Text und Bilder, soweit nicht anders genannt: Dieter Weißbach

Ein TRIX EXPRESS Transformator 20/41 für das 220V-Haushaltsnetz mit Gummianschlussleitung und zweipoligem Stecker im Orginalkarton.

Wichtiger Sicherheitshinweis

Vorab ist dieser Sicherheitshinweis notwendig. Im folgenden Artikel wird die Entwicklung der Stromversorgung von Spielzeug- und Modelleisenbahnen mit dem Schwerpunkt der TRIX EXPRESS-Wechselstrom-Bahnen von 1935 bis 1955 beschrieben. Die alten Transformatoren wurden nach den damals geltenden Vorschriften und Erfahrungen konstruiert und gefertigt. Die heutigen Vorschriften für elektrisches Spielzeug wurden in wesentlichen Punkten verschärft. Die alten Transformatoren erfüllen die heutigen Sicherheitsvorschriften nicht.

Außerdem ist nicht auszuschließen, dass im Laufe der letzten Jahrzehnte die Anschlussleitungen oder andere Bauteile schadhaft geworden sind oder dass unzulässige Eingriffe von Laien erfolgten. Bei Schäden oder fehlerhaften Veränderungen kann Lebensgefahr bestehen. Nur Fachleute sind in der Lage, diese alten Transformatoren zu prüfen und ggf. ordnungsgemäß zu reparieren.

Es wird daher davor gewarnt, die alten Transformatoren durch Laien in Betrieb zu setzen. Laien werden auch dringend davor gewarnt, die alten Transformatoren zu öffnen und Reparaturversuche zu unternehmen. Eine Haftung wird ausdrücklich ausgeschlossen.

Vorgeschichte

Die erste elektrische Eisenbahn wurde im Jahr 1879 von Siemens auf der Berliner Gewerbeausstellung vorgestellt. Nur drei Jahre später, im Jahr 1882, warb die Nürnberger Firma Ernst Planck in der Illustrierten Zeitung für Blechwarenindustrie für eine erste elektrisch betriebene Spielzeugeisenbahn.

Für die Spielzeugbahnen wurde der Strom zunächst aus Batterien entnommen. Sie mussten aber aufgrund der verwendeten Chemikalien mit großer Sorgfalt behandelt werden, um Schäden oder gar Verätzungen zu vermeiden.

Um das Jahr 1900 herum wurde damit begonnen, den Strom aus den Lichtstromnetzen der Haushalte für die Spielzeugbahnen zu verwenden. Man unterschied nun Schwachstrom- und Starkstrombahnen. Bei den Starkstrombahnen bestand aber die Gefahr starker Stromschläge, da es noch keine sicheren Transformatoren gab. Seinerzeit gab es auch noch keine landesweiten Verbundstromnetze. In den einzelnen Regionen und Orten gab es regional begrenzte Stromversorgungsnetze mit Gleich- oder Wechselstrom und Spannungen von rd. 110V. Die Fahrspannung der Starkstrombahnen wurde mit sogenannten Lampenwiderständen von der Netzspannung auf rund 60V reduziert; die Geschwindigkeitsregulierung erfolgte mit zusätzlichen Widerstandsspulen. Wenn die Lokomotive nicht mehr auf dem Gleis stand (und somit die Wirkung des Lampenwiderstandes wegfiel –> Kaltleitereffekt), lag die volle Netzspannung von damals rd. 110V am Gleis an. Es wird dringend davor gewarnt, derartige Schaltungen mit Lampenwiderständen nachzubauen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Netzspannung heute bei 230V liegt und dass in den Häusern inzwischen Erdungen flächendeckend hergestellt sind. Bei diesen Schaltungen besteht Lebensgefahr.

Zum 01.01.1927 wurde aufgrund der erheblichen Sicherheitsrisiken eine VDE-Vorschrift in Kraft gesetzt, mit der der Verkauf der gefährlichen “Starkstrombahnen” und die Verwendung von Lampenwiderständen zur Netzspannungsreduzierung verboten wurde. Für Spielzeug wurde die maximale Spannung auf 24V begrenzt. Seit diesem Zeitpunkt war es auch vorgeschrieben, Transformatoren mit galvanischer Trennung der Primär- und Sekundärspule zu verwenden. Die großen Tinplatebahnen der Spuren 1 und 0 fuhren nun mit rund 20V maximaler Fahrspannung.

