DE3105959A1

DE3105959A1 - "schaltungsanordnung zum verteilen der speisespannung fuer ein fernmeldesystem"

Info

Publication number: DE3105959A1
Application number: DE19813105959
Authority: DE
Inventors: Luciano Lodi Inzoli
Original assignee: Italtel SpA; Italtel Societa Italiana Telecomunicazioni SpA
Current assignee: Italtel SpA
Priority date: 1980-02-25
Filing date: 1981-02-18
Publication date: 1982-01-07
Also published as: US4346422A; IT8020137A0; BR8101067A; IT1149828B; PT72558A; PT72558B; ES499683A0; ES8201796A1; AR227175A1; FR2476956A1; SE8100699L; GB2071437A

Description

10976/H/Ro.

(DB 445)

Ital.Anm.Nr. 20 137 A/80

vom 25. Februar 1980

ITALTEL

Societä Italiana Telecomunicazioni s.p.a. Piazzale Zavattari, 12, Mailand / Italien

Schaltungsanordnung zum Verteilen der Speisespannung für ein Fernmeldesystem.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Verteilungsnetz muß so ausgeführt sein, daß es mit dem vorhandenen Versorgungsnetz etwa der herkömmlichen Fernsprechvermittlungsstellen vereinbar (kompatibel) ist. Insbesondere darf es nicht die maximal mögliche Entfernung der installierten elektronischen Vermittlungsorgane von der Stromquelle (z.B. einer Stromstation mit Batterien) einschränken. Ferner bedürfen elektronisch gesteuerte Fernsprechvermittlungsstellen vieler verschiedener Versorgungsspannungen, die in der Regel mit einer Anzahl von Spannungswandlern erzeugt werden, welche die von der Stromquelle abgegebene Spannung drosseln, insbesondere zerhacken. Diese Spannungswandler verursachen Störungen, die eine Frequenz gleich der Zerhackungsfrequenz oder ein Vielfaches davon haben und gedämpft werden müssen, weil sei Schwankungen der Versorgungsspannung mit der betreffenden Frequenz zur Folge haben. Außerdem soll das Verteilungsnetz so ausgeführt sein, daß voneinander unabhängige üntersysteme bestehen, die sowohl die Ausführung von Wartungsarbeiten ohne Abschaltung anderer

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Organe der Vermittlungsstelle erlauben als auch bei einem Kurzschluß im Verteilungsnetz die Zahl der vom Stromausfall betroffenen Organe möglichst gering halten.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die den erläuterten Anforderungen genügt und das zu speisende System weitgehend vor Beeinträchtigungen und Störungen bewahrt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild der hier beschriebenen Verteilungsschaltung sanordnung;

Fig. 2 die für die Erfindung wesentlichen Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform eines Koppelkreises PM gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 die für die Erfindung wesentlichen Einzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform eines Koppelkreises SM gemäß Fig.

In Fig. 1 ist mit SE eine Stromstation oder Stromquelle bezeichnet, an die ein Paar von Primär-Verteilungsschienen angeschlossen ist, welche die Primärspannung Vp bzw. das Nullpotential ne führen. An dieses Schienenpaar sind über erste Koppelkreise PM (PM₁...PM.) eine Anzahl von Gestellreihen-Verteilungsschienenpaaren angeschlossen, die gleich der Anzahl der zu versorgenden Gestellreihen ist. Jeder Koppelkreis PM dient dazu, das eigene

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Verteilungsschienenpaar jeweils dann abzutrennen, wenn dort ein Kurzschluß auftritt. Ferner soll er dieses Schienenpaar mindestens so lange mit Strom versorgen, wie zur Energieübertragung von der

Stromquelle zu den Koppelkreisen PM notwendig ist, wenn durch einen Kurzschluß in einem der übrigen Gestellreihen-Verteilungsschienenpaare die von der Stromquelle abgegebene Spannung (vorübergehend) ausfällt.

