Glockenanker vs Reihenschluss

#1 von SAH , 16.10.2022 21:31

Guten Abend @vik,

diesen Artikel habe ich aus der Serie zu Hochleitungsmotoren abgetrennt, da dereen Inhalt wohl in eine völlig andere Richtung gehen wird.
Zuerst das Zitat:

Zitat von vikr im Beitrag Märklin 5 Pol (Anker) Hochleistungsmotor
Hallo Stephan-Alexander,
Zitat von SAH im Beitrag Märklin 5 Pol (Anker) Hochleistungsmotor
Bzgl. Effizienz (Wirkungsgrad): die Nettostromaufnahme dieser Motoren ist sehr klein. Aus Versorgungsspannung, Anschlusswiderstand und Mindeststromaufnahme lässt sich der maximal erreichbare, elektrische Wirkungsgrad berechnen, siehe auch online-Rechner naximaler, elektrischer Wirkungsgrad. Du kannst die Daten nahezu aller Faulhabermotoren einsetzen und vom Hersteller genannten Wirkungsgrade werden Dir angezeigt. Bitte ausprobieren! Das funktioniert auch mit allen anderen DC-Motoren.Wird der Motor an ein vielstufiges Getriebe mit vielen Verlusten angeschlossen, steigt die Stromaufnahme und der maximal erreichbare Wirkungsgrad sinkt. Bei DC-Motoren, also auch Glockenankermotoren steigt der Strom linear mit der Belastung: doppelte Last = doppelter Strom (= vierfache Wärme grob geschätzt). Beim Reihenschlussmotor steigt der Strom mit der Wurzel aus der Belastung: doppelte Last, 1,4 facher Strom (doppelte Wärme grob geschätzt).Schwellenwert ab der der Reihenschlussmotor besser ist: ca. 18% von I_max aus U/R für den Lokleerlauf.Wahrscheinlich alle Befürworter von Glockenankermotoren liegen in der Belastung (im Leerlauf!) und wahrscheinlich die Meisten unter Belastung bei deutlich unter 18% I_max.
nichts ist praktischer als eine gute Theorie, wenn man sie selber experimentell bestätigt hat,
Das klingt eher, als hättest Du noch keine eigenen Messungen durchgeführt?


alle Theorie ist grau, den Spruch kenne ich auch. Indes: Messungen durchzuführen geht einfach, Auswerten wird umfangreich. Um daraus die gewünschten Daten für obige Aussage heraus zu holen, ist noch mehr Aufwand erforderlich. Für den Anfang beschränker ich mich auf die Märklinbaureihe E50, welche ich in drei Versionen intensiv getestet habe:
Sinus 3, Glockenanker und "normaler" Motor. Die Ergebnisse habe ich unter Vergleichsfahrten BR E50/150 zusammengefasst. Einen so überragenden Vorteil des Glockenankermotors gegenüber den anderen kann ich zumindest nicht erkennen.

In anderen Modellen gibt es aus dem Märklinsortiment zwei Richtungen:
a) Umrüstungen einer vorhandenen Konstruktion auf Glockenanker unter weitgehender Beibehaltung des Getriebes
b) Neukonstruktionen mit Glockenanker und dafür ausgelegtem Getriebe.

Die unter a) fallenden Modelle tauschen den originären Motor gegen einen Gockenanker aus, um die Effizienz zu erhöhen. Dabei wird außer Acht gelassen, dass die Getriebe für Reihenschlussmotore ausgelegt sind: sie bedeuten für den Motor eine gewisse Grundlast, sodass bei Lastabwurf (Zug entkuppelt sich) der Motor nicht via Durchdrehen zerstört wird. Diese Grundlast ist nicht unerheblich was man wie folgt erkennen kann: um eine Erhöhung des Strom auf 141% des Leerlaufwerts zu erreichen, muss eine gaze Palette an Wagen angehängt werden.
Die Anzahl der angehängten Wagen entsprechen dann in ihrem Fahrwiderstand genau dem Widerstand des Getriebes. (Last Proportional I²). Unter diesen Bedingungen liegt die Stromaufnahme eines Glockenankers schon beim doppelten (Last Proportional I). An einigen Modellen habe ich das im Beisein des Besitzers mit geringer Last durchgeführt. Hohe Lasten haben wir aus Sicherheitsgründen (d.h. die Besitzer hatten darum gebeten) nicht durchgeführt.
Modelle, die unter b) fallen haben "die besten Motore" und die schlechtesten Getriebe. Provokant ausgedrückt: "Rolls Royce auf dem Misthaufen". Wie komme ich zu dieser Behauptung?
Unzweifelhaft ist die hohe Effizienz des Motors alleine (ich gehe davon aus, daß Du den Wirkungsgradrechner auch ausprobiert hast). Schaue ich mir das Getriebe an, so haben wir in manchen Fällen eine ganze Kette von Getriebestufen (wie bei der BR 18,1, 05, usw.) oder Schneckenantrieb (welcher wirtschaftlicher ist). Im Fall der 18.1 habe ich hier bereits einige Ergebnisse unter Vergleichsfahrten BR 18.1 Märklin zusammengefasst.
Die Motoren bewegen sich sehr leise und sind bei "richtiger" Ansteuerung (3311) auch in der Lage viel zu ziehen.
Aufgrund der Stromaufnahme ist in den ausgewählten Modellen der maximale elektrische Wirkungsgrad von 3311, 3411 und 3513 nicht bei 78% sondern deutlich niedriger. Speziell die 3411 verliert aufgrund der Ansteuerung (überlagerte PWM mit Tastgrad 0,55) massiv an Leistungsfähigkeit. Das Getriebe ist mehrstufig, Wie Du am Datenvergleich (link in der Monografie) erkennen kannst und schlägt mit ca. 48% zu Buche. Am Ende kommt bei 3311 und 3513 mehr raus, als theortisch zu erwarten, was ein gutes Zeichenist. Die 160% bei der 3513 führe ich auf die im Analogbetrieb funktionierende regelung zurück.
Dem Gegenüber stehen die BR 18.4 und 18.3, die ich ebenfalls getestet habe: Vergtleichsfahrten BR 18.4 und 18.3 Märklin. Das Getriebe ist hier mit wenigen Stufenund aus Metall. Der Getriebewirkungsgrad erreicht ca. 78% (Also 30 Prozentpunkt mehr als bei der 18,1). Dagegen ist der elektrische Wirkungsgrad kleiner als bei den 18.1-Modellen. Hier kommt nun der Vorteil der zu meist (außer 26506) Reihenschlussmotoren zum Vorschein: mit 19 bis 31% zwar weniger als beim Glockenanker, doch insgesamt besser. Man achte in diesem zusammenhang auch auf die Anzahl der vom Modell in der Ebene oder in 3% Steigung ziehbaren Wagenmodelle. Diese liegt bei den ursprünglichen LFCM3-Konstruktionen jenseits von Gut und Böse, bei DCM in vergleichbarer Größenordnung (das Rheingoldlokmodell 26506 lasse ich hier mal weg).

Vielleicht kann ich irgendwann mal, noch weitere Glockenankermodelle testen.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn


Stephan-Alexander Heyn
www.sheyn.de/Modellbahn/index.php


Goshiny hat sich bedankt!
SAH  
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