EP0090336B1

EP0090336B1 - Schaltungsanordnung zur Entladung von Kapazitäten mittels eines Relais

Info

Publication number: EP0090336B1
Application number: EP83102853A
Authority: EP
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. Kraicar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1983-03-22
Publication date: 1989-01-25
Also published as: EP0090336A3; ATE40492T1; DE3211549A1; DE3379087D1; EP0090336A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine wie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Schaltungsanordnung zur Entladung von Kapazitäten mittels eines Relais.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits aus der Siemens-Zeitschrift 48 (1974), Beiheft "Nachrichten- Übertragungstechnik", Seite 111, Bild 5 bekannt.
Die fernstromversorgten Zwischenregeneratorstellen bzw. -verstärkerstellen eines Nachrichten-Weitverkehrsystems können sogenannte Schaltzusätze enthalten, welche die Aufgabe haben, im Falle einer Streckenunterbrechung den Fernspeisekreis vor dem fehlerhaften Verstärkerfeld wieder zu schließen. Die Fehlerortung kann dann über ein systemeigenes Ortungsverfahren erfolgen.
Aus der genannten Veröffentlichung ist es bekannt, zu diesem Zweck in den Schaltzusätzen Schaltrelais mit einem Ruhekontakt einzusetzen, deren Spule im Normalbetrieb vom Fernspeisestrom durchflossen ist und den Kontakt offen hält. Im Falle einer Streckenunterbrechung schließt der Kontakt und verbindet beide Fernspeisestrompfade miteinander.
Zwischen den geöffneten Kontakten kann die hohe Fernspeisespannung von z. B. 1200 V dauernd anliegen. Beim Schliessen müssen sich die auf diese Spannung aufgeladenen Streckenkapazitäten, insbesondere in der Größe von mehreren Microfarad, über ihn entladen können. Als Schutzschaltung für den Kontakt dient die Drosselspule zusammen mit der parallel zum Kontakt angeordneten RC-Serienschaltung.
Der Schutz eines Kontaktes während des Öffnungsvorganges und durch eine RC-Serienschaltung ist auch aus der US-PS-3 601 622 bekannt.
Es ist ferner bereits bekannt (Quecksilberfilmkontakt-Relais, Standard-Relais Katalog, Mai 1976, C.P. Clare International N.V.), verschiedenartige Maßnahmen zum Kontaktschutz vorzusehen. Für verschiedene Bereiche eines Stromspannungsdiagramms werden bestimmte Schutzbeschaltungen empfohlen. Dabei werden ein erster Bereich, bei dem keine Lichtbogenbildung auftritt und kein Kontaktschutz nötig ist, ein zweiter Bereich mit Lichtbogenbildung beim Öffnen der Kontakte und Kontaktschutz mit RC-Glied und ein dritter Bereich mit Lichtbogenbildung beim Öffnen und beim Schließen und Kontaktschutz durch ein RC-Glied mit Diode unterschieden. Die Schutzschaltungen haben den Zweck, dem Kontakt zu helfen, die listenmäßige Schaltleistung, Schaltströme und Schaltspannungen beim Ein- und Ausschalten zu bewältigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß sie bei großer Verfügbarkeit auf möglichst kleinem Raum untergebracht werden kann. Insbesondere soll die Schaltungsanordnung geeignet sein, eine im Störungsfall unterbrochene Fernspeiseschleife durch den Relaiskontakt wieder zu schließen. In diesem Fall werden die nach der Unterbrechung entstehenden hohen Spannungen zwischen den Kabeladern vom Relaiskontakt kurzgeschlossen. Die dabei auftretenden Entladeströme der Kabelkapazitäten muß der Relaiskontakt ebenfalls tragen können.
Eine Erkenntnis im Rahmen der Erfindung besteht darin, daß eine besondere Bemessung der Drossel und der RC-Serienschaltung es einem Relais, das die gewünschte geringe Erregerleistung, große Langzeitverfügbarkeit und Kleinheit hat, ermöglicht, die hohen Spannungen und Ströme einzuschalten, obwohl diese weit über den an sich zulässigen Listenwerten liegen.
Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung zur Lösung dieser Aufgabe in der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Weise ausgebildet. Zweckmäßigerweise ist der Widerstand der RC-Serienschaltung derart bemessen, daß sein Spannungsanteil an der nach dem Verlöschen des Lichtbogens am Kontakt anwachsenden Spannung nur etwa 10 Prozent beträgt.
