EP1547190A1 - Anti-interference filter and lightning conductor device - Google Patents

Anti-interference filter and lightning conductor device

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Publication number
EP1547190A1
EP1547190A1 EP03798845A EP03798845A EP1547190A1 EP 1547190 A1 EP1547190 A1 EP 1547190A1 EP 03798845 A EP03798845 A EP 03798845A EP 03798845 A EP03798845 A EP 03798845A EP 1547190 A1 EP1547190 A1 EP 1547190A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas capsule
housing
voltage
inner conductor
lightning current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03798845A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Beat Herrmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huber and Suhner AG
Original Assignee
Huber and Suhner AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber and Suhner AG filed Critical Huber and Suhner AG
Publication of EP1547190A1 publication Critical patent/EP1547190A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
    • H01R24/42—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches
    • H01R24/48—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency comprising impedance matching means or electrical components, e.g. filters or switches comprising protection devices, e.g. overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/08—Overvoltage arresters using spark gaps structurally associated with protected apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2103/00—Two poles

Definitions

  • the invention relates to a noise protection filter and lightning current arrester device in a coaxial line for transmitting high-frequency signals, comprising a housing with two connectors, the housing forming an outer conductor connected to ground, an inner conductor guided through the housing, a connection between the inner conductor and the housing for discharging overvoltages and a gas capsule conductor in the connection between inner conductor and housing.
  • Noise protection filter and lightning current arrester devices of this type are known. They are used for assemblies, devices or systems that are connected to cables, e.g. To protect coaxial lines of telecommunications equipment against electromagnetic impulses (EMP), overvoltages and / or lightning currents. Artificial electromagnetic pulses can be generated, for example, by motors, switches, clocked power supplies or also in connection with nuclear events, and pulses of natural origin can arise, for example, as a result of direct or indirect lightning strikes.
  • the known protective circuits are arranged on the input side of the assemblies, devices or systems and / or installed as a component in the coaxial lines.
  • An EMP arrester of this type with a gas capsule or gas discharge surge arrester is known from CH 660 261 A5.
  • This EMP arrester has a housing which serves as an outer conductor and is connected to the ground. At both ends of the housing connectors are arranged, by means of which the housing can be connected to one end of a coaxial cable. By the An inner conductor is guided in the center of the housing, which can also be connected to the coaxial cable in the area of the connector.
  • a housing part is arranged radially to the inner conductor and serves to receive the surge arrester in the form of a gas capsule.
  • This surge arrester is connected on the one hand to the inner conductor and on the other hand to the housing and thus to the ground.
  • Gas capsule surge arresters have the property that their resistance is a few G ⁇ in normal operation. When a predetermined ignition voltage is reached, an electrical flashover occurs and the resistance of the gas capsule jumps to values of less than 1 ⁇ . This condition occurs in the event of a fault, for example if an overvoltage occurs on the antenna side as a result of lightning.
  • the gas capsule surge arrester protects the elements on the device side by dissipating the surge voltage with low resistance to ground. After the overvoltage has subsided, the gas capsule becomes high-resistance and returns to the normal operating state, ie it has an insulating effect again. During the period in which the gas capsule is low-resistance, the so-called arc burning voltage is applied to the gas capsule.
  • This operating voltage is in the range of a few 10 volts.
  • a current flows in the range of a few 10mA, the arc discharge remains and the gas capsule remains in the low-resistance state. This can occur, for example, if an additional control direct current is conducted via the coaxial cable or the noise protection filter and lightning current arrester device or if high-frequency signals with greater power are present.
  • a device with a gas capsule conductor has the considerable disadvantage that after it has responded, for example as a result of a lightning strike, it no longer extinguishes, but remains permanently in the low-resistance state. In this case, in order to restore the normal state, the control direct current must be switched off and / or the high-frequency signal must be interrupted.
  • two gas capsule arresters are connected in series in the connection for discharging overvoltages between the inner conductor and the housing.
  • a contact point is arranged between the two gas capsule arresters and a switching arrangement with an interrupter element for interrupting a current flowing via the gas capsule arrester is arranged between this contact point and the ground.
  • the switching arrangement reduces the voltage at the contact point between the two gas capsule arresters to such an extent that the second one, to ground directed gas capsule, is deleted.
  • the current flows via the first gas capsule and the contact point via the circuit arrangement to ground.
  • the circuit arrangement now enables this current flow to be interrupted, as a result of which the first gas capsule arrester is also extinguished. This means that the two gas capsule arresters can be reset from the conductive to the non-conductive state without the need for control devices voltages or high-frequency currents must be interrupted.
  • the interference protection filter and lightning arrester can be completely automatically reset to the normal state in which there is no conductive connection between the inner conductor and ground.
  • the two gas capsule arresters can be reset from the conductive to the non-conductive state in a very short time, so that the device is immediately ready for operation again after a fault.
  • the switching arrangement has a resistance element connected to the contact point, a voltage-limiting element connected in series with this resistance element and a coil of a switching relay also connected in series with the resistance element, the voltage-limiting element and the coil of the switching relay in parallel are switched.
  • the resistance element which is connected directly to the contact point between the two gas capsule arresters, ensures that when an overvoltage occurs in the first phase, the overvoltage is not discharged to ground via the switching arrangement, but the two gas capsule arresters are ignited one after the other and the overvoltage , or the overcurrent in a first phase can be discharged directly to ground via the gas capsule arrester.
  • a particularly suitable resistance element is, for example, an inductor.
  • this current also flows from the contact point via the resistance element, e.g. in the form of an inductor and the voltage-limiting element to the mass.
  • a diode or a voltage-dependent resistor (VDR), for example, is suitable as the voltage-limiting element.
  • the voltage-limiting element for example in the form of a diode, is used to protect the inductance and the coil of the switching relay from undesirable interference and to reduce the voltage below the arc voltage of the gas capsule.
  • the current also flows from a branch point after the resistance element via the coil of the switching relay.
  • This switching relay is part of an interrupter element which is used to interrupt the the gas capsule discharge current is used.
  • the interrupter element is advantageously designed as an interrupter switch and installed in the connecting line after the resistance element.
  • This circuit breaker is connected to the coil of the switching relay and is actuated by it.
  • the circuit breaker is installed in the connecting line between the resistance element and the branch point.
  • the two gas capsule arresters connected in series are fired in succession as a result of the rapid rise in voltage and form a conductive connection between the inner conductor and the housing or the ground.
  • the conductive state of the two gas capsule arresters there is, for example, an operating voltage of 10 volts at the contact point between the two gas capsule arresters and a voltage of, for example, 20 volts in front of the first gas capsule. This applies if two identical gas capsule arresters are used and these gas capsule arresters each have a burning or arc voltage of 10 volts in the conductive state.
  • the voltage falls below the operating voltage of the gas capsule arrester and these go out or switch from the conductive to the non-conductive state. However, if there is still a voltage on the device after the overvoltage is no longer present, which is higher than the operating voltage of the gas capsule arresters, these remain in the conductive state. If the remaining current is the result of a direct control current applied to the device, this current now also flows through the resistance element, for example an inductor, and via the voltage-limiting element, for example a diode, to ground.
  • the series connected inductance and the diode are chosen so that the voltage at the contact point between the two gas capsule arresters falls below the operating voltage, e.g. B.
  • the switching relay actuates the interrupter switch and interrupts the connecting line between the resistance element and the branch point or the ground. As a result, the current which flows through the first gas capsule arrester is also interrupted, and this is also extinguished, ie reset to the non-conductive state.
  • the arrangement of a decoupling line between the inner conductor and the first gas capsule arrester connected to the inner conductor has further advantages. These consist in that the two gas capsule arresters and the switching arrangement are decoupled from high-frequency currents or signals. This decoupling line is tuned to the frequency that is transmitted via the coaxial line. This advantageous arrangement of an additional decoupling line ensures that high-frequency signals with a voltage level above the operating voltage of the gas capsule arrester are not conducted into the area of the switching arrangement.
  • the decoupling line is formed in a manner known per se, for example as described in WO 99/43052 or EP 0 938 166 A1. Suitable decoupling lines are ⁇ / 4 lines or resonance circuits
  • the interrupter element belonging to the switching arrangement in the form of an interrupter switch can also be installed directly in the inner conductor and the interrupter switch is then also directly connected to the coil of the switching relay and is actuated by it.
  • This arrangement is expedient, for example, in the case of communication devices with an antenna and a base station, the circuit breaker being installed in the inner conductor on the device side.
