WO2001093453A1 - Electrical coupling unit for high frequency data streams - Google Patents

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WO2001093453A1
WO2001093453A1 PCT/DE2001/001367 DE0101367W WO0193453A1 WO 2001093453 A1 WO2001093453 A1 WO 2001093453A1 DE 0101367 W DE0101367 W DE 0101367W WO 0193453 A1 WO0193453 A1 WO 0193453A1
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WO
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modem
coupling unit
fuse
coupling
module
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PCT/DE2001/001367
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German (de)
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Bernhard Megerle
Waldemar Kirsch
Wolfgang Hänsch
Reno Förster
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Efen Gmbh
Oneline Ag
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Definitions

  • connection module (1) which has a coupling capacitor (4, 4 ') with in
  • connection module (1) has two series-connected and with the secondary winding (26) of the transformer (6) connected RF coupler (2, 2 '), which with the symmetrical energy conductors ( L1, L3) of a four-sector conductor cable are connected.
  • connection module (1) has a three-pole NH lower part (8) with connected, the transformer (6) and the overvoltage protection (7) containing adapter unit (3).
  • connection module (1) is housed in an NH fuse switch disconnector (9).
  • Coupling unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cover (10) of the fuse switch disconnector (9) has locking (38, 39) and / or sealing devices (32).
  • connection module (1) has two locally separate and electrically connected via a connecting line (44) module parts (46, 47) , wherein in the first module part (46, mother device) the transmitter (6) and an RF
  • Couplers (4 ') in a first housing (43) and in the second module part (47, daughter device) at least the back-up fuse (5) of the other RF coupler (2) are accommodated in a second housing (43).
  • coupling unit according to one of claims 1, 2 and 5 to 8, characterized in that in the first module part (mother device, 46) of the transformer (6) with primary (27) and secondary winding (26), the overvoltage protection (7) , an RF coupler (2 ") and a coupling capacitor (4) are housed.
  • the invention relates to an electrical coupling unit for transmitting high-frequency electrical data streams in the frequency range between approximately 9 kHz and 30 MHz via low-voltage lines, with a connection module which has a coupling capacitor with a series fuse as an RF coupler.
  • the well-known "Powerline technology" enables data and signals to be sent over the existing energy network.
  • the network operators can use the existing infrastructure for energy distribution on the low-voltage side more intensively and think of additional services such as automatic meter reading, building management and building monitoring.
  • All of these applications involve the transmission of high-frequency signal currents via the network installed for 50 Hz power distribution.
  • the transmission frequencies range from 9 kHz to about 30 MHz. These frequencies allow sufficient separation from the 50 Hz energy voltage and enable the transmission of a sufficiently high data density.
  • the electrical separation of 50 Hz energy voltage is necessary in order to keep the relatively high energy voltage of 230/400 V away from the data processing devices and to couple the relatively low data transmission voltage into the energy network.
  • the electrical separation of the energy and data voltage is expediently carried out via coupling capacitors, via which the data streams can be coupled into and out of the energy network, if necessary in conjunction with supplementary elements.
  • Coupling capacitors of this type are required at the beginning and end of a transmission path and also wherever the transmission system changes and the data must be transferred from one system to the other.
  • data couplers are required at the beginning and end of a transmission path and also wherever the transmission system changes and the data must be transferred from one system to the other.
  • different frequencies and data transmission systems are used within a building than on the power line outside the building.
  • the invention is therefore based on the object to provide an electrical coupling unit of the type mentioned, which can be produced industrially in series, enables safe coupling and uncoupling of data into the energy conductor, can be inserted well into the existing connecting lines and satisfies the safety regulations by access by unauthorized persons in particular is made more difficult.
  • connection module which can be connected to two power conductors by means of two data branch lines and to a modem via modem conductors has a transformer connected to the coupling capacitor for galvanic isolation from the modem, and an overvoltage protection on the modem side.
  • the manufacturer of such a coupling unit can summarize the elements compactly and inexpensively, electrically connect and fasten them, so that the connection module can be manufactured in series and can nevertheless be inserted in the area of a building at the meter distribution up to the local network area. All security is guaranteed. If the capacitor is defective, the series-connected backup fuse with high switching capacity switches. A short-circuit fuse is provided.
  • surge protection on the modem side ensures that the modem is protected against overvoltages that come from the network in the event of lightning or switching overvoltages, for example.
  • transformer adapts the impedance of the modem or the output amplifier to the impedance of a cable or the busbar. It should be noted, - -
  • the wave impedance of a modem cable is approximately 50 to 130 ohms, that of the power cable is 15 to 50 ohms, which is why this adjustment is appropriate.
  • electrical isolation is achieved by the transformer.
  • high-frequency data streams can be transmitted between the modem and the energy network, the high energy voltage at the same time being securely disconnectable from the data processing devices and potential isolation between the energy and data circuit being guaranteed.
  • the overvoltage protection or surge arrester prevents transient overvoltages, the switching overvoltages or lightning overvoltages from being transmitted to the data side and having a harmful effect there.
  • electronic components are very sensitive to high voltages and must therefore be protected against overvoltages, such as those that occur in the energy network.
  • Gas discharge arresters are particularly suitable as surge protection elements because of their low intrinsic capacity. These can be conveniently integrated into the data coupler.
  • connection module By separating the connection module from the modem, the areas of higher voltage can be maintained by appropriately trained personnel, while the areas of low voltage, the electronic modem, etc., by electronics technicians, are protected and shielded from the higher voltages of the power line, maintained or repaired can. Due to the separation from the modem, the connection module is inaccessible to laymen. It can be accommodated in particular in the pre-counter area and, if necessary, secured in such a way that access is difficult and theft is practically impossible. The safety regulations can be maintained in the best possible way, because organizationally only the appropriately trained installers or electricians can access the connection module.
  • connection module has two RF couplers connected in series and connected to the secondary winding of the transformer, which are connected to the symmetrical energy conductors of a four-sector conductor cable.
  • the known four-sector conductor cables have phases L1, L2, L3 and N.
  • the conductors L1 and L3 are symmetrical to the neutral conductor, to earth. If such cables are installed in existing systems, it is expedient to connect the RF couplers to the symmetrical energy conductors L1 and L3 in order to reduce the radiation.
  • the undesired radiation of high-frequency signals from the power line can be suppressed in this way because the coupling between the energy conductors L1 and L3 takes place.
  • Both conductors are connected to the secondary winding of the transformer via coupling capacitors. It is also expedient here to provide each coupling capacitor with a fuse (pre-fuse) both to protect the power supply network and to protect the electronic circuit in the event of a capacitor short circuit. - -
  • phase L2 can also be used, for example to supply the modem with power in a house connection unit.
  • phase L2 is fitted with a normal NH fuse link and the voltage connection is made between outgoing terminal L2 and the neutral conductor.
  • RF couplers in phases L1 and L3 and with a standard fuse link in phase L2.
  • the entire power supply can even be integrated in the space provided for the phase L2 NH fuse link.
  • Such an embodiment has the additional advantage that only low-voltage lines are present on the outlet side and the risk of an electric shock can thus be excluded.
  • the transformer with its primary and secondary windings is dimensioned for the insulation for at least 3500 V between the two windings and thus corresponds to the requirements for the insulation of low-voltage energy networks.
  • surge protection in the form of the surge arrester was mentioned in an advantageous embodiment as a gas discharge arrester, a so-called button arrester.
  • This has a low response voltage of, for example, only 90 V. You can buy such button switches commercially.
  • Surge arresters can be attached both to the winding on the network side of the transformer and to the winding on the data side.
  • the surge arrester should preferably be provided on the data side. If the turns ratio is very different, it may be expedient to accommodate an overvoltage arrester also on the winding on the line side.
  • the transformer on the network side can also be provided with an earthed center tap and have an earthed shield between the two windings.
  • the unshielded and ungrounded arrangement is more advantageous.
  • ring cores made of ferrite material are suitable for the magnetic coupling of the two windings of the transformer, which have low scattering and are easy to wind. These ring cores are fewer at very high frequencies in the range of> 1 MHz - -
  • connection module has a three-pole NH lower part with a connected adapter unit containing the transformer and the overvoltage protection.
  • a commercially available lower part which is certainly ready for series production, can then be fitted with the RF couplers at least at phases L1 and L3, the RF couplers having the design of NH fuse links.
  • These components contain both the coupling capacitors and the pre-fuses in the form of fuses for the short-circuit protection.
  • the coupling unit can be made compact and inexpensive and can be easily inserted into existing connection distributions.
  • connection module can also be accommodated in an NH fuse switch disconnector.
  • a circuit breaker has a switch frame and a movable cover, in which the fuse links are arranged next to one another transversely to their longitudinal direction.
  • a disconnect switch With such a disconnect switch, consumers can be switched on or off and in this way, after actuation of the disconnect switch, a separation from the energy conductors can be achieved in such a way that all elements connected thereafter are then voltage-free and, in particular, work can be carried out safely on the modem.
  • the accommodation of the connection module in such a NH fuse switch disconnector has the further advantage that the grip tabs of the RF coupler as well as the contacts of the lower parts are completely protected against contact.
  • Such devices can be operated by trained personnel without special tools and without body protection measures. For example, such a device can also be switched off and on again by an employee of a telecommunications company in order to carry out interference suppression work on the data transmission system, for example.
  • Disconnectors are already mass-produced in industry, and there are even practical means for connection to power busbars supplied, so that the new coupling unit can be easily connected to existing systems using these disconnectors.
  • the new coupling unit can be mounted directly on busbars using these and similar rider devices. This is particularly useful in such distribution systems, where space is available in addition to a lower part. Most of the busbar space is not completely filled with outgoing devices.
  • the adapter unit can be attached in an electronics box, for example, directly to the outer wall of the switch disconnector.
  • the data stream goes from this electronics box via the assigned output.
  • the adapter unit and the downstream units for example the modem, - 6 -
  • the HF couplers are disconnected from the power grid when the device is switched on, i.e. the HF couplers are detached from the contacts by swinging the cover up.
  • the cover of the fuse switch disconnector has locking and / or sealing devices. In this way, access by unauthorized persons is avoided or at least made more difficult. This provides advantageous measures against theft. If these devices are placed in the pre-counter range, then phase L2, which is not used for the coupling unit, can be used to power the modem. You only need to provide a separate output as an additional power connection, which is provided for the modem.
  • the adapter unit is accommodated in a separate electronics housing, which preferably has locking and / or sealing devices.
  • a separate electronics housing which preferably has locking and / or sealing devices.
  • An electronics box was mentioned above in connection with the NH lower parts and switch disconnectors.
  • the locking and sealing option is also advantageous for the electronics housing in which the adapter unit is accommodated.
  • the design as an NH fuse switch disconnector can be equipped in particular as a house connection module with the following variants: - -
  • three RF couplers for four-wire cables with concentric shield; two RF couplers in phases L1 and L3 for four sector-shaped conductors; two RF couplers in phases L1 and L3 and a standard fuse for supplying power to the modem or module in phase L2; and - two RF couplers in phases L1 and L3 and a power supply unit for supplying power to the module or modem in phase L2.
  • the electrical coupling unit according to the invention can, however, not only be used in the house connection area, in the area of meter distribution or in the area from the meter house connection to the transformer station.
  • the new coupling unit can also be used, for example, in a local network station, from which the medium voltage network, ie from 10 kV to 20 kV, transforms the energy voltage to 400 V and then distributes it to different cables for, for example, different local roads.
  • the current busbars fed by the transformer in such a local network station have a larger center distance from one another, standardized for example 185 mm; while in the house connection area, the busbars are only 40 mm apart.
  • the same devices and housings from the home connection area cannot be used in the local network station.
  • the coupling unit according to the invention while maintaining the same advantages and the essential basic features, can also be used for power busbar systems with larger distances between the energy conductors in that, in a further embodiment of the invention, the connection module has two locally separated and electrically connected module parts via a connecting line , wherein in the first module part (called mother device and mostly connected to phase L3) the transformer and an RF coupler in a first housing and in the second module part (called daughter device and mostly connected to phase L1) at least the back-up fuse of the other HF Coupler are housed in a second housing.
