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Steuereinrichtung zum wechselseitigen Schnellerregen je einer elektromagnetisch
betätigbaren Reibungskupplung und -bremse Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung
zum wechselweisen Schnellerregen je einer auf eine gemeinsame Last wirkenden elektromagnetisch
betätigbaren Reibungskupplung und Reibungsbremse, mit einer Signalerzeugungsvorrichtung
zum Erzeugen eines auf zwei unterschiedliche Signalwerte einstellbaren Eingangssignals,
durch das die wechselweise Erregung der in getrennten Ausgangskreisen angeordneten
Erregerwicklungen der Reibungskupplung und der Reibungsbremse steuerbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aufeinanderfolgende
Einschaltung von Kupplung und Bremse in einem Arbeitsspiel zu bewirken, das mit
außerordentlicher Schnelligkeit wiederholt werden kann.
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Es ist bereits eine Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art bekanntgeworden,
mit deren Hilfe abwechselnd eine elektromagnetisch betätigbare Reibungskupplung
und eine Bremse erregt werden, wobei die alternierende Erregung durch das Öffnen
und Schließen von Kontakten bewirkt wird. Die Erregerspannung ist bei dieser bekannten
Steuereinrichtung eine zerhackte Gleichspannung, und diese Einrichtung hat .den
Nachteil, daß das Abschalten einer Spule nur in dem Intervall zwischen zwei Rechteckwellen
stattfinden kann. Außerdem steigt infolge der Induktivität der Erregerspule nach
der Zündung des in der Einrichtung verwendeten Thyratrons die Erregerspannung verhältnismäßig
langsam an, so daß das Eingreifen von Bremse oder Kupplung entsprechend zeitverzögert
erfolgt. Damit ist diese bekannte Einrichtung auf Verwendungszwecke beschränkt,
bei denen eine verhältnismäßig große Umschaltträgheit in Kauf genommen werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft dagegen eine Steuereinrichtung, die ein außerordentlich
rasches Umschalten von der Kupplung auf die Bremse und umgekehrt ermöglicht.
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Es ist auch bereits eine Steuereinrichtung bekanntgeworden, die ein
Differenzierglied aufweist. Es handelt sich dabei um eine in Abhängigkeit von der
Drehzahl eines Verbrennungsmotors arbeitende Steuereinrichtung mit einem Kondensator
als Differenzierglied, mit dessen Hilfe in einer Relaisspule ein der Frequenz der
Spannungsstöße des Zündverteilers des Verbrennungsmotors proportionaler Strom erzeugt
wird. Dadurch spricht das Relais bei einer bestimmten Frequenz der Spannungsstöße
und damit bei einer vorbestimmten Motordrehzahl an. Die erfindungsgemäß ausgebildete
Steuereinrichtung weist zwar ebenfalls ein Differenzierglied auf, doch hat dieses
eine andere Aufgabe als das Differenzierglied der vorstehend genannten bekannten
Steuereinrichtung. Beim Erfindungsgegenstand erzeugt das Differenzierglied ein Zwischensignal
mit einer vorbestimmten Kurvenform, während der Kondensator der bekannten Steuereinrichtung
als Ladekondensator dient, an dem sich eine der Frequenz der ankommenden Impulse
etwa proportionale Spannung aufbaut.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird unter Vermeidung
der vorstehend genannten Nachteile erfindungsgemäß durch eine Steuereinrichtung
gelöst, die durch eine Zeitmeßvorrichtung zum Abmessen aufeinanderfolgender Zeiträume
gekennzeichnet ist, von denen jeder in einen ersten und einen zweiten Teilzeitraum
unterteilt ist, und die eine Signalerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Rechteckeingangssignals
aufweist, das während des einen Teilzeitraumes einen ersten Wert und während des
anderen Teilzeitraumes einen zweiten davon verschiedenen Wert hat; außerdem ist
erfindungsgemäß ein differenzierendes Netzwerk zum Empfang und Umwandeln des Eingangssignals
in ein Zwischensignal vorgesehen, das während des ersten Teilzeitraumes steil auf
einen ersten Extremwert ansteigt und anschließend allmählich, vorzugsweise exponentiell,
auf einen ersten Zwischenwert abfällt,
und das während des zweiten