  • control voltages or high-frequency signals with sufficient power that emanate from the base station can be briefly interrupted so that the gas capsules are extinguished.
  • the arrangement of the gas capsule arrester and the switching arrangement is the same as described above.
  • FIG 1 shows a device according to the invention with radio frequency (HF)
  • FIG. 2 shows a simplified equivalent circuit diagram of the device according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a simplified equivalent circuit diagram of a device according to the invention
  • a noise filter and lightning current arrester device is shown, which is suitable as an insertion adapter for a coaxial cable in a device part in a telecommunications device.
  • a housing 1 has a connector 2, 3 at both ends in the direction of a longitudinal axis 18. These connectors 2, 3 serve to connect the ends of coaxial cables to the device.
  • An inner conductor 4 is guided through an inner cavity 19 of the housing 1 and is separated from the housing 1 by insulators 20, 21.
  • the housing 1 has a screw connection 22, which serves to connect the device to a device wall or earth rail.
  • a threaded bore 23 on the housing 1 is used to attach a ground conductor.
  • a through opening 24 is arranged in the housing 1, in which an additional housing 25 is fastened.
  • This additional housing 25 consists of several housing parts 26, 27 and 28, but can also be formed in one piece.
  • the first additional housing part 26 serves to receive a decoupling line in the form of a ⁇ / 4 line 16, which is connected to the inner conductor 4 and branches off from it at approximately a right angle.
  • This ⁇ / 4 line 16 forms a first part of the connection 5 between the inner conductor 4 and the housing 1, which serves to discharge overvoltages.
  • a capacitance 30 and a connecting element 31 are arranged on the end 29 of the ⁇ / 4 line 16 facing away from the inner conductor 4.
  • This connecting element 31 is designed as a holder for two gas capsule diverters 6, 7 and connects them conductively to the ⁇ / 4 line 16.
  • the two gas capsule diverters 6, 7 are connected in series with one another and installed approximately radially in the additional housing part 27.
  • a contact point 8 is formed between the first gas capsule diverter 6 and the second gas capsule diverter 7 arranged in series therewith and the second gas capsule diverter 7 is conductively connected to the housing 1 or to the ground via the screw plug 32.
  • a switching arrangement 9 is connected to the contact point 8 between the two gas capsule arresters 6, 7 by means of the line 33.
  • the switching arrangement 9 is arranged in the interior of the additional housing part 28, the details of this switching arrangement 9 being shown in FIG. 2 and correspondingly described.
  • the decoupling line or ⁇ / 4 line 16 installed in this preferred solution serves to decouple the other arrester elements from the high-frequency signals on the inner conductor 4 in a manner known per se. If an overvoltage occurs, this overvoltage is dissipated to ground via the ⁇ / 4 line 16 and the connecting element 31 via the gas capsule arresters 6 and 7. This type of surge voltage derivation is known per se. With coaxial lines, over which control DC voltages are also transmitted, the voltage of which is higher than the operating voltage of the gas capsule arresters 6, 7, difficulties arise with the known solutions since the gas capsule arresters 6, 7 are no longer reset to the non-conductive state when the Overvoltage subsides.
  • the switching arrangement 9 now serves to first separate the gas capsule arrester 7 and then the gas capsule arrester 6 from the flowing currents and to put them in the non-conductive state.
  • FIG. 2 shows a simplified equivalent circuit diagram for the device according to the invention according to FIG. 1.
  • the housing 1, which forms an outer conductor, and the inner conductor 4 are connected via an connector 34, on the one hand, to an antenna 34 and, on the other hand, by the coaxial lines connected to them connected to a plant part or device 35.
  • a connection 5 is arranged between the inner conductor 4 and the housing 1, which is connected to the ground, which protects the system part or device 35 in the event of a fault and derives corresponding interference voltages or currents.
  • the connection 5 essentially consists of three assemblies.
  • a first one Group comprises the decoupling line or ⁇ / 4 line 16 and the capacitance 30 arranged in series to short-circuit the high-frequency signals on the inner conductor 16 with the ground.
  • the second group is arranged in series with the ⁇ / 4 line 16 and comprises two gas capsule arresters 6 and 7 arranged in series.
  • a contact point 8 is arranged between the first of these gas capsule arresters 6 and the second gas capsule arrester 7, with which the third assembly, the switching arrangement 9 is connected.
  • a resistance element in the form of an inductor 11 is arranged in the line 33, which goes away from the contact point 8, and a voltage-limiting element in the form of a diode 12 in series with this inductor 11, and a coil 13 in parallel with the diode 12 via a branch point 17 of a switching relay.
  • an interrupter element 10 in the form of an interrupter switch 14 is installed in front of the branch point 17. This circuit breaker 14 is actuated by the coil 13. In the normal state, the interrupter switch 14 is closed, ie a current can flow from the contact point 8 via the line 33, the inductance 11, the connecting line 15 and via the branch point 17 via the diode 12 and the coil 13 to ground.
  • the diode 12 is a TVS diode, this diode 12 essentially protecting the coil 13 of the switching relay and being responsible for the voltage at the contact point 8 being drawn below the arc operating voltage of the capsule 7 becomes.
  • the gas capsule arresters 6, 7 can be automatically reset to the non-conductive state after a surge voltage has been discharged, even if there are 4 DC control voltages or high-frequency signals at the coaxial line or the inner conductor, the voltage of which is higher than the operating voltage of the gas capsule arrester 6 and 7.
  • the illustrated interference protection filter and lightning arrester device works in the following way. If, for example, an overvoltage arrives at the connector 2 of the housing 1 as a result of a lightning strike, the se derived via the ⁇ / 4 line 16 in the connection 5. At point A in front of gas capsule arrester 6, the voltage rises very quickly and at approximately 700 volts, this gas capsule arrester 6 ignites. At subsequent point B, ie in front of gas capsule arrester 7, the voltage also rises immediately and gas capsule arrester 7 also ignites. The overvoltage is immediately dissipated to ground via the two conductive gas capsule arresters 6 and 7. During the discharge process, there is a voltage of approx. 20 volts at point A, which corresponds to twice the operating voltage, and approx.
  • the voltage at contact point 8 or point B breaks down to approximately 8 volts, with the result that the second gas capsule arrester 7 goes out and is reset to the non-conductive state.
  • a current also flows in the switching arrangement 9 from the branch point 17 via the coil 13 of the switching relay.
  • This coil 13 has a switching delay of a few milliseconds, for example 3 milliseconds, until the interrupter element 10 or the interrupter switch 14 is actuated. As soon as the interrupter switch 14 is opened, the current flow through the line 33 and thus through the connection 5 is interrupted. As a result, the gas capsule arrester 6 also goes out and is reset to the non-conductive state.
  • connection 5 comprises the two gas capsule arresters 6 and 7 connected in series, which ensure the discharge of overcurrents to ground.
  • the second assembly comprises the elements arranged with the line 33 between the contact point 8 and the ground.
  • a resistance element in the form of an inductor 11 is arranged in the line 33 and a diode 12 in series with it.
  • the coil 13 of a switching relay is arranged parallel to the diode 12.
  • the interrupter element 10 is actuated in the form of an interrupter switch 14 'via this coil 13.
  • This interrupter switch 14 ' is built into the inner conductor 4, it being closed in the normal state. If the two gas capsule arresters 6 and 7 are ignited and the overvoltage is grounded in this arrangement as a result of an overvoltage, the inner conductor 4 must be interrupted briefly in this case after the overvoltage has ceased to exist in order to ensure that the two gas capsule arresters 6, 7 go out to ensure.
  • the switch 14 ' is actuated automatically and this is reset to the closed state immediately after the gas capsule arrester 6 has gone out. These switching operations take place within milliseconds, which is why they are harmless for system operation. Except for the arrangement of the interrupter switch 14 'and the lack of high-frequency decoupling, the function of this embodiment corresponds to that described for FIG. 2.

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to an anti-interference filter and lightning conductor device which are equipped with two serially mounted gas charge eliminators (6, 7). A circuit (9) is connected to the gas capsule charge eliminators (6, 7) and is embodied in such a manner that the gas capsule charge eliminators (6, 7) can be placed in a totally reliable manner in a non-conducting state in the event of a malfunction. This is also the case if direct current voltage and/or high frequency signals are applied.

