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Schaltungsanordnung zur wechselseitigen Schnellerregung einer elektromagnetischen
Kupplung und einer elektromagnetischen Bremse Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur wechselweisen Schnellerregung zweier als elektromagnetische Kupplung und elektromagnetische
Bremse ausgebildeten Lasten aus einem Gleichstromnetz; hierbei ist mit jeder von
zwei Steuerleitungen der Einstelleingang eines durch Impulse steuerbaren, bistabilen
und mittels seines im Einstellzustand stromführenden Ausgangs eine der beiden Lasten
steuernden Schalters verbunden.
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Eine derartige Schaltungsanordnung, die als impulsgesteuerte bistabile
Schalter Thyratrone verwendet, ist bereits bekannt. Die gegenseitige Verriegelung
der beiden jeweils einer Last zugeordneten Schalter geschieht hierbei in den Steuerkreisen
der Thyratrone, die Schnellerregung wird durch Vorschalten eines ohmschen Widerstandes
bewirkt, und die Löschung der Thyratrone erfolgt mittels im Anodenkreis angeordneter
Zerhackereinrichtungen.
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Es ist in Schaltkreisen mit gegenwirkenden Kupplungen oder mit Kupplungen
und Bremsen ferner bekannt, deren Erregerwicklungen z. B. mit Hilfe von überbrückbaren
Vorschaltwiderständen oder von Kondensatoren anfänglich mit einem hohen Strom überzuerregen,
welcher nur kurzzeitig fließen darf, um ein Verbrennen oder eine Beschädigung der
Erregungswicklung der Kupplung oder Bremse zu vermeiden und nach anfänglicher übererregung
einen verhältnismäßig niedrigen Normalerregungsstrom fließen zu lassen, der für
die Wicklung unbedenklich ist. Die bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art arbeiten
mit für die Dauer der Erregung fließenden Steuerströmen, sind also zum Betrieb durch
kurze Impulse nicht geeignet. Bei einer derartigen mittels Kondensatoren übererregten
bekannten Anordnung ist zwar auch bereits die Verwendung von Thyratronen als laststeuernde
Schalter angeregt worden; über deren gegenseitige Verriegelung ist jedoch nichts
Näheres angegeben.
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Dem Stand der Technik gehört weiterhin eine Schaltung an, bei welcher
zwei wechselseitig arbeitende Kupplungen über gittergesteuerte Ventile im Gegentakt
erregt werden. Die Steuerung, gegebenenfalls auch auf eine übererregung, erfolgt
hierbei durch dauernde Aussteuerung der Röhrengitter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine impulsweise Steuerung
der wechselweisen Erregung zweier Lasten für sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten
sowie schnelle und häufige Umschaltungen zu ermöglichen.
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Dies wird gemäß der Erfndung bei der eingangs angegebenen Schaltungsanordnunb
dadurch erreicht, daß der Ausgang des mit der einen der beiden Steuerleitungen verbundenen,
eine übererregung für die zugeordnete Last bewirkenden bistabilen Schalters einerseits
über eine Verzögerungseinrichtung mit dem Steuereingang eines weiteren, der gleichen
Last zugeordneten und deren verminderte Dauererregung steuernden bistabilen Schalters
und andererseits mit den Rückstelleingänaen der die andere Last steuernden bistabilen
Schalter sowie ferner gemeinsam mit dem Ausgang des die Dauererregung schaltenden
bistabilen Schalters derselben Last über eine ODER-Stufe mit dem Rückstelleingang
des die verminderte Dauererregung der anderen Last steuernden bistabilen Schalters
verbunden ist.
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Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung läßt sich mit Vorteil mittels
als elektronische, bistabile Schalter bekannter gasaefüllter Röhren, z. B. Mehrgitter-Thyratronen,
verwirklichen, welche jeweils durch einen Impuls an ihrem Einstelleingang in einen
Einstellzustand und durch einen Impuls an ihrem Rückstelleingang in ihren Rückstellzustand
umgesteuert werden können. Dadurch kann sowohl die übererregung als auch die normale
Erregung mit hoher Geschwindigkeit geschaltet werden, ohne daß aus Widerständen
und Kapazitäten zusammengesetzte Netzwerke vorgesehen werden müssen, und es wird
zugleich zwangläufig sichergestellt, daß bei Schließung
eines Erregungsstromkreises
der einen Last die Erregungsstromkreise der anderen Last unterbrochen werden. Durch
ein Signal auf einer Steuerleitung kann somit die selbsttätige Folge von Übererregung
und verminderter Dauererregung sofort zugunsten der Übererregung der der betreffenden
Steuerleitung zugeordneten Last unterbrochen werden. Die Schaltungsanordnung nach
der Erfindung eignet sich daher besonders für Antriebe von Magnetbändern, welche
beim Einsatz in datenverarbeitenden Maschinen kurzzeitig an verschiedenen Stellen
nacheinander abgegriffen werden müssen.
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Die Erfindung wird nur in der Gesamtheit der den Hauptanspruch kennzeichnenden
Merkmale gesehen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich aus den Zeichnungen
in Verbindung mit der folgenden Beschreibung. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine
graphische Darstellung eines Kupplungs-Brems-Mechanismus, auf den sich die Erfindung
bezieht und der mit der Steuervorrichtung nach der Erfindung verbunden ist; F i
g. 2 ist ein Übersichtsschaltbild der in der Gesamtanordnung nach F i g. 1 verwendeten
Steuerschaltung; F i g. 3 ist ein Schaltbild mit einer typischen Anordnung von Bauelementen
und Verbindungsleitungen, wie sie zur Verwirklichung der in F i g. 2 dargestellten
logischen Baugruppen verwendet werden; F i g. 3 a schließlich ist eine gegenüber
F i g. 3 abgeänderte Schaltungseinzelheit.
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F i g. 1 stellt einen Kupplungs-Brems-Mechanismus dar, wie er in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Kupplungs-Brems-Mechanismus
hat einen umlaufenden, mechanischen Antrieb, der in F i g. 1 mit 22 bezeichnet ist.