  • the arbitrarily large center distance of a busbar system does not in any way prevent the connection of the coupling unit according to the invention by these measures, because large center distances can also be bridged by the connecting line, which can have a length of up to one meter if it functions perfectly electrically.
  • Two locally separated module parts with two separate housings can thus be connected to the desired phase.
  • the first module part, the mother device is expediently connected to phase L3 and connected to the outgoing connection of the second module part, the daughter device, in which only the RF coupler with the coupling capacitor and the backup fuse is located.
  • standard housings can be used that meet the safety regulations during installation, operation and maintenance. Appropriate locking and / or sealing devices can also make unauthorized persons difficult to access.
  • the housings of both module parts are essentially the same and in particular are designed as a plug-on housing with a contact fork.
  • plug-on housings with a contact fork for receiving conventional fuse links are known.
  • the contact fork of such a plug-on housing can be plugged onto the contact blades of the fuse links in the operating position, as it were, in a piggyback shape, so that a safe temporary energy or voltage decrease is possible if the contact fork is appropriately covered.
  • High-frequency data streams can be tapped via this contact fork and fed to the coupling unit accommodated in the plug-on housing. This means that existing systems can easily access the power supply circuit to extract data.
  • the housing for the adapter unit is fully or partially integrated with the proposed plug-on housing for the plug-in fuses, then in the first module part, the mother device, a line leads from the RF coupler to the adapter unit with an outlet for a cable to the modem.
  • the already described RF coupler is installed according to the invention, which is provided in both module parts in a first embodiment.
  • the adapter unit is then in one of the two module parts, i.e. housed in one of the two plug-on housings, namely the first module part.
  • the daughter device, i.e. the second module part then has the HF coupler in this embodiment.
  • the invention is further advantageously designed in that the first module part houses the transformer with primary and secondary windings, the overvoltage protection, an RF coupler and a coupling capacitor.
  • the first module part contains not only the adapter unit (with transformer and overvoltage protection), but in addition to the associated RF coupler, which means that the mother device was identified, the coupling capacitor from the daughter device, which is then used for this embodiment only the backup fuse remains.
  • the elements located in the mother device, that is to say in the first module part can be attached to a printed circuit board with particular advantage. In some embodiments, it has been shown that the direct spatial proximity of the coupling capacitor from the daughter device on the one hand and the elements of the mother device on the other hand result in better transmission properties.
  • this means according to the invention a significantly lower attenuation of the high-frequency signal in the case of a station module.
  • These better transmission properties, as well as the simplification and standardization of the design, are achieved by the aforementioned fastening of the electrical elements in the first module part directly on a printed circuit board or circuit board, on which the coupling capacitors then become part of the balun (transformer).
  • the electrical coupling unit according to the invention can be used in the house connection area, in the transformer station and in the local network area if the basic features are used and only minor changes to individual features are carried out in accordance with the described embodiments.
  • a coupling unit is available for series production, which can also be safely attached to existing systems without modifications.
  • the relevant safety regulations are met.
  • the lines are protected against short circuits, in particular the modem is protected against overvoltages, and the impedance of the modem is matched to that of the cable or busbar to which the coupling unit is to be connected.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of the use of the coupling unit according to the invention between the power conductors and the low-voltage area (modem and PC),
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of an embodiment of the connection module,
  • FIG. 3 shows a representation similar to FIG. 2, but illustrating another embodiment in which the matching unit also includes the coupling capacitors,
  • FIG. 4 shows a special embodiment of a coupling unit in a three-pole NH fuse switch disconnector, in which the electronics box with the adapter unit is attached at the bottom,
  • FIG. 5 shows a side view of the disconnector of FIG. 4 with a pivoted position of the cover shown in dashed lines
  • FIG. 6 shows another application in a busbar system with a larger center distance with two separate module parts
  • FIG. 7 shows a detail from FIG. 6 with a side view of the first module part, which is the lower module part in FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a view of the first module part as a plug-on housing with a contact fork, if one looks from left to right in FIG. 7, - 10 -
  • FIG. 9 shows a plan view of the plug-on housing of FIGS. 7 and 8, if one looks at it from top to bottom
  • FIG. 10 shows a view similar to FIG. 7, but this is the daughter device, which is the upper device in FIG. 6 , again in the form of the plug-on housing
  • FIG. 11 shows a view comparable to FIG. 8, which shows the view when looking from left to right in FIG. 10
  • FIG. 12 shows a plan view of the device of FIGS. 10 and 11.
  • FIG. 1 The general circuit diagram with an application is shown schematically in FIG. 1.
  • the three parallel, broken and vertically illustrated power lines with phases L1, L2 and L3 are tapped from phases L1 and L3 in order to feed a connection module 1 from this potential via data branch lines 22, 23.
  • connection module 1 is shown schematically in the form of an electrical circuit diagram.
  • Phase L1 is connected to adapter unit 3 via RF coupler 2, as is phase L3 via RF coupler 2 '.
  • the respective RF coupler 2, 2 ' has a coupling capacitor 4 or 4' and the back-up fuse 5 or 5 '.
  • the back-up fuse 5, 5 ' lies between the phase L1 or L3 and the coupling capacitor 4 or 4'.
  • the latter is connected to the secondary winding 26 of a transformer 6, the primary winding 27 of which is connected to the modem line 24 via an overvoltage protection 7.
  • the connection module 1 is grounded at 11 in the embodiments according to FIGS. 2 and 3.
  • the circuit of the embodiment of the connection module 1 according to FIG. 3 differs from that of FIG. 2 only in that the adapter unit 3 of the embodiment of FIG. 3 in addition to the transformer 6 and the overvoltage protection 7 (embodiment of FIG. 2), and also the two coupling capacitors 4 and 4 'contains.
  • the units of FIG. 3 are therefore only summarized somewhat differently, as will be explained in connection with FIGS. 6 to 12.
  • FIG. 4 shows a three-pole NH lower part 8 of a switch disconnector, generally designated 9.
  • a switch disconnector generally designated 9.
  • the three horizontal and spaced-apart current busbars with phases L1, L2 and L3, from which tapped and via fuse inserts, not shown, to the cables running vertically and parallel to each other in Figure 4 (again with L1, L2 and L3) Current is delivered.
  • Under the lower part 8 there is a housing part designated by 10 (FIG. 5) for holding clamping contacts and fastening parts of the disconnector 9 on the busbars.
  • 10 FIG. 5
  • the NH lower part 8 leads from electrical and mechanical connecting rails 28 to a separate electronics housing 29 for accommodating the adapter unit 3.
  • RF couplers 2 and 2 ' can be designed and used in two of the three phases in the disconnector 9, for example in the Phases L1 and L3.
  • the electrical circuit according to FIG. 2 then results.
  • neither a fuse link nor an RF coupler is shown on the cover 10 fastened over the lower part 8.
  • the curved outer wall 30 of the cover 10 has a handle cover 31 of the cover 10 at the upper end (opposite the electronics box 29), which is connected to the outer wall 30, so to speak as an extension thereof.
  • a space for a sealing device 32 designed as a sealing lever is provided under the handle cover 31. You can access them through an actuating slot 33 in the handle panel 31. This extends parallel to the dash-dotted longitudinal axes 34 of the lower part 8 or disconnector 9, in the direction of which the outgoing cables L1 to L3 also run.
  • the actuation slot 33 is adjoined by an elongated threading slot 35, which is provided for threading a sealing wire, not shown.
  • the actuation slot 33 which runs perpendicular to the threading slot 35, extends over an arc angle of approximately 25 to 30 °, around which the sealing device 32, which is designed as a lever, can be moved back and forth when pivoting.
  • the cover of the isolating switch 9 can thus be sealed and mechanically locked at the same time, the movable sealing device 32 held by the cover 10 being engageable with a locking element (not shown) attached to the lower part.
  • the sealing wire can be inserted through a sealing hole in the sealing device 32.
  • an opening 36 can also be seen in FIG. 4, which is closed here by a cover, not shown, which extends over phase partitions 37. crosswise - -
  • a locking slide 38 extends, which is provided with spaced hooks 39 and serves to lock the fuse inserts, not shown.
  • the fuse links are held by means of their tabs of suspension parts 40, which are shown in Figure 4.
  • connection module has been divided into two module parts, each of which is housed in a separate housing.
  • the respective housing is designated 43. Both are connected to one another by the connecting line 44.
  • Each housing 43 is designed as a plug-on housing, from one side of which a contact fork 45 protrudes, which clamps over the respective contact blade of the fuse link 41 and creates electrical contact.
  • the plug-on housing 43 assigned to phase L3 in FIG. 6 below is the first module part 46, which is referred to as the mother device.
  • the second plug-on housing 43 which corresponds to the phase L1 arranged at a distance above, is the second module part 47, which is referred to as a daughter device.
  • the first module part 46 configured as a mother device has the transformer 6, the overvoltage protection 7, i.e. So the adapter unit 3, and additionally the RF coupler 2 'assigned to phase L3.
  • the second module part 47 contains, as a subsidiary device, the RF coupler 2 assigned to phase L1.
  • the first module part 46 as the mother device, has the matching unit 3 with the coupling capacitors 4 and 4 'assigned to the two phases L1 and L3, which are thus arranged close to one another and in the vicinity of the transformer 6 with overvoltage protection 7 for Example attached to a common circuit board 48 ( Figure 7).
  • the backup fuse 5 assigned to phase L1 is contained in the second module part, the daughter device 47.
  • the modem connection 49 can be seen in the mother device 46, which can also be seen in the top view in FIG. From the cover 50 for those wired to the circuit board or printed circuit board 48 - -
  • Adapting unit 3 protrudes the connecting line 44 shown broken off in FIGS. 8 and 9.
  • the RF coupler 2 assigned to phase L1 or (in the other embodiment) its backup fuse 5 is also contained in a cover shown in FIGS. 10 and 12 and designated by 50.

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Abstract

The invention relates to an electrical coupling unit for transmitting higher-frequency electrical data streams in the frequency range of approximately 9 kHz to 30 MHz via low voltage lines (L1, L3). Said coupling unit comprises a connecting module (1) which has a coupling capacitor (4, 4') with a back-up fuse (5, 5') in series as a high frequency coupler (2, 2'). The invention provides that in order to create a coupling unit of this type which can be industrially series-produced, which enables data to be coupled in and out of the energy conductor, which integrates well into the existing connection lines and which meets security requirements, the connecting module (1), which can be connected to two energy conductors (L1, L3) by means of two data branch lines and to a modem by means of modem conductors, has a transformer (6) which is coupled with the coupling capacitor (4, 4') for galvanically separating the modem, as well as an overvoltage protector (7) at the modem end.

Description

P a t e n t a n s p r ü c h e P a t e n t a n s r u c h e
1. Elektrische Ankoppeleinheit zur Übertragung von hoherfrequenten elektrischen Datenströmen im Frequenzbereich zwischen etwa 9 kHz und 30 MHz über Niederspannungsleitungen (L1 , L2, L3), mit einem Anschlußmodul (1), welches einen Koppelkondensator (4, 4') mit in1. Electrical coupling unit for the transmission of high-frequency electrical data streams in the frequency range between about 9 kHz and 30 MHz via low-voltage lines (L1, L2, L3), with a connection module (1), which has a coupling capacitor (4, 4 ') with in
Reihe liegender Vorsicherung (5, 5') als HF-Koppler (2, 2') aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das mittels zwei Datenabzweigleitungen (22, 23) an zwei Energieleiter (L1 , L3) und über Modemleiter (24) an ein Modem (21) anschließbare Anschlußmodul (1) zur galvanischen Trennung von dem Modem (21) einen mit dem Koppelkondensator (4, 4') verbunde- nen Übertrager (6) sowie auf der Modemseite einen Überspannungsschutz (7) aufweist.Row of backup fuse (5, 5 ') as RF coupler (2, 2'), characterized in that by means of two data branch lines (22, 23) to two power conductors (L1, L3) and via modem conductors (24) to one Connection module (1) which can be connected to the modem (21) for electrical isolation from the modem (21), a transformer (6) connected to the coupling capacitor (4, 4 ') and an overvoltage protection (7) on the modem side.
2. Ankoppeleinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußmodul (1) zwei in Serie geschaltete und mit der Sekundärwicklung (26) des Übertragers (6) verbundene HF-Koppler (2, 2') aufweist, die mit den symmetrischen Energieleitern (L1 , L3) eines Viersektorleiterkabels verbunden sind.2. Coupling unit according to claim 1, characterized in that the connection module (1) has two series-connected and with the secondary winding (26) of the transformer (6) connected RF coupler (2, 2 '), which with the symmetrical energy conductors ( L1, L3) of a four-sector conductor cable are connected.
3. Ankoppeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußmodul (1) ein dreipoliges NH-Unterteil (8) mit angeschlossener, den Übertrager (6) und den Überspannungsschutz (7) enthaltender Anpaßeinheit (3) aufweist.3. Coupling unit according to claim 1 or 2, characterized in that the connection module (1) has a three-pole NH lower part (8) with connected, the transformer (6) and the overvoltage protection (7) containing adapter unit (3).
4. Ankoppeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußmodul (1) in einem NH-Sicherungslasttrennschalter (9) untergebracht ist.4. Coupling unit according to claim 1 or 2, characterized in that the connection module (1) is housed in an NH fuse switch disconnector (9).
5. Ankoppeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dek- kel (10) des Sicherungslasttrennschalters (9) Verriegelungs- (38, 39) und/oder Plombiereinrichtungen (32) aufweist.5. Coupling unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cover (10) of the fuse switch disconnector (9) has locking (38, 39) and / or sealing devices (32).
6. Ankoppeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpaßeinheit (3) in einem separaten Elektronikgehäuse (29) untergebracht ist, welches vor- zugsweise Verriegelungs- (38, 39) und/oder Plombiereinrichtungen (32) aufweist.6. Coupling unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the adapter unit (3) is accommodated in a separate electronics housing (29) which preferably has locking devices (38, 39) and / or sealing devices (32).
7. Ankoppeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei größerem Abstand der Energieleiter (L1 , L3) voneinander das Anschlußmodul (1) zwei örtlich getrennte und elektrisch über eine Verbindungsleitung (44) verbundene Modulteile (46, 47) aufweist, wobei in dem ersten Modulteil (46, Muttergerät) der Übertrager (6) und ein HF-7. Coupling unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that with a greater distance between the energy conductors (L1, L3) from one another, the connection module (1) has two locally separate and electrically connected via a connecting line (44) module parts (46, 47) , wherein in the first module part (46, mother device) the transmitter (6) and an RF
Koppler (4') in einem ersten Gehäuse (43) und in dem zweiten Modulteil (47, Tochtergerät) wenigstens die Vorsicherung (5) des anderen HF-Kopplers (2) in einem zweiten Gehäuse (43) untergebracht sind. - -Couplers (4 ') in a first housing (43) and in the second module part (47, daughter device) at least the back-up fuse (5) of the other RF coupler (2) are accommodated in a second housing (43). - -
8. Ankoppeleinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (43) beider Modulteile (46, 47) im wesentlichen gleich als Aufsteckgehäuse (43) mit Kontaktgabel (45) ausgebildet sind.8. Coupling unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing (43) of both module parts (46, 47) are essentially the same as a plug-on housing (43) with a contact fork (45).
9. Ankoppeleinheit nach einem der Ansprüche 1 , 2 und 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Modulteil (Muttergerät, 46) der Übertrager (6) mit Primär- (27) und Sekundärwicklung (26), der Überspannungsschutz (7), ein HF-Koppler (2") sowie ein Koppelkondensator (4) untergebracht sind. 9. coupling unit according to one of claims 1, 2 and 5 to 8, characterized in that in the first module part (mother device, 46) of the transformer (6) with primary (27) and secondary winding (26), the overvoltage protection (7) , an RF coupler (2 ") and a coupling capacitor (4) are housed.
Elektrische Ankoppeleinheit für hochfrequente DatenströmeElectrical coupling unit for high-frequency data streams
Die Erfindung betrifft eine elektrische Ankoppeleinheit zur Übertragung von hoherfrequenten elektrischen Datenströmen im Frequenzbereich zwischen etwa 9 kHz und 30 MHz über Niederspannungsleitungen, mit einem Anschlußmodul, welches einen Koppelkondensator mit in Reihe liegender Vor- Sicherung als HF-Koppler aufweist.The invention relates to an electrical coupling unit for transmitting high-frequency electrical data streams in the frequency range between approximately 9 kHz and 30 MHz via low-voltage lines, with a connection module which has a coupling capacitor with a series fuse as an RF coupler.
Die bekannte „Powerline-Technik" ermöglicht es, Daten und Signale über das vorhandene Energienetz zu senden. Dabei denkt man an die Übertragung von Signalen, Fernsehbildern, Telefongesprächen oder auch Internetdaten.The well-known "Powerline technology" enables data and signals to be sent over the existing energy network. One thinks of the transmission of signals, television pictures, telephone calls or even Internet data.
Die Netzbetreiber können die vorhandene Infrastruktur für die Energieverteilung niederspannungs- seitig intensiver nutzen und denken bei Zusatzdiensten zum Beispiel an die automatische Zählerfernauslesung, das Gebäudemanagement und die Gebäudeüberwachung.The network operators can use the existing infrastructure for energy distribution on the low-voltage side more intensively and think of additional services such as automatic meter reading, building management and building monitoring.
Bei all diesen Anwendungen geht es um die Übertragung hochfrequenter Signalströme über das für die 50 Hz Energieverteilung installierte Netz. Als Übertragungsfrequenzen kommt der Bereich zwischen 9 kHz und etwa 30 MHz in Betracht. Diese Frequenzen lassen eine ausreichende Trennung zu der 50 Hz Energiespannung zu und ermöglichen die Übertragung einer ausreichend hoher Datendichte. Die elektrische Trennung von 50 Hz Energiespannung ist erforderlich, um einerseits die relativ hohe Energiespannung von 230/400 V von den Datenverarbeitungseinrichtungen fernzuhalten und die relativ niedrige Datenübertragungsspannung in das Energienetz einzukoppeln. Die elektrische Trennung der Energie- und Datenspannung geschieht zweckmäßigerweise über Koppelkondensatoren, über welche man - gegebenenfalls in Verbindung mit Ergänzungselementen - die Datenströme in das Energienetz ein- und auskoppeln kann. Solche Koppelkondensatoren, bisweilen auch Datenkoppler genannt, sind jeweils am Anfang und Ende einer Übertragungsstrecke erforderlich und außerdem überall dort, wo das Übertragungssystem sich ändert und die Daten von einem System auf das andere übertragen werden müssen. So wird in der Regel innerhalb eines Gebäudes mit anderen Frequenzen und Datenübertragungssystemen gearbeitet als auf der Energieleitung außerhalb des Gebäudes.All of these applications involve the transmission of high-frequency signal currents via the network installed for 50 Hz power distribution. The transmission frequencies range from 9 kHz to about 30 MHz. These frequencies allow sufficient separation from the 50 Hz energy voltage and enable the transmission of a sufficiently high data density. The electrical separation of 50 Hz energy voltage is necessary in order to keep the relatively high energy voltage of 230/400 V away from the data processing devices and to couple the relatively low data transmission voltage into the energy network. The electrical separation of the energy and data voltage is expediently carried out via coupling capacitors, via which the data streams can be coupled into and out of the energy network, if necessary in conjunction with supplementary elements. Coupling capacitors of this type, sometimes also called data couplers, are required at the beginning and end of a transmission path and also wherever the transmission system changes and the data must be transferred from one system to the other. As a rule, different frequencies and data transmission systems are used within a building than on the power line outside the building.
Zum An- oder Auskoppeln der Datenübertragung an das Energienetz oder aus diesem werden elektronische Modems benötigt, welche die digitalen Daten in elektrische Ströme und Spannungen umsetzen, und es werden auch elektrische Ankoppeleinheiten (entsprechend den Auskoppeleinheiten) benötigt, über welche diese Ströme zwischen Modem und Energienetz übertragen werden. Im Hausanschlußbereich an der Zählerverteilung hat man an den Hausanschlußkasten neben sein Abgangskabel wie bei einem Feldversuch dünnere Datenabzweigkabel angeklemmt und diese einem Anschlußmodul mit Modem, welches neben dem Hausanschlußkasten installiert ist, zugeführt. Solche Anlagen sind für den Serieneinsatz nicht geeignet und genügen keineswegs den Sicherheitsvorschriften, weil bei Störungen nicht entsprechend unterwiesene Personen ohne die notwendige Erfahrung an die starkstromseitige Anlage gelangen können, auch wenn nur zum Beispiel das elektronische Modem repariert werden muß.To connect or disconnect the data transmission to or from the energy network, electronic modems are required which convert the digital data into electrical currents and voltages, and electrical coupling units (corresponding to the coupling units) are also required via which these currents between the modem and the energy network be transmitted. In the house connection area at the meter distribution one has connected to the house connection box next to its outgoing cable as in a field test, thinner data branch cables and these are fed to a connection module with modem, which is installed next to the house connection box. Such systems are not suitable for series production and in no way meet the safety regulations, because in the event of malfunctions, people who have not been properly trained can get to the high-current system without the necessary experience, even if only the electronic modem needs to be repaired, for example.
Man hat zwar schon versucht, niederspannungsseitig den Koppelkondensator durch eine Vorsicherung gegen Kurzschluß zu sichern, wobei diese Vorsicherung und der Kondensator in den Quarzsand im Hohlraum eines Keramikkörpers eingebettet sind, so daß dieser HF-Koppler an sich preiswert herstellbar, robust und kompakt ist, der Serieneinsatz mit anderen Elementen jedoch noch nicht gelöst ist. Während das Hauptproblem bei den bekannten Ankoppeleinheiten die Sicherheitsvor- schritten darstellen, ist gerade im Hausanschlußbereich, wo neben den stärkeren Energieleitungen die dünneren Datenübertragungsleitungen angeklemmt werden, Energiediebstahl nicht ausgeschlossen. Gleichzeitig sollte eine neue Ankoppeleinheit gut an vorhandene Verteilersysteme anpaßbar sein, ohne daß eine fliegende Verdrahtung zusätzlich angefügt werden muß.Attempts have already been made to secure the coupling capacitor on the low-voltage side by means of a back-up fuse against short-circuit, this back-up fuse and the capacitor being embedded in the quartz sand in the cavity of a ceramic body, so that this RF coupler itself is inexpensive to manufacture, robust and compact Series use with other elements has not yet been resolved. While the main problem with the known coupling units is the security measures, energy theft cannot be ruled out, particularly in the house connection area, where the thinner data transmission lines are connected in addition to the stronger energy lines. At the same time, a new coupling unit should be easily adaptable to existing distribution systems without the need for additional flying wiring.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Ankoppeleinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die industriell serienmäßig herstellbar ist, ein sicheres Ein- und Auskoppeln von Daten in die Energieleiter ermöglicht, gut in die vorhandenen Anschlußleitungen einzufügen ist und den Sicherheitsvorschriften genügt, indem insbesondere der Zugang Unbefugter erschwert wird.The invention is therefore based on the object to provide an electrical coupling unit of the type mentioned, which can be produced industrially in series, enables safe coupling and uncoupling of data into the energy conductor, can be inserted well into the existing connecting lines and satisfies the safety regulations by access by unauthorized persons in particular is made more difficult.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das mittels zwei Datenabzweigleitungen an zwei Energieleiter und über Modemleiter an ein Modem anschließbare Anschlußmodul zur galvanischen Trennung von dem Modem einen mit dem Koppelkondensator verbundenen Übertrager sowie auf der Modemseite einen Überspannungsschutz aufweist. Der Hersteller einer solchen Ankoppeleinheit kann die Elemente kompakt und preiswert zusammenfassen, elektrisch verbinden und befestigen, so daß das Anschlußmodul in Serie herstellbar ist und gleichwohl im Bereich eines Gebäudes an der Zählerverteilung bis zum Ortsnetzbereich hin eingefügt werden kann. Jegliche Sicherheit ist gewährleistet. Wenn der Kondensator defekt ist, schaltet die in Reihe verbundene Vorsicherung mit hohem Schaltvermögen. Es ist eine Sicherung gegen Kurzschluß vorgesehen. Außerdem sorgt der Überspannungsschutz auf der Modemseite dafür, daß das Modem gegen Überspan- nungen gesichert ist, die zum Beispiel bei Blitz- oder Schaltüberspannungen aus dem Netz kommen.This object is achieved in that the connection module which can be connected to two power conductors by means of two data branch lines and to a modem via modem conductors has a transformer connected to the coupling capacitor for galvanic isolation from the modem, and an overvoltage protection on the modem side. The manufacturer of such a coupling unit can summarize the elements compactly and inexpensively, electrically connect and fasten them, so that the connection module can be manufactured in series and can nevertheless be inserted in the area of a building at the meter distribution up to the local network area. All security is guaranteed. If the capacitor is defective, the series-connected backup fuse with high switching capacity switches. A short-circuit fuse is provided. In addition, the surge protection on the modem side ensures that the modem is protected against overvoltages that come from the network in the event of lightning or switching overvoltages, for example.