Teilzeitraumes sich steil auf einen zweiten Extremwert ändert und anschließend allmählich,
vorzugsweise exponentiell auf einen zweiten Zwischenwert absinkt, wobei das Zwischensignal
erfindungsgemäß zum Steuern der zum Verändern der mittleren Geschwindigkeit der
Last durch schnelles Ingangsetzen und Wiederanhalten der Last dienenden wechselseitigen
Erregung der Erregerwicklungen der Reibungskupplung und der Reibungsbremse während
das ersten und zweiten Teilzeitraumes verwendet wird und wobei durch die Extremwerte
des Zwischensignals die jeweils entsprechende Erregerspule über die im Dauerbetrieb
zulässige Erregung hinaus übererregt wird.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Steuereinrichtung weist zweckmäßigerweise
eine Phasenumkehrvorrichtung auf, die am Ausgang des differenzierenden Netzwerkes,
das mindestens ein RC-Glied aufweist, angeordnet ist und mittels der aus dem Zwischensignal
ein erstes und ein zweites Steuersignal ableitbar sind, die zueinander phasenverschoben,
aber von im wensentlichen gleicher Kurvenform sind und deren Kurvenform der Kurvenform
des Zwischensignals entspricht oder ähnlich ist, wobei ferner die Schaltung so getroffen
ist, daß mittels des ersten Steuersignals die Erregung des einen Ausgangskreises
und mittels des zweiten Steuersignals die Erregung des zweiten Ausgangskreises steuerbar
ist.
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Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Steuereinrichtung dargestellt und erläutert ist. Im
einzelnen zeigt F i g.1 einen Längsschnitt durch die Mitte einer erfindungsgemäß
steuerbaren Kupplung und Bremse in Teilansicht, F i g. 2 ein Schaltschema einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Steuervorrichtung, F i g. 3 bis 10 Kurven, welche
Spannungen oder Ströme an verschiedenen Stellen der Steuervorrichtung darstellen,
wobei die Abszisse die Zeitachse bildet und die Kurven so aufgetragen sind, als
ob es sich überall um eine gemeinsame Abszissenachse. handelt, F i g. 11 ein Kathodenstrahloszillogramm
des Steuerimpulses und der Geschwindigkeit der angetriebenen Welle.
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Die Erfindung betrifft die wahlweise Speisung von zwei elektromagnetischen
Wicklungen 10 und 11, welche die übertragung eines Drehmoments auf einen
Abtrieb, wie z. B. eine drehbar gelagerte Welle 12, steuern. Die Wicklungen 10,
11 sind (F i g. 1) Teile einer elektromagnetischen Kupplung 13, die beim Einschalten
ein Antriebsdrehmoment auf die Welle überträgt und einer elektromagnetischen Bremse
14, welche ein Verzögerungsdrehmoment auf die Welle ausübt.
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Die dargestellte Kupplung 13 wirkt unmittelbar auf ein auf einer ununterbrochenen
rotierenden Welle 15 des Motors 16 befestigtes Antriebsteil. Dieses Teil besitzt
radial in einem Abstand voneinander angeordnete zylindrische Ringe 17 aus
magnetisierbarem Material, die durch nichtmagnetisierbare Abstandsteile 18 miteinander
verbunden sind und an einem ihrer Enden auf einer Ebene axial gerichtete Polflächen
19 besitzen. Diese Polflächen können axial in Eingriff .mit einem sie überbrückenden,
flachen magnetischen Ankerring 20 gelangen, der das angetriebene Kupplungsteil
bildet und auf der Abtriebswelle 12 in axialer Richtung beweglich aber relativ zu
ihr unverdrehbar angeordnet ist.
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Die Kupplungswicklung 10 ist in einem feststehend angeordneten Ringkern
21 aus magnetisierbarem Material von U-förmigem Querschnitt angebracht, der radial
in einem Abstand voneinander angeordnete Schenkel 22 besitzt, die genau passend
über die äußeren Enden der Polringe 17 greifen. Bei Speisung der Wicklung
verläuft der sich daraus ergebende magnetische Fluß rund um den Kern, radial zwischen
die Schenkel 22 und die Polringe und axial vor und zurück zwischen den Polflächen
19 und dem Anker, wie in F i g. 1 mit 23 gestrichelt dargestellt ist. Ein
derartiger magnetischer Fluß zieht den Anker in straffen Eingriff mit den Polflächen,
wodurch die Abtriebswelle 12 mit der Antriebswelle 15 gekuppelt wird.
