Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eisenbahnstrom hochsetzen


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von Bernd F. (metallfunk)


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Hier:http://alte-modellbahnen.xobor.de/t44921f27-Starkstromloks-intern-hoch-transformieren-fuer-Umbau-auf-Volt.html

gibt es ein kleines Problem: Die historischen Spur Null Blechbahnen
von Märklin und anderen Herstellern fahren mit 20V DC.

Die "Starkstrom" Lokomotiven wurden über Vorwiderstände (Kohle-
fadenbirnen) direkt mit dem Lichtnetz 110/220V betrieben.

Heute macht man das natürlich mit einem Labornetzteil, und mit
30-40 Volt klappt das.

Nun ist das Problem der gemischte Betrieb. Eine "Starkstromlok"
wicklungsmäßig zu verändern, ist ein Sakrileg.

Ein einzulötendes Bauteil, dass die geregelte Gleichspannung
von 5-20 Volt in eine Gleich- oder Wechselspannung von 10-40 V
bringt, wäre die Lösung. Das sind Allstrommotore.

Ein Wechselrichter, der in dem Bereich zuverlässig arbeitet
und ein Trafo sollte doch gehen?

Das Ganze möglichst klein, mit geringer Verlustleistung (1 Ampere
wäre so die Leistung des Motors).

Wichtig ist, dass die Regelung vom Fahrpult weiter funktioniert.

Viele Grüße Bernd

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Bernd F. schrieb:
> Eine "Starkstromlok"
> wicklungsmäßig zu verändern, ist ein Sakrileg.

Wie wäre es, wenn du die anderen Loks mit Schaltung ausrüstest? 
Erfahrungsgemäss ist es einfacher, von 10-40VAC auf 5-20VDC zu kommen, 
als umgekehrt - dazu reicht ein Trafo mit Brückengleichrichter, oder, 
wenns hochmodern sein soll, ein ungeregelter Stepdown.

: Bearbeitet durch User
von Possetitjel (Gast)


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Bernd F. schrieb:

> Ein einzulötendes Bauteil, dass die geregelte Gleichspannung
> von 5-20 Volt in eine Gleich- oder Wechselspannung von 10-40 V
> bringt, wäre die Lösung. Das sind Allstrommotore.

Ginge es evtl. auch andersrum? Also "Starkstrom" 10V - 40V allen
Loks zuführen, aber für die "Schwachstrom-Loks" auf 5v - 20V
heruntersetzen?

Das sollte ein passender DC/DC-Wandler nämlich hinbekommen.

von Harald W. (wilhelms)


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Bernd F. schrieb:

> Ein einzulötendes Bauteil, dass die geregelte Gleichspannung
> von 5-20 Volt in eine Gleich- oder Wechselspannung von 10-40 V
> bringt, wäre die Lösung.

Das geht zwar, z.B. mit einem Leistungs-OPV, ist aber nicht mehr
so ganz trivial. Wichtig zu wissen wäre vorallendingen, welchen
Strom Du benötigst.

: Bearbeitet durch User
von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Possetitjel schrieb:
> Ginge es evtl. auch andersrum?

Hehe, 2 Blöde - ein Gedanke :-)
Falls du vom Wechselrichter nicht lassen willst, ich habe sowas mal mit 
einem Tiny45 und H-Brücke gebastelt:
http://www.schoeldgen.de/avr/
Das Projekt ganz unten. Wenn du AVRs kennst, könntest du dir das auf 
deine Dinge anpassen.

von Gerd E. (robberknight)


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Bernd F. schrieb:
> Ein Wechselrichter, der in dem Bereich zuverlässig arbeitet
> und ein Trafo sollte doch gehen?

Erscheint mir zu aufwändig.

Wie wäre es mit einem Boost-Wandler, dessen Ausgangsspannung,  z.B. mit 
einem Opamp, abhängig von der Eingangsspannung geregelt wird.

