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Die Erfindung betrifft ein Schutz- und
Fernspeisesystem sowie eine Fernspeiseauskopplungs-Schutzeinrichtung für
eine Einrichtung, die mit zwei Transformatoren an eine
Vierdraht-Übertragungsstrecke angeschlossen ist, welche die
Fernspeisung besorgt.
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Sie betrifft insbesondere ferngespeiste Anlagen, die
mit einem Sendeimpulstransformator und einem
Empfangsimpulstransformator ausgestattet sind, und je an eines von zwei
Leiterpaaren einer Vierdraht-Übertragungsstrecke angeschlossen
sind, durch die die betreffende Anlage ebenfalls teilweise
oder ganz mit Gleichstrom fernversorgt wird. Dies ist
beispielsweise der Fall bei Anschlußeinrichtungen zwischen
Endstationen, oder Endstationsadaptern und privaten
Selbstwählvermittlungsstellen, oder bei Ortsnetzen, die als
Schnittstelleneinrichtungen S in solchen Netzen definiert sind, die den
Fernsprech- und den Datenverkehr integrieren und derzeit mit
der Abkürzung ISDN bezeichnet werden. Das mit dem englischen
Titel "Remote power feeding of ISDN terminals at the basic
access" versehene Dokument, veröffentlicht von W. Krautkramer
und B. Schickling in "IEEE International Telecommunication
Energy Conference", 1985 behandelt ein Beispiel einer solchen
Einrichtung, bei der die Erfindung angewandt werden kann.
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Es ist im Fernsprechwesen üblich, die
Leitungseinrichtungen sowohl raum-, als auch zeitorientierter elektronischer
Vermittlungsnetze mit Übersetzern zu versehen, die es
erlauben, die Kontinuität der Verbindung zwischen einer Zweidraht-
Übertragungs- und Speiseleitung und dem Vermittlungsnetz für
Gleichströme zu unterbrechen, gleichzeitig aber den Durchgang
der Sprachfrequenzströme zu gewährleisten. Normalerweise
besitzen diese Übersetzer einen Transformator mit zwei
Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung, der ein zwischen die
beiden Primärwicklungen geschalteter Kondensator zugeordnet
ist.
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Ein Beispiel für eine solche Betriebs- und
Speiseauskopplung einer Zweidrahtverbindung wird in dem mit dem
englischen Titel "Digital service to the subscriber" bezeichneten
Dokument gebracht, das von G.N. Lawrence und A.E. Shuttleworth
in der Zeitschrift CONFERENCE RECORDS DE LA SOCIETE DE
COMMUNICATION DE L'IEEE, März 1978 veröffentlicht wurde.
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Der Kondensator stellt für die Sprachfrequenzen, die
entweder von den beiden in Reihe geschalteten Primärwicklungen
zur Sekundärwicklung, oder in umgekehrter Richtung übertragen
werden, einen Kurzschluß dar.
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Demgegenüber verhindert der Kondensator das Fließen
des von der Leitung gelieferten Speisegleichstroms in den
beiden Primärwicklungen. Eine Fernspeiseauskopplungsschaltung
ermöglicht das selektive Erfassen des Gleichstroms, den die
Leitung zur Versorgung der von der betreffenden Leitung
bedienten Geräte liefert.
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Der Kondensator und die beiden Primärwicklungen des
Transformators arbeiten mit einer Gleichvorspannung, die
wesentlich größer als die Amplituden der Sprachfrequenzsignale
ist, was die Übertragung letzterer nicht begünstigt.
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Das Volumen der Primärwicklungen ist wegen des für
diese Wicklungen nur geringen zulässigen Widerstandes und der
starken Gleichvorspannung des magnetischen Kreises
zwangsläufig groß.
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Üblicherweise schaltet man in die Leitung
Strombegrenzungswiderstände ein, denen oft Widerstände mit positiven
Temperaturkoeffizienten beigefügt werden, um die Gleichströme
auf vernünftige Werte zu begrenzen.