Der folgende Link öffnet einen interessanten Artikel zu diesem Thema auf der Homepage www.tinplatefan.ch. Es wird dringend davor gewarnt, die gezeigten Schaltungen der alten Starkstrombahnen nachzubauen.

Vom Starkstrom zum 20 Volt-System

TRIX EXPRESS-Wechselstrom-Transformatoren (1935-1940)

Als 1935 das TRIX EXPRESS-System eingeführt wurde, wurden die damals geltenden Zulassungsvorschriften für elektrisches Spielzeug beachtet. Das TRIX EXPRESS-System war für den Wechselstrombetrieb von Bahn und Zubehör mit max. 14V Spannung eingerichtet. Es wurden Transformatoren und davon getrennte Fahrregler angeboten. Für Haushalte mit Gleichstromversorgung gab es anstelle des Transformators passende Umformer, um die Nennspannung von 14V zu erreichen.

Die beiden Trafos 20/41 und 20/43 hatten drei Steckbuchsen auf der Sekundärseite. Damit konnten 4V, 10V und 14V abgegriffen werden. Diese Transformatoren hatten eine galvanische Trennung der Primär- und Sekundärspule. Die Teile des Metallgehäuses waren durch Blechlaschen verschlossen. Das Gehäuse der beiden genannten Typen war einem Trafohäuschen nachgebildet.

Der kleine Transformator 20/41 (Baujahre 1935 bis 1939/40) hatte eine Leistung von 14VA (max. Stromstärke 1A).

Der große Doppel-Transformator 20/43 (Baujahre 1935/1936 bis 1939/40) hatte bereits eine Leistung von 40VA (max. Stromstärke 3A). Im Hintergrund ist zum Vergleich der kleine Trafo 20/41 zu sehen.

Bemerkenswert ist, dass im TRIX EXPRESS-Katalog 1935 (siehe Ausschnitt links) unter der Katalognummer 20/43 zunächst ein flacher schwarzer Transformator abgebildet ist, der äußerlich dem späteren Modell 20/44 ähnelt. Bereits im folgenden Katalog von 1936 ist unter der Katalognummer 20/43 der bekannte Doppel-Transformator im Trafohäuschen-Stil abgebildet.

Bitte an die Leser: Wer diesen schwarzen Doppel-Transformator mit der Nummer 20/43 besitzt, wird um Hinweis gebeten.

Der Trafo 20/44 mit drei Steckbuchsen (max. Leistung 42VA, max. Stromstärke 3A) ist heute noch recht häufig zu finden. Er wird aber in den bekannten Vorkriegskatalogen nicht aufgeführt; und ab dem ersten Nachkriegskatalog 1949 wird bereits das Nachfolgemodell 20/144 mit drei Schraubklemmen angeboten. Der Trafo 20/44 ist nach derzeitigem Kenntnisstand nur in der “Ladenpreisliste der im Jahre 1941 voraussichtlich lieferbaren Artikel” aufgeführt, ebenso wie der Trafo 20/40.

Bitte an die Leser: Wer weitere Informationen zu den Trafos 20/44 und 20/40 hat, z.B. zum Produktionszeitraum, wird um Hinweis gebeten.

Hier ist nun der kleine Transformator 20/40 im Größenvergleich mit dem Transformator 20/44. Der kleine Trafo 20/40 hat eine Leistung von 14VA (max. Stromstärke 1A) und besitzt Klemmen für die Versorgung mit 4V, 10V und 14 V. [Vielen Dank an Ludger Willenbrink für das Bild.]

Die TRIX EXPRESS-Transformatoren der Jahre 1935 bis 1939/40 trugen auf dem Typenschild das Kürzel TK1. Dieses Kürzel war auch auf Transformatoren anderer Hersteller wie Bing, Doll und vereinzelt auch Märklin zu finden.