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22 kann entweder der Motor selber sein oder eine Verbindung zu diesem
in Form eines Treibriemens, Zahntriebes oder einer Keilnutwelle darstellen. Die
Kraft wird in Form einer Drehbewegung über die elastische Verbindung 21 auf das
Gehäuse 10 übertragen. Sie dient dazu, eine axiale Verschiebung oder einen fehlenden
Abgleich auszugleichen. Aus dem Vorliegenden ergibt sich somit, daß das Gehäuse
10
ständig umläuft.
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Das Gehäuse 10 enthält die magnetische Betätigungsspule 12. Um der
Spule 12 Strom zuführen zu können, müssen an der Außenseite des Gehäuses Schleifringe
18 a, 18 b vorgesehen sein.
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Ein weiteres Gehäuse 11 ist in axialer Richtung auf das Gehäuse
10 ausgerichtet. Das Gehäuse 11 ist an dem Maschinenrahmen 20 mit Hilfe einer
weiteren elastischen Verbindung 19 befestigt. Ähnlich wie beim Gehäuse
10 ist auch im Gehäuse 11 eine Magnetspule 13 vorgesehen. Schleifringe
sind jedoch nicht erforderlich, da das Gehäuse 11 nicht umläuft. Die in den beiden
Gehäusen befindlichen Bohrungen sind aufeinander ausgerichet. Diese Bohrungen enthalten
die Lager 14, in denen die Abtriebswelle 17 der gesamten Montageeinheit umläuft.
Untrennbar mit der Welle 17 verbunden ist die Scheibe 15, die aus
magnetisierbarem Material besteht. Im zusammengebauten Zustand befindet sich diese
Scheibe zwischen den Stirnseiten 32 und 33 der Gehäuse 10
und Il. Diese Gehäuse
enthalten außerdem die Stirnringe 16 und 16a in Aussparungen, die längs des Umfanges
an den Stirnseiten 32 und 33 ausgeschnitten sind. Die Welle 17 und die mit ihr fest
verbundene Scheibe 15 stellen den Abtrieb dar. Wenn ein Strom durch die Spule 12
fließt, wird die Scheibe 15 magnetisch an das Gehäuse 10 angezogen. Der Eingriff
der Scheibe mit dem Stirnring 16 ergibt die übertragung des Drehmomentes von dem
umlaufenden Gehäuse 10 an die Scheibe 1.5 und damit an die Abtriebswelle
17. Wird der Spule 13 Strom zugeführt, so wird die Scheibe 15 an das Gehäuse 11
magnetisch angezogen, und der Stirnring 16a bringt die Scheibe 15 mit dem feststehenden
Gehäuse 11 in Verbindung. Dadurch wird ein Umlaufen der Scheibe 15 und ihrer
Welle 17 verhindert bzw. jede vorhandene Drehbewegung schnell beendet. Aus dieser
Anordnung geht zunächst hervor, daß die Kupplungsspule 12 und die Bremsspule 13
nicht zur gleichen Zeit erregt werden dürfen. Mit anderen Worten: es kann jeweils
nur ein Verbraucher zur selben Zeit betrieben werden.
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Außerdem ergibt sich, daß bei kleineren, hochtourigen Maschinen, für
die nur ein beschränkter Raum zur Verfügung steht, die Wärmeableitung stark behindert
wird und der Stromverbrauch im Durchschnitt daher auf einem niedrigen Wert gehalten
werden muß, obwohl andererseits ein genügend hoher Strom erforderlich ist, um kurze
Antriebs- und Bremszeiten zu erreichen.
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Zu diesem Zweck ist die in F i g. 1 dargestellte Steuerschaltung 23
vorgesehen. Bei Anlegen eines Kupplungssignals an die Eingangsklemme 27 fließt durch
die Kupplungsspule 12 ein Strom von der Stromquelle 5 über den Schleifring 18b,
die Spule 12, den Schleifring 18 a und die Steuerschaltung 23 zurück
zur Stromquelle mit einem Spitzenwert, der eine vorgegebene Zeit anhält. Nach diesem
Spitzenstrom wird über den gleichen Weg ein Haltestrom eingespeist. Dieser Haltestrom
dauert so lange an, bis an der Eingangsklemme 26 ein Bremssignal erscheint. Dieses
Bremssignal bewirkt, daß der Haltestrom in der Kupplungsspule 12 unterbrochen wird
und ein Spitzenstrom durch die Bremsspule 13 fließt, der - wie im oben beschriebenen
Fall - nach einer vorgegebenen Zeit von einem Strom geringerer Größe zum Zweck des
Haltens abgelöst wird.
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Das logische Schema zur Erreichung dieses Ergebnisses ist in F i g.
2 dargestellt, die im wesentlichen den im Block 23 der F i g. 1 dargestellten Teil
enthält. F i g. 2 zeigt eine Anzahl Vorrichtungen 30, 40,
50 und
60, die als bistabile Schalter wirkende Anordnungen darstellen. Jede dieser
Anordnungen hat einen Einstelleingang, dessen Klemme mit 31, 41, 51
bzw. 61
bezeichnet ist, und Rückstelleingangsklemmen, die mit 32, 42, 52 bzw. 62 bezeichnet
sind.
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Diese bistabilen Schalter oder Anordnungen wirken so, daß sie bei
Einspeisung eines Steuersignals in ihre Einstelleingangsklemmen ein Ausgangssignal
abgeben. Diese Ausgangssignale erscheinen an den Klemmen 33, 43, 53 bzw. 63. Sobald
ein Signal an einer Rückstellklemme eingespeist wird, wird kein Ausgangssignal mehr
erzeugt. Darüber hinaus bewirkt die fortgesetzte Zuführung von Signalen an die Rückstellklemmen,
daß die bistabilen Anordnungen in dem Zustand gehalten werden, der keinem Signal
entspricht.
