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Dispositif de protection pour protéger un système de commutation, plus particulièrement un système de commu- tation automatique de communications Technique antérieure
La présente invention concerne un dispositif de protection pour protéger un système de commutation, plus particulièrement un système de commutation automatique de communications, contre les surtensions et les surcourants, lequel dispositif assure la protection contre les surtensions et les surcourants en détectant toute surtension et tout surcourant et en les dérivant vers la terre lorsque le système de commutation reçoit une tension anormale due à un éclair ou un sourcourant audessus d'un courant normal par suite d'un contact des lignes de communications et des lignes de puissance.
En général, lorsque les lignes d'un système de commutation de communications subissent une tension dépassant une tension normale par suite de la présence d'une surtension anormale produite, par exemple, par un éclair, la surtension anormale se trouve affaiblie et réfléchie de façon répétée dans les lignes et elle se trouve ainsi transférée au système de commutation. En conséquence, cette surtension anormale détruit les unités de commande à semiconducteurs dans le système de commutation, met fin à leurs fonctions et devient cause de mauvais fonctionnements.
Egalement, lorsqu'un surcourant au-dessus d'un courant normal survient par suite d'un contact des lignes de communications et des lignes de puissance, le système de commutation subit un dommage énorme.
Différents dispositifs actifs qui sont utilisés
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dans les systèmes de commutation de communications sont rapidement remplacés par des dispositifs à semiconducteurs tels que les circuits intégrés LSI (Large-Scale Integrated circuit) et VLSI (Very LargeScale Integrated circuit) qui ont comme avantages d'être miniaturisés, de pouvoir être intégrés à cadence rapide et d'assurer des fonctions multiples grâce à un développement rapide de l'industrie des semiconducteurs.
Cependant, un système de commutation de communications qui utilise de tels dispositifs à semiconducteurs doit avoir une gamme de tolérance admise plus étroite aux surtensions et surcourants. De plus, il faut nécessairement envisager un dispositif de protection qui puisse protéger le système de commutation en coupant rapidement les facteurs de risque qui s'in- troduisent dans le système de commutation.
On soulignera que l'unité de protection classique d'un système de commutation de communications comprend un tube à décharge en atmosphère gazeuse qui, à lui seul, coupe les surtensions afin de protéger les dispositifs dans le système de commutation.
Toutefois, avec un système de protection de ce genre, il est très difficile pour le tube à décharge de protéger à lui seul les dispositifs du système de commutation lorsque survient une surtension ayant une forme d'onde raide avec un front d'onde dont la valeur atteint plusieurs nanosecondes, et ce qui est pire, la technologie actuelle atteint la limite dans la fabrication des tubes à décharge en atmosphère gazeuse de caractéristiques supérieures.
La demande de modèle d'utilité déposée en Corée sous le n 89-2508 par le déposant de la présente demande, décrit une unité de protection automatique contre les surcourants dans un dispositif de sécurité de communications. Dans cette unité tout surcourant est
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dérivé vers la terre par une barre de connexion commutable en alliage à effet mémoire, qui relie la ligne d'un système de commutation de communications et la ligne de terre par l'intermédiaire d'une bobine thermique lorsqu'un surcourant se produit dans les lignes de communications dans le cas d'un contact des lignes de communications et des lignes de puissance.
Une telle unité de protection connue a cependant l'inconvénient que le flux magnétique engendré par la bobine thermique peut être un facteur de mauvais fonctionnement des dispositifs à semiconducteurs au voisinage de la bobine thermique.
Un autre inconvénient est qu'il faut prendre des mesures contre les bruits hyperfréquences engendrés dans le répartiteur principal (MDF) dans lequel sont installées de nombreuses unités de protection automatiques contre les surcourants.
Résumé de l'invention
Le but de la présente invention est de proposer un dispositif pour protéger un système de commutation automatique de communications contre une surtension et un surcourant, qui puisse protéger de façon fiable les dispositifs du système de commutation en déchargeant une surtension vers la terre au moyen d'un tube à décharge en atmosphère gazeuse et de varistors lorsque se produit une surtension due à un éclair, et en dérivant un surcourant vers la terre au moyen d'un limiteur de surcourant lorsque se produit un surcourant dû à un contact des lignes de puissance et de communications, et qui n'ait aucun effet sur les dispositifs semiconducteurs environnant la bobine thermique avec aucun flux magnétique engendré par la bobine thermique d'un limiteur de surcourant.