Da wandelst Du von DC auf DC, es sind also kein Wechselrichter oder 
Trafos  nötig. Nur ein normaler Stepup/Boost-Wandler und halt die 
spezielle Regelungsschaltung, die die Ausgangsspannung von der 
Eingangsspannung abhängig macht.

von Wolfgang (Gast)


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Bernd F. schrieb:
> Das Ganze möglichst klein, ...

"möglichst klein" ist astronomisch teuer. Und für ungenutzten Raum gibt 
es sowieso kein Geld zurück. Es reicht, wenn das Ding so klein ist, dass 
es sich in dem verfügbaren Raum unterbringen läßt.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die billigsten DC/DC-Wandler arbeiten ohne Stabilisierung. Ich weiß aber 
nicht, wenn das wirklich 30 Watt sind, ob es so große ungeregelte gibt.
Und wie weit der lineare Bereich geht, in dem die Ausgangsspannung der 
Eingangsspannung folgt weiß ich auch nicht.

von Feldkurat K. (feldkurat)


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Wolfgang schrieb:
> Es reicht, wenn das Ding so klein ist, dass
> es sich in dem verfügbaren Raum unterbringen läßt.

Ach?!

SCNR

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Hab mal bei tracopower gesucht, aber dort heisst "unregulated" oder 
"non-regulted" nur, dass die Ausgangsspannung mit der Last schwankt. 
Abhängikeit von der Eingangsspannung ist nur um 1%, das ist zu wenig.

von Michael B. (laberkopp)


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Bernd F. schrieb:
> 1 Ampere wäre so die Leistung des Motors

Erst mal muss man Elektronik nicht nach der Dauerleistung auslegen, 
sondern nach dem Blockierstom = Anlaufstrom.

Bernd F. schrieb:
> Ein einzulötendes Bauteil, dass die geregelte Gleichspannung
> von 5-20 Volt in eine Gleich- oder Wechselspannung von 10-40 V
> bringt, wäre die Lösung. Das sind Allstrommotore.

Bei Gleichstrombetrieb eines Allstrommotors reicht eine geringere 
Spannung als bei 50Hz Wechselstrombetrieb. Wohl deine 30-40V, die du am 
Labornetzteil ermittelt hast.
Also 20V auf 40V, wobei die Mindestbetriebsspannung 5V beträgt, und 
nicht geregelt werden soll sondern die schwankende Eingangsspannugn so 
an den Ausgang weitergeleitet werden soll.

Also ein Step Up Wandler mit festem Tastverhältnis, dazu tut es ein 
NE555 der mit einem MOSFET Strom durch eine Spule abschaltet, und ein 
Tastverhältnis von 66% zu 33%. Das ist aber auszulegen auf den 
Anlaufstrom, sonst bräuchte man eine Strombegrezung weil die Spule in 
Sättigung einen Kurzschluss am MOSFET verursacht und die Schaltung 
abraucht.
1
+5..20V ---+--Spule--+---|>|---+
2
           |         |         |
3
       +------+      |         |
4
       |IR2151|-----|I MOSFET (M) Motor   
5
       +------+      |S        |
6
           |         |         |
7
GND -------+---------+---------+


Wie fährt die Lok eiegntlich rückwärts beim Allstrommmotor, willst du 
das bei Gleichsapnnung durch umpolen erreichen ? Die Schaltung wäre 
nicht verpolungsfest.

von Bernd F. (metallfunk)


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Michael B. schrieb:

> Wie fährt die Lok eiegntlich rückwärts beim Allstrommmotor, willst du
> das bei Gleichsapnnung durch umpolen erreichen ? Die Schaltung wäre
> nicht verpolungsfest.

Verpolungsfest sollte es sein, weil die "Schwachstrom"-Loks einen
eingebauten Gleichrichter (Selen) haben und Vor-und Rückwärts fahren.
Es könnte also sein, dass jemand den Trafo auf Rückwärts stellt.

