Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#1 von Stahlblauberlin , 16.03.2022 12:40

Nachdem ich hier reichlich zu diesem Thema in verschiedenen Formulierungen "alle Entstörbauteile rausreißen" gelesen habe mal mein Senf dazu:

Ein Bürsten-Elektromotor produziert durch die Kommutierung praktisch unvermeidlich Funkstörungen. Wenn eine induktive Last schlagartig abgeschaltet wird will sie den Strom als Induktivität weiter fließen lassen. Wenn da nix ist wo der Strom hin kann (Bürste weg von der Kommutatorlamelle...) springt der Funke über. Dabei können Spannungen weit jenseits der Betriebsspannung entstehen. Jeder metallische Leiter (= Gleise)wirkt dann als Antenne und stört alles funkende (Radio, WLAN...) in der Umgebung. Auch können diese Spannungspitzen Elektronik (=Decoder) beschädigen oder zumindest stören. Zwar ist auf den meisten Decodern ein gewisser Schutz gegen zumindest Zerstörung vorhanden, aber der hat seine Grenzen. deshalb die Störungen so dicht wie möglich an der Quelle unterdrücken.
Wenn Entsrörbauteile in der Lok den Digitalbetrieb stören gibt es meist nur Probleme mit der Lastregelung. Diese nutzt die vom Motor in den Tastlücken produzierte Spannung zur Erkennung der Drehzahl. Wird diese durch üppige Entstörbauteile "gefressen" oder sonstwie verändert funktioniert die Lastregelung nicht (richtig). Nur wenn ausgeschlossen werden kann das nicht die decoderseitige Einstellung der Lastregelparameter Ursache für Ruckeln etc. ist an die Entstörbauteile gehen.

Übrigens: bei Änderungen an herstellerseitig in der Lok verbauten Entstörbauteilen erlischt die CE-Zulassung.

Wirklich stören tuen Entstörbauteile :
1. Am Gleisanschluss: Signal wird verfälscht, bei krassen Dimensionierungen eventuell Booster/Zentrale beschädigt
2. gibt es so nicht

Stören können Entstörbauteile direkt in der Lokomotive. Negativ beeinflusst wird in erster Linie die Lastregelung. Ebenso sind Kondensatoren die von den Motoranschlüssen über Motorgehäuse und Rahmen Verbindung zur Gleisspannung haben kritisch zu betrachten:
1. Drosseln (Spulen) auf der Strecke Radstromabnehmer - Decoder. Kommt leicht mal vor bei älteren Piko/Güzold-Modellen, BR86 z.B.
2. Drosseln zwischen Motor und Decoder: Testen ob sie stören. Bei Roco-Modellen mit Drosseln im Design eines Widerstandes auf der Platine stören sie z.B. nicht. Als Faustregel gilt: Je grösser die Drossel um so eher KANN sie stören. Zum Test kann man die Drosseln auch einfach mit einem Stück Draht überbrücken.
3. Kondensator zwischen den Motoranschlüssen: Dieser sollte immer bleiben! Bei schlecht funktionierender Lastregelung KANN ein sehr üppig dimensionierte Kondensator stören, alles unter 10nF ist unverdächtig und dient der Funkentstörung. Ohne hört man die Lok im Radio und das WLAN ist weg... Beschriftung 104 z.B. heisst 100.000 pF = 0,1yF -> üppig 223 -> 22.000 pF = 22 nF -> unkritisch
4. Kondensatoren zwischen Motoranschluss und Motorengehäuse: Zum einen gilt das gleiche wie unter 3.), zum anderen gilt: ist das Motorgehäuse elektrisch von den Gleisen vollständig isoliert (Kein Lokrahmen aus Metall, Motorhalter aus Kunststoff...) gilt nur 3.)
Hat das Motorgehäuse via Lokrahmen Kontakt zu einem der Gleisanschlüsse sollten diese Kondensatoren, und nur diese, weg. Über diese Kondensatoren kann die im Digitalbetrieb genutzte Rechteck-Wechselspannung vom Gleis die Lastregelung ziemlich aus dem Takt bringen. Ebenso kann die meist im KHz-Bereich getaktete Motorspannung für Störungen sorgen.