Cet objectif est atteint selon l'invention grâce à
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un dispositif de protection dans lequel une surtension ayant une forme d'onde raide avec un front d'onde de plusieurs nanosecondes se trouve déchargée vers la terre à travers des varistors connectés en parallèle avec un tube à décharge en atmosphère gazeuse, et dans lequel un surcourant dû à un contact des lignes de puissance et des lignes de communications se trouve dérivé vers la terre à travers des limiteurs de surcourant comprenant une barre de connexion mobile en alliage à effet mémoire réversible sur laquelle est enroulé un fil de résistan- ce,
une moitié de ce fil de résistance étant bobinée dans un sens et l'autre moitié du fil étant bobinée en sens opposé afin de supprimer le flux magnétique engendré par la première moitié d'enroulement de manière à éliminer la cause de bruits hyperfréquences.
Brève description des dessins
La fig 1 est un schéma d'un dispositif de protection contre une surtension et un surcourant, conforme à la présente invention,
La fig. 2 est une vue d'une version intégrée du circuit de la fig. 1,
La fig. 3 (A) est une vue agrandie du limiteur de surcourant représenté dans les figures 1 et 2, le limiteur étant montré dans son état de fonctionnement lorsqu'il reçoit un courant normal,
La fig. 3 (B) est une vue agrandie de surcourant représentés dans les figures 1 et 2, le limiteur étant montré dans son état de fonctionnement lorsqu'il reçoit un surcourant,
La fig. 4 (A) est un diagramme montrant le temps de fonctionnement du limiteur de courant en réponse à diverses amplitudes du courant d'entrée.
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La fig. 4 (B) est un diagramme montrant les tensions aux bornes de sortie en fonction des tensions.
Description détaillée de l'invention
Se reportant aux figures 1 et 2, on voit représenté un dispositif de protection dans lequel les lignes Tl et T2 pour un système de commutation de communications 3, les lignes L1 et L2 pour un poste téléphonique d'abonné 1 et une ligne de terre G sont formées sur une carte 10 avec un écartement prédéterminé entre elles. Un tube à décharge en atmosphère gazeuse 2 (qui sera dans la suite dénommé simplement tube à décharge) est connecté entre la ligne de terre G et les lignes Ll et L2. Des varistors 11 et 21 sont connectés en parallèle sur le tube à décharge 2.
Une extrémité des fils de résistance de bobine 13 et 23 est connectée aux lignes Ll et L2 respectivement, l'autre extrémité desdits fils de résistance 13 et 23 étant connectée à une barre de connexion mobile 12,22 respective, constituée d'un alliage à effet mémoire réversible.
Une moitié des fils de résistance 13 et 23 est enroulée dans un sens direct et l'autre moitié de ces fils est enroulée en sens inverse. Les bornes fixes extérieures 14a et 24a et les bornes fixes intérieures 14b et 24b auxquels sont connectées sélectivement les bornes mobiles 12a et 22a desdites barres de connexion mobiles 12 et 22 se trouvent connectées respectivement aux lignes Tl et T2 et à la ligne de terre G. Les fils de résistance 13 et 23 et lesdites barres de connexion mobiles 12 et 23 forment les limiteurs de surcourant 15 et 25, respectivement.
Ceux-ci sont structurés de manière que les bornes mobiles 12a et 22a des barres de connexion mobiles 12 et 22 soient connectées aux bornes fixes extérieures 14a et 24a respectivement lorsqu'un courant normal circule dans les fils de résistance 13 et
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23 et de manière que lesdites bornes mobiles 12a et 23a soient connectées aux bornes fixes intérieures 14b et 24b lorsque les fils de résistance 13 et 23 sont parcourus par un courant anormal supérieur à un courant normal. Des bornes d'essai 16 et 26 d'une part et 17 et 27 d'autre part sont connectées respectivement aux lignes d'entrée et de sortie des limiteurs de surcourant.