Description

Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-EinrichtungInterference filter and lightning arrester device
Die Erfindung betrifft eine Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung in einer Koaxialleitung zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen, umfassend ein Gehäuse mit zwei Verbindern, wobei das Gehäuse einen mit Masse verbundenen Aussenleiter bildet, einen durch das Gehäuse geführten Innenleiter, eine Verbin- düng zwischen Innenleiter und Gehäuse zur Ableitung von Überspannungen und einen Gaskapselabieiter in der Verbindung zwischen Innenleiter und Gehäuse.The invention relates to a noise protection filter and lightning current arrester device in a coaxial line for transmitting high-frequency signals, comprising a housing with two connectors, the housing forming an outer conductor connected to ground, an inner conductor guided through the housing, a connection between the inner conductor and the housing for discharging overvoltages and a gas capsule conductor in the connection between inner conductor and housing.
Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtungen dieser Art sind bekannt. Sie dienen dazu, Baugruppen, Geräte oder Anlagen, welche an Leitungen ange- schlössen sind z.B. Koaxialleitungen von Telekommunikationseinrichtungen vor elektromagnetischen Impulsen (EMP), Überspannungen und/oder Blitzströmen zu schützen. Elektromagnetische Impulse künstlicher Art können beispielsweise von Motoren, Schaltern, getakteten Netzteilen oder auch im Zusammenhang mit nuklearen Ereignissen erzeugt werden und Impulse natürlichen Ursprungs können beispielsweise als Folge von direkten oder indirekten Blitzschlägen entstehen. Die bekannten Schutzschaltungen werden dabei an der Eingangsseite der Baugruppen, Geräte oder Anlagen angeordnet und/oder als Bauelement in die Koaxialleitungen eingebaut.Noise protection filter and lightning current arrester devices of this type are known. They are used for assemblies, devices or systems that are connected to cables, e.g. To protect coaxial lines of telecommunications equipment against electromagnetic impulses (EMP), overvoltages and / or lightning currents. Artificial electromagnetic pulses can be generated, for example, by motors, switches, clocked power supplies or also in connection with nuclear events, and pulses of natural origin can arise, for example, as a result of direct or indirect lightning strikes. The known protective circuits are arranged on the input side of the assemblies, devices or systems and / or installed as a component in the coaxial lines.
Ein EMP-Ableiter dieser Art mit einem Gaskapsel- bzw. Gasentladungsüberspan- nungsableiter ist aus CH 660 261 A5 bekannt. Dieser EMP-Ableiter weist ein Gehäuse auf, welches als Aussenleiter dient und mit der Masse verbunden ist. An beiden Enden des Gehäuses sind Verbinder angeordnet, mittels welcher das Gehäuse mit je einem Ende eines Koaxialkabels verbunden werden kann. Durch das Zentrum des Gehäuses ist ein Innenleiter geführt, welcher im Bereiche der Verbinder ebenfalls mit dem Koaxialkabel verbunden werden kann. Radial zum Innenleiter ist ein Gehäuseteil angeordnet, welches der Aufnahme des Überspannungsabieiters in der Form einer Gaskapsel dient. Dieser Überspannungsabieiter ist einerseits mit dem Innenleiter verbunden und anderseits mit dem Gehäuse und damit mit der Masse. Gaskapselüberspannungsableiter haben die Eigenschaft, dass deren Widerstand im Normalbetrieb einige GΩ beträgt. Bei Erreichen einer vorgegebenen Zündspannung erfolgt ein elektrischer Überschlag und der Widerstand der Gaskapsel springt auf werte von kleiner als 1Ω. Dieser Zustand tritt im Störungsfall ein, wenn z.B. auf der Antennenseite eine Überspannung infolge Blitzschlag auftritt. Der Gaskapselüberspannungsableiter schützt die auf der Geräteseite liegenden Elemente, indem die Überspannung niederohmig gegen Masse abgeleitet wird. Nach dem Abklingen der Überspannung wird die Gaskapsel hochohmig und geht in den normalen Betriebszustand zurück, d.h. sie wirkt wie- der isolierend. Während des Zeitraumes, in welchem die Gaskapsel niederohmig ist, liegt an der Gaskapsel die sogenannte Bogen-Brennspannung an. Diese Brennspannung liegt im Bereiche von einigen 10 Volt. Solange ein Strom im Bereiche von einigen 10mA fliesst, bleibt die Bogenentladung bestehen und die Gaskapsel bleibt im niederohmigen Zustand. Dies kann beispielsweise dann auf- treten, wenn über das Koaxialkabel bzw. die Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung ein zusätzlicher Steuer-Gleichstrom geführt wird oder wenn Hochfrequenzsignale mit grösserer Leistung anliegen. In diesen Fällen weist eine Einrichtung mit einem Gaskapselabieiter den erheblichen Nachteil auf, dass sie nach dem Ansprechen, beispielsweise infolge eines Blitzschlages, nicht mehr verlöscht, sondern dauernd im niederohmigen Zustand bleibt. Um den Normalzustand wieder herzustellen, muss in diesem Fall der Steuer-Gleichstrom abgeschaltet werden und/oder das Hochfrequenzsignal unterbrochen werden. Dies bedingt normalerweise eine Abschaltung der betroffenen Anlage und ein erneutes Einschalten, was mit erheblichem Aufwand verbunden ist und/oder insbesondere bei Kommu- nikationsanlagen unerwünscht ist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung zu schaffen, bei welcher unerwünschte Überspannungen über einen Gaskapselableiter gegen Masse abgeleitet werden und sichergestellt ist, dass der Gaskapselableiter nach Wegfall der Störung trotz anliegender Gleich- Spannung und/oder Hochfrequenzsignalen auch dann vom leitenden in den nicht leitenden Zustand übergeht, wenn die anliegende Spannung höher ist als die Brennspannung des Gaskapselableiters.An EMP arrester of this type with a gas capsule or gas discharge surge arrester is known from CH 660 261 A5. This EMP arrester has a housing which serves as an outer conductor and is connected to the ground. At both ends of the housing connectors are arranged, by means of which the housing can be connected to one end of a coaxial cable. By the An inner conductor is guided in the center of the housing, which can also be connected to the coaxial cable in the area of the connector. A housing part is arranged radially to the inner conductor and serves to receive the surge arrester in the form of a gas capsule. This surge arrester is connected on the one hand to the inner conductor and on the other hand to the housing and thus to the ground. Gas capsule surge arresters have the property that their resistance is a few GΩ in normal operation. When a predetermined ignition voltage is reached, an electrical flashover occurs and the resistance of the gas capsule jumps to values of less than 1Ω. This condition occurs in the event of a fault, for example if an overvoltage occurs on the antenna side as a result of lightning. The gas capsule surge arrester protects the elements on the device side by dissipating the surge voltage with low resistance to ground. After the overvoltage has subsided, the gas capsule becomes high-resistance and returns to the normal operating state, ie it has an insulating effect again. During the period in which the gas capsule is low-resistance, the so-called arc burning voltage is applied to the gas capsule. This operating voltage is in the range of a few 10 volts. As long as a current flows in the range of a few 10mA, the arc discharge remains and the gas capsule remains in the low-resistance state. This can occur, for example, if an additional control direct current is conducted via the coaxial cable or the noise protection filter and lightning current arrester device or if high-frequency signals with greater power are present. In these cases, a device with a gas capsule conductor has the considerable disadvantage that after it has responded, for example as a result of a lightning strike, it no longer extinguishes, but remains permanently in the low-resistance state. In this case, in order to restore the normal state, the control direct current must be switched off and / or the high-frequency signal must be interrupted. This normally requires the affected system to be switched off and switched on again, which is associated with considerable effort and / or is undesirable in particular in the case of communication systems. It is an object of the present invention to provide a noise protection filter and lightning current arrester device in which undesired overvoltages are dissipated to ground via a gas capsule arrester and it is ensured that the gas capsule arrester will then still be present after the fault has been eliminated despite the presence of DC voltage and / or high-frequency signals changes from the conductive to the non-conductive state when the applied voltage is higher than the operating voltage of the gas capsule arrester.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich nach den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche.This object is achieved in connection with the preamble of claim 1 according to the invention by the characterizing features of claim 1. Advantageous developments of the invention result from the features of the dependent claims.