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In ähnlicher Weise wirkt die Bremse 14 unmittelbar anziehend und besitzt
einen ringförmigen festgelagerten Magnetkern 24 U-förmigen Querschnitts, welcher
die Wicklung 11 umschließt und radial in einem Abstand voneinander angeordnete Polstücke
besitzt, die in axiale Polflächen 25 enden. Diese werden von einem flachen Magnetanker
26 überbrückt und können in Eingriff mit diesem Magnetanker gelangen, welcher auf
der Abtriebswelle 12 nicht drehbar, aber axial verschiebbar angeordnet ist. Bei
Speisung der Wicklung 11 verläuft der dadurch entstehende magnetische Fluß zwischen
den Polflächen und bringt den Anker in Eingriff mit diesem, wodurch ein verzögerndes
Drehmoment auf die Abtriebswelle einwirkt.
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Auf Grund der Erfindung ist es möglich, die Kupplung 13 und
die Bremse 14 in schneller Folge wirksam werden zu lassen, um die Abtriebswelle
12 außerordentlich schnell in Umdrehung zu versetzen oder anzuhalten. Die Welle
12 wird dabei aus dem Stand auf die Geschwindigkeit der Antriebswelle 15 beschleunigt,
wonach ein vollständiges Anhalten erfolgt, wobei der ganze Vorgang in wenigen Millisekunden
stattfindet. Dies wird mittels eines neuartigen elektronischen Steuersystems erreicht,
das, auf einen einzigen Impuls 27 (F i g. 3) ansprechend, die Wicklungen 10 und
11 in schneller Reihenfolge speist, wobei Schaltkontakte oder andere bewegliche
Teile nicht erforderlich sind und die ihrem Betrieb innewohnenden Zeitverluste bzw.
Verzögerungen wegfallen. Die Steuerung unterteilt zunächst den Impuls in zwei Komponenten
28 und 29 (F i g. 5, 6), die einen der Dauer des Impulses gleichen
zeitlichen Abstand voneinander haben. Die erste Komponente 28 tritt am Beginn des
Impulses auf und wird zur Speisung der Kupplung 13 verwendet. Die zweite Komponente
29 wird zur Speisung der Bremswicklung 11
am Ende des Impulses verwendet.
Ein gleichzeitiges Einrücken von Kupplung und Bremse wird vermieden, indem jede
Wicklung vor Speisung der anderen Wicklung abgeschaltet bzw. aberregt wird.
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Um aus dem einzelnen Steuerimpuls 27 die aufeinanderfolgenden Küpplungs-
und Bremskomponenten 28 und 29 zu erzielen, wird der Steuerimpuls gemäß F i g. 2
zunächst einer differenzierenden Schaltung 30 zugeführt. Diese wandelt den
Impuls in ein Wechselsignal mit zwei Halbwellen 31 und 32 (F i g. 4) um. Die erste
dieser Halbwellen steigt zu Beginn des Impulses 27 in positiver Richtung zu
hoher
Amplitude an und nimmt dann ab. Die zweite Halbwelle 32 nimmt ebenfalls an Amplitude
zu und ab, jedoch in negativer Richtung infolge der Beendigung des Impulses.
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Von der differenzierenden Schaltung 30 wird das Wechselsignal 31,
32 einem verstärkenden und phasenumkehrenden Teil 33 zugeführt. Der Ausgang aus
diesem enthält zwei Wechselsignale 34 und 35 (F i g. 5 und 6), eines in Phase und
das andere nicht in Phase mit dem der differenzierenden Schaltung entstammenden
Signal 31, 32. Die Kupplungskomponente 28 ist die positive Halbwelle des phasengleichen
Signals und die Bremskomponente 29 die positive Halbwelle des Signals 35 umgekehrter
Phase, welche dem phasenumkehrenden Teil entstammen. Von diesem aus werden die jeweiligen
Komponenten einzeln über getrennte elektronische Verstärkervorrichtungen
36 und 37 an die Wicklungen 10 und 11
angelegt.