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Im folgenden wird nunmehr beschrieben, wie eine Anzahl derartiger
bistabiler Anordnungen miteinander so verbunden sind, daß die Aufgabenstellung der
Erfindung gelöst wird. Aus der Zeichnung ergibt sich, daß die bistabile Anordnung
30 mit ihrer Eingangsklemme
31 an die Eingangsklemme 27 für die
Kupplungs-Steuerleitung gelegt ist. Dadurch gelangt ein Signal, das die Betätigung
der Kupplungsspule 12 bezweckt, an die Einstellklemme 31.
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Die Ausgangsklemme 33 der bistabilen Anordnung 30 ist durch die Leitung
34 über die Kupplungsspule 12 mit der Stromquelle 5 verbunden. Die
bistabile Anordnung 30 schaltet den Kupplungs-Spitzenstrom.
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Die bistabile Anordnung zum Schalten des Spitzenstroms der Bremse
ist in jeder Hinsicht ähnlich, außer daß ihre Einstelleingangsklemme 51 mit der
Eingangsklemme 26 für die Brems-Steuerleitung und ihre Ausgangsklemme 53 über die
Leitung 54 und die Bremsspule 13 mit der Stromquelle 5 verbunden ist. Die bistabilen
Anordnungen 40 bzw. 60 werden zum Schalten des Kupplungs-Haltestroms bzw. des Brems-Haltestroms
verwendet.
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Die Leitung 34 ist mit der Einstelleingangsklemme 41 der bistabilen
Anordnung 40 über die Verzögerungsschaltung 35 verbunden. Die Ausgangsklemme
43 der bistabilen Anordnung 40 ist über den Widerstand 36 und den Verbindungspunkt
25 mit der Kupplungsspule 12 verbunden. Auf ähnliche Weise ist auch bei der Brems-Haltestromschaltung
die bistabile Anordnung 60 mit ihrer Einstelleingangsklemme 61 über die Verzögerungsschaltung
55 mit der Leitung 54 verbunden, während ihre Ausgangsklemme 63 über den Widerstand
56 und den Verbindungspunkt 24 an die Bremsspule 13 gelegt ist.
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Für Rückstellzwecke ist der an der Kupplungsspule 12 liegende Verbindungspunkt
25 über die Leitung 37 außerdem mit der Rückstellklemme 62 der Brems-Haltestromanordnung
60 und mit der Rückstellklemme 52 der Brems-Spitzenstromanordnung 50 verbunden.
Ähnlich ist der Verbindungspunkt 24 der Brems-Spitzenstromleitung 54 über die Leitung
57 mit der Rückstellklemme 42 an der bistabilen Kupplungs-Haltestromanordnung 40
und mit der Rückstellklemme 32 an der Kupplungs-Spitzenstromanordnung 30 verbunden.
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Die Ausgangsklemmen 43 bzw. 63 der den Haltestrom schaltenden Anordnungen
40 und 60 sind mit den Rückstellklemmen der den Spitzenstrom schaltenden Anordnungen
30 bzw. 50 verbunden. Die Ausgangsklemmen 33 und 43 der den Kupplungs-Spitzenstrom
und den Kupplungs-Haltestrom schaltenden Anordnungen 30 und 40 sind ferner über
Leitungen 38 und 45 sowie eine ODER-Schaltung 67 mit dem Rückstelleingang 62 der
den Brems-Haltestrom schaltenden Anordnung 60 verbunden. In entsprechender Weise
sind die Ausgänge 53 und 63 der Anordnungen 50 und 60 über Leitungen 58 und 65 sowie
eine ODER-Schaltung 47 mit der Rückstellklemme 42 der den Kupplungs-Haltestrom Schaltenten
Anordnung 40 verbunden.
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Im folgenden wird nunmehr die Arbeitsweise der in F i g. 2 dargestellten
Schaltung beschrieben. Es wird davon ausgegangen, daß die Bremsspule 13 durch ihren
Haltestrom erregt ist, so daß die in F i g. 1 gezeigte Welle 17 mit ihrer Scheibe
15 stillsteht. Soll die Abtriebswelle 17 in Drehung versetzt werden, so muß hierzu
der Stromfluß in der Bremsspule 13 unterbrochen werden und ein Strom zur Spule 12
zu fließen beginnt, der anschließend von einem gleichfalls zur Spule 12 fließenden
Haltestrom unterbrochen wird.
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Um dies zu erreichen, wird der Kupplungs-Eingangsklemme 27 ein Eingangssignal
zugeführt, wodurch die bistabile Anordnung 30 veranlaßt wird, ein Ausgangssignal
abzugeben. Dieses Ausgangssignal hat drei unmittelbare Wirkungen auf die anderen
Schaltelemente: Das Ausgangssignal an der Klemme 33 wird über die Leitung 34 zum
Verbindungspunkt 25 und über die Leitung 37 zur Rückstellklemme 62 der bistabilen
Anordnung 60 übertragen, welche den Stromfluß zur Bremsspule 13 unterbricht. Gleichzeitig
wird das Ausgangssignal von der Klemme 33 der Kupplungsspule 12 zugeführt, wodurch
von der Stromquelle 5 ein Strom mit einem Spitzenwert durch diese Spule zu fließen
beginnt. Schließlich gelangt das Ausgangssignal von der Klemme 33 auch zur Verzögerungsschaltung
35, die nach einer vorgegebenen Zeit das Signal der Eingangsklemme 41 der bistabilen
Anordnung 40 zuführt, welche den Kupplungs-Haltestrom schaltet.
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Da sich zu diesem dem Rückstellen der bistabilen Anordnung 60 folgenden
Zeitpunkt keine Rückstellsignale aus irgendeiner Quelle an der Rückstellklemme 42
der Anordnung 40 befinden, wird diese durch das Erscheinen des verzögerten Signals
an der Einstellklemme 41 veranlaßt, ein Ausgangssignal zu erzeugen. Das an der Klemme
43 entstehende Ausgangssignal wird über den Widerstand 36 der Kupplungsspule 12
und über die Leitung 45 der Rückstellklemme 32 der den Kupplungs-Spitzenstrom schaltenden
Anordnung 30 zugeführt.