Le fonctionnement et les effets d'une telle configuration selon l'invention sont décrits ci-après en détail. Le tube à décharge 2 et les varistors 11 et 21 ne fonctionnent pas lorsqu'une tension normale se trouve appliquée aux lignes Ll et L2 pour le poste téléphonique d'abonné 1 et lorsqu'un courant normal parcourt lesdites lignes Ll et L2. A ce moment, les bornes mobiles 12a et 22a restent connectées aux bornes fixes extérieures 14a et 24a car les barres de connexion mobiles 13 et 23 en alliage à effet mémoire réversible ne sont pas actionnées. Les lignes L1 et L2 pour le poste téléphonique d'abonné 1 sont alors connectées aux lignes Tl et T2 pour le système de commutation de communications 3.
Le dispositif étant dans cet état, lorsqu'une surtension due à un éclair apparaît sur les lignes L1 et L2 pour le poste téléphonique d'abonné 1, la surtension se trouve déchargée vers la ligne de terre G par le tube à décharge 2 ou les varistors 11 et 21, empêchant ainsi la surtension d'atteindre les lignes Tl et T2 pour le système de commutation de communications 3.
En particulier, la surtension avec un front d'onde de plusieurs microsecondes sur les lignes L1 et L2 se trouve déchargée à travers le tube à décharge 2 et dans la ligne de terre G, et le surcourant avec une forme d'onde raide de plusieurs nanosecondes se trouve déchargée dans la ligne de terre G à travers les varistors 11 et 21. Les lignes Tl et T2 pour le système de commuta-
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tion de communications 3 sont ainsi protégées efficacement contre les surtensions.
Comme le montrent les figures 4 (A) et 4 (B), la présente invention protège plus efficacement contre les surtensions que le dispositif selon l'art antérieur, qui n'utilise qu'un tube à décharge en atmosphère gazeuse.
La fig. 4 (B) montre des caractéristiques de sortie dans le cas où des tensions croissant de 1 à 10 kV par microseconde sont appliquées au dispositif selon l'invention (courbe A) et à un dispositif selon l'art antérieur utilisant uniquement un tube à décharge (courbe B). Ces courbes montrent que la tension de sortie croît jusqu'à 1 kV avec le dispositif antérieur tandis qu'elle ne croit que jusqu'à 200-300 V avec le dispositif selon l'invention.
En conséquence, les lignes Tl et T2 pour le système de commutation de communications peuvent être protégées efficacement contre les surtensions. De plus, les bornes mobiles 12a et 22a sont connectées aux bornes fixes intérieures 14b et 24b car les bornes de connexion mobiles 12 et 22 dans les limiteurs de surcourant se trouvent déplacées lorsqu'un surcourant dépassant un courant normal apparaît dans les lignes Ll et L2 pour le poste d'abonné 1 par suite d'un contact des lignes de puissance et des lignes de communications. Les barres de connexion mobiles 12 et 22 se déplacent de (a comme le montre la fig. 3 (B) car lorsqu'un surcourant parcourt les fils de résistance 13 et 23 des bobines thermiques la chaleur produite est plus grande qu'avec un courant normal.
Les bornes mobiles 12a et 22a se trouvent donc alors connectées aux bornes fixes intérieures 14b et 24b respectivement. Un surcourant ne peut dès lors atteindre les lignes Tl et T2 pour le système de commutation de communications parce que le surcourant s'écoule vers la ligne de terre G.
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La fig. 4 (A) montre des caractéristiques de réponse des barres de connexion mobiles 12 et 22 pour différentes valeurs du courant parcourant les fils de résistance 13 et 23. Les barres de connexion mobiles 12 et 22 ne se déplacent pas pour un courant inférieur à 150 mA dans les fils de résistance 13 et 23. On voit cependant que ces barres de connexion mobiles 12 et 22 se déplacent dans un laps de temps d'environ 5,13 et 24 secondes en réponse à un courant de 250 mA, 350 mA et 450 mA respectivement dans les fils 13 et 23.