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Dank der außerordentlich schnellen Wirkung eignet sich das verbesserte
Steuersystem besonders für einen Betrieb in schnellem Wechsel, d. h. ein Ingangsetzen
und Anhalten der Abtriebswelle 12 durch eine Reihe von schnell wiederkehrenden Steuerimpulsen
27. Ein derartiges Eingangssignal für die Vorrichtung kann auf verschiedene, bekannte
Weise geliefert werden, z. B. durch einen üblichen Rechteckgenerator 38 geeigneter
Frequenz (F i g. 2). Die Dauer und der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Impulse
hängt bei einem solchen Generator von der gewählten Ausgangsfrequenz ab. Um die
aufeinanderfolgenden Impulse der differenzierenden Schaltung 30 zuzuführen,
ist diese über einen geeigneten Kopplungskondensator 39 und einen Widerstand
40,
welche in Reihe miteinander geschaltet sind, mit dem Generator verbunden.
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Die differenzierende Schaltung 30 enthält in diesem Falle einen veränderlichen
Widerstand und einen veränderlichen Kondensator in Parallelschaltung. Als veränderlicher
Kondensator dienen die entsprechenden Platten dreier Kondensatoren 41, die
mit dem einen Pol durch einen gemeinsamen Leiter 42 mit dem Kopplungswiderstand
40 verbunden sind, während die anderen Pole einzeln an festen Kontakten eines Wahlschalters
43 liegen. Diese Kontakte können einzeln mit einem einstellbaren Kontakt
44
in Berührung gebracht werden. Der veränderliche Widerstand besteht aus
einem festen Widerstand 45, dessen eine Klemme mit dem gemeinsamen Leiter 42 der
Kondensatoren und dessen andere Klemme mit einem Ende eines veränderlichen Widerstandes
46 verbunden ist. Der Gleitkontakt 47 dieses letzteren ist unmittelbar mit dem einstellbaren
Wahlschalterkontakt 44 verbunden. Das Ausgangssignal 31, 32 dieser Schaltung erscheint
dann als die Spannung zwischen dem Gleitkontakt 47 und einem mit der anderen Klemme
des veränderlichen Widerstandes 46 verbundenen Leiter 48.
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Durch die parallel angeordneten Widerstände und Kondensatoren
41, 45 und 46 steigt das Ausgangssignal der Halbwellen 31 und 32 an
der differenzierenden Schaltung anfänglich plötzlich zu einer scharfen Spitze 49
(F i g. 4) an und fällt dann exponentiell ab. Der Wert, auf welchen jede Halbwelle
vor der nächsten Halbwelle abfällt, hängt von den gewählten Werten der Widerstände
und Kondensatoren ab. Aus einem später erklärten Grund ist es erwünscht, daß jede
Halbwelle exponentiell auf einen Wert 50 wesentlich über Null und dann schließlich
schnell auf Null am Ende der Halbwelle abfällt, wie in F i g. 4 gezeigt wird.
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Das zur Phasenumkehrung dienende Teil 33 enthält eine Triode,
deren Anode 51 über einen Widerstand 52 mit der positiven Klemme einer Gleichstromquelle
53 verbunden ist. Zur Vervollständigung des Anodenkreises ist die Kathode 54 mit
der negativen Klemme der Stromquelle über zwei in Reihe geschaltete Kathodenwiderstände
55 und 56 und mit Erde verbunden. Das Ausgangssignal von der differenzierenden Schaltung
wird dem phasenumkehrenden Teil zugeführt, indem der Gleitkontakt 47 des einstellbaren
Widerstandes 46 über einen Reihenwiderstand 58 an das Gitter 57 der Triode
und der Ausgangsleiter 48 der differenzierenden Schaltung an die Verbindung
59 zwischen den Kathodenwiderständen 55 und 56 gelegt wird. Das Potential an dieser
Verbindung ist in Phase mit dem Ausgangssignal der differenzierenden Schaltung und
liefert die Kupplungskomponente 28. Die Bremskomponente 29 wird von
der Anode 51 der Triode gewonnen.
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Während auch Transistoren als elektronische Steuervorrichtungen 36
und 37 zum Verstärken der einzelnen Steuerkomponenten 28 und 29 und
für die Zufuhr derselben zu den entsprechenden Wicklungen 10 und 11 verwendet werden
können, gelangen in diesem Falle Pentoden zur Anwendung. Die Kathoden
60 dieser Röhren sind miteinander und mit Erde verbunden, und die Anoden
61 sind einzeln über die Wicklungen 10 und 11 mit der positiven Klemme
einer anderen Gleichstromquelle 62 verbunden. Zur Vervollständigung der entsprechenden
Anodenkreise liegt die negative Klemme dieser Stromquelle über Erde an den Kathoden.