Mit weiterem Vorteil wird durch den Übertrager die Impedanz des Modems oder des Ausgangsverstärkers an die Impedanz eines Kabels oder der Sammelschiene angepaßt. Dabei ist zu beachten, - -Another advantage is that the transformer adapts the impedance of the modem or the output amplifier to the impedance of a cable or the busbar. It should be noted, - -
daß der Wellenwiderstand eines Modemkabels etwa bei 50 bis 130 Ohm liegt, der des Energiekabels bei 15 bis 50 Ohm, weshalb diese Anpassung zweckmäßig ist. Außerdem wird durch den Übertrager eine Potentialtrennung erreicht.that the wave impedance of a modem cable is approximately 50 to 130 ohms, that of the power cable is 15 to 50 ohms, which is why this adjustment is appropriate. In addition, electrical isolation is achieved by the transformer.
Mit der neuen Ankoppeleinheit können hochfrequente Datenströme zwischen Modem und Energienetz übertragen werden, wobei gleichzeitig die hohe Energiespannung von den Datenverarbeitungseinrichtungen sicher abtrennbar ist und eine Potentialtrennung zwischen Energie- und Datenstromkreis gewährleistet ist. Der Überspannungsschutz oder Überspannungsabieiter verhindert, daß transiente Überspannungen, die Schaltüberspannungen oder Blitzüberspannungen auf die Daten- seite übertragen werden und sich dort schädlich auswirken. Elektronische Bauteile sind bekanntermaßen sehr empfindlich gegen hohe Spannungen und müssen daher vor Überspannungen, wie sie im Energienetz auftreten, geschützt werden. Hierzu eignen sich als Überspannungsschutzelemente besonders Gasentladungsableiter wegen ihrer geringen Eigenkapazität. Man kann diese in zweckmäßiger Weise in den Datenkoppler integrieren.With the new coupling unit, high-frequency data streams can be transmitted between the modem and the energy network, the high energy voltage at the same time being securely disconnectable from the data processing devices and potential isolation between the energy and data circuit being guaranteed. The overvoltage protection or surge arrester prevents transient overvoltages, the switching overvoltages or lightning overvoltages from being transmitted to the data side and having a harmful effect there. As is known, electronic components are very sensitive to high voltages and must therefore be protected against overvoltages, such as those that occur in the energy network. Gas discharge arresters are particularly suitable as surge protection elements because of their low intrinsic capacity. These can be conveniently integrated into the data coupler.
Durch die Trennung des Anschlußmoduls von dem Modem kann man die Bereiche höherer Spannung von entsprechend unterwiesenem Personal warten lassen, während die Bereiche niedriger Spannung, das elektronische Modem usw., von Elektronikern, geschützt und abgeschirmt gegen die höheren Spannungen der Energieleitung, gewartet oder repariert werden kann. Durch die Trennung vom Modem wird erfindungsgemäß das Anschlußmodul für Laien unzugänglich. Man kann es insbesondere im Vorzählerbereich unterbringen und gegebenenfalls so absichern, daß der Zugang erschwert und ein Diebstahl praktisch unmöglich wird. Die Sicherheitsvorschriften können so bestens gewahrt werden, weil organisatorisch nur die entsprechend ausgebildeten Installateure oder Starkstromelektriker an das Anschlußmodul gelangen können.By separating the connection module from the modem, the areas of higher voltage can be maintained by appropriately trained personnel, while the areas of low voltage, the electronic modem, etc., by electronics technicians, are protected and shielded from the higher voltages of the power line, maintained or repaired can. Due to the separation from the modem, the connection module is inaccessible to laymen. It can be accommodated in particular in the pre-counter area and, if necessary, secured in such a way that access is difficult and theft is practically impossible. The safety regulations can be maintained in the best possible way, because organizationally only the appropriately trained installers or electricians can access the connection module.
Die Erfindung ist vorteilhaft weiter dadurch ausgestaltet, daß das Anschlußmodul zwei in Serie geschaltete und mit der Sekundärwicklung des Übertragers verbundene HF-Koppler aufweist, die mit den symmetrischen Energieleitern eines Viersektorleiterkabels verbunden sind. Die bekannten Viersektorleiterkabel haben die Phasen L1 , L2, L3 und N. Zum Nulleiter, zur Erde hin, sind die Leiter L1 und L3 symmetrisch. Wenn derartige Kabel bei vorhandenen Anlagen verlegt sind, ist es zweckmäßig, die HF-Koppler mit den symmetrischen Energieleitern L1 und L3 zu verbinden, um dadurch die Abstrahlung zu verringern. Die unerwünschte Abstrahlung hochfrequenter Signale aus der Energieleitung kann man auf diese Weise unterdrücken, weil die Ankopplung zwischen den Energieleitern L1 und L3 erfolgt. Beide Leiter sind über Koppelkondensatoren mit der Sekundärwicklung des Über- tragers verbunden. Zweckmäßig ist es auch hier, jedem Koppelkondensator eine Schmelzsicherung (Vorsicherung) sowohl zum Schutz des Energieversorgungsnetzes als auch zum Schutz der elektronischen Schaltung im Falle eines Kondensatorkurzschlusses vorzuschalten. - -The invention is advantageously further developed in that the connection module has two RF couplers connected in series and connected to the secondary winding of the transformer, which are connected to the symmetrical energy conductors of a four-sector conductor cable. The known four-sector conductor cables have phases L1, L2, L3 and N. The conductors L1 and L3 are symmetrical to the neutral conductor, to earth. If such cables are installed in existing systems, it is expedient to connect the RF couplers to the symmetrical energy conductors L1 and L3 in order to reduce the radiation. The undesired radiation of high-frequency signals from the power line can be suppressed in this way because the coupling between the energy conductors L1 and L3 takes place. Both conductors are connected to the secondary winding of the transformer via coupling capacitors. It is also expedient here to provide each coupling capacitor with a fuse (pre-fuse) both to protect the power supply network and to protect the electronic circuit in the event of a capacitor short circuit. - -
Hat man nur die Phasen L1 und L3 mit HF-Kopplern bestückt, dann kann die Phase L2 zusätzlich genutzt werden, zum Beispiel zur Spannungsversorgung des Modems in einer Hausanschlußeinheit. Zu diesem Zweck wird die Phase L2 mit einem normalen NH-Sicherungseinsatz bestückt und der Spannungsanschluß zwischen der Abgangsklemme L2 und dem Neutralleiter hergestellt. Es besteht daher eine Ausführungsform, die mit HF-Kopplern in den Phasen L1 und L3 und mit einem Standardsicherungseinsatz in der Phase L2 ausgestattet ist. Bei leistungsschwachen Modulen von einigen Watt läßt sich sogar das gesamte Netzteil in dem für den NH-Sicherungseinsatz der Phase L2 vorgesehenen Raum integrieren. Eine solche Ausführungsform hat, den zusätzlichen Vorteil, daß abgangsseitig nur Schwachstromleitungen vorhanden sind und die Gefahr eines elektrischen Schla- ges damit ausgeschlossen werden kann.If only phases L1 and L3 are equipped with RF couplers, phase L2 can also be used, for example to supply the modem with power in a house connection unit. For this purpose, phase L2 is fitted with a normal NH fuse link and the voltage connection is made between outgoing terminal L2 and the neutral conductor. There is therefore an embodiment which is equipped with RF couplers in phases L1 and L3 and with a standard fuse link in phase L2. In the case of low-power modules of a few watts, the entire power supply can even be integrated in the space provided for the phase L2 NH fuse link. Such an embodiment has the additional advantage that only low-voltage lines are present on the outlet side and the risk of an electric shock can thus be excluded.
Alternativ gibt es auch Dreileiterkabel, welche im Querschnitt drei Sektoren und einen konzentrischen neutralen Leiter als Abschirmung außen haben. In diesem Falle kann man auf alle drei Adern einspeisen und den Strom über die Abschirmung zurückfließen lassen. Günstiger ist aber der vor- stehend erwähnte Aufbau mit dem Viersektorleiterkabel, bei welchem die HF-Koppler mit den symmetrischen Energieleitern L1 und L3 verbunden werden.Alternatively, there are also three-conductor cables, which have three sectors in cross-section and a concentric neutral conductor as shielding on the outside. In this case you can feed into all three wires and let the current flow back through the shield. However, the above-mentioned construction with the four-sector conductor cable, in which the RF couplers are connected to the symmetrical energy conductors L1 and L3, is more favorable.
Der Übertrager mit seiner Primär- und Sekundärwicklung ist bezüglich der Isolation für wenigstens 3500 V zwischen den beiden Wicklungen dimensioniert und entspricht damit den Anforderungen für die Isolation von Niederspannungsenergienetzen.The transformer with its primary and secondary windings is dimensioned for the insulation for at least 3500 V between the two windings and thus corresponds to the requirements for the insulation of low-voltage energy networks.
Der oben erwähnte Überspannungsschutz in Form des Überspannungsabieiters wurde in vorteilhafter Ausgestaltung als Gasentladungsableiter erwähnt, ein sogenannter Knopfabieiter. Dieser hat eine niedrige Ansprechspannung von zum Beispiel nur 90 V. Man kann solche Knopfabieiter im Handel kaufen. Uberspannungsableiter kann man sowohl an der netzseitigen Wicklung des Übertragers als auch an der datenseitigen Wicklung anbringen. Auf der Datenseite ist der Uberspannungsableiter vorzugsweise vorzusehen. Bei stark unterschiedlichem Windungsverhältnis kann es zweckmäßig sein, auch an der netzseitigen Wicklung einen Uberspannungsableiter unterzubringen.The above-mentioned surge protection in the form of the surge arrester was mentioned in an advantageous embodiment as a gas discharge arrester, a so-called button arrester. This has a low response voltage of, for example, only 90 V. You can buy such button switches commercially. Surge arresters can be attached both to the winding on the network side of the transformer and to the winding on the data side. The surge arrester should preferably be provided on the data side. If the turns ratio is very different, it may be expedient to accommodate an overvoltage arrester also on the winding on the line side.
Je nach der Übertragungsfrequenz und dem Übertragungssystem kann der Übertrager auf der Netzseite auch mit einer geerdeten Mittenanzapfung versehen sein und zwischen den beiden Wicklungen einen geerdeten Schirm aufweisen.Depending on the transmission frequency and the transmission system, the transformer on the network side can also be provided with an earthed center tap and have an earthed shield between the two windings.
Bei sehr hohen Übertragungsfrequenzen ist die ungeschirmte und ungeerdete Anordnung vorteilhaf- ter.At very high transmission frequencies, the unshielded and ungrounded arrangement is more advantageous.
Für die magnetische Kopplung der beiden Wicklungen des Übertragers eignen sich bei niedrigen Frequenzen Ringkerne aus Ferrit-Material, die eine niedrige Streuung aufweisen und einfach zu bewickeln sind. Bei sehr hohen Frequenzen im Bereich von > 1 MHz sind diese Ringkerne weniger - -At low frequencies, ring cores made of ferrite material are suitable for the magnetic coupling of the two windings of the transformer, which have low scattering and are easy to wind. These ring cores are fewer at very high frequencies in the range of> 1 MHz - -
geeignet. Es werden sogenannte Doppellochkerne mit zwei koaxialen, zylindrischen Durchgängen bevorzugt.suitable. So-called double-hole cores with two coaxial, cylindrical passages are preferred.
