NO855381L

NO855381L - DEVICE FOR THE PROTECTION OF ELECTRICAL CONNECTIONS.

Info

Publication number: NO855381L
Application number: NO855381A
Authority: NO
Inventors: Niyazi Ari; Diethard Hansen
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1985-02-08
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1986-08-11
Also published as: CH667960A5; JPS61287101A; EP0194424A1

Abstract

Anordningen ifølge oppfinnelsen beskytter elektriske koblinger ved hjelp av et avskjermingshus (2) og overspenningsavledere~(4.2.3), som er integrert i en nor-mert pluggforbindelse (4) for tilkoblings- og tilfør-selsledningene (3), mot elektrisk stråling og ledningsbundne forstyrrelser. Anordningen er spesielt egnet for NEMP-beskyttelse.The device according to the invention protects electrical connections by means of a shield housing (2) and surge arresters (4.2.3), which are integrated in a standard plug connection (4) for the connection and supply lines (3), against electrical radiation and wired interference. The device is particularly suitable for NEMP protection.

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning som angitt i den inn-ledende del av patentkrav 1. The invention relates to a device as stated in the introductory part of patent claim 1.

En slik anordning beskytter elektriske koblinger, riktignok mot forstyrrelser som forårsakes av elektromagnetiske felter, men ikke mot forstyrrelser som via tilkoblings-eller forsyningsledningene kan trenge inn i huset, dvs. mot såkalte ledningsbundne forstyrrelser. Riktignok blir elektriske koblinger så å si standardmessig beskyttet ved hjelp av Zenerdioder mot ledningsbundne forstyrrelser, spesielt overspenninger, men som regel er de anordnet innenfor huset. Forstyrrelsene kan derfor trenge seg inn i det indre av avskjermingshuset og der, selv ved for-skriftsmessig trigging av Zenerdioden, ved tilsvarende amplitude forårsake betydelige skader ved overkobling. Spesielt i tilfellet av en nukleær elektromagnetisk puls (NEMP) må man regne med slike amplituder. For å gjøre elektriske koblinger sikre mot NEMP, må man forhindre at forstyrrelsene i det hele tatt kan trenge seg inn i det indre av avskjermingshuset. Such a device protects electrical connections, admittedly against disturbances caused by electromagnetic fields, but not against disturbances that can penetrate into the house via the connection or supply lines, i.e. against so-called wire-bound disturbances. It is true that electrical connections are, so to speak, protected as standard by means of Zener diodes against wire-related disturbances, especially overvoltages, but as a rule they are arranged inside the housing. The disturbances can therefore penetrate into the interior of the shielding housing and there, even when the Zener diode is triggered in accordance with the regulations, with a corresponding amplitude cause significant damage in case of over-connection. Especially in the case of a nuclear electromagnetic pulse (NEMP), such amplitudes must be taken into account. In order to make electrical connections safe against NEMP, it is necessary to prevent the disturbances from penetrating into the interior of the shielding housing at all.

Oppfinnelsen, slik det er angitt i den kjennetegnendeThe invention, as indicated in the specification

del av patentkrav 1, løser oppgaven ved å hindre ledningsbundne forstyrrelser å trenge inn i avskjermingshuset på en teknisk enkel, rasjonell og derfor kostnadsgunstig måte. part of patent claim 1, solves the task by preventing cable-related disturbances from penetrating the shielding housing in a technically simple, rational and therefore cost-effective way.

