DE3211498C2 - Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Schließen einer unterbrochenen Fernspeiseschleife einer Fernspeiseeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Schließen einer unterbrochenen Fernspeiseschleife vor der Unterbrechungsstelle, wobei in einem Querzweig eine Vormagnetisierungswicklung vorgesehen ist. Bei einer derartigen Schaltungsanordnung soll eine möglichst große und konstante Vormagnetisierung erzielt werden. Die Erfindung sieht hierzu eine Konstantstromquelle in Serie zur Vormagnetisierungswicklung vor. Eine bevorzugte Verwendung der Schaltungsanordnung bezieht sich auf Nachrichten-Übertragungsstrecken mit ferngespeisten Zwischenverstärkern bzw. Regeneratoren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Schließen einer unterbrochenen Fernspeiseschleife vor der Unterbrechungsstelle in der betriebsmäßig vorgesehenen Fernspeiseschleife einer Fernspeiseeinrichtung, die elektrische Verbraucher mittels Gleichstrom-Reihenspeisung speist wobei ein Relais und ein Ruhekontakt des Relais zusammen mit einem Widerstand in einem Querzweig angeordnet sind, wobei zusätzlich zu einer in der betriebsmäßig vorgesehenen Fernspeiseschleife liegenden Wicklung des Uelais eine im Querzweig angeordnete Vormagnetisierungswicklung vorgesehen ist

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits aus der DE-OS 30 03 515 bekannt

Ist bei einer solchen Schaltungsanordnung der im Qr.erzweig liegende Ruhekontakt geschlossen, so wird die Vormagnetisierungswicklung von konstanten Fernspeisestrom durchflossen, so daß das Relais vormagnetisiert wird. Das Relais spricht daher schon mit geringen Amperewindungen in der Meßwicklung an, die den Strom im weiterführenden Teil der Fernspeiseschleife mißt Es steht dann für die Halteerregung ein besonders großer Wickelraum zur Verfügung. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein gegenüber anderen bekannten Anordnungen der betrachteten Art wesentlich verringerter Spannungsabfall an der Schaltungsanordnung, so daß sich die Reichweite der Fernspeisung vergrößert Es kann aber auch bei gleichbleibender Reichweite der Fernspeisung anstelle eines empfindlichen gepolten Relais ein ungepoltes Relais Verwendung finden.

Fällt das Relais ab, so daß der im Querzweig liegende Ruhekontakt schließt so entlädt sich die Kabelkapazität über dem Querzweig. Soll das Relais in diesem Fall nicht ansprechen, so muß die mit dem Entladestrom verbundene Vormagnetisierung des Relais unter dem Apsprechwert bleiben. Hierdurch kann der Fall eintreten, daß die Vormagnetisierung kleiner als an sich wünschenswert ausgelegt werden müßte. Weiterhin kann es sich als nachteilig erweisen, daß die Vormagnetisierung mit wachsendem Strom in der betriebsmäßig vorgesehenen Fernspeiseschleife abnimmt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß ohne Rücksicht auf im Fernspeisekreis wirksame Kapazitäten, insbesondere Kabelkapazitäten, eine möglichst große Vormagnetisierung vorgesehen werden kann und daß diese Vormagnetisierung bei geschlossenem Querzweig möglichst unabhängig von dem durch die im Längszweig liegende Wicklung bzw. Meßwicklung fließenden Strom ist.

Gemäß der Erfindung wird die Schaltungsanordnung derart ausgebildet, daß die Vormagnetisierungswicklung im Querzweig zu einer Konstantstromschaltung ergänzt ist und daß parallel zur Konstantstromschaltung eine Schaltung zur Spannungsbegrenzung angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß bei einer Unterbrechung der Fernspeiseschleife eine besonders große und bei geschlossenem Querzweig konstante Vorerregung Verwendung finden kann, so daß das Relais bei besonders kleinen Längsströmen ansprechen kann.

