DE2844872A1

DE2844872A1 - Stelltransformator fuer elektrische spielzeug- und modelleisenbahnen

Info

Publication number: DE2844872A1
Application number: DE19782844872
Authority: DE
Inventors: Peter Bradt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-10-14
Filing date: 1978-10-14
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2438902B2; IT7926425A0; FR2438902A2; NL7907585A; IT1123816B

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 78 P '3215 BRD

Stelltransformator, insbesondere für elektrische Spielzeug- und Modelleisenbahnen

Zusatz zu Patent (Patentanmeldung:

P 28 13 774.8)

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stelltransformator, insbesondere für elektrische Spielzeug- und Modelleisenbahnen, der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen und in der Hauptanmeldung (Aktz. P 28 13 774.8) bereits vorgeschlagenen Art.

Aufgabe der Hauptanmeldung ist es, einen Stelltransformator zu schaffen, der einerseits in besonders einfacher und betriebssicherer Weise keine Transformator-Schleifbahnwicklung enthält und andererseits trotzdem eine möglichst feinstufige Änderung der Ausgangs-Gleichspannung über einen großen Stellbereich erlaubt.

Durch den Stelltransformator gemäß Hauptpatent mit seinem veränderlichen Abgriff einer Wechselspannung von einer Sekundär-Transformatorwicklung mittels Anzapfungen und Bk 2 Bim / 12.10.1978

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seiner in bestimmter Weise anschließbaren und umschaltbaren Brückengleichrichter-Anordnung wird erreicht, daß die Gleichrichterelemente (Dioden) zumindest zweier Brückenzweige des an sich bekannten Brückengleichrichters nicht zusammen, sondern wahlweise einzeln auf verschiedene oder gleiche Anzapfungen der Sekundärwicklung geschaltet werden können, wobei zwei verschiedene Anzapfungen beim Übergang von der einen auf die andere Anzapfung der Sekundärwicklung über zwei gegensinnig geschaltete, zu dem einen oder anderen Brückenzweig zugeordnete Dioden miteinander verbunden werden und dadurch ein unterbrechungsloses Schalten ohne Kurzschlußstrom in dem zwischen den entsprechenden Anzapfungen liegenden Wicklungsteil möglich ist. Dadurch ergibt sich bei geringem Bauvolumen ein unterbrechungsloser Spannungsabgriff ohne zusätzliche Verluste durch KurzSchlußströme und ein großer feinstufiger Einstellbereich, da durch die Kombinationsmöglichkeit zwischen Halb-, Misch- und Vollwellenbetrieb unterschiedliche Spannungsformen möglich sind, deren Zahl ein Vielfaches der an der Sekundärwicklung vorgesehenen Anzapfpunkte beträgt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine vorteilhafte Ausgestaltung des Gegenstandes nach dem Hauptpatent, um einen Schaden, insbesondere aufgrund zu großer Erwärmung bei Auftreten eines sogenannten inneren Kurzschlußstroms, mit Sicherheit zu verhindern, der dann entstehen kann, wenn beispielsweise aufgrund des Defekts einer in Sperrschaltung liegenden Diode der entsprechende Zweig leitend wird und einen Strompfad im Sekundärteil des Stelltransformators über einen Teil der Sekundärwicklung und der Brückengleichrichter-Anordnung, jedoch ohne Einschluß der äußeren Gleichspannungsanschlußklemmen freigibt.

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Die Lösung der vorgenannten Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Stelltransformator der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen den Anspruchs 1 gegebene Lehre möglich. In vorteilhafter Weise liegt der Ansprechzeitpunkt der Schmelzsicherung später als der Ansprechzeitpunkt eines den Gleichspannungsausgangsklemmen vorgeschalteten Thermoauslösers zum Schutz vor einem äußeren, u.a. über die Diodengleichrichter-Anordnung und die Ausgangsklemmen fließenden Kurzschlußstrom.

Üblicherweise ist der an sich bekannte vorgenannte Thermoauslöser zum Schutz des Transformators bei einem äußeren Kurzschluß, z.B. aufgrund einer direkt leitenden Verbindung zwischen den Stromschienen, ausgelegt und schaltet nach Beseitigung des äußeren Kurzschlusses und ggf. einer nachfolgenden Abkühlungsphase selbsttätig den Transformator wieder betriebsbereit. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Schmelzsicherungen wird unabhängig von dem vor einem äußeren Kurzschluß schützenden Thermoauslöser in besonders einfacher Weise ein individueller Schutz vor sogenannten inneren KurzSchlußströmen erreicht, die nicht über den äußeren Thermoauslöser fließen und ohne zusätzliche Absicherung aufgrund einer Dauererwärmung zu einem unzulässigen Schadensfall führen könnten.