Fordelene ved oppfinnelsen kan man se deri at de ledningsbundne forstyrrelser, før de kan trenge seg inn i avsk jermingshuset, blir avledet på dette. Anordningen av overspenningsleder i pluggforbindelsen har den fordel at der ikke gis noen ledningsavsnitt utenfor avskjermingshuset, hvor forstyrrelsene kan kobles inn via elektromagnetiske felter. Den oppfinnelsesmessige tildan-nelse av pluggforbindelsen med hensyn til poltallet såvel som funksjonstilordningen av den enkelte pol, oppviser den spesielle fordel at for en flerhet av forskjellige elektriske koblinger kan der anvendes universelt en eneste type pluggforbindelse. En tilpasning av pluggfor bindelsen til den til enhver tid spesielle elektriske kobling, spesielt en individuell særegen dimensjonering av overspenningsavlederen, er således ikke nødvendig. Alle-rede eksisterende elektriske koblinger kan således også, uten at man trenger å bekymre seg om deres indre oppbyg-ning, på et senere stadium sikres mot ledningsbundne forstyrrelser . The advantages of the invention can be seen in that the wire-bound disturbances, before they can penetrate into the shielding housing, are diverted from this. The arrangement of the surge conductor in the plug connection has the advantage that there are no cable sections outside the shielding housing, where disturbances can be connected via electromagnetic fields. The inventive creation of the plug connection with regard to the number of poles as well as the functional assignment of the individual pole, has the particular advantage that a single type of plug connection can be used universally for a plurality of different electrical connections. An adaptation of the plug for the connection to the special electrical connection at any given time, in particular an individual, distinctive dimensioning of the surge arrester, is thus not necessary. Already existing electrical connections can thus also, without having to worry about their internal structure, be secured against cable-related disturbances at a later stage.

Fordelaktige utførelsesformer for oppfinnelsen er kjenne-tegnet i de avhengige patentkrav. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the dependent patent claims.

I det følgende vil oppfinnelsen bli nærmere omtalt i forbindelse med tegningsfigurene. Fig. 1 viser et snitt gjennom anordningen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et snitt gjennom den del av pluggforbindelsen som kan løses fra avskjermingshuset, tatt etter lin-jen A-A på fig. 1. In the following, the invention will be discussed in more detail in connection with the drawings. Fig. 1 shows a section through the device according to the invention. Fig. 2 shows a section through the part of the plug connection that can be detached from the shielding housing, taken along the line A-A in fig. 1.

På fig. 1 betegner henvisningstall 1 en lederplate som på en ikke nærmere vist måte tjener som bærer for en elektrisk kobling. Lederplaten 1 er innelukket i et elektrisk ledende avskjermingshus 2. Tilkoblings- og tilførselsled-ningen 3 for den på lederplaten 1 monterte elektriske kobling, idet der på fig. 1 er vist et antall av 8, er ført via en flerpolig pluggforbindelse 4 gjennom veggen av avskjermingshuset 2. Pluggforbindelsen 4 oppviser en første del 4.1 som er montert fast i veggen av avskjermingshuset 2, såvel som en annen del 4.2 som kan løses fra avskjermingshuset. Sistnevnte del kan, slik det fremgår av fig. 1, omfatte kontaktstifter 4.2.1 som kan stikkes inn i motsvarende bøssinger 4.1.1 på den faste del av pluggforbindelsen 4.1. Kontaktstiftene og bøssingene kan imidlertid også hver for seg være anordnet i den mot-satte del av pluggforbindelsen 4. I den del av pluggforbindelsen 4.2 som kan løses fra avskjermingshuset 2, er tilkoblings- og tilførselsledningene 3 koblet via over-spenningsledere 4.2.3 mot en felles kontakt 4.4.4. Denne er fortrinnsvis utformet som ytre ledende avskjerming av den løsbare del av pluggforbindelsen 4.2, såvel av tilkoblings- og tilførselsledningene 3, og står i påplug-get tilstand av den løsbare del av pluggforbindelsen 4.2 på den faste del av pluggforbindelsen 4.1 i god ledende forbindelse med avskjermingshuset 2. En god ledende forbindelse med kontakten 4.2.4. til avskjermingshuset 2 kan eksempelvis oppnås ved tilsvarende store utlagte kontaktflater av kontakten 4.2.4 på huset 2. In fig. 1, reference number 1 denotes a conductor plate which, in a manner not shown in more detail, serves as a carrier for an electrical connection. The conductor plate 1 is enclosed in an electrically conductive shielding housing 2. The connection and supply line 3 for the electrical coupling mounted on the conductor plate 1, as shown in fig. 1, a number of 8 are shown, are led via a multi-pole plug connection 4 through the wall of the shielding housing 2. The plug connection 4 has a first part 4.1 which is mounted firmly in the wall of the shielding housing 2, as well as another part 4.2 which can be detached from the shielding housing. The latter part can, as can be seen from fig. 1, include contact pins 4.2.1 which can be inserted into corresponding bushings 4.1.1 on the fixed part of the plug connection 4.1. However, the contact pins and bushings can also be separately arranged in the opposite part of the plug connection 4. In the part of the plug connection 4.2 that can be detached from the shielding housing 2, the connection and supply lines 3 are connected via overvoltage conductors 4.2.3 to a common contact 4.4.4. This is preferably designed as outer conductive shielding of the detachable part of the plug connection 4.2, as well as of the connection and supply lines 3, and stands in the plugged state of the detachable part of the plug connection 4.2 on the fixed part of the plug connection 4.1 in a good conductive connection with the shielding housing 2. A good conductive connection with the contact 4.2.4. to the shielding housing 2 can be achieved, for example, by correspondingly large exposed contact surfaces of the contact 4.2.4 on the housing 2.