Bei der erfindungsgemässen Lösung bzw. Einrichtung sind in der Verbindung zur Ableitung von Überspannungen zwischen Innenleiter und Gehäuse zwei Gaskapselableiter in Serie eingeschaltet. Zwischen den beiden Gaskapselableitern ist ein Kontaktpunkt angeordnet und zwischen diesem Kontaktpunkt und der Masse ist eine Schaltanordnung mit einem Unterbrecherelement zum Unterbrechen eines über die Gaskapselableiter fliessenden Stromes angeordnet. Diese erfindungs- gemässe Lösung ermöglicht das Ableiten von Stör- bzw. Überspannungen, indem die beiden in Serie geschalteten Gaskapselableiter nacheinander gezündet werden und eine Verbindung zwischen Innenleiter und Masse aufbauen. Nach dem Wegfall der Überspannung und wenn an den beiden Gaskapselableitern weiterhin eine Spannung anliegt, welche höher ist als die Brennspannung, wird mit der Schaltanordnung die Spannung am Kontaktpunkt zwischen den beiden Gaskap- sel-Ableitern so weit reduziert, dass die zweite, gegen die Masse gerichtete Gaskapsel, gelöscht wird. Nach dem Löschen der zweiten der beiden Gaskapseln fliesst der Strom über die erste Gaskapsel und den Kontaktpunkt über die Schaltungsanordnung zur Masse. Nun ermöglicht die Schaltungsanordnung das Unter- brechen dieses Stromflusses, wodurch auch der erste Gaskapselableiter gelöscht wird. Damit können die beiden Gaskapselableiter vom leitenden in den nicht leitenden Zustand zurückversetzt werden, ohne dass an das Gerät angelegte Steu- erspannungen oder Hochfrequenzströme unterbrochen werden müssen. Dies ermöglicht ein vollständig automatisches Zurücksetzen des Störschutzfilters und Blitzstromableiters in den Normalzustand, in welchem zwischen Innenleiter und Masse keine leitende Verbindung besteht. Das Zurücksetzen der beiden Gaskap- selableiter vom leitenden in den nicht leitenden Zustand kann in sehr kurzer Zeit erfolgen, so dass das Gerät nach einem Störfall sofort wieder betriebsbereit ist.In the solution or device according to the invention, two gas capsule arresters are connected in series in the connection for discharging overvoltages between the inner conductor and the housing. A contact point is arranged between the two gas capsule arresters and a switching arrangement with an interrupter element for interrupting a current flowing via the gas capsule arrester is arranged between this contact point and the ground. This solution according to the invention enables interference or overvoltages to be dissipated by successively igniting the two gas capsule arresters connected in series and establishing a connection between the inner conductor and ground. After the overvoltage ceases to exist and if there is still a voltage at the two gas capsule arresters which is higher than the operating voltage, the switching arrangement reduces the voltage at the contact point between the two gas capsule arresters to such an extent that the second one, to ground directed gas capsule, is deleted. After the second of the two gas capsules has been extinguished, the current flows via the first gas capsule and the contact point via the circuit arrangement to ground. The circuit arrangement now enables this current flow to be interrupted, as a result of which the first gas capsule arrester is also extinguished. This means that the two gas capsule arresters can be reset from the conductive to the non-conductive state without the need for control devices voltages or high-frequency currents must be interrupted. This enables the interference protection filter and lightning arrester to be completely automatically reset to the normal state in which there is no conductive connection between the inner conductor and ground. The two gas capsule arresters can be reset from the conductive to the non-conductive state in a very short time, so that the device is immediately ready for operation again after a fault.
Eine vorteilhafte Lösung besteht darin, dass die Schaltanordnung ein mit dem Kontaktpunkt verbundenes Widerstandselement, ein in Serie zu diesem Wider- Standselement geschaltetes spannungsbegrenzendes Element und eine ebenfalls in Serie zum Widerstandselement geschaltete Spule eines Schaltrelais aufweist, wobei das spannungsbegrenzende Element und die Spule des Schaltrelais parallel geschaltet sind. Durch das Widerstandselement, welches direkt mit dem Kontaktpunkt zwischen den beiden Gaskapselableitern verbunden ist, wird ge- währleistet, dass beim Auftreten einer Überspannung in der ersten Phase die Überspannung nicht über die Schaltanordnung an Masse abgeleitet wird, sondern die beiden Gaskapselableiter nacheinander gezündet und die Überspannung, bzw. der Überstrom in einer ersten Phase direkt über die Gaskapselableiter zur Masse abgeleitet werden. Ein besonders geeignetes Widerstandselement ist bei- spielsweise eine Induktivität. Wenn nach dem Wegfall der Störspannung an den beiden Gaskapselableitern immer noch eine Spannung anliegt, welche höher als die Brennspannung ist und ein entsprechender Strom über die beiden Gaskapselableiter fliesst, so fliesst dieser Strom vom Kontaktpunkt auch über das Widerstandselement, z.B. in der Form einer Induktivität und das spannungsbegrenzen- de Element zur Masse. Als spannungsbegrenzendes Element ist beispielsweise eine Diode oder ein spannungsabhängiger Widerstand (VDR) geeignet. Dabei dient das spannungsbegrenzende Element, z.B. in der Form einer Diode dazu, die Induktivität und die Spule des Schaltrelais vor unerwünschten Störzuständen zu schützen und die Spannung unter die Bogen-Brennspannung der Gaskapsel zu reduzieren. Gleichzeitig fliesst der Strom aber auch von einem Verzweigepunkt nach dem Widerstandselement über die Spule des Schaltrelais. Dieses Schaltrelais ist Teil eines Unterbrecherelementes, welches zum Unterbrechen des über die Gaskapselableiter fliessenden Stromes dient. Dazu ist in vorteilhafter Weise das Unterbrecherelement als Unterbrecherschalter ausgebildet und in der Verbindungsleitung nach dem Widerstandselement eingebaut. Dieser Unterbrecherschalter ist mit der Spule des Schaltrelais verbunden und wird von dieser betätigt. Dabei ist der Unterbrecherschalter in die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstandselement und dem Verzweigepunkt eingebaut.An advantageous solution is that the switching arrangement has a resistance element connected to the contact point, a voltage-limiting element connected in series with this resistance element and a coil of a switching relay also connected in series with the resistance element, the voltage-limiting element and the coil of the switching relay in parallel are switched. The resistance element, which is connected directly to the contact point between the two gas capsule arresters, ensures that when an overvoltage occurs in the first phase, the overvoltage is not discharged to ground via the switching arrangement, but the two gas capsule arresters are ignited one after the other and the overvoltage , or the overcurrent in a first phase can be discharged directly to ground via the gas capsule arrester. A particularly suitable resistance element is, for example, an inductor. If after the elimination of the interference voltage at the two gas capsule arresters there is still a voltage which is higher than the operating voltage and a corresponding current flows through the two gas capsule arresters, this current also flows from the contact point via the resistance element, e.g. in the form of an inductor and the voltage-limiting element to the mass. A diode or a voltage-dependent resistor (VDR), for example, is suitable as the voltage-limiting element. The voltage-limiting element, for example in the form of a diode, is used to protect the inductance and the coil of the switching relay from undesirable interference and to reduce the voltage below the arc voltage of the gas capsule. At the same time, the current also flows from a branch point after the resistance element via the coil of the switching relay. This switching relay is part of an interrupter element which is used to interrupt the the gas capsule discharge current is used. For this purpose, the interrupter element is advantageously designed as an interrupter switch and installed in the connecting line after the resistance element. This circuit breaker is connected to the coil of the switching relay and is actuated by it. The circuit breaker is installed in the connecting line between the resistance element and the branch point.