In besonders einfacher konstruktiver und fertigungstechnischer Weise sind die Schmelzsicherungen in Form von mäanderförmig gedruckten Leiterbahnen definierten Leiterquerschnitts Teile einer gedruckten Schaltung; nach einer weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist die gedruckte Schaltung flexibel und gleichzeitig als elektrisches Verbindungselement für die Dioden der Brückengleichrichter-Anordnung mitbenutzt, derart daß die mäanderförmigen Schmelzsicherungen als Teil der gesamten gedruckten Schaltung zur gegenseitigen Verbindung

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der Dioden in einem FertigungsVorgang mithergestellt und aufgedruckt werden können.

Die zuvor beschriebene flexible gedruckte Schaltung ist besonders vorteilhaft anwendbar bei einem Stelltransformator mit einem gemeinsamen, zur Einstellung der unterschiedlichen Spannungswerte um eine Achse drehbaren, im Sinne einer Baueinheit zumindest die Dioden und mit Kontaktpunkten bzw. Kontaktbahnen auf einer Schaltplatte achskonzentrisch kontaktierbaren, mit der Brückengleichrichter-Anordnung verbundene Schleifkontakte aufnehmenden Tragplatte, indem eine flexible zweite gedruckte Schaltplatte mit gedruckten Leiterbahnen konzentrisch mit der Tragplatte in Mitnahmeverbindung steht und die auf die flexible Schaltplatte aufgedruckten Leiterbahnen einerseits mit den Verbindungsleitungen der Dioden der Brückengleichrichter-Anordnung und andererseits mit den in der Tragplatte geführt gehaltenen beweglichen Schleifkontakten in einem Fertigungs-Arbeitsvorgang kontaktiert, insbesondere in einem Schwallbadlötvorgang verlötet sind; dadurch ist es möglich, trotz des einfachen Lötvorgangs allen Elemental eine betriebssichere Verbindung zwischen den beweglichen Schleifkontakten und den weitgehend unbeweglichen Dioden zu gewährleisten.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer ersten Ausführung eines Stelltransformators der vorgeschlagenen Art mit einer unter Verwendung von zumindest fünf Gleichrichterelementen an die Spannungsstelleinrichtung angeschlossenen Brückengleichrichter-Anordnung,

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Fig. 2 bis 7 verschiedene Schaltungen des Prinzipschaltbildes nach Fig. 1 zur Einstellung eines Halb-, Mischbzw. Vollwellenbetriebes sowie der unterbrechungsfreien Übergangsschaltungen mit jeweils eingetragenem Verlauf eines Kurzschlußstromes der aufgrund eines Defekts in beiden Richtungen leitend gewordenen Dioden 35 in Fig. 2, 3, 6 bzw. der Diode 31 in Fig. 4, Fig. 8 das Prinzipschaltbild einer zweiten Ausführung eines Stelltransformators der vorgeschlagenen Art mit einer unter Verwendung von zumindest sechs Gleichrichterelementen an die Spannungsstelleinrichtung angeschlossenen Brückengleichrichter-Anordnung mit erfindungsgemäß vorgesehenen zumindest drei Schmelzsicherungen und einem den Sekundärgleichspannungs-Ausgangsklemmen vorgeschalteten Thermoauslöser, Fig. 9 ein konstruktives Detail des vorgeschlagenen Stelltransformators,

Fig. 10 die konstruktive Ausführung einer als Printplatte ausgebildeten starren ersten Schaltplatte gemäß der vorgeschlagenen Ausführung mit den jeweiligen Leitungsanschlüssen gemäß dem Prinzipschaltbild nach Fig. 8, Fig. 11 in einem Schnittbild ähnlich der Fig. 9 die erfindungsgemäße Anordnung der flexiblen an der Tragplatte fixierten zweiten Schaltplatte, Fig. 12 eine Draufsicht auf die flexible zweite Schaltplatte nach Fig. 11.

Der Stelltransformator weist wechselspannungsseitig zumindest eine Primärwicklung 1 sowie eine mit mehreren Anzapfungen 21 bis 28 versehene Sekundärwicklung 2 auf. Der eine Wechselspannungs-Anschlußpunkt E der Brückengleichrichter-Anordnung 3 zu dem die beiden, mit den Gleichrichterelementen 31, 32 bestückten Zweige führen, ist an den unteren Anzapfpunkt 21 der Sekundärwicklung 2 fest angeschlossen. Die Enden der im Vollwellenbetrieb an

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sich gemeinsam z.B. an den einen Anzapfpunkt 28 der Sekundärwicklung 2 angeschlossenen, die Gleichrichterelemente 33 und 3A- enthaltenden Brückenzweige der Sekundärwicklung 2 sind gemäß Fig. 1 zunächst getrennt und zu Endpunkten A und D herausgeführt.