Die Bremsgitter 63 der Röhren sind unmittelbar mit den Kathoden, und die Schirmgitter
64 über einen Kondensator 65 mit den Kathoden und über einen Widerstand 66 mit der
positiven Klemme der Stromquelle 62 verbunden.
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Die verschiedenen Komponenten 28 und 29 gelangen von
der Anode 51 der Phasenumkehrvorrichtung 33 und der Verbindungsstelle 59 der Kathodenwiderstände
55 und 56 zu den entsprechenden Steuergittern 67 der Pentoden 36 und
37 über Kopplungskondensatoren 68 und einzelne mit den Gittern in Reihe geschaltete
Widerstände 69. Wenn von der Phasenumkehrvorrichtung keine Signale eingespeist
werden, sind die Pentoden nicht leitend bzw. gesperrt, so daß der Strom durch die
Wicklungen 10
und 11 im wesentlichen abgeschaltet ist, da die Steuergitter
in bezug auf die Kathoden 60 negativ vorgespannt werden. Zu diesem Zweck ist ein
einstellbarer Abgriff 70 eines in Reihe mit einer anderen Gleichstromquelle 72 geschalteten
- Widerstandes 71 mit einem einstellbaren Abgriff 73 eines anderen Widerstandes
74 verbunden, der seinerseits zwischen den nicht an Gittern liegenden Enden der
Gitterwiderstände 69 und quer zu zwei Widerständen 75 liegt, die mit einer gemeinsamen
Verbindung 76 an Erde liegen. ' Bei einem Elektromagneten der genannten Art erfolgt
der Ab- und Aufbau des magnetischen Flusses in den magnetisierbaren Teilen leichtverspätet
nach' Schließung und Unterbrechung des Speisekreises für-' die Magnetwicklung. Diese
Verzögerungen sind auf die Hysterese und Wirbelstromwirkungen in den Magnetteilen
zurückzuführen und können ohne Schadendes
Magneten verringert werden,
indem die Wicklung kurzzeitig mit einer Spannung gespeist wird, die das Mehrfache
der Nennspannung beträgt. Eine derartige Übererregung wird gemäß vorliegender Schaltung
bewirkt, indem die Form der verschiedenen Komponenten 28 und 29 ausgenutzt wird,
und die Amplitude derselben in ein bestimmtes Verhältnis zu den Werten der Spannungen
gebracht wird, welche an die Gitter 67 und die Anoden 61 der Pentoden 36 und 37
angelegt werden. So beträgt die Spannung der den Anodenstrom liefernden Stromquelle
62 das Mehrfache der Nennspannung jeder der Wicklungen 10 und 11,
und die an jedem Gitter liegende Vorspannung ist derart eingestellt, daß bei Überlagerung
der Spitze der entsprechenden Komponente damit im wesentlichen die gesamte Anodenspannung
an die Wicklung angelegt wird. Wenn dann die Amplitude der Komponente von ihrem
Spitzenwert abfällt, so fällt die an der Wicklung liegende Spannung schnell auf
einen unter der Nennspannung liegenden Wert ab.
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Durch geeignete Formung werden die Kupplungs-und Bremskomponenten
28 und 29 auch dazu verwendet, den Fluß in den magnetisierbaren Teilen der Küpplüng
13'und der Bremse 14 auf den niedrigstmöglichen Wert herabzusetzen, um die gleichzeitige
Übertragung eines Momentes durch beide durch Reibung wirksam werdende Vorrichtungen
zu vermeiden und dabei doch sicherzustellen, daß die Kupplungsteile nicht in bezug
aufeinander vor Ende des Steuerimpulses 27 rutschen, und daß die Bremse die Abtriebswelle
schnell zum Stillstand bringt. Aus diesem Grund bewirken die Teile der differenzierenden
Schaltung, daß die Spannung jeder Halbwelle 31 und 32 exponential auf den Wert 50
über Null abfällt, bevor er plötzlich am Ende der Halbwelle auf Null sinkt. Der
Wert der an der Kupplungs- bzw. Bremswicklung 10 bzw. 11 liegenden
Spannung, der diesen Werten der Halbwelle entspricht, liegt unter der Nennspannung,
aber über Null.