Cependant, lorsque le courant dans les fils de bobine 13 et 23 se trouve réduit avec suppression de la cause du surcourant qui a provoqué le déplacement des barres de connexion mobiles vers les bornes fixes intérieures 14b et 24b, les barres de connexion mobiles 12 et 22 retournent automatiquement à leurs positions initiales respectives comme le montre la fig. 3 (A) parce que la chaleur engendrée dans lés fils de bobine thermique 13 et 23 devient faible, et le système fonctionne à nouveau normalement avec les bornes mobiles 12a et 22a connectées aux bornes fixes extérieures 14a et 24a.
Afin de réduire la quantité de flux magnétique engendré par le courant dans le fils de bobine thermique 13 et 23, les inductances croissant proportionnellement à la longueur des fils 13 et 23, une moitié de la longueur entière des fils 13 et 23 est bobinée en sens opposé à celui de l'autre moitié au lieu que ces fils soient bobinés dans un seul sens autour des barres de connexion mobiles 12 et 22.
L'accroissement de flux magnétique par suite d'une inductance plus élevée devient un facteur de mauvais fonctionnement dans un appareil utilisant des composants semiconducteurs avancés au voisinage des bobines thermiques 13 et 23 comme on peut le voir par les
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équations (1) et (2) ci-après :
EMI9.1
<tb>
<tb> L <SEP> = <SEP> n/I... <SEP> (1)
<tb> = <SEP> LI/n... <SEP> (2)
<tb>
dans lesquelles :
L est l'inductance de la bobine,
I est le courant traversant la bobine, n est le nombre de tours de la bobine, est le flux magnétique.
On voit dans ces équations que lorsque le nombre de tours de la bobine et la longueur sont réduits, la quantité de flux magnétique peut également être réduite.
Toutefois, seule une réduction limitée du nombre de tours et de la longueur de bobine est possible car il faut utiliser du fil de résistance ayant une résistance proportionnelle à sa longueur.
Conformément à la présente invention, cependant, l'inductance des fils de bobine 13 et 23 est ramenée à zéro quels que soient la longueur et le nombre de tours des fils de bobine 13 et 23 parce qu'une moitié de la longueur entière des fils 13 et 23 est bobinée autour des barres de connexion mobiles 12 et 22 en sens opposé à celui du bobinage de l'autre moitié. Par conséquent, le flux magnétique n'est pas engendré et ne peut avoir aucun effet sur un appareil utilisant des composants semiconducteurs avancés au voisinage des bobines thermiques 13 et 23.
En outre, le dépistage des défauts sur les lignes L1 et L2 pour le poste téléphonique d'abonné 1, sur les lignes Tl et T2 pour le système de commutation de communications et dans les limiteurs de surcourant 15 et 25 peut être effectué grâce aux bornes d'essai 16 et 26, 17 et 27.
Ainsi qu'il a été décrit en détail dans ce qui
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précède, la présente invention a une excellente caractéristique de réponse de protection contre une surtension telle qu'un éclair qui a un front d'onde court de plusieurs nanosecondes car elle utilise un tube à décharge en atmosphère gazeuse connecté en parallèle avec des varistors comme dispositif de protection contre les surtensions. Elle a également un fonctionnement de commutation sûr car elle utilise des barres de connexion mobiles en alliage à effet mémoire réversible comme limiteurs de surcourant. De plus, l'invention présente des avantages en ce qui concerne la facilité d'assemblage, la réduction du coût du matériel et la miniaturisation car elle ne nécessite que l'enroulement de fils de résistance sur les barres de connexion mobiles.
Enfin, l'inductance des bobines thermiques est réduite grâce au bobinage des deux moitiés de fil en sens opposés sur les barres de connexion mobiles, de sorte que la source de bruit hyperfréquence, qui est un facteur de mauvais fonctionnement des unités périphériques, peut être éliminée à l'avance. Les facteurs générateurs de défaillances tels qu'une résistance de contact et l'érosion, peuvent être réduits par le fait qu'une carte à circuit imprimé est utilisée au lieu d'une technique face-à-face pour les contacts des éléments dans le dispositif de protection.
D'autre part, le nombre de lignes de communications peut être accru dans la zone d'installation assignée car l'encombrement peut être réduit par miniaturisation et allégement grâce à l'utilisation d'une carte à circuit imprimé et la localisation des tronçons défaillants peut être effectuée aisément de l'extérieur grâce aux bornes d'essai prévues sur la carte à circuit imprimé.