Die Gleichspannungsausgänge 38, 39 der Brückengleichrichter-Anordnung sind gemäß den Figuren 1 - 7 zu Endpunkten G, F herausgeführt, von denen über einen Wechselschalter 4 je nach dessen Schaltstellung zu den Ausgangsklemmen 41, 42 des Stelltransformators eine in der einen oder anderen Richtung gerichtete einstellbare Gleichspannung entnehmbar und der Spielzeug- und Modelleisenbahn im Sinne eines in der einen oder anderen Fahrtrichtung steuerbaren Fahrbetriebes zuführbar ist.

Die Fig. 1 zeigt eine erste Schaltstufe, bei der das Ende des einen von dem Gleichspannungsanschlußpunkt 39 ausgehenden Brückenzweiges an den weiteren Anzapfpunkt 25 der Sekundärwicklung angeschlossen und das Ende des anderen von dem Gleichspannungspunkt 38 der Brückengleichrichter-Anordnung 3 ausgehenden Brückenzweiges in Leerlauf geschaltet sind. An den Ausgangsklemmen 41, 42 des Stelltransformators liegt bei dieser Schaltstufe eine Halbwellenspannung in der einen oder anderen Richtung an, für deren Amplitude wechselspannungsseitig die zwischen den Anzapfpunkten 21 und 25 der Sekundärwicklung 2 abgegriffene Wechselspannung maßgebend ist. Die Verwendung des Gleirichterelementes 35 in dem an den Anzapfpunkt 25 angeschlossenen einen Brückenzweig anstelle des Gleichrichterelementes 34 wird im weiteren Verlauf der anderen Schaltstufen näher erläutert.

Gemäß Fig. 4 ist das Ende des einen von dem Gleichspannungspunkt 39 ausgehenden Brückenzweiges, diesmal unter Verwendung des Gleichrichterelementes 34 anstelle des

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Gleichrichterelementes 35 nach Fig. 1, an "den einen Anschlußpunkt 28 der Sekundärwicklung 2 und das Ende des anderen, von dem Gleichspannungspunkt 38 der Brückengleichrichter-Anordnung ausgehenden Brückenzweiges in Leerlauf geschaltet. An den Ausgangsklemmen 41, 42 liegt nunmehr ebenfalls eine Halbwellenspannung in der einen oder anderen Richtung an, deren Amplitude jedoch im Verhältnis des größeren Spannungsabgriffes zwischen den Anzapfpunkten 21, 28 der Sekundärwicklung 2 zu der zwisehen den Anzapfpunkten 21, 25 abgegriffenen Wechselspannung der Sekundärwicklung 2 vergrößert ist.

Fig. 3 zeigt nun den übergang von der zuvor dargestellten Stufe 1 (Anzapfpunkt 25) auf die danach dargestellte Stufe 2 (Anzapfpunkt 28) zur Erzielung eines verlustlosen und unterbrechungsfreien Überganges zwischen den beiden vorgenannten Stufen; dabei ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß beim Wechsel von der einen (Anzapfpunkt 25) auf die nächstfolgende andere (Anzapfpunkt 28) Schaltstufe vorübergehend beide Schaltstufen (Gleichrichterelement 35 mit Anode an Anzapfpunkt 25 bzw. Gleichrichterelement 34 mit Anode an Anzapfpunkt 28) gleichzeitig angeschlossen sind und beim anschließenden Abtrennen des Anzapfpunktes 25 und alleiniger Kontaktgabe zum Anzapfpunkt 28 ein unterbrechungsfreier Schaltübergang erreicht und Kurzschlußströme in den Wicklungen zwischen den beiden vorübergehend gemeinsam angeschlossenen Anzapfpunkten 28 und 25 vermieden werden. Dadurch, daß das Gleichrichterelement 35 anodenseitig mit dem Anzapfpunkt 25 und kathodenseitig mit der Kathode des Gleichrichterelementes 34 verbunden und anschließend bzw. vorübergehend gleichzeitig das Gleichrichterelement 34 anodenseitig mit dem Anzapfpunkt 28 verbunden ist, ist mit möglichst geringem Schaltaufwand der übergang von der ersten auf die zweite Schaltstufe unterbrechungsfrei möglich.

