DE2851032C2 - Schaltungsanordnung zum Speisen eines ein Spielzeug, insbesondere ein Modelleisenbahn-Fahrzeug, antreibenden Gleichstrommotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Speisen eines ein Spielzeug, insbesondere ein Modelleisenbahn-Fahrzeug, antreibenden Gleichstrommotors mit einem Netztransformator, dessen Sekundärwicklung in zwei Teile aufgeteilt ist, von welchen jeweils ein Anschluß, beide von gleicher Polarität, mit den Wechselstromanschlüssen eines Brückengleichrichters verbunden ist und wobei auf den beiden Sekundärwicklungsteilen verschiebbare, elektrisch und mechanisch miteinander verbundene Schleifkontakte vorgesehen sind, die, ausgehend von den Anschlüssen, gleichzeitig und in gleicher Richtung im Sinne einer Spannungssteigerung beweglich sind.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE-PS 13 802 bekannt; sie arbeitet mit Vollwellenspannung. Beim Betrieb von Spielzeugmotoren mit Vollwellenspannung wird es als nachteilig empfunden, daß das Anfahren und Abbremsen der Spielfahrzeuge ruckartig erfolgt. Ursächlich dafür ist einerseits, daß die beim Anfahren zu überwindende Haftreibung größer als die Gleitreibung ist, und andererseits, daß die Drehmomentkennlinie der ineisten Spielzeugmotore aufgrund von deren geringer Ankerpolzahl schlecht ist. Die zum Anfahren benötigte Spannung ist daher so hoch, daß das angetriebene Spielfahrzeug nach dem Anrucken sofort stark beschleunigt wird, was bsp. für den Rangierbetrieb unerwünscht ist.

Dieser Nachteil läßt sich am einfachsten dadurch beheben, daß vom Betrieb mit Vollwellenspannung auf den Betrieb mit Halblwellenspannung übergegangen wird. Dabei wird die Gleichspannung aus der dem Fahrpulttransformator entnommenen Wechselspannung nicht — wie sonst üblich — mittels eines Brückengleichrichters, sondern durch einen Einweggleichrichter erzeugt Auf diese Weise erhält der Motor zwar eine zum Anfahren ausreichend hohe Spitzenspannung, doch ist der Effektivwert dieser Spannung so klein, daß die Geschwindigkeit des Spielfahrzeugs gering bleibt; der Motor wird dabei gewissermaßen immer nur kurz angestoßen.

ίο In der Praxis hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, daß beim Betrieb mit Halbwellenspannung bei maximaler Geschwindigkeit des Spielfahrzeugs eine für den Motor ungünstig hohe Spitzenspannung auftritt. Für den oberen Geschwindigkeitsbereich wird daher eine möglichst gleichmäßige Kurvenform angestrebt, wie sie bsp. beim Betrieb mit Vollwellenspannung gegeben ist

Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, Fahrpulte zu schaffen, die im Anfahrbereich zwar den Betrieb mit Halbwellenspannung ermöglichen, deren Kurvenform jedoch mit steigender Ausgangsspannung allmählich in eine Vollwellenspannung übergeht.

In diesem Zusammenhang ist durch die DE-OS 25 20 609 (siehe dort Fig. 5) eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden, bei welcher der Hauptwicklung eine davon nicht isolierte Zusatzwicklung vorgeschaltet ist, die über vier Einzeldioden derart verschaltet ist, daß vom Halbwellenbetrieb in Vollwellenbetrieb mit unterschiedlicher Amplitude übergegangen wird. Damit ist die Forderung nach einer möglichst gleichmäßigen Kurvenform im oberen Geschwindigkeitsbereich jedoch nicht erfüllt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei welcher nach Übergang in die Vollwellenspannung alle Amplituden gleiche Höhe aufweisen. Ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Schaltungsanordnung geschieht diese Lösung erfindungsgemäß durch einen dritten Schleifkontakt, der mechanisch mit den beiden anderen Schleifkontakten verbunden und nur mit diesen zusammen beweglich ist, der so auf der Sekundärwicklung angeordnet ist, daß er jeweils eine höhere Spannung abgreift als der erstgenannte Schleifkontakt auf der gleichen Teilwicklung, und der über eine Diode mit einem Ausgangsanschluß des Brückengleichrichters verbunden ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der dritte Schleifkontakt entlang einem Teil des Verstellwegs gemeinsam mit einem der beiden anderen Schleifkontakte auf einem Teilbereich der Teilwicklung Kontakt hat, auf dem anschließenden Teil des Verstellwegs jedoch außer Kontakt mit der Wicklung kommt.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild des herkömmlichen Spielzeugtransformators,