Durch diese Maßnahmen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine Schaltungsanordnung, die es dem Relaiskontakt gestattet, gegenüber den Listenwerten höhere Spannungen und höhere Ströme einzuschalten. Dabei ergibt sich eine erhebliche Erhöhung der Einschaltleistung des Relaiskontaktes, so daß Relais mit weniger robusten Kontakten Verwendung finden können. Insbesondere dürfen die mit Hilfe des Relais kurzzuschließenden Kapazitäten auf wesentlich höhere Spannungen aufgeladen sein, als dies bei Anwendung üblicher Bemessungsregeln möglich wäre.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß die im ungesättigten Zustand der Drossel wirksame Induktivität derart bemessen ist, daß beim Maximalwert der von der Speisevorrichtung an die Fernspeisestrecke abgebbaren Spannung der im Anschluß an ein Schließen des Kontaktes durch die Drossel fließende Strom kleiner ist als der für den Kontakt vorgegebene Grenzwert des Stromes, bei dem noch keine Lichtbogenbildung auftritt.
Sollen sowohl ein möglichst kleines Relais als auch eine möglichst kleine Schutzdrossel für den Kontakt verwendet werden, so erscheint dies zunächst praktisch nicht durchführbar, da die Kontakte eines kleinen Relais mit geringerem Schaltvermögen eine höhere Induktivität zu ihrem Schutz benötigen und eine Erhöhung der Windungszahl der Drossel bei geringerer Baugröße eine starke Zunahme des Wicklungswiderstandes bedeutet. Dies hätte aber eine unzulässig große Erhöhung der Verlustleistung im Querzweig des Schaltzusatzes während einer Streckenunterbrechung zur Folge.
In Weiterbildung der Erfindung läßt sich die Schaltungsanordnung auch im Hinblick auf dieses Problem dadurch weiter vervollkommnen, daß parallel zur Drossel ein Zweipol angeordnet ist, der bei geöffnetem Kontakt gesperrt und bei Schließen des Kontaktes nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit durchlässig ist. Durch diese Maßnahmen ergibt sich, daß man bei der Schaltungsanordnung zur Entladung von Kapazitäten mit einer Drossel kleinerer Bauform auskommt, da die Drossel jeweils nach Ablauf der Schutzfunktion kurzgeschlossen wird und daher insbesondere thermisch nicht für Dauerbetrieb bei geschlossenem Kontakt ausgelegt zu werden braucht. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß beim Öffnen des Kontaktes keine induzierta Spannung an der Drossel auftritt, an dem sich öffnenden Kontakt somit lediglich die niedrige Spannung der entladenen Kabelkapazität anliegt und daher ein beim Öffnen des Kontaktes wirksamer Schutz des Kontaktes nicht erforderlich ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß das Relais ein Relais mit nicht prellendem Kontakt, insbesondere mit Quecksilberfilmkontakt, ist. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß die Drossel für eine nur geringe Schließzeit des Kontaktes bemessen zu werden braucht und daher besonders klein gehalten werden kann.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1 eine bekannte Einrichtung zur Gleichstrom-Reihenspeisung von Zwischenstellen einer Nachrichten- Übertragungseinrichtung.
Fig. 2 einen Schaltzusatz für ferngespeiste Zwischenverstärkerstellen,
Fig. 3 ein Strom-Spannungs-Diagramm für einen Relais-Kontakt,
Fig. 4 einen Schaltzusatz mit verzögert kurzschließbarer Drossel und
Fig. 5 ein Strom-Spannungs-Diagramm für die nach Fig. 2 vorgesehene Drossel.

Die in Fig. 1 gezeigte Fernspeiseeinrichtung enthält die Speisestelle 1,·die als Konstantstromquelle einen eingeprägten Fernspeisestrom I_F an eine Fernspeiseschleife 8 abgibt. Über die Fernspeiseschleife 8 werden mehrere Zwischenstellen, die Verstärker oder Regeneratoren enthalten, gespeist. Von einer Vielzahl von Zwischenstellen sind in Fig. 1 lediglich die Zwischenstelle 2 mit dem Schaltzusatz 3 und die Zwischenstelle 2' mit dem Schaltzusatz 3' dargestellt. Jede Zwischenstelle enthält zwei Verstärker, von denen jeder einer Übertragungsrichtung zugeordnet ist. Beide Verstärker können ggf. für ein und dieselbe Übertragungsrichtung vorgesehen sein. Die Stromversorgungseingänge der Verstärker einer Zwischenstelle liegen jeweils in verschiedenen Strompfaden 81, 82 der Fernspeiseschleife 8.