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Fig. 5 zeigt einen sogenannten Mischwellenbetrieb, bei dem gleichzeitig das Ende des einen, von dem Gleichspannungspunkt 39 ausgehenden Brückenzweigee an dem einen Anzapfpunkt 28 und das Ende des anderen von dem Gleichspannungspunkt 38 ausgehenden Brückenzweiges an des weiteren Anzapfpunkt 25 der Sekundärwicklung über das Gleichrichterelement 34 bzw. 33 angeschlossen ist. An den Ausgangsklemmen 41, 42 ergibt sich eine aus der wechselweisen Folge von Halbwellen verschiedener Amplitude entsprechend dem Spannungsabgriff 21 - 25 bzw. 21 - 28 zusammengesetzte Gleichspannung in der einen oder anderen Richtung je nach Schaltung des Wendeschalters 4.

Fig. 7 zeigt den an sich bekannten Vollwellenbetrieb, bei dem beide von den Gleichspannungspunkten 38 bzw. 39 ausgehenden Brückenzweige gemeinsam an den Anzapfpunkt 28 angeschlossen sind; jedoch ist bei der Schaltung nach Fig. 7 nicht das Ende D des einen das Gleichrichterelement 33 aufweisenden Brückenzweigemit dem Anzapfpunkt 28 sondern der Gleichspannungspunkt 38 über das gleichsinnig mit dem Gleichrichterelement 33 geschaltete Gleichrichterelement 35 mit dem Anzapfpunkt 28 verbunden. Der Sinn dieser letztgenannten Schaltungsmaßnahme ergibt sich aufgrund der vorstehenden Erläu- terungen zu Fig. 3 ohne weiteres aus dem Übergangs-Schal tungsbild nach Fig. 6, durch das beim Umschalten von der Schaltstufe nach Fig. 5 auf die nach Fig. 7 wiederum mit geringem Schaltungsaufwand in vorteilhafter Weise eine verlustlose und unterbrechungsfreie Umschaltung ermöglicht ist. In Fig. 6 ist der vom Anzapfpunkt 25 der Sekundärwicklung 2 zur Anode des Gleichrichterelementes 33 geführte Stromzweig gestrichelt dargestellt, da in dieser Übergangsschaltstufe das Gleichrichterelement 33 aufgrund der gleichsinnig gepolten Gleichrichterelemente 35, 33 und des niedrigeren Potentials am Gleichrichterelement 33 stromlos ist. Wiederum wird wie

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bei der Übergangsschaltung nach Fig. 3 ein Kurzschlußstrom zwischen den Anzapfpunkten 25» 28 aufgrund der in der Reihenschaltung zu diesen Anzapfpunkten gegensinnig geschalteten Gleichrichterelemente 35» 33 vermieden, obwohl beide Gleichrichterelemente hinsichtlich eines Stromflusses zum Gleichspannungspunkt 38 gleichsinnig angeordnet sind.

Aus den vorstehenden Erläuterungen der verschiedenen Schaltbeispiele nach Fig. 2 bis 7 dürfte ersichtlich sein, daß in vorteilhafter Weise beim Wechsel von der einen auf die nächstfolgende andere Schaltstufe im Sinne eines unterbrechungsfreien verlustlosen Umschaltvorganges vorübergehend beide Schaltstufen gleichzeitig angeschlossen und zwischen dem freizugebenden einen Anzapfpunkt und dem neu anzuschließenden anderen Anzapfpunkt der Sekundärwicklung eine Reihenschaltung aus zumindest zwei in Gegenstromrichtung geschalteten Gleichrichterelementen vorgesehen ist, deren eines Bestandteil der freizugebenden und deren anderes Bestandteil der nächstfolgenden Schaltstufe ist.

Selbstverständlich kann die Anzahl der Anzapfungen der Sekundärwicklung und somit die Zahl der wechselspannungsseitig abgreifbaren Spannungsstufen vergrößert werden. Durch die vielfachen Verbindungsmöglichkeiten der beiden von den Gleichspannungspunkten 38, 39 ausgehenden Brückenzweige entweder einzeln oder gemeinsam an die Anzapfungen der Sekundärwicklung und die dadurch erreichbaren verschiedenen Spannungsformen läßt sich dann ein Vielfaches der Anzapfungszahl an Spannungsstufen im Sinne einer möglichst großen Feinstufung erreichen. In diesem Sinn ist das weitere Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 mit mehreren Anzapfungen 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 der Sekundärwicklung 2 versehen. Zusätzlich sind im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach dem ersten Prinzipschaltbild

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gemäß Fig. 1 bei dem Prinzipschaltbild nach Fig. 8 zumindest sechs Gleichrichterelemente 31 -34; 36,37 vorgesehen. Dazu endet der eine von dem Gleichspannungspunkt 38 ausgehende Brückenzweig in zwei parallelliegenden gleichsinnig angeordneten Gleichrichterelementen 33, 36 mit ihren Endpunkten D, C und der von dem Gleichspannungspunkt 39 ausgehende Brückenzweig in zwei ebenfalls zueinander gleichsinnig jedoch zu den beiden Gleichrichterelementen 33, 36 gegensinnig parallelliegenden Gleichrichterelemente 34, 37 mit Endpunkten A, B. Die Gleichspannungspunkte 38, 39 sind zu Verbindungsendpunkten F, G geführt, die über einen hier nicht dargestellten Schalter mit dem Ausgangsanschlußpunkt 41, 42 des Stelltransformators verbindbar sind.