Die "Starkstrom"-Loks werden direkt an der Lok umgeschaltet.
Hier wird die Ständerwicklung gedreht. Eine ferngesteuerte Richtungs-
änderung funktioniert nicht.

Das Ganze stammt ja aus einer Zeit, als dauerhafte Permanentmagnete
noch nicht erfunden waren.

Grüße Bernd

: Bearbeitet durch User
von Thomas E. (Firma: Thomas Eckmann Informationst.) (thomase)


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Bernd F. schrieb:
> Ein einzulötendes Bauteil, dass die geregelte Gleichspannung
> von 5-20 Volt in eine Gleich- oder Wechselspannung von 10-40 V
> bringt, wäre die Lösung. Das sind Allstrommotore.

Wie wäre es denn mit einer NF-Spannung von, naja, 10KHz? Die wird auf 
die Gleichspannung einfach draufaddiert.

In die Lok kommt ein Kondensator, der den Gleichtstromanteil rausfiltert 
und danach richtest du die NF gleich. Die anderen Motoren bekommen DC 
und sollten sich von dieser hohen Frequenz nicht stören lassen.

Sowas hat man früher, also bevor es DCC & Co. gab, für eine unabhängige 
Beleuchtung auch gemacht. Und viele Analogbahner machen das heute 
bestimmt auch noch so.

von Bernd F. (metallfunk)


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: Bearbeitet durch User
von Die VDE weint (Gast)


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Hallo

einfach nur Geil :-)

15000V (wohl auch schon damals die Nennspannung bei der Bahn) / 220V (ja 
nicht 230Volt - wir sprechen hier von etwa den Jahr 1920) macht etwa 68.
Da hat man wohl auch die Spannung entsprechend den Maßstab (na ja 
zumindest ganz grob - aber richtige Modelle waren das sowieso nicht) 
herunter gerechnet.

Ich frage mich nur warum ?
Schon alleine von Platzbedarf war das doch sowieso nur ein Spielzeug für 
Kinder (und  deren Väter - damals noch ohne Genderwahn) von wohlhabenden 
Eltern - für einen kleinen Transformator hätte es bei den entsprechenden 
Preisen doch noch reichen sollen - oder sollten auch schon vor fast 100 
Jahren die Firmen nur auf Gewinnmaximierung interessiert gewesen sein ? 
;-)

Die VDE weint

von Bernd F. (metallfunk)


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Die VDE weint schrieb:
> Hallo
>
> einfach nur Geil :-)
>
> 15000V (wohl auch schon damals die Nennspannung bei der Bahn) / 220V (ja
> nicht 230Volt - wir sprechen hier von etwa den Jahr 1920) macht etwa 68.
> Da hat man wohl auch die Spannung entsprechend den Maßstab (na ja
> zumindest ganz grob - aber richtige Modelle waren das sowieso nicht)
> herunter gerechnet.
>
> Ich frage mich nur warum ?
> Schon alleine von Platzbedarf war das doch sowieso nur ein Spielzeug für
> Kinder (und  deren Väter - damals noch ohne Genderwahn) von wohlhabenden
> Eltern - für einen kleinen Transformator hätte es bei den entsprechenden
> Preisen doch noch reichen sollen - oder sollten auch schon vor fast 100
> Jahren die Firmen nur auf Gewinnmaximierung interessiert gewesen sein ?
> ;-)
>
> Die VDE weint

Das war "damals" ein Gleichstromnetz!
Den Trafo konntest du in die Tonne treten. Es gab aber motorische
Umformer. Damit konnte man die Spannung runtersetzen.

Aber damals war man wohl nicht so empfindlich. 110 Volt im Kinderzimmer,
kein Problem? Diese Starkstromvariantenwurden dann auch recht schnell
verboten.

Nun findet man doch immer wieder solche Loks. Daheim baust du dir
eine Strecke, hängst das Labornetzteil dran und freust dich, wenn das
Ding surrt.

