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Die eingesetzte Technik
Definitionen und Fakten

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Spannungsversorgung allgemein: Beschreibung der Stromquellen


Hinweis:
Wenn andere als die vom Hersteller empfohlenen Trafos eingesetzt werden sollen, ist zu beachten, daß auf der Primärseite stets die lebensgefährliche Netzspannung von 230V~ anliegt; daher dürfen nur Experten, die aufgrund ihrer Ausbildung dazu befugt sind, diese Geräte aufbauen und unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften in Betrieb nehmen!
Der Betrieb selbst ist nur im vollisolierten, geschlossenen Gehäuse zulässig.
(Und wenn Dir Dein Leben schon egal ist, dann denk wenigsten an die (Nachbars-) Kinder, die die Bahn vielleicht mal sehen wollen, oder an den Putzteufel, der ausgerechnet "da hinten" an den Klemmen mit dem nassen Lappen rumfummelt !!)
Weiterhin ist es aus Sicherheitsgründen unerläßlich, die Stecker aller verwendeten Trafos über eine Steckerleiste oder Steckdosengruppe gleichzeitig zu schalten und dafür Sorge zu tragen, daß niemals bei laufender Anlage einer Stecker gezogen wird. Aufgrund der weiter unten erläuterten Problematik der Gesamtmasse könnte sonst an diesem gezogenen Stecker lebensgefährliche Netzspannung von 230V~ anliegen !!
Soweit das Wort zum Montag.


Zum Betrieb der Anlage erforderliche Spannungsquellen und deren Spezifikation:

Das Problem der Gesamtmasse Das gemeinsame Potential aller Spannungsquellen ist die Masse 0, braun. Beim Zusammenschalten der Masse der Wechselstromtrafos ist darauf zu achten, daß dies phasenrichtig erfolgt, da ansonsten die Spannung zwischen zwei gleichnamigen Polen (z.B. L - L) nicht Null ist, sondern das doppelte der Nennspannung beträgt!
Der Test erfolgt wie im den Märklinanleitungen beschrieben, indem die Massepole 0 direkt und die Ausgänge B bei mittlerer Stellung des Fahrreglers über eine Glühlampe verbunden werden; diese darf nicht leuchten! Wenn sie leuchtet, muß ein Netzstecker um 180° gedreht werden.
Dieser Test ist mit jedem Trafo zu wiederholen.
Zur Vereinfachung ist es daher sinnvoll, alle Trafos über einen Hauptschalter aus- und einzuschalten.
Die Masse aller Stromquellen wird direkt miteinander verbunden, die erfolgt am sichersten über eine braune Ringleitung mit ausreichendem Querschnitt, je nach Anlagengröße 0,5 bis 2,5mm2.

Eine direkte Verbindung der übrigen gleichnamigen Pole (L-L, B-B) verschiedener Trafos/Spannungsquellen ist nicht zulässig, da zum einen durch die eventuellen Ausgleichströme die Trafos belastet werden (Wärme, Kosten) und zum anderen beim Ziehen des Netzsteckers eines AC-Trafos an diesem (durch Rückwärtsspeisung) die volle Netzspannung anliegt: wer diesen vermeintlich lose herumliegenden Stecker anfasst, erhält einen lebensgefährlichen Schlag!
Bei Digitalkreisen gilt dies sinngemäß. Dabei kommt es aber nur zur Vernichtung des aufwendig erzeugten Digtalsignals, ein Rückspeisung kann hier nicht auftreten.
Die Versorgungstrafos der einzelnen Digitalkomponenten dürfen nicht untereinander verbunden werden, da die Verbindung auf der Gleichstromseite erfolgt.

Wenn also alle Trafos phasenrichtig angeschlossen sind und es keine Verbindung ausser der gemeinsamen Masseleitung gibt, so existiert auch kein Problem mit der Gesamtmasse. Man kann hingegen sogar absolut sicher sein, daß gegenüber dem Gleispotential "0" keine höheren Spannungen als die zu erwartendenen auftreten können.

Verbinden der Gesamtmasse mit dem Null- oder Erdpotential des Hauses.
Ganz alte Märklin Trafos (wie der Super 280) hatten eine dreipolige Zuleitung, bei der der Schutzkontakt (N bzw. PE) auf eine seitliche Klemme am Trafo geführt wurde und somit mit der Masse 0 der Gleisanlage verbunden werden konnte.
Dies ist heute nicht mehr erlaubt. Die Schutzklasse der Trafos erfordert die unbedingte Trennung von Primär- und Sekundärseite, was durch die Verbindung der Gleismasse 0 mit dem Schutzleiter PE aufgehoben würde, da PE spätestens im Zählerkasten mit dem "Rück"leiter N verbunden ist. Als Folge erlischt die Betriebserlaubnis des Trafos.
Technisch gesehen spricht nichts gegen den Anschluß des Masse an den Schutzleiter, wenn ein FI-Personenschutzschalter in dem Stromkreis vorhanden ist. Dies würde sogar verhindern, da bei einem zugegebenermaßen unwahrscheinlichen Defekt in einem Trafo die Netzspannung unbemerkt an den Gleisen anläge.