Die verschiedenartig getrennten oder gemeinsamen Verbindungen zwischen den Endpunkten A, B, C, D mit den Anzapfpunkten 22 bis 28 der Sekundärwicklung 2 bei festem Anschluß des einen WechselSpannungseingangs E mit dem Anzapfpunkt 21 sind in dem Beiblatt: "Einstellungen für Stelltransformator (Fig. 10, 8)" hinsichtlich ihrer Kontaktverbindungen und ihrer Spannungsformen ausführlich dargestellt. Wie bei den eingehenden Erläuterungen nach dem Prinzipschaltbild zu Fig. 1 ergeben sich auch bei den in dem Beiblatt dargestellten Verbindungen verlustlose und unterbrechungsfreie Übergangsschal tvorgänge .

In den Figuren 2, 3, 4 und 6 sind mit strichpunktierter bzw. gestrichelter Parallellinienführung geschlossene KurzSchlußstrompfade eingezeichnet, die sich bei einer defekten Diode der Brückengleichrichter-Anordnung bei einem inneren, nicht über die äußeren Gleichspannungs-Ausgangsklemmen 41, 42 führenden Kurzschluß ergeben können, falls keine zusätzlichen Sicherungen zum Schutz

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gegen einen inneren Kurzschluß vorgesehen sind. Bei den dargestellten Kurzschluß-Beispielen gemäß Fig. 2, 3, 6 ist angenommen, daß aufgrund eines Defekts der Diode 35 der entsprechende über die Diode 35 führende Strompfad in beiden Richtungen stromleitend wird. Mit den strichpunktierten Parallelfaden ist der KurzSchlußstrom in der positiven Halbwelle, mit dem gestrichelten Kurzschluß-Parallelpfad der Kurzschlußstrom in der negativen Halbwelle gekennzeichnet. Bei dem Beispiel nach Fig. 4 ist ein Defekt der Diode 31 und eine entsprechende Stromdurchlässigkeit der Verbindung angenommen.

In Fig. 8 sind bei einer Schaltung mit einer aus sechs Dioden bestehenden Brückengleichrichter-Anordnung der vorgeschlagenen Art die zum Schutz eines inneren Kurzschlusses zumindest notwendigen drei Schmelzsicherungen S1, S2, S3 sowie ein Thermoauslöser S4 als Schutz vor einem äußeren Kurzschluß eingetragen. Die Schmelzsicherung S3 liegt in der gemeinsamen Zuleitung zwischen dem Anzapfpunkt 21 der Sekundärwicklung 2 des Stelltransformators und dem gemeinsamen, zu den Dioden 31 bzw. 32 führenden Wechselspannungsanschlußpunkt der Brückengleichrichter-Anordnung. Der zweite Wechselspannungsanschlußpunkt der Brückengleichrichter-Anordnung ist in zwei Brückenzweige mit jeweils zwei parallel liegenden gleichsinnig angeordneten Gleichrichterelementen 33, 36 bzw. 34, 37 aufgetrennt. Jeder der aufgetrennten Brükkenzweige enthält zumindest eine Schmelzsicherung; dazu ist eine Schmelzsicherung S1 in der Verbindung des Endpunktes D mit der Diode 33 und eine Schmelzsicherung S₂ in der Verbindung des Endpunktes A mit der Diode 34 vorgesehen. Der Thermoauslöser S4 liegt in der Verbindung zwischen den hier nicht näher dargestellten, den Verbindungsendpunkten F, G nachzuschaltenden Schalters 4 und dem dem Schalter 4 nachgeschalteten Ausgangsan-

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Schlußpunkt 41. Die Schmelzsicherung S1 bzw. S2 bzw. S3 einerseits und der hier als Bimetallschalter ausgebildete Thermoauslöser S4 andererseits sind derart ausgelegt bzw. angeordnet, daß bei einem inneren Kurzschluß aufgrund eines Diodendefekts die Schmelzsicherung durchbrennt und bei einem äußeren Kurzschluß an den Klemmen 41, 42 der Thermoauslöser S4 anspricht und durchbrennt, wobei der Ansprechzeitpunkt der Schmelzsicherung S1 bzw. S2 bzw. S3 zweckmäßigerweise später liegt als der Ansprechzeitpunkt des Thermoauslösers S4.