Bei einer Gemeinschaftsanlage laufen 98% mit 20 V DC.
Mal so ein altes Stück mitlaufen zu lassen, geht halt nicht so
einfach.

Dazu wird die Lösung gesucht.

Grüße Bernd

von Schreiber (Gast)


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Bernd F. schrieb:
> Das war "damals" ein Gleichstromnetz!
> Den Trafo konntest du in die Tonne treten. Es gab aber motorische
> Umformer. Damit konnte man die Spannung runtersetzen.

Alternativ gab es Zerhacker und Vorschaltwiderstände/Glühlampen. Hat 
beides Funktioniert, zumindest bei den damals Haushaltsüblichen 
Leistungen.

Wechselstrom gab es damals übrigens auch schon. Ortsabhängig...

Damals gab es üblicherweise entweder 110V oder 220V und das ganze 
entweder als Wechselstrom oder als Gleichstrom.
Bei Drehstromnetzen war es teilweise üblich, dass die 220V in 
Dreieckschaltung (also ohne Nulleiter) erreicht wurden, in einigen 
wenigen Altbauvierteln ist das noch heute so.
Dementsprechend waren früher Allstromgeräte sehr beliebt...

von Bernd F. (metallfunk)


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Dann gab es um 1910 jede Menge Leute, die hatten überhaupt keinen
Strom. Die Lösung war natürlich die Lok mit Uhrwerk.

Aber man wollte ja "modern" sein.

http://alte-modellbahnen.xobor.de/t34420f23-Bing-und-der-fruehe-Schwachstrombetrieb-mit-Darstellung-von-Elementen.html

Viel Spaß beim Lesen.
Grüße Bernd

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Die Amper hochskillen!

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Beitrag "Re: Frage zum Stromkrieg"
da ist auch ein Motorumformer für DC zu sehen

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Nochmal zur Eingangsfrage. Ein Step-up-DC/DC-Wandler, z.B. der gute alte 
LM2577
http://www.ti.com/product/lm2577?keyMatch=lm2577&tisearch=Search-EN-Everything
müsste so am Feedback-Eingang beschaltet werden, dass die 
Ausgangsspannung der Eingangsspannung folgt, mit einer "Verstärkung" von 
etwa 2-fach.
Von der Spannung und Ausgangsleistung sollte der etwa passen.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Bernd F. schrieb:
> Verpolungsfest sollte es sein, weil die "Schwachstrom"-Loks einen
> eingebauten Gleichrichter (Selen) haben und Vor-und Rückwärts fahren.

Dann würde ich die Schaltung 2 mal aufbauen, jeweis mit einer Diode 
gegen Verpolung geschützt, und die Ausgänge die ja schon Dioden haben 
kommen an den Motor, dessen Ständerwicklung per Brückengleichrichter 
dahinter.

So fährt auch die alte Lok je nach Polung vor und rückwärts, allerdimgs 
wurd man due Diidenverluste dzrch ein etwas höheres 
Übersetzungsverhältnis wieder ausgleichen müssen.

von Dirk J. (dirk-cebu)


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MaWin schrieb:
> allerdimgs wurd man due Diidenverluste dzrch

Hä?

von Michael B. (laberkopp)


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Christoph K. schrieb:
> Nochmal zur Eingangsfrage. Ein Step-up-DC/DC-Wandler, z.B. der gute alte
> LM2577 müsste so am Feedback-Eingang beschaltet werden, dass die
> Ausgangsspannung der Eingangsspannung folgt, mit einer "Verstärkung" von
> etwa 2-fach.

Dafür hast du natürlich (k)eine Lösung ?

Sie erfordert nämlich einen analog-Multiplizierer.

Man braucht auch keinen veralberten Regler wenn man nur verdoppeln will.

von Gerd E. (robberknight)


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Michael B. schrieb:
> Christoph K. schrieb:
>> Nochmal zur Eingangsfrage. Ein Step-up-DC/DC-Wandler, z.B. der gute alte
>> LM2577 müsste so am Feedback-Eingang beschaltet werden, dass die
>> Ausgangsspannung der Eingangsspannung folgt, mit einer "Verstärkung" von
>> etwa 2-fach.
>
> Dafür hast du natürlich (k)eine Lösung ?
>
> Sie erfordert nämlich einen analog-Multiplizierer.

Der Opamp ist schon ein paar Jahre erfunden. Du musst hier ja nicht 
beliebige Werte spannungsgesteuert miteinander multiplizieren, sondern 
die Eingangsspannung mit einem festen Faktor. Das kannst Du über den 
Feedbackwiderstand an einem Opamp machen.

Damit kann man dann in den Feedback des Spannungsreglers gehen, z.B. des 
LM2577, und einen Strom abziehen und so die Ausgangsspannung erhöhen.

Eine Alternative wäre ein Regler, bei dem man direkt Zugriff auf die 
Referenz-Seite des Opamps hat. Dort ist es bequemer eine externe 
Spannungsvorgabe zu machen. Ein Beispiel für einen solchen Regler wäre 
der TL494.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Gerd E. schrieb:
>> Sie erfordert nämlich einen analog-Multiplizierer.
>
> Der Opamp ist schon ein paar Jahre erfunden. Du musst hier ja nicht
> beliebige Werte spannungsgesteuert miteinander multiplizieren, sondern
> die Eingangsspannung mit einem festen Faktor. Das kannst Du über den
> Feedbackwiderstand an einem Opamp machen.
>
> Damit kann man dann in den Feedback des Spannungsreglers gehen, z.B. des
> LM2577, und einen Strom abziehen und so die Ausgangsspannung erhöhen.

Echt ?

Die Schaltung will ich (simuliert) sehen.

von Gerd E. (robberknight)


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Michael B. schrieb:
>> Damit kann man dann in den Feedback des Spannungsreglers gehen, z.B. des
>> LM2577, und einen Strom abziehen und so die Ausgangsspannung erhöhen.
>
> Echt ?

Ja, echt. Der Feedback-Pin eines Spannungsreglers hängt ja normal an 
einem Spannungsteiler. Wenn Du aus der Mitte des Spannungsteilers einen 
Strom abziehst, machst Du aus dem normalen, unbelasteten Spannungsteiler 
einen belasteten. Damit kannst Du die Spannung in der Mitte des 
Spannungsteilers gezielt beeinflussen und damit eben auch die 
Ausgangsspannung des Spannungsreglers.

Aber wie ich geschrieben habe fände ich hier den TL494 eleganter, auch 
wenn es ein älteres Bauteil ist.

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> Aber wie ich geschrieben habe fände ich hier den TL494 eleganter, auch
> wenn es ein älteres Bauteil ist.

Passt auch besser zur historischen Lok. :-)

von Michael B. (laberkopp)


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Gerd E. schrieb:
> Ja, echt. Der Feedback-Pin eines Spannungsreglers hängt ja normal an
> einem Spannungsteiler. Wenn Du aus der Mitte des Spannungsteilers einen
> Strom abziehst, machst Du aus dem normalen, unbelasteten Spannungsteiler
> einen belasteten. Damit kannst Du die Spannung in der Mitte des
> Spannungsteilers gezielt beeinflussen und damit eben auch die
> Ausgangsspannung des Spannungsreglers.

Ja gut, abhängig von der Eingangsspannung, und wie ?

von Thomas E. (picalic)


Angehängte Dateien:

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Im Prinzip würde es so gehen:

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas E. schrieb:
> Im Prinzip würde es so gehen:

Ok, geht.

von Noch so ein (Gast)


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Wer hat die Teile eigentlich StarkSTROM Lokomotiven genannt und wann?

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