DE1113248B - Schaltungsanordnung fuer Traegerfrequenz-anlagen zum Umschalten eines Verbrauchers von einer Betriebseinrichtung auf eine Ersatzeinrichtung - Google Patents

Description

In Trägerfrequenzanlagen, insbesondere Trägerfrequenz-Telefonieanlagen, arbeiten als Baueinheiten zusammengefaßte Einrichtungen zusammen, deren Störanfälligkeit die Betriebssicherheit dieser Anlagen herabsetzt. Zur Verbesserung der Betriebssicherheit werden derartige Anlagen daher mit Ersatzeinrichtungen ausgerüstet, die beim Auftreten eines Fehlers selbsttätig an Stelle der Betriebseinrichtungen in den Leitungszug eingeschaltet werden. Zur Umschaltung von einer Betriebseinrichtung auf eine Ersatzeinrichtung werden besondere Umschaltanordnungen benutzt.

Es sind bereits mehrere Anordnungen bekannt, bei denen die Umschaltung mit elektronischen bzw. elektromechanischen Relais durchgeführt werden kann. Aus der deutschen Patentschrift 731199 ist es beispielsweise bekannt, eine Schaltanordnung mit mehreren Federn anzuwenden, in der bei der Umschaltung von dem Betriebsgenerator zu dem Ersatzgenerator erst beide Generatoren parallel zueinander gelegt werden, zusammen mit einer Parallelschaltung der beiden Belastungen, worauf erst dann vom Betriebsgenerator auf den Ersatzgenerator übergegangen wird. Damit eine nicht zu vermeidende Rückwirkung bei der Parallelschaltung während einer Umschaltung so klein wie möglich ist, muß diese Anordnung besonders sorgfältig ausgebildet werden, während darüber hinaus die Ausbildung dieser Anordnung für automatischen Betrieb, wenn beispielsweise der Pegel des Betriebsgenerators um 3 db abgenommen hat, besonders kompliziert wird und erst dann die Rück-Wirkung vom Betriebsgenerator zum Ersatzgenerator besonders störend wird.

Gemäß einem bekannten Vorschlag (schweizerische Patentschrift 263 133) wird deshalb die Umschaltung mittels eines Schaltrelais vorgenommen, wobei in dessen einer Lage über einen Relaiskontakt die Betriebsapparatur und in dessen anderer Lage die Ersatzapparatur über einen zweiten Relaiskontakt in Betrieb genommen wird. Während der Zeitdauer, in der der Schaltkontakt des Umschaltrelais sich von der einen Lage in die andere bewegt, tritt eine Betriebsunterbrechung auf, die eventuell durch ein besonderes Schnellschaltrelais oder ein elektronisches Relais verkürzt werden kann (vgl. die deutsche Patentschrift 692528). Normalerweise ist hierbei die Ersatzapparatur durch eine Sperrspannung gesperrt, so daß keine Überwachungsmöglichkeit gegeben ist.

Bei einer ähnlichen Schaltungsanordnung (vgl. die britische Patentschrift 484287), bei der der Ausgangskreis der Ersatzapparatur normalerweise kurzgeschlossen ist, besteht ebensowenig eine Überwachungsmöglichkeit der Ersatzapparatur, während Schaltungsanordnung für Trägerfrequenzanlagen zum Umschalten eines Verbrauchers von einer Betriebseinrichtung auf eine
Ersatzeinrichtung

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Zoepke, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 11

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 22. März 1956 (Nr. 205 669)

Willem Koenraad Hofker
und Jacobus Petronella Johannes Nabben,

Hilversum (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

weiterhin diese Apparatur wegen des kurzgeschlossenen Ausgangskreises nicht für Trägerfrequenzgeneratoren anwendbar ist.

Es ist ferner bekannt, zwecks Einsparung von Schaltmitteln die Umschaltung aller Kanäle durch nur eine Schaltanordnung zu bewirken (vgl. die deutsche Patentschrift 946 155). Dadurch wird jedoch die Anzahl von automatischen Umschaltungen um einen Faktor gleich der Kanalzahl vergrößert, wobei dann alle Kanäle gleichzeitig umgeschaltet werden, während es bei Handumschaltung nicht möglich ist, verstümmelungsfrei umzuschalten, da alle Kanäle gleichzeitig umgeschaltet werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umschaltanordnung zu schaffen, die mit normalen und somit billigen Relais auskommt. Die Umschaltzeit soll auf ein Mindestmaß, beispielsweise auf weniger als 1 bis 2 ms, beschränkt und sogar auf Null herabgesetzt werden, damit die Signalfolge nur für möglichst kurze Zeit unterbrochen wird. Außerdem soll durch regelmäßige Betriebsüberwachung die Einsatzbereitschaft der Einrichtungen beispielsweise durch Messungen ständig überprüft werden können, damit auch etwaige Abweichungen vom normalen Betriebszustand feststellbar und zu beheben sind.

