DE2335222A1 - Schaltungsanordnung zur abschaltung des kurzschlussgleichstromes in rufstromkreisen von nachrichtentechnischen anlagen - Google Patents

Schaltungsanordnung zur abschaltung des kurzschlussgleichstromes in rufstromkreisen von nachrichtentechnischen anlagen

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DE2335222A1
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M19/00Current supply arrangements for telephone systems
    • H04M19/02Current supply arrangements for telephone systems providing ringing current or supervisory tones, e.g. dialling tone or busy tone
    • H04M19/026Arrangements for interrupting the ringing current

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Description

  • Schaltungsanordnung zur Abschaltung des Kurzschlußgleichstromes in Rufstromkreisen von nachrichtentechnischen Anlagen.
  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur kontaktlosen Abschaltung des Kurzschlußgleichstromes in Rufstromkreisen von nachrichtentechnischen Anlagen, in denen der Gleichspannung die Rufwechselspannung überlagert ist, Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist für zentrale Vermittlungsanlagen von nachrichtentechnischen Anlagen aller Art, insbesondere für Fernsprechvermittlungsanlagen geeignet. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung sind z,B. in Vermittlungsanlagen von Fernschreibanlagen, Anlagen zur Fernmessung, zur Fernsteuerung und Anlagen zur Datenübertragung und Datenverarbeitung gegeben.
  • Fernsprechanlagen werden im allgemeinen - ausgenommen Kleinanlagen mit einer beschränkten Anzahl von Teilnehmerstellen -so ausgeführt, daß die Verbindung zwischen den beiden miteinander in Verkehr tretenden Teilnehmerstellen über eine zentrale Vermittlungsanlage erfolgt Diese Vermittlungsanlage muß mit einer Einrichtung für den Rufvorgang zu der gerufenen (angewählten) Teilnehmeraelle ausgestattet sein.
  • Diese Einrichtung für den Rufvorgang wird für Fernsprechvermittlungsanlagen im allgemeinen so ausgeführt, daß an die zu der gerufenen Teilnehmerstelle führende Leitung für den Rufvorgang dauernd Gleichspannung gelegt und diese Gleichspannung intermittierend mit Rufwechselspannung überlagert wird Der Rufvorgang besteht somit aus einer periodischen Aufeinanderfolge von Rufnhasen (Speisung der zur gerufenen Teilnehmerstelle führenden Leitung mit Gleichspannung mit überlagerter Rufwechselspannung) und Rufphasen (Speisung der Leitung mit Gleichspannung allein).
  • Für Fernsprechvermittlungsanlagen mit größerer Anzahl von Teilnehmerstellen wird die Speiseeinrichtung für den Rufvorgang so ausgeführt, daß das Rufsignal jeweils an mehrere Gruppen von angerufenen Teilnehmerstellen abgegeben wird1 und zwar in der Art, daß eine Gruppe angerufener Teilnehmerstellen mit Gleichspannung mit überlagerter Rufwechselspannung (Rufphase) und die übrigen Gruppen der angerufenen Teilnehmerstellen mit Gleichspannung allein (Rufpause) versorgt werden0 Die Speiseeinrichtungen für den Rufvorgang in Fernsprechvermittlungsanlagen werden in den bisher bekannten Ausführungsformen so ausgeführt» daß elektromechanische Bauteile Verwendung finden. Diese elektromechanischen Bauteile haben den Nachteil, daß die dauernd mechanisch bewegten Teile einer Abnutzung unterliegen und daher regelmäßig gewartet werden müssen Ein weiterer Nachteil dieser bisher bekannten elektromechanischen Ausführungen der Speiseeinrichtungen für den Rufvorgang ist auch dadurch gegeben, daß im allgemeinen als Schutz gegen Überlastung der Spannungsquellen durch Kurzschluß in einer Leitung zu einer angeschalteten Teilnehmerstelle bzw, Teilnehmerstelle selbst Schmelzsicherungen oder Rücklötsicherungen Verwendung finden und damit die Gruppe von Teilnehmerstellen solange außer Betrieb bleibt, bis die Sicherung ersetzt wird, auch dann, wenn der Kurzschluß nur vorübergehend aufgetreten war.