Erfindungsgemäß ist es weiterhin günstig, wenn das Anschlußmodul ein dreipoliges NH-Unterteil mit angeschlossener, den Übertrager und den Überspannungsschutz enthaltender Anpaßeinheit aufweist. Ein solches im Handel erhältliches und mit Sicherheit serienreifes Unterteil kann man dann wenigstens an den Phasen L1 und L3 mit den HF-Kopplern bestücken, wobei die HF-Koppler die Bauform von NH-Sicherungseinsätzen haben. Diese Bauelemente enthalten sowohl die Koppelkondensatoren als auch die Vorsicherungen in Form von Schmelzsicherungen für den Kurzschluß- schütz. Unter Verwendung des NH-Unterteiles kann die Ankoppeleinheit kompakt und preiswert ausgestaltet werden und ist gut in vorhandene Anschlußverteilungen einzufügen.According to the invention, it is also favorable if the connection module has a three-pole NH lower part with a connected adapter unit containing the transformer and the overvoltage protection. Such a commercially available lower part, which is certainly ready for series production, can then be fitted with the RF couplers at least at phases L1 and L3, the RF couplers having the design of NH fuse links. These components contain both the coupling capacitors and the pre-fuses in the form of fuses for the short-circuit protection. Using the NH lower part, the coupling unit can be made compact and inexpensive and can be easily inserted into existing connection distributions.
Alternativ kann man erfindungsgemäß das Anschlußmodul auch in einem NH-Sicherungslasttrennschalter unterbringen. Ein solcher Trennschalter hat ein Schaltergestell und einen beweglichen Deckel, bei dem die Sicherungseinsätze quer zu ihrer Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Mit einem solchen Trennschalter kann man Verbraucher ein- oder ausschalten und kann auf diese Weise nach Betätigung des Trennschalters eine Trennung von den Energieleitern derart erreichen, daß alle danach geschalteten Elemente dann spannungsfrei sind und insbesondere an dem Modem gefahrlos Arbeiten vorgenommen werden können. Die Unterbringung des Anschlußmoduls in einem solchen NH-Sicherungslasttrennschalter hat den weiteren Vorteil, daß die Grifflaschen der HF-Koppler ebenso wie die Kontakte der Unterteile vollkommen berührungsgeschützt sind. Solche Geräte können von unterwiesenen Personen ohne spezielles Werkzeug und ohne Körperschutzmaßnahmen bedient werden. Zum Beispiel kann ein solches Gerät auch von einem Mitarbeiter eines Telekommunikationsunternehmens vom Netz geschaltet und wieder eingeschaltet werden, um zum Beispiel Entstörungsarbeiten am Datenübertragungssystem durchzuführen. Trennschalter werden bereits serienmäßig in der Industrie hergestellt, und es sind sogar praktische Mittel zum Anschluß auf Stromsammeischienen mitgeliefert, so daß die neue Ankoppeleinheit mit Hilfe dieser Trennschalter problemlos an bereits vorhanden verlegte Systeme angekoppelt werden kann. Die neue Ankoppeleinheit kann mit diesen und ähnlichen Reitergeräten zum Beispiel direkt auf Sammel- schienen montiert werden. Dies bietet sich insbesondere bei solchen Verteileranlagen an, wo neben einem Unterteil noch Platz zur Verfügung steht. Meistens ist der Sammelschienenraum nicht voll mit Abgangsgeräten gefüllt. Wenn das Gehäuse und die Hauptanordnung eines NH-Sicherungslast- trennschalters verwendet wird, um die Ankoppeleinheit gemäß der Erfindung anzuschließen, dann wird der Energieabgang durch den bereits beschriebenen HF-Koppler ersetzt, wobei abgangsseitig sich dann der Übertrager mit Überspannungsschutz in Form der erwähnten Anpaßeinheit anschließt. Die Anpaßeinheit kann man in einem Elektronikkästchen direkt zum Beispiel an der Außenwand des Lasttrennschalters befestigen. Von diesem Elektronikkästchen geht der Datenstrom über den zugeordneten Ausgang. Die Anpaßeinheit und die nachgeschalteten Einheiten, zum Beispiel das Modem, - 6 -Alternatively, according to the invention, the connection module can also be accommodated in an NH fuse switch disconnector. Such a circuit breaker has a switch frame and a movable cover, in which the fuse links are arranged next to one another transversely to their longitudinal direction. With such a disconnect switch, consumers can be switched on or off and in this way, after actuation of the disconnect switch, a separation from the energy conductors can be achieved in such a way that all elements connected thereafter are then voltage-free and, in particular, work can be carried out safely on the modem. The accommodation of the connection module in such a NH fuse switch disconnector has the further advantage that the grip tabs of the RF coupler as well as the contacts of the lower parts are completely protected against contact. Such devices can be operated by trained personnel without special tools and without body protection measures. For example, such a device can also be switched off and on again by an employee of a telecommunications company in order to carry out interference suppression work on the data transmission system, for example. Disconnectors are already mass-produced in industry, and there are even practical means for connection to power busbars supplied, so that the new coupling unit can be easily connected to existing systems using these disconnectors. The new coupling unit can be mounted directly on busbars using these and similar rider devices. This is particularly useful in such distribution systems, where space is available in addition to a lower part. Most of the busbar space is not completely filled with outgoing devices. If the housing and the main arrangement of an NH fuse switch disconnector is used to connect the coupling unit according to the invention, then the energy output is replaced by the RF coupler already described, the transformer with surge protection in the form of the adapter unit mentioned then being connected on the output side , The adapter unit can be attached in an electronics box, for example, directly to the outer wall of the switch disconnector. The data stream goes from this electronics box via the assigned output. The adapter unit and the downstream units, for example the modem, - 6 -
sind von dem Energienetz getrennt, wenn das Gerät aufgeschaltet ist, also die HF-Koppler durch Hochschwenken des Deckels von den Kontakten gelöst sind.are disconnected from the power grid when the device is switched on, i.e. the HF couplers are detached from the contacts by swinging the cover up.
Während für Drehstromkabel bei herkömmlichen dreipoligen NH-Unterteilen oder NH-Sicherungs- lasttrennschaltern drei Sicherungseinsätze für die drei Phasen verwendet werden, genügt es für die Ankoppeleinheit gemäß der Erfindung, wenn Anschlüsse nur an zwei Phasen vorgesehen sind, also anstelle der drei Sicherungseinsätze nur zwei HF-Koppler eingesetzt sind. Die Abmaße und der Aufbau der HF-Koppler sind gleich denen der herkömmlichen Sicherungseinsätze.While three fuse links for the three phases are used for three-phase cables in conventional three-pole NH lower parts or NH fuse switch disconnectors, it is sufficient for the coupling unit according to the invention if connections are only provided on two phases, that is to say only two HF instead of the three fuse links Couplers are used. The dimensions and structure of the RF couplers are the same as those of conventional fuse links.
Günstig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn der Deckel des Sicherungslasttrennschalters Verriegelungs- und/oder Plombiereinrichtungen aufweist. Hierdurch wird Zugang Unbefugter vermieden oder zumindest erschwert. Damit sind vorteilhafte Maßnahmen gegen Diebstahl gegeben. Setzt man diese Geräte in den Vorzählerbereich, dann kann zum Beispiel die Phase L2, welche für die Ankoppeleinheit nicht verwendet wird, zur Stromversorgung des Modems eingesetzt werden. Man braucht nur einen separaten Ausgang vorsehen als zusätzlichen Energieanschluß, der für das Modem vorgesehen ist.It is also advantageous according to the invention if the cover of the fuse switch disconnector has locking and / or sealing devices. In this way, access by unauthorized persons is avoided or at least made more difficult. This provides advantageous measures against theft. If these devices are placed in the pre-counter range, then phase L2, which is not used for the coupling unit, can be used to power the modem. You only need to provide a separate output as an additional power connection, which is provided for the modem.
Im Vorzählerbereich erfolgt in der Regel bei Hausanschlüssen die Datenankopplung, und Geräte im Vorzählerbereich sollten nur den ausgebildeten Fachleuten des Energienetzbetreibers zugänglich sein. Die erwähnte Plombierbarkeit der neuen Ankoppeleinheit ist daher mit erheblichem Vorteil verbunden und ist auch wichtig für den Personenschutz. Letzteres ist besonders im Hinblick darauf wichtig, daß der Betreiber des Datennetzes nicht unbedingt Erfahrung im Betrieb von Energienetzen mitbringt.In the pre-meter area, data is usually connected to house connections, and devices in the pre-meter area should only be accessible to the trained specialists of the energy network operator. The mentioned sealability of the new coupling unit is therefore associated with considerable advantages and is also important for personal protection. The latter is particularly important in view of the fact that the operator of the data network does not necessarily have experience in the operation of energy networks.
Günstig ist es erfindungsgemäß ferner, wenn die Anpaßeinheit in einem separaten Elektronikgehäuse untergebracht ist, welches vorzugsweise Verriegelungs- und/oder Plombiereinrichtungen aufweist. Ein Elektronikkästchen wurde oben in Verbindung mit den NH-Unterteilen und Lasttrennschaltern erwähnt. Aus denselben Gründen wie vorstehend angedeutet, ist die Verriegelungs- und Plombiermöglichkeit auch für das Elektronikgehäuse vorteilhaft, in welchem die Anpaßeinheit unterge- bracht ist.It is also advantageous according to the invention if the adapter unit is accommodated in a separate electronics housing, which preferably has locking and / or sealing devices. An electronics box was mentioned above in connection with the NH lower parts and switch disconnectors. For the same reasons as indicated above, the locking and sealing option is also advantageous for the electronics housing in which the adapter unit is accommodated.
Vorteilhaft ist es, die Anpaßeinheit (mit dem Übertrager und dem Überspannungsschutz) auf einer Leiterplatte zu befestigen. Die Industrie hat hierfür gute Herstellungsmöglichkeiten, und der kompakte Aufbau läßt sich auch bei Anbringung eines separaten Gehäuses für die Anpaßeinheit herstellen. Das zusätzliche Anbringen eines datenseitigen Anschlusses bereitet keine Probleme.It is advantageous to attach the adapter unit (with the transformer and overvoltage protection) to a printed circuit board. The industry has good manufacturing possibilities for this, and the compact structure can also be produced by attaching a separate housing for the adapter unit. The additional attachment of a data-side connection presents no problems.
Die Bauform als NH-Sicherungslasttrennschalter läßt sich insbesondere als Hausanschlußmodul mit folgenden Varianten ausstatten: - -The design as an NH fuse switch disconnector can be equipped in particular as a house connection module with the following variants: - -
drei HF-Koppler für Vierleiterkabel mit konzentrischem Schirm; zwei HF-Koppler in den Phasen L1 und L3 für vier sektorförmige Leiter; zwei HF-Koppler in den Phasen L1 und L3 sowie eine Standardsicherung zur Spannungsversorgung des Modems oder Moduls in der Phase L2; und - zwei HF-Koppler in den Phasen L1 und L3 sowie ein Netzgerät zur Spannungsversorgung des Moduls oder Modems in der Phase L2.three RF couplers for four-wire cables with concentric shield; two RF couplers in phases L1 and L3 for four sector-shaped conductors; two RF couplers in phases L1 and L3 and a standard fuse for supplying power to the modem or module in phase L2; and - two RF couplers in phases L1 and L3 and a power supply unit for supplying power to the module or modem in phase L2.