Som overspenningsavledere 4.2.3 blir fortrinnsvis ZnO-varistorer anvendt. I dette tilfellet kan tilkoblings-og tilførselsledningene 3, slik det på fig. 2 i et snitt gjennom den løsbare del av pluggforbindelsen 4.2 langs snittlinjen A-A er fremstilt, enkelt være ført gjennom ZnO-skiver, som står i forbindelse med den felles kontakt 4.2.4. Tykkelsen d av ZnO-skiktet mellom tilkoblings- og tilførselsledningene 3 og den felles kontakt 4.2.4 bestemmer da til enhver tid triggerbølgen, dvs. be-skyttelsesnivået for varistoren. De enkelte ZnO-skiver kan være innleiret i et ikke ledende materiale 4.2.5 ZnO varistors are preferably used as surge arresters 4.2.3. In this case, the connection and supply lines 3, as shown in fig. 2 in a section through the removable part of the plug connection 4.2 along the section line A-A is produced, easily be passed through ZnO disks, which are in connection with the common contact 4.2.4. The thickness d of the ZnO layer between the connection and supply lines 3 and the common contact 4.2.4 then determines the trigger wave at all times, i.e. the protection level for the varistor. The individual ZnO discs can be embedded in a non-conductive material 4.2.5

og derved være mekanisk forankret og elektrisk isolert mot hverandre. and thereby be mechanically anchored and electrically isolated from each other.

Istedenfor ZnO-varistorer kan der som overspenningsavledere også anvendes raske Zenerdioden, dvs. slike som kobler i løpet av få ns-sekunder. Instead of ZnO varistors, fast Zener diodes can also be used as surge arresters, i.e. those that switch within a few ns seconds.

Dersom spenningen på en av tilkoblings- eller tilførsels-ledningene 3 når triggenivået for den respektive over-spenningsavleder 4.2.3, så inntar denne sin ledende tilstand og begrenser spenningen gjennom strømavledning på den felles kontakt 4.2.4 og derfra på avskjermingshuset 2. Overspenninger som blir forårsaket på tilkoblings- eller tilførselsledningene 3 med en ytre forstyr-relse, kan således ikke trenge inn i det indre av av skjermingshuset 2 til den elektriske kobling. Ved hjelp av overspenningsavlederne 4.2.3 blir på den annen side naturligvis også slike overspenninger begrenset, som har sin opprinnelse innenfor avskjermingshuset 2. Den elektriske kobling 1 kan derfor for andre koblinger som den er forbundet med via tilkoblings- og tilførselsledning-ene 3, ikke utgjøre noen kilde for overspenninger. If the voltage on one of the connection or supply lines 3 reaches the trigger level for the respective overvoltage arrester 4.2.3, then this assumes its conducting state and limits the voltage through current dissipation on the common contact 4.2.4 and from there on the shielding housing 2. Overvoltages which is caused on the connection or supply lines 3 by an external disturbance, thus cannot penetrate into the interior of the shielding housing 2 of the electrical connection. With the help of the surge arresters 4.2.3, on the other hand, such surges are naturally also limited, which have their origin within the shielding housing 2. The electrical coupling 1 can therefore, for other couplings to which it is connected via the connection and supply lines 3, not constitute any source of overvoltages.

