THEMA: Betrieb von Glockenankermotoren

> Allerdings ergibt sich hierbei ein Problem mit den Glockenankermotoren, sie lassen sich so nicht regeln.

???

Mit *jedem* Fahrgerät lässt sich *jeder* Motor STEUERN, auch Faulis (Ob das dem Fauli gut tut ist eine andere Frage...). Für eine MotorREGELUNG brauchst du ein Fahrgerät mit eingebautem Regler, z.B. Lastausgleich ist eine echte Motorregelung.

Die meisten Fahrgeräte werden zwar auch Fahrregler genannt, aber eine "Regelung" im Sinn der Mess- und Regeltechnik entsteht erst, wenn ich sehe, dass der Zug bergab schneller wird, und den Knopf entsprechend zurückdrehe. Das ist dann eine optische Istwert-Efassung, Istwert-Sollwert-Vergleich in meinem Kopf und Ansteuerung des Stellgliedes durch meine Hand. Funktioniert zwar auch, ist aber nicht das, was man landläufig unter "Motorregelung" versteht.

Zur PWM: Das Problem ist, dass bei einem steilen Flankenanstieg nicht die gesamte zugeführte Energie in Bewegung umgesetzt werden kann. Diese Verlustenergie wird in Wärme umgewandelt. Es entsteht also bei PWM mehr Wärme als bei geglättetem oder ungeglättetem Gleichstrom. Diese Wärme muss abgeführt werden können. Bauartbedingt können Faulis weniger Wärme aufnehmen als konventionelle Motoren.

Man sagt, dass für Faulis hochfrequente PWM (> 10kHz) erforderlich sei. Es kommt also auf die Pulsfrequenz deiner PC-Steuerung an. Und dann kommt es auch auf die Sauberkeit und die Form des Ausgangssignals deiner PC-Steuerung an. Denn ich habe jahrelang meine Fauli-Loks mit 100Hz PWM von Roco ASC-1000 und Lauer PCC 100-32 betrieben (bei vorbildlich langsamer Geschwindigkeit) - war nie ein Problem. Als ich dann aber mit dem Aristocraft Funkregler gefahren bin (400Hz PWM mit 30V Nadelimpuls an der Aufwärtsflanke), war es zu viel des Schlechten.

Heute fahre ich mit gewöhnlichem ungeglättetem Gleichstrom.

Mehr Info:
http://k.f.geering.info/modellbahn/technik/PwmFahrpulte_Laborversuch.htm
http://k.f.geering.info/modellbahn/technik/handregler.htm

Felix

Hi!
Die Glockenankermotore mögen die niedrigen PWMs auch wegen der geringen Masse der Käfige nicht. Durch die PWM werden die Käfige bewegt und die üblichen Bronzesinterlager schlagen aus. Dann bleibt der Rotor eventuell stecken.

Lösung: im Fahrzeug das Gleissignal glätten. Ist nur leider in N nihct vernünftig hin zu bekommen. Bleibt nur klassische DC Betriebsart oder digital mit einem Decoder der 16kHz PWM macht.

Hallo

Vielen Dank Felix und Arnold für Eure Antworten.

Bei der PC-Steuerung handelt es sich um Groupie MEB Tron.

http://www.groupiemebtron.de/

Pulsfrequenz liegt bei ca. 100Hz, in wie weit diese Sauber ist und welche Form sie hat weiß ich nicht, Messungen sind auch derzeitig nicht möglich, da sie Abgebaut ist.

Frage nach, weil ich mir eine 44er oder 52er anschaffen könnte,........

Danke Jens

Jens,

weiteres zu diesem Thema:

Auch Glockenankermotore lassen sich mittels Pulsweiten- oder Pulsbreitenmodulation ansteuern. Allerdings greifen die mechanischen Kräfte an den Ankerleitern selbst und nicht - wie bei Standard-Motoren - am Ankereisen an. Dies führt grundsätzlich zu einer geringeren Lebensdauer der Ankerleiter und damit des Motors.

Als Gegenmaßnahme dient - wie Arnold schon sagte - eine wirklich hohe PWM-Frequenz von 16kHz. Durch diese hohe Frequenz wird die Belastung des Motors wegen der niedrigeren elektrischen (Strom steigt bei Spannungsbeaufschlagung schneller an als beim Standardmotor) und mechanischen Zeitkonstante (geringeres Trägheitsmoment als Standardmotor) reduziert. D.h. ein großer "Kraftstoß" muss in viele, kleinere und weichere aufgesteilt werden.

Mit 100Hz wirst Du Deine Faulis recht schnell zerstören.