Eine besondere Ausgestaltung der bereits vorgeschlagenen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines an sich, z.B. durch das DE-Gbm 75 03 470 bekannten Stelltransformators mit einem gemeinsamen, zur Einstellung der unterschiedlichen Spannungswerte um eine Achse 9 (Fig. 9, 10) drehbar, im Sinne einer Baueinheit zumindest die Gleichrichterelemente 34... (Fig. 9) und mit Kontaktpunkten bzw. Kontaktbahnen auf einer Schaltplatte 7 achskonzentrisch kontakt!erbaren, mit der Brückengleichrichter-Anordnung verbundene Schleifkontakte A bis G aufnehmenden Tragplatte 6 die einzelnen, mit den in der Tragplatte 6 gehaltenen Schleifkontakten A bis G kontaktierbaren Kontaktpunkte bzw. Kontaktbahnen auf der Schaltplatte 7 mit den verschiedenen Anzapf punkten 21 bis 28 der Sekundärwicklung 2 und den Ausgangsklemmen 41, 42 des Stelltransformators verbunden sind.

Die Schaltplatte 7 mit den als gedruckte Schaltung aufgetragenen Anzapfpunkten 21 bis 28 der Sekundärwicklung 2 und den Ausgangsklemmen 41 bis 42 des Stelltransformators sind im einzelnen und in ihrer gegenseitigen Zuordnung mit den in einer

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neutralen Drehstellung dargestellten. Schleifkontakten A bis G in Fig. 10 dargestellt.

Fig. 9 zeigt in einem Teilausschnitt die Tragplatte 6 mit an ihrem einen Ende durch eine Feder 8 gegen einen mit dem Anzapfpunkt 23 verbundenen Kontaktpunkt angedrückten Schleifkontakt D. Außerdem ist ein Gleichrichterelement 34 der Gleichrichter-Anordnung 3 dargestellt. Die in Zapfen 65 der Tragplatte 6 befestigten Gleichrichterelemente (Diode 34) sind untereinander durch ihre weitgehend stabilen Anschlußleitungen 13 und mit den in Führungen 64 der Tragplatte 6 in Richtung der Achse 9 beweglich gehaltenen Schleifkontakten D (Fig. 9) über einzeln angelötete glexible Litzen 14 elektrisch verbunden. Beim Drehen der Tragplatte 6 in einem Links- oder Rechts-Drehsinn aus der in Fig. 10 dargestellten Stellung bewegen sich die Schleifkontakte A bis G über die ebenfalls in Fig. 10 dargestellten Schleifkontakte bzw. Schleifbahnen, die ihrerseits mit den Anzapfpunkten 21 bis 28 der Sekundärwicklung 2 und mit den Ausgangsklemmen 41, 42 des Stelltransformators verbunden sind und stellen dabei die in dem Beiblatt: "Einstellungen für Stelltransformatoren (Fig. 10, 8)ⁿ dargestellten Verbindungenher.

Es ist ersichtlich, daß die in Fig. 8 im Mittelteil zwischen den linksseitigen Kontakten A bis E und den rechtsseitigen Kontakten F, G angeordneten Bauteile in vorteilhafter Weise auf der Tragplatte 6 gelagert und die im rechten und im linken Teil der Fig. 8 dargestellten Anzapfungen und Verbindungen auf der Schaltplatte 7 in vorteilhafter Weise derart achskonzentrisch angeordnet sind, daß sich eine Vielzahl von feinstufig regelbaren und unterbrechungs- und verlustfrei umschaltbaren Spannungsstufen erzielen läßt, wobei gleichzeitig von den beiden über die inneren halbkreisförmigen, mit

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der Anschlußklemme 41 bzw. 42 verbundenen Kontaktbahnen schleifenden Kontakte G, F (Fig. 10) in vorteilhafter Weise eine integrierte Umpolung der Gleichspannung zur Drehrichtungsänderung einer an die Ausgangsklemmen 41, 42 des Stelltransformators angeschlossenen Spielzeugeisenbahn ermöglicht wird.

Fig. 11 zeigt in Anlehnung an Fig. 9 ebenfalls eine Tragplatte 6 mit Führungen 63, 64 für die in Richtung der Achse beweglich gehaltenen Schleifkontakte D, C mittels Federn 10, 11 gegen die erste starre Schaltplatte 7 gedrückt werden. Auf dieser ersten starren Schaltplatte 7 sind die in Fig. 10 näher dargestellten Kontaktpunkte 21 - 28 bzw. Kontaktbahnen als gedruckte Schaltung aufgetragen. Im Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 11, kontaktiert der Schleifkontakt D mit einem Kontaktpunkt 23, während der Schleifkontakt C gerade ohne Zwischenschaltung einer gedruckten Kontaktstelle direkt auf der ersten Schaltplatte 7 aufliegt und daher um ein geringes Maß durch die Feder 11 tiefer nach unten gedrückt ist.