Bitte an die Leser: Wer weitergehende Informationen zu diesem Kürzel TK1 besitzt (Klassifizierungsmerkmale, Vorschriften usw.), wird um Hinweis gebeten.

TRIX EXPRESS-Wechselstrom-Transformatoren (1949-1955)

Das Nachfolgemodell 20/144 (max. Leistung 42VA, max. Stromstärke 3A) mit den drei Schraubklemmen wird erstmalig im ersten Nachkriegskatalog 1949, letztmalig im Katalog 1951/52 angeboten.

Nur im TRIX EXPRESS Dienst TED 1 vom Dezember 1952 (Seite 4) wird der Transformator 20/146 genannt, der als Besonderheit über eine primärseitige Umschaltung zwischen 110V und 220V erhielt. Er verfügt über eine max. Leistung von 60VA.

Bitte an die Leser: Wer Informationen und Bilder zu diesem Transformator 20/146 besitzt, wird um Hinweis gebeten.

Der Trafo 20/147 (max. Leistung 45VA, max. Stromstärke 3A) besitzt fünf Schraubklemmen und wird in den Katalogen 1951/52 bis 1956 aufgeführt. Er kann zusätzlich eine Spannung 2V bereitstellen; diese Spannung wird für den Betrieb der kleinen Birnchen in den damals neu vorgestellten Rüco-Modellsignalen benötigt. Dieser Trafo verfügt über einen Überlastungsschutz. Er wurde im TRIX EXPRESS-Katalog mit dem Hinweis “VDE-Kurzschluß-Automat (SSW)” beworben. Der Trafo mit Blechgehäuse wurde mit Erdungsklemme geliefert; die Erdung war später nicht mehr zulässig. Das Bild zeigt einen Trafo aus der Fertigung der Siemens-Schuckert-Werke. TRIX hat aber auch von anderen Herstellern Transformatoren bezogen.

Zum Thema Erdung gibt es im TRIX EXPRESS Dienst TED 5 vom Januar 1954 (Seite 83 des Sammelbandes TED 1-10) einen bemerkenswerten Artikel mit dem Titel: Muß unbedingt “geerdet” werden? Es wird darauf verwiesen, dass die Erdungsklemme der TRIX-Transformatoren aufgrund von Vorgaben des VDE eingebaut wurde. Der Artikel diskutiert die Notwendigkeit der Erdung und überlässt dem Modelleisenbahner die Entscheidung, ob er die Erdung tatsächlich vornimmt.

Hier ist ein weiterer Trafo 20/147, aber nun mit dem Kürzel CGN gemarkt. Höchstwahrscheinlich verbirgt sich hinter diesem Kürzel die Firma Christian Geyer Nürnberg, bis 1993 Name der heutigen GEYER AG, die derzeit elektrische Schaltschränke baut. Interessant ist der Vergleich mit dem Trafo der Siemens-Schuckert-Werke. Allein das Blechgehäuse, die Position des Kurzschluß-Automats und die Klemmentafel zeigen Unterschiede. [Vielen Dank an Ludger Willenbrink für das Bild.]

Nur in den Katalogen 1951/52, 1952 und 1953 wird der kleine Licht-Transformator 20/140 für Signalbeleuchtung angeboten. Er besitzt ein Bakelitgehäuse und lieferte nur eine Spannung von 2V (Leistung 1A) zur Versorgung der Rüco-Modellsignale der Ursprungsausführung. Die Rüco-Signale wurden später auf Glühbirnen mit höherer Spannung umgestellt.

In den Katalogen 1952 bis 1956 wird der Lichttransformator 20/142 angeboten. Er verfügt nur über die Klemmen A und C und kann somit nur eine Spannung von 14V bereitstellen. Die Leistung beträgt 18VA. Er kann auch zur Stromversorgung eines Zuges verwendet werden. Der Trafo wurde im TRIX EXPRESS-Katalog mit dem Hinweis “VDE vollständig kurzschlussfest (SSW)” beworben.