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Dadurch wird die Anordnung 30 in den Zustand umgeschaltet, in dem
sie kein Ausgangssignal erzeugt, so daß durch die Kupplungsspule 12 weiterhin nur
Strom fließt, dessen Größe entsprechend dem gewünschten Haltezweck bedeutend kleiner
ist und durch den Widerstand 36 bestimmt wird. Die Bremsspule 13 kann durch die
Anordnung 60 nicht eingeschaltet werden, da diese so lange kein Ausgangssignal abzugeben
vermag, wie von einer der bistabilen, den Kupplungsstrom schaltenden Anordnungen
30 bzw. 40 ein Ausgangssignal abgegeben wird. Dieser Zustand dauert so lange
an, bis ein Bremssignal an der Eingangsklemme 26 erscheint.
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Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Schaltung symmetrisch arbeitet,
d. h., bei Erscheinen eines Signals an der Klemme 26 spielt sich eine ähnliche Reihenfolge
von Vorgängen ab. Diese Vorgänge haben zur Folge, daß die Kupplungsspule 12 abgeschaltet
und die Bremsspule 13 angeschaltet wird, wobei wiederum zuerst ein Spitzenstrom
und dann ein niedrigerer Haltestrom fließt.
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Aus der in F i g. 2 dargestellten Schaltung ergibt sich somit folgendes:
Sobald an einem der Steuereingänge 26 und 27 der Schaltung ein Signal anliegt, wird
das Signal am gegenüberliegenden Ausgang beendet; es entsteht ein erstes Signal
am entsprechenden Ausgang, das eine vorgegebene Zeit andauert und von einem zweiten,
dem sogenannten Dauerzustandssignal, gefolgt wird, das erst bei Erscheinen eines
Eingangssignals am anderen Eingang der Schaltung beendet wird.
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Unter bestimmten Betriebsbedingungen ist es möglich, daß ein Bremssignal
unmittelbar nach Erscheinen eines Kupplungssignals am Eingang auftritt, bevor genügend
Zeit verstrichen ist, um durch die Verzögerungssehaltung 35 das Ausgangssignal von
der bistabilen Anordnung 30 an den Eingang der bistabilen, den Haltestrom schaltenden
Anordnung 40 zu legen. Ebenso kann der umgekehrte Vorgang entstehen,
d.
h., ein Kupplungssignal kann sofort nach Erscheinen eines Bremssignals am Eingang
auftreten. Deshalb werden die Ausgangssignale der bistabilen, den Spitzenstrom schaltenden
Anordnung 30 bzw. 50
auch über die Leitungen 37 bzw. 57 den Rückstelleingangsklemmen
der jeweils gegenüberliegenden, den Spitzenstrom schaltenden Anordnung zugeführt.
Unter solchen Umständen würden die Haltestromanordnungen 40 und
60 überhaupt nicht eingestellt werden.
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Aus der Zeichnung ergibt sich, daß durch das Einstellen irgendeiner
bistabilen Anordnung über die Leitungen 37, 57, 45, 65 und 45A, 65A alle
anderen bistabilen Einrichtungen zurückgestellt werden.
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Um zu verhindern, daß die Schaltung blockiert wird, was unter Umständen
passieren kann, wenn an beiden Klemmen 26 und 27 genau gleichzeitig
Eingangssignale erscheinen, wurden in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zweckmäßigerweise
verschiedene Zeitkonstanten für die Verzögerungsschaltungen 35 und 55 vorgesehen.
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In F i g. 3 ist die Steuerschaltung detailliert dargestellt. Hier
sind die bistabilen Anordnungen, die in F i g. 2 mit 30, 40, 50 bzw.
60 bezeichnet waren, als Gasentladeröhren in Form von Thyratronen dargestellt
und mit 230, 240, 250 bzw. 260 bezeichnet.
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230 ist das Spitzenstrom-Thyratron für die Kupplungsschaltung
und 240 das Haltestrom-Thyratron für die Kupplungsschaltung. Die Thyratrone
250 und 260 üben die entsprechenden Funktionen für die Bremsspule aus. Da die Kupplungs-Steuerschaltung
der Brems-Steuerschaltung im wesentlichen ähnlich ist, wird hier nur die eine Hälfte
der Schaltung beschrieben. Die in der Beschreibung nicht erwähnten Positionen der
Brems-Steuerschaltung erfüllen die gleichen Funktionen wie die entsprechenden Bauteile
der Kupplungs-Steuerschaltung.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die Kupplungs-Steuerschaltung.
Die Kupplungssignal-Eingangsklemme 27 ist über den Kondensator
271
und den Widerstand 273 an das Steuergitter des Spitzenstrom-Thyratrons
230 gekoppelt. An der Verbindungsstelle zwischen dem Kondensator
271 und dem Widerstand 273 liegt die Gittervorspannung -E über den
Vorspannungswiderstand 272. Die Anodenschaltung des Spitzenstrom-Thyratrons
230 ist mit der Stromquelle B -f- über die Kupplungsspule 12,
den Gleichrichter
121, den Verbindungspunkt 344
und den Widerstand 341 verbunden.
Die Kathode ist geerdet. Die Abschirmung des Spitzenstrom-Thyratrons 230
ist über den Widerstand 679 und den Vorspannungswiderstand 680 an
eine Vorspannungsquelle -E gelegt. Gleichzeitig ist die Abschirmung über den Widerstand
679 und eine aus den Widerständen 678 und 676 sowie dem Kondensator 675 bestehende
Schaltung mit dem Anodenkreis 241 des Haltestrom-Thyratrons 240 verbunden.