Die elektrische Ankoppeleinheit gemäß der Erfindung läßt sich aber nicht nur im Hausanschlußbereich, im Bereich der Zählerverteilung oder im Bereich vom Zählerhausanschluß bis zur Transforma- torstation einsetzen. Die neue Ankoppeleinheit kann auch zum Beispiel in einer Ortsnetzstation eingesetzt werden, von welcher vom Mittelspannungsnetz her, d.h. von 10 kV bis 20 kV, die Energiespannung auf 400 V transformiert und dann auf verschiedene Kabel für zum Beispiel verschiedene Ortsstraßen verteilt wird. Die in einer solchen Ortsnetzstation von dem Transformator gespeisten Stromsammeischienen haben einen größeren Mittenabstand voneinander, genormt zum Beispiel 185 mm; während im Hausanschlußbereich die Sammelschienen nur einen Abstand von 40 mm voneinander haben. Selbstverständlich können nicht dieselben Geräte und Gehäuse aus dem Hausanschlußbereich auch in der Ortsnetzstation eingesetzt werden. Man könnte zwar theoretisch einen Adapter bauen, der Anbau, die Verdrahtung und schon die Herstellung eines solchen Gerätes wären aber aufwendig. Vom Prinzip her kann hingegen die erfindungsgemäße Ankoppeleinheit unter Beibehaltung derselben Vorteile und der wesentlichen Grundmerkmale auch für Stromsammel- schienensysteme mit größeren Abständen der Energieleiter voneinander dadurch eingesetzt werden, daß bei weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Anschlußmodul zwei örtlich getrennte und elektrisch über eine Verbindungsleitung verbundene Modulteile aufweist, wobei in dem ersten Modulteil (Muttergerät genannt und meist an die Phase L3 geschaltet) der Übertrager und ein HF- Koppler in einem ersten Gehäuse und in dem zweiten Modulteil (Tochtergerät genannt und meist an die Phase L1 geschaltet) wenigstens die Vorsicherung des anderen HF-Kopplers in einem zweiten Gehäuse untergebracht sind. Der beliebig große Mittenabstand eines Stromsammelschienensy- stems hindert durch diese Maßnahmen in keiner Weise den Anschluß der erfindungsgemäßen Ankoppeleinheit, weil auch große Mittenabstände durch die Verbindungsleitung überbrückt werden können, die bei elektrisch einwandfreier Funktion eine Länge von bis zu einem Meter haben kann. Zwei örtlich getrennte Modulteile mit zwei getrennten Gehäusen sind damit an die gewünschte Phase anschließbar. Auch hier wird man zweckmäßigerweise das erste Modulteil, das Muttergerät, an die Phase L3 anschließen und mit dem abgangsseitigen Anschluß des zweiten Modulteiles, des Tochtergerätes, verbinden, in welchem sich nur der HF-Koppler mit dem Koppelkondensator und der Vorsicherung befindet. Wiederum können serienmäßige Gehäuse eingesetzt werden, welche den Sicherheitsvorschriften sowohl bei Einbau, im Betrieb als auch während der Wartung genügen. Durch entsprechende Verriegelungs- und/oder Plombiereinrichtungen können auch diese Gehäuse Unbefugten den Zugang erschweren. Das Ein- und Auskoppeln auch dichter Datenströme in die - -The electrical coupling unit according to the invention can, however, not only be used in the house connection area, in the area of meter distribution or in the area from the meter house connection to the transformer station. The new coupling unit can also be used, for example, in a local network station, from which the medium voltage network, ie from 10 kV to 20 kV, transforms the energy voltage to 400 V and then distributes it to different cables for, for example, different local roads. The current busbars fed by the transformer in such a local network station have a larger center distance from one another, standardized for example 185 mm; while in the house connection area, the busbars are only 40 mm apart. Of course, the same devices and housings from the home connection area cannot be used in the local network station. You could theoretically build an adapter, but the installation, the wiring and the manufacture of such a device would be complex. In principle, however, the coupling unit according to the invention, while maintaining the same advantages and the essential basic features, can also be used for power busbar systems with larger distances between the energy conductors in that, in a further embodiment of the invention, the connection module has two locally separated and electrically connected module parts via a connecting line , wherein in the first module part (called mother device and mostly connected to phase L3) the transformer and an RF coupler in a first housing and in the second module part (called daughter device and mostly connected to phase L1) at least the back-up fuse of the other HF Coupler are housed in a second housing. The arbitrarily large center distance of a busbar system does not in any way prevent the connection of the coupling unit according to the invention by these measures, because large center distances can also be bridged by the connecting line, which can have a length of up to one meter if it functions perfectly electrically. Two locally separated module parts with two separate housings can thus be connected to the desired phase. Here, too, the first module part, the mother device, is expediently connected to phase L3 and connected to the outgoing connection of the second module part, the daughter device, in which only the RF coupler with the coupling capacitor and the backup fuse is located. Again, standard housings can be used that meet the safety regulations during installation, operation and maintenance. Appropriate locking and / or sealing devices can also make unauthorized persons difficult to access. The coupling and decoupling of dense data streams into the - -
Energieleiter und aus diesen heraus sind durch die erfindungsgemäße Ankoppeleinheit problemlos und sicher möglich.Energy conductors and out of them are easily and safely possible through the coupling unit according to the invention.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn erfindungsgemäß die Gehäuse beider Modulteile im we- sentlichen gleich und insbesondere als Aufsteckgehäuse mit Kontaktgabel ausgebildet sind. In anderem Zusammenhang sind Aufsteckgehäuse mit Kontaktgabel zur Aufnahme von herkömmlichen Sicherungseinsätzen bekannt. Auf die in Betriebsstellung befindlichen Kontaktmesser der Sicherungseinsätze kann man die Kontaktgabel eines solchen Aufsteckgehäuses aufstecken, wie der Name sagt, sozusagen in einer Huckepack-Form, so daß bei entsprechender Abdeckung der Kon- taktgabel eine gefahrlose temporäre Energie- oder Spannungsabnahme möglich ist. Über diese Kontaktgabel können hochfrequente Datenströme abgegriffen und der in dem Aufsteckgehäuse untergebrachten Ankoppeleinheit zugeführt werden. An vorhandene Anlagen läßt sich damit bequem ein Zugang zu dem Stromkreis der Energieleitungen schaffen, um Daten auszukoppeln. Integriert man das Gehäuse für die Anpaßeinheit ganz oder teilweise mit dem vorgeschlagenen Auf- steckgehäuse für die Aufstecksicherungen, dann führt bei dem ersten Modulteil, dem Muttergerät, eine Leitung von dem HF-Koppler zur Anpaßeinheit mit einem Abgang für ein Kabel zum Modem. Statt des herkömmlichen Sicherungseinsatzes wird erfindungsgemäß der bereits beschriebene HF- Koppler eingebaut, der bei einer ersten Ausführungsform in beiden Modulteilen vorgesehen ist. Die Anpaßeinheit wird dann in einem der beiden Modulteile, d.h. in einem der beiden Aufsteckgehäuse, nämlich dem ersten Modulteil untergebracht. Das Tochtergerät, d.h. das zweite Modulteil, weist bei dieser Ausführungsform dann nun den HF-Koppler auf.It is particularly expedient if, according to the invention, the housings of both module parts are essentially the same and in particular are designed as a plug-on housing with a contact fork. In another context, plug-on housings with a contact fork for receiving conventional fuse links are known. The contact fork of such a plug-on housing, as the name suggests, can be plugged onto the contact blades of the fuse links in the operating position, as it were, in a piggyback shape, so that a safe temporary energy or voltage decrease is possible if the contact fork is appropriately covered. High-frequency data streams can be tapped via this contact fork and fed to the coupling unit accommodated in the plug-on housing. This means that existing systems can easily access the power supply circuit to extract data. If the housing for the adapter unit is fully or partially integrated with the proposed plug-on housing for the plug-in fuses, then in the first module part, the mother device, a line leads from the RF coupler to the adapter unit with an outlet for a cable to the modem. Instead of the conventional fuse link, the already described RF coupler is installed according to the invention, which is provided in both module parts in a first embodiment. The adapter unit is then in one of the two module parts, i.e. housed in one of the two plug-on housings, namely the first module part. The daughter device, i.e. the second module part then has the HF coupler in this embodiment.
Die Erfindung ist weiterhin in vorteilhafter Weise dadurch ausgestaltet, daß in dem ersten Modulteil der Übertrager mit Primär- und Sekundärwicklung, der Überspannungsschutz, ein HF-Koppler sowie ein Koppelkondensator untergebracht sind. Zur Vereinfachung und Vereinheitlichung der Bauweise befindet sich dann in dem ersten Modulteil nicht nur die Anpaßeinheit (mit Übertrager und Überspannungsschutz), sondern außer dem zugehörigen HF-Koppler, wodurch das Muttergerät gekennzeichnet wurde, zusätzlich noch der Koppelkondensator aus dem Tochtergerät, in welchem dann bei dieser Ausführungsform nur noch die Vorsicherung verbleibt. Mit besonderem Vorteil kann man die in dem Muttergerät, also in dem ersten Modulteil, befindlichen Elemente auf einer Leiterplatte befestigen. Bei einigen Ausführungsformen hat es sich gezeigt, daß durch die unmittelbare räumliche Nähe des Koppelkondensators aus dem Tochtergerät einerseits und der Elemente des Muttergerätes andererseits bessere Übertragungseigenschaften resultieren. Dies bedeutet bei Einsatz einer solchen Ankoppeleinheit erfindungsgemäß eine deutlich geringere Dämpfung des Hochfrequenzsi- gnals im Falle eines Stationsmoduls. Diese besseren Übertragungseigenschaften sowie die Vereinfachung und die Vereinheitlichung der Bauweise gelingt durch die erwähnte Befestigung der elektrischen Elemente in dem ersten Modulteil direkt auf einer Leiterplatte bzw. Platine, auf welcher dann die Koppelkondensatoren Bestandteil des Symmetriergliedes (Übertragers) werden. - -The invention is further advantageously designed in that the first module part houses the transformer with primary and secondary windings, the overvoltage protection, an RF coupler and a coupling capacitor. To simplify and standardize the design, the first module part contains not only the adapter unit (with transformer and overvoltage protection), but in addition to the associated RF coupler, which means that the mother device was identified, the coupling capacitor from the daughter device, which is then used for this embodiment only the backup fuse remains. The elements located in the mother device, that is to say in the first module part, can be attached to a printed circuit board with particular advantage. In some embodiments, it has been shown that the direct spatial proximity of the coupling capacitor from the daughter device on the one hand and the elements of the mother device on the other hand result in better transmission properties. When using such a coupling unit, this means according to the invention a significantly lower attenuation of the high-frequency signal in the case of a station module. These better transmission properties, as well as the simplification and standardization of the design, are achieved by the aforementioned fastening of the electrical elements in the first module part directly on a printed circuit board or circuit board, on which the coupling capacitors then become part of the balun (transformer). - -
