 1 abgeleitet, wobei bei leitender Verbindung der Bezugsschiene 6 mit den Lochblechen 5 eine galvanische Ableitung, bei isolierter Befestigung eine hochfrequenzmäßige Ableitung der Störströme über einen zusätzlich bei 7 angeordneten Hochfrequenzkondensator von der Bezugsschiene 6 zur Schrankmasse 1 erreicht werden kann.

Durch die Verwendung von Durchführungskondensatoren bzw. Durchführungsfiltern, die onmittelbar auf der Bezugsschiene 6 befestigt sind, läßt sich eine optimale Dämpfung erreichen. Erst

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durch die Versandung solcher Durchführungsentstörmittel ist ei:ue Dämpfung von Storspannungen bis zu hohen Frequenzen (etwa 300 MHz bis 1 GHz) möglich, während Breitbandkondensatoren aufgrund der gewonnenen Versuchsergebnisse nur etwa bis zum Bereich zwischen 10 und 20 MHz brauchbar erscheinen, während stirnseitig kontaktierte Hochfrequenzkondensatoren (ca. 1 MHz) eine wesentlich niedriger liegende Eigenresonanz besitzen. Oberhalb der Eigenresonanz aber verhalten sich Kondensatoren etwa wie Induktivitäten.

Der in der Pig. 2a veranschaulichte Kabeleinfülirungsschlitz 3 sollte bis auf diejenigen Stellen, an denen die Kabel 4 durchtreten, durch ein Drahtgeflecht oder durch Blechstreifen abgedeckt sein.

2 Figuren

7 Schutzansprüche

Claims (7)

VPA 69/1325 -7-Schutzansprüche

1. Entstöranordnung für elektronische Anlagen, insbesondere für Steuer- und Regelanlagen sowie datenverarbeitende Anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebs- und Steuerströme zu den im Innern eines allseits abschirmbaren und vorzugsweise geerdeten Gehäuses (Schrankes) angeordneten elektronischen Bauelementen bzw. Bauelementegruppen in das Gehäuseinnere über Durchführungskondensatoren bzw. Durchführungsfilterkombinationen (als hoch- bzw. niederfrequente Entstörmittel) eingeführt sind, welche in Löchern (7, θ) einer am Gehäuserahmen (1) befestigten Bezugsschiene (6) montiert sind, an der auch die Befestigungsschellen (9) für die Stromzuführungskabel (4) bzw. Signalkabel und deren Schirme in elektrisch gut leitender Verbindung angebracht sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsschiene (6) isoliert am Gehäuserahmen (1) befestigt und über einen niederohmigen Verbindungsleiter (10), vorzugsweise ein Kupferband, mit dem Gehäuserahmen (Masse, Erde) verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstelle des Verbindungsleiters (10) an der Bezugssohiene (6) in unmittelbarer Nähe der für die Hochfrequenzstörmittel (Durchführungskondensatoren bzw. -filter) vorgesehenen Löcher (7) liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsschiene (6) mindestens an einem ihrer beiden Enden direkt mit dem Gehäuserahmen (5) elektrisch gut leitend, z.B. durch Verschrauben, verbunden ist und daß die für die Befestigung der Hochfrequenzentstörmittel (Durchführungskondensatoren bzw. -filter) vorgesehenen Löcher (7) der Schiene (6) in unmittelbarer Nähe der Verbindungsstelle zwischen Bezugsschiene (6) und Gehäuserahmen (5) angebracht sind.

5= Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

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daß weitere Entstörmittel, z.B. für die Hiederfrequenzentetörung, sowie die Kabel schellen (9) der geschirmten Siromzuführungekabel (4) bzw. der Signalkabel an vom Erdungepunkt wenig entfernteren Stellen der Bezugsschiene (6) angeordnet sind.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus elektrisch hochleitenüem, niederohmigem und induktivitätsarmem Material, z.B. Kupfer mit Zinn- oder Silberauflage. bestehende Bezugsschiene (6) im Gehäuseinnern an einer mit de» Gehäuserahmen (1) verbundenen Lochschiene (5) in der Nähe eines in der Gehäusebodenplatte (2) vorgesehenen Kabelzuführungsschlitzes (3) befestigt ist.

7. Anordnung naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß freie Stellen des KabeleinfUhrungsschlitzes (3) durch ein Drahtgeflecht

ί oder durch Blechstreifen abgedeckt sind.