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Der Zweck der obigen Schaltung wird aus der folgenden Beschreibung
ersichtlich werden. Der Verbindungspunkt zwischen dem `'Widerstand 679 und der erwähnten
Schaltung ist über einen Dioden-Gleichrichter 677 an ein festes Potential
-C gelegt. Dieses feste Potential dient ebenso wie die weiter unten erwähnten dem
Zweck, gefährliche Hochspannungen von den Abschirmungen der zugeordneten Thyratrone
fernzuhalten.
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Im Anodenkreis des Spitzenstrom-Thyratrons befindet sich ferner der
Strompfad, bestehend aus der Leitung 34, dem Kondensator 371, dem
Verbindungspunkt 344, der Leitung 37, dem Kondensator 372,
dem Kondensator 572, dem Kondensator 581
und dem Kondensator 583 zur
Leitung 261 im Anodenkreis des Haltestrom-Thyratrons 260 der Brems-Haltestromschaltung.
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Die Leitung 34 vom Anodenkreis des Spitzenstrom-Thyratrons
230 liegt außerdem an dem Anodenkreis 241 des Haltestrom-Thyratrons
240, das sich ebenfalls in der Kupplungs-Steuerschaltung der gesamten Anordnung
befindet. Der letztgenannte Strompfad schließt den Kondensator 371, den Kondensator
381 sowie den Kondensator 383 mit ein.
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Dieser Anodenkreis (Leitung 34) ist gleichzeitig mit der Abschirmung
des Haltestrom-Thyratrons 240
verbunden, und zwar über die aus dem Widerstand
352 und dem Kondensator 351 bestehende RC-Schaltung. Diese Schaltung bewirkt eine
Verzögerung, wie weiter unten beschrieben wird. Schließlich ist der Anodenkreis
des Spitzenstrom-Thyratrons 230 über die Diode 343 mit der Trennschaltung
67 verbunden.
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Es folgt nunmehr die Beschreibung der Kreise des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons
240. Auch hier ist die Kathode geerdet. Das Steuergitter ist über
den
Widerstand 491 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 472 und 473 verbunden.
Diese Widerstände stellen einen Teil der Trennschaltung 47 dar. Der Widerstand
473 ist mit einer Vorspannungsquelle -E und der Widerstand 472 über einen
Wi-
derstand 471 mit der Hochspannungsquelle B-1-verbunden. Außerdem
ist das Steuergitter über die Diode 490, die mit dem Verbindungspunkt der Widerstände
472, 473 und 491 verbunden ist, an das feste Potential -C gelegt.
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Die Abschirmung des Haltestrom-Thyratrons 240 wird nicht nur mit dem
Anodenkreis des Spitzenstrom-Thvratrons 230 auf die oben beschriebene Weise
gekoppelt, sondern ist auch mit der Hochspannungsquelle B -f- verbunden, und zwar
über die Wi-
derstände 358, 354 und 353. Eine Vorspannungsquelle --E, die
über den Widerstand 355 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände
358 und 354 verbunden ist, bestimmt ein normales Betriebspotential,
das an diese Abschirmung gelegt wird, wenn keine Signale auf der Leitung
350 erscheinen. Auch hier wird ein festes Potential -C verwendet, das in
diesem Fall über den Gleichrichter 356 an den Verbindungspunkt der Widerstände
353 und 354 gelegt wird.
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Der Anodenkreis des Haltestrom-Thyratrons 240
ist über den Widerstand
36, den Verbindungspunkt 344, die Diode 121 und die Kupplungsspule 12 mit der Hochspannungsquelle
B+ verbunden. Zu beachten ist, daß der Wert des Widerstandes 36 erheblich höher
sein muß als der entsprechende Widerstand 341- im Spitzenstromkreis 34. Dadurch
ist der in dem Spitzenstromkreis 34 zu erwartende Strom bedeutend größer als der
Strom, der normalerweise durch die Leitung 241 fließt.
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Die Anode des Haltestrom-Thyratrons 240 ist über die Kondensatoren
383, 381 und 371 auch an die Anode des Spitzenstrom-Thyratrons 230 gelegt.
Schließlich ist der besagte Anodenkreis über den Gleichrichter 674 mit dem Verbindungspunkt
der Widerstände 671 und 672 der Trennschaltung 67 verbunden.
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Außerdem ist zu beachten, daß eine aus den Widerständen 382 und 380
bestehende Schaltung dazu
dient, die Hochspannungsquelle B+ mit
dem Verbindungspunkt der Kondensatoren 381 und 371 zu verbinden. Des weiteren ist
der Verbindungspunkt der Widerstände 382 und 380 mit dem Verbindungspunkt
der Kondensatoren 381 und 383 verbunden.
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Wie alle Teile der Gesamtschaltung, so sind auch die beiden Trennschaltungen
einander ähnlich. So enthält die Trennschaltung 67 die Widerstände 671 und 672,
deren Verbindungspunkt an den Leitungen von den Anodenkreisen des Haltestrom-Thyratrons
240 bzw. des Spritzenstrom-Thyratrons 230 liegt, und dient als Bindeglied zwischen
der Hochspannungsquelle B-;- und dem Steuergitter des Brems-Haltestrom-Thyratrons
260. Diese Anordnung ähnelt im wesentlichen der Anordnung, die für das Steuergitter
des Haltestrom-Thyratrons 240 durch die Trennschaltung 47 vorgesehen ist.
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Die Schaltungen für die Bremse sind im allgemeinen dieselben wie für
die Kupplung, so daß sich eine symmetrische Gesamtschaltung ergibt. Allerdings besteht
ein Unterschied zwischen den Widerständen 472 und 672 in den beiden
zugeordneten Trennschaltungen 47 und 67. Dieser Unterschied soll gewährleisten,
daß die Bremse unter normalen Umständen nach dem Einschalten der Hochspannungsquelle
B+ zuerst in Betrieb gesetzt wird. Der Widerstand 672 weist daher einen geringeren
Widerstandswert auf als der Widerstand 472. Dadurch wird dem Steuergitter des Brems-Haltestrom-Thyratrons
260 eine höhere Spannung zugeführt, so daß es zuerst zündet.
