Rollmaterial Lokomotiven 20 V

Rollmaterial
Lokomotiven
20 V-Loks Gleichstrom
413
F. Rinderknecht
23.07.2008
Anleitung
1.
Geschichte
Mit Gleichstrom zu betreibende Lokomotiven wurden in der Zeit zwischen 1935 und dem zweiten
Weltkrieg angeboten. Die Fernumschaltung der Loks wurde einheitlich Schaltung 70/.. benannt.
1.1
Spur 0
Die 70er-Motore wiesen eine Statorwicklung mit Mittenanzapfung auf. Dadurch standen zwei Wicklungen zur Verfügung, die über Selenzellen selektiv angesteuert werden konnten. Das Ergebnis war die
am Steuergerät (Fernschalter) vorbestimmte Fahrtrichtung.
Die Schaltung kam nur bei Loks ab der Grösse E oder CS zum Einsatz. Die 70/er-Schaltung wurde
nicht für 2-motorige Loks angeboten (CCS). Die 70/er-Schaltung konnte sich wegen der technischen
Unzulänglichkeiten – Belastbarkeit und Alterungsverhalten der Selenzellen – nicht durchsetzen. Diese
Einschränkung fiel erst mit der Verfügbarkeit von Siliziumdioden dahin.
Für den Einsatz der 70/er-Schaltung wurde werkseitig empfohlen, nur eine Lok pro Stromkreis fahren
zu lassen, um den Fahrstromgleichrichter (13374 in Wechselstromnetzen) nicht zu überlasten. Dadurch spielte für den Betrieb die effektive Schaltung des Statoranschlusses keine Rolle.
1.2
Spur I
Motoren für Gleichstromfernsteuerung (70/..) kamen für die Spur I keine ins Angebot, da die verfügbaren Selenzellen bei der Fahrstromversorgung den zu erwartenden Strömen nicht ohne weiteres gewachsen waren. Eine Neuentwicklung eines stärkeren Fernschalters kam wohl kaum mehr in Frage.
1.3
Sonderanfertigungen in Spur 0
Prototypen für kleinere 70/er-Motoren (Mittenanschluss an der Feldwicklung) haben wohl existiert. So
ist die Versuchslok zur 67/er-(Wechselstrom-)Steuerung aus technischen Gründen zur Vereinfachung
des Umschaltrelais mit einem solchen Motor bestückt.
–
2.
Einstellung und Wartung
2.1
Allgemeine Merkmale
Stromart
Wie bereits erwähnt, sind die Lokomotiven mit Hauptstrommotoren ausgerüstet, die eine
Feldwicklung mit Mittenanzapfung haben. Durch die Vorschaltung von zwei zugehörigen
Gleichrichterzellen in die Stromzuführung der beiden Teilwicklungen wurde die Fernumschaltmöglichkeit geschaffen.
Für den Betrieb an Spielertreffen wird normalerweise ein Gleichstrom-Fahrtrichtungswechsler vorausgesetzt (also gemäss der Schaltung 70/.. von Märklin).
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Die Motoren der kleinen Spur 00 Bahn waren gleich ausgelegt. Allerdings konnte hier mit
einem entsprechenden Aufsteckmodul zwischen Handschaltung und Gleichrichterumschaltung gewählt werden. Die Motorkonstruktion trug die Kennnummer 700 – wohl in Anlehnung an die Schaltung 70/.. der Spur 0.
–
–
–
–
Stromrichtung/Fahrtrichtung (bei Gleichstrombetrieb)
Konventionsgemäss liegt bei Spielertreffen für Vorwärtsfahrt (Hauptfahrtrichtung) der positive Pol am Mittelleiter. Die umgekehrte Polung ist aber bei Original-Märklin-Lokomotiven
oft auch nachweisbar. Das heisst dann, dass solche Loks in einer Spielumgebung, die ein
Mehrzugsystem mit einschliesst, nicht in Betrieb genommen werden können, ohne dass in
die Verdrahtung eingegriffen wird. Da damit aber die Ursprünglichkeit verloren geht, ist es
verständlich, dass nicht alle Sammler für einen solchen Eingriff gewonnen werden können.
Siehe auch 3.3.
Vor allem für E-Loks ist ein zusätzlicher Polwender, mit dem die Haupt-Fahrtrichtung der
Lok umgeschaltet werden kann (z. B. in Sackbahnhöfen), sinnvoll.
Ein durch den Motor gegebener Unterschied in der Fahrgeschwindigkeit für Vor- und
Rückwärtsfahrt kann schwerlich behoben werden. Eine betroffene Lok wird in der Vorwärtsfahrt geprüft.
Fahrspannung
Die Lok soll bei 11 Volt aus eigener Kraft anfahren können. Auch hier gilt, dass durchaus
Lokomotiven vorkommen, die bei wesentlich geringerer Spannung anfahren.