Als Konstantstromschaltung kann eine Konstantstromdiode oder dergl. dienen. In Weiterbildung der Erfindung enthält die Konstantstromschaltung einen Transistor, der mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in Serie zur Vormagnetisierungswicklung liegt, derart, daß der Emitter des Transistors mit der Wicklung verbunden ist, und daß die Basis des Transistors über einen Widerstand an den Kollektor und über eine Z-Diode an

den der Emitter-Kollektorstrecke abgewandten Anschluß der Vormagnetisierungswicklung geführt ist.

Ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung parallel zur Z-Diode ein Kondensator angeordnet, so wird in vorteilhafter Weise sowohl beim Anziehen als auch beim Abfallen des Relais ein Scharren auch bei besonders ungünstigen Verhältnissen sicher verhindert

In Weiterbildung der Erfindung enthält die Schaltung zur Spannungsbegrenzung eine Diodenanordnung mit zwei antiparallelen Zweigen. Als Dioden können dabei Z-Dioden verwendet werden. Ist die Schaltungsanordnung für eine bestimmte Stromrichtung im Querzweig ausgebildet so besteht der, bezogen auf die Richtung des Fernspeisestromes in Durchlaßrichtung gepolte Zweig der Diodenanordnung zweckmäßigerweise aus einer Serienschalti.<· j mehrerer Diodenstrecken oder einer Z-Diode und der andere Zweig aus einer einzigen Diodenstrecke. Ist die Schaltungsanordnung für beide Stromrichtungen im Querzweig ausgebildet, so bestehen die beiden Zweige der Diodenanordnung zweckmäßägerweise aus je einer Serienschaltung mehrerer Diödenstrecken oder Z-Dioden. Dabei kann dii Konstantstromschaltung über eine Dioden-GIeichricbterbrücke an den Querzweig angeschlossen sein und die Diodenanordnung am Eingang der Dioden-Gleichrichterbrükke liegen.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schaltzusatz für einseitig gespeisete Fernspeisekreise, bei dem im Querzweig eine Konstant-Stromschaltung liegt und

Fig.2 einen Schaltzusatz mit einer Konstantstromschaltung in einem für beide Stromrichtungen ausgelegten Querzweig.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltungsanordnung werden Zwischenverstärkerstellen über eine mittels der Stromquelle 1 einseitig gespeiste Fernspeiseschleife mit konstantem Gleichstrom If ferngespeist Von den Zwischenverstärkerstelien ist in der Figur nur eine einzige dargestellt Diese Zwischenverstärkerstelle 2 enthält zwei Verstärker 21 und 22, von denen der eine mit seinem Speiseeingang in die eine Ader und der andere mit seinem Speiseeingang in die andere Ader der Fernspeiseleitung eingeschleift ist Die Adern der Fernspeiseleitung bzw. die Strompfade der Fernspeiseschleife können z. B. ate Innenleiter von Koaxialkabeln einer Vierdraht-Nachrichtenübertragungseinrichtung sein.

Die Verstärkerstelle 2 ist mit einem Schaltzusatz 3 versehen, der im Zuge der Fernspeiseleitung auf der der Stromquelle 1 abgewantiten Seite der Verstärker 21 und 22 angeordnet ist Der Schaltzusatz 3 bildet einen Vierpol in Form eines Halbgliedes. Der Querzweig des Halbgiiedes ist eine Serienschaltung, bestehend aus dem Ruhekontakt 83 des Relais, dem Widerstand 91, der Drossel 92 und einer Parallelschaltung aus der Konstantstromschaltung 6 und den antiparallel zueinander geschalteten Diodenzweigen 5V und 52'.