Verwendete Kabelfarben und Bezeichnungen


Übersicht
Bezeichnung Symbol Farbe Spannung Hinweis
BahnstromBrot 0 - 24V~Fahrspannung der Lokomotiven
GleichstromGschwarz 12V=Versorgung der Elektronikmodule
LichtstromL1gelb 16V~Versorgung der Magnetartikel
LichtstromL2weiß 12V~Versorgung der Laternen von Magnetartikeln
LichtstromL3grau 12V~Versorgung der übrigen Leuchtmittel
Masse0braun 0VRückleitung von Bahn-, Licht- und Gleichstrom
Masse0blau 0Vgeschaltete Rückleitung von Magnetartikeln




Ausführung der Verkabelung


Man kann grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Verkabelungstypen sowie beliebigen Mischformen unterscheiden:

Realisierung:
Es kommt eine Mischform zum Einsatz:

Grundsätzlich wird in der unmittelbaren Nähe eines jeden Verbrauchers eine lösbare Verbindung mittels Klemmblock / Lüsterklemme gesetzt, um im Fehlerfall die Spannungen einfacher messen zu können und das Betriebsmittel leichter auswechseln zu können. Dieser Klemmblock umfasst alle Anschlußleitungen des Betriebsmittels, diese werden ohne weitere Zugentlastung vom Gerät zur Klemme verlegt.




Märklin Motoren


Konventionelle Märklinlokomotiven sind mit Reihenschlußmotoren ausgestattet und somit Allstromloks. Sie erzeugen sich unabhängig von der Stromart (Gleich- oder Wechselstrom) das zur Drehbewegung des Motorankers erforderliche Magnetfeld selbst. Zur Drehrichtungsänderung wird das Feld umgepolt; dies wird in der Praxis durch das Umschalten gegensinnig gewickelter Stator-Feldspulen erreicht.

Es gibt inzwischen eine ganze Menge verschiedener Ausführungen dieser Motoren.
Ursprünglich wurden alle Loks mit einem Scheibenkollektormotor ausgerüstet (FCM = Flat ComMutator), den es in drei Ausführungen gab (gibt):
  • SFCM (Small FCM) - Standardmodell
  • LFCM (Large FCM) - erhöhte Zugkraft, in Modellen wie 01, 44, V200, E94, ...
  • SLFCM (Superlarge FCM) - aus der Spur 0/1 Entwicklung, in den 50. Jahre in Modellen wie Gußtriebwagen oder Krokodil eingesetzt
    Ab den 70. Jahren wurde der Trommelkollektormotor eingeführt (DCM Drum Commutator), hier wird vor allem zwischen drei- und fünfpoligen Anker unterschieden.
    Insbesondere die fünfpoligen Anker (5-Stern-Antrieb) sind als Schnelläufer bekannt.



    Vor- und Nachteile der diskreten Elektronik


    Einige mögen sich an dieser Stelle fragen: "Warum setzt der noch eine so veraltete Technik mit diskreten Transistoren, Dioden und vereinzelten CMOS-ICs ein?".
    Die Antwort darauf ist zunächst relativ simpel: ich habe von dem Zeugs kistenweise rumliegen; PICs, GALs oder Mikrocontroller müsste ich kaufen.
    Weiterhin sind Modellbahner in aller Regel keine Elektronik- und Programmierprofis, so daß der Nachbauanreiz bei einer hochintegrierten Schaltung mit CustomerICs schnell gegen Null geht. (So geht es zumindest mir)
    Bei Störungen läßt sich in der gewählten Bauweise problemlos das defekte Bauteile wechseln; bei höher integrierten Bausteinen wechselt man dann statt der drei Pins eines Transistors 16Pins (und 5 funktionierende Transistoren) des TreiberICs.
    Die Stromversorgung gestaltet sich ebenfalls recht einfach; es genügt eine stabilisierte 12V/1A Versorgung für die Elektronik von etwa 10 Modulen.
    Und letztlich möchte ich an der Schaltung nix verdienen, denn was wäre einfacher, als die Diodenmatrix in ein GAL zu packen und dieses für 25,00EUR an Nachbau-Interessierte zu verscherbeln?
    Als Nachteil steht demgegenüber der (zahlenmäßig) hohe Bauteilaufwand, die höhere Verlustleistung der gesamten Schaltung sowie die Platinengröße.




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    Letzte Aktualisierung: 12.10.02