Hinter den Koppelkreisen PM hat jedes Gestellreihen-Verteilungsschienenpaar in Wirklichkeit vier Schienen, nämlich je eine für die Primärspannung Vp, für das Nullpotential ne, für "mechanische Masse" mm (Massepotential der Gerätekonstruktion) und für eine Bezugsmasse mr, wie anhand von Fig. 2 und 3 noch erläutert wird. An diesen vier Schienen liegen über zweite Koppelkreise SM (SM₁, SM₀...SM.) mit ihren einen Enden eine Anzahl von Gestell-Verteilungsschienengruppen entsprechend der Anzahl der in jeder Gestellreihe vorgesehenen Gestelle, mit deren anderen Ende ebensoviele Gruppen von Spannungswandlern CN₁, CN₂...CN. zur Erzeugung der Sekundärspannung Vs verbunden sind, die für die individuelle Speisung der auf den Gestellen montierten Organe des Systems vorgesehen ist.

Die zweiten Koppelkreise SM gestatten eine Dämpfung der durch die Spannungswandler CN₁ usw. beim Zerhacken oder Drosseln der Primärspannung Vp auftretenden Störungen, was deshalb notwendig ist, weil diese Störungen über die Versorgungsschienen zu allen Bestandteilen der Vermittlungsstelle gelangen. Die zweiten Koppelkreise SM dienen ferner zum Abtrennen der mit ihnen verbundenen Gestell-Verteilungsschienen im Falle eines Kurzschlusses und sollen außerdem der entsprechenden Gruppe von Spannungswandlern CN₁ usw. Strom liefern, falls ein Kurzschluß an einer der übrigen Gestell-Verteilungsschienengruppen auftreten sollte.

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Fig. 2 sind die wesentlichen Schaltungseinzelheiten einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Koppelkreises PM zu entnehmen, welcher einen Kondensator C₁ enthält, der zwischen die Schiene der Primärspannung Vp und die Schiene des Nullpotentials ne geschaltet ist. Der Kondensator C. dient zur Speicherung von Energie, um sie dann abzugeben, wenn beim Auftreten eines Kurzschlusses zwischen einer der übrigen Reihen-Verteilungsschienenpaare die Primärspannung ausfallen sollte. Wären bei einem Kurzschluß der genannten Art solche Kondensatoren C₁ nicht vorhanden, so würde zeitweise die gesamte Vermittlungsstelle ausfallen, da die Spannungswandler CN₁ usw. und somit die von ihnen gespeisten Organe keine Spannung mehr erhalten würden.

Zur Bemessung der Kapazitätswerte der Kondensatoren C₁ muß die Zeit berücksichtigt werden, die zur Übertragung des Stromes von der Stromquelle SE zu den primären Koppelkreisen PM nötig ist. Da diese Energieübertragung nach dem Prinzip der Resonanzübertragung erfolgt, ist ihre Dauer abhängig von der End- oder Klemmenkapazität der Stromquelle, von der Induktivität der Primär-Verteilungsschienen und von der Kapazität der erwähnten Kondensatoren C₁. Falls die elektronisch gesteuerte Fernsprechvermittlungsstelle vorgegebene Verteilungsnetze für die Speisespannung verwendet, hängt die Entfernung, mit der die zentrale Vermittlungsstelle von der Stromquelle SE installiert werden kann, allein von der Kapazität der Kondensatoren C₁ ab. Da die Kapazität der in der Stromquelle SE vorgesehenen Batterien viel größer ist als die Kapazität der Kondensatoren C₁, gilt für die Schwingungsperiode der Resonanzübertragung, während welcher die Stromübertragung von der Stromquelle SE zu dem Kondensator C₁ erfolgt, die Gleichung

T = I 4 Tt²I₁

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In dieser Gleichung bedeutet I den Strom, der von einem an eins der Gestellreihen-Verteilungsschienenpaare angeschlossenen Spannungswandler aufgenommen wird. V ist die maximale Spannungsabnahme, die an den Polen des Kondensators C₁ zulässig ist, damit die gespeisten Organe oder Verbraucherkreise noch einwandfrei funktionieren. In der Regel können die Organe der Vermittlungsstelle noch einwandfrei arbeiten, solange der durch die Kondensatorentladung bedingte Spannungsabstieg unter 30% des Sollwertes bleibt. L bedeutet die Induktivität der Primär-Verteilungsschienen. Damit die Abnahme der den Spannungswandlern CN₁ usw. zugeführten Spannung im KurzSchlußfall innerhalb der obengenannten Grenzen bleibt, müssen die Kondensatoren C₁ die Kapazität

τ τ
C = haben.