Ganz ohne Funkentsörung können gerade etwas grobschlächtigere Motoren auch mal den Decoder killen wenn nicht mindestens der Entstörkondensator zwischen den Motoranschlüssen vorhanden ist. Wenn man den Motor komplett unentstört und mit einfachem Entstörkondensator zwischen den Anschlüssen testet auf das Bürstenfeuer achten: je weniger umso besser! Wenn man an den Bürsten richtig Feuerwerk hat kann das auch mal einen Decoder grillen.
natürlich gilt das nur für gepflegte Motoren. Ein versiffter Kollektor mit öltriefenden Brüsten macht immer Feuerwerk, gerne auch mit Rauch..
Die Fleischmann-Flachläufer z.B. sollten den kleinen Rohrkondensator auf jeden Fall behalten, bei den neueren Lagerschilden mit den drei kleinen, braunen SMD-Kondensatoren muss der mittlere auf jeden Fall drin bleiben.
Lima-Flachläufer: Eh ein gruseliger Motor, 22-47nF zwischen den Anschlüssen, wenn etwas vorhanden ist: LASSEN!
Liliput (Bühler): Geht eigentlich, aber der originale Entstörkondensator an den Motoranschlüssen ist dringend angeraten. Die Drosseln stören nicht wirklich. Hier hat mir ein kaputter Kondensator zwei Decoder gegrillt...
Roco "Trommelmotor": der Klopper ist für die Digitalisierung grenzwertig, kann unter Last auch mal mehr als ein Amperechen ziehen. Entstörtechnisch unkritisch, was an Entstörbauteilen in der Lok ist darf bleiben (Alte E103, Alter VT601)
Roco "Flachmotor", alt, geschlossen: s.o., nur nicht so verfressen beim Strom (BR 58, BR 01...)
Roco Flachmotor neu, offen, schräggenutet: Die Lokomotiven mit diesem Motor haben eh meist schon eine Schnittstelle, da wird nix umgebaut. So doch nötig: die Entstörbauteile dürfen gerne bleiben wo sie sind. Roco hat die ordentlich dimensioniert. (E32, BR 93, BR 23...)
Piko/Gützold Topfmotor kurz: Decoder zwischen Radschleifer und Drosseln einschleifen, alle Entstörbauteile bleiben. (BR 86 z.B.)
Piko Blockmotor: Hab ich gleich ersetzt, läuft einfach gruselig. (V130, BR01...)


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#2 von WolleH , 16.03.2022 13:36

Hallo,
danke für deine Ausführungen. Das entspricht auch meinen Erfahrungen.

Zwei Sachen vermisse ich noch:

1. Die Motoransteuerfrequenz. Für die Dimensionierung des C über die Motoranschlüsse ist das nicht ganz unwichtig. Je höher die Frequenz, um so kleiner sollte der C sein.
Aber du hast Recht, bei 10 nF sind auch 40 kHz nicht kritisch. Aber bei 47 nF kommt der kapazitive Widerstand schon in die ungefähre Größenordnung des Motorwiderstands.

2. Die Drosseln: das hängt ja auch von der Frequenz ab. Bei zu hoher Induktivität und hoher Motorfrequenz kommt der Induktive Widerstand auch schon nahe der Größenordnung des Motorwiderstands.

Wenn ich das richtig gelesen habe, ist
Zimo bei den MS Decodern weg von den 40 kHz. Auch
D&H empfiehlt 16 kHz.
ESU ist weiterhin bei 40 kHz und das macht anscheinend viele Probleme. Meine eigene Erfahrung: runter auf 16 kHz, und die meisten Motoren laufen besser.
Piko soll wohl bei 18 kHz sein und da gibt es mit dem berühmten C4 wohl keine Probleme.


Gruß
Wolfgang


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#3 von Stahlblauberlin , 16.03.2022 15:00

Jupp, die Ansteuerfrequenz habe ich vergessen. Hast völlig recht, bei 48 Khz macht das schon was aus wenn da eine einsprechende Drossel im Stromkreis liegt. Allerdings haben wir es ja auch nicht mit "echter" Wechselspannung zu tun, sondern mit einer pulsierenden Gleichspannung. Das was da als Entstörbauteilen verbaut ist wirkt dann eher wie eine Glättung in einem Schaltnetzteil (Tiefpass..) Die von mir aufgeführten Motoren sind alle eher grobschlächtig und haben mit 50 Hz oft bessere Laufeigenschaften (außer dem Geräusch..) als hochfrequent angesteuert. Alles jenseits der 15 KHz ist Glockenankerdomäne, und die sind durch ihre niedrige Induktivität eh sehr einfach zu entstören, wenn man da überhaupt etwas macht. Hab die bisher nur zum Umrüsten in zwei N-Loks von Fleischmann eingesetzt, keinerlei extra Entstörbauteile und funktioniert super, auch das Radio.


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#4 von SAH , 16.03.2022 15:24

Moin zusammen,

bei einem 10nF-Kondensator und 32kHz sieht das PWM-Signal (innere PWM) wie in folgend verlinktem Bild MFX-Dekoder innere PWM aus.

Jede Menge Überschwingungen.

mit freundlichen Grüßen,
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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#5 von firecat76 , 16.03.2022 16:05

Hallo zusammen,

heißt das jetzt als Empfehlung die Lastregelungsfrequenz bei ESU runter von den 40 kHz Standardeinstellung auf bspw. 20 kHz beim LoPi/LoSo v4 bzw. eben 16 kHz beim LoPi/LoSo v5 und man geht den gängigen Problemen aus dem Weg?

Viele Grüße,
Arndt


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#6 von Schwanck , 16.03.2022 16:12

Moin,

imho wurde noch mehr nicht genannt und beachtet, z.B. die Tatsache, dass es Decoder gibt, bei denen die Motorentstörelemente schon integriert sind die keine externen Cs oder Ls mehr benötigen - im Gegenteil, gar nicht haben dürfen. Dann wurde vergessen, dass es gerade bei den kleinen Kondensatoren im nF-Bereich auch unterschiedliche Arten gibt, wohl hauptsächlich Keramikkondensatoren aber auch Folientypen wie bei HAG-Lokomotiven. Bei Märklindecodern für DC-Motoren sind auch immer noch die beiden Drosseln zu berücksichtigen.
Mein Fazit: richtig und wichtig ist es, darauf zu achten, welche Empfehlung der Decoderhersteller in bezug auf die Motorentstörung gibt. Jedem neu gekauften Einbaudecoder ist eine Einbau- und Betriebsanleitung beigegeben. Sollte es solch ein Dokument überhaupt nicht geben, würde ich den Decoder erst gar nicht kaufen, geschweige denn, einbauen.


Tschüss

K.F.


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#7 von moppe , 16.03.2022 16:39

Zitat von firecat76 im Beitrag #5

heißt das jetzt als Empfehlung die Lastregelungsfrequenz bei ESU runter von den 40 kHz Standardeinstellung auf bspw. 20 kHz beim LoPi/LoSo v4 bzw. eben 16 kHz beim LoPi/LoSo v5 und man geht den gängigen Problemen aus dem Weg?



Nein, wenn du reduziert von 40 bis 20 kHz, blieb die,Störungen und der unnötige wärmeentwicklung nur der halbe.

Der bei PIKO eingebaute 100 nF Kondensator direkt an der motorausgang der Decoder (früher die Drosseln) sind ein Fehler in der Design.
Jeder mal der Decoder sendet ein Puls von Decoder, sieht der Decoder ein Kurzschluss (obwohl es ganz kurz ist), egal ob der Decoder arbeitet mit 3, 15, 30 oder 50 kHz PWM Frequenz.


Klaua


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#8 von Stahlblauberlin , 16.03.2022 16:41

Zitat von firecat76 im Beitrag #5
Hallo zusammen,

heißt das jetzt als Empfehlung die Lastregelungsfrequenz bei ESU runter von den 40 kHz Standardeinstellung auf bspw. 20 kHz beim LoPi/LoSo v4 bzw. eben 16 kHz beim LoPi/LoSo v5 und man geht den gängigen Problemen aus dem Weg?

Viele Grüße,
Arndt


Nein, heisst es nicht. Die Lastregelung ist per se ein heikles Thema, da spielt der Motor samt Mechanik eine grössere Rolle. Wenn die Lastregelung funktioniert, super. Wenn sie sich mit den üblichen, in der Anleitung des jeweiligen Decoders beschriebenen wegen anpassen lässt ok. Und nicht die Lastregelungsfrequenz mit der PWM-Frequenz verwechseln! PWM: Frequenz der Impulse die den Motor antreiben, irgendwas zwischen 50 Hz bei gaaaaanz frühen Dekodern und 40 kHz bei modernen. Lastregelungsfrequenz: Häufigkeit mit der Ist-Wert erfasst und nachgeregelt wird. Kann kleiner als die PWM-Frequenz bis maximal genau der PWM-Frequenz sein.
Ältere, vor allem Motoren mit dreipoligen Ankern, laufen bei sehr niedrigen PWM-Frequenzen oft etwas besser im unteren Drehzahlbereich weil sie von jedem Impuls mehr oder weniger über ihre Rastpunkte geschubst werden. Aktuelle lastgeregelte Decoder machen das indirekt auch in dem sie den 50-Hz-Takt durch entsprechendes Nachregeln emulieren. Daher auch gerade mit solchen Motoren oft Probleme mit der Lastregelung wenn da die Parameter nicht genau stimmen. Aber da haut dann auch die Mechanik, Schwungmasse etc. mit rein. Eigene Erfahrung mit Liliput 05, alte Ausführung mit elastisch an den Motor gekuppelter Schwungmasse: Ein LoPi5 hat auch kapituliert.... Kupplung durch aus TPU gedrucktem fast harten Einsatz ersetzt: schnurrt wie Kätzchen...