Die elektrische Ankoppeleinheit gemäß der Erfindung kann im Hausanschlußbereich, in der Trafostation und im Ortsnetzbereich eingesetzt werden, wenn die prinzipiellen Merkmale verwendet und nur geringere Umstellungen einzelner Merkmale entsprechend den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden. Es ist eine Ankoppeleinheit für den Serieneinsatz angeboten, welche überdies an bereits existierende Anlagen ohne Umbauten und gleichwohl sicher angefügt werden kann. Den einschlägigen Sicherheitsvorschriften wird Genüge getan. Es gibt verschiedene Anwendungsbereiche, und eine Beschränkung auf ein besonderes Sammelschienensystem ist nicht gegeben. Die Leitungen sind gegen Kurzschluß gesichert, insbesondere ist das Modem gegen Überspannungen gesichert, und die Impedanz des Modems ist an die des Kabels oder der Sammel- schiene angepaßt, an welcher die Ankoppeleinheit angeschlossen werden soll. Außer den Vorteilen, daß in der Ankoppeleinheit ein Koppelkondensator mit Vorsicherung vorhanden ist und der Übertrager eine galvanische Isolierung und eine Anpassung der Impedanz ermöglicht, ist ein Überspannungsschutz vorgesehen, vorzugsweise für das Modem; und es sind auch Störungen durch zu große Abstrahlungen der hochfrequenten Datenströme berücksichtigt, daß man an geeignete Phasen der bereits verlegten Kabel anschließt. Durch die räumliche Trennung von Modem, welches nur mit kleiner Spannung betrieben wird, und Anschlußmodul sind größere Gefahren für das Personal ausgeschaltet.The electrical coupling unit according to the invention can be used in the house connection area, in the transformer station and in the local network area if the basic features are used and only minor changes to individual features are carried out in accordance with the described embodiments. A coupling unit is available for series production, which can also be safely attached to existing systems without modifications. The relevant safety regulations are met. There are various areas of application and there is no restriction to a special busbar system. The lines are protected against short circuits, in particular the modem is protected against overvoltages, and the impedance of the modem is matched to that of the cable or busbar to which the coupling unit is to be connected. In addition to the advantages that a coupling capacitor with back-up fuse is present in the coupling unit and that the transformer enables galvanic isolation and adaptation of the impedance, overvoltage protection is provided, preferably for the modem; and there are also disturbances due to excessive radiation of the high-frequency data streams, that one connects to suitable phases of the already laid cables. Due to the spatial separation of the modem, which is only operated with low voltage, and the connection module, greater dangers for the personnel are eliminated.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Bei diesen zeigen:Further advantages, features and possible uses of the present invention result from the following description of preferred exemplary embodiments in conjunction with the attached drawings. These show:
Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild des Einsatzes der Ankoppeleinheit gemäß der Erfindung zwischen den Energieleitern und dem Niederspannungsbereich (Modem und PC), Figur 2 ein schematisches Schaltbild einer Ausführungsform des Anschlußmoduls,1 shows a schematic block diagram of the use of the coupling unit according to the invention between the power conductors and the low-voltage area (modem and PC), FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of an embodiment of the connection module,
Figur 3 eine ähnliche Darstellung wie Figur 2, wobei jedoch eine andere Ausführungsform veranschaulicht ist, bei welcher die Anpaßeinheit die Koppelkondensatoren mit umfaßt,3 shows a representation similar to FIG. 2, but illustrating another embodiment in which the matching unit also includes the coupling capacitors,
Figur 4 eine spezielle Ausführungsform einer Ankoppeleinheit in einem dreipoligen NH- Sicherungslasttrennschalter, bei welchem unten das Elektronikkästchen mit der Anpaß- einheit angebracht ist,FIG. 4 shows a special embodiment of a coupling unit in a three-pole NH fuse switch disconnector, in which the electronics box with the adapter unit is attached at the bottom,
Figur 5 eine Seitenansicht des Trennschalters der Figur 4 mit einer gestrichelt gezeichneten Schwenkstellung des Deckels,FIG. 5 shows a side view of the disconnector of FIG. 4 with a pivoted position of the cover shown in dashed lines,
Figur 6 eine andere Anwendung bei einem Sammelschienensystem mit größerem Mittenabstand mit zwei getrennten Modulteilen, Figur 7 aus Figur 6 eine Einzelheit herausgezeichnet mit einer Seitenansicht des ersten Modulteiles, welches in Figur 6 das untere Modulteil ist,6 shows another application in a busbar system with a larger center distance with two separate module parts, FIG. 7 shows a detail from FIG. 6 with a side view of the first module part, which is the lower module part in FIG. 6,
Figur 8 eine Ansicht des ersten Modulteiles als Aufsteckgehäuse mit Kontaktgabel, wenn man in Figur 7 von links nach rechts blickt, - 10 -8 shows a view of the first module part as a plug-on housing with a contact fork, if one looks from left to right in FIG. 7, - 10 -
Figur 9 eine Draufsicht auf das Aufsteckgehäuse der Figuren 7 und 8, wenn man auf diese von oben nach unten blickt, Figur 10 eine ähnliche Ansicht wie Figur 7, wobei es sich jedoch hier um das Tochtergerät handelt, welches in Figur 6 das obere Gerät ist, wieder in Form des Aufsteckgehäuses, Figur 11 eine vergleichbare Ansicht wie Figur 8, welche die Ansicht zeigt, wenn man in Figur 10 von links nach rechts blickt, und Figur 12 eine Draufsicht auf das Gerät der Figuren 10 und 11.FIG. 9 shows a plan view of the plug-on housing of FIGS. 7 and 8, if one looks at it from top to bottom, FIG. 10 shows a view similar to FIG. 7, but this is the daughter device, which is the upper device in FIG. 6 , again in the form of the plug-on housing, FIG. 11 shows a view comparable to FIG. 8, which shows the view when looking from left to right in FIG. 10, and FIG. 12 shows a plan view of the device of FIGS. 10 and 11.
Das allgemeine Schaltbild mit einer Anwendung ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Von den drei parallelen, abgebrochen und vertikal dargestellten Energieleitungen mit den Phasen L1 , L2 und L3 wird von den Phasen L1 und L3 abgegriffen, um von diesem Potential über die Datenabzweigleitungen 22, 23 ein Anschlußmodul 1 zu speisen. Diesem ist unter Verbindung mit der Modemleitung 24 ein Modem 21 nachgeschaltet, welches bei der Ausführungsform der Figur 1 mit einem PC 25 verbunden ist, welcher die vom Modem 21 kommenden elektrischen Impulse und Signale aufnimmt oder verarbeitet oder erzeugt und an das Modem 21 abgibt, je nachdem, ob es sich um ein Auskoppeln oder ein Einkoppeln von Datenströmen handelt.The general circuit diagram with an application is shown schematically in FIG. 1. The three parallel, broken and vertically illustrated power lines with phases L1, L2 and L3 are tapped from phases L1 and L3 in order to feed a connection module 1 from this potential via data branch lines 22, 23. This is followed by a modem 21 in connection with the modem line 24, which in the embodiment of FIG. 1 is connected to a PC 25, which receives or processes or generates or generates the electrical impulses and signals coming from the modem 21 and outputs them to the modem 21, each depending on whether it is a coupling or coupling of data streams.
In den Figuren 2 und 3 ist das Anschlußmodul 1 in Form eines elektrischen Schaltbildes schematisch dargestellt. Die Phase L1 ist über den HF-Koppler 2 ebenso mit der Anpaßeinheit 3 verbunden wie die Phase L3 über den HF-Koppler 2'. Der jeweilige HF-Koppler 2, 2' weist einen Koppelkondensator 4 bzw. 4' und die Vorsicherung 5 bzw. 5' auf. Aus Sicherheitsgründen liegt die Vorsicherung 5, 5' zwischen der Phase L1 bzw. L3 und dem Koppelkondensator 4 bzw. 4'. Letzterer ist mit der Sekundärwicklung 26 eines Übertragers 6 verbunden, dessen Primärwicklung 27 über einen Überspannungsschutz 7 mit der Modemleitung 24 verbunden ist. Das Anschlußmodul 1 ist bei den Ausführungsformen nach den Figuren 2 und 3 bei 11 geerdet.In Figures 2 and 3, the connection module 1 is shown schematically in the form of an electrical circuit diagram. Phase L1 is connected to adapter unit 3 via RF coupler 2, as is phase L3 via RF coupler 2 '. The respective RF coupler 2, 2 'has a coupling capacitor 4 or 4' and the back-up fuse 5 or 5 '. For safety reasons, the back-up fuse 5, 5 'lies between the phase L1 or L3 and the coupling capacitor 4 or 4'. The latter is connected to the secondary winding 26 of a transformer 6, the primary winding 27 of which is connected to the modem line 24 via an overvoltage protection 7. The connection module 1 is grounded at 11 in the embodiments according to FIGS. 2 and 3.
Die Schaltung der Ausführungsform des Anschlußmoduls 1 gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der der Figur 2 nur dadurch, daß die Anpaßeinheit 3 der Ausführungsform der Figur 3 zusätzlich zu dem Übertrager 6 und dem Überspannungsschutz 7 (Ausführungsform der Figur 2), außerdem noch die beiden Koppelkondensatoren 4 und 4' enthält. Die Einheiten der Figur 3 sind also nur etwas anders zusammengefaßt, wie in Verbindung mit den Figuren 6 bis 12 noch erläutert wird.The circuit of the embodiment of the connection module 1 according to FIG. 3 differs from that of FIG. 2 only in that the adapter unit 3 of the embodiment of FIG. 3 in addition to the transformer 6 and the overvoltage protection 7 (embodiment of FIG. 2), and also the two coupling capacitors 4 and 4 'contains. The units of FIG. 3 are therefore only summarized somewhat differently, as will be explained in connection with FIGS. 6 to 12.
In Figur 4 erkennt man ein dreipoliges NH-Unterteil 8 eines allgemein mit 9 bezeichneten Lasttrennschalters. In der Vorderansicht dieses Trennschalters sieht man im Hintergrund die drei horizontal und im Abstand zueinander verlaufenden Stromsammeischienen mit den Phasen L1 , L2 und L3, von denen abgegriffen und über nicht dargestellte Sicherungseinsätze an die in Figur 4 vertikal verlaufend und parallel zueinander liegenden Kabel (wiederum mit L1 , L2 und L3 bezeichnet) Strom abgegeben wird. Unter dem Unterteil 8 sitzt ein mit 10 bezeichneter Gehäuseteil (Figur 5) zur Halterung von Klemmkontakten und Befestigungsteilen des Trenners 9 an den Stromsammeischienen. Von - 11 -FIG. 4 shows a three-pole NH lower part 8 of a switch disconnector, generally designated 9. In the front view of this isolating switch you can see in the background the three horizontal and spaced-apart current busbars with phases L1, L2 and L3, from which tapped and via fuse inserts, not shown, to the cables running vertically and parallel to each other in Figure 4 (again with L1, L2 and L3) Current is delivered. Under the lower part 8 there is a housing part designated by 10 (FIG. 5) for holding clamping contacts and fastening parts of the disconnector 9 on the busbars. Of - 11 -
dem NH-Unterteil 8 aus führen elektrische und mechanische Verbindungsschienen 28 zu einem separaten Elektronikgehäuse 29 für die Aufnahme der Anpaßeinheit 3.The NH lower part 8 leads from electrical and mechanical connecting rails 28 to a separate electronics housing 29 for accommodating the adapter unit 3.
In der Seitenansicht der Figur 5 sieht man den schwenkbaren Deckel 10, der mit dem Unterteil 8 den NH-Sicherungslasttrennschalter 9 formt. Derartige Trennschalter sind mit Einsatz herkömmlicher Sicherungen bekannt, wobei die Sicherungen bzw. Sicherungseinsätze meistens im Deckel 10 gehaltert sind und zum Aufschalten (Trennschalten) des Trenners 9 aus den im Unterteil 8 befindlichen Kontakten herausgezogen werden. Nach Aufschalten in die in Figur 5 strichpunktiert gezeigte Position des Deckels 10 ist die gesamte Spannung von den Energieleitungen L1 , L2 und L3 wegge- nommen mit dem Ergebnis, daß alle nachgeschalteten Elemente, angefangen mit dem Anschlußmodul 1 , spannungslos sind. An den nachgeschalteten Elementen können dann Arbeiten vorgenommen werden, bei denen selbst Elektronikpersonal, welches im allgemeinen mit Hochspannungsaggregaten keine Erfahren hat, gefahrlos arbeiten kann.In the side view of FIG. 5, one can see the pivotable cover 10, which forms the NH fuse switch disconnector 9 with the lower part 8. Disconnectors of this type are known using conventional fuses, the fuses or fuse inserts mostly being held in the cover 10 and being pulled out of the contacts located in the lower part 8 in order to open (disconnect) the disconnector 9. After switching to the position of the cover 10 shown in broken lines in FIG. 5, the entire voltage is removed from the power lines L1, L2 and L3 with the result that all the downstream elements, starting with the connection module 1, are de-energized. Work can then be carried out on the downstream elements, in which even electronic personnel who have generally not experienced anything with high-voltage units can work safely.
In gleicher Bauform und -große wie herkömmliche Sicherungseinsätze, welche passend in den Deckel 10 des Trennschalters 9 einsetzbar sind, können HF-Koppler 2 bzw. 2' ausgestaltet sein und an zwei der drei Phasen in den Trennschalter 9 eingesetzt werden, zum Beispiel in den Phasen L1 und L3. Es ergibt sich dann die elektrische Schaltung nach Figur 2.In the same design and size as conventional fuse links, which can be fitted in the cover 10 of the disconnector 9, RF couplers 2 and 2 'can be designed and used in two of the three phases in the disconnector 9, for example in the Phases L1 and L3. The electrical circuit according to FIG. 2 then results.