Im TRIX EXPRESS Dienst TED 1 vom Dezember 1952 (Seite 4ff) gibt es eine zusammenfassende Beschreibung der TRIX EXPRESS-Transformatoren mit ihren Leistungsdaten, Verwendungsempfehlungen und Besonderheiten.

TRIX EXPRESS-Wechselstrom-Transformatoren für England

Zunächst wurden die deutschen Transformatoren 20/41 und 20/43 auch für den englischen Markt geliefert, lediglich die Katalognummern wurden in 21/41 und 21/43 geändert. Mitte 1936 wurden sie durch eigene Konstruktionen ersetzt.

Der kleine Transformator erhielt die englische Katalognummer 481. Er besitzt einen Bakelitfuß wie die Fahrregler und kann mit den Gleisklammern auf der Anlagenplatte montiert werden. Auch das Gehäuse wurde aus Bakelit gefertigt. Die Kenndaten entsprechen dem deutschen Trafo 20/41 (Sekundärspannungen 4V, 10V und 14V; maximale Stromstärke 1A; Leistung 14VA).

Der große Doppel-Transformator erhielt die englische Katalognummer 485. Sein Gehäuse wurde aus Blech gefertigt. Die Kenndaten entsprechen dem deutschen Trafo 20/43 (Sekundärspannungen 4V, 10V und 14V; maximale Stromstärke 3A; Leistung 42VA).

Nach dem Zweiten Weltkrieg kam es erneut zu Lieferungen deutscher Transformatoren nach England. Der in England vertriebene Doppeltransformator Trafo 494F entspricht dem deutschen Trafo 20/144. Es gab 1951 und 1952 auch eine Variante mit Erdungsschraube. Das Typenschild wurde mit dem Hinweis “FOREIGN” versehen.

Der Doppeltransformator 494 in einer weiteren Bauform (die ähnlich auch bereits vor dem Zweiten Weltkrieg produziert wurde). Anzumerken ist, dass der kleine Transformator nach dem Zweiten Weltkrieg nicht mehr produziert wurde.

Sehr selten zu finden sind heute Spannungs-Umformer. Sie waren in den alten Gleichstromnetzen mit Spannungen von z.B. 110V notwendig. Da Spulentransformatoren bekanntlich nur mit Wechselstrom funktionieren, mussten bei Gleichstromnetzen rotierende Umformer eingesetzt werden, die nach dem Motor-Generator-Prinzip arbeiten. In den deutschen TRIX EXPRESS-Katalogen (z.B. 1950) war ein Umformer U 45/110 bzw. U45/220 abgebildet, der eine Sekundärspannung von 14V Wechselstrom (bei 45W) lieferte. Der abgebildete Umformer eines englischen Zulieferers konnte im TRIX-Museum von David O’Brien fotografiert werden und hatte eine Leistung von 30W.

Die Rückseite des Umformers zeigt den Primäranschluss, wie er von alten Bügeleisen bekannt ist.

TRIX EXPRESS-Wechselstrom-Transformatoren für Frankreich

Sehr selten sind heute die TRIX EXPRESS-Transformatoren für den französischen Markt. Im TRIX-Museum von David O’Brien konnten drei Exemplare fotografiert werden. Hier ist der Trafo 25/41/110 France. Er ist für das 110V-Netz ausgelegt, hat eine Leistung von 14VA (max. Stromstärke 1A) und besitzt Klemmen für die Versorgung mit 4V, 10V und 14 V. Er trägt das Kürzel TK1.

Der Trafo 25/43/110 France ist ebenfalls für das 110V-Netz ausgelegt. Er hat eine Leistung von 42VA (max. Stromstärke 3A) und besitzt Klemmen für die Versorgung mit 4V, 10V und 14V. Bemerkenswert sind die sichtbaren Blechlamellen. Auch er trägt das Kürzel TK1.

Auch dieser Transformator wurde vermutlich für den französischen Markt gebaut. Er besitzt allerdings kein Typenschild mit den technischen Daten. Lediglich die Spannungen auf der Sekundärseite sind deutlich gekenzeichnet. Bemerkenswert sind auch hier die sichtbaren Blechlamellen.