Beim Auftreten einer Überspannung werden die beiden in Serie geschalteten Gaskapselableiter als Folge des schnellen Anstieges der Spannung nacheinander gezündet und bilden eine leitende Verbindung zwischen dem Innenleiter und dem Gehäuse bzw. der Masse. Im leitenden Zustand der beiden Gaskapselableiter liegt am Kontaktpunkt zwischen den beiden Gaskapselableitern beispielsweise eine Brennspannung von 10 Volt und vor der ersten Gaskapsel eine Spannung von beispielsweise 20 Volt an. Dies gilt, wenn zwei gleiche Gaskapselableiter ein- gesetzt sind und diese Gaskapselableiter je eine Brenn- bzw. Bogenspannung von 10 Volt im leitenden Zustand aufweisen. Wenn die Überspannung wegfällt und am Gerät keine zusätzliche Spannung anliegt, so fällt die Spannung unter die Brennspannung der Gaskapselableiter und diese verlöschen, bzw. schalten vom leitenden in den nicht leitenden Zustand. Liegt am Gerät jedoch nach dem Wegfall der Überspannung noch eine Spannung an, welche höher ist als die Brennspannung der Gaskapselableiter, so bleiben diese im leitenden Zustand. Ist der verbleibende Strom die Folge eines an das Gerät angelegten Steuergleichstromes, so fliesst dieser Strom nun auch durch das Widerstandselement, z.B. einer Induktivität, und über das spannungsbegrenzende Element, z.B. eine Diode, an die Masse. Die in Serie geschaltete Induktivität und die Diode sind dabei so gewählt, dass die Spannung am Kontaktpunkt zwischen den beiden Gaskapselableitern unter die Brennspannung fällt, z. B. auf 8 Volt, wodurch die zweite mit der Masse verbundene Gaskapsel gelöscht wird, bzw. in den nicht leitenden Zustand zurückgesetzt wird. Vom Verzweigepunkt nach dem Widerstandselement fliesst der Strom auch parallel zum spannungsbegrenzenden Element über die Spule des Unterbrecherelementes, bzw. des Schaltrelais. Dabei ist diese Spule so ausgebildet, dass der Schaltvorgang mit einer Verzögerung stattfindet, wobei diese Verzögerung so gewählt wird, dass zuerst der zweite Gaskapselableiter gelöscht, bzw. in den nicht leitenden Zustand zurückversetzt wird. Nach Ablauf dieser Verzögerungszeit betätigt das Schaltrelais den Unterbrecherschalter und unterbricht die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstandselement und dem Verzweige- punkt, bzw. der Masse. Dadurch wird auch der Strom, welcher über den ersten Gaskapselableiter fliesst, unterbrochen, und dieser wird ebenfalls gelöscht, d.h. in den nicht leitenden Zustand zurückgesetzt.If an overvoltage occurs, the two gas capsule arresters connected in series are fired in succession as a result of the rapid rise in voltage and form a conductive connection between the inner conductor and the housing or the ground. In the conductive state of the two gas capsule arresters, there is, for example, an operating voltage of 10 volts at the contact point between the two gas capsule arresters and a voltage of, for example, 20 volts in front of the first gas capsule. This applies if two identical gas capsule arresters are used and these gas capsule arresters each have a burning or arc voltage of 10 volts in the conductive state. If the overvoltage disappears and there is no additional voltage on the device, the voltage falls below the operating voltage of the gas capsule arrester and these go out or switch from the conductive to the non-conductive state. However, if there is still a voltage on the device after the overvoltage is no longer present, which is higher than the operating voltage of the gas capsule arresters, these remain in the conductive state. If the remaining current is the result of a direct control current applied to the device, this current now also flows through the resistance element, for example an inductor, and via the voltage-limiting element, for example a diode, to ground. The series connected inductance and the diode are chosen so that the voltage at the contact point between the two gas capsule arresters falls below the operating voltage, e.g. B. to 8 volts, whereby the second gas capsule connected to the ground is deleted or reset to the non-conductive state. From the branch point after the resistance element, the current also flows parallel to the voltage-limiting element via the coil of the interrupter element or the switching relay. This coil is designed so that the switching process takes place with a delay, this Delay is selected so that the second gas capsule arrester is first deleted or returned to the non-conductive state. After this delay time has elapsed, the switching relay actuates the interrupter switch and interrupts the connecting line between the resistance element and the branch point or the ground. As a result, the current which flows through the first gas capsule arrester is also interrupted, and this is also extinguished, ie reset to the non-conductive state.
Die Anordnung einer Entkopplungs-Leitung zwischen dem Innenleiter und dem ersten mit dem Innenleiter verbundenen Gaskapselableiter hat weitere Vorteile. Diese bestehen darin, dass die beiden Gaskapselableiter und die Schaltanordnung von hochfrequenten Strömen, bzw. Signalen entkoppelt werden. Diese Entkopplungs-Leitung ist dabei auf die Frequenz abgestimmt, welche über die Koaxialleitung übertragen wird. Mit dieser vorteilhaften Anordnung einer zusätzlichen Entkopplungs-Leitung wird gewährleistet, dass hochfrequente Signale mit einem Spannungsniveau über der Brennspannung der Gaskapselableiter nicht in den Bereich der Schaltanordnung geleitet werden. Die Entkopplungs-Leitung wird dabei in an sich bekannter Weise ausgebildet, beispielsweise wie in WO 99/43052 oder EP 0 938 166 A1 beschrieben. Geeignete Entkopplungs-Leitungen sind λ/4- Leitungen oder ResonanzkreiseThe arrangement of a decoupling line between the inner conductor and the first gas capsule arrester connected to the inner conductor has further advantages. These consist in that the two gas capsule arresters and the switching arrangement are decoupled from high-frequency currents or signals. This decoupling line is tuned to the frequency that is transmitted via the coaxial line. This advantageous arrangement of an additional decoupling line ensures that high-frequency signals with a voltage level above the operating voltage of the gas capsule arrester are not conducted into the area of the switching arrangement. The decoupling line is formed in a manner known per se, for example as described in WO 99/43052 or EP 0 938 166 A1. Suitable decoupling lines are λ / 4 lines or resonance circuits
Das zur Schaltandordnung gehörende Unterbrecherelement in der Form eines Unterbrecherschalters kann auch direkt im Innenleiter eingebaut sein und der Unterbrecherschalter ist dann ebenfalls mit der Spule des Schaltrelais direkt verbun- den und wird von diesem betätigt. Diese Anordnung ist beispielsweise bei Kommunikationseinrichtungen mit einer Antenne und einer Basisstation zweckmässig, wobei der Unterbrecherschalter geräteseitig in den Innenleiter eingebaut wird. Durch kurzzeitiges Unterbrechen des Innenleiters können damit Steuerspannungen oder hochfrequente Signale mit genügend hoher Leistung, welche von der Basisstation ausgehen, kurzzeitig unterbrochen werden, damit die Gaskapseln löschen. Im übrigen ist bei dieser Lösung die Anordnung der Gaskapselableiter und der Schaltanordnung gleich ausgebildet wie oben beschrieben. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The interrupter element belonging to the switching arrangement in the form of an interrupter switch can also be installed directly in the inner conductor and the interrupter switch is then also directly connected to the coil of the switching relay and is actuated by it. This arrangement is expedient, for example, in the case of communication devices with an antenna and a base station, the circuit breaker being installed in the inner conductor on the device side. By briefly interrupting the inner conductor, control voltages or high-frequency signals with sufficient power that emanate from the base station can be briefly interrupted so that the gas capsules are extinguished. For the rest, in this solution the arrangement of the gas capsule arrester and the switching arrangement is the same as described above. The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einrichtung mit Hochfrequenz (HF)1 shows a device according to the invention with radio frequency (HF)
Entkopplung im Teilschnitt, Fig. 2 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild der Einrichtung gemäss Fig. 1 , und Fig. 3 ein vereinfachtes Ersatzschaltbild einer erfindungsgemässenDecoupling in partial section, FIG. 2 shows a simplified equivalent circuit diagram of the device according to FIG. 1, and FIG. 3 shows a simplified equivalent circuit diagram of a device according to the invention
Einrichtung ohne HF Entkopplung.Setup without RF decoupling.