Der Schaltzusatz 3 bzw. 3' ist jeweils auf der der Speisestelle 1 abgewandten Seite der Verstärker angeordnet. In den einen Fernspeisestrompfad 81 des weiterführenden Teiles der Fernspeiseschleife 8 ist die Erregerwicklung des Schaltrelais A bzw. A' eingefügt, dessen Ruhekontakt a bzw. a' in Serie zu einem Widerstand R bzw. R' in einem Querzweig liegt, der von der Speisestelle 1 gesehen hinter den Verstärkern bzw. Regeneratoren 21, 22 bzw. 21', 22' und vor der Erregerwicklung des Relais A bzw. A' liegt. Der Fernspeisekreis verläuft insbesondere über die Innenleiter der Koaxialkabel einer Vierdraht- Übertragungsstrecke oder in einem Fernspeisekabel, z. B. bei Lichtwellenleiter-übertragungsstrecken. In diesem Fall sind - was in Fig. 1 nicht näher dargestellt ist - die Verstärker bzw. Regeneratoren mit Fernspeiseweichen versehen, die in der Zwischenstelle Fernspeiseschleife und Signalübertragungswege voneinander trennen und wieder zusammenführen.
Ein Schaltzusatz, der für eine Einrichtung nach Art der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung geeignet ist und dabei den Einsatz platzsparender kleiner Relais ermöglicht, ist in Fig. 2 dargestellt.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schaltrelais A das zum Schließen der ersatzweisen Fernspeiseschleife dienende Bauteil. Bei einer Streckenunterbrechung verbindet sein Ruhekontakt a die beiden Fernspeisestrompfade 81, 82 über den Widerstand 11 und die Drossel 33 miteinander.
Die Drossel 33 dient als Kontaktschutz beim Schließen des Ruhekontaktes a. Sie übernimmt zunächst die hohe Fernspeisespannung +, -, die zwischen den Speisestrompfaden 81, 82 herrschen kann, und geht erst dann in Sättigung, z. B. nach einigen 100 us , wenn der Ruhekontakt a sicher geschlossen hat.
Die Reihenschaltung des Widerstandes 15 und des Kondensators 23, die parallel zum Kontakt a liegt, dient als Kontaktschutz beim Schließen des Ruhekontaktes a.
Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung gestattet es, auf hohe Spannungen aufgeladene Kapazitäten mittels Relais kleiner Schaltleistung zu entladen, insbesondere die bis zu etwa 1400 V aufgeladenen Kabelkapazitäten in Fernspeisekreisen. Derart hohe Spannungen können insbesondere dann auftreten, wenn nach einer Unterbrechung des Fernspeisekreises die als Konstantstromquelle arbeitende Fernspeiseeinrichtung weiter speist und in den Zustand der Spannungsbegrenzung übergeht.
Die Induktivität der Vorschaltdrossel 33 ist auch so groß gewählt, daß der Relaiskontakt a während des Schließvorganges mit einem derart herabgesetzten Strom beaufschlagt wird, daß ein über den Kontakt a gezündeter Lichtbogen sofort verlischt. Die RC-Serienschaltung schützt den Kontakt während des Schließvorganges gegen mehrmaliges Zünden eines Lichtbogens.
Die RC-Serienschaltung wirkt dadurch während des Schließvorganges als Kontaktschutz , daß sie in Bezug auf die Induktivität der Drosselspule in besonderer Weise bemessen ist.