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Diese für Sprachfrequenzsignale vorgesehenen Maßnahmen
sind für die Datenübertragung in Impulsform mit
Übertragungsgeschwindigkeiten, die beispielsweise 96 kBit/s erreichen
können, nicht mehr annehmbar.
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Es ist daher unbedingt erforderlich, solche
Widerstände aus der Leitung fortzulassen. Um das Fehlen dieser
Widerstände auszugleichen, ist es dann aber nötig, über eine
Schutzeinrichtung zu verfügen, die die Erwärmung der
Transformatoren vermeidet und Störungen der von dem Transformator
bedienten Anlage im Falle des Kurzschlusses oder der
Leitungsinversion oder auch im Falle zu begrenzen, daß Netzspannungen
des unteren Niederspannungsbereiches angelegt werden.
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Weiter sucht man Übertragungsstrecken zu bauen, die
gleichzeitige Zweirichtungsübertragungen erlauben, was
praktisch ein Drahtleitungspaar je Übertragungsweg und eine
Transformator je Drahtleitungspaar in die betreffende Anlage
erfordert.
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Die vorliegende Erfindung schlägt daher ein Schutz-
und Fernspeisesystem für eine Einrichtung vor, die über zwei
Transformatoren an ein "gespeistes" Ende einer
Übertragungsstrecke mit zwei Drahtpaaren angeschlossen ist, die auch die
Fernspeisung der Einrichtung vom anderen Leitungsende her,
"speisendes Ende" genannt, über einen Gleichstromgenerator
bewirkt, dessen einzelne Anschlüsse über je eine der beiden
miteinander verbundenen identischen Wicklungen eines
Speisetransformators an je beide Leitungen eines der beiden
Drahtpaare angeschlossen sind, wobei die beiden am gespeisten Ende
angeordneten Transformatoren ebenfalls einzeln je an einen der
beiden Drähte eines der Paare über eine der beiden miteinander
verbundenen identischen Wicklungen dieses Transformators
angeschlossen sind. Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt das
System eine Fernspeisungsauskopplungs-Schutzeinrichtung, die
aus zwei Gleichrichterbrücken besteht, die einerseits je mit
zwei Eingängen an die Zwischenanschlüsse der beiden Wicklungen
eines der gespeisten Transformatoren angeschlossen sind,
zwischen die außerdem ein Kondensator, Zwischenkondensator
genannt, geschaltet ist, und die andererseits mit ihren
Ausgangsanschlüssen parallelgeschaltet sind, an denen die
Fernspeisung für die Einrichtung wiederaufgenommen wird.
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Die vorliegende Erfindung schlägt weiter eine
Schutzund Fernspeisevorrichtung für eine Einrichtung vor, die über
zwei Transformatoren an ein "gespeistes" Ende einer
Übertragungsstrecke
mit zwei Drahtpaaren angeschlossen ist, die auch
die Fernspeisung der Einrichtung vom anderen Leitungsende her,
"speisendes" Ende genannt, über einen Gleichstromgenerator
bewirkt, dessen einzelne Anschlüsse je über eine der beiden
miteinander verbundenen identischen Wicklungen eines
Speisetransformators an je beide Leitungen eines der beiden
Drahtpaare angeschlossen sind, wobei die beiden am gespeisten Ende
angeordneten Transformatoren ebenfalls einzeln je an einen der
beiden Drähte eines der Paare über eine der beiden miteinander
verbundenen identischen Wicklungen dieses gespeisten
Transformators angeschlossen sind.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist die
Vorrichtung zwei Gleichrichterbrücken auf, die einerseits je mit zwei
Eingängen an die Zwischenanschlüsse der beiden Wicklungen
eines der gespeisten Transformatoren angeschlossen sind,
zwischen die außerdem ein Kondensator, Zwischenkondensator
genannt, geschaltet ist, und die andererseits mit ihren
Ausgangsanschlüssen parallelgeschaltet sind, an denen die
Fernspeisung für die Einrichtung wiederaufgenommen wird.
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Die Erfindung, ihre Merkmale und Vorteile werden in
der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der einzigen
Figur näher erläutert, deren Gegenstand nachfolgend definiert
ist.