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Ein weiterer Unterschied, der jedoch nicht die grundsätzliche Symmetrie
beeinflußt, liegt in der Notwendigkeit begründet, in einigen Fällen einen Spitzenstrom
in der einen Hälfte der Gesamtschaltung über einen etwas längeren Zeitraum vorzusehen
als in der anderen Hälfte. Zu diesem Zweck kann der Kondensator 351 einen größeren
Wert aufweisen als der Kondensator 551, so daß die Verzögerung, die von der aus
dem Widerstand 352 und dem Kondensator 351 bestehenden RC-Schaltung eingeleitet
wurde, etwas größer ist als die Verzögerung, die von der aus dem Widerstand 552
und dem Kondensator 551 bestehenden RC-Schaltung verursacht wird.
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Im einzelnen arbeitet die Schaltung folgendermaßen: Es wird angenommen,
daß ein Ruhezustand vorhanden ist, bei dem weder am Bremssignaleingang 26 noch am
Kupplungssignaleingang 27 ein Signal anliegt. Angenommen wird ferner, daß die Hochspannungsquelle
B+ ausgeschaltet ist.
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Nunmehr wird die Hochspannungsquelle B-1- eingeschaltet. Wie bereits
weiter oben beschrieben wurde, hat der Widerstand 672 einen kleineren Widerstandswert
als der Widerstand 472 in der Trennschaltung 47. Da die beiden Trennschaltungen
47 und 67 im übrigen vollkommen gleich sind, wird durch das Einschalten der Hochspannungsquelle
B+ bewirkt, daß die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 672 und 673 etwas
höher ist als am Verbindungspunkt der Widerstände 472 und 473. Dadurch wird dem
Gitter des Brems-Haltestrom-Thyratrons 260 eine höhere positive Spannung zugeführt
als dem Gitter des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons 240. Das Brems-Haltestrom-Thyratron
260 wird daher veranlaßt, sofort zu zünden. Da die Abschirmung ebenfalls
so eingerichtet ist, daß beide Haltestrom-Thyratrone zünden, und zwar das Brems-Thyratron
mit Hilfe der Hochspannungsquelle B-I-und der Widerstände 558 und 555 und das Kupplungs-Thyratron
mit Hilfe der Hochspannungsquelle B+ und der Widerstände 358 und
355, geht daraus hervor, daß das Brems-Haltestrom-Thyratron in der Tat zuerst
zündet. Durch das Zünden dieses Brems-Haltestrom-Thyratrons fließt ein Strom durch
die Bremsspule 13, den Gleichrichter 131 und den Widerstand 56 und von dort durch
das Thyratron zur Erde, wodurch der Stromkreis geschlossen und die Bremse in Betrieb
gehalten wird.
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Während die Bremse in Tätigkeit ist, herrscht im Anodenkreis 261 des
Brems-Haltestrom-Thyratrons 260 ein Dauerzustand. Da der größte Teil der Spannung
in diesem Kreis am Widerstand 56 abfällt, ist die Spannung zwischen dem Widerstand
56 und der Anode der Röhre nach dem Zünden des Thyratrons niedrig. Diese geringe
Spannung bewirkt zunächst das Erscheinen eines niedrigen Potentials an der Abschirmung
des Brems-Spitzenstrom-Thyratrons 250
über den Widerstand 478, da ja
der Widerstand 480
die Abschirmung des Brems-Spitzenstrom-Thyratrons
250 mit der Vorspannungsquelle -E verbindet. Das Brems-Spitzenstrom-Thyratron
250 zündet also nicht.
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Desgleichen wird die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände
471 und 472 in der Trennschaltung 47 herabgesetzt, da die Diode
474 durch das Zünden des Brems-Haltestrom-Thyratrons leitend gemacht wurde.
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Auf diese Weise kann die Vorspannungsquelle -E am Steuergitter des
Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons 240 wirksam werden, und zwar über den Widerstand
473. Zu diesem Zeitpunkt wird das Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratron nicht eingeschaltet,
da an seinem Steuergitter kein Signal anliegt, obwohl seine Abschirmung zündbereit
ist. Vielmehr wird dieses Thyratron durch Anliegen der Spannung -E an seinem Steuergitter
über die Widerstände 272 und 273 in gesperrtem Zustand gehalten. Aus ähnlichen Gründen
zündet auch das Brems-Spitzenstrom-Thyratron nicht, wobei außerdem noch hinzukommt,
daß seine Abschirmung ein Sperrpotential erhält.
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Zusammengefaßt hat das Einschalten der Anlage also die Wirkung, daß
die Bremse in Betrieb gesetzt wird und das Brems-Haltestrom-Thyratron zündet, wodurch
weder das Brems-Spitzenstrom-Thyratron noch das Kupplungs-Haltestrom-Thyratron zünden
können.
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Im folgenden wird nunmehr die Betätigung der Kupplung beschrieben.
Dazu erscheint an der Kupplungssignal-Eingangsklemme 27 ein positives Signal. Dieses
Signal wirkt über den Kondensator 271 dergestalt, daß es die normalerweise vorhandene
negative Vorspannung am Steuergitter des Spitzenstrom-Thyratrons 230 überwindet.
Diese Vorspannung erfolgt durch die Vorspannungsquelle -E über den Vorspannungswiderstand
272.
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Gleichzeitig wird die Abschirmung des Spitzenstrom-Thyratrons 230
veranlaßt, mit Hilfe des mit der Hochspannungsquelle B-I- verbundenen Widerstandes
678 eine geringere positive Spannung anzunehmen. Da das Kupplungs-Haltestrom-Thyratron
240 zu diesem Zeitpunkt noch nicht gezündet hat, ist die Spannung an seiner Anode
hoch. Dadurch wird der mit der Abschirmung des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons
230 in Verbindung stehenden Schaltung eine ähnlich hohe Spannung zugeführt.