Die Konstantstromschaltung 6 ist ein Zweipol, bei dem in Serie zur Vormagnetisierungswicklung 81 des Relais die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors 61 liegt Der Transistor 61 ist dabei emitterseitig mit der Vormagnetisierungswicklung 81 verbunden und mit seiner Basis sowohl über die Z-Diode 64 an den dem Transistor 61 abgewandten Anschluß der Vormagnetisierungswicklung 81 'ind andererseits über den Widerstand 63 an den Kollektor des Transistors 61 geführt. Parallel zur Z-Diode 6* liegt der Kondensator 62. Die Z-Diode 64 ist für den Fernspeisestrom in Sperrichtung gepolt

Der Wicklungsstrom kann dann nicht höher werden als die Zenerdiodenspannung der Z-Diode 64 und der Spulenwiderstand vorgeben. Jede Spannungserhöhung am Gesamtgebilde bzw. an der Konstantstromschaltung 6 wird durch eine Spannungserhöhung der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 61 abgefangen. Insbesondere der Kondensator 62 hält das Potential an der Basis des Transistors 61 bei dynamischen Vorgängen konstant

Parallel zur Konstantstromschaltung 6 liegt die Diodenserienschaltung 52', deren Dioden für den Fernspeisestrom in Durchlaßrichtung gepolt sind. Die Zahl der in Reihe geschalteten Diodenstrecken ist dabei so gewählt, daß der Spannungsabfall am Transistor 61 und an der Vormagnetisierungswicklung 81 bei dem Nennwert des Fernspeisestromes der Summe der Schwellenspannung der Dioden entspricht Die Diodenserienschaltung kann auch durch eine entsprechende Z-Diode ersetzt werden. Antiparallel zur Diodenschaltung Kf liegt die einzelne Diode 51.

Der Längszweig des Schaltzusatzes besteht aus der Meßwicklung 82 des Relais und den dazu parallel geschalteten zueinander antiparallelen Einzeldioden 51 und 52

Wird die Fernspeiseeinrichtung in Betrieb genommen, so ist die Fernspeiseschleife zunächst über den Querzweig des Schaltzusatzes geschlossen. Bei intakter Fernspeiseschleife teilt sich der Ferßspeisestrom entsprechend dem Widerstand des Querzweiges und dem Widerstand des nachfolgenden Teiles der Fernspeiseschleife auf den Querzweig mit Wicklung 81 und Längszweig mit Wicklung 82 auf. Der durch die Vormagnetisierungswicklung 81 fließende Strom bewirkt eine Vormagnetisierung des Relais 8. Der durch die Meßwicklung 82 fließende Strom erzeugt eine zusätzliche Durchflutung, die das Relais bei intakter Fernspeiseschleife zum Ansprechen bringt Der Ruhekontakt 83 c'-fnet, so daß der Querzweig stromlos wird und der gesamte Fernspeisestrom über den Längszweig mit der Wick-Iu.jg 82 fließt.

Mit Hilfe der Diodenzweige 51 und 52 wird ein v/irksamer Schutz der Meßwicklung gegen Beeinflussung, insbesondere gegen Überströme, die durch Blitzschläge, Starkstrombeeinflussung oder durch Schalten der Relais entstehen, erzielt

Die Dioden 51,52 könenn ihren Spannungsabfall bis auf das ca. Fünffache erhöhen, wenn sie von hohen BlLzströmen durchflossen werden. Damit dieser Spannungsabfall in der Meßwicklung keinen Überstrom erzeugt, welcher bei bestimmten Anwendungen, insbesondere bei empfindlichen gepoUen Reed-Relais, das Magnetsystem d*r Relais verändern könnte, kann man — was in der Figur nicht dargestellt ist — zweckmäßigerweise auch in Reihe zur Meßwicklung eine Konstantstromschaltung einfügen.

Ein wesentlicher Vorteil der im Querzweig liegenden Vormagnetisierungswicklung besteht darin, daß maximal nur eine Diouenschwelle als Spannungsabfall in der Längsrichtung des Fernspeisestromes erforderlich ist Beim Schließen des Relaiskontaktes entlad sich die Kabelkapazität über den Querwiderstand 91. Dabei könnte ohne besondere Vorkehrung die Gefahr bestehen, daß trotz der Schutzdioden 51,52' die Vorerregung so hoch wird, daß das Relais anspricht bzw. zu schnarren beginnt. Dieses Schnarren, das aus Personenschutzgründen zu vermeiden ist, wird in vorteilhafter Weise auch bei ungünstigen Verhältnissen durch die in Reihe zur

Vorerregungswicklung liegende Konstantstromschaltung sicher unterbunden.

Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 besteht darin, daß ein vorgegebenes Relais bei kleineren Stromwerten zum Ansprechen gebracht wird, da sich die Vorerregung in der Vormagnetisierungswicklung 81 bei anwachsendem Längsstrom in der Meßwicklung 82 nicht verkleinert.

Mit Hilfe des Kondensators 62 wird sichergestellt, daß bei öffnen des Relaiskontaktes die Vorerregung erst nach einer Verzögerungszeit verschwindet. Dies ermöglicht ein »schnarrfreies« Anziehen des Relais. Ebenso wird sichergestellt, daß bei Verkleinerung des Längsstromes in der Meßwicklung 82 das Relais ohne Schnarren abfällt, da sich die Vorerregung nach Abfall des Relais erst nach einer Verzögerungszeit aufbaut. Auch diese Verzögerungszeit wird durch den Kondensator 62 ermöglicht. Der Vcrzogcrungskondcriaaior S2 kann auf Grund der Transistorverstärkung entsprechend klein ausfallen.

Die Dioden 5Γ, 52' dürfen kleiner sein als die Dioden 51,52 da die sie durchfließenden Blitzströme durch den Widerstand 91 und die Drosselspule 92 reduziert werden.

Der in F i g. 2 gezeigte Schaltzusatz ist für Fernspeisekreise geeignet, die mit Hilfe von zwei Konstantstromquellen 1 und 4 beiseitig gespeist werden. Ferner ermöglicht er es, die zu speisenden Verstärker bzw. Regeneratoren von Zwiscl· enstelle zu Zwischenstelle alterniernd in den einen und den anderen Fernspeise-Strompfad zu schalten, um eine gleichmäßige Lastverteilung zu erzielen bzw. eine Kompensation der Beeinflussung durch induzierte Wechselströme auf der Strekke zu erreichen.

Der Schaltzusatz 3' wird auf der einen Seite mit den Anschlüssen A und C. auf der anderen Seite mit den Anschlüssen B und D in den Fernspeisekreis eingeschaltet.

Die Anschlüsse A und B, an die der Verstärker 2 angeschlossen ist, sind über eine Serienschaltung aus den Dioden 71 und 72 verbunden. Zwischen den Anschlüssen C und D liegt eine Parallelschaltung aus der Meßwicklung 82 des Relais und der Serienschaltung aus den Dioden 73 und 74. Zwischen den Verbindungspunkten der beiden Dioden 71,72 bzw. der Dioden 73 und 74 liegt die Reihenschaltung aus dem Widerstand 91, der Drossel 92, dem Ruhekontakt 83 und dem Eingang der Gleichrichterbrücke 75... 78.

Am Ausgang der Gleichrichterbrücke liegt die Konstantstromschaltung 3, die wie die nach F i g. 1 aufgebaut ist und die Vormagnetisierungswicklung 81 enthält. Die antiparallelen Diodenzweige 53,54, die zum Schutz der Konstantstromschaitung gegen Überströme dient, sind an den Eingang der Dioden-Brückenschaltung 75 ... 78 angeschlossen.

Im Hinblick auf die wechselnde Polarität des Stromes im Querzweig ist die Anzahl der Diodenstrecken in den antiparallelen Diodenzweigen 53,54 in beiden Richtungen gleich groß. Die Diodenzweige 53,54 können auch durch entsprechende Z-Dioden ersetzt werden. eo

Tritt die Streckenunterbrechung in Richtung der Anschlüsse B, D auf, so wird der Verstärker T aus der Richtung der Anschlüsse A bis C weiterbetrieben. Der Speisestrom fließt dann vom Anschluß A kommend über den Eingang des Verstärkers 2' (Diode 71 sperrt), Diode 72 und Widerstand 73 zu dem auf seiner Ruheseite geschlossenen Relaiskontakt 83 und von dort über die Diode 73 und Anschluß C wieder zurück. Das Relais überwacht die fehlerhafte Richtung der Anschlüsse B und D.