Mit der das Nullpotential ne führenden Schiene ist in dem Koppelkreis PM ein Stromzweig verbunden, der aus der Reihenschaltung eines Widerstandes R₁ mit einem thermomagnetischen Schalter IM₁ besteht. Beim öffnen des Schalters IM₁ wird ein weiterer Schalter IK geöffnet, der in Reihe mit der die Primärspannung Vp führenden Schiene geschaltet ist. Darstellungsgemäß liegt mit dieser Schiene außerdem eine Sicherung F₁ in Reihe.

Die Schiene für "mechanische Masse" mm verbindet die das Nüllpotential ne (z.B. Erde) führende Schiene mit der mechanischen Struktur der Gestelle zur Erfüllung der üblichen Unfallverhütungsvorschriften, da hier kein Gleichstrom fließen kann. Die Schiene für Bezugsmasse mr ist dagegen mit der Nullpotential-Schiene über den erwähnten Stromzweig (R₁, IM₁) verbunden. Im Falle eines Kurzschlusses zwischen den Verteilungsschienen der Primärspannung Vp und der Bezugsmasse mr ergibt sich ein starkes Ansteigen des RücklaufStroms, der eine Zunahme des Spannungsabfalls an dem Widerstand R₁ zur Folge hat. Dadurch spricht der Schalter IM₁ an, der das öffnen des Schalters IK und damit das

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Abtrennen des Gestellreihen-Verteilungsschienenpaares von der Leitung bzw. dem Primär-Verteilungsschienenpaar bewirkt.

Parallel zu dem Stromzweig mit dem Widerstand R₁ und dem Schalter IM., ist ein Widerstand R₂ geschaltet, der die Aufgabe hat, bei Kurzschluß einen Durchbruch oder Ausschaltung der Vermittlungsorgane zu vermeiden, über die der Signalaustausch zwischen zwei Einheiten erfolgt, die auf verschiedenen, an die gleiche Verteilungsschiene der Bezugsmasse mr angeschlossenen Gestellen montiert sind. Nimmt man z.B. in Fig. 1 bei fehlendem Widerstand R₂ einen Kurzschluß unmittelbar hinter der Anschlußstelle des Koppelkreises SM₂ an, so würde die gesamte Primärspannung Vp von z.B. 48 V in dem Teil der Verteilungsschienen liegen, der durch den Koppelkreis PM und den Kurzschluß begrenzt wird. In diesem Fall gelangt eine Primärspannung Vp zu den Spannungswandlern, deren Betrag vom Potential der Bezugsmasse mr fast um den Sollwert (-48 V unter der Annahme, daß der Koppelkreis SM. am Ausgang des Koppelkreises PM₁ liegt) abweicht, während der Wert der Primärspannung Vp, der zu den Spannungswandlern CN., qelanqt, mit dom Potential der Bezugsmasse mr übereinstimmt Wenn iiifUi n.'iuil ich einen «/.!eichen yuerüchn I Lt IUr die Schienen Πΐι Vp und mr annimmt, entfällt die Hälfte der Primärspannung auf deren Schiene und rl ie andere Hälfte auf die Schiene der hezucisiiiayse mr, die somit an der KurzHchlußsLeJ Le ein Potential von 24V hat. Die Bezugsmasse mr beträgt folglich für die vom Spannungswandler CN₁ gespeisten Organe der Vermittlungsstelle ο Volt, für die vom Spannungswandler (¹N., gespeisten Organe dagegen 24 V. Aufgrund des Potentialunterschieds der jeweiligen "elektrischen Masse" me, die an zwei verschiedenen Stellen der Schiene der Bezugsmasse mr angeschlossen ist, würde bei fehlendem Widerstand R_? die Gefahr bestehen, daß alle von den Spannunqswandlern CN₁ und CN~ cjoijpeir.Len Organe, bei denen ei.n Nignalaus;-tausch stattfindet, durchbrechen oder ausgeschaltet werden, bevor

