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Starkstrom

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Im Jahr 1926 wurde die maximale zulässige Spannung für Spielzeug auf 24 Volt festgelegt. Dies lag an der Gefährlichkeit der damals benutzen Lampenvorwiderstände, welche die Netzspannung von 110 oder 220 Volt lediglich auf eine Spannung von ca. 35–40 Volt reduzieren konnten. Lokomotiven, die mit dieser Spannung fuhren, nannte man Starkstromloks. Diese waren bei Märklin mit einem gelben Blitz und bei Bing mit einem doppelten roten Blitz gekennzeichnet. Stand eine solche Lok nun nicht auf sondern neben dem Gleis, so lag nach dem Lampenvorwiderstand die volle Netzspannung an. Richtiger wäre es daher gewesen, von Hochspannungsloks zu sprechen, da durch den dünnen Draht der hochohmigen Motorwicklung per definitionem gar kein starker Strom fließen kann.

Für Modelleisenbahnen war dies natürlich ungünstig, da beim Entgleisen die Lok eben nicht mehr vollständig auf den Gleisen stand. Wenn man nun instinktiv nach der entgleisten Lok griff, um sie aufzurichten und dabei an spannungsführende Metallteile geriet, so hatte das denselben Effekt, als würde man direkt an die Steckdose fassen.

Dies führte schließlich zum Verbot der Lampenvorwiederstände und zur Einführung der auch heute noch üblichen Netztransformatoren, die wegen der galvanischen Trennung der primären und sekundären Transformatorspulen prinzipbedingt nicht die volle Netzspannung durchreichen.

Die Lampenvorwiderstände waren damals aber insofern weniger gefährlich als heutzutage, weil in vielen Städten die Stromversorgung noch dezentral auf Basis von 110 Volt Gleichspannung erfolgte. Erst in den 30er Jahren erfolgte langsam eine Umstellung auf eine zentrale Versorgung mit 220 Volt Wechselspannung. Relativ betrachtet sind 110 Volt weniger gefährlich als 220 Volt. Außerdem ist der maximal verträgliche Stromfluss durch den menschlichen Körper bei Gleichstrom höher als bei einer vergleichbaren Wechselspannung. Damals hat man deswegen wahrscheinlich nur ordentlich einen gewischt bekommen, wenn man mit seiner elektrischen Modelleisenbahn einen Kurzschluss produziert hatte. Ungefährlich war es deswegen natürlich trotzdem nicht.

Wenn man jedoch heute auf die Idee kommt, aus nostalgisch nachvollziehbaren Gründen eine alte Starkstromlok mit einem orginalen Lampenvorwiderstand betreiben zu wollen, so ist dies aus den genannten Gründen lebensgefährlich. Vom Betrieb einer Starkstromlok mit Lampenwiderständen an einem heutigen 220V Stromnetz ist daher dringend abzuraten.

Für den technisch Interessierten hier noch ein paar Erklärungen zum Betrieb von Lampenvorwiderständen. Diese wurden mit Kohlefadenglühlampen betrieben. Im Vergleich zu heutigen Glühlampen hatten diese in etwa den doppelten Innenwiderstand. Unter Last fielen an einer Kohlefadenlampe von der verfügbaren Netzspannung von 110 Volt etwa 70 Volt ab. Die übrigen 40 Volt standen dann der Lok zur Verfügung. Die Kohlefadenlampen vertrugen wegen des hohen Innenwiderstands aber keine hohen Ströme, so dass für große Loks 2–3 Glühlampen parallel geschaltet werden mussten. Die Reguliergeräte mit Kohlefadenglühlampen gab es infolgedessen in Ausführungen mit 1–3 Lampensockeln. Aus demselben Grund ist es nicht möglich ein altes Reguliergerät mit modernen Glühlampen zu betreiben. Dazu müsste man pro Kohlefadenlampe mindestens 2 moderne Lampen in Serie schalten. Diese hätten aber dennoch ein anderes Verhalten unter Last, da sie deutlich höhere Arbeitstemperaturen erreichen und damit der Widerstand unter Last zu stark absinkt.

Aber selbst wenn vom Betrieb mit Lampenvorwiderständen dringend abzuraten ist, so heißt das nicht, dass man eine Starkstromlok heutzutage nicht mehr sicher betreiben kann. Eine Starkstromlok benötigt in etwa 30–40V Volt Wechselstrom, um ausreichend auf Touren zu kommen. Eine Spannung von 30 Volt liefern jedoch bereits die meisten regelbaren Labornetzteile. Gefährlich wird es erst jenseits von 40–50 Volt. Aber manche Starkstromloks benötigen auch bis zu 80 Volt zum Betrieb. Hier sind entsprechende Vorsichtsmaßnahmen notwendig.

Das heißt, dass sich eine Starkstromlok auch heutzutage mit einem Labornetzteil mit etwa 30–40V Ausgangsspannung sicher betreiben lässt. Allerdings sollte das Labornetzteil als Trenntrafo ausgeführt sein und eine Strombegrenzung auf etwa 2–3 Ampere besitzen, da bei einer Spannung von bis zu 40 Volt erhebliche Ströme fließen, die bei einem Kurzschluss schon mal ein dickes Loch in das wertvolle Blech brennen können. Zumal damals auch noch 110V Netze mit 6-Ampere Sicherungen verbreitet waren und nicht wie heute 220V und 16-Ampere Sicherungen der Standard waren. 16 Ampere mal 220 Volt macht eine Kurzschlussleistung von mehr als 3500 Watt im Vergleich zu 6A x 110