Tritt die Streckenunterbrechung in Richtung der Anschlüsse A und Cauf, so werden die Verstärker 2 aus der Richtung der Anschlüsse Sund D weiter betrieben. Der Stromfluß verläuft dann vom Anschluß Düber die Diode 74, den Kontakt 83, die Drossel 92, den Widerstand 91, die Diode 71, den Verstärker 2 zum Anschluß B. Das Relais 8 überwacht nun die fehlerhafte Richtung der Anschlüsse A und C.

Ferner kann es zweckmäßig sein, anstelle der Meßwicklung 82 parallel zur Serienschaltung der Dioden 73 und 74 eine Konstantstromschaltung mit der Relaiswicklung 82 in Reihe zu schalten.

Die Schaltungsanordnung kann vorteilhaft auch in Speisestellen Verwendung finden, um im Falle einer Unterbrechung in den abgehenden Fernspeisestrompfaden die Aiisgsr.g33par.nung auf einen ungefährlichen Wert herabzusetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum selbsttätigen Schließen einer unterbrochenen Fernspeiseschleife vor der Unterbrechungsstelle in der betriebsmäßig vorgesehenen Femspeiseschleife einer Fernspeiseeinrichtung, die elektrische Verbraucher mittels Gleichstrom-Reihenspeisung speist, wobei ein Relais und ein Ruhekontakt (83) des Relais zusammen mit ei- ι ο nem Widerstand (91) in einem Querzweig angeordnet sind, wobei zusätzlich zu einer in der betriebsmäßig vorgesehenen Fernspeiseschleife liegenden Wicklung (82) des Relais eine im Querzweig angeordnete Vormagnetisierungswicklung (81) vorgese- is hen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vormagnetisierungswicklung (81) im Querzweig zu einer Konstantstromschaltung (6) ergänzt ist und daß parallel zur Konstantstromschaltung (6) eine Q/*haltiin€T 7iir .^ηαηηΐιηα«Κ**ση»η7ΐιησ (^i'. 52'; S'i. τη """••—-•-"Ο ——- — χ"~-------^-— — ο- — σ \ — » * * ~—

54) angeordnet ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromschaltung einen Transistor (61) enthält, der mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in Serie zur Vormagnetisierungswicklung (81) liegt, derart, daß der Emitter des Transistors (61) mit der Vormagnetisierungswicklung (81) verbunden ist, und daß die Basis des Transistors (61) übe· einen Widerstand (63) an den Kollektor und über eine Z-Diode (64) an den der Emitter-Kollektorstrecke abgewandten Anschluß der Vormagnetisierungswicklung (81) geführt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß pai.ilel zur Z-Diode (64) ein Kondensator (62) angeordnet ist

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Spannungsbegrezung eine Diodenanordnung mit zwei antiparallelen Zweigen (51', 52',; 53, 54) enthält

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung für eine bestimmte Stromrichtung im Querzweig ausgebildet ist und daß der, bezogen auf die Richtung des Fernspeisestromes in Durchlaßrichtung gepolte Zweig (52') der Diodenanordnung aus einer Serienschaltung mehrerer Diodenstrecken oder einer Z-Diode und der andere Zweig (51') aus einer einzigen Diodenstrecke besteht (F i g. 1).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, da- so durch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung für beide Stromrichtungen im Querzweig ausgebildet ist und daß beide Zweige (53, 54) der Diodenanordnung aus je einer Serienschaltung mehrerer Diodenstrecken oder Z-Dioden bestehen (F ig. 2).

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromschaltung (6) über eine Dioden-Gleichrichterbrücke (75 ... 78) an den Querzweig angeschlossen ist und daß die Diodenanordnung (53,54) am Eingang der Dioden-Gleichrichterbrücke liegt.