For å kunne bruke den på figurene viste anordning ufor-andret for et gitt antall av forskjellige elektriske koblinger som hver har forskjellig antall og forskjellig form for tilkoblings- og tilførselsledninger 3, er det nødvendig å normere pluggforbindelsen 4. Som typisk forskjellige ledningsarter skal nevnes energiforsyningsled-ninger med spenninger på 6 - 220 V og datatilkoblingsled-ninger f.eks. for TTL-signaler. På fig. 1 betegner 3.1 to energitilførselsledninger og 3.2 og 3.3 respektive dataledninger, av hvilke dataledningene 3.2 eksempelvis kan være datainngangsledninger og dataledningene 3.3 datautgangsledninger. I det minste for energitil-førselsledningene 3.1 på den ene side, og dataledningene 3.2 og 3.3 på den annen side, er som regel et forskjellig triggenivå for overspenningsavlederne 4.2.3 nødvendig. I området for datainngangsledningene 3.2 In order to be able to use the device shown in the figures unchanged for a given number of different electrical connections, each of which has a different number and different form of connection and supply lines 3, it is necessary to standardize the plug connection 4. As typical types of lines, energy supply lines should be mentioned connections with voltages of 6 - 220 V and data connection cables, e.g. for TTL signals. In fig. 1 denotes 3.1 two energy supply lines and 3.2 and 3.3 respective data lines, of which the data lines 3.2 can for example be data input lines and the data lines 3.3 data output lines. At least for the energy supply lines 3.1 on the one hand, and the data lines 3.2 and 3.3 on the other hand, a different trigger level for the surge arresters 4.2.3 is usually required. In the area of the data input cables 3.2

og datautgangsledningene 3.3 er der på fig. 1 alltid to poler av pluggkoblingen 4 som ikke er tilkoblet. Disse overskytende poler kan imidlertid finne anvendel-se ved tilkobling av en annen elektrisk kobling enn den ved eksempelet på fig. 1. Den kan hensiktsmessig for-bindes med den samme kontakt 4.2.4, og kan dertil bidra til at en overlapping av de tilstøtende poler blir for-hindret. and the data output lines 3.3 are there in fig. 1 always two poles of the plug connector 4 that are not connected. However, these excess poles can be used when connecting a different electrical connection than the one in the example of fig. 1. It can be suitably connected with the same contact 4.2.4, and can also contribute to preventing overlapping of the adjacent poles.

For hver ledningstype er der i pluggforbindelsen 4 anordnet så mange poler som under alle forhåndsgitte koblinger den kobling med de fleste ledninger av denne led-ningsart oppviser. Alt i alt må derfor pluggforbindelsen 4 i det minste oppvise så mange poler som ved det forhåndsgitte antall av forskjellige elektriske koblinger, tilkoblingsmengden av alle tilkoblings- og tilførselsled-ninger 3 inneholde elementer, som i henhold til sin type, spesielt med hensyn til den tillatte spenningsamplitude, skiller seg fra hverandre. Normeringen av pluggforbindelsen 4 blir hensiktsmessig komplettertderved at for alle forhåndsgitte koblinger får de enkelte ledningsarter tilordnet faste poler, respektive polgrupper av pluggforbindelsen 4, og overspenningsavlederne 4.2.3. blir tilordnet ved ønskede beskyttelsesnivå for de enkelte ledningsarter. For each type of wire, as many poles are arranged in the plug connection 4 as, under all predetermined connections, the connection with most wires of this type of wire exhibits. All in all, therefore, the plug connection 4 must at least have as many poles as, for the predetermined number of different electrical connections, the connection amount of all connection and supply lines 3 contain elements, which according to their type, especially with regard to the permitted voltage amplitude, differ from each other. The standardization of the plug connection 4 is appropriately supplemented by the fact that, for all predetermined connections, the individual wire types are assigned fixed poles, respective pole groups of the plug connection 4, and the surge arresters 4.2.3. is assigned to the desired level of protection for the individual types of cable.