Ein baugleicher Transformator aus einer anderen Sammlung. Auf der Rückseite ist die Primärspannung mit 130V eingraviert. [Vielen Dank an Ludger Willenbrink für das Bild.]

Bitte an die Leser: Wer weitere Informationen zu diesem französischen Transformatoren besitzt, wird um Hinweis gebeten.

TRIX EXPRESS-Wechselstrom-Transformatoren für die Schweiz

Für den Betrieb in der Schweiz wurde dieser Transformator gebaut. Er hat eine Leistung von 40VA (max. Stromstärke 2,8A) und besitzt 3 Klemmen (passend zu den TRIX-Steckern für die Versorgung mit 2 x 14V. Tatsächlich liefert der Trafo sogar eine Spannung von 18V bei primär 235V. Auf dem Datenschild sind die Kürzel ASEV (Schweizerischer Elektrotechnischer Verein ?) und MGC (Moser-Glaser & Co, Basel; heute Moser-Glaser AG, Kaiseraugst) zu sehen, direkte Hinweise auf TRIX EXPRESS finden sich aber nicht. [Vielen Dank an Ludger Willenbrink für das Bild.]

Bitte an die Leser: Wer weitere Informationen zu diesem Transformator für die Schweiz besitzt, wird um Hinweis gebeten.

Fahrregler für den TRIX EXPRESS-Zweizugbetrieb

Mit der Einführung des TRIX EXPRESS-Systems gab es Bakelitgleise mit drei voneinander isolierten Schienen (zwei Außen- und eine Mittelschiene). Die Mittelschiene war als Nullleiter vorgesehen, die beiden Außenschienen für zwei unterschiedliche Fahrstromeinspeisungen. Dies war die Voraussetzung für den Zweizugbetrieb auf einem Gleis. Hierbei hätte theoretisch eine Potentialdifferenz von max. 28V zwischen den beiden Außenschienen bestehen können (bei Verwendung von zwei kleinen Transformatoren und gegenläufigen Phasen). Bei der empfohlenen Verwendung des großen Doppel-Transformators und zwei aufgedrehten Fahrreglern (gleichläufige Phasen) hätte die Potentialdifferenz der Außenschienen jedoch nur wenige Volt, im Idealfall 0V betragen. Dieses Stromversorungskonzept wurde als zulässig anerkannt. Damit es bei der Fahrtrichtungsumschaltung nicht zu höheren Spannungsspitzen (im Fall der gegenläufigen Phasen) kommt, hatte TRIX eine Umschaltung mit dem Unterspannungsprinzip eingeführt.

Der Fahrregler 20/42 besitzt einen schwarzen Drehknopf für die Fahrspannungsregulierung und einen roten Druckknopf, mit dem die Fahrspannung zum Auslösen des Fahrtrichtungsumschalters in der Lok unterbrochen werden kann. Im Bild rechts die Ausführung von 1935, im Bild links die spätere Ausführung ab 1936. Bei der späteren Ausführung bleibt beim linken Anschlag des Drehknopfes eine Restspannung von 4V erhalten, um ein unbeabsichtigtes Umschalten zu verhindern.

Mit der Einführung großer beleuchteter Lokomotiven und beleuchteter Wagen im Jahr 1937 reichte der einfache Fahrregler 20/42 nicht mehr aus. Im Jahr 1938 wurde der verstärkte Spezial-Fahrregler 20/45 mit Überlastungsschalter (auch als Hochleistungs-Fahrregler bezeichnet) vorgestellt. Der einfache Fahrregler 20/42 besitzt 15 Stufen, der Spezial-Fahrregler 20/45 sogar 23 Stufen. Das Bild zeigt eine Nachkriegsversion, bei der die Steckbuchsen durch Schraubklemmen ersetzt wurden.

Für die englischen TRIX TWIN-Bahnen wurden in der Vorkriegszeit die beiden deutschen Fahrregler verwendet. Nach dem Krieg wurde in England ein eigener Fahrregler konstruiert, der sehr gut zu bedienen ist. Der rote Druckknopf wurde durch einen Kipphebel ersetzt, der zusätzlich eine Not-Aus-Schaltung besitzt. Der Drehknopf erhielt einen gut erkennbaren Pfeil.