In der Draufsicht der Figur 4 ist an dem über dem Unterteil 8 befestigten Deckel 10 weder ein Sicherungseinsatz noch ein HF-Koppler gezeigt. Die gekrümmte Außenwand 30 des Deckels 10 weist am oberen Ende (gegenüber dem Elektronikkästchen 29) eine Griffblende 31 des Deckels 10 auf, die mit der Außenwand 30, sozusagen als deren Verlängerung, verbunden ist. Unter der Griffblende 31 ist ein Raum für eine als Plombierhebel ausgestaltete Plombiereinrichtung 32 vorgesehen. Man kann an diese durch einen Betätigungsschlitz 33 in der Griffblende 31 gelangen. Dieser erstreckt sich parallel zu den strichpunktierten Längsachsen 34 des Unterteiles 8 bzw. Trennschalters 9, in deren Richtung auch die Abgangskabel L1 bis L3 verlaufen. Senkrecht zu dieser Richtung der Längsachse 34 schließt sich an den Betätigungsschlitz 33 ein länglicher Einfädelungsschlitz 35 an, der für das Einfädeln eines nicht dargestellten Plombierdrahtes vorgesehen ist. Der senkrecht zum Einfädelungsschlitz 35 verlaufende Betätigungsschlitz 33 erstreckt sich bei einer besonderen Ausführungsform über einen Bogenwinkel von etwa 25 bis 30°, um welchen die als Hebel ausgestaltete Plombiereinrichtung 32 beim Schwenken hin- und herbewegt werden kann. Man kann damit den Deckel des Trennschalters 9 plombieren und gleichzeitig mechanisch verriegeln, wobei die bewegliche und vom Deckel 10 gehalterte Plombiereinrichtung 32 mit einem am Unterteil befestigten, nicht dargestellten Arretierelement in Eingriff bringbar ist. Durch ein Plombierloch in der Plombiereinrichtung 32 kann man den Plombierdraht hindurchstecken.In the plan view of FIG. 4, neither a fuse link nor an RF coupler is shown on the cover 10 fastened over the lower part 8. The curved outer wall 30 of the cover 10 has a handle cover 31 of the cover 10 at the upper end (opposite the electronics box 29), which is connected to the outer wall 30, so to speak as an extension thereof. A space for a sealing device 32 designed as a sealing lever is provided under the handle cover 31. You can access them through an actuating slot 33 in the handle panel 31. This extends parallel to the dash-dotted longitudinal axes 34 of the lower part 8 or disconnector 9, in the direction of which the outgoing cables L1 to L3 also run. Perpendicular to this direction of the longitudinal axis 34, the actuation slot 33 is adjoined by an elongated threading slot 35, which is provided for threading a sealing wire, not shown. In a special embodiment, the actuation slot 33, which runs perpendicular to the threading slot 35, extends over an arc angle of approximately 25 to 30 °, around which the sealing device 32, which is designed as a lever, can be moved back and forth when pivoting. The cover of the isolating switch 9 can thus be sealed and mechanically locked at the same time, the movable sealing device 32 held by the cover 10 being engageable with a locking element (not shown) attached to the lower part. The sealing wire can be inserted through a sealing hole in the sealing device 32.
Im mittleren Teil des Deckels 10 erkennt man in Figur 4 ferner eine Öffnung 36, die hier von einer nicht dargestellten Abdeckung verschlossen ist, die sich über Phasentrennwände 37 erstreckt. Quer - -In the central part of the cover 10, an opening 36 can also be seen in FIG. 4, which is closed here by a cover, not shown, which extends over phase partitions 37. crosswise - -
zu den sich in Richtung der Längsachse 34 erstreckenden Phasentrennwänden 37 und in Figur 4 über diesen dargestellt, erstreckt sich ein Verriegelungsschieber 38, der mit im Abstand voneinander angeordneten Haken 39 versehen ist und dem Verriegeln der nicht dargestellten Sicherungseinsätze dient. Die Sicherungseinsätze werden mittels ihrer Grifflaschen von Aufhängeteilen 40 gehalten, die in Figur 4 dargestellt sind.to the phase dividing walls 37 extending in the direction of the longitudinal axis 34 and shown above them in FIG. 4, a locking slide 38 extends, which is provided with spaced hooks 39 and serves to lock the fuse inserts, not shown. The fuse links are held by means of their tabs of suspension parts 40, which are shown in Figure 4.
Wenn die Energieleiter L1 , L2, L3 in Form von Stromsammeischienen einen größeren Abstand haben, wie dies zum Beispiel bei der Ausführungsform der Figur 6 dargestellt sein soll, dann befinden sich auch die Sicherungseinsätze 41 mit ihren Kontaktmessern 42 in größerem Abstand übereinan- der, und diese Erstreckungsrichtung könnte man sich analog zu Figur 4 wieder parallel zu der Längsachse 34 vorstellen. Besonders groß ist daher der Abstand zwischen der Phase L1 und der Phase L3, so daß die Anbringung der elektrischen Ankoppeleinheit gemäß der Erfindung in einem einzigen Gehäuse hier ungünstig wäre. Daher hat man das Anschlußmodul in zwei Modulteile aufgeteilt, deren jedes in einem separaten Gehäuse untergebracht ist. Das jeweilige Gehäuse ist mit 43 bezeichnet. Beide sind durch die Verbindungsleitung 44 miteinander verbunden. Jedes Gehäuse 43 ist als Aufsteckgehäuse ausgebildet, von dessen einer Seite eine Kontaktgabel 45 vorsteht, welche über das jeweilige Kontaktmesser des Sicherungseinsatzes 41 klemmend greift und elektrischen Kontakt schafft.If the energy conductors L1, L2, L3 in the form of current busbars are at a greater distance, as is to be shown, for example, in the embodiment in FIG. 6, then the fuse links 41 with their contact blades 42 are also at a greater distance from one another, and this direction of extension could be imagined analogously to FIG. 4 again parallel to the longitudinal axis 34. The distance between phase L1 and phase L3 is therefore particularly large, so that the attachment of the electrical coupling unit according to the invention in a single housing would be disadvantageous here. Therefore, the connection module has been divided into two module parts, each of which is housed in a separate housing. The respective housing is designated 43. Both are connected to one another by the connecting line 44. Each housing 43 is designed as a plug-on housing, from one side of which a contact fork 45 protrudes, which clamps over the respective contact blade of the fuse link 41 and creates electrical contact.
Das in Figur 6 unten der Phase L3 zugeordnete Aufsteckgehäuse 43 ist das erste Modulteil 46, welches als Muttergerät bezeichnet ist. Das zweite, der weiter oben im Abstand angeordneten Phase L1 entsprechende Aufsteckgehäuse 43 ist das zweite Modulteil 47, welches als Tochtergerät bezeichnet wird.The plug-on housing 43 assigned to phase L3 in FIG. 6 below is the first module part 46, which is referred to as the mother device. The second plug-on housing 43, which corresponds to the phase L1 arranged at a distance above, is the second module part 47, which is referred to as a daughter device.
Bei einer ersten Ausführungsform mit einer Schaltung nach Figur 2 weist das als Muttergerät ausgestaltete erste Modulteil 46 den Übertrager 6, den Überspannungsschutz 7, d.h. also die Anpaßeinheit 3, und zusätzlich den der Phase L3 zugeordneten HF-Koppler 2' auf. In diesem Falle enthält das zweite Modulteil 47 als Tochtergerät den der Phase L1 zugeordneten HF-Koppler 2.In a first embodiment with a circuit according to FIG. 2, the first module part 46 configured as a mother device has the transformer 6, the overvoltage protection 7, i.e. So the adapter unit 3, and additionally the RF coupler 2 'assigned to phase L3. In this case, the second module part 47 contains, as a subsidiary device, the RF coupler 2 assigned to phase L1.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das erste Modulteil 46 als Muttergerät die Anpaßeinheit 3 mit den beiden Phasen L1 und L3 zugeordneten Koppelkondensatoren 4 und 4' auf, die damit nahe aneinander und in der Nähe des Übertragers 6 mit Überspannungsschutz 7 angeordnet sind, zum Beispiel auf einer gemeinsamen Leiterplatte 48 (Figur 7) befestigt. Bei dieser zuletzt genannten Ausführungsform ist in dem zweiten Modulteil, dem Tochtergerät 47, lediglich die der Phase L1 zugeordnete Vorsicherung 5 enthalten.In another preferred embodiment of the invention, the first module part 46, as the mother device, has the matching unit 3 with the coupling capacitors 4 and 4 'assigned to the two phases L1 and L3, which are thus arranged close to one another and in the vicinity of the transformer 6 with overvoltage protection 7 for Example attached to a common circuit board 48 (Figure 7). In this last-mentioned embodiment, only the backup fuse 5 assigned to phase L1 is contained in the second module part, the daughter device 47.
In Figur 7 erkennt man bei dem Muttergerät 46 den Modemanschluß 49, der in der Draufsicht auch in Figur 9 zu sehen ist. Aus der Abdeckung 50 für die auf der Platine bzw. Leiterplatte 48 verdrahtete - -In FIG. 7, the modem connection 49 can be seen in the mother device 46, which can also be seen in the top view in FIG. From the cover 50 for those wired to the circuit board or printed circuit board 48 - -
Anpaßeinheit 3 steht die in den Figuren 8 und 9 abgebrochen dargestellt Verbindungsleitung 44 heraus.Adapting unit 3 protrudes the connecting line 44 shown broken off in FIGS. 8 and 9.
Auch der der Phase L1 zugeordnete HF-Koppler 2 bzw. (bei der anderen Ausführungsform) seine Vorsicherung 5 ist in einer in den Figuren 10 und 12 gezeigten und mit 50 bezeichneten Abdeckung enthalten. The RF coupler 2 assigned to phase L1 or (in the other embodiment) its backup fuse 5 is also contained in a cover shown in FIGS. 10 and 12 and designated by 50.
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Bezuqszeichenliste:LIST OF REFERENCES:
1 Anschlußmodul1 connection module
2, 2' HF-Koppler2, 2 'RF coupler
3 Anpaßeinheit3 adapter
4, 4' Koppelkondensator4, 4 'coupling capacitor
5, 5' Vorsicherung5, 5 'backup fuse
6 Übertrager6 transformers
7 Überspannungsschutz7 surge protection
8 NH-Unterteil8 NH lower part
9 Lasttrennschalter9 switch disconnectors
10 Deckel10 lids
11 Erdung 1 Modem11 Ground 1 modem
22 Datenabzweigleitung22 Data branch line
23 Datenabzweigleitung23 Data branch line
24 Modemleitung24 modem line
25 PC25 pcs
26 Sekundärwicklung26 secondary winding
27 Primärwicklung27 primary winding
28 Verbindungsschienen28 connecting rails
29 Elektronikgehäuse29 electronics housing
30 gekrümmte Außenwand des Deckels30 curved outer wall of the lid
31 Griffblende31 grip panel
32 Plombiereinrichtung32 sealing device
33 Betätigungsschlitz33 actuation slot
34 Längsachse34 longitudinal axis
35 Einfädelungsschlitz35 threading slot
36 Öffnung36 opening
37 Phasentrennwände37 phase partitions
38 Verriegelungsschieber38 locking slide
39 Haken39 hooks
40 Aufhängeteile40 hanging parts
41 Sicherungseinsatz41 fuse link
42 Kontaktmesser42 contact blades
43 Aufsteckgehäuse43 plug-on housing
44 Verbindungsleitung44 connecting line
45 Kontaktgabel45 contact fork
46 erstes Modulteil (Muttergerät)46 first module part (mother device)
47 zweites Modulteil (Tochtergerät)47 second module part (daughter device)
48 Leiterplatte48 circuit board
49 Modemanschluß49 Modem connection
50 Abdeckung L1 , L2, L3 Phasen der Energieleitung 50 Coverage L1, L2, L3 phases of power transmission
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