Das
Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratron 230 ist daher in dem Moment zündbereit,
wenn ein Signal am Kupplungssignaleingang anliegt.
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Das Zünden des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons 230 hat verschiedene
Wirkungen. So fließt ein starker Stromstoß durch die Kupplungsspule 12, den
Gleichrichter 121, den Verbindungspunkt 344, den Widerstand 341 und
das Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratron 230 zur Erde. Wie im oben geschilderten Fall
beim Zünden des Brems-Haltestrom-Thyratrons 260 tritt beim Fließen des Stromes in
diesem Kreise der größte Spannungsabfall am Widerstand 341 auf. Dementsprechend
erscheint sofort nach dem Zünden des Thyratrons eine kleine Spannung zwischen dem
Widerstand 341 und der Anode des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons 230. Diese niedrige
Spannung wirkt wie ein Impuls, der über den Kondensator 371, die Leitung 37, den
Kondensator 372, den Kondensator 572, den Kondensator 581 und den
Kondensator 583 an den Anodenkreis des Brems-Haltestrom-Thyratrons 260 übertragen
wird. Durch entsprechende Bemessung der in dieser Schaltung vorhandenen Kondensatoren
kann die Länge dieses negativen Impulses so bemessen werden, daß das Brems-Haltestrom-Thyratron
260 gelöscht wird und damit nichtleitend wird. Dadurch steigt die Spannung
des Anodenkreises dieses Thyratrons wieder auf den Wert B-+-, und die Gitter üben
ihre Steuerfunktion wieder aus.
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Derselbe negative Impuls, der durch das Zünden des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons
230 entsteht, wird auch der Abschirmung des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons
240 zugeführt, und zwar über die in der Leitung 350 liegende und aus
dem Widerstand 352 und dem Kondensator 351 bestehende RC-Schaltung.
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Als Folge der Zuführung dieses negativen Impulses an die Abschirmung
des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons 240 kann dieses Thyratron während einer vorbestimmten
Zeitspanne nicht zünden. Nachdem das Brems-Haltestrom-Thyratron 260 durch
den beim Zünden des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons 230 entstandenen Impuls gelöscht
worden ist, ist die Spannung des Anodenkreises dieses Brems-Haltestrom-Thyratrons
wieder auf ihren Maximalwert gestiegen, wodurch die Diode 474 nichtleitend
geworden ist. Als Folge davon erscheint die hohe Spannung B -f- wieder an der aus
den Widerständen 471 und 472 bestehenden Schaltung'und überwindet die Vorspannung
-E des Widerstandes 473, die am Steuergitter des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons
240 anliegt.
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Daraus ergibt sich, daß zu diesem Zeitpunkt das Kupplungs-Haltestrom-Thyratron
240 zündbereit wäre, wenn nicht der eine vorbestimmte Zeitspanne an der Abschirmung
des Thyratrons 240 anliegende negative Impuls vorhanden wäre. Während der
beim Zünden des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons 230
entstandene negative
Impuls auch dem Anodenkreis 241. des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons 240 über die
Kondensatoren 371, 381 und 383 zugeführt wird, kann dieser Impuls
jedoch nicht länger andauern als der Impuls, der das Löschen des Brems-Haltestrom-Thyratrons
260 veranlaßte. Daraus ergibt sich also, daß die aus dem Widerstand 352 und dem
Kondensator 351 bestehende RC-Schaltung erforderlich ist, um ein vorzeitiges Zünden
des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons 240 zu verhindern. Durch Änderung der
Größe des Kondensators 351
kann die durch diese Schaltung bewirkte Verzögerung
natürlich geändert werden. In einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wurde eine
derartige Abänderung vorgenommen. Bei diesem betreffenden Ausführungsbeispiel dauert
der Spitzenstrom für die Kupplung zweckmäßigerweise etwas länger an als der Spitzenstrom
für die Bremse. Zu diesem Zweck weist der Kondensator 351 einen größeren
Wert auf als der Kondensator 551, der den Anodenkreis 54
des Brems-Spitzenstrom-Thyratrons
mit der Abschirmung des Brems-Haltestrom-Thyratrons koppelt. Abgesehen von diesem
Unterschied, der für bestimmte Anwendungen bevorzugt werden kann, und von dem bereits
obenerwähnten Unterschied zwischen den Widerständen 472 und 672 der Trennschaltungen
47 bzw. 67, sind die Schaltelemente für Kupplung und Bremse in jeder Hinsicht gleich.
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Nach der Verzögerung durch die aus dem Widerstand 352 und dem Kondensator
351 bestehende RC-Schaltung steigt die positive Spannung an der Abschirmung des
Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons 240 wiederum an, da am Verbindungspunkt der Widerstände
358 und 355 ein positives Potential erscheint, wobei diese Widerstände
parallel zur Hochspannungsquelle B-1- und zur Vorspannungsquelle -E liegen. Wie
oben beschrieben worden ist, wurde das Steuergitter des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons
240 bereits veranlaßt, die Röhre zünden zu lassen, und zwar durch Löschen
des Brems-Haltestrom-Thyratrons 260. Gleichzeitig ist die Länge des durch
das Zünden des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons 230 entstandenen Anfangsimpulses
beträchtlich kleiner als die Verzögerung durch die aus dem Widerstand
352 und dem Kondensator 351 bestehende RC-Schaltung.
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Dementsprechend zündet das Kupplungs-Haltestrom-Thyratron
240, sobald die erwähnte Verzögerung abgelaufen ist. Das Zünden einer Haltestromröhre
nach dem Zünden einer Spitzenstromröhre hat mehrere Wirkungen, die, wie im Zusammenhang
mit dem erstmaligen Zünden des Brems-Haltestrom-Thyratrons 260 erwähnt wurde,
anfänglich nicht vorhanden sind. Wie beim Brems-Haltestrom-Thyratron 260
hat das Zünden des Kupplungs-Haltestrom-Thyratrons 240 jedoch zur Folge,
daß eine niedrigere Spannung am Verbindungspunkt seiner Anode und des Widerstandes
36 auftritt. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß der Widerstand 36 einen
mehrfach höheren Wert hat als der Widerstand 341, so daß der durch den Anodenkreis
241 des Haltestrom-Thyratrons 240 fließende Strom erheblich geringer
ist als der Strom, der während des leitenden Zustandes des Spitzenstrom-Thyratrons
230 fließt.