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der betreffende Schalter auf den Kurzschluß anspricht und den Abschnitt abtrennt. Die Funktion des Widerstands R₂ besteht darin, bei einem Kurzschluß auf der Schiene der Bezugsmasse mr die gesamte mit der Primärspannung Vp zusammenhängende Verlust-'leistung zu konzentrieren, so daß seitens der Verteilungsschienen keine Leistung verbraucht wird und die Bezugsmasse mr unter Vermeidung der oben erläuterten Gefahr über die gesamte Schienenlänge gleiches Potential hat. Mit dem oben verwendeten Ausdruck "elektrische Masse" me ist die Bezugsmasse mr am Ausgang der Spannungswandler CN₁ usw. bezeichnet, weil über den betreffenden Leiter der von der Sekundärspannung Vs hervorgerufene Strom zurückfließt.

Gemäß Fig. 3 ist in dem zweiten Koppelkreis SM ein zweigliedriges Filter vorgesehen, das eine beiden Gliedern gemeinsame erste Induktivität L. enthält, die in Reihe mit der den Nulleiter bildenden, d.h. das Nullpotential ne führenden Schiene geschaltet ist. Eine zweite Induktivität L« und eine dritte Induktivität L-. liegen in Reihe mit entsprechenden Schienen, die an die Primärspannung Vp angeschlossen sind. Es stehen also darstellungsgemäß zwei getrennte Primärspannungen Vp₁ und Vp₂ zur Verfügung. Das Filter enthält ferner einen zweiten Kondensator C₂ und einen dritten Kondensator C,, die darstellungsgemäß zwischen die Enden der zweiten bzw. dritten Induktivität L₂ bzw. L₃ und der ersten Induktivität L₁ geschaltet sind (also zwischen die beiden Primärspannungen und das Nullpotential ne). In Reihe mit den Induktivitäten L₂ und L, liegt je ein zweiter bzw. dritter thermomagnetischer Schalter IM₂ bzw. IM₃ sowie je eine Sicherung F₂ bzw. F₃. Die Schalter IM₂ und IM₃ sowie die Sicherungen F₂, F₃ haben die Aufgabe, im Falle einer überlastung oder eines Kurzschlusses hinter dem zweiten Koppelkreis SM die zugehörigen Gestell-Verteilungsschienen abzutrennen.

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Das Filter dient zur Dämpfung der von den Spannungswandlern verursachten Störungen. Die zu dem Filter gehörenden Kondensatoren C₂ und C- haben aber außer dieser Filterfunktion (die sie gemeinsam mit den Induktivitäten ausüben) noch die weitere Aufgabe, die an den zweiten Koppelkreis SM angeschlossenen Spannungswandler mit Strom zu versorgen, wenn an einer der übrigen an denselben Reihen-Verteilungsschienen liegenden Gestell-Verteilungsschienenpaare ein Kurzschluß auftritt. Bei der Bemessung der Kapazitätswerte der Kondensatoren C₉ und CU sind ähnliche Gesichtspunkte zu berücksichtigen, wie sie zur Bemessung des Kondensators C₁ erläutert wurden. Nach Auslegung der Induktivitäten L₁, L₂ und L₃ zur Gewährleistung einer gewünschten Dämpfung der durch die Spannungswandler verursachten Störungen wird die Dauer der Schwingungsperiode T festgelegt, während der eine Energieübertragung vom Kondensator C, zu den Kondensatoren C₉ und C, erfolgt. Im hier betrachteten Fall ist L die Gesamtinduktivität, die sich ergibt, wenn man die Werte der Induktivitäten L₁ und L₂ bzw. L₁ und L-. zu der Induktivität der Gestellreihen-Verteilungsschienen addiert. I ist hier der von dem Spannungswandler, mit dem der Koppelkreis SM verbunden ist, aufgenommene Strom, während V die gleiche Bedeutung hat wie im oben erläuterten Fall der Bemessung von C₁. Unter Voraussetzung dieser Definitionen muß die Kapazität C, welche die Kondensatoren C₂ bzw. C, haben sollen, damit die maximale Abnahme der Primärspannung Vp sicher unterhalb einer vorgegebenen Grenze bleibt, wieder

C =

haben.