In Fig. 1 ist eine Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung dargestellt, welche als Einführungsadapter für ein Koaxialkabel in ein Geräteteil bei einer Telekommunikationseinrichtung geeignet ist. Ein Gehäuse 1 weist in Richtung einer Längsachse 18 an beiden Enden je einen Verbinder 2, 3 auf. Diese Verbinder 2,3 dienen dazu, die Enden von Koaxialkabeln mit der Einrichtung zu verbinden. Durch einen Innenhohlraum 19 des Gehäuses 1 ist ein Innenleiter 4 geführt, welcher durch Isolatoren 20, 21 vom Gehäuse 1 getrennt ist. Das Gehäuse 1 weist eine Verschraubung 22 auf, welche dazu dient, die Einrichtung mit einer Gerätewand oder Erdschiene zu verbinden. Eine Gewindebohrung 23 am Gehäuse 1 dient zur Befestigung eines Massenleiters. Im Gehäuse 1 ist eine Durchlassöffnung 24 angeordnet, in welcher ein Zusatzgehäuse 25 befestigt ist. Dieses Zusatzgehäuse 25 besteht aus mehreren Gehäuseteilen 26, 27 und 28, kann aber auch einteilig ausgebildet sein. Das erste Zusatzgehäuseteil 26 dient der Aufnahme einer Entkopplungs-Leitung in der Form einer λ/4- Leitung 16, welche mit dem Innenleiter 4 verbunden ist und etwa rechtwinklig von diesem abzweigt. Diese λ/4-Leitung 16 bildet einen ersten Teil der Verbindung 5 zwischen dem Innenleiter 4 und dem Gehäuse 1 , welche der Ableitung von Überspannungen dient. An dem vom Innenleiter 4 abgewendeten Ende 29 der λ/4-Leitung 16 ist eine Kapazität 30 sowie ein Verbindungselement 31 angeordnet. Dieses Verbindungselement 31 ist als Halterung für zwei Gaskapselableiter 6, 7 ausgebildet und verbindet diese leitend mit der λ/4-Leitung 16. Die beiden Gaskapselableiter 6, 7 sind in Serie zueinander geschaltet und etwa radial in das Zusatzgehäuseteil 27 eingebaut. Zwischen dem ersten Gaskapselableiter 6 und dem in Serie dazu angeordneten zweiten Gaskapselableiter 7 ist ein Kontaktpunkt 8 ausgebildet und der zweite Gaskapselableiter 7 ist über die Verschlussschraube 32 leitend mit dem Gehäuse 1 , bzw. der Masse verbunden. Mit dem Kontaktpunkt 8 zwischen den beiden Gaskapselableitern 6, 7 ist eine Schaltanordnung 9 mittels der Leitung 33 verbunden. Die Schaltanordnung 9 ist im Innenraum des Zusatzgehäuseteiles 28 angeordnet, wobei die Einzelheiten zu dieser Schaltanordnung 9 in Fig. 2 dargestellt und entsprechen beschrieben sind.In Fig. 1, a noise filter and lightning current arrester device is shown, which is suitable as an insertion adapter for a coaxial cable in a device part in a telecommunications device. A housing 1 has a connector 2, 3 at both ends in the direction of a longitudinal axis 18. These connectors 2, 3 serve to connect the ends of coaxial cables to the device. An inner conductor 4 is guided through an inner cavity 19 of the housing 1 and is separated from the housing 1 by insulators 20, 21. The housing 1 has a screw connection 22, which serves to connect the device to a device wall or earth rail. A threaded bore 23 on the housing 1 is used to attach a ground conductor. A through opening 24 is arranged in the housing 1, in which an additional housing 25 is fastened. This additional housing 25 consists of several housing parts 26, 27 and 28, but can also be formed in one piece. The first additional housing part 26 serves to receive a decoupling line in the form of a λ / 4 line 16, which is connected to the inner conductor 4 and branches off from it at approximately a right angle. This λ / 4 line 16 forms a first part of the connection 5 between the inner conductor 4 and the housing 1, which serves to discharge overvoltages. A capacitance 30 and a connecting element 31 are arranged on the end 29 of the λ / 4 line 16 facing away from the inner conductor 4. This connecting element 31 is designed as a holder for two gas capsule diverters 6, 7 and connects them conductively to the λ / 4 line 16. The two gas capsule diverters 6, 7 are connected in series with one another and installed approximately radially in the additional housing part 27. A contact point 8 is formed between the first gas capsule diverter 6 and the second gas capsule diverter 7 arranged in series therewith and the second gas capsule diverter 7 is conductively connected to the housing 1 or to the ground via the screw plug 32. A switching arrangement 9 is connected to the contact point 8 between the two gas capsule arresters 6, 7 by means of the line 33. The switching arrangement 9 is arranged in the interior of the additional housing part 28, the details of this switching arrangement 9 being shown in FIG. 2 and correspondingly described.
Die bei dieser bevorzugten Lösung eingebaute Entkopplungs-Leitung, bzw. λ/4- Leitung 16 dient dazu, in an sich bekannter Weise die übrigen Ableiterelemente von den hochfrequenten Signalen am Innenleiter 4 zu entkoppeln. Beim Auftreten einer Überspannung wird diese Überspannung über die λ/4-Leitung 16 und das Verbindungselement 31 über die Gaskapselableiter 6 und 7 an die Masse abge- leitet. Diese Art von Ableitung von Überspannungen ist an sich bekannt. Bei Koaxialleitungen, über welche auch noch Steuergleichspannungen übertragen werden, deren Spannung höher ist als die Brennspannung der Gaskapselableiter 6, 7, treten bei den bekannten Lösungen Schwierigkeiten auf, da die Gaskapselableiter 6, 7 nicht mehr in den nicht leitenden Zustand zurückgesetzt werden, wenn die Überspannung abklingt. Die Schaltanordnung 9 dient nun dazu, vorerst den Gaskapselableiter 7 und anschliessend den Gaskapselableiter 6 von den fliessenden Strömen zu trennen und in den nicht leitenden Zustand zu versetzen.The decoupling line or λ / 4 line 16 installed in this preferred solution serves to decouple the other arrester elements from the high-frequency signals on the inner conductor 4 in a manner known per se. If an overvoltage occurs, this overvoltage is dissipated to ground via the λ / 4 line 16 and the connecting element 31 via the gas capsule arresters 6 and 7. This type of surge voltage derivation is known per se. With coaxial lines, over which control DC voltages are also transmitted, the voltage of which is higher than the operating voltage of the gas capsule arresters 6, 7, difficulties arise with the known solutions since the gas capsule arresters 6, 7 are no longer reset to the non-conductive state when the Overvoltage subsides. The switching arrangement 9 now serves to first separate the gas capsule arrester 7 and then the gas capsule arrester 6 from the flowing currents and to put them in the non-conductive state.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Ersatzschaltbild für die erfindungsgemässe Einrich- tung gemäss Fig. 1. Das Gehäuse 1, welches einen Aussenleiter bildet, und der Innenleiter 4, sind über die Verbinder 2, 3 und daran angeschlossene Koaxialleitungen einerseits mit einer Antenne 34 und anderseits mit einem Anlagenteil bzw. Gerät 35 verbunden. Zur Ableitung von Überspannungen und/oder Störspannungen ist zwischen dem Innenleiter 4 und dem Gehäuse 1 , welches mit der Masse verbunden ist, eine Verbindung 5 angeordnet, welche im Störfall das Anlagenteil bzw. Gerät 35 schützt und entsprechende Störspannungen bzw. Ströme ableitet. Die Verbindung 5 besteht im Wesentlichen aus drei Baugruppen. Eine erste Gruppe umfasst die Entkopplungs-Leitung, bzw. λ/4-Leitung 16 und die in Serie dazu angeordnete Kapazität 30, um die hochfrequenten Signale auf dem Innenleiter 16 mit der Masse kurzzuschliessen. Die zweite Gruppe ist in Serie zur λ/4- Leitung 16 angeordnet und umfasst zwei in Serie angeordnete Gaskapselableiter 6 und 7. Zwischen dem ersten dieser Gaskapselableiter 6 und dem zweiten Gaskapselableiter 7 ist ein Kontaktpunkt 8 angeordnet, mit welchem die dritte Baugruppe, die Schaltanordnung 9 verbunden ist. In der Leitung 33, welche vom Kontaktpunkt 8 weggeht, ist ein Widerstandselement in der Form einer Induktivität 11 angeordnet und in Serie zu dieser Induktivität 11 ein spannungsbegrenzendes Element in der Form einer Diode 12, sowie parallel zur Diode 12 über einen Verzweigepunkt 17 eine Spule 13 eines Schaltrelais. In der von der Induktivität 11 abgehenden Verbindungsleitung 15 ist vor dem Verzweigepunkt 17 ein Unterbrecherelement 10 in der Form eines Unterbrecherschalters 14 eingebaut. Dieser Unterbrecherschalter 14 wird von der Spule 13 betätigt. Im Normalzustand ist der Unterbrecherschalter 14 geschlossen, d.h. es kann ein Strom vom Kontaktpunkt 8 über die Leitung 33, die Induktivität 11 , die Verbindungsleitung 15 und über den Verzweigepunkt 17 über die Diode 12 und die Spule 13 an Masse fliessen. Bei der Diode 12 handelt es sich im dargestellten Beispiel um eine TVS-Diode, wobei diese Diode 12 im Wesentlichen die Spule 13 des Schaltrelais schützt und dafür verantwortlich ist, dass die Spannung am Kontaktpunkt 8 unter die Bogen-Brenn- spannung der Kapsel 7 gezogen wird. Mit der dargestellten erfindungsgemässen Einrichtung ist ein wirksamer Schutz von Anlagenteilen 35 vor Stör- und Überspannungen, z.B. Blitzschlägen, bei Verwendung von