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Fig. 1 stellt ein Schaltbild eines Schutz- und
Fernspeisesystems vor, das die
Fernspeisungsauskopplungs-Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung aufweist.
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Das in der einzigen Figur gezeigte Fernspeise- und
Schutzsystem ist zur Verbindung mit einer Übertragungsstrecke
1 - bestehend aus zwei Paaren 2, 3 von Leitungen 4, 5 und 6, 7
- bestimmt, wobei auf der Strecke eine
Zweirichtungsübertragung von Daten- und/oder Sprachsignalen möglich ist,
insbesondere dann, wenn diese Signale aus kodierten Impulsfolgen
bestehen.
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Die Übertragungsstrecke 1 bedient herkömmlicherweise
eine hier nicht näher erläuterte Benutzereinrichtung 8, wie
beispielsweiSe eine ISDN-Netzendstation, oder einen Adapter
für eine solche Endstation, die mit einer schnittstellenschal
tung S entsprechend den Normen des Comité Consultatif
International pour la Télégraphie et la Téléphonie (C.C.I.T.T)
ausgestattet ist. Die Benutzereinrichtung 8 ist über zwei
Transformatoren 9 und 10 mit der Übertragungsstrecke 1
verbunden. Die beiden Transformatoren 9 und 10 dienen meistens
zur Durchführung von Übertragungen in umgekehrten Richtungen,
sodaß gewöhnlich einer von ihnen, beispielsweise der
Transformator 9, als Sende-, und der andere als
Empfangstransformator arbeitet.
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Hierzu weist jeder Transformator eine wicklung auf,
die in der Einrichtung in einer hier nicht dargestellten Weise
angeschlossen ist, wie etwa die Wicklung 11 für den
Transformator 9 und die Wicklung 12 für den Transformator 10.
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Jeder Transformator 9 oder 10 ist einzeln an ein
Leitungspaar der Strecke 1 über zwei identische Wicklungen
angeschlossen, die über einen Kondensator, Zwischenkondensator
genannt, in Reihe geschaltet sind, wie etwa die identischen
Wicklungen 13 und 14, die über den zwischen die Wicklungen 13
und 14 geschalteten Zwischenkondensator 15 in Reihe zwischen
die Leitungen 4 und 5 des Paares 2 geschaltet sind; oder wie
etwa die Wicklungen 16, 17, die über den Zwischenkondensator
18 in Reihe zwischen die Leitungen 6 und 7 des Paares 3
geschaltet sind.
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Bei den Transformatoren 9 und 10 handelt es sich um
Impulsübetragungstransformatoren im Rahmen einer
zweirichtungsübertragung mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit in
beiden Richtungen. Die Transformatoren sind also durch die
Strecke 1 an Einrichtungen angeschlossen, die ihnen jeweils
komplementär sind und hier in Form zweier Transformatoren 19
und 20 dargestellt sind.
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Eine der Wicklungen jedes Transformators 19 und 20 ist
in einer nicht dargestellten Weise an Funktionselemente einer
Schaltung angeschlossen, die im Falle eines ISDN-Netzes
beispielsweise zu einer Selbstwählvermittlung gehören, wie etwa
die Wicklung 21 für den Transformator 19 und die Wicklung 22
für den Transformator 20.
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Bei der vorgeschlagenen Ausführungsform weist jeder
der Transformatoren 19, 20 außerdem zwei identische Wicklungen
auf, die in Reihe zwischen die Drähte eines der beiden Paare
der Strecke 1 geschaltet sind, wie hier die Wicklungen 23 und
24 zwischen die Drähte 4 und 5 und die Wicklungen 25 und 26
zwischen die Drähte 6 und 7.
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Ein Gleichstromgenerator 27 bewirkt die Fernspeisung
der an einem der Enden der Strecke 1, gespeistes Ende genannt,
befindlichen Einrichtung 8, wobei die Einspeisung über das
andere Ende der Strecke 1, speisendes Ende genannt, erfolgt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die
Einrichtung 8 durch eine Phantomschaltung ferngespeist, die die
beiden Drahtpaare der Strecke 1 betrifft, während der
Gleichstromgenerator 27 ein positives Potential an die beiden Drähte
eines Paares, hier des Paares 2, und ein negatives Potential
an die beiden Drähte des anderen Paares, hier des Paares 3,
anlegt.