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Protection device for protecting a switching system, more particularly an automatic communication switching system Prior art
The present invention relates to a protection device for protecting a switching system, more particularly an automatic communications switching system, against overvoltage and overcurrent, which device provides protection against overvoltage and overcurrent by detecting any overvoltage and all overcurrent. and by diverting them towards the ground when the switching system receives an abnormal voltage due to a lightning or a sourcourant current above a normal current following a contact of the lines of communications and the lines of power.
In general, when the lines of a communications switching system are subjected to a voltage exceeding a normal voltage due to the presence of an abnormal overvoltage produced, for example, by a flash, the abnormal overvoltage is weakened and reflected in a way repeated in the lines and is thus transferred to the switching system. As a result, this abnormal overvoltage destroys the semiconductor control units in the switching system, terminates their functions and becomes the cause of malfunctions.
Also, when an overcurrent above normal current occurs as a result of contact between communication lines and power lines, the switching system suffers enormous damage.
Different active devices that are used
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in communications switching systems are quickly replaced by semiconductor devices such as LSI (Large-Scale Integrated circuit) and VLSI (Very LargeScale Integrated circuit) which have the advantages of being miniaturized, of being able to be integrated into fast rate and ensure multiple functions through rapid development of the semiconductor industry.
However, a communications switching system using such semiconductor devices must have a narrower tolerable tolerance range for overvoltages and overcurrents. In addition, a protective device must necessarily be envisaged which can protect the switching system by rapidly cutting off the risk factors which are introduced into the switching system.
It will be emphasized that the conventional protection unit of a communications switching system includes a gas discharge tube which, by itself, cuts overvoltages in order to protect the devices in the switching system.
However, with a protection system of this kind, it is very difficult for the discharge tube alone to protect the devices of the switching system when an overvoltage occurs having a steep waveform with a wavefront whose value reaches several nanoseconds, and what is worse, current technology reaches the limit in the manufacture of gas discharge tubes with superior characteristics.
The utility model application filed in Korea under No. 89-2508 by the applicant of this application describes an automatic overcurrent protection unit in a communications security device. In this unit all overcurrent is
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shunted to earth by a switchable memory effect alloy connection bar, which connects the line of a communications switching system and the earth line via a thermal coil when an overcurrent occurs in the communication lines in the case of contact between communication lines and power lines.
However, such a known protection unit has the drawback that the magnetic flux generated by the thermal coil can be a factor in the malfunction of semiconductor devices in the vicinity of the thermal coil.
Another drawback is that it is necessary to take measures against microwave noise generated in the main distributor (MDF) in which are installed many automatic overcurrent protection units.
Summary of the invention
The object of the present invention is to provide a device for protecting an automatic communications switching system against an overvoltage and an overcurrent, which can reliably protect the switching system devices by discharging an overvoltage to earth by means of a discharge tube in a gaseous atmosphere and varistors when an overvoltage occurs due to a lightning, and by deriving an overcurrent towards the earth by means of an overcurrent limiter when an overcurrent occurs due to contact of the power lines and communications, and which has no effect on the semiconductor devices surrounding the thermal coil with no magnetic flux generated by the thermal coil of an overcurrent limiter.
This objective is achieved according to the invention thanks to
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a protection device in which an overvoltage having a steep waveform with a wavefront of several nanoseconds is discharged to the earth through varistors connected in parallel with a discharge tube in a gaseous atmosphere, and in which a overcurrent due to contact of power lines and communications lines is diverted to earth through overcurrent limiters comprising a movable connection bar in alloy with reversible memory effect on which a resistance wire is wound,
one half of this resistance wire being wound in one direction and the other half of the wire being wound in opposite direction in order to suppress the magnetic flux generated by the first winding half so as to eliminate the cause of microwave noise.
Brief description of the drawings
FIG. 1 is a diagram of a device for protection against overvoltage and overcurrent, in accordance with the present invention,
Fig. 2 is a view of an integrated version of the circuit of FIG. 1,
Fig. 3 (A) is an enlarged view of the overcurrent limiter shown in FIGS. 1 and 2, the limiter being shown in its operating state when it receives a normal current,
Fig. 3 (B) is an enlarged view of the overcurrent shown in FIGS. 1 and 2, the limiter being shown in its operating state when it receives an overcurrent,
Fig. 4 (A) is a diagram showing the operating time of the current limiter in response to various amplitudes of the input current.