Pluggforbindelsen kan også være oppdelt i flere delen-heter, som hver for seg er tilpasset en bestemt ledningstype hva angår overspenningsavlederne 4.2.3. Underoppdel-ingen kan også finne sted derved at der i de enkelte de-ler av pluggforbindelsen blir sammenfattet bestemte funk-sjonsgrupper av ledninger, f.eks. bare inngangs- eller utgangsledninger. The plug connection can also be divided into several parts, each of which is adapted to a specific type of cable with regard to the surge arresters 4.2.3. Subdivision can also take place by combining certain functional groups of wires in the individual parts of the plug connection, e.g. input or output wires only.

Ved siden av overspenningsavlederne 4.2.3 kan der i pluggforbindelsen 4 være innbygget også andre elektriske filterelementer som kapasiteter, induktiviteter eller ohmske motstander for avledning av også transiente forstyrrelser såvel som sinusformede spenninger med amplituder under triggerspenningen for overspenningsavlederne 4.2.3, idet avledningen finner sted på den felles kontakt 4.2.4 og av-sk jermingshuset . Også disse fi1terelementer kan tilpas-ses de enkelte ledningsarter gjennom numeringen av pluggforbindelsen, og spesielt med hensyn til det forhåndsbe-stemte frekvensområde for den respektive ledning. Next to the surge arresters 4.2.3, other electrical filter elements such as capacities, inductances or ohmic resistors can also be built into the plug connection 4 for the diversion of transient disturbances as well as sinusoidal voltages with amplitudes below the trigger voltage for the surge arresters 4.2.3, as the diversion takes place on the common contact 4.2.4 and disconnect the jerming housing. These filter elements can also be adapted to the individual cable types through the numbering of the plug connection, and especially with regard to the predetermined frequency range for the respective cable.

Claims

1. Device for the protection of electrical connections against. disturbances, as the electrical connection is enclosed in an electrically conductive shielding housing (2) and the connection and supply lines (3) are led through the housing wall via a multi-pole plug connection (4), characterized in that the plug connection (4) has at least as many poles as with a predetermined number of different electrical connections, the combination amount of all connection and supply lines (3) contains elements, the poles with respect to the permitted voltage amplitude differ from each other, that in the part (4.2) of the plug connection (4) which can be detached from the shielding housing (2), surge arresters (4.2.3) are connected from the connection and supply lines (3) to a common contact (4.2.4.) which in the connected state is conductively connected to the shielding housing (2), and that the surge arresters (4.2.3) are adapted to the respective e permissible voltage levels.

2. Device as specified in claim 1, characterized in that ZnO varistors are used as surge arresters (4.2.3).

3. Device as stated in claim 1, characterized in that Zener diodes are used as surge arresters (4.2.3) which switch within ns seconds.

4. Device as stated in claim 1, characterized in that the plug connection (4) is divided into sections for several similar wire types.

5. Device as stated in claim 1, characterized in that the plug connection (4) is subdivided into a first section which includes all input lines and a second section which includes all output lines.

6. Device as specified in claim 1, characterized in that in the plug connection (4) in addition to the surge arresters (4.2.3) additional filter elements are arranged, with the help of which transient disturbances and sinusoidal voltages with amplitudes below the trigger voltage for the surge arresters (4.2.3) can be absorbed, and that these are similarly adapted to the respective line type, especially with regard to the frequency range.