Fig. 2 das Schaltbild des erfindungsgemäßen Spielzeugtransformators,

*>o Fig.3a einen im herkömmlichen Spielzeugtransformator verwendeten Stromabnehmer,

F i g. 3b einen im erfindungsgemäßen Spielzeugtransformator verwendeten Stromabnehmer,

Fig.4a—4c verschiedene Stellungen des Stromab-

*>5 nehmers und

Fig. 5a —5c die Formen der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von den in Fig.4 gezeigten Stellungen des Stromabnehmers.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Transformator 1 dargestellt, der sekundärseitig zwei Teilwicklungen 1 a, IZ?, sowie eine weitere Sekundärwicklung Ic aufweist. Von den Teil wicklungen la und Xb wiri mittels eines Stromabnehmers 2, der mit jeder der beiden Teilwicklungen la und Xb über einen Schieitkontakt 2a und 2b elektrisch verbunden ist, eine veränderbare Wechselspannung abgegriffen, die über einen Erückengleichrichter 3 gleichgerichtet und über einen mit dem Stromabnehmer 2 getrieblich gekuppelten Polwendeschalter 4 dem Ausgang (z. B. der Gleisanlage einer Modelleisenbahn) zugeführt wird; der Stromabnehmer 2 ist in Richtung der Pfeile x,y verschiebbar. Die weitere Sekundärwicklung Ic gibt eine Wechselspannung z. B. zum Betrieb der Weichen und Beleuchtung einer Gleisanlage ab.

Das Schaltbild gemäß F i g. 2 unterscheidet sich von dem gemäß F i g. 1 dadurch, daß der Stromabnehmer 2 einen dritten Schleifkontakt 2c aufweist, der so angeordnet ist, daß er nur mit der Teilwicklung Xa in elektrischer Verbindung stehen kann. Die vom Schleifkontakt 2c abgegriffene Wechselspannung wird mittels einer Diode 5 gleichgerichtet und dem positiven Ausgang des Brückengleichrichters 3 parallelgeschaltet.

Die Fig.3a und 3b lassen die gegenständliche Ausbildung der in den Fig. 1 und 2 symbolisch dargestellten Stromabnehmer 2 erkennen. Beim bekannten Stromabnehmer 2 (Fig.3a) sind die beiden Schleifkontakte 2a und 2b, die miteinander in elektrischer Verbindung stehen, stirnseitig befestigt; der Stromabnehmer 2 ist in einem zwischen den koaxial angeordneten Teilwicklungen la und Xb bestehenden Zwischenraum längsverschiebbar, wobei der Schleifkontakt 2a an der außen liegenden Teilwicklung la und der Schleifkontakt 2b an der innen liegenden Teilwicklung Xb anliegt. Der erfindungsgemäße Stromabnehmer 2 (F i g. 3b) ist über das Schleifkontaktpaar 2a, 2b hinaus verlängert und im Bereich der Verlängerung 2mal mit dem dritten Schleifkontakt 2c versehen, der über eine hochflexible elektrische Verbindung an die Diode 5 angeschlossen ist. Die Schleifkontakte 2a und 2b sind mit einer elektrischen Verbindung 7, z. B. einer Hohlniete, Lötung oder Schweißung, versehen.