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#9 von firecat76 , 16.03.2022 16:59

Zitat von Stahlblauberlin im Beitrag #8

Nein, heisst es nicht. Die Lastregelung ist per se ein heikles Thema, da spielt der Motor samt Mechanik eine grössere Rolle. Wenn die Lastregelung funktioniert, super. Wenn sie sich mit den üblichen, in der Anleitung des jeweiligen Decoders beschriebenen wegen anpassen lässt ok. Und nicht die Lastregelungsfrequenz mit der PWM-Frequenz verwechseln! PWM: Frequenz der Impulse die den Motor antreiben, irgendwas zwischen 50 Hz bei gaaaaanz frühen Dekodern und 40 kHz bei modernen. Lastregelungsfrequenz: Häufigkeit mit der Ist-Wert erfasst und nachgeregelt wird. Kann kleiner als die PWM-Frequenz bis maximal genau der PWM-Frequenz sein.
Ältere, vor allem Motoren mit dreipoligen Ankern, laufen bei sehr niedrigen PWM-Frequenzen oft etwas besser im unteren Drehzahlbereich weil sie von jedem Impuls mehr oder weniger über ihre Rastpunkte geschubst werden. Aktuelle lastgeregelte Decoder machen das indirekt auch in dem sie den 50-Hz-Takt durch entsprechendes Nachregeln emulieren. Daher auch gerade mit solchen Motoren oft Probleme mit der Lastregelung wenn da die Parameter nicht genau stimmen. Aber da haut dann auch die Mechanik, Schwungmasse etc. mit rein. Eigene Erfahrung mit Liliput 05, alte Ausführung mit elastisch an den Motor gekuppelter Schwungmasse: Ein LoPi5 hat auch kapituliert.... Kupplung durch aus TPU gedrucktem fast harten Einsatz ersetzt: schnurrt wie Kätzchen...


Zitat aus der ESU Anleitung:

Normalerweise arbeitet die Lastregelung des LokPilot Decoders
mit 40 kHz. Es kann sinnvoll sein, diese Frequenz zu halbieren.


und

Die in der Lok verbauten Entstörmittel wie Kondensatoren, Drosseln, etc.) stören die Lastregelung, können aber nicht entfernt
werden (z.B. einige ältere Gützold Loks).

Löschen Sie Bit 1 in CV 49, um die PWM-Frequenz von ca. 40 kHz
auf ca. 20 kHz zu halbieren.


Daher meine Annahme, dass eine Reduktion sinnvoll sei.

Zitat von moppe im Beitrag #7

Nein, wenn du reduziert von 40 bis 20 kHz, blieb die,Störungen und der unnötige wärmeentwicklung nur der halbe.

Der bei PIKO eingebaute 100 nF Kondensator direkt an der motorausgang der Decoder (früher die Drosseln) sind ein Fehler in der Design.
Jeder mal der Decoder sendet ein Puls von Decoder, sieht der Decoder ein Kurzschluss (obwohl es ganz kurz ist), egal ob der Decoder arbeitet mit 3, 15, 30 oder 50 kHz PWM Frequenz.

Klaua


Meine Aussage war eher generell darauf bezogen auf 20 kHz bzw. 16 kHz runter um die Lastregelung zu verbessern. C4 bei PIKO trotzdem raus ist klar.

So richtig klar ist mir das Ganze immer noch nicht. Mit den hohen PWM Frequenzen komme ich doch zwangsläufing in engere Bereiche bei der Größe der Entstörbauteile. Macht es da nicht Sinn diese Regelfrequenz abzusenken wo es halt geht. Oder welche Nachteile kauft man sich mit abgesenkter Ansteuer-/Regelfrequenz wieder ein?

Viele Grüße,
Arndt


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#10 von Heinzi , 16.03.2022 17:24

Zitat von WolleH im Beitrag #2
ESU ist weiterhin bei 40 kHz und das macht anscheinend viele Probleme.

Welcher Art sind denn die Probleme? Hat man doch doch die ganzen vergangenen Jahre überall gelesen, dass eine höhere Ansteuerfrequenz den Motor schone und ein ruhigeres laufen ergeben soll!


Gruss Heinzi
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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#11 von WolleH , 16.03.2022 17:54

Zitat von Heinzi im Beitrag #10
Zitat von WolleH im Beitrag #2
ESU ist weiterhin bei 40 kHz und das macht anscheinend viele Probleme.

Welcher Art sind denn die Probleme? Hat man doch doch die ganzen vergangenen Jahre überall gelesen, dass eine höhere Ansteuerfrequenz den Motor schone und ein ruhigeres laufen ergeben soll!

Hauptsächlich mit Piko-Loks und dem berüchtigten C4 Kondensator. In neuen Piko-Projekten hat ESU die Frequenz auch schon auf 15 kHz (!) reduziert.
Und, habe gerade noch mal nachgeschaut, Seite 24 das Kleingedruckte mit Begründung, Zimo hat beim neuen MS die 40 kHz weggelassen, gibt nur noch 20 kHz.
Und D&H hat auch "nur" 16 kHz als Standardeinstellung.
Das mit der Motorschonung trifft wohl auf Glockenankermotoren zu, ohne das jetzt explizit beweisen zu können.


Gruß
Wolfgang


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#12 von Schwanck , 16.03.2022 19:22

Zitat von Heinzi im Beitrag #10
Zitat von WolleH im Beitrag #2
ESU ist weiterhin bei 40 kHz und das macht anscheinend viele Probleme.

Welcher Art sind denn die Probleme? Hat man doch doch die ganzen vergangenen Jahre überall gelesen, dass eine höhere Ansteuerfrequenz den Motor schone und ein ruhigeres laufen ergeben soll!


Moin, moin

da wurde eben erst im Beitrag #8 der Unterschied zwischen Lastregelungsfrequenz und Ansteuerungsfrequenz des Motors, besser als PVM-Frequenz bezeichnet, klar herausgestellt und du weißt es wieder anders?


Tschüss

K.F.


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#13 von SAH , 16.03.2022 20:03

Guten Abend @WolleH (Wolfgang),

ich versuche mich mal mit einer einfachen Erklärung:
jeder Motor hat eine mechanische Hochlaufzeitkonstante, die z.B. bei Faulhaber in der Datenblättern angegeben wird. Sind nun die elektrischen Impulse länger als diese Konstante, so kann der Motor diesen mechanisch folgen. Das kann ggf. ungünstig sein. Für hochwertige Motoren wie Athlonix werden Zeitkonstanten von bis zu 1-2 ms angegeben. Das entspricht 500 bis 1000 Hz. Eine PWM von 70 Hz wie mit "nomalen Delta" ist da nicht gut. Da ist es besser mindestens eine Größenordnung höher (Faktor 10) also 10 kHz anzusetzen. Dann kann der Motor mechanisch nicht folgen.
Daneben gibt es noch eine elektrische Zeitkonstante, die darauf beruht, dass der Motor aus Spulen (=Induktivitäten) und Widerständen besteht. Diese Zeitkonstante gibt Auskunft darüber, wie schnell dass Läuferfeld auf- bzw. abgebaut wird. Tau = L / R
Für Märklinmotoren wie dem "SFCM" ist tau = 7 Ohm x 3 mH =ca. 430 µs. Daraus ergibt sich eine Grenzfrequenz von 1/21 s = ca. 2100 Hz. Bei Glockenanker BR 50.40 Franco Crosti 37040 gibt es andere Werte: 13 Ohm und 0,26 mH, tau = ca 20 µs bzw. 50 kHz.
Der letzte Punkte betrifft die Wechselwirkung zwischen Läuferspule und dem Entstörkondensator. Diese bilden einen Parallelschwingkreis (R, L und C), dessen Resonanzfrequenz von der Ansteuerung vermieden werden sollte. Man berechnet diese Frequenz nach f = 1 / (2pi x Wurzel (LC)).
L haben wir oben stehen als Beispiele, es fehlt C des Entstörmittels.
Version a aus dem Märklin 6090-Dekoder 1 mikro F, L für den "HLA typisch
3mH. Also f = 2905 Hz also fast 3kHz. Für die 700 Hz der Dekoder PWM uninteressant.
Das selbe Spiel nun mit den modernen 10 nF als Entstörkondensator ergibt dann 29058 Hz also fast 30 kHz. Wie dieser Schwingkreis dann agieren kann siehe mein Bild in meinem vorherigen Beitrag.
Es fehlt jetzt noch der Glockenankermotor mit L = 0,26 mH und wir kommen auf 98704 Hz, also fast 100 kHz. Da stören 30 kHz eher weniger.
Zum Laufgeräusch eines Reihenschlussmotors im Betrieb mit PWM, siehe mein Video als Hlrbeispiel von 50 Hz bis 100 kHz. Ab ca. 1 kHz kann der Motor weder elektrisch noch mechanisch dem PWM-Signal mehr folgen. Somit tritt der Wechselstromanteil zum Antrieb in den Hintergrund. Dadurch wird der Motor geringfügig langsamer und das Geräusch verschwindet.

. Bei höheren Frequenzen habe ich hier leider Signalverzerrungen, wie im Oazillogramm zu sehen ist, was aber dem geräuscharmen Antrieb nicht abträglich ist.

edit: tau für Spulen korrigiert und die daraus richtig gestellten Zeiten und Frequenzen geändert. Danke an @tibaum für den Hinweis

Mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#14 von tibaum , 16.03.2022 23:32

Hallo SAH,

ich muß Dich mal wieder korrigieren.
Tau eines RL-Glieds berechnet sich zu

Tau(RL) = L/R

Mit Deinen Werten ist Tau = 3mH/7Ohm = 428µs

Deine Theorie mit dem Schwinkreis geht nicht auf da der Schwingkreis von der Quellenseite (Motor-Endstufe) niederohming getrieben wird, d.h. der Innenwiderstand Ri des Treibers ist sehr viel kleiner als der Motorwiderstand Ri << 7Ohm. Damit wird der Schwinkreis sehr stark bedämpft und es kommt zu keiner Spannungserhöhung durch den Schwinkreis. Wenn es zu einer Spannungserhöhung durch den Schwingkreis kommen soll dann muß der Ri sehr groß werden aber dann kann der Motor sich nicht mehr drehen dann kein nenneswerter Strom fließt.

Wenn Du Dir Dein Bild mit den Überschwingungen aus Beitrag #4 mal aufmerksam anschaust, wirst Du feststellen das die Schwingung im Raster von 5µs ungefähr 8 bis 9 Perioden hat,
d.h. zirka 625µs bis 550µs, also eine Frequenz der Schwingung im Bereich von 1,6Mhz bis 1,8MHz. Passt also gar nicht zu Deiner Theorie.
Das Schwingen kann durch die Motorenstufe zustande kommen weil sie mit der Kapazität nicht klar kommt oder durch die Masse des Messgeräts. Wo hattest Du die Masse vom Messgerät angeschlossen bei der Messung?

Wenn Du Dir mal LT-Spice installieren würdest dann hättest Du gleich sehen können das Dein Tau nicht stimmt und das der "Schwingkreis" an einer niederohmigen Quelle nicht zum Schwingen kommt.

Gruß
Timo


 
tibaum
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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#15 von SAH , 17.03.2022 06:36

Moin Timo,

sorry mit L/R, da habe ich was verwechselt, ich korrigiere das asap.

BTW: die andere Artikelserie bearbeite ich auch noch.

Mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#16 von SAH , 17.03.2022 10:16

Moin @tibaum

Zitat von tibaum im Beitrag #14

Wenn Du Dir Dein Bild mit den Überschwingungen aus Beitrag #4 mal aufmerksam anschaust, wirst Du feststellen das die Schwingung im Raster von 5µs ungefähr 8 bis 9 Perioden hat,
d.h. zirka 625µs bis 550µs, also eine Frequenz der Schwingung im Bereich von 1,6Mhz bis 1,8MHz. Passt also gar nicht zu Deiner Theorie.
Das Schwingen kann durch die Motorenstufe zustande kommen weil sie mit der Kapazität nicht klar kommt oder durch die Masse des Messgeräts. Wo hattest Du die Masse vom Messgerät angeschlossen bei der Messung?



Du meinst wohl ns, oder? Denn 1/625µs = ca. 1,6 kHz.
Anschluss der Messleitungen an den Motoranschlüssen (also nicht mit Bezug auf Dekoder).

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#17 von BR71 , 17.03.2022 10:27

Hallo,
bei mir fahren auch alte Piko-Modelle mit Originalmotoren aus den 50-/60-ziger Jahren digital mit Lenz-Dekodern. Lenz taktet mit 23kHz.
Wenn es platzmäßig passte, habe ich die Entstör-BE dringelassen, sonst halt nur den Kondensator direkt an den Bürsten. Wenn ich mich recht entsinne, waren die um 10 .... 22nF.
Bis dato habe ich noch keinen Dekoder damit "zerstört"!
Und ja, bei der Lastregelung gibt es Probleme, besonders bei Bergabfahrten - es ruckelt eben mal ein bischen.... damit kann ich leben!

Wen es stört, der kann die Lastregelung ausschalten. Der Zug fährt dann "noch realistischer": Bergauf wird er langsamer - bergab .... na ja, mir gefällt es nicht so richtig!
Gruß Claus


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#18 von tibaum , 17.03.2022 11:22

Hallo SAH

Zitat von SAH im Beitrag #16

Zitat von tibaum im Beitrag #14

Wenn Du Dir Dein Bild mit den Überschwingungen aus Beitrag #4 mal aufmerksam anschaust, wirst Du feststellen das die Schwingung im Raster von 5µs ungefähr 8 bis 9 Perioden hat,
d.h. zirka 625µs bis 550µs, also eine Frequenz der Schwingung im Bereich von 1,6Mhz bis 1,8MHz. Passt also gar nicht zu Deiner Theorie.
Das Schwingen kann durch die Motorenstufe zustande kommen weil sie mit der Kapazität nicht klar kommt oder durch die Masse des Messgeräts. Wo hattest Du die Masse vom Messgerät angeschlossen bei der Messung?



Du meinst wohl ns, oder? Denn 1/625µs = ca. 1,6 kHz.
Anschluss der Messleitungen an den Motoranschlüssen (also nicht mit Bezug auf Dekoder).
...


Ja richtig, schreibfehler, ich meinte ns. Es sind aber eben 1,6MHz ...1,8MHz .
Wie schon geschrieben, es kommt zu keiner Resonanz des "Schwingkreises" weil das die Motorendstufe durch ihren niedrigen Innenwiderstand das gar nicht zulässt.

Bzgl. der Schwingung solltest Du mal testen ob die noch auftreten wenn der Entstörkondensator entfernt wurde. Es kann sein das der die Motorendstufe beim durchschalten beeinflusst (kapazitve Last).
Oder eben mal Messaufbau prüfen, Masseverbindung des Messgeräts ändern. Hat das Messgerät einen richtigen Tastkopf mit Koaxleitung und ganz kurzem Masseanschluß.
Selbst mit der kurzen Masseleitung eines Taskopfes kann man sich viele Störungen einfangen die eigendlich gar nicht existieren.

Gruß
Timo


 
tibaum
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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#19 von SAH , 03.04.2022 16:45

Moin @tibaum ,

ich habe die Messung an einem anderen Modell wiederholt und das selbe Bild erhalten.
Zum.Modell: 30390 mit mLD3 und HLA, PWM-Frequenz 40 kHz. Schwingungen bei 1,315 MHz Spitze-Spitze oder Tal-Tal oder mehrere Schwingungen gemessen. Die Messung erfolgte mit den beigefügten Messleitungen zum Fluke 125 Scopemeter. Messspitze mit Krokoklemme, an denen ich Nadel befestigte, die ich in die Bürstenfederhalterungen hängen kann.
Nehme ich den Kondensator weg, werden diese Schwingungen kleiner, setze ich einen 100nF parallel sind die Schwingungen weg. Der Motor ist wie folgt angeschlossen:
Dekoder --Drossel (L1 5muH) -- Motorschild links.
Motorschild links -- C1 (1nF) -- Chassis
Motorschild links -- C2 (1nF) -- Motorschild rechts
Motorschild links -- L2 (Läufer 3,2 mH) -- Motorschild rechts
Motorschild rechts -- C3 (1 nF) -- Chassis
Motorschild rechts -- Drossel (L3 4,7 muH) -- Dekoder

Die abgebildeten Schwingungen sind Resonanzen aus einem Reihenschwingkreis, also bleiben gem. Aufbau nur die Entstörmittel übrig. Daher überprüfte ich per Rechnung ob die Schwingung von der Frequenz her passt:
C1 und C3 in Reihe je 1nF, zusammen also 0,5 nF. Parallel dazu C2 mit 1 nF. Zusammen also 1,5 nF.
Zwei Drosseln L1 und L3 dazu in Reihe, Zusammen 9,7 mu H.
Resonanzfrequenz = 1 / (2 pi × sqrt (L×C)) = 1 / (2pi sqrt ( 9,7 muH x 1,5 nF)) = 1,319 MHz.
Damit sind die Entstörmittel identifiziert als Ursache für die Schwingungen.

Angeregt durch die PWM, deren Impulse jede Menge Oberschwingungen enthalten und somit ein ganzes Band an Frequenzen enthalten. Werden dabei Resonanzen getroffen, dann melden die sich und können gemessen werden.
Eine dekoderunabhängige Überprüfung mit einem Funktionsgenerator kann ich im Moment wegen eines defekten Bauteils nicht durchführen.
Der zugleich vorhandene Parallelschwingkreis mit Stromüberhöhung in Resonanz sollte bei 73 kHz sein.

Mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#20 von JoWild , 03.04.2022 17:36

Hallo,
Man sollte auch bedenken, dass Frequenzen im Hörbereich durch Resonanzerscheinungen von Bauteilen zu hörbaren Störgeräuschen führen Können. Je nach Alter des erwachsenen Hörers sind Frequenzen von 20 Hz bis knapp 20 kHz hörbar. Kleinkinder reagieren auch noch auf Frequenzen, die leicht (ggf. bis 20%) über 20 kHz liegen, eure Haustiere auf deutlich höhere bis um 50 kHz (Hunde). Die Modellbahner im sog. Rentenalter hören meist nur noch Frequenzen bis etwa 12 kHz - ist leider so, macht aber PWM-Frequenzen von 16 ... 20 kHz modellbahntauglich.


Ich wünsche allen Freude an ihrer Modellbahn
Joachim


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#21 von Schwanck , 03.04.2022 18:01

Moin zusammen,

was die Entstörung der Triebfahrzeugmotoren angeht, richte ich mich i.d.R nach den Rmpfehlungen der Decoderhersteller. Diese wissen nämlich am besten wie ihre Geräte aufgebaut sind. Wird in die Technik mit laienhaften Kenntnissen oder gar Besserwisserei einggegriffen, kann daraus sehr schnell eine stärkere Störquelle werden, die möglicherweise sogar zur Zerstörung des behandelten Decoders oder auch von Baureilen in anderen Modellen im selben Stromkreis, sogar bis hin zur Digitalzentrale führen kann.


Tschüss

K.F.


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#22 von SAH , 03.04.2022 18:32

Moin @Jowild,

das 16 kHz-Piepsen höre ich noch und es nervt gewaltig. Ich bin allerdings froh, durch die Umstellung von crt auf lcd/led-Bildschirme bzw. Fernseher nicht ganz soviel Gepiepse abzubekommen.
Modelle wie die 3411 mit 16 kHz PWM nerven mich allerdings immer noch.
Mit der App "Phyphox" der RWTH Aachen kann man unter Beachten des Eigenschutzes (nicht mit voller Lautstärke und nicht direkt die Lautsprecher ans Ohr halten) und mit Augenzwinkern einen Selbsttest durchführen (soweit das Mobile hohe Frequenzen korrekt wieder gibt). Ob diese App auch für iphones verfügbar ist, weiß ich nicht (android ja).

Mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#23 von SAH , 03.04.2022 18:36

Moin @Schwanck ,

ich verweise an dieser Stelle an die Beiträge des ehemaligen Nutzers "kleiner Rainer", der sich beruflich mit Entstörmaßnahmen und EMV-Prüfungen befasste. Empfehlungen eines Produzenten und Einhaltung der EMV-Vorschriften sind nicht das Selbe.

Mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#24 von Thinkle , 03.04.2022 21:44

Interessant, das Thema kommt zur richtigen Zeit.
Ich habe eine Kato Hobbytrain V 65 mit einem LoPi V5 digitalisiert. Die Lok stammt vom Ende der 80er und ist nicht zu digitalisierungsfreundlich aufgebaut. Die Motor-Entstörung ist unerreichnbar auf der Unterseite der Hauptplatine untergebracht und die sollte man besser nicht rausnehmen, weil man dann wohl die 8 Radschleifer nicht mehr in solche klitzekleinen Taschen gefädelt bekommt.
Die generelle Vorgehensweise bei dieser lok ist es, die Leiterbahnen des Motorkreis zu durchtrennen und so den Motor kreis vom Rest der Platine zu trennen, denn dann kann man dort die Motoranschlüsse des Decoders anschließen, dabei geht aber auch die komplette Entstörung flöten, weil die quasi die Verbindung des Motorkreis zum Rest der Platine ist.
Ich habe das quasi auch so gemacht, weil ich mir dachte: "Entstörung? Das macht schon der Decoder!" Leider stört die lok dann doch das ein oder andere Servo.

Meine simple Frage: Wie lege ich jetzt, nur mit einem Multimeter bewaffnet, einen vermutlich passenden Entstörkondensator für den Motor aus, den ich noch nachträglich da reinfummel? trial and Error durchprobieren?


Niemals sinnfreie Dogmen oder eine komplett unnötige Markenbindung auf meiner Anlage!


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RE: Entstörung von Motoren bei Digitalisierung

#25 von SAH , 03.04.2022 23:31

Moin Thinkle,

Kato hat den für dieses Modell richtig ausgelegten Kondensator als Entstörmittel eingebaut.
Wenn Du Glück hast, dann kann Dir jemand mit diesem Modell evtl. Weiterhelfen.
Oder Kato fragen.

Mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


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