Die Tragplatte 6 ist in ihrem inneren Teil durch einen einknöpfbaren Drehzapfen 12 achskonzentrisch drehbar zu der fest angeordneten ersten starren Schaltplatte 7 gelagert. Oberhalb der Tragplatte 6 ist in Mitnahmeverbindung mit dieser eine weitere flexible zweite Schaltplatte 8 angeordnet. Zur Halterung zwischen den zweiten Schaltplatte 8 und der Tragplatte 6 können beispielsweise axial vorstehende Zapfen 61, 62 mit Hinterschneidung dienen, derart daß die flexible zweite Schaltplatte 8 im Sinne einer Fixierung zur Tragplatte 6 an diesen Zapfen 61, 62 einknöpfbar ist.

Wie insbesondere aus Fig. 12 ersichtlich, trägt die flexible zweite Schaltplatte 8 aufgedruckte Leiterbahnen 84 bis 90, die zur Verbindung zwischen den Schleifkontakten

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A-G und den elektrischen Anschlüssen der Dioden 31 34; 36, 37 dienen. Die zweite flexible Schaltplatte 8 ist gemäß Darstellung nach Fig. 12 einschließlich der eingetragenen Leiterbahnen mit den zugehörigen Schleifkontakten der in Fig. 10 dargestellten ersten Schaltplatte 7 mit den dort eingetragenen aufgedruckten Kontaktpunkten und Kontaktbahnen angepaßt.

In vorteilhafter Weise sind bei Verwendung der flexiblen zweiten Schaltplatte 8 mit den aufgedruckten flexiblen Leiterbahnen 84 - 90 gemäß Fig. 4, 5 Jn einem Arbeitsgang nicht nur die Verbindungsstellen zwischen den durch Durchbrechungen der Tragplatte 6 durchgeführten Anschlußleitungen der Dioden 31 - 34; 36, 37 sondern auch die Verbindungen der Schleifkontakte A-G, beispielsweise durch ein Schwallbadlöten, hergestellt, wobei die flexible Schaltplatte 8 im Bereich der Anlötpunkte 80, 81 der Schleifkontakte in vorteilhafter Weise der axialen Bewegung der Schleifkontakte beim überschleifen der Kontaktpunkte, Kontaktbahnen oder kontaktfreien Stellen der ersten starren Schaltplatte 7 bei Gewährleistung einer sicheren Kontaktierung und freien Beweglichkeit folgen kann.

In vorteilhafter Weise sind bestimmte Leiterbahnen 84, 89, 90 im Sinne von Schmelzsicherungen S1, S2, S3 mäanderförmig mit definiertem Leiterquerschnitt ausgeführt. Durch den Querschnitt dieser Leiterbahnen als auch durch die gegenseitige Zuordnung und Annäherung der Mäanderschleifen kann der Ansprechzeitpunkt, d.h. das Durchbrennen der Schmelzsicherungen u.a. festgelegt werden, so daß beim Ausfall einer Diode und einer Freigabe eines Strompfades in Sperrlchtung sowie eines dadurch bedingten inneren Kurzschlußstromes die Stelleinrichtung vor Überlast, insbesondere einer zu starken Erwärmung,rechtzeitig und auf einfache Weise geschützt werden kann.

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Die Montage und Fertigung der in Fig. 11 dargestellten konstruktiven Ausführung des Stelltransformators erfolgt in zweckmäßiger Weise in folgenden Schritten: Zunächst wird auf die Tragplatte 6 die zweite flexible Schaltplatte 7 aufgelegt und ggf. an den Zapfen 61, 62 im Sinne einer Vorzentritrung eingeknöpft. Anstelle der Einknöpfung an den Zapfen 61, 62 kann die Mitnahmeverbindung auch lediglich aufgrund der Verlötung Leiterbahnen 84 90 mit den Schleifkontakten und den Dioden erfolgen. Anschließend wird die Tragplatte 6 mitsamt der flexiblen zweiten Sohaltplatte δ mit durch Durchbrechungen der Tragplatte 6 mit ihren Anschlußleitungen durchgesteckten Dioden 33, 36 (Fig. 11) und den Schleifkontakten D, C bestückt, Danach werden die erste starre Schaltplatte 7 aufgelegt und mittels einer Vorrichtung die Schleifkontakte in die Führungen der Tragplatte mitsamt den Federn eingedruckt. Durch Einknöpfen des Drehzapfens 12 erfolgt die gegenseitige drehbewegliche Verbindung und Zuordnung der starren ersten Schaltplatte 7 mit der gegenüber dieser um die Achse 9 drehbeweglichen achskonzentrischen Tragplatte 6 mitsamt mit der mit Tragplatte 6 in Mitnahmeverbindung stehenden zweiten flexiblen Schaltplatte 8. Durch ein abschließendes Schwallbadlöten werden die mit ihren Anschlußverbindungen durch Öffnungen der Leiterbahnen 84 - 90 der flexiblen zweiten Schaltplatte 8 ein- bzw. durchgesteckten Dioden bzw. Schleifkontakte in einem Arbeitsgang mit den Leiterbahnen verbunden und die Stelleinrichtung komplettiert ist.