Das hier beschriebene Verteilungsnetz genügt also allen eingangs erläuterten Anforderungen. Die angegebene Bemessung des Kondensators C₁ gestattet es, das Verteilungsnetz der zwischen der Stromquelle SE und den Organen der Vermittlungsstelle bestehenden

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Entfernung anzupassen, und zugleich gewährleistet das Verteilungsnetz die gewünschte Abschwächung der Störungen der Spannungswandler sowie die zuverlässige Abtrennung von einem Kurzschluß betroffener Abschnitte.

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Leerseite

Claims

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Ital.Anm.Nr. 20 137 A/80

vom 25. Februar 1980

ITALTEL

Societä" Italiana Telecomunicazioni s.p.a. Piazzale Zavattari, 12, Mailand / Italien

Schaltungsanordnung zum Verteilen der Speisespannung für ein Fernmeldesystem.

Patentansprüche

.) Schaltungsanordnung zum Verteilen der Speisespannung für ein Fernmeldesystem, insbesondere für ein elektronisch gesteuertes Fernsprechvermittlungssystem, dessen Organe auf in mehreren Reihen angeordneten Gestellen montiert sind, mit einem Paar von Primär-Verteilungsschienen, von denen eine auf einem Nullpotential liegt und die andere die Spannung einer Stromquelle führt, mit einer Anzahl von Gestellreihen-Verteilungsschienenpaaren gleich der Anzahl der Reihen der

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POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 69148-800 · BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN (BLZ 700 200 40) KTO. 6 060 257 378 SWIFT HYPO DE MM

über das Primär-Verteilungsschienenpaar zu speisenden Gestelle und mit einer Anzahl von Gestell-Verteilungsschienenpaaren gleich der Anzahl der zu versorgenden Gestelle, von denen jeden Paar einen oder mehrere Spannungswandler, die zur individuellen Speisung der auf den Gestellen montierten Organe des Systems dienen und Htttriuvjcn verursachen, mit den GestelLrelhcui-Vuri cilungsschienen verbindet, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Gestellreihen-Verteilungsschienenpaar an die Primär-Verteilungsschienen über je einen ersten Koppelkreis (PM) angeschlossen ist, welcher zum Abtrennen des Vertexlungsschienenpaares dient, falls an diesem ein Kurzschluß auftritt, und welcher die Spannungswandler (CN₁ usw.) der betreffenden Gestellreihe beim Auftreten eines Kurzschlusses an einem der übrigen Paare der Gestellreihen-Verteilumfsschlenen mindestem* für ο Ine Zeitdauer mit Strom zu versorgen gestattet, die nötig ist, um Strom von der Stromquelle (SE) zu dem ersten Koppelkreis (PM) zu leiten;

daß jedes Gestell-Verteilungsschienenpaar an eines der Gestellrciihen-Verteilungsschienenpaare über zweite Koppelkreise (SM) angeschlossen ist, welche zur Dämpfung der durch die Spannungswandler (CN) verursachten Störungen dienen, ferner das zugehörige Gestell-Verteilungsschienenpaar abtrennen, falls auf diesem ein Kurzschluß auftritt, sowie die zugehörigen Spannungswandler (CN) mindestens für eine Zeitdauer mit Strom zu versorgen in der Lage sind, die nötig ist, um Strom von den ersten Koppelkreisen (PM) zu den zweiten Koppelkreisen (SM) im Falle eines Kurzschlusses an einem der pbrigen, an denselben Gestellreihen-Verteilungsschienenpaar liegenden Gestell-Verteilungsschienenpaare zu leiten.