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Fig. 4 (B) is a diagram showing the voltages at the output terminals as a function of the voltages.
Detailed description of the invention
Referring to Figures 1 and 2, there is shown a protection device in which the lines T1 and T2 for a communications switching system 3, the lines L1 and L2 for a subscriber telephone set 1 and a ground line G are formed on a card 10 with a predetermined spacing therebetween. A discharge tube in a gaseous atmosphere 2 (which will hereinafter be referred to simply as a discharge tube) is connected between the earth line G and the lines L1 and L2. Varistors 11 and 21 are connected in parallel on the discharge tube 2.
One end of the coil resistance wires 13 and 23 is connected to the lines L1 and L2 respectively, the other end of said resistance wires 13 and 23 being connected to a respective movable connection bar 12,22, made of an alloy with reversible memory effect.
Half of the resistance wires 13 and 23 are wound in a direct direction and the other half of these wires are wound in the opposite direction. The external fixed terminals 14a and 24a and the internal fixed terminals 14b and 24b to which the mobile terminals 12a and 22a of said mobile connection bars 12 and 22 are selectively connected are connected respectively to the lines T1 and T2 and to the earth line G. The resistance wires 13 and 23 and said movable connection bars 12 and 23 form the overcurrent limiters 15 and 25, respectively.
These are structured so that the mobile terminals 12a and 22a of the mobile connection bars 12 and 22 are connected to the external fixed terminals 14a and 24a respectively when a normal current flows in the resistance wires 13 and
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23 and so that said movable terminals 12a and 23a are connected to the internal fixed terminals 14b and 24b when the resistance wires 13 and 23 are traversed by an abnormal current greater than a normal current. Test terminals 16 and 26 on the one hand and 17 and 27 on the other hand are connected respectively to the input and output lines of the overcurrent limiters.
The operation and the effects of such a configuration according to the invention are described below in detail. The discharge tube 2 and the varistors 11 and 21 do not operate when a normal voltage is applied to the lines L1 and L2 for the subscriber telephone set 1 and when a normal current flows through the said lines L1 and L2. At this time, the mobile terminals 12a and 22a remain connected to the external fixed terminals 14a and 24a because the mobile connection bars 13 and 23 made of an alloy with reversible memory effect are not actuated. The lines L1 and L2 for the subscriber telephone set 1 are then connected to the lines T1 and T2 for the communications switching system 3.
The device being in this state, when an overvoltage due to a flash appears on the lines L1 and L2 for the subscriber telephone set 1, the overvoltage is discharged towards the ground line G by the discharge tube 2 or the varistors 11 and 21, thus preventing the overvoltage from reaching lines T1 and T2 for the communications switching system 3.
In particular, the overvoltage with a wavefront of several microseconds on the lines L1 and L2 is discharged through the discharge tube 2 and into the earth line G, and the overcurrent with a steep waveform of several nanoseconds is discharged into the earth line G through the varistors 11 and 21. The lines T1 and T2 for the switching system
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tion of communications 3 are thus effectively protected against overvoltages.
As shown in Figures 4 (A) and 4 (B), the present invention protects more effectively against overvoltages than the device according to the prior art, which uses only a discharge tube in a gaseous atmosphere.
Fig. 4 (B) shows output characteristics in the case where increasing voltages from 1 to 10 kV per microsecond are applied to the device according to the invention (curve A) and to a device according to the prior art using only a discharge tube (curve B). These curves show that the output voltage increases up to 1 kV with the prior device while it only increases up to 200-300 V with the device according to the invention.
As a result, the lines T1 and T2 for the communications switching system can be effectively protected against overvoltages. In addition, the mobile terminals 12a and 22a are connected to the internal fixed terminals 14b and 24b because the mobile connection terminals 12 and 22 in the overcurrent limiters are displaced when an overcurrent exceeding a normal current appears in the lines L1 and L2. for subscriber station 1 as a result of contact between power lines and communications lines. The mobile connection bars 12 and 22 move from (a as shown in fig. 3 (B) because when an overcurrent runs through the resistance wires 13 and 23 of the thermal coils the heat produced is greater than with a current normal.