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Eine solche Lösung besitzt den Vorteil, daß sie keinen
Gleichstrom erzeugt, der in Schleife durch die an die Drähte
eines jeweiligen Paares angeschlossenen
Transformatorwicklungen fließt, und daß sie die Stärke des Gleichstromes halbiert,
der in jedem der beiden parallel betriebenen Drähte jedes
Paares fließt.
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Am gespeisten Ende der Strecke 1 ist eine
Fernspeiseauskopplungs-Schutzeinrichtung 0 angeordnet, die im
wesentlichen zwei Gleichrichterbrücken 28, 29 aufweist.
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Die Eingänge A, B oder C, D der beiden
Gleichrichterbrücken 28 und 29 sind im Falle der einen Brücke mit den
Anschlüssen des Kondensators 15 und im Falle der anderen Brücke
mit den Anschlüssen des Kondensators 18 verbunden, während die
Ausgänge E, F oder G, H der Brücken parallel an die die
Einrichtung versorgenden Fernspeisedrähte 38, 39 angeschlossen
sind.
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Die Gleichrichterbrücken 28, 29 sind im vorliegenden
Falle klassische Brücken mit vier Dioden 30, 31, 32, 33 im
Falle der einen, und vier Dioden 34, 35, 36, 37 im Falle der
anderen Brücke. Die Punkte A und B, von denen der eine die
Kathode der Diode 30 und die Anode der Diode 31 verbindet, und
von denen der andere die Kathode der Diode 32 und die Anode
der Diode 33 verbindet, sind über die parallelgeschalteten
Drähte 4, 5 an den positiven Pol des Gleichstromgenerators 27
angeschlossen.
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In entsprechender Weise sind die Punkte C und D, von
denen der eine die Kathode der Diode 34 und die Anode der
Diode 35 und der andere die Kathode der Diode 36 und die Anode
der Diode 37 verbindet, über die parallelgeschalteten Drähte
6, 7 an den negativen Pol des Gleichstromgenerators 27
angeschlossen.
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Die Fernversorgungsspannung liegt an den Leitungen 38,
39, von denen die eine mit den Anschlüssen E und F verbunden
ist, die je die Kathoden der Dioden 30, 32 bzw. 34, 36
verbinden, und von denen die andere mit den Anschlüssen G und H
verbunden ist, die Anoden der Dioden 31, 33 bzw. 35, 37
anschließen.
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Das vorgeschlagene Schutz- und Fernspeisesystem hat
den Vorteil, daß es die Verwendung von Transformatoren 9, 10
ermöglicht, die kleinere Abmessungen besitzen und/oder die
aufgrund der vorerwähnten Ausführungsart der
Phantomspeiseschaltung, mit niedrigeren Temperaturen arbeiten als
Transformatoren, die gemäß den bekannten Techniken eingesetzt
werden.
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Die Doppelbrückenschaltung ermöglicht die Umkehrung
der Speisepolarität des Gleichstromgenerators 27, ohne den
Betrieb des Systems zu beeinflussen. Sie ermöglicht es dem
System ebenfalls, etwaige Kurzschlüsse und zufällige
Berührungen zwischen den Adern der Strecke 1 ohne Nachteil zu
ertragen, wobei die Folgen für die Transformatoren 9 und 12
insofern
vernachlässigbar sind, als die angelegten
Gleichspannungen unter den Grenzwerten liegen, die von den
Zwischenkondensatoren akzeptiert werden, die somit die mit ihnen verbundenen
Transformatorwicklungen schützen.
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Desgleichen bleibt das Anlegen von
Netzwechselspannungen des Niederspannungsbereichs dann ohne spürbaren Einfluß,
wenn als Zwischenkondensatoren solche mit hoher Kapazität und
ausreichender dielektrischer Standfestigkeit gewählt worden
sind, beispielsweise Kondensatoren mit 2,2uF für 100V
Wechselspannung.