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In einem bestimmten Ausführungsbeispiel hat der Widerstand 36 einen
fünfmal höheren Wert als der Widerstand 341, so daß der Spitzenstrom etwa
fünfmal so groß ist wie der Haltestrom. Wie beim Zünden des Spitzenstrom-Thyratrons
230, so verursacht auch das Zünden des Haltestrom-Thyratrons 240 einen negativen
Impuls im Anodenkreis 241. Dieser Impuls wird über die Kondensatoren
383, 381 und 371 an den Anodenkreis des Spitzenstrom-Thyratrons 230
übertragen, wodurch diese Röhre gelöscht wird und ihre Gitter wieder die Steuervorgänge
übernehmen.
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Derselbe negative Impuls erscheint aber auch an der Abschirmung des
Spitzenstrom-Thyratrons 230, und zwar über den Widerstand 678 und eine
RC-Schaltung,
die aus dem Kondensator 675 und dem Widerstand 676 besteht. Diese zusätzliche RC-Schaltung
dient zur Beseitigung bestimmter Spitzen, die in der Spannungswellenform auftreten
würden, wenn diese Schaltung nicht vorhanden wäre. Ähnliche Schaltungen umfassen
den Widerstand 380 und den Kondensator 381 sowie die Kondensatoren 372 und 572 in
Verbindung mit dem Widerstand 537. Diese Schaltungen formen die Ausgangswelle und
sind nicht dazu bestimmt, wesentliche Steuerfunktionen an den Röhren selber auszuüben.
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Sobald das Kupplungs-Haltestrom-Thyratron 240 ständig leitend wird,
gelten im Prinzip dieselben Bedingungen, wie wenn das Brems-Haltestrom-Thyratron
260 leitend wäre. Durch die geringe Spannung, die sich zwischen dem Widerstand
36 und der Anode des Haltestrom-Thyratrons 240 einstellt, wird die Diode
674 leitend. Dadurch wird das Steuergitter des Brems-Haltestrom-Thyratrons 260 über
den Widerstand 673 vorgespannt und verhindert das Zünden dieser Röhre. Der Dauerzustand
dieses Anodenkreises ermöglicht außerdem der Vorspannungsquelle, der Abschirmung
des Spitzenstrom-Thyratrons 230
über den Widerstand 680 eine negative
Vorspannung zuzuführen, so daß dieses Thyratron gleichfalls nicht zünden kann.
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Zusammengefaßt ergibt sich somit, daß beim Zünden des Spitzenstrom-Thyratrons
230 nur eine kurze Zeit lang Strom durch die Kupplungsspule 12 fließt und daß sodann
das Haltestrom-Thyratron 240
zündet. Durch das Zünden des Spitzenstrom-Thyratrons
230 wird auch das Brems-Haltestrom-Thyratron 260 gelöscht.
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Nach dem Zünden des Haltestrom-Thyratrons 240
wird das Spitzenstrom-Thyratron
230 gelöscht und sein weiteres Zünden ebenso verhindert wie das Zünden des Brems-Haltestrom-Thyratrons
260. Durch die Leitung 342 und die Diode 343, die die Trennschaltung 67 mit der
Leitung 34 des Anodenkreises des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons 230 verbinden,
wird das Brems-Haltestrom-Thyratron 260 so lange in gelöschtem Zustand gehalten,
wie entweder das Spitzenstrom-Thyratron 230 oder das Haltestrom-Thvratron 240 leitend
sind.
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Die Kondensatorenschaltung, durch die alle Thyratrone miteinander
verbunden sind, sorgt dafür, daß durch das Zünden eines beliebigen Thyratrons jedes
andere Thyratron, das sich zu diesem Zeitpunkt in leitendem Zustand befunden hat,
gelöscht wird. Durch die Verzögerungsschaltungen, die durch die RC-Schaltungen 352-351
und 552-551 dargestellt werden, ist es möglich, daß in den Fällen, wo z.
B. ein Brems-Eingangssignal unmittelbar einem Kupplungs-Eingangssignal folgt, das
Zünden des Brems-Spitzenstrom-Thyratrons das Löschen des Kupplungs-Spitzenstrom-Thyratrons
zur Folge hätte und das Kupplungs-Haltestrom-Thyratron niemals zünden würde. Eine
ähnliche Lage würde entstehen, wenn ein Kupplungs-Eingangssignal einem Brems-Eingangssignal
innerhalb eines Zeitraumes folgen würde, der kleiner ist als der von der Verzögerungsschaltung
552-551 benötigte Zeitraum zum Zünden des Brems-Haltestrom-Thyratrons 260.
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Aus der symmetrischen Anordnung der Gesamt-;chaltung ergibt sich,
daß eine ähnliche Folge von Vorgängen durch ein an der Bremssignal-Eingangsclemme
26 anliegendes Signal ausgelöst wird. In fiesem Fall fließt natürlich ein kurzzeitiger
Spitzen-Strom durch die Bremsspule 13, während der Stromfluß durch die Kupplungsspule
12 unterbrochen ist.
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Eine abgeänderte Schaltung zur Erzeugung der Vorspannung -Eist in
F i g. 3 a dargestellt. Hier ist eine Widerstandsschaltung zwischen der festen Spannung
- C und der Erde eingeschaltet, so daß die Vorspannung an dem Verbindungspunkt von
zwei der dort vorhandenen Widerstände abgenommen werden kann. Diese Schaltung kann
ohne wesentliche Änderung der Arbeitsweise nach F i g. 3 in der Schaltung der F
i g. 3 verwendet werden.