Die aus Betriebssicht vernünftige Höchstgeschwindigkeit sollte mit Spannungen von
19 Volt erreicht werden.
Eine Lok soll nach Möglichkeit zwei Schleifer aufweisen, so dass die Lok beim Überfahren
von Weichen kontinuierlich mit Strom versorgt ist.
Eine Mittelrolle an der Schleifereinrichtung kann die Kontaktsicherheit erhöhen.
Die Schleifer sollen auf die Motorlängsachse zentriert und seitlich stabil sein.
Schleifer
Radsätze
Diese Punkte sind bereits in der Anleitung 412 beschrieben.
2.2
Wartung
Es wird auf die Abschnitte 2. bis 2.4 in der Anleitung 412 verwiesen.
Weitere sachbezogene Angaben:
Anleitung zu Wechselstrom-Lokomotiven
Anleitung zur Beurteilung von Radsätzen:
Anleitung zur Beurteilung von Kupplungen:
Anleitung zur Beurteilung von Beleuchtungen:
412
430
441
520
20 V-Loks Wechselstrom
Radsätze
Fixkupplung Märklin
Beleuchtung
3.
Elektrische Betriebsmöglichkeiten
3.1
Originalbetrieb mit Gleichstrom
Der Originalbetrieb basiert auf einer Stromversorgung nach Anleitung 313. Dieser Betrieb ist erstmals
in einem Nachtrag zur Anleitung 2752, wohl im Jahr 1935 publiziert worden1. In diesem Nachtrag wird
auf die störenden Einflüsse von Überströmen (hervorgerufen durch hohe Leistungsanforderung),
Kurzschluss (der höchstmögliche Überstrom) und Überspannungen eingegangen.
–
1
Gebr. Märklin & Cie. G.m.b.H., Göppingen; MÄRKLIN-Fernschaltung Nr. 70/...; Nachtrag zur MÄRKLINSchrift Nr. 2752 „Die elektrische Spiel-Eisenbahn“.
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Die zuletzt genannten Überspannungen treten im Fernschalter auf, wenn die (maximale) Fahrspannung schlagartig abgestellt wird, wie es zum Beispiel durch Signale mit Zugsbeeinflussung der Fall ist.
3.2
Beispiel eines Schaltplans eines Gleichstrommotors
2
Dieses Schema kann als Darstellung der Plus-Norm angesehen werden. Das Symbol der Gleichrichterscheiben ist allerdings heute nicht mehr üblich. Der zugehörige Erklärungstext im Anleitungsbuch
legt der Zeichnung die Plus-Norm zugrunde.
3.3
Umbaumöglichkeiten auf Gleichstrombetrieb
Alle Gleichstromschaltungen gehen von einer Konvention über die an den Schienen angelegte Polarität aus. Die durch Märklin mit der Schaltung 70/.. festgelegte Konvention lässt sich heute nicht mehr
sicher rekonstruieren. Wohl spricht man im Nachtrag zur Märklin-Schrift 2752 („MÄRKLIN-Fernschaltung Nr. 70/..“) vom positiven Pol auf der Mittelschiene für Vorwärtsfahrt (Seite 68).
Es finden sich aber immer wieder fast unberührte Loks mit umgekehrter Schaltung. Da der Wechsel
der Zuordnung an einer Original-70er-Lok nur durch Umlöten zweier Kabel erreicht werden kann, ist
ein Rückschluss auf die ursprüngliche Konfiguration auch an „Originalstücken“ nicht möglich.
Heute ist die Beschaffung von gleichrichtenden Elektronik-Bauteilen problemlos, deshalb werden für
den Betrieb alter Tinplate-Eisenbahnen vermehrt Gleichstromschaltungen eingesetzt. Dies ist aber eine Konzession an die Historie.
Damit die Spielfreude nun nicht gleich zu Beginn durch falsche Polung auf den Nullpunkt gebracht
wird, seien hier einige Schaltungen vorgeschlagen, die auf dem vorhandenen Material (Lokomotiven
für Wechselstrombetrieb) aufbauend, eine sofortige Anpassung an die aktuell gültige Konvention erlauben. Diese Schaltungen haben zudem den Vorteil, dass die damit ausgerüsteten Loks auch einmal
verkehrt herum vorwärts fahren können.
Es ist zu beachten, dass die jeweiligen mechanischen Umschalter nicht unter Spannung betätigt werden dürfen.
•
Schaltung 13-1G (Lichtwechsel nur mit Zusatzumschalter lösbar) 3
–
2
Gebr. Märklin & Cie. G.m.b.H., Göppingen; Die elektrische Spiel-Eisenbahn; Artikel Nummer 2753. Wiedergegeben im Band 13 der Baecker-Reihe, Seite 189-270. Die Abbildung 34 stimmt im linken Teil (Fernumschalter) nicht mit dem Text überein.
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•
Schaltung 13-2G (Lichtwechsel nur mit Zusatzumschalter lösbar)
•
Schaltung 66GLW/. Der Lichtwechsel dieser Schaltung ist nicht konventionsfrei! Bei passender
Konvention (Polarität des Mittelleiters) gestattet er es aber, bei Loks mit beidseitiger Beleuchtung
in Sackbahnhöfen eine korrekte, leicht abgedunkelte Beleuchtung einzustellen.
3.4
Schaltpläne zur Umrüstung auf Gleichstrombetrieb
Die Schaltung 13-1 ist die klassische Handschaltung von Märklin-Lokomotiven. Zur Konventionsänderung dient der ursprüngliche Handschalter.
–
3
F. Rinderknecht; Schaltungen zur Fahrtrichtungsumkehr bei Märklinlokomotiven; 12. Tinplate-Forum;
1998. An dieser Stelle finden sich auch weitere Schaltpläne.
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In besonderen Fällen benutzte Märklin wie oben dargestellt, auch Motoren mit Feldwicklung mit Mittenanschluss (z. B. Motor 12930 bei Triebwagen). Diese Schaltung sei 13-2 benannt. Auch hier ist eine konventionsfreie Lösung möglich, die den vorhandenen Umschalter zum Wechsel der Konvention
benutzt.
Am häufigsten wird wohl der Umbau einer 66/er-Schaltung anstehen. Hier wird ein Anschauungsbild
gezeigt, das ebenfalls eine konventionsfreie Einrichtung darstellt. Die alte Umschaltung dient zum
Wechsel der Konvention im stromlosen Zustand. Eine solchermassen umgebaute Lok darf dann nur
mit festgestellter 66/er-Umschaltung in Betrieb genommen werden, da andernfalls bei unerwartetem
Anzeihen des Umschalters Kurzschlüsse entstehen.
Bei feststehender Konvention lässt sich auch ein korrekter, leicht abgedunkelter Lichtwechsel mit einschliessen. Eine solche Schaltung zeigt das folgende Bild.
Natürlich kann für den Lichtwechsel auch ein unabhängiger Zusatzhandschalter eingesetzt werden.
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3.5
Möglichkeit zur Geschwindigkeitsreduktion
Es kommt hie und da vor, dass ein Triebfahrzeug im Vergleich zu den anderen Fahrzeugen zu schnell
fährt. Bei einem Mehrzugbetrieb stört dieses Verhalten. Da mit dieser Störung auch eine Gefährdung
des Materials einhergeht, besteht ein Bedarf für die möglichst schonende Korrektur des „Fehlverhaltens“.
Dioden haben die Eigenschaft, in der Durchlassrichtung eine Spannungsverminderung von 0.7 Volt zu
erzeugen. Man kann sich diese Eigenschaft zu nutze machen, in dem man mehrere Dioden hintereinanderschaltet (Spannungssockelreduktion SSR, Bild 3.5.1). Der Effekt ist eine fixe Reduktion der
Spannung, die an den Motor angelegt wird. Diese neue Spannungsversorgung weist ein ein wenig
geändertes Spannungsprofil auf, wobei die Frequenz des Wechselstromes beibehalten wird (Bild
3.5.2).
Bild 3.5.1:
Aufbau der Spannungssockelreduktion (SSR). Der Träger ist hellgelb dargestellt.
Bild 3.5.2:
Wirkung der Spannungssockelreduktion (SSR). Blau: ohne SSR; rot mit SSR.
Aufbau der SSR
Als Träger können eine Lüsterklemmenstange oder eine Laborprintplatte mit Leiterbahnen eingesetzt
werden. Mit der Lüsterklemmenstange lässt sich auf einfache Weise ein Experimentalaufbau herstellen, der es ermöglicht, die benötigte Anzahl der Dioden durch Versuche zu bestimmen.
Auswirkungen der SSR
Es sind nur geringfügige zu erwarten:
•
Die Diodenkaskade kann sich im Betrieb erwärmen. Es empfiehlt sich, diese Erwärmung vorerst
zu überwachen.
•
Das Anfahrverhallten wird höchstens verbessert, da die effektiv wirkende Spannung relativ gesehen mit höheren Amplituden der Spannung erreicht wird (verlängerte Nullpassage).
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4.
Prüfplan
Stromrichtung
Fahrverhalten
–
Schleifer
Schmierung
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Beleuchtung
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Kupplung
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–
–
Bei Anlegen eines Pluspols an die Schleifer dreht der Motor vorwärts
Anfahrspannung < 11 Volt
Maximalgeschwindigkeit passend
Stromaufnahme in den Grenzen
Räder gereinigt
Testschiene in beiden möglichen Arten durchfahren
Achslager (auch Vorlaufachsen)
Kollektorscheibe sauber
Rotorlager versorgt
Vorhandene Beleuchtung funktioniert
Eventuell vorhandener Umschalter funktioniert
Vorhanden wo nötig (korrekt eingestellt nach Anleitung 441)
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