  • Ein Kurzschluß in einer Leitung zu einer Gruppe von angerufenen Teilnehmerstellen besteht nur solange, als die einen Kurzschluß aufweisende Leitung zu einer Teilnehmerstelle an die zu einer Gruppe von angerufenen Teilnehmerstellen zusammengefaßten Leitung angeschaltet ist. Da die Teilnehmerstelle, die entweder selbst oder deren Leitung einen Kurzschluß aufweist, nicht angerufen werden kann, wird von der rufenden Teilnehmerstelle nach kürzerer Zeitdauer der Rufvorgang abgebrochen werden. Es wird damit die Leitung, die Kurzschluß aufweistlvon der Gruppenleitung der angerufenen Teilnehmerstellen über die Vermittlungsglieder der Fernsprechvermittlungsanlage wieder angeschaltet werden und damit die Leitung der angerufenen Teilnehmergruppe wieder kurzschlußfrei sein, Die Schmelz- oder Rücklötsicherung hat jedoch bereits die Leitung für die gesamte Teilnehmergruppe abgeschaltet. Der Schutz der Speiseeinrichtung für den Rufvorgang durch Schmelz- oder Rücklötsicherungen bedeutet daher nicht nur einen zusätzlichen Wartungsaufwand, sondern auch eine Beeinträchtigung der BetriebszuverlEssigkeit, Eine weitere Möglichkeit des Schutzes der Spannungsquellen der Speiseeinrichtung für den Rufvorgang ist in bisher bekannten Ausführungsformen durch die Einschaltung von strombegrenzenden Widerständen, z,B Glühlampen oder Eisen-Wasserstoff-Widerständen gegeben. Die Zweckmässigkeit dieser Schutzmaßnahmen ist jedoch fraglich, da im Betrieb erhebliche Spannungsabfälle (und damit Verluste) auftreten und im Kurzschlußfall der Strom auf einen relativ hohen Wert begrenzt wird Soll die Fernsprechvermittlungsanlage so ausgeführt werden, daß die Verwendung von elektromechanischen Bauteilen vermieden wird, dann müssen als Schalter arbeitende Halbleiterbauteile in der Anlage Verwendung finden und auch die Rufwechselspannungsquelle mit Halbleiterbauteilen aufgebaut sein.
  • Da Halbleiterbauteile gegen auch nur kurzzeitige Überlastungen (Strom- oder Spannungsspitzen) wesentlich empfindlicher als elektromechanische Bauteile sind, werden die Schutzmaßnahmen gegen Kurzschlüsse in den angeschalteten Leitungen zu den Teilnehmerstellen bzw Teilnehmerstellen selbst aufwendiger.
  • Die Verwendung der bereits genannten Schmelzsicherungen oder Rücklötsicherungen im Rufstromkreis mit als Schalter arbeitenden Halbleiterbauteilen ist nur mit Einschränkungen möglich, die Verwendung von Glühlampen oder Eisen-Wasserstoff-Widerständen nicht zweckmässig, In Fernsprechvermittlungsanlagen ist ein Schutz der Rufwechselspannungsquelle, die unter Verwendung von Halbleiterbauteilen aufgebaut ist, gegen eine Überlastung durch Kurzschluß in den angeschalteten Leitungen zu den Teilnehmerstellen nicht erforderlich, da die Rufwechselspannungsquelle entweder schon durch ihren Aufbau selbst kurzschlußsicher ist oder leicht so ausgestaltet werden kann> daß die Kurzschlußsicherheit gegeben ist, Für Fernsprechvermittlungsanlagen> die unter Verwendung von als Schalter arbeitenden Halbleiterbauteilen aufgebaut sind, wurde als Schutz gegen eine Überlastung der Gleichspannungsquelle durch Kurzschluß in den angeschalteten Leitungen zu den Teilnehmerstellen vorgeschlagen, in den Gleichstromkreis einen als Schalter arbeitenden Transistor einzuschalten und diesen Transistor über eine Steuereinrichtung so zu steuerns daß bei einer Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes der Gleichstromkreis unterbrochen wird, Diese vorgeschlagene Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß der als Schalter arbeitende Transistor eine Sperrspannung aufweisen muß, die der Summe der Gleichspannung und der Rufwechselspannung (Scheitelwert) der Fernsprechvermittlungsanlage entspricht, Ein Transistor, der diesen Anforderungen entsprichtt ist aufwendig und dementsprechend kostenungünstig, Aufgabe der Erfindung ist es, die Schaltungsanordnung so zu gestalten, daß als Schalter im Gleichstromkreis ein Transistor Verwendung finden kann dessen Spannungsfestigkeit nur in der Höhe der Gleichspannung der Fernsprechvermittlungsanlage liegt, Damit wird erreicht, daß ein wesentlich kostengünstigerer Transistor Verwendung finden kann, In weiterer Ausgestaltung kann die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung so erweitert werden daß nach Wegfall des Kurzschlusses einer angeschalteten Leitung eine selbsttätige Wiederdurchschaltung des Gleichstromkreises erfolgt.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein Transistor in Durchlaßrichtung in die Reihenschaltung der Spannungsquellen für die Gleichspannung und die Rufwechselspannung zwischen diese Spannungsquellen eingeschaltet ist, daß eine erste Diode der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors antiparallelgeschaltet ist, daß eine entgegengesetzt zur ersten Diode gepolte zweite Diode die Gleichspannungsquelle und den Transistor überbrückt und daß eine Steuerbaugruppeneinheit vorgesehen ist, über welche bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes im Rufstromkreis durch Ansteuerung der Steuerelektrode des Transistors dieser den Gleichstromkreis sperrt.