Fig.4 zeigt einen Teilquerschnitt durch den Spielzeugtransformator, der dessen sekundärseitige Teilwicklungen la und Xb erkennen läßt Wie oben bereits erwähnt, schließen diese Teilwicklungen einen Zwischenraum 8 ein, in welchem der Stromabnehmer 2

ίο längsverschiebbar gehalten ist. Dabei sind die Schleifkontakte 2a und 2c der Teilwicklung la und der Schleifkontakt 2b der Teilwicklung Ib zugeordnet. In der in Fig.4a gezeigten Ausgangs- bzw. Nullstellung sowie in der in Fig.4b gezeigten Zwischenstellung befinden sich alle drei Schleifkontakte 2a, 2b, 2c in Aniage an den zugehörigen Teilwicklungen la, Xb; in der in Fig.4c gezeigten Endstellung ist der Schleifkontakt 2caußerhalb des Zwischenraums 8 und daher auch ohne elektrische Verbindung.

Fig. 5a zeigt den Spannungsvertauf bei der Stellung des Stromabnehmers 2 gemäß Fig.4a. In dieser Ausgangs- bzw. Nullstellung wird nur über den Schleifkontakt 2ceine Spannung abgegriffen, die infolge der Einweggleichrichtung mittels der Diode 5 als Gleichstromhalbwelle dem Polwendeschalter 4 zugeführt wird.

F i g. 5b zeigt den Spannungsverlauf bei der Stellung des Stromabnehmers 2 gemäß Fig.4b. In dieser Zwischenstellung greifen alle drei Schleifkontakte 2a, 2b, 2c Spannung ab, wobei die von den Schleifkontakten 2a und 2b abgegriffene und durch den Brückengleichrichter 3 gleichgerichtete niedrigere Vollwellenspannung von der von dem Schleifkontakt 2c abgegriffenen und durch die Diode 5 gleichgerichteten höheren Halbwellenspannung überlagert wird. F i g. 5c zeigt den Spannungsverlauf bei der Stellung des Stromabnehmers 2 gemäß F i g. 4c. In dieser Endstellung wird nur von den Schleifkontakten 2a und 2b Spannung abgegriffen, so daß allein noch Vollwellenspannung vorhanden ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Speisen eines ein Spielzeug, insbesondere ein Modelleisenbahn-Fahrzeug, antreibenden Gleichstrommotors mit einem Netztransformator, dessen Sekundärwicklung in zwei Teile aufgeteilt ist, von welchen jeweils ein Anschluß, beide von gleicher Polarität, mit den Wechselstromanschlüssen eines Brückengleichrichters verbunden ist und wobei auf den beiden Sekundärwicklungsteilen verschiebbare, elektrisch und mechanisch miteinander verbundene Schleifkontakte vorgesehen sind, die, ausgehend von den Anschlüssen, gleichzeitig und in gleicher Richtung im Sinne einer Spannungssteigerung beweglich sind, gekennzeichnet durch einen dritten Schleifkontakt (2c), der mechanisch mit den beiden anderen Schleifkontakten (2a und 2b) verbunden und nur mit diesen zusammen beweglich ist, der so auf der Sekundärwicklung angeordnet ist, daß er jeweils eine höhere Spannung abgreift als der erstgenannte Schleifkontakt (2a) auf der gleichen Teilwicklung (IaJ, und der über eine Diode (5) mit einem Ausgangsanschluß des Brückengleichrichters (3) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Schleifkontakt (2c) entlang einem Teil des Verstellwegs gemeinsam mit einem der beiden anderen Schleifkontakte (2a oder 2b) auf einem Teilbereich der Teilwicklung (la oder Xb) Kontakt hat, auf dem anschließenden Teil des Verstellwegs jedoch außer Kontakt mit der Wicklung kommt.