The mobile terminals 12a and 22a are therefore then connected to the internal fixed terminals 14b and 24b respectively. An overcurrent cannot therefore reach the lines T1 and T2 for the communications switching system because the overcurrent flows to the earth line G.
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Fig. 4 (A) shows response characteristics of the mobile connection bars 12 and 22 for different values of the current flowing through the resistance wires 13 and 23. The mobile connection bars 12 and 22 do not move for a current below 150 mA in the resistance wires 13 and 23. However, it can be seen that these mobile connection bars 12 and 22 move in a time of approximately 5.13 and 24 seconds in response to a current of 250 mA, 350 mA and 450 mA respectively in wires 13 and 23.
However, when the current in the coil wires 13 and 23 is reduced with elimination of the cause of the overcurrent which caused the displacement of the mobile connection bars towards the internal fixed terminals 14b and 24b, the mobile connection bars 12 and 22 automatically return to their respective initial positions as shown in fig. 3 (A) because the heat generated in the thermal coil wires 13 and 23 becomes weak, and the system again works normally with the movable terminals 12a and 22a connected to the external fixed terminals 14a and 24a.
In order to reduce the amount of magnetic flux generated by the current in the thermal coil wires 13 and 23, the inductances increasing in proportion to the length of the wires 13 and 23, half of the entire length of the wires 13 and 23 is wound in the direction opposite to that of the other half instead of these wires being wound in one direction around the mobile connection bars 12 and 22.
The increase in magnetic flux as a result of a higher inductance becomes a factor of malfunction in an apparatus using advanced semiconductor components in the vicinity of the thermal coils 13 and 23 as can be seen by the
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equations (1) and (2) below:
EMI9.1
<tb>
<tb> L <SEP> = <SEP> n / I ... <SEP> (1)
<tb> = <SEP> LI / n ... <SEP> (2)
<tb>
in which :
L is the inductance of the coil,
I is the current passing through the coil, n is the number of turns of the coil, is the magnetic flux.
We see in these equations that when the number of turns of the coil and the length are reduced, the amount of magnetic flux can also be reduced.
However, only a limited reduction in the number of turns and the coil length is possible since it is necessary to use resistance wire having a resistance proportional to its length.
In accordance with the present invention, however, the inductance of the coil wires 13 and 23 is reduced to zero regardless of the length and the number of turns of the coil wires 13 and 23 because only half of the entire length of the wires 13 and 23 is wound around the mobile connection bars 12 and 22 in the opposite direction to that of the winding of the other half. Consequently, the magnetic flux is not generated and cannot have any effect on an apparatus using advanced semiconductor components in the vicinity of the thermal coils 13 and 23.
In addition, fault finding on lines L1 and L2 for subscriber telephone set 1, on lines T1 and T2 for the communications switching system and in overcurrent limiters 15 and 25 can be carried out using the terminals 16 and 26, 17 and 27.
As described in detail in what
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the foregoing, the present invention has an excellent surge protection response characteristic such as a flash which has a short wavefront of several nanoseconds since it uses a gas discharge tube connected in parallel with varistors as a device surge protection. It also has safe switching operation because it uses movable connection bars made of alloy with reversible memory effect as overcurrent limiters. In addition, the invention has advantages with regard to the ease of assembly, the reduction in the cost of the material and the miniaturization since it only requires the winding of resistance wires on the mobile connection bars.
Finally, the inductance of the thermal coils is reduced thanks to the winding of the two halves of wire in opposite directions on the mobile connection bars, so that the source of microwave noise, which is a factor of malfunction of the peripheral units, can be eliminated in advance. Failure-generating factors such as contact resistance and erosion can be reduced by the fact that a printed circuit board is used instead of a face-to-face technique for contacting the elements in the protection device.
On the other hand, the number of communication lines can be increased in the assigned installation area because the space requirement can be reduced by miniaturization and lightening thanks to the use of a printed circuit board and the location of faulty sections can be easily performed from the outside thanks to the test terminals provided on the printed circuit board.