Gaskapselableitern gewährleistet. Dabei können die Gaskapselableiter 6, 7 nach dem Ableiten einer Über- Spannung automatisch wieder in den nicht leitenden Status zurückversetzt werden, auch wenn an der Koaxialleitung, bzw. dem Innenleiter 4 Steuergleichspannungen oder hochfrequente Signale anliegen, deren Spannung höher ist als die Brennspannung der Gaskapselableiter 6 und 7.FIG. 2 shows a simplified equivalent circuit diagram for the device according to the invention according to FIG. 1. The housing 1, which forms an outer conductor, and the inner conductor 4 are connected via an connector 34, on the one hand, to an antenna 34 and, on the other hand, by the coaxial lines connected to them connected to a plant part or device 35. To derive overvoltages and / or interference voltages, a connection 5 is arranged between the inner conductor 4 and the housing 1, which is connected to the ground, which protects the system part or device 35 in the event of a fault and derives corresponding interference voltages or currents. The connection 5 essentially consists of three assemblies. A first one Group comprises the decoupling line or λ / 4 line 16 and the capacitance 30 arranged in series to short-circuit the high-frequency signals on the inner conductor 16 with the ground. The second group is arranged in series with the λ / 4 line 16 and comprises two gas capsule arresters 6 and 7 arranged in series. A contact point 8 is arranged between the first of these gas capsule arresters 6 and the second gas capsule arrester 7, with which the third assembly, the switching arrangement 9 is connected. A resistance element in the form of an inductor 11 is arranged in the line 33, which goes away from the contact point 8, and a voltage-limiting element in the form of a diode 12 in series with this inductor 11, and a coil 13 in parallel with the diode 12 via a branch point 17 of a switching relay. In the connecting line 15 leading from the inductor 11, an interrupter element 10 in the form of an interrupter switch 14 is installed in front of the branch point 17. This circuit breaker 14 is actuated by the coil 13. In the normal state, the interrupter switch 14 is closed, ie a current can flow from the contact point 8 via the line 33, the inductance 11, the connecting line 15 and via the branch point 17 via the diode 12 and the coil 13 to ground. In the example shown, the diode 12 is a TVS diode, this diode 12 essentially protecting the coil 13 of the switching relay and being responsible for the voltage at the contact point 8 being drawn below the arc operating voltage of the capsule 7 becomes. With the device according to the invention shown, effective protection of system parts 35 against interference and overvoltages, for example lightning strikes, is ensured when using gas capsule arresters. The gas capsule arresters 6, 7 can be automatically reset to the non-conductive state after a surge voltage has been discharged, even if there are 4 DC control voltages or high-frequency signals at the coaxial line or the inner conductor, the voltage of which is higher than the operating voltage of the gas capsule arrester 6 and 7.
Die dargestellte Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung funktioniert dabei in folgender Weise. Trifft beispielsweise infolge eines Blitzschlages über die Antenne 34 am Verbinder 2 des Gehäuses 1 eine Überspannung ein, so wird die- se über die λ/4-Leitung 16 in die Verbindung 5 abgeleitet. Am Punkt A vor dem Gaskapselableiter 6 steigt die Spannung sehr rasch an und bei ca. 700 Volt zündet dieser Gaskapselableiter 6. Am nachfolgenden Punkt B, d.h. vor dem Gaskapselableiter 7 steigt die Spannung damit ebenfalls sofort an und der Gaskap- selableiter 7 zündet ebenfalls. Über die beiden leitenden Gaskapselableiter 6 und 7 wird die Überspannung sofort an Masse abgeleitet. Während des Ableitvorganges liegt am Punkt A eine Spannung von ca. 20 Volt an, welche der doppelten Brennspannung entspricht und am Punkt B von ca. 10 Volt. Über die Leitung 33, welche vom Punkt B, bzw. vom Kontaktpunkt 8 abzweigt und damit über die In- duktivität 11 , fliesst noch kein Strom, da der Spannungsanstieg zu schnell ist. Sobald der Blitzschlag vorbei ist und die Überspannung zusammenbricht und eine Steuergleichspannung vorhanden ist, liegt jedoch am Innenleiter 4 immer noch die Steuergleichspannung an. Wenn diese höher ist als die Brennspannung der Gaskapselableiter 6 und 7 bleiben diese weiterhin im leitenden Zustand. Bei den bisher bekannten Einrichtungen musste der Steuerstrom abgeschaltet werden, um die Gaskapselableiter 6, 7 zum Erlöschen zu bringen. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist dies nicht mehr notwendig, da bei gleichbleibender Spannung am Kontaktpunkt 8 nun auch ein Strom über die Induktivität 11 und die Diode 12 abfliesst. Dadurch bricht die Spannung am Kontaktpunkt 8, bzw. Punkt B auf ca. 8 Volt zusammen, was zur Folge hat, dass der zweite Gaskapselableiter 7 erlöscht und in den nicht leitenden Zustand zurückgesetzt wird. Gleichzeitig fliesst in der Schaltanordnung 9 aber auch ein Strom vom Verzweigepunkt 17 über die Spule 13 des Schaltrelais. Diese Spule 13 weist eine Schaltverzögerung von einigen Millisekunden, beispielsweise 3 Millisekunden auf, bis das Unterbrecherelement 10, bzw. der Unterbrecherschalter 14 betätigt wird. Sobald der Unterbrecherschalter 14 geöffnet wird, wird der Stromfluss durch die Leitung 33 und damit durch die Verbindung 5 unterbrochen. Als Folge davon erlischt auch der Gaskapselableiter 6 und wird in den nicht leitenden Zustand zurückgesetzt. Sobald in der Verbindungsleitung 33 kein Strom mehr fliesst, wird die Spule 13 deaktiviert und der Un- terbrecherschalter 14 schliesst wieder. Damit ist die ganze Anordnung wieder im Grundzustand und ist automatisch wieder für weitere Störfälle bereit. In Fig. 3 ist eine weitere Variante der erfindungsgemässen Einrichtung in einem vereinfachten Ersatzschaltbild dargestellt. Bei dieser Anordnung ist die Verbindung 5 und damit die Schaltanordnung 9 nicht von den hochfrequenten Signalen entkoppelt. Die Verbindung 5 zwischen Innenleiter 4 und Gehäuse 1 weist des- halb bei dieser Ausführungsform nur zwei Baugruppen auf. Dabei umfasst die erste Baugruppe die beiden in Serie geschalteten Gaskapselableiter 6 und 7, welche die Ableitung von Überströmen an Masse gewährleisten. Die zweite Baugruppe umfasst die mit der Leitung 33 zwischen dem Kontaktpunkt 8 und der Masse angeordneten Elemente. In der Leitung 33 ist wiederum ein Widerstands- element in der Form einer Induktivität 11 angeordnet und in Serie dazu eine Diode 12. Über dem Verzweigepunkt 17 ist parallel zur Diode 12 die Spule 13 eines Schaltrelais angeordnet. Über diese Spule 13 wird das Unterbrecherelement 10 in der Form eines Unterbrecherschalters 14' betätigt. Dieser Unterbrecherschalter 14' ist in den Innenleiter 4 eingebaut, wobei er im Normalzustand geschlossen ist. Werden bei dieser Anordnung infolge einer Überspannung die beiden Gaskapselableiter 6 und 7 gezündet und die Überspannung an Masse abgeleitet, so muss in diesem Fall nach dem Wegfall der Überspannung der Innenleiter 4 kurzfristig unterbrochen werden, um das Verlöschen der beiden Gaskapselableiter 6, 7 in jedem Fall zu gewährleisten. Auch bei dieser Ausführung erfolgt die Betätigung des Schalters 14' automatisch und dieser wird sofort nach dem Erlöschen des Gas- kapselableiters 6 wieder in den geschlossenen Zustand zurückgesetzt. Diese Schaltvorgänge erfolgen innert Millisekunden, weshalb sie für den Anlagebetrieb unbedenklich sind. Die Funktion dieser Ausführungsform entspricht bis auf die Anordnung des Unterbrecherschalters 14' und der fehlenden Hochfrequenzent- kopplung, derjenigen, wie sie zu Fig. 2 beschrieben ist. The illustrated interference protection filter and lightning arrester device works in the following way. If, for example, an overvoltage arrives at the connector 2 of the housing 1 as a result of a lightning strike, the se derived via the λ / 4 line 16 in the connection 5. At point A in front of gas capsule arrester 6, the voltage rises very quickly and at approximately 700 volts, this gas capsule arrester 6 ignites. At subsequent point B, ie in front of gas capsule arrester 7, the voltage also rises immediately and gas capsule arrester 7 also ignites. The overvoltage is immediately dissipated to ground via the two conductive gas capsule arresters 6 and 7. During the discharge process, there is a voltage of approx. 20 volts at point A, which corresponds to twice the operating voltage, and approx. 