Der zu entladende Kondensator bzw. die Kabelkapazitäten sei auf eine Spannung von 1000 V aufgeladen. Schließt sich der Relaiskontakt a, ohne daß eine RC-Serienschaltung 15 vorgesehen ist, so ergibt sich folgendes:
Während sich die beiden Kontaktstücke des Kontaktes einander nähern, steigt die elektrische Feldstärke zwischen den Kontaktstücken des Kontaktes a an, und es kommt zum Überschlag, wobei ein Lichtbogen zwischen den Kontaktstücken entsteht. Dieser Lichtbogen verlöscht jedoch dann wieder, wenn die Wicklungskapazität der Drosselspule 33 aufgeladen ist und wenn der in diesem Augenblick wirksame Ersatzwiderstand der Drosselspule 33 so hochohmig ist, daß der Mindeststrom, bei dem ein Lichtbogen noch brennen kann, unterschritten wird. Dieser Lichtbogen brennt also nur Bruchteile von Microsekunden. Nach Verlöschen des Lichtbogens entlädt sich in ebenfalls sehr kurzer Zeit die Wicklungskapazität der Drossel über die Drosselspule, welche für kleine Ströme, die sich unter der Koerzitivkraft befinden, niederohmig ist.
Bis sich die Kontaktstücke des Kontaktes a jedoch endgültig berühren, kann sich dieser Vorgang viele Male wiederholen. Jeder Durchschlag bedeutet Abbrand der Kontakte, welcher im Extremfall zur Zerstörung der Kontakte führen kann.
Wenn es sich um Relais mit "trockenen" Kontakten handelt, wiederholt sich diese Durchschlagserie bei jedem Prellvorgang.
Die Anzahl dieser Durchschläge während der Näherung der Kontaktstücke kann in vorteilhafter Weise dadurch auf einen einzigen begrenzt werden, daß der Kontakt a mit dem Kondensator 23 überbrückt ist. Beim ersten Durchschlag entlädt sich der Kondensator 23 annähernd auf die Spannung Null. Der Widerstand 15 dient zur Begrenzung des Entladestromes.
Nach Verlöschen des Lichtbogens kann die Spannung am Kontakt a nur noch nach Maßgabe der Kapazität des Kondensators 23 und der Größe des Drosselersatzwiderstandes ansteigen. Die Kapazität des Kondensators 23 und der Ersatzwiderstand der Drossel 33 bewirken, daß der Spannungsanstieg am Kondensator 23 so langsam ist, daß sich die Kontaktstücke des Kontaktes a bereits berühren, bevor die Spannung am Kondensator die Mindestspannung übersteigt, bei der sich zwischen den Kontaktstücken erneut ein Überschlag bzw. Lichtbogen ausbilden kann, d. h. bevor der Minimalwert der Überschlagsspannung erreicht ist.
Sind der Ersatzwiderstand der Drossel und die Schließzeit des verwendeten Relais für einen bestimmten Anwendungs fall vorgegeben, so ergibt sich die notwendige Größe des Kondensators 23 aus der genannten Grenze für den Spannungsanstieg. Die obere Grenze des Widerstandes 15 ist durch diejenige Spannung gegeben, welche nach Verlöschen des Lichtbogens am Widerstand 15 sprungartig ansteigt. Diese durch den Wert des Widerstandes 15 und den Magnetisierungsstrom der Drossel 33 bestimmte Spannung wird durch die Bemessung des Widerstandes 15 so niedrig gehalten, daß sie nicht zu einer neuen Zündung eines Lichtbogens führt.
Die so dimensionierte RC-Serienschaltung 15, 23 wirkt sich besonders vorteilhaft bei nicht prellenden Kontakten, insbesondere bei Quecksilberfilmkontakten aus, da die Drosselspule 33 dann nicht noch zusätzlich für die gesamte Prellzeit dimensioniert werden muß.
Die Schaltungsanordnung kann vorteilhaft auch in Speisestellen Verwendung finden, um im Falle einer Unterbrechung in den abgehenden Fernspeisestrompfaden die Ausgangsspannung auf einen ungefährlichen Wert herabzusetzen.
Im Strom-Spannungsdiagramm nach Fig. 3 bedeuten
Die in Fig. 2 gezeigte Schaltungsanordnung wird zweckmäßigerweise wie folgt bemessen:
Der Widerstand 11 und der Wicklungswiderstand der Drossel 33 sind so groß, daß der für das Relais vorgegebene Stromimpuls lp, welcher bei geschlossenem Kontakt a für eine bestimmte Zeit fließen darf, nicht überschritten wird. Dabei wird erreicht, daß das Maximum des Entladestromes der Kapazitäten einen für den geschlossenen Relaiskontakt vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt. Der Strom Ip kann nicht vom Kontakt a geschaltet werden.