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Bei einer Schaltungsanordnung fürTrägerfrequenzanlagen zum Umschalten eines Verbrauchers vom Ausgang einer Betriebseinrichtung, insbesondere eines Betriebsträgerfrequenzgenerators, auf den Ausgang einer Ersatzeinrichtung, insbesondere eines Ersatzträgerfrequenzgenerators, mittels jeder dieser Einrichtungen zugeordneter Relais dient gemäß der Erfindung eine mit zwei einander sperrenden Hilfsrelais versehene Umschaltanordnung, die je einen Arbeitskontakt in einem parallel zur Erregerwicklung des anderen Hilfsrelais liegenden Kreis und einen Ruhekontakt in einem parallel zur Erregerwicklung des betreffenden Schaltrelais liegenden Kreis enthält, derart, daß im Arbeitszustand der Hilfsrelais durch das Schließen des Arbeitskontaktes die Erregerwicklung des anderen Hilfsrelais und im Ruhezustand durch das Schließen des Ruhekontaktes die Erregerwicklung des betreffenden Schaltrelais kurzgeschlossen wird, während der Erregungskreis jedes der Hilfsrelais einen Schalter enthält, der zum Umschalten von der Betriebs- auf die Ersatzeinrichtung die Erregung eines erregten Hilfsrelais unterbricht.

Die Umschaltanordnung gemäß der Erfindung gestattet eine ständige Überwachung sowohl der Betriebs- als auch der Ersatzeinrichtung, da diese bei Bedarf wahlweise zuschaltbar sind und die jeweils nicht im Betrieb befindliche Einrichtung von der Anlage getrennt ist. Infolge des symmetrischen Aufbaues der Umschaltanordnung ergibt sich weiterhin der bauliche Vorteil, daß jedes der Schaltrelais mit dem zu ihm gehörenden Hilfsrelais und dem Schalter zum Umschalten mit der zu überwachenden Einrichtung zu einer baulichen Einheit zusammengebaut werden kann.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Trägerfrequenzspeisevorrichtung bei einem Trägerfrequenz-Fernsprechsystem, die mit einer Umschaltanordnung nach der Erfindung versehen ist, während

Fig. 2 ein Zeitdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Umschaltanordnung darstellt.

Die in Fig. 1 dargestellte Trägerfrequenzspeisevorrichtung bei einem Trägerfrequenz-Fernsprechsystem enthält einen Trägerfrequenzoszillator 1, der über einen Trägerfrequenzverstärker 2 mit einem Ausgangstransformator 3 an eine Ausgangsbelastung angeschlossen ist, und eine Ersatzeinrichtung, die aus einem Trägerfrequenzoszillator 5, einem Trägerfrequenzverstärker 6 mit einem Ausgangstransformator 7 besteht.

Diese Trägerfrequenzspeisevorrichtung ist mit einer Umschaltanordnung zum Umschalten von der Betriebseinrichtung 1, 2, 3 auf die Ersatzeinrichtung 5, 6, 7 versehen. Die Umschaltung von der Betriebseinrichtung 1, 2, 3 auf die Ersatzeinrichtung 5, 6, 7 und umgekehrt erfolgt mit Hilfe von zu diesen Einrichtungen gehörenden Schaltrelais A und B. Das Schaltrelais A enthält einen Arbeitskontakt a_x und einen Ruhekontakt a₂, die an die Ausgangsbelastung 4 bzw. eine Belastungsnachbildungsimpedanz 8 angeschlossen sind, während die Erregerwicklung über die Reihenschaltung von Widerständen 9 und 10 mit der Plusklemme 11 einer Spannungsquelle verbunden ist. Auf ähnliche Weise enthält das Schaltrelais B einen Arbeitskontakt b_x und einen Ruhekontakt b₂, die mit der Ausgangsbelastung 4 bzw. einer Belastungsnachbildungsimpedanz 12 verbunden sind, während die Erregerwicklung über die Reihenschaltung von Widerständen 13 und 14 an der Plusklemme 11 der Spannungsquelle liegt.