  • Eine Erweiterung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gegeben daß zusätzlich zum ersten Transistor zwischen der Rufwechselspannungsquelle und der Gleichspannungsquelle an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle ein zweiter Transistor in Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet ist, daß eine dritte Diode der Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transistors antiparallelgeschaltet ist, daß eine entgegengesetzt zur dritten Diode gepolte vierte Diode die Gleichspannungsquelle und den zweiten Transistor überbrückt und daß die Steuerbaugruppen-Einheit so ausgeführt ist, daß bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes im Rufstromkreis durch Ansteuerung der Steuerelektroden des ersten und zweiten Transistors beide Transistoren den Gleichstromkreis sperren.
  • Diese Erweiterung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ergibt den Vorteils daß im Kurzschlußfall beide Halbwellen des Kurzschlußvechselstromes symmetrisch verlaufen und außerdem in beiden Halbwellen die verbleibende Wechselspannung um die Gleichspannung verringert ist Die Transistoren müssen nur die Spannung der Gle Gleichspannungsquelle sperren.
  • Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kann noch dadurch erweitert werden, daß die Rufwechselspannungsquelle ihre Ausgangsleistung über einen Ausgangstransformator mit symmetrisch ausgeführten Hälften abgibt und die Speisung des Rufstromkreises symmetrisch von einer Reihenschaltung der Sekundärwicklung der ersten Hälfte des Ausgangstransformators, dem ersten Transistor, der Gleichspannungsquelle, dem zweiten Transistor und der zweiten Hälfte des Ausgangstransformators erfolgt, Damit ergibt sich der Vorteil, daß die Speisung der Teilnehmerstellen symmetrisch vorgenommen werden kann und daß bei geerdeter Gleichspannungsquelle das Potential gegen Erde der Gruppen der Teilnehmerstellen in der Rufpause durch einen Kurzschluß der Gruppe der Teilnehmerstellen in der Rufphase unbeeinflußt bleibt, Die symmetrische Überlagerung der Rufwechselspannung über die Gleichspannung in Fernspre-chanlagen ist in vielen Ländern üblich. Durch die Erweiterung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird diese Bedingung erfült, Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kannnoch so erweitert werden, daß im Kurzschlußfall nach erfolgter Sperrung des Gleichstromweges durch Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw. der Transistoren von der Steuerbaugruppeneinheit nach kurzer Zeit selbsttätig die Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw der Transistoren von der Steuerbaugruppeneinheit wieder geändert und damit der Gleichstromweg wieder freigegeben wird.
  • Damit ergibt sich der Vorteils daß nach Abschaltung des Gleichstromweges im Kurzschlußfall periodisch überprüft wird, ob der Kurzschluß noch besteht und nach Wegfall des Kurzschlusses selbsttätig der Gleichstromweg wieder dauernd durchgeschaltet wird.
  • Die vorgenannte Erweiterung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kann so ausgeführt werden, daß die Steuerbaugruppeneinheit periodisch von außen Impulse erhältt die im Kurzschlußfall die Anderung der Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw der Transistoren zur Folge haben.
  • Eine andere Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zum selbsttätigen Durchschalten des Gleichstromweges nach Wegfall des Kurzschlusses ist dadurch gegeben, daß die Rufwechselspannung auf die Steuerbaugruppeneinheit im Kurzschlußfall so einwirkt, daß nach jeder Periode der Rufwechselspannung die Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw, der Transistoren weder geändert wird.
  • Schließlich kann die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung noch dadurch erweitert werden, daß im normalen Be-Betriebsfall die Steuerbaugruppeneinheit von außen periodisch Impulse erhält, die durch Anderung der Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw. der Transistoren eine kurzzeitige Unterbrechung des Gleichstromweges zur Folge haben0 Diese Erweiterung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bringt den Vorteil, daß bei Verwendung von Thyristoren oder bipolaren Thyristoren (Triacs) im weiteren Teil der Speiseeinrichtung für den Rufstromkreis das Löschen dieser als Schalter arbeitenden Halbleiter-Bauteile zum gewünschten Zeitpunkt auch dann sichergestellt ist, wenn der Gleichstrom gröBer als der Rufechselstrom-Scheitelwert ist und daher der mit Rufwechselstrom überlagerte Gleichstrom keinen Null-Durchgang hat und damit der über den oder die Thyristoren oder Triacs fließende Strom den Null-Wert nicht erreicht0 Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird nun anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben: Fig.1 zeigt die vorgeschlagene Schaltungsanordnung für Rufstromkreise zur Unterbrechung des Stromkreises in unsymmetrischer Ausführung; Fig.2 zeigt dieselbe Schaltungsanordnung für symmetrische Speisung der Teilnehmerstellen; Fig.3 zeigt die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung; Fig.4 und 5 zeigen das Prinzip für eine Erweiterung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung für unsymmetrische bzw, für symmetrische Speisung der Teilnehmerstellen; Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel zu Fig,5; Fig.7 und 8 zeigen Ausführungsbeispiele der Steuerbaugruppeneinheit in der Schaltungsanordnung nach Fig.6; Fig.9 zeigt den Gleichstrom-bzw, Wechselstromweg für die verschiedenen Betriebsfälle zu Fig,3; Fig. 10 zeigt den Gleichstrom- bzw, Wechselstromweg für die verschiedenen Betriebsfälle zu Fig,5; Fig. 11 zeigt den Stromverlauf für die verschiedenen Betriebsfälle zu Fig.3 und Fig. 12 zeigt den Stromverlauf für die verschiedenen Betriebsfälle zu Fig,5 bzw, zu den Fig, 6, Fig,7, Fig,8 Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung beschrnkt sich nicht nur auf den in den Fig.3 und Fig,4 dargestellten grundsätzlichen Schaltungsaufbaus sowie die in den weiteren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele für die kontaktlose Abschaltung des Kurzschlußgleichstromes und die selbst tätige Wiedereinschaltung nach Wegfall des Kurzschlusses sondern kann noch in unterschiedlicher Form sinngemäß abgewandelt werden.