Die Drossel 33 ist eine Drosselspule mit Eisenkern, bei welcher die Induktivität nach Sättigung des Kernes auf kleine Werte zusammenbricht. Die Spannungszeitfläche, die bis zur Sättigung der Drosselspule aufgebracht wird, ist so groß, daß die Sättigung der Drosselspule erst nach einer Verzögerungszeit T eintritt. Diese Verzögerungszeit T ist größer als die Zeit T_s, die der Kontakt nach dem Schließen benötigt, um zur Ruhe zu kommen. Bei quecksilberbenetzten Kontakten dauert diese Zeit je nach Type etwa bis zu 100 ps.
Die Induktivität L der Drossel 33 erfüllt eine weitere Bedingung: Sie ist während der Zeit T_s so groß, daß der Strom durch die Drosselspule während dieser Zeit eine bestimmte Größe nicht überschreitet. Dieser Strom ist kleiner als der vorgegebene Strom, bei dem noch keine Lichtbogenbildung auftritt. Aus dem Diagramm nach Fig. 3 kann der lichtbogenfreie Bereich entnommen werden. Dieses Diagramm ist für das Relais vorgegeben.
Die Kapazität c des Beschaltungskondensators 23 darf eine kritische Größe C_k nicht unterschreiten. Wenn sich beim Schließen des Kontaktes a die Kontaktstücke einander nähern, erfolgt der erste Durchschlag schon bevor sich die Kontaktstücke berühren. Gleichzeitig mit diesem ersten Durchschlag entlädt sich der Kondensator 23 über den Widerstand 15 und den Kontakt a lichtbogenartig und der Kondensator 23 wird spannungslos. Gleichzeitig lädt sich die Kapazität der Drosselwicklung auf. Der Strom, der diesen Lichtbogen speist, hört auf und der Lichtbogen reißt ab. Der Strom kommutiert auf das R-C-Beschaltungs glied und lädt die Kapazität C_k mit einer bestimmten Spannungsanstiegsgeschwindigkeit auf. Nun darf die Spannung am Kontakt a bis zum endgültigen Schließen nicht höher werden als die vorgegebene Spannung U_k, bei welcher beim Schließen noch kein Lichtbogen entsteht.
Es gilt
Dabei ist umax die maximal mögliche Spannung zwischen den Kabeladern nach Unterbrechung der Fernspeiseschleife. T_k ist die Zeit vom ersten Durchschlag bis zum endgültigen Schließen des Kontaktes a.
Über die Durchbruchfeldstärke kann man jenen Kontaktabstand ermitteln, bei welchem beim Schließvorgang der erste Durchschlag bzw. Lichtbogen entsteht. Über die Kontaktgeschwindigkeit und diesen Abstand läßt sich dann die Zeit T_k ermitteln.
Der Wert R des Widerstandes 15 ist der Entladewiderstand für die Kapazität C_k. Er darf nur so groß sein, daß sein Spannungsanteil an der nach dem Verlöschen des ersten Lichtbogens an den Kontakten anwachsenden Spannung nur ca. 10 % beträgt, d. h.
Der Widerstand R soll jedoch einen Mindestwert nicht unterschreiten. Er soll mindestens so groß sein, daß der Strom, der beim endgültigen Schließen des Kontaktes durch die Entladung des Beschaltungskondensators entsteht, sich noch in dem für den Kontakt a vorgegebenen lichtbogenlosen Bereich befindet. Zweckmäßigerweise wird ein Relais verwendet, dessen Kontakt bei der lichtbogenartigen Entladung der Beschaltung keinen Schaden nimmt bzw. eine ausreichend große Zahl solcher Entladungen verträgt. Die mögliche Zahl der Schaltspiele unter Berücksichtigung der lichtbogenartigen Entladung des Kondensators 23 kann z. B. durch Dauerversuche ermittelt werden.
Der in Fig. 4 gezeigte Schaltzusatz stimmt mit dem nach Fig. 2 weitgehend überein. Zusätzlich ist eine verzögert kurzschließbare Drossel vorgesehen.