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Im Zusammenhang mit nachfolgender Erörterung der Arbeitsweise der
erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist zu bemerken, daß die Zeitbasis sämtlicher
Kurven gemäß F i g. 3 bis 10, welche durch die senkrechten Linien 78 dargestellt
wird, bei allen die gleiche ist. Für den Betrieb sei angenommen, daß kein Eingangssignal
vom Rechteckgenerator 38 vorliegt und daß die Pentoden 36 und 37 durch die Gitterspannung
gesperrt sind. Dann werden sowohl die Kupplungswicklung als auch die Bremswicklung
11 nicht gespeist, und die Abtriebswelle 12 steht still.
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Bei Beginn des ersten Steuerimpulses 27 (F i g. 3) steigt die Ausgangsspannung
an der differenzierenden Schaltung 30, die durch die Kurve 31, 32 (F i g. 4) dargestellt
wird, plötzlich auf die Spitze 49 an. Diese Spannung fällt dann exponentiell auf
den Wert 50 und am Ende des Impulses schnell auf Null ab. Die so erzeugte
positive Halbwelle 31 wird von der Phasenumkehrvorrichtung 33 verstärkt, um die
Kupplungskomponente 28 (F i g. 6) zu bilden, welche dem Steuergitter 67 der Kupplungspentode
36 zugeführt wird; sie überwiegt gegenüber der negativen Vorspannung, wodurch die
Röhre leitend wird. Die sich an diesem Gitter ergebende Spannung wird durch Kurve
79 (F i g. 7) wiedergegeben. Sie steigt plötzlich auf eine etwas über Null liegende
Spitze an und fällt dann exponentiell auf einen Wert unter Null, der jedoch über
dem Wert der Sperrspannung liegt, bevor er am Ende der Halbwelle auf diese Spannung
plötzlich abfällt.
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In dem Augenblick, wo das Potential am Gitter 67 der Kupplungspentode
36 am Anfang über Null steigt, wird im wesentlichen die gesamte Anodenspannung 62
an die Kupplungswicklung 10 angelegt. Hierdurch wird ein plötzlicher Anstieg des
Stromes in der Wicklung längs einer Kurve 80 (F i g. 8) von Null auf einen Spitzenwert
80a erzeugt, der etwa das Doppelte des Wertes des Nennstromes für diese Wicklung
beträgt. Der Nennstrom wird durch eine Linie 81(F i g. 8) dargestellt. Ein entsprechender
Anstieg des Flusses im Magnetkreis 23 durch den Kupplungsanker 20 erfolgt und zieht
ihn schnell in vollen Eingriff mit den Polflächen 19. Die Abtriebswelle 12 wird
dadurch mit der Antriebswelle 15 gekuppelt und wird schnell auf die Geschwindigkeit
derselben beschleunigt.
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Mit Abnahme der Spannung am Kupplungsgitter 67 unter ihren Höchstwert
nimmt der Kupplungsstrom ebenso auf einen Wert 82 ab, der unter dem Nennwert 81,
aber über Null liegt, bevor die Gitterspannung plötzlich am Ende der ersten Halbwelle
31 des Ausgangssignals aus der differenzierenden Schaltung 30 abfällt. Dieser Zwischenwert
des Stromes reicht aus, um ein Gleiten des Kupplungsankers in bezug auf die Polflächen
zu vermeiden und beträgt in diesem Falle etwa 45'% des Nennstromes. Beim Abfall
des Potentials des Gitters 67 der Kupplungspentode 36 unter das Sperrpotential fällt
der Anodenstrom exponentiell vom Zwischenwert 82 auf Null ab, wie in 83 (F i g.
8) gezeigt wird. Indem der Zwischenwert des Stromes so niedrig, wie ohne Rutschen
der Kupplung möglich, gehalten wird, wird nicht nur die auf den Anker wirkende Anziehungskraft
schnell verringert, sondern die in der Kupplungswicklung induzierte gegenelektromotorische
Kraft wird auch niedrig gehalten, wenn die Spannung auf Null abfällt.