Im dargestellten Zustand der Trägerfrequenzspeisevorrichtung, wobei der Trägerfrequenzoszillator 1 mit dem Trägerfrequenzverstärker 2 als Betriebseinrichtung wirksam ist und der Trägerfrequenzoszillator 5 mit dem Trägerfrequenzverstärker 6 als Ersatz dient, ist das Schaltrelais A erregt und das Schaltrelais B nicht erregt. Dabei wird die

ίο Ausgangsspannung des Trägerfrequenzverstärkers 2 über den Arbeitskontakt G₁ der Ausgangsimpedanz 4 und die Ausgangsspannung des Trägerfrequenzverstärkers 6 über den Ruhekontakt b₂ der Belastungsnachbildungsimpedanz 12 zugeführt. Die Umschaltung von der Betriebsapparatur 1, 2, 3 auf die Reserveapparatur 5, 6, 7, wodurch somit die Ausgangsspannung des Trägerfrequenzverstärkers 6 der Ausgangsimpedanz 4 und die Ausgangsspannung des Trägerfrequenzverstärkers 2 der Belastungsnachbil-

ao dungsimpedanz 8 zugeführt wird, erfolgt durch Steuerung der Erregung der beiden Schaltrelais A und B mit Hilfe von zwei Hilfsrelais C und D. Die Erregerwicklungen dieser beiden Hilfsrelais C undD sind über Widerstände 15 bzw. 16 mit der Plusklemme 11 der Speisespannungsquelle verbunden.

Das Hilfsrelais C enthält einen Arbeitskontakt C₁, der mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 16 und der Erregerwicklung des Hilfsrelais D verbunden ist, und einen Ruhekontakt c₂, der mit dem Verbindungspunkt der in Reihe geschalteten Widerstände 9 und 10 im Erregungskreis des Schaltrelais A verbunden ist. Das Hilfsrelais D ist auf ähnliche Weise mit einem Arbeitskontakt d_v der mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 15 und der Erregerwicklung des Hilfsrelais C verbunden ist, und einem Ruhekontakt d₂ versehen, der mit dem Verbindungspunkt der in Reihe geschalteten Widerstände 13, 14 im Erregungskreis des Schaltrelais B verbunden ist. Zum Umschalten für eine regelmäßige Betriebskontrolle ist mit dem Erregerkreis jedes der Hilfsrelais C und D ein Schalter 17 bzw. 18 verbunden. Der Schalter 17 dient zum Umschalten auf die Apparatur 5, 6, 7 und der Schalter 18 zum Umschalten auf die Apparatur 1, 2, 3.

Von dem in Fig. 1 dargestellten Zustand ausgehend, in dem die Relais A und C erregt und die Erregerwicklungen der Relais D und B kurzgeschlossen sind, wird jetzt an Hand des in Fig. 2 dargestellten Zeitdiagramms die Wirkungsweise der angegebenen Vorrichtung näher erläutert.

Angenommen, es werde im Augenblick i_t der Schalter 17 geschlossen, wodurch die Erregerwicklung des Hilfsrelais C über den Parallelkreis: Schalter 17, Erde, kurzgeschlossen wird und das Hilfsrelais C abfällt. Im Zeitpunkt t₂, in dem das Hilfsrelais C aus dem Arbeitszustand in den Ruhezustand übergeht, wird der Kurzschlußkreis der Relaiswicklung des Hilfsrelais D: Arbeitskontakt C₁, Erde, unterbrochen, worauf dieses Hilfsrelais D über den Widerstand 16 erregt wird.

Wenn das Hilfsrelais C aus dem Arbeitszustand in den Ruhezustand übergeht, bleibt das Schaltrelais A erregt, bis im Zeitpunkt t₃ der Ruhezustand erreicht ist, so daß die Erregerwicklung des Schaltrelais A über den Kreis: Ruhekontakt c₂, Erde, kurzgeschlossen wird und dieses Schaltrelais A somit verzögert wird, daß es erst nach der Betätigung des Hilfsrelais D, das das Schaltrelais B steuert, abfällt. Hier-

bei erfolgt der Übergang des Schaltrelais A aus dem Arbeitszustand in den Ruhezustand im Zeitpunkt i₄, und es wird infolge des Erreichens des Ruhezustandes zum Zeitpunkt t₅ der Ausgangskreis des Trägerfrequenzverstärkers 2 über den Transformator 3 an die Belastungsnachbildungsimpedanz8 angeschlossen.

Das Hilfsrelais D, das im Zeitpunkt t₂ bereits über den Widerstand 16 erregt ist, schließt beim Erreichen des Arbeitszustandes zum Zeitpunkt t₆ die Erregerwicklung des Hilfsrelais C über den Kreis: Arbeitskontakt d_v Erde, kurz. Gleichzeitig mit dem Übergang des Hilfsrelais D aus dem Ruhezustand in den Arbeitszustand im Zeitpunkt t_s wird der Kurzschlußkreis: Ruhekontakt J₂, Erde, des Schaltrelais B unterbrochen, so daß dieses Relais B anzieht und im Zeitpunkt t₇ den Ausgangskreis des Trägerfrequenzverstärkers 6 an die Ausgangsimpedanz 4 der Trägerfrequenzspeisevorrichtung anschließt.

Hiermit ist die Umschaltung durchgeführt, so daß nunmehr die Apparatur 5, 6, 7 die Betriebsapparatur darstellt und die Apparatur 1, 2, 3 als Reserve dient. Der Trägerfrequenzoszillator 1 mit dem zugehörigen Trägerfrequenzverstärker 2 kann jetzt für eine regelmäßige Betriebskontrolle überprüft werden.

Soll aus dem beschriebenen Zustand auf die Apparatur 1, 2, 3 zurückgeschaltet werden, so wird mit Hilfe des Schalters 18 die Erregerwicklung des Hilfsrelais D kurzgeschlossen, wobei auf ähnliche Weise, wie vorstehend erläutert, die Umschaltung erfolgt.

Wird nämlich der Schalter 18 geschlossen, so fällt das Hilfsrelais D ab, wobei im Augenblick des Übergangs aus dem Arbeitszustand in den Ruhezustand der Kurzschlußkreis der Erregerwicklung des Hilfsrelais C unterbrochen wird und beim Erreichen des Ruhezustandes die Erregerwicklung des Schaltrelais B kurzgeschlossen wird.

Das Hilfsrelais C zieht an und unterbricht beim Übergang aus dem Ruhezustand in den Arbeitszustand den Kurzschlußkreis des Schaltrelais A, während beim Erreichen des Arbeitszustandes die Erregerwicklung des Hilfsrelais D kurzgeschlossen wird. Infolge des Abfalls des Schaltrelais B wird der Trägerfrequenzverstärker 6 an die Belastungsnachbildungsimpedanz 12 angeschlossen, während infolge des Anziehens des Schaltrelais A der Trägerfrequenzverstärker 2 mit der Ausgangsimpedanz 4 der Trägerfrequenzspeisevorrichtung verbunden wird, so daß der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt ist.

In Fig. 2 ist die Unterbrechungszeit beim Umschalten, die gleich der Zeitdifferenz zwischen dem Erreichen des Arbeitszustandes des Schaltrelais B und dem Ubergangszeitpunkt aus dem Arbeitszustand in den Ruhezustand des Schaltrelais A ist, durch den Zeitabstand ί₇-ί₄ dargestellt. Dadurch, daß das Schaltrelais A in bezug auf die Betätigung des Hilfsrelais D verzögert abfällt und daß die Ansprechzeiten gegenüber den Abfallzeiten der Schaltrelais A und B passend eingestellt werden, ergibt sich eine minimale Unterbrechungszeit. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird diese Einstellung auf besonders einfache Weise verwirklicht; es wird nämlich die Abfallzeit der Schaltrelais A und B mit Hilfe des in den Kurzschlußkreis eingeschalteten Widerstandes 10 bzw. 14 eingestellt, während die Einstellung der Ansprechzeiten mit HiKe der je mit einem dieser Widerstände in Reihe geschalteten Widerstände 9 bzw. 13 erfolgt. Es wurde beispielsweise beim dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Schaltrelais A und B vom Typ SZC 6300/001/A/a sind und die Widerstände 9 bzw. 13 27 kQ und die Widerstände 10 bzw. 14 8,2 kfl betragen, eine Unterbrechungszeit von 0,25 ms erzielt. Es ist hierbei sogar möglich, die Unterbrechungszeit auf Null herabzusetzen.

Um beim Auftreten eines Defektes in der Betriebsapparatur selbsttätig auf die Reserveapparatur umzuschalten, ist die dargestellte Vorrichtung auch mit Kontrollrelais E bzw. F versehen. Diese Kontrollrelais

ίο enthalten einen im Erregerkreis des Hilfsrelais C bzw. D liegenden Arbeitskontakt e_t bzw. j_t und einen mit einer Alarmapparatur 23 bzw. 24 verbundenen Ruhekontakt e₂ bzw. /₂, wobei die Erregerwicklungen dieser Kontrollrelais £ bzw. F durch die Ausgangsspannung des Trägerfrequenzverstärkers 2 bzw. 6 über eine Kopplungsspule 19 bzw. 20 und eine Gleichrichterzelle 21 bzw. 22 gespeist werden.

Wird beispielsweise die Ausgangsspannung des Trägerfrequenzverstärkers 2, der in diesem Augen-

zo blick als Betriebseinrichtung fungiert, herabgesetzt, so fällt das Kontrollrelais E ab. Der Erregerkreis des Hilfsrelais C wird unterbrochen, und die Umschaltanordnung schaltet in der im vorstehenden beschriebenen Weise auf die Ersatzeinrichtung 5, 6, 7 um, während infolge des Schließens des Ruhekontaktes e₂ die Alarmvorrichtung 23 betätigt wird.

Wenn der Fehler behoben ist, spricht das Kontrollrelais E an, und der Arbeitskontakt e_x wird wieder geschlossen; es erfolgt jedoch keine Umschaltung.

Die gegenseitige Sperrung der Hilfsrelais C und D verhütet hierbei ein Hin- und Herschalten der Umschaltanordnung.

Falls ein Fehler auftritt, wenn der Trägerfrequenzoszillator 5 und der Trägerfrequenzverstärker 6 mit dem Ausgangstransformator 7 als Betriebseinrichtung wirksam sind, so bewirkt das Kontrollrelais F auf gleiche Weise eine Umschaltung auf die als Ersatz wirksame Einrichtung 1, 2, 3.

Bei der praktischen Ausführungsform der in Fig. 1 dargestellten Anordnung sind die Kontrollrelais E und F, die Hilfsrelais C und D, die Schaltrelais A und B und die zu ihnen gehörenden Teile des betreffenden Trägerfrequenzoszillators 1 bzw. 5 und Trägerfrequenzverstärkers 2 bzw. 6 zu einer Einheit zusammengebaut.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung für Trägerfrequenzanlagen zum Umschalten eines Verbrauchers vom Ausgang einer Betriebseinrichtung, insbesondere eines Betriebs-Trägerfrequenzgenerators, auf den Ausgang einer Ersatzeinrichtung, insbesondere eines Ersatz - Trägerfrequenzgenerators, mittels jeder dieser Einrichtungen zugeordneter Relais, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltanordnung mit zwei einander sperrenden Hilfsrelais (C, D) versehen ist, die je einen Arbeitskontakt (C₁, dj in einem parallel zur Erregerwicklung des anderen Hilfsrelais liegenden Kreis und einen Ruhekontakt (c₂, d₂) in einem parallel zur Erregerwicklung des betreffenden Schaltrelais liegenden Kreis enthalten, derart, daß im Arbeitszustand der Hilfsrelais durch das Schließen des Arbeitskontaktes die Erregerwicklung des anderen Hilfsrelais und im Ruhezustand durch das Schließen des Ruhekontaktes die Erregerwicklung des betreffenden Schaltrelais (A, B) kurzgeschlossen

wird, während der Erregungskreis jedes der Hilfsrelais einen Schalter (17 bzw. 18) enthält, der zum Umschalten von der Betriebs- auf die Ersatzeinrichtung die Erregung eines erregten Hilfsrelais unterbricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung jedes der Schaltrelais (A, B) über die Reihenschaltung zweier Widerstände (9, 10 bzw. 13, 14) mit der Speisespannungsquelle verbunden ist, xo während der Verbindungspunkt dieser in Reihe geschalteten Widerstände mit dem Ruhekontakt (c₂, rf₂) des betreffenden Hilfsrelais (C, D) verbunden ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (17, 18) zum Umschalten von der Betriebs- auf die Ersatzeinrichtung in einem parallel zur Erregerwicklung des Hilfsrelais (C, D) liegenden Kreis liegen und beim Schließen die Erregerwicklung des Hilfsrelais kurzschließen.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter

(17, 18) zum Umschalten von der Betriebs- auf die Ersatzeinrichtung in Reihe mit den Erregungskreisen der Hilfsrelais (C, D) Hegen.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (17, 18) zur Umschaltung von der Betriebs- auf die Ersatzeinrichtung von Kontrollrelais (E, F) gesteuert werden, die je über eine Gleichrichterzelle (21, 22) durch die Ausgangsspannung der zu überwachenden Einrichtung gespeist werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 733 695, 731199,
816,692528;

deutsche Patentanmeldungen M 8397 Villa/21a² (bekanntgemacht am 7.2.1952), M 4076 VIII a/21 a 2 (bekanntgemacht am 12.7.1951);

schweizerische Patentschrift Nr. 263 133;

britische Patentschriften Nr. 744401, 637 507,
484287;

USA.-Patentschrift Nr. 2128230.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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