Die Ansprechwicklung 32 des Relais A läßt sich mit Hilfe eines ersten Hilfsrelais c wirksam schalten, das über eine erste Verzögerungsschaltung 61 an den Widerstand 11 des Querzweiges angeschlossen ist. Parallel zur Drossel 33 liegt ein Arbeitskontakt b eines zweiten Hilfsrelais B, das über eine zweite Verzögerungsschaltung 62 an den Widerstand 11 des Querzweiges angeschlossen ist. Beide Verzögerungsschaltungen 61, 62 enthalten je eine RC-Serienschaltung 14, 51; 13, 52 und einen Transistor 71, 72. Das der Verzögerungsschaltung 61 bzw. 62 zugeordnete Hilfsrelais C bzw. B liegt jeweils zwischen dem kondensatorseitigen Anschluß der Serienschaltung 14, 51 bzw. 13, 52 und dem Emitter des Transistors 71, 72. Der Transistor 71 bzw. 72 ist mit dem Kollektor an den widerstandsseitigen Anschluß der Serienschaltung 14, 51 bzw. 13, 52 und mit seiner Basis an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 14 bzw. 13 und dem Kondensator 51 bzw. 52 der Serienschaltung 14, 51 bzw. 13, 53 geführt Die Verzögerungszeit der ersten Verzögerungsschaltung 61 ist größer als die der zweiten Verzögerungsschaltung 62.
Zwischen dem Widerstand 11 des Querzweiges und den Verzögerungsschaltungen 61, 62 ist eine Schaltung zur Spannungstabilisierung mit einer über einen Vorwiderstand 12 an den Widerstand 11 des Querzweiges geführten Z-Diode 45 angeschlossen. Der Widerstand 12 dient als Schutz gegen Überstromimpulse für die eine konstante Betriebsspannung für die Verzögerungsschaltungen liefernde Z-Diode 45.
Zum Wirksamschalten der Ansprechwicklung 32 des Schaltrelais A ist in Serie zur Ansprechwicklung 32 ein Arbeitskontakt c des ersten Hilfsrelais C angeordnet. Die Serienschaltung aus dem Arbeitskontakt C und der Ansprechwicklung 32 ist durch eine für den Fernspeisestrom I_F in Durchlaßrichtung gepolte Diode 41 überbrückt. Hierbei ist vorausgesezt, daß der Spannungsabfall des Ansprechstromes am Widerstand der Ansprechwicklung ausreichend niedriger liegt, als die Schwellwertspannung der Diode 41. Bei einem notwendig höheren Spannungsabfall muß die Diode 41 durch zwei oder entsprechend mehrere Schwellwerte ersetzt werden, damit bei geschlossenem Kontakt C der gesamte Ansprechstrom über die Wicklung 32 fließt.
Parallel zu der aus der Haltewicklung 31 und der Ansprechwicklung 32 des Schaltrelais A und dem Arbeitskontakt c des ersten Hilfsrelais C gebildeten Serienschaltung liegen zwei antiparallel geschaltete Diodenzweige 44 und 42, 43. Die Dioden 42, 43 und 44 dienen zum Schutz der Relaiswicklung gegen Überstromimpulse auf der Strecke, die durch Blitzschläge oder durch induzierte Überspannungen im Kabel verursacht werden können.
Der für den Fernspeisestrom I_F in Durchlaßrichtung gepolte Diodenzweig mit den Diodenstrecken 42, 43 enthält eine derartige Zahl von Diodenstrecken, daß beim Nennwert des Fernspeisestromes I_F die Spannung an der Haltewicklung 31 des Schaltrelais A durch den Diodenzweig 42,43 begrenzt wird.
Nach Ablauf der Streckenentladung über den Querzweig des Schaltzusatzes wird die Drossel 33 über den Kontakt b des entsprechend verzögert angesteuerten Hilfsrelais B kurzgeschlossen. Die Schutzdrossel 33 wird daher erst nach Durchfluß des Streckenentladestromes, also nach Ablauf ihrer Schutzfunktion überbrückt. Damit wird einerseits eine unnötige Verlustleistung an der Drossel 33 durch den nun über den Querzweig fließenden Fernspeisestrom vermieden, andererseits auch die Entmagnetisierung der gesättigten Drossel eingeleitet.