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Während der ersten Halbwelle 31 des Ausgangssignals der differenzierenden
Schaltung 30 und während die Kupplung 13 gespeist wird, addiert sich das umgekehrte
Signal der Anode 51 der Umkehrvorrichtung 33 mit der normalen negativen Vorspannung
am Steuergitter 67 der Bremspentode 37 und hält das Gitter in der Nähe des Sperrpotentials,
wie durch die Kurve 84 (F i g. 9) gezeigt wird. Die Bremswicklung 11 bleibt dann
bei auf Null befindlichem Strom ausgeschaltet, wie durch die Kurve 85 (F i g. 10)
gezeigt wird. Am Ende der ersten Halbwelle 31 jedoch wird die Bremskomponente 29
an das Gitter angelegt, um das Potential desselben plötzlich auf eine über Null
liegende Spitze 86 (F i g. 9) zu erhöhen. Hierdurch ergibt sich eine Übererregung
der Bremswicklung im wesentlichen auf dieselbe Weise wie bei der Kupplung 13 während
der ersten Halbwelle 31.
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Zum selben Zeitpunkt, wo der Strom in der Bremswicklung seine Spitze
87 erreicht und der sich ergebende Fluß den Bremsanker 26 in Eingriff mit den Polflächen
25 zieht, um die Abtriebswelle 12 anzuhalten, hat der Strom in der Kupplungswicklung
einen niedrigen Wert in der Kurve 83 (F i g. 8) erreicht, so daß eine gleichzeitige
Übertragung von entgegengesetzten Momenten durch die Kupplung und die Bremse im
wesentlichen vermieden wird. Am Ende der Bremskomponente 29, wenn das Potential
des Gitters 67 der Bremspentode 37 und
damit die an der Bremswicklung
angelegte Spannung plötzlich auf Null abfällt, nimmt der Strom in der Wicklung exponentiell
von einem Zwischenwert 88
(F i g. 10) in der gleichen Weise ab, wie es in
bezug auf den Kupplungsstrom beschrieben worden ist. Die Bremse wird also gelöst,
wenn die Kupplung infolge der ersten Halbwelle des zweiten Steuerimpulses 27a eingerückt
wird. Bei aufeinanderfolgenden Halbwellen aus der differenzierenden Schaltung, also
bei Eingang von aufeinanderfolgenden Impulsen nach dem ersten, wiederholen sich
die Wellenformen der verschiedenen Spannungen und Ströme in der in F i g. 10 gezeigten
Weise.
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Bei einem in der beschriebenen Weise gebauten Schaltgerät mit einer
Kupplung 13 und einer Bremse 14, die bei einer Nennspannung von 90 V und
einem Nennstrom von 90 mA arbeiten, betrug die Anfangsspannung, welche der Kupplungswicklung
10 am Anfang des Steuerimpulses 27 und der Bremswicklung 11 am Ende des Impulses
zugeführt wurde, annähernd 550 V. Hierdurch entstand ein Strom von etwa 200 mA an
jeder Spitze 80a und 87 bei Zwischenstromwerten 82 und 88 von annähernd
40 mA bzw. 45 n/o des Nennstromes. Die mit dieser Vorrichtung erzielten Ergebnisse
werden in F i g. 11 dargestellt, worin die Kurven 90 und 91 Oszillogramme
eines Steuerimpulses und der Ausgangsspannung eines Tachometergenerators 92 (F i
g. 1) sind, dessen Rotor von der Abtriebswelle 12 angetrieben wird. Es handelt sich
bei dem Impuls um einen aus einer Reihe, der mit einer Frequenz von annähernd 20
Hz mit einer Dauer von je 25 Millisekunden auftrat. In F i g. 11 entspricht der
Abstand von nebeneinanderliegenden senkrechten Linien 93 2,5 Millisekunden und der
Abstand von nebeneinanderliegenden waagerechten Linien 94 der Spannungskurve 91
des Tachometers 360 U/min der Abtriebswelle 12.
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Aus F i g. 11 ist ersichtlich, daß die Abtriebswelle 12 die volle
Geschwindigkeit der Antriebswelle 15, d. h. 1800 U/min, innerhalb eines Zeitraumes
von 1,3 Millisekunden nach dem anfänglichen Anstieg des Steuerimpulses (Kurve
90) erreichte. Die Abbremsung der Abtriebswelle bis zum Stillstand wurde
in etwa 3,75 Millisekunden nach Beginn des Endes des Impulses bewirkt. Durch Erhöhen
der Frequenz der Impulse wurde festgestellt, daß es möglich ist, ein volles Arbeitsspiel
der Beschleunigung der Abtriebswelle zur vollen Geschwindigkeit und der Abbremsung
derselben bis zum völligen Stillstand über fünfzigmal in der Sekunde zu wiederholen.