Zur Stromversorgung gehören auch die Anschlussgleise und die Stecker. Für TRIX EXPRESS wurden Stecker mit geschlitzten Stiften hergestellt. Im Jahre 1935 waren sie noch aus blankem Messing gefertigt und bekamen eine rote Kunststoffhülse. Später waren die Stecker üblicherweise aus Messing gedreht, mit unterschiedlichen Rändelungen versehen und anschließend meist vernickelt – auf eine isolierende Hülse wurde verzichtet. Der Durchmesser der Steckstifte betrug 3,0 mm. Das Bild zeigt unterschiedliche Varianten der Anschlussstecker, die auch einzeln unter der Katalognummer 30/50 erhältlich waren.

Märklin-Stromversorgung

Bei Märklin betrugen die Nennspannungen mehrerer Transformatoren 14, 16 und 20V (es gab drei Ausgangspaare für die Versorgung von Bahn, Licht und Weichen). Mit der Fahrtrichtungsumschaltung nach dem Überspannungsprinzip wurden Spannungsspitzen bis 24 V erreicht. Dies war der Grund, warum Märklin zunächst keinen Zweizugbetrieb einführen durfte, denn dann hätte theoretisch eine Potentialdifferenz von max. 48V auftreten können.

Wie seinerzeit die Einführung der Oberleitung aus Zulassungssicht beurteilt wurde, muss weiter recherchiert werden. Vermutlich hat man argumentiert, dass Modellbahnen mit Oberleitung nicht mehr als Spielzeug betrachtet werden können.

Eine Übersicht der Märklin-Transformatoren hat Frank Ronneburg zusammengestellt:

Blechkameraden: Märklin-Transformatoren der 1950er Jahre im Überblick

Stromversorgung der TRIX EXPRESS Gleichstrombahn

TRIX EXPRESS hat 1953 den Gleichstrombetrieb eingeführt. Dabei wurde die Nennspannung für den Bahnbetrieb auf 12V Gleichstrom abgesenkt. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Außenschienen lag nun beim Zweizugbetrieb bei max. 24V.

Das 1953 neu vorgestellte Fahrpult 745 besitzt erstmalig eine Einknopfbedienung für Geschwindigkeit und Fahrtrichtung.

Die österreichische Fachzeitschrift “Die Modelleisenbahn” schreibt hierzu in Ausgabe August 1971:

Wesentliche Voraussetzung (für die Einführung des Gleichstromsystems) war das neue Gleichstrom-Fahrpult. Es ist typisch für Insams (Rudolf Insam) Fähigkeiten, dass die Konzeption dieses Fahrpults praktisch in einer einzigen Nacht entstand und die Fertigung 10 Jahre lang ohne Änderung auch nur einer Schraube lief. In diesem Zeitraum wurden annähernd 900.000 Stück hergestellt. Es war das erste industriell hergestellte Fahrpult mit Einknopfbedienung nach Patent 968.449.

Der Blick auf die Rückseite des Fahrpultes zeigt die neuen Druckklemmen: Auf der linken Seite der Anschluss für den Fahrstrom (12V Gleichstrom, 1A) und auf der rechten Seite der Anschluss für Zubehör (14 V Wechselstrom, 1A). Die Katalognummer wechselte 1959 auf 599, 1962 auf 5599. Dieses erfolgreiche Fahrpult wurde sogar von der amerikanischen Firma Aristo in den USA vertrieben; hierzu hatte es ein angepasstes Blechschild unter dem Drehknopf erhalten. Das Fahrpult bekam ab dem Jahr 1965 ein Kunststoffgehäuse (unter Beibehaltung der Katalognummer 5599), Gehäuseform und -farbe wurden beibehalten.

Anfang der 1970er Jahre wurde ein neues Fahrpult konstruiert, das eine neue kantige Gehäuseform erhielt (Katalognummer 5579). In dieser Grundkonzeption wurden TRIX EXPRESS-Fahrpulte bis zum Schluss vom Hersteller angeboten.

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