  • Fig,1 zeigt die vorgeschlagene Ausführungsform für Rufstromkreise zur kontaktlosen Abschaltung des Gleichstromkreises unter Verwendung eines Transistors als Schalter.
  • Dieser Transistor Tral ist zwischen die geerdete Gleichspannungsquelle Gl mit den Polen + , - und die Rufwechselspannungsquelle RW (von der nur der Ausgangstansisbr TR1 mit der Ausgangswicklung Wt dargestellt ist) geschaltet.
  • Da der Transistor Tral nur in einer Stromrichtung (in Fig.1 vom Kollektor zum Emitter) leitend geschaltet werden kann, wird für die andere Halbwelle des Rufwechselstroms ein Stromweg über die dem Transistor Trat antiparallelgeschaltete Diode D1 geschaffen. Die Teilnehmerstellen TStl werden über die Leitungsadern AC1, AC2 an den Speiseteil angeschaltet.
  • Die Basis des Transistors Tral wird von der Steuerbaugruppeneinheit St-Bl so angesteuert, daß im normalen Betriebsfall der Transistor Tral vom Kollektor zum Emitter leitend ist In der Steuerbaugruppeneinheit St-B1 wird dauernd der im Rufstromkreis fließende Strom überwacht und bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes (Kurzschlußfall) die Ansteuerung der Basis des Transistors Trat so geändert, daß dieser den Stromkreis zwischen dem Kollektor und dem Emitter sperrt. Damit ist der Gleichstromkreis unterbrochen, ebenso der Wechselstromkreis für die Halbwelle mit gleicher Stromrichtung wie der Gleichstrom. Der Wechselstromkreis bleibt jedoch für die dem Gleichstrom entsprechende Halbwelle weiter leitend (über die Diode D1), Unter der Voraussetzungt daß die Rufwechselstromquelle RW kurzschlußsicher ausgeführt ist, kann dadurch kein Schaden entstehen. Am Transistor Trat tritt im Kurzschlußfall als Sperrspannung die Summe der Glechspannung und dem Scheitelwert der Rufwechselspannung auf, Der Transistor Tral muß daher dieser hohen Anforderung für die Sperrspannung genügen.
  • Fig.1 zeigt eine der Fig.1 entsprechende Schaltungsanordnung, jedoch für symmetrische Speisung der Teilnehmerstellen, Die Gleichspannungsquelle Gl mit den Polen +,'- ist über die beiden als Schalter arbeitenden Transistoren Trat> Tra2 mit den symmetrisch ausgeführten Halbwicklungen W2', W2" des A1sgangstransformators Tr2' Tr2" der Rufwechselspannungsstelle RW verbunden. Die beiden Transistoren Trat, Tra2 sind mit antiparallelgeschalteten Dioden Dt, D2 überbrückt und erden von der Steuerbaugruppeneinheit St-B2 über ihre Basis angesteuert, Die Teilnehmerstellen TSt2 werden über die Leitungen AC3', AC3" mit dem Speiseteil verbunden.
  • Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig,2 entspricht m Prinzip der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig.1 Im Kurzschlußfall müssen die Transistoren Trat, Tra2 eine Spannung, die aus der Summe der Gleichspannung und dem Scheitelwert der Rufwechselspannung besteht, sperren können.
  • Fig.3 zeigt den Aufbau der Schaltungsanordnung für Rufstromkreise zur kontaktlosen Abschaltung des Kurzschlußgleichstromes gemäß der Erfindung0 Es ist dies eine Erweiterung der in Fig,1 dargestellten Schaltungsanordnung, und zwar ist der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Tral die Diode Dt antiparallelgeschaltet; eine weitere Diode D2 überbrückt den Transistor Tral und die Gleichspannungsquelle Glt wobei die Diode D2 entgegengesetzt zur Diode D1 gepolt ist Fig.4 zeigt gemäß der Erfindung eine Erweiterung der Schaltungsanordnung nach Fig,3, Die Gleichspannungsquelle Gl wird mit den beiden Polen +, - mit je einem Transistor Trat, Tra2 verbundene denen je eine Diode D1, D3 antiparallelgeschaltet ist. Zwei weitere Dioden D2, D4 in entgegengesetzter Durchlaßrichtung zu den Dioden D1, D3 überbrUcken jeweils einen der beiden Transistoren Tral, Tra2 und die Gleichspannungsquelle Gl. Die Ansteuerung der Transistoren Tral, Tra2 erfolgt über die Steuerbaugruppeneinheit St-Bl" und die Teilnehmerstellen TStl werden über die Leitungsadern ACt', AC2' mit dem Speiseteil verbunden.
  • Fig05 zeigt die Schaltungsanordnung gemäß Fig,4, jedoch für symmetrische Speisung der Teilnehmerstellen, Die beiden Transistoren Tral, Tra2 werden mit den symmetrisch ausgeführten Halbwicklungen W2', W2" des Ausgangstransistors Tr2', Tr2" der Rufwechselspannungsquelle RW verbunden.
  • Die Steuerung der Transistoren Trat, Tra2 erfolgt von der Steuerbaugruppeneinheit St-B2 und die Teilnehmerstellen TSt2 werden über die Leitungsadern AC3' AC3" mit dem Speiseteil verbunden.
  • In Fig.9 bzw Fig.10 ist der Gleichstrom- bzw, Wechselstromweg für die Schaltungsanordnung nach Fig,3 bzw, Fig05 für die verschiedenen Betriebsfälle dargestellt, Die Bezeichnungen für die einzelnen Bauteile sind von Fig,3 bzw. Fig.5 übernommen, Die Augenblicksrichtung des Stromes ist durch einen Pfeil und die den Stromweg sperrenden Transistoren sind durch einen Querstrich dargestellt.
  • Fig. 9a bzw Fig,lOa zeigen den Stromweg im normalen Betrieb für den Gleichstrom und den Wechselstrom für die Halbwelle mit gleicher Stromrichtung wie der Gleichstrom, Fig.9b bzw, Fig. lOb zeigen den Stromweg sowohl im normalen Betrieb als auch für den Kurzschlußfall für den Wechselstrom für die Halbwelle mit entgegengesetzter Stromrichtung wie der Gleichstrom, Fig.9c bzw. Fig,lOc zeigen den Stromweg im Kurzschlußfall für den Wechselstrom für die Halbwelle mit gleicher Stromrichtung wie der Gleichstrom0 Da der Rufwechselstrom sowohl im normalen Betrieb als auch im Kurzschlußfall (Transistoren gesperrt) den Stromweg für beide Halbwellen offen vorfindet ergibt sich, daß an den Transistoren als Sperrspannung keine höhere Spannung als die Gleichspannung auftreten kann, Fig.11 bzw. Fig. 12 zeigen den Stromverlauf J in Abhängigkeit von der Zeit t für die in Fig,9 bzw, Fig,10 dargestellten Betriebsfälle der Schlltungsanordnungen nach Fig.3 bzw. Fig.5 Der Stromverlauf im normalen Betrieb ist in Fig. 11-1 bzw, Fig. t2-t dargestellt, Dem Gleichstrom JDC ist der Rufwechselstrom überlagert, Entsprechend der Kennzeichnung des Kurvenverlaufes (a>b) verläuft der über der Null-Linie liegende Teil der Stromkurve nach Fig. 9a bzw.
  • lOa und der unter der Null-Linie liegende Teil der Stromkurve verläuft im Stromkreis nach Fig,9b bzw. lOb.
  • Fig. 11-2 bzw, Fig,12-2 zeigen den Stromverlauf im Kurzschlußfall. Der Gleichstromkreis ist durch die Sperrung der Transistoren unterbrochen es verbleibt nur der durch die Strombegrenzungseinrichtung der Rufwechselspannungsquelle begrenzte Kurzschlußtzechselstrom, Entsprechend der Kennzeichnung des Kurvenverlaufes (c,b) verläuft der über der Null-Linie liegende Teil der Stromkurve im Stromkreis nach Fig.9c bzw. Fig. tOc und der unter der Null-Linie liegende Teil der Stromkurve verläuft im Stromkreis nach Fig09b bzw. Fig,lOb.
  • Es zeigt sich, daß für die Schaltungsanordnung nach Fig.3 im Kurzschlußfall (Stromverlauf nach Fig,11-2) die beiden Halbwellen des Kurzschlußwechselstromes ungleich verlaufen, da im Stromkreis nach Fig,9cdie volle Wechselspannung wirksam wird,während im-Stromkreis-nach-Fig,9b nur die um die Gleichspannung verminderte Wechselspannung zur Wirkung gelangt.
  • Für die Schaltungsanordnung nach Fig.5 ist der Stromweg aus Fig. 10 und der Stromverlauf aus Fig.12 zu ersehen.
  • Da die Schaltungsanordnung symmetrisch aufgebaut ist, ergeben sich symmetrische Stromweg. Aus Fig. tO kann ersehen werden, daß im Kurzschlußfall (Fig,lOb und Fig. 10c) die Rufwechselspannung in beiden Halbwellen der Gleichspannung entgegengesetzt gerichtet ist und daher für den Kurzschlußwechselstrom nur die um die Gleichspannung verminderte Wechselspannung wirksam wird, Damit verläuft der Surzsctlußwechselstrom symmetrisch in Form von Stromkuppen nach Fig. 12-2.
  • Fig.6 zeigt ein prinzipielles Ausführungsbeispiel der Schatungsanordnung nach Fig,5 Zwischen die geerdete Gleichspannungsquelle Gl mit den Polen +, - und einem Transistor Tral wird ein Meßwiderstand Rt eingeschaltet, dessen Spannungsabfall in der Auswertebaugruppe A über wacht wird, Die beiden Transistoren Tral, Tra2 werden von der Steuerbaugruppe St, die aus einem Transistor Tra3 und einem Widerstand R2 besteht, im normalen Betriebsfall mit Basisstrom versorgt und sind daher leitend. Überschreitet der Spannungsabfall am Meßwiderstand Rt einen vorgegebenen Wert, dann wird von der Auswertebaugruppe A die Steuerbaugruppe St so angesteuert, daß die beiden Transistoren Tral, Tra2 keinen Basisstrom mehr erhalten und damit den Gleichstromkreis sperren, Eine Erweiterung der Funktion der Auswertebaugruppe A ergibt sich noch dadurch1 daß über diese nach erfolgter Unterbrechung des Gleichstromkreises im Kurzschlußfall in periodischen Zeitabständen eine Wiederdurchschaltung des Gleichstromkreises (über die Steuerbaugruppe St) vorgenommen wird, wobei im Falle0 daß der Kurzschluß noch besteht, sofort eine erneute Unterbrechung des Gleichstromkreises erfolgt, Nach Wegfalldes Kurzschlusses bleibt ~ jedoch die vorgenommene Wiederdurchschaltung des Gleichstromkreises bestehen, Die Auswertebaugruppe A kann noch einen zusätzlichen Eingang u erhalten, über welchen im normalen Betriebs fall eine Sperrung des Gleichstromkreises über die Steuerbaugruppe St vorgenommen werden kann, Dieser zusätzliche Eingang u der Auswertebaugruppe A findet für Rufstromkreise, in denen auch Thyristoren oder Triacs einbezogen sind, Verwendung. Da die im Verbraucherkreis (angeschalteten Teilnehmerleitungen) liegenden Widerstände für Gleichstrom andere Werte haben können als für Wechselstrom (Impedanz)» kann der Fall eintreten, daß der Scheitelwert des Rufwechselstromes kleiner als der Gleichstrom ist und damit kein Null-Durchgang des Rufstromes eintritt, In diesem Fall würde ein gezündeter Thyristor oder Triac nicht mehr löschen, Um das Löschen der Thyristoren oder Triacs sicherzustellen, ist es daher erforderlich eine kurzzeitige Stromunterbrechung des Gleichstromkreises vorzunehmen, Dies kann z,B, durch periodische Impulse am zusätzlichen Eingang u der Auswertebaugruppe A erreicht werden.
  • In Fig.7 ist die Schaltungsanordnung nach Fig,6 mit einem Ausführungsbeispiel für die Auswertebaugruppe dargestellt, Die Auswertebaugruppe At wird durch einen an sich bekannten bistabilen Multivibrator (Flip-Flop) gebildet, der aus den Transistoren Tra4> Tra5 und den Widerständen R3,.
  • RtO besteht, Der zusätzliche Eingang der Auswertebaugruppe At zur Sperrung des Gleichstromkreises ist durch den Eingang ul über die Diode D6 gegeben.
  • Der Spannungsabfall am Meßwiderstand R1 wird über die Diode D5 dem bistabilen Multivibrator zugeführt. Im normalen Betriebs fall wird der Transistor Tra3 der Steuerbaugruppe St leitend gelalten und damit die Basis beider Transistoren Tral, Tra2 des Gleichstromkreises mit Strom versorgt und damit der Gleichstromkreis durchgeschaltet. Überschreitet der Spannungsabfall am Meßwiderstand Rt einen vorgegebenen Wert, dann kippt der bistabile Multivibrator in die andere Stellung, sperrt den Transistor Tra3 der Steuerbaugruppe Stt und damit werden auch die Transistoren Tral, Tra2 des Gleichstromkreises gesperrt, Für ein Wiederdurchschalten des Gleichstromkreises muß der bistabile Multivibrator wieder in die Ausgangsstellung zurückkippen, Dies kann über die nur im Prinzip dargestellte Einheit S erreicht werden, deren Transistor Tra6 einen Schalter bildet. Das SchlieRen dieses Schalters Tra6 kann z B. durch Impulse, die von außen der Einheit S nach erfolgter Abschaltung des Gleichstromkreises in periodischen Zeitabständen zugeführt werden, veranlaßt werden. Es kann auch der Schaltzustand des bistabilen Multivibrators zur Schließung des Schalters Tra6 nach vorgegebener Zeitspanne ausgewertet werden. Ferner ist eine manuelle Betätigung an der Einheit S ausführbar, durch welche der Rückstellvorgang für den bistabilen Multivibrator ausgelöst wird, In Fig.8 ist die Schaltungsanordnung nach Fig,6 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel für die Auswertebaugruppe dargestellt. Die Auswertebaugruppe A2 besteht aus den Transistoren Tra7, Tra8, den Widerständen Rll,, R15 und de Diode D7, Der zusätzliche Eingang der Auswertebaugruppe A2 zur Sperrung des Gleichstromkreises ist durch den Eingang u2 über den Widerstand R15 gegeben. Im normalen Betriebsfall wird der Transistor Tra3 der Steuerbaugruppe St leitend gehalten, damit die Basis beider Transistoren Tral, Tra2 des Gleichstromkreises mit Strom versorgt und damit der Gleichstromkreis durchgeschaltet.
  • Steigt durch einen zu großen Strom in Richtung des Gleichstromes die Spannung am Widerstand Rt über einen vorgegebenen Wert an, so wird der Transistor Tra7 leitend und der Basisstrom am Transistor Tral wird verkleinert, Dadurch steigt die Spannung am Transistor Tral stark an, und diese Spannungs änderung wird über den Spannungsteiler R12, R14 zur Basis des Transistors Tra8 übertragen. Dieser Transistor Tra8 wird ebenfalls leitend und bewirkt daß der Transistor Tra3 der Steuerbaugruppe Steinen Basisstrom mehr erhält, Damit werden die Transistoren Tral, Tra2 im Gleichstromkreis gesperrt, Beim Nulldurchgang des Kurzschluß-Wechselstromes geht jedoch die Schaltungsanordnung der Auswertebaugruppe A2 wieder in den Betriebszustand für den normalen Betriebsfall zurück, Ist der Kurzschluß jedoch noch weiter vorhanden, so tritt mit Ansteigen des Rufstromes über den vorgegebenen Wert sofort eine erneute Abschaltung ein. Die Schaltungsanordnung für die AuswerXbaugruppe A2 arbeitet also so, daß der Rufstrom bei Dauerkurzschluß bei jeder Periode zunächst ansteigt und bei Erreichung eines vorgegebenen Wertes wieder abgeschaltet wird. Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß bei jeder Periode der Rufwechselspannung überprüft wird, ob der Kurzschluß noch besteht und bei Wegfall des Kurzschlusses der Gleichstromkreis sofort wieder dauernd durchgeschaltet ist.
  • Der Stromverlauf für diese Schaltungsanordnung nach Fig.8 mit der Auswertebaugruppe A2 ist aus Fig,12 zu ersehen Fig,12-1 zeigt den Stromverlauf für den normalen Betriebsfall Der Stronverlauf bei Dauerkurzschluß im Rufstromkreis ist in Fig.12-3 dargestellt, Aus der Kennzeichnung (a, b, c) des Kurvenverlaufes in Fig. 12-1 und Fig. 12-3 ist der jeweils zugehörige Stromkreis nach Fig 10 zu ersehen Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zur kontaktlosen Unterbrechung des Kurzschluß-Gleichstromes im Speiseteil von Rufstromkreisen bringt gegen die bisher bekannten Ausführungen den Vorteil, daß die Sperrspannung am Schalttransistor nur die Höhe der Gleichspannung erreicht, Bei den bisher bekannten Ausführungen beträgt die Sperrspannung die Summe der Gleichspannung und dem Scheitelwert der Rufwechselspannung.
  • Im allgemeinen wird für den Rufvorgang in Fernsprechvermittlungsanlagen mit größerer Zahl von Teilnehmerstlen eine Gleichspannung von 48 Veff (Scheitelwert ca.125 V) Anwendung finden. Es ergibt sich damit für die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung für den bzw. die Schalttransistoren eine Sperrspannung von max. 60 V und für die bisher bekannten Ausführungen eine maximale Sperrspannung von 185 V. Ein Schaltransistor mit einer Sperrspannung von nur 60 V ist wesentlich kostengünstiger als ein Schalttransistor mit einer Sperrspannung von 185 V, Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gegeben, daß im Kurzschlußfall beide Halbwellen der Rufwechselspannung der Gleichspannung entgegengeschaltet sind und daherfür den verbleibenden Kurzschlußwechselstrom nur die im die Gleichspannung verminderte Rufwechselspannung wirksam wird.
  • Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ergibt sich dadurch, daß mit geringem Mehraufwand die Schaltungsanordnung so erweitert werden kann, daß im Kurzschlußfall dauernd überwacht wird, ob der Kurzschluß noch besteht und nach Wegfall des Kurzschlusses selbsttätig der Gleichstromkreis wieder durchgeschaltet wird.
  • Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist ohne die Verwendung von elektromechanischen Bauteilen ausgeführt, und die als Schalter erforderlichen Halbleiterbauteile (Transistoren) brauchen nur eine relativ geringe Sperrspannung aufzuweisen. Außerdem wird im Kurzschlußfall der verbleibende Kurzschluß-Wechselstrom niedrig gehalten und nach Wegfall des Kurzschlusses eine selbsttätige Wiederdurchschaltung des Gleichstromkreises vorgenommen,

Claims (7)

  1. Patentansprüche Schaltungsanordnung zur kontaktlosen Abschaltung des KurzschluR-Gleichstromes in Rufstromkreisen von nachrichtentechischen Anlagen, in denen der Gleichspannung die Rufwechselspannung überlagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor (Tral) in Durchlaßrichtung in die Reihenschaltung der Spannungsquellen für die Gleichspannung (Gl) und die Rufwechselspannung (RW) zwischen diese Spannungsquellen eingeschaltet ist, daß eine erste Diode (Dt) der Kollektor-Emitt-Strecke des Transistors (Tral) antiparallelgeschaltet ist , daß eine entgegengesetzt ur ersten Diode gepolte zweite Diode (D2) die Gleichspannungsquelle (Gl) und den Transistor (Trat) überbrückt und daß eine Steuerbaugruppen-Einheit (St-B1) vorgesehen ist, über welche bei über schreitung eines vorgegebenen Stromwertes im Rufstromkreis durch Ansteuerung der Steuerelektrode des Transistors (Tral) dieser den Gleichstromkreis sperrt,
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum ersten Transistor (Trat) zwischen der Rufwechselspannungsquelle (RW) und der C-leichspannungsquelle (Gl) ein an den anderen Pol der Gleichspannungsquelle (G1) angeschlossener zweiter Transistor (Tra2) in Durchlaßrichtung in Reihe geschaltet ist, daß eine dritte Diode (D3) der Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten Transisors (Tra2) antiparallelgeschaltet ist, daß eine entgegengesetzt zur dritten Diode gepolte vierte Diode (D4) die Gleichspannungsquelle (Gl) und den zeiten Transistor (Tra2) überbrückt und die Steuerbaugruppen-Einheit (St-Bt') so ausgeführt ist, daß bei Überschreitung eines vorgegebenen Stromwertes im RufstromkreIs durch Ansteuerung der Steuerelektrode des ersten und zweiten Transistors (Trat, Tra2,' beide Transistoren (Trat, Tra2) de Gleichstromkreis sperffer.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Rufwechselspannungsquelle (RW) ihre Ausgangsleistung über einen Ausgangstransformator mit symmetrisch ausgeführten Hälften (Tr2', Tor2) abgibt rund die Speisung des Rufstromkreises symmetrisch von einer Reihenschaltung der Sekundärwicklung (W2') der ersten Hälfte des Ausgangstransformators (Tr2') dem ersten Transistor (Trat) der Gleichspannungsquelle (Gl), dem zweiten Transistor (Tra2) und der Sekundärwicklung (W2") der zweiten Hälfte des Ausgangstransformators (Tr2") erfolgt,
  4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kurzschlußfall nach erfolgter Sperrung des Gleichstromweges durch Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw, er Transistoren (Tral, Tra2) von der Steuerbaugruppen-Einheit (St-B1, Xt-B1', St-B2) nach kurzer Zeit selbsttätig die Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw. der Transistoren (Trat, Tra2) von der Steuerbaugruppen-Einheit (St-B1, St-Bt', St-B2) wieder geändert und damit der Gleichstromweg wieder freigegeben wird,
  5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbaugruppen-Einheit (St-B1, St-B1', St-B2, A) periodisch von außen Impulse erhalt, die im Kurzschlußfall die Änderung der Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw.
    der Transistoren (Tral, Tra2) zur Folge haben.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rufwechseispannung auf die Steuerbaugruppen-Einheit (St-B1, St-B11, St-B2, Aj im Kurzschlußfall so einwirkt, daß nach jeder Periode der Rufwechselspannung die Ansteuerung der Steuereiektrode des bzw. der Transistoren (Tral, Tra2) wieder geändert wird
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im normalen Betriebsfall die Steuerbaugruppeneinheit (St-Bl, St-B11, St-B2> A) von außen periodisch Impulse erhält, die durch Änderung der Ansteuerung der Steuerelektrode des bzw, der Transistoren (Trai, Tra2) eine kurzzeitige Unterbrechung des Gleichstromweges zur Folge haben.
    L e e r s e i t e
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