Die beim Schaltrelais A vorgenommene Wicklungsumschaltung vermeidet eine Übererregung und stellt ein störungsfreies Zusammenspiel der Schaltzusätze auf der Strecke sicher. Sie erlaubt es, für die Zuschaltung der Ansprechwicklung einen einfachen Arbeitskontakt zu verwenden. Wie Fig. 2 zeigt, wird dabei mittels des Kontaktes c die Ansprechwicklung 32 des Relais A in Reihe zur Haltewicklung 31 geschaltet. Nach Ansprechen des Schaltrelais A wird diese Zuschaltung aufgetrennt; der Fernspeisestrom fließt dann über den Dioden-Bypaß 41 direkt zur Haltwicklung 31.
Mit Hilfe der dem Hilfsrelais C vorgeschalteten Verzögerungsschaltung 61 wird erreicht, daß das Wiederansprechen der Schaltrelais A erst dann erfolgt, wenn sich die Schutzdrossel 33 über den Kurzschluß des Kontaktes b abmagnetisiert hat und gleichsam wieder schutzfähig geworden ist.
Der während des Entladevorganges der Kabelkapazität im Querzweig fließende Strom wird zunächst durch die Drossel 33 begrenzt.
In Fig. 5 ist der Strom- und Spannungsverlauf an der Drossel 33 für den Fall eines idealen Kontaktes a mit unendlicher Schaltgeschwindigkeit dargestellt. Aus diesen beiden Kurven läßt sich für jeden Zeitpunkt der Momentanwert des Ersatzwiderstandes als Quotient von u/i ermitteln. Der Ersatzwiderstand nimmt mit zunehmender Zeit ab und ist von der Magnetisierungskennlinie der verwendeten Drosselspule 33 abhängig.
Um die Abmessungen der Drosselspule in Grenzen zu halten, wird sie nach Beendigung ihrer Schutzfunktion, spätestens nach dem Entladevorgang der Kabelkapazität, durch ein kleines Hilfsrelais B kurzgeschlossen.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Entladung von Kapazitäten mittels eines Relais, wobei in Serie zu einem Kontakt (a) des Relais (A) eine Drossel (33) und ein Widerstand (11) angeordnet sind und parallel zum Kontakt (a) eine RC-Serienschaltung (15, 23) vorgesehen ist, insbesondere zum selbsttätigen Schließen einer unterbrochenen Fernspeiseschleife vor der Unterbrechungsstelle in der betriebsmäßig vorgesehenen Fernspeiseschleife einer Fernspeiseeinrichtung, wobei die Drossel (33) einen Kern aus sättigbarem Magnetmaterial aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktivität der ungesättigten Drossel (33) so groß und die RC-Serienschaltung (15, 23) derart bemessen ist, daß ein beim Schließen des Kontaktes (a) am Kontakt (a) entstehender Lichtbogen nach Aufladung der Wicklungskapazität der Drossel (33) und Entladung des Kondensators (23) der RC-Serienschaltung (15, 23) erlischt und daß der Kondensator (23) hinreichend groß bemessen ist, daß nach dem Verlöschen des Lichtbogens die an der RC-Serienschaltung (15, 23) entstehende Spannung während des Schließvorganges des Kontaktes (a) unterhalb des Minimalwertes der Überschlagspannung des Kontaktes (a) bleibt, wobei die Spannungszeitfläche, die bis zur Sättigung der Drossel (33) aufgebracht wird, so groß ist, daß die Sättigung erst nach dem Schließen des Kontaktes (a) eintritt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Widerstand der RC-Serienschaltung (15, 23) derart bemessen ist, daß sein Spannungsanteil an der nach dem Verlöschen des Lichtbogens am Kontakt (a) anwachsenden Spannung nur etwa 10 Prozent beträgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet
daß zur Entladung von Kabelkapazitäten einer Fernspeisestrecke die im ungesättigten Zustand der Drossel wirksame Induktivität derart bemessen ist, daß beim Maximalwert der von der Speisevorrichtung an die Fernspeisestrecke abgebbaren Spannung der im Anschluß an ein Schließen des Kontaktes durch die Drossel (33) fließende Strom kleiner ist als der für den Kontakt (a) vorgegebene Grenzwert des Stromes, bei dem noch keine Lichtbogenbildung auftritt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß parallel zur Drossel (33) ein Zweipol angeordnet ist, der bei geöffnetem Kontakt (a) gesperrt und bei Schließen des Kontaktes (a) nach Ablauf einer vorgegebenen Verzögerungszeit durchlässig ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (A) ein Relais mit nicht prellendem Kontakt, insbesondere mit Quecksilberfilmkontakt ist.