10 volts at point B. No current flows through line 33, which branches off from point B or from contact point 8 and thus via inductance 11, since the voltage rise is too rapid. As soon as the lightning strike is over and the overvoltage breaks down and a DC control voltage is present, however, the DC control voltage is still present on the inner conductor 4. If this is higher than the operating voltage of the gas capsule arresters 6 and 7, they remain in the conductive state. In the previously known devices, the control current had to be switched off in order to extinguish the gas capsule arresters 6, 7. According to the present invention, this is no longer necessary since, with the voltage at the contact point 8 remaining the same, a current now also flows through the inductance 11 and the diode 12. As a result, the voltage at contact point 8 or point B breaks down to approximately 8 volts, with the result that the second gas capsule arrester 7 goes out and is reset to the non-conductive state. At the same time, a current also flows in the switching arrangement 9 from the branch point 17 via the coil 13 of the switching relay. This coil 13 has a switching delay of a few milliseconds, for example 3 milliseconds, until the interrupter element 10 or the interrupter switch 14 is actuated. As soon as the interrupter switch 14 is opened, the current flow through the line 33 and thus through the connection 5 is interrupted. As a result, the gas capsule arrester 6 also goes out and is reset to the non-conductive state. As soon as current no longer flows in the connecting line 33, the coil 13 is deactivated and the interrupter switch 14 closes again. This means that the whole arrangement is back in its basic state and is automatically ready for further malfunctions. 3 shows a further variant of the device according to the invention in a simplified equivalent circuit diagram. In this arrangement, the connection 5 and thus the switching arrangement 9 is not decoupled from the high-frequency signals. The connection 5 between the inner conductor 4 and the housing 1 therefore has only two assemblies in this embodiment. The first assembly comprises the two gas capsule arresters 6 and 7 connected in series, which ensure the discharge of overcurrents to ground. The second assembly comprises the elements arranged with the line 33 between the contact point 8 and the ground. In turn, a resistance element in the form of an inductor 11 is arranged in the line 33 and a diode 12 in series with it. Above the branching point 17, the coil 13 of a switching relay is arranged parallel to the diode 12. The interrupter element 10 is actuated in the form of an interrupter switch 14 'via this coil 13. This interrupter switch 14 'is built into the inner conductor 4, it being closed in the normal state. If the two gas capsule arresters 6 and 7 are ignited and the overvoltage is grounded in this arrangement as a result of an overvoltage, the inner conductor 4 must be interrupted briefly in this case after the overvoltage has ceased to exist in order to ensure that the two gas capsule arresters 6, 7 go out to ensure. In this embodiment too, the switch 14 'is actuated automatically and this is reset to the closed state immediately after the gas capsule arrester 6 has gone out. These switching operations take place within milliseconds, which is why they are harmless for system operation. Except for the arrangement of the interrupter switch 14 'and the lack of high-frequency decoupling, the function of this embodiment corresponds to that described for FIG. 2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung in einer Koaxialleitung zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen, umfassend ein Gehäuse (1) mit zwei Verbindern (2, 3), wobei das Gehäuse (1) einen mit Masse verbundenen Aussenleiter bildet, einen durch das Gehäuse (1) geführten Innenleiter (4), eine Verbindung (5) zwischen Innenleiter (4) und Gehäuse (1) zur Ableitung von Überspannungen und einen Gaskapselableiter (6) in der Verbindung (5) zwischen Innenleiter (4) und Gehäuse (1), dadurch gekenn- zeichnet, dass in der Verbindung (5) zwischen Innenleiter (4) und Gehäuse1. Interference filter and lightning current arrester device in a coaxial line for transmitting high-frequency signals, comprising a housing (1) with two connectors (2, 3), the housing (1) forming an outer conductor connected to ground, one through the housing (1 ) guided inner conductor (4), a connection (5) between inner conductor (4) and housing (1) for discharging overvoltages and a gas capsule arrester (6) in the connection (5) between inner conductor (4) and housing (1), thereby characterized in that in the connection (5) between the inner conductor (4) and the housing
(1) zwei Gaskapselableiter (6, 7) in Serie eingeschaltet sind, zwischen den beiden Gaskapselableitern (6, 7) ein Kontaktpunkt (8) angeordnet ist und eine Schaltanordnung (9) mit einem Unterbrecherelement (10), zum Unterbrechen eines über die Gaskapselableiter (6, 7) fliessenden Stromes, zwi- sehen diesem Kontaktpunkt (8) und dem Gehäuse (1) bzw. der Masse angeordnet ist.(1) two gas capsule arresters (6, 7) are connected in series, a contact point (8) is arranged between the two gas capsule arresters (6, 7) and a switching arrangement (9) with an interrupter element (10) for interrupting one via the gas capsule arrester (6, 7) flowing current, see between this contact point (8) and the housing (1) or the mass is arranged.
2. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (9) ein, mit dem Kontaktpunkt (8) verbundenes Widerstandselement (11 ), ein in Serie zu diesem Widerstandselement (11 ) geschaltetes spannungsbegrenzendes Element2. noise protection filter and lightning current arrester device according to claim 1, characterized in that the switching arrangement (9), with the contact point (8) connected resistance element (11), a series-connected to this resistance element (11) voltage-limiting element
(12) und eine ebenfalls in Serie zum Widerstandselement (11 ) geschaltete Spule (13) eines Schaltrelais aufweist, wobei die Diode (12) und die Spule(12) and a coil (13) of a switching relay, also connected in series with the resistance element (11), the diode (12) and the coil
(13) des Schaltrelais parallel geschaltet sind.(13) of the switching relay are connected in parallel.
3. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrecherelement (10) als Unterbrecherschalter (14) ausgebildet ist und in der Verbindungsleitung (15) nach der Induktivität (11) eingebaut ist und dieser Unterbrecherschalter (14) mit dem Schaltrelais verbunden ist und von diesem betätigt ist.3. Interference filter and lightning current arrester device according to claim 2, characterized in that the interrupter element (10) is designed as an interrupter switch (14) and is installed in the connecting line (15) after the inductance (11) and this interrupter switch (14) with the switching relay is connected and actuated by it.
4. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach einem der Patent- ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Innenlei- ter (4) und dem ersten, mit dem Innenleiter (4) verbundenen Gaskapselableiter (6) mindestens eine Entkopplungs-Leitung (16) angeordnet ist.4. noise protection filter and lightning current arrester device according to one of the claims 1 to 3, characterized in that between the inner line ter (4) and the first gas capsule arrester (6) connected to the inner conductor (4), at least one decoupling line (16) is arranged.
5. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrecherelement (10) ein Unterbre- cherschalter (14') ist und dieser Unterbrecherschalter (14') im Innenleiter5. Interference filter and lightning current arrester device according to claim 2, characterized in that the interrupter element (10) is an interrupter switch (14 ') and this interrupter switch (14') in the inner conductor
(4) eingebaut und mit dem Schaltrelais verbunden ist und von diesem betätigt ist.(4) installed and connected to the switching relay and actuated by it.
6. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (13) des Schaltrelais eine Schalt- Verzögerung aufweist.6. noise protection filter and lightning current arrester device according to claim 2, characterized in that the coil (13) of the switching relay has a switching delay.
7. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement (11 ) eine Induktivität ist.7. noise protection filter and lightning current arrester device according to claim 2, characterized in that the resistance element (11) is an inductor.
8. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das spannungsbegrenzende Element (12) eine Diode oder ein spannungsabhängiger Widerstand (VDR) ist.8. noise protection filter and lightning current arrester device according to claim 2, characterized in that the voltage-limiting element (12) is a diode or a voltage-dependent resistor (VDR).
9. Störschutzfilter- und Blitzstromableiter-Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsleitung (16) eine λ/4- Leitung oder ein Resonanzkreis ist. 9. noise protection filter and lightning current arrester device according to claim 4, characterized in that the decoupling line (16) is a λ / 4 line or a resonant circuit.
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