12 Figuren
5 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

C 1JStelltransformator, insbesondere für elektrische Spielzeug- und Modelleisenbahnen,mit zumindest einer Transformator-Sekundärwicklung und einer über eine Spannungsstelleinrichtung angeschlossenen Brückengleichrichter-Anordnung, deren Ausgangsspannung durch Änderung einer Anschlußverbindung von einem Halbwellen- auf einen Vollwellenbetrieb umstellbar ist, wobei die Enden der im Vollwellenbetrieb an den einen Anzapfpunkt der Sekundärwicklung gemeinsam angeschlossenen Brückenzweige der mit Dioden bestückten Brückengleichrichter-Anordnung zusätzlich je für sich und an zumindest einen weiteren Anzapfpunkt der Sekundärwicklung im Sinne eines HaIb- und/oder Mischwellenbetriebes mit einem gegenüber dem Vollwellenbetrieb veränderten Sekundär-Spannungswert und entsprechend verändertem Gleichspannungswert an den Ausgangsklemmen des Stelltransformators anschließbar

sind nach Patent (Patentanmeldung Aktz.

P 28 13 774.8), dadurch gekennzeichnet, daß in den Brückenzweigen und/oder in der Verbindung zwischen diesen und den Anzapfpunkten der Sekundärwicklung (2) Schmelzsicherungen (S1; S2; S3) in Reihe mit Dioden der Brückengleichrichter-Anordnung derart angeordnet und ausgelegt sind, daß bei einem inneren, nicht über die Ausgangsklemmen (41, 42) der Brückengleichrichter-Anordnung aufgrund eines Diodendefekts fließenden Kurzschlußstrom der innere Kurzschlußstromkreis durch Ansprechen zumindest einer Schmelzsicherung unterbrochen ist.
2. Stelltransformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansprechzeitpunkt der Schmelzsicherungen (S1 bzw. S2 bzw. S3) später liegt als der Ansprechzeitpunkt eines den Ausgangsklemmen (41, 42) vorgeschalteten Thermoauslösers (S4) zum

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Schutz vor einem äußeren, über die Diodengleichrichter-Anordnung und die Ausgangsklemmen (41, 42) fließenden Kurzschlußstrom.
3. Stelltransformator nach Anspruch 1 oder 2, d adurch gekennzeichnet, daß die Schmelzsicherungen (S1; S2; S3) in Form von mäanderförmig gedruckten Leiterbahnen definierten Leiterquerschnitts Teile einer gedruckten Schaltung (Schaltplfcte 8) sind (Fig. 8, 12).
4. Stelltransformator nach Anspruch 3> dadurch gekennz e lehnet, daß die gedruckte Schaltung flexibel ist und gleichzeitig als elektrisches Verbin-

15' dungselement für die Dioden der Brückengleichrichter-Anordnung mitbenutzt ist.
5. Stelltransformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem gemeinsamen, zur Einstellung der unterschiedliehen Spannungswerte um eine Achse drehbaren, im Sinne einer Baueinheit zumindest die Dioden und mit Kontaktpunkten bzw. Kontaktbahnen auf einer ersten starren SchaltpDa tte achskonzentrisch kontaktierbaren, mit der Brückengleichrichter-Anordnung verbundene Schleifkontakte

2i5 aufnehmenden Tragplatte, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible zweite gedruckte Schaltplatte (8) mit aufgedruckten Leiterbahnen (84 bis 90) konzentrisch mit der Tragplatte (6) in Mitnahmeverbindung steht und die auf die flexible zweite Schaltplatte (8) aufgedruckten Leiterbahnen (84 bis 90) einerseits mit den Dioden (Kontaktpunkte der Dioden-Anschlußleitungen 82; 83) der Brückengleichrichter-Anordnung und andererseits mit den in der Tragplatte (6) geführt gehaltenen beweglichen Schleifkontakten (D, C) verlötet (Kontaktpunkte 80, 81) sind (Fig. 11, 12).

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