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2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Koppelkreise (PM) einen Kondensator (C₁) enthalten, der parallel zu den Gestellreihen-Verteilungsschienen liegt und eine solche Kapazität hat, daß die Schwingungshalbperiode des aus der Klemmenkapazität der Stromquelle (SE), der Induktivität der Primär-Verteilungsschienen und dem Kondensator (C₁) bestehenden Resonanzkreises geringer ist als die Zeit, während der beim Auftreten eines Kurzachlussöö an einem der übrigen Geste!lreihen-Vortellungsschienenpaare die zwischen den Polen des Kondensators (C₁) liegende Spannung unter einen zulässigen Wert absinkt.

3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Koppelkreise (PM) einen Stromzwei (R₁, IM₁) enthalten, der zwischen die das Nullpotential (ne) führende Verteilungsschiene und eine zur Stromrückleitung dienende Schiene (Bezugsmasse mr) des Gestellreihen-Verteilungsschienenpaares geschaltet ist und aufgrund eines vorbestimmten Anstiegs des Rücklaufstromes das öffnen eines ersten Schalters (IK) steuert, der in Reihe mit der die Primär-(Vp) iühronden OiesLellroihcm-Vorteliunguschionü liegt.

4.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zu dem Stromzweig (R₁, IM₁) des ersten Koppelkreises (PM) ein Widerstand (R_?) geschaltet i;;t , <if;r tür hohe Verluai I.öietumj bomeuHtm ist.

■j.) i-Mhal t ungaanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Koppelkreise (SM) ein Filter mit einer aus einer ersten Induktivität (L₁), die mit der das Nullpotential (ne) führenden Gestellreihen-Verteilungsschiene verbunden ist, bestehenden mittleren Ab'/.weί<μιη·] UiKl in.lt zwei Sv \ tonzw^i'js^n onthMLt, weicht» ö\w oinn zweiten bzw. einer dritten Induktivität (L₂ bzw. L^) besteht,

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die mit der die Primärspannung (Vp) führenden Gestellreihen-Verteilungsschiene verbunden sind, daß zwischen die mittlere Abzweigung und jeden der Seitenzweige ein zweiter bzw. ein , dritter Kondensator (C- bzw. CU) geschaltet ist, und daß die Induktivitäten (L₁, L₃, L₃) und der Kapazitätswert des zweiten und des dritten Kondensators (C~ bzw. CU) für eine vorbestimmte Dämpfung der durch die Spannungswandler (CN) verursachten Störungen bemessen sind.

6.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Kapazität des zweiten und des dritten Kondensators (C₂ bzw. C₃) einen solchen Wert aufweist, daß die Halbperiode der Schwingung des aus dem ersten Kondensator (C₁), der Induktivität der Gestellreihen-Verteilungsschienen, der ersten und zweiten bzw. der ersten und dritten Induktivität (L₁ und L₂ bzw. L₁ und L₃) und dem zweiten bzw. dritten Kondensator (C₂ bzw. C₃) bestehenden Resonanzkreises geringer ist als die Zeitdauer, während der beim Auftreten eines Kurzschlusses an einem der übrigen Gestell-Verteilungsschienenpaare, die ebenfalls an die betreffenden Gestellreihen-Verteilungsschienen angeschlossen sind, der Spannungsabstieg zwischen den Polen des zweiten und dritten Kondensators (C-/ C₃) unter einem vorbestimmten Wert bleibt.

7.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß in Reihe mit der zweiten und dritten Induktivität (L₃, L₃) je ein Schalter (IM₂ bzw. IM₃) geschaltet ist, der bei einer einen vorgegebenen Wert übersteigenden Zunahme des durch die Schalter fließenden Stromes öffnet.

8.) Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische

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Struktur der Gestelle über eine Gestell-Verteilungsschiene (Masse mm) mit der das Nullpotential (ne) führenden Verteilungsschiene verbunden ist.

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