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Schaltungsanordnung zur Abschaltung des Kurzschlußgleichstromes in
Rufstromkreisen von nachrichtentechnischen Anlagen.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Fig,1 zeigt die vorgeschlagene Ausführungsform für Rufstromkreise
zur kontaktlosen Abschaltung des Gleichstromkreises unter Verwendung eines Transistors
als Schalter.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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lOa und der unter der Null-Linie liegende Teil der Stromkurve verläuft
im Stromkreis nach Fig,9b bzw. lOb.
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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.
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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.
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Für die Schaltungsanordnung nach Fig.5 ist der Stromweg aus Fig. 10
und der Stromverlauf aus Fig.12 zu ersehen.
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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.
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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.
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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,.
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RtO besteht, Der zusätzliche Eingang der Auswertebaugruppe At zur
Sperrung des Gleichstromkreises ist durch den Eingang ul über die Diode D6 gegeben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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,