Gruß
Burkhard

Hallo Jens,
laß Dich bitte nicht unnötig nervös machen!
Ein Gleichstrommotor, egal welcher, der eine Nennspannung von 12 Volt hat, kann auch mit diesen 12 Volt betrieben werden. Da ist es nun völlig egal, ob reine Gleichspannung oder irgendwie geartete Impulse angelegt werden.
Das wichtigste an Impulsen ist dabei nur, daß   k e i n e   Spannungsspitzen größer als die erlaubten 12 Volt entstehen.

>>Mit 100Hz wirst Du Deine Faulis recht schnell zerstören.<<
Frage an Burkhard : Was bedeutet denn genau >recht schnell<? Hast Du denn schon einen Glockenankermotor durch Impulse kapputtgefahren? Sprichst Du aus Erfahrung?

Glockenankermotore haben eine Betriebsdauer von mehr als 10000 Betriebsstunden bei Nennlast. Das entspricht einem Dauerbetrieb von 417 Tagen oder 1Jahr und 2 Monate!!!
Andersrum, wenn Du jeden Tag die Lok für 1 Stunde fahren läßt, dann sind die 10000 Stunden erst in mehr als 27 Jahren erreicht. Da sind wohl alle möglichen andere Dinge schon kaputt, bevor der Motor den Geist aufgibt.

Dieses Forum lebt von Erfahrungswerten - darum ist es nicht notwendig technische Grenzbereiche zu diskutieren, in die ein Modellbahner nur äußerst selten gelangen dürfte.
Diese Diskussion um die Lebensdauer von Glockenankermotoren wurde ja schon mehrfach im Forum gestartet. Jedoch ist mir noch kein einziger Fall von einem durch Impulse zerstörten Glockenankermotor bekannt geworden.

LG,
Peter

@5
Die Frage ist leicht geklärt, es dauert auch nicht all zu lange man muss nicht übermäßig lange warten. Nimm einen Fauli, betreibe ihn mit niederfrequenter PWM und lass ihn laufen. Nach wenigen Stunden wirst Dich ums' aberschalten nicht mehr kümmern müssen weil er sich so und so nicht mehr dreht. In einem Fahrzeug mit Last geht es noich schneller!

Ich hab's extra mit einem Originalfauli ausprobiert, weil es sich für mich auch nicht sofort erschlossen hat weshalb ein 100Hz PWM den Motor killen sollte. Es war in einem H0 Modell, Lok fuhr etwa eine Stunde, ab etwa 30' sonderbare Geräusche und nach etwa 1 Stunde war's aus. Der Motor hatte Lagerschäden, drehte sich schwer.

Spannungsspitzen sind immer schlecht, aber Motore überleben das relativ gut weil sie auch niederohmig genug sind, diese energiemäßig schwachen aber spannungsmäßig hohen Spitzen zu fressen. Problematisch für alle Motore werden hohe Ströme, die durch zu hohe Versorgungsspannung verursacht werden. Davon können alle Digitalfahrer ein Lied singen die mehr als 14V am Gleis haben. Alle Motore altern dann übermäßig schnell, Kohlen arbeiten sich ab, Anker verdrecken. Auch Faulies tut das nicht gut.

Also lassen wir die Kirche im Dorf. Nachdenken was Schäden verursachen kann oder Herstellerangaben lesen. Wer's nicht glaubt kanns ja ausprobieren

Das kann ich auch (aus Erfahrung) bestätigen. Ich hatte einen 1319, angesteuert von einem LE102. Der Motor lebte etwa 140 Stunden.

Gruß Jens

@5

Hallo Peter, ich denke Deine Frage bezüglich praktischer Erfahrung an mich hat sich durch die bereits von dritter Seite gegebenen Antworten erledigt.

Die Herstellerangaben von Maxon oder Faulhaber habe ich nicht gelesen. Aber dafür die von Kühn, Tams, Uhlenbrock, etc. sowie etliche Erfahrungsberichte von geschädigten Glockenankermotorbesitzern

@ Arnold
Ich teile Deine Einschätzung hinsichtlich der Gefährlichkeit von Spannungsspitzen und der Strombelastung. Allerdings wird eine Lok im Fahrbetrieb den Strom abhängig von der mechanischen Belastung ziehen. Mit der Spannung hat dieser Strom wenig zu tun, da sich die Drehzahl des Motors entsprechend höher einstellt. Für PWM-getriebene Motore ist die Sache etwas komplizierter, gilt aber im Prinzip auch, da sich die stromlose Dauer bei höherer Spannung erhöht und die Ankerverluste gleich bleiben.

Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass die Lager schon nach kurzer Zeit defekt sind. Hast Du den Motor danach auseinandergenommen und Deine Diagnose damit bestätigt ?

Gruß
Burkhard

Hallo,
soweit ich das mal gelesen habe geht es weniger um die Wellenlager sondern eher um die Wicklungen.
Die sind ja nicht wie herkömmlich auf nen Eisenanker gewickelt sondern vergossen.
Durch die Stromimpulse treten dann große mech. Belastungen auf, die diese Vergussmasse und somit die Wicklungen beschädigen können.

Oder habe ich da was Falsch verstanden?

Gruß Jörg

@9

Hallo Jörg,
Deine Info würde meine in Antwort 5 geäußerte Theorie stützen.
Hast Du zufälligerweise noch die Quellenangabe dazu ?

Viele Grüße,
Burkhard

Hallo Burkhard,
ich weiß leider auch nicht mehr wo ich das her hab. Könnte sein das es mal im Modelleisenbahner stand. Dürfte aber schon einige Järchen her sein (ich glaub in der Zeit wo es mit diesen Motoren anfing).

Ich glaub die Wicklungen sind ja sogar nicht unbedingt vergossen sondern so gewickelt das sie sich selbst in Form halten.

Gruß Jörg

@8 Burkhard

Zur Stromaufnahme: DC Motore, auch Faulis & Co., nehmen Energie auf, beim Drehen erzeugt die EMK eine Gegenspannung wodurch dann ein Gleichgewicht entsteht und sich eine gewisse Drehzahl einstellt. Wenn man den Motor rein Ohmsch betrachtet mit seinem niedrigen Widerstand müsste weit mehr Strom fließen als es tatsächlich passiert. Die GegenEMK verschiebt da die verhältnisse gewaltig.
Bei höherer mechanischer Belastung braucht er dann mehr Strom um diese Balance zu erreichen.
Ausschlaggebend ist da die angelegte Spannung, daher wird der Motor bei höherer Spannung auch schneller drehen, nimmt auch mehr Strom auf. Klar ist die Theorie dahinter von ergänzenden mechanischen Einflüssen wie Reibung, Luftwiderstand, elektrischer Widerstand und ähnlichem begleitet.

Also höhere Gleisspannungen belasten die Motore tatsächlich stärker, das "Ziel" der EMK liegt ja höher. Solang' die Motore dafür konstruiert sind ist das ja kein Problem, nur im MoBa Bereich hat man es üblicherweise mit 10-12V Motore zu tun. Das ist halt das Problem. Es gibt esben viele Modellbahner die sich lieber 50-100 Euro bei der DigiZentrale sparen um einige hundert Euro an Ersatzteilen (Motore, Lämpchen udglm)zu kaufen. Das zu vermitteln, das Verständniss für die Zusammenhänge zu schaffen, dass das grober Unfug ist, ist leider kaum gelungen. Das war der kern meiner Bemühungen.

Auch herkömmliche Motore kann man mit der Impulsbreitensteuerung killen. Mir ist das vor einigen Jahren auf einer Ausstellung bei der Minitrix-BR 52 (ältere Ausführung) nach ca. 10 Tagen Ausstellungsbetrieb gelungen, der Kollektor hatte sich zerlegt(sicher durch Wärmeentwicklung)!

Seitdem lasse ich die Finger von solchen Steuerungen.

Gruß
Roland

@12

Hallo Arnold,
d'accord !
Jedoch ziehen meine (Arnold-)Loks über einen recht weiten Geschwindigkeitsbereich so ziemlich denselben Strom. Erst bei besonders hohen, d.h. nicht wirklichkeitsgetreuen Geschwindigkeiten, so ab 10 Volt, steigen auch die erwähnten Verluste und damit auch der Strom an.

Allerdings wird der Digitalfahrer die maximale Geschwindigkeit durch den entsprechenden CV reduzieren, d.h. die Pulsdauer wird verringert. Somit fließen die sicherlich höheren Ströme nur für eine kürzere Zeit. Die Ankerkupferverluste bleiben dabei gleich. Insofern sehe ich das Problem bei den Motoren nicht. Lediglich einen höheren Verschleiß an Kohlebürsten kann ich mir vorstellen.

Bezüglich der Lämpchen muss ich Dir recht geben, deren Lebensdauer wird durch die höhere Spannung herabgesetzt. Aber auch hier gibt es bei den meisten Dekodern die Möglichkeit des Dimmens, so dass die Wärmeentwicklung - und diese killt die Lämpchen - auf normale Werte reduziert werden kann.

Viele Grüße
Burkhard

Hallo

Vielen Dank allen Beitragsschreibern.

Mit meiner Entscheidung 2001 für Groupie MEB Tron war mir das Problem der Glockenankermotorem bekannt.

Zum damaligen Zeitpunkt war Digital einfach zu Teuer,  21Züge rollten auf der Anlage und es gab nur die BR58 von Trix mit dem Motor, das es nun mehrere Serienloks mit dem Motor gibt, war damals für mich nicht ab zusehen.
Übrigens hatte ich 3einhalb Jahre Groupie in Betrieb, ohne Probleme mit den Fahrzeugen oder der Steuerung selbst.
Durch Fam.-Änderungen gibt es derzeitig keinen Platz für eine Anlage.
Wenn der Platz da ist, werde ich mir wieder eine "Fahranlage" bauen, das gefällt mir am besten  

Die Frage stellte ich deshalb, weil sich ja die Moba Technik weiter entwickelt hat und es hätte ja sein können das es hierfür  eine Lösung gibt, für die Bahner die ihrer alte Anlage mit Impulsbreitensteuerung fahren nicht Umrüsten wollten....

Danke noch mal an alle  

Jens Büttner

Hallo Jens

Groupie MEB Tron ist eine Kopie der Gahler & Ringstmeier MpC. Auch die MpC wird mit Pulsbreitensteuerung betrieben (240 Stufen). Ich benutze diese seit 8 Jahren. In meinem  Fuhrpark sind ca. 20 Fahrzeuge mit Glockenankermotor, ab Werk oder selbst umgebaut, darunter auch MTX 52 und 44. Bislang hatte ich noch mit keinem dieser Modelle irgendwelche Motorprobleme. Insofern sieht es wohl in der Praxis etwas anders aus als in der Theorie oder bei Extremtests.

Falls Du aber trotzdem Bedenken hast, gibt es auch eine Lösung: Einen Decoder mit guten Analogeigenschaften einbauen. Da kannst Du dann den Motor hochfrequent ansteuern. (Wobei sich mir als RF-Ingenieur etwas die Haare stäuben, zu solchen Frequenzen (20 kHz) "Hochfrequenz" zu sagen.) Dazu könnten dann die "Digitalos" die passenden Empfehlungen zu Typ und CVs geben.

HTH

Dietrich

Hallo Dietrich

Dies mit dem Decoder habe auch schon mit Hr. Huebsch besprochen, er sieht als Problem in den Pausen zwischen den Impulsen und dem daraus folgenden Problem was der Decoder machen soll wenn er "Stromlos" ist...... und es dann eventl. neue Probleme geben kann/könnte.

Leider kann ich es auch nicht mal testen, da Groupie MEB Tron gerade "Winterschlaf" hält.

Danke Jens  


Beitrag editiert am 28. 12. 2007 16:42.

@16
"Falls Du aber trotzdem Bedenken hast, gibt es auch eine Lösung: Einen Decoder mit guten Analogeigenschaften einbauen."

Ich denke, dass der SLX 870 gute Analogeigenschaften besitzt. Dennoch musste ich mit Bedauern feststellen, dass er die Pulsbreitensteuerung meiner MpC nicht verträgt. Er interpretiert die Signale offenbar falsch, so dass die Lok nur hin- und herruckelnd auf dem Gleis steht. Damit musste ich meine Idee von einem kontrollierten Mischbetrieb zunächst einmal ad acta  legen.

Gruß
K.U.Müller

Hallo Karl

Hast Du es auch schon mal ohne Decoder versucht ?  

Und was mich noch  Interessieren würde ob Du und Dietrich den gleichen Aufbau/Modul für die Fahrspannungsversorgung habt  ?  

Bei Groupie ist das ja Frei wählbar......., selbst weiß ich jetzt auch nicht mal genau was ich da habe, also welchen Trafo u.s.w.  


Gruß Jens  

Beitrag editiert am 28. 12. 2007 17:28.

Pulsbreitensteuerung (MpC) und Digitaldecoder:

ESU Loksound Micro: GFN-Desiro fährt vorwärts ohne Probleme, rückwärts aber nicht. Abhilfe: Ein 1k-Ohm-Widerstand im Fahrzeug als Zusatzlast zwischen rechter und linker Schiene. Ich vermute, dass die Besetztmeldespannung der MpC das Problem war, und durch die zusätzliche Last klein genug wurde, um nicht mehr zu stören. (Alternativ liesse sich auch eine Innenbeleuchtung als Last einbauen.)

MTX-SXonly-"Zwangs"-Decoder: Krokodil, TuHi-211 und Neubau-01 fahren vor- und rückwärts. Manchmal jedoch beim Langsamfahren etwas "hakelig" (abruptes Bremsen oder Anfahren). Das stört alledings weniger, daher habe ich hier noch nicht weiter nach Abhilfe geforscht.

Dietrich