Hallo zusammen,

vor sehr langer Zeit, als ich noch keine Ahnung von Digital hatte, habe ich eine Märklin 111 digitalisiert, sie aber bestenfalls selten mal analog gefahren, digital nur zum Test mit einer alten Central Station.

Das Besondere an der Digitalisierung war, dass ich die Feldspule erhalten habe und trotzdem mit einem "normalen" ESU Lokpilot 2 das Gerät zum fahren brachte.

Heute wundere ich mich über mich selbst, aber damals war das noch nicht so mit Infos aus dem Netz holen und so und von Hamo-Magneten hatte ich bis dato auch noch nichts gehört.

Also habe ich die Eigenschaft des Allstrommotors genutzt ihn an die Motorausgänge des Dekoders, wie an eine Gleichstromquelle angeschlossen,,wobei noch nicht einmal das so richtig stimmt.

Ich habe nämlich einen (graues Kabel) Anschluss an einen der Motoranschlüsse gelötet und den anderen Anschluss (oranges Kabel) mittels zweier Dioden an die beiden Feldspulenanschlüsse und den Feldspulenausgang an den zweiten Motoranschluss.

Im Ergebniss fließt der Strom zunächst durch die Feldspule, bis er den Motor erreicht. Zu mitunter heutigen Überraschung funktioniert das sogar ganz passabel. Nur beim Anfahren gibt es Probleme, weil ja mit nur langsam wachsender Fahrstromspannung das Magnetfeld auch nur langsam gestärkt wird?

Hier mal ein Bild, vom Aufbau:



Ich vermute mal, dass man bei diesem Aufbau keinerlei Motorregelung erreicht. Ich werde wohl das "Kunstwerk" demnächst beenden und der Lok noch einen Dauermagneten spendieren, damit die Fahreigenschaften dann doch noch deutlich besser werden.

Oder gibt es eine Möglichkeit, wie man dieses Prinzip mit den Dioden noch verfeinern kann, um der Lok das Anfahren besser zu ermöglichen?

Fragt sich und euch

Thomas (WiTo)

Der Strom durch deine Feldspule kann schnell genug steigen, um problemloses Anfahren zu ermöglichen. Das Problem liegt woanders: So eine Erregerspule erreicht nicht die Feldstärke eines guten Dauermagneten. Aber nur mit einem starken Feld erzielst du auch hohes Drehmoment und gute Langsamfahreigenschaften.

Es gibt dazu einen Trick: Die Feldspule besteht ja im Prinzip aus zwei separaten, gegensinnig gewickelten Spulen. Beim Betrieb mit Gleichstrom kannst du beide nutzen. Und das geht so: Durch einen Brückengleichrichter sorgst du dafür, dass sie stets in die gleiche Richtung vom Strom durchflossen werden. Wenn der Decoder umpolt, bleibt die Richtung des Feldes erhalten. So bekommst du einen stärkeren Erregermagneten bei gleichem Ankerstrom.



Die Regelung wird natürlich so nicht funktionieren, aber das Anfahrverhalten wird sich verbessern. Während die Leistung des Motors etwa gleich bleibt, wird die Höchstgeschwindigkeit halbiert und zum Ausgleich das Drehmoment verdoppelt. (Das alles gilt nur näherungsweise.)

Zitat von Der Ruinenbaumeister

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Es gibt dazu einen Trick: Die Feldspule besteht ja im Prinzip aus zwei separaten, gegensinnig gewickelten Spulen. Beim Betrieb mit Gleichstrom kannst du beide nutzen. Und das geht so: Durch einen Brückengleichrichter sorgst du dafür, dass sie stets in die gleiche Richtung vom Strom durchflossen werden. Wenn der Decoder umpolt, bleibt die Richtung des Feldes erhalten. So bekommst du einen stärkeren Erregermagneten bei gleichem Ankerstrom.

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Hallo Clemens,

das klingt interessant und bringt mich auf eine noch verwegenere Idee. Wie wäre es denn, wenn ich die Feldspulen mit dem blauen Dauerplus des Dekoders und einem Funktionsausfang verbinde. Das müsste dann auch ein stabiles Magnetfeld erzeugen. Ich müsste dann halt nur den Motor erst mal einschalten, indem ich die Funktionstaste betätige. Für eine E-Lok wäre das sogar vorbildnah, weil man dort ja auch erst den Hauptschalter betätigen muss, bevor man losfahren kann.

Ich denke, das müsste funktionieren. Feldspule an Plus und f1 und den Motor dann ganz normal an das graue und Orange Kabel anschließen. Ich denke, das probier ich aus.

Wwnn ich beide Feldspulen nutze, wird dann auch in diesem Fall die Vmax halbiert?

Wäre kein Problem, weil die Lok eh recht schnell ist und ich bei mir nur relativ langsam fahre.

In jedem Fall danke ich dir schon mal für die interessante Anregung und deine ausführlichen Ausführungen.

Herzliche Grüße

Thomas (WiTo)

Ich weiß nicht, wen du mit Christian meinst. Wie dem auch sei, die Feldspulen an den Funktionsausgang anzuschließen ist keine gute Idee. Sie können sonst überhitzen, und wenn's dumm läuft stehst du danach mit einer durchgebrannten Spule und einem durchgebrannten Decoder da.

Bei einem Reihenschlussmotor wird der Strom dadurch begrenzt, dass durch die Flussverkettung zwischen Erregerspule und Anker in diesen beiden Elementen Spannungen induziert werden, die der Betriebsspannung entgegengesetzt sind. Dadurch wird der Motorstrom begrenzt. Wenn du die Erregerspule an einen Funktionsausgang hängst, fehlt dieser Effekt. Der Strom wird im Stillstand nur noch durch den ohmschen Widerstand der Spule begrenzt, und der wird nicht ausreichen.

Ausnahme: Du dimmst den Ausgang weit genug herunter. Du hättest dann einen Nebenschlussmotor. Der lässt sich dann wieder wie ein permanenterregter Motor regeln, aber ihm fehlt das hohe Anfahrdrehmoment des Reihenschlussmotors.

Zitat von Der Ruinenbaumeister

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Ich weiß nicht, wen du mit Christian meinst. Wie dem auch sei, die Feldspulen an den Funktionsausgang anzuschließen ist keine gute Idee. Sie können sonst überhitzen, und wenn's dumm läuft stehst du danach mit einer durchgebrannten Spule und einem durchgebrannten Decoder da.

Bei einem Reihenschlussmotor wird der Strom dadurch begrenzt, dass durch die Flussverkettung zwischen Erregerspule und Anker in diesen beiden Elementen Spannungen induziert werden, die der Betriebsspannung entgegengesetzt sind. Dadurch wird der Motorstrom begrenzt. Wenn du die Erregerspule an einen Funktionsausgang hängst, fehlt dieser Effekt. Der Strom wird im Stillstand nur noch durch den ohmschen Widerstand der Spule begrenzt, und der wird nicht ausreichen.

Ausnahme: Du dimmst den Ausgang weit genug herunter. Du hättest dann einen Nebenschlussmotor. Der lässt sich dann wieder wie ein permanenterregter Motor regeln, aber ihm fehlt das hohe Anfahrdrehmoment des Reihenschlussmotors.

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Hallo nochmal Clemens,

Wow, du antwortest ja flot. Zu flott, um deinen Namen in meinem Beitrag noch zu korrigieren. Da du den Gruß in deine Signatur stehen hast, könnte ich beim Zitieren nicht mehr nach dem Namen schauen und ich hatte nur irgendwas mit C im Kopf. Sorry für die falsche Namensangabe.

Nun noch mal zum fachlichen. Du scheinst ein echter Motorexperte zu sein! Respekt, das klingt alles sehr konkret. Dass der elektrische Widerstand der Spülen zu wenig sein könnte, um den Funktionsausgang vor dem Durchbrennen zu bewahren, daran habe ich nicht gedacht. Gut, dass du mir das gleich erklärt hast.

Dann habe ich noch eine Frage zu deiner Schaltung. Das Quadraht ist der Glechrichter, richtig? Aber da sind die Eingänge mit ~ gekennzeichnet, aber der Motorausgang des Dekoders liefert mir doch schon Gleichstrom. Oder verhindert der Gleichrichter auf diese Weise das Umpolen für die Spule? Das hättest du offenbar in diner ersten Antwort gemeint.

Na, dann werde ich mal schauen, was ich daraus mache. Leide habe ich grade keinen Brückengleichrichter zur Hand, sonst könnte ich das gleich mal ausprobieren und dir vom Ergebnis berichten.

Trotzdem danke für die Infos und nochmal sorry wegen des falschen Namens.

Herzliche Grüße

Thomas (WiTo)

Zitat von Der Ruinenbaumeister

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Wenn du die Erregerspule an einen Funktionsausgang hängst, fehlt dieser Effekt. Der Strom wird im Stillstand nur noch durch den ohmschen Widerstand der Spule begrenzt, und der wird nicht ausreichen.

Ausnahme: Du dimmst den Ausgang weit genug herunter..

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Hallo Clemens,

eine Frage noch. Dass herunterregeln könnte ich doch zum Beispiel mit einem Verbraucher, etwa einem Birnchen, erreichen, dass ich in Reihe dazwischen schalte, oder?

Gruß

Thomas (WiTo)

Ja, du könntest ein Birnchen in der Tat als Vorwiderstand verwenden und den Erregerstrom so begrenzen. Das würde ich aber nicht tun. Der Funktionsausgang liefert eben nur vergleichweise wenig Strom. Mehr Drehmoment (und damit besseres Anfahrverhalten) bekommst du nur mit hohem Erregerstrom, also mit der oben dargestellten Schaltung. Gleichzeitig geht bei der Reihenschlussmaschine der Strom mit steigender Geschwindigkeit auch wieder zurück. Du verbrauchst somit weniger Energie und der Motor erwärmt sich weniger.

Der Gleichrichter hat den Zweck, dass der Strom in der Erregerspule immer in die gleiche Richtung fließt. Beim Fahrtrichtungswechsel polt der Decoder die Motorspannung um. Dadurch läuft der Motor in die andere Richtung. Wenn das Erregerfeld auch umgepolt würde, würde der Motor stattdessen in die gleiche Richtung weiterlaufen. (Es ist wie in der Mathematik. Multipliziere eine Zahl zweimal mit -1, und es kommt wieder die gleiche Zahl heraus.)

So lässt sich übrigens auch erklären, warum der Reihenschlussmotor beim Betrieb mit Wechselspannung stets in die gleiche Richtung läuft. Anker und Feldspule werden gleichzeitig umgepolt. Dagegen würde ein permanenterregter Motor nur sinnlos hin- und herpendeln, da er hundert Mal in der Sekunde versuchen würde, die Richtung zu wechseln.

Hallo Thomas,

es geht einfacher, das Thema ist schon 2 - 3 Jahre alt, lese dir mal die Beiträge durch:
viewtopic.php?f=21&t=70911
viewtopic.php?f=5&t=97056&hilit=Lastregelung+f%C3%BCr+Wechselstrommotoren

http://tams-elektronik-shop.de/epages/64...oducts/70-0210x

lg
tron24

Guten Morgen Thomas, Clemens und tron24,

@tron24 und Thomas: zusätzlich zum Link von tron24 (herzlichen Dank!) noch eine Schaltungsverbesserung: viewtopic.php?p=1218682#p1218682

@Clemens: die Feldspulen unabhängig vom Läufer mit Gleichstrom zu versorgen macht keinen Nebenschlussmotor, sondern einen Fremderregten Motor draus. Der Unterschied ist bei Veränderung der Betriebsspannung zu sehen: der FEM wird nahezu linear schneller, weil das Feld konstant bleibt, beim NSM ist keine Linearität bis zur Sättigung vorhanden.
Dadurch wird auch die Regelgüte erheblich eingeschränkt im Fall des NSM während sie beim FEM wie allseits bekannt, gut bis sehr gut funktioniert (weil die Dekoder auch darauf optimiert sind).

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Hallo zusammen,

vielen Dank für eure tatkräftige Unterstützung und die fachliche Beratung. Zum Teil muss ich aber gestehen, dass ich an der ein oder anderen Stelle aussteigen musste, soweit reichen meine Elektronkkenntnisse dann doch nicht (mehr).

Aber ich denke, dass die Idee mit dem Lastregeladapter die einfachste Lösung sein sollte, wenn man nicht gleich auf einen inzwischen ja gut zu bekommenden Decoder für Allstrommoteren zurückgreifen möchte. Das habe ich bis jetzt einmal gemacht und bin einigermaßen zufrieden, aber die Sache mit dem LRA probier ich auch mal aus.

Ähnlich, wie M-artin in einem der Links, bekomme ich es bei einigen Loks nicht übers Herz dort am Motor rum zu basteln, den Umschalter ausbauen, das geht gerade noch so.

Da der LAR letztlich sogar billiger als eine Hamomagnet ist, wäre das eine auch wirtschaftlich interessante Alternative für Allstrommotoren die man trotzdem mit hochwertigen Decodern ausstatten will.

Ich werde euch sobald ich ein Projekt umgesetzt habe, über meine Erfoge informieren.

Bis dahin alles Gute

Thomas (WiTo)

@Stephan: Danke für die Korrektur. Ich werde mir auch deine Messreihen einmal genauer ansehen. Du hast im zweiten Dokument schon geschrieben, dass mit einer Reihenschaltung der Erregerspulen eine Verbesserung denkbar wäre. Gibt es dazu schon neue Erkenntnisse? Prinzipiell wäre ja eine weitere Verbesserung der Langsamfahreigenschaften zu erwarten.

Hallo Zusammen,
mal eine ganz andere Idee.
Kollektor an den den Decoder wie einen Gleichstrommotor.
Die in Reihe geschalteten Feldspulen mit Gleichrichter direkt ans Gleis.
Hat das schon mal jemand getestet?
Volker

Bei einem Widerstand der beiden Feldspulen von 8 Ohm ergäbe das einen Strom von etwa 2 Ampere und eine Verlustleistung von 32 Watt. Die Feldspule würde einfach abrauchen. Besser nicht ausprobieren!

Guten Abend Roberto und Volker,

@Roberto: mit der LRA-Schaltung und seiner Erweiterung ist das mit dem Reihenschlussmotor sehr wohl möglich, da die Elkos eine Spannung am Feldmagnet aufrecht erhalten. Die bekannten Dekoder sind jedoch auf die Größenordnung der Rückmeldung via Umlaufspannung/EMK nur bedingt geeignet, da sie auf fremderregte Motoren hin optimiert sind.
In gewissen Grenzen ist das auch ohne Kondensatoren möglich, wenn man die Reihenschlussmotoren via Dioden an sehr guten und robusten Dekodern betreibt.

@Volker: den Feldmagneten auch in Reihenschaltung direkt an der (digitalen) Schienenspannung zu betreiben ist keine gute Idee: z.B. 12VDC (DC-Anteil im MMS) an 8-12 Ohm macht 1 bis 1,5A durch den Feldmagneten. Das ist viel zuviel!

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Guten Abend Clemens,

da die Digitalspannung eine hochfrequente Wechselspannung (DCC) oder eine Mischspannung (MMS) ist, ist die Rechnung etwas anders:
DCC: 8,4kHz und Reihenschlussinduktivität (20mH), reicht hier der Strom nicht aus.
MMS: 4,8kHz und Reihenschlussinduktivität (20mH), der AC-Anteil reicht nicht aus, der DC-Anteil ist irgendwo zwischen 11 und 14V, dadurch wird der Strom trotzdem noch zu groß.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Volker ging davon aus, dass ein Gleichrichter verwendet wird. Damit können wir mit dem ohmschen Widerstand rechnen.

Hallo Zusammen,
der Gleichrichter sollte nur den Stromfluß in immer der gleichen Richtung bewirken.
Da kein Elko hinter dem Gleichrichter wäre es immer noch eine Impulsspannung, die auch noch 1,4V geringer als die Gleisspannung ist.
Volker

Guten Abend Clemens und Volker,

da habe ich doch das wichtigste überlesen!
Doch selbst nach Gleichrichtung ist der Strom noch zu groß: die Motoren werden schon bei 1/3 des errechneten Stroms sehr warm (>30°C Übertemperatur).

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Guten Abend Roberto,

Zitat von Roberto

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warum sollten die Bekannten Dekoder die Größenordnung der Rückmeldung via GegenEMK nur bedingt geeignet sein? Das funktioniert doch nur mit Permanent erregten Motoren.

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Ich beziehe mich in meinen Ausführungen auf den LRA mit Reihenschlussmotor.

Zitat von Roberto

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Beim Reihenschlussmotor mit Gleichrichter sperrt der Gleichrichter die Generierte Gleichspannung des Rotors, kann also vom Dekoder nicht gemessen werden. Ohne Gleichrichter müsste man die Feldspule mit einem Ungepolten und grossen Kondensator puffern das sich ja die Polarität je nach Fahrtrichtung ändert. Damit würde sich in den Impulspausen die Kondensatorspannung mit der Rotorspannung addieren. Das würde eine ziemlich steile Gegenemkkurve ergeben was einer zuverlässigen Regelung sehr abträglich wäre. Mit Dioden funktioniert dies sowiso nicht. Oder wie stellst du dir einen Schaltung mit Dioden vor? Man darf die GegenEMK nicht mit der Gegeninduktion verwechseln. Die GegenEMK wird vom Rotorbetrieb als Generator erzeugt. Diese steht erst nach einer Gewissen Zeit nach abschalten der Sannung zur Verfügung. Vorher wird noch ein Gegenimpuls durch die Gegeninduktion erzeugt.
Auf jeden Falle ist das ersetzen der Feldspule durch einen Permanentmagnet die einfachste und beste Methode.

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Hast Du Dir die LRA-Dokumente durchgelesen?
In Kurzform: die Elkos parallel zur Feldmagnetspule puffern die Spannung am Magneten: in Impulspausen werden diese über die Spule entladen (Magnetfeld) während sich der Läufer weiter dreht. Die induzierte Spannung ist zwar recht klein, aber nachweisbar. Mit hilfe eines ungepolten Kondensators (LRA+) wird diese Spannung gepuffert und die Rückmeldung zum Dekoder erheblich verbessert.
Somit ist der LRA die kostengünstigste und einfachste Methode, nicht der Permanentmagnet.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Guten Tag Roberto,

Zitat von Roberto

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Hallo, was ist LRA?

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das ist der Lastregeladapter von Tams, dessen Entwicklung hier im Forum schon veröffentlicht wurde. Siehe auch der Beitrag von tron24 und meinen Kommentar hierzu.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Guten Tag Clemens,

Zitat von Der Ruinenbaumeister

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@Stephan: Danke für die Korrektur. Ich werde mir auch deine Messreihen einmal genauer ansehen. Du hast im zweiten Dokument schon geschrieben, dass mit einer Reihenschaltung der Erregerspulen eine Verbesserung denkbar wäre. Gibt es dazu schon neue Erkenntnisse? Prinzipiell wäre ja eine weitere Verbesserung der Langsamfahreigenschaften zu erwarten.

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dieser Umbau (Feldmagnet in Reihe lassen mit gekoppelter Reihenschaltung hinter einem Gleichrichter und fettem Elko) lohnt sich nur für große Spuren wie 0 oder 1. Durch die Reihenschaltung der Feldspulen verdoppelt sich die Feldstärke näherungsweise, wodurch die zurückgemeldete, induzierte Spannung sich ebenfalls verdoppelt. Dadurch kann das Signal aucxh besser verarbeitet werden. In H0 prinzipiell auch machbar; aufgrund der damit verbundenen Anforderungen an die Kenntnisse und handwerklichen Fähigkeiten des Umbauers für die meisten Modellbahner weniger geeignet.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Hallo Zusammen,

laut Zimo Anleitung, soll das Ganze so funktionieren, habe es selbst noch nicht probiert.

Zitat

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Hallo Zusammen,

laut Zimo Anleitung, soll das Ganze so funktionieren, habe es selbst noch nicht probiert.

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Funktioniert diese Schaltung auch mit der Regelung? Bisher hat es immer geheissen, dass eine Regelung damit nicht geht.

Hat schon mal jemand versucht, die Regelparameter mit dieser Schaltung so einzustellen, dass die Lok eine Lastregelung hat?

Guten Abend Martin,

ja ich. Die Auswirkungen waren absurde Werte für die Motorregelung, die zudem kaum nachvollziehbar waren und vom jeweiligen Betriebszustand abhingen. Nach 45 Minuten Dauerbetrieb war der Dekoder defekt. Dies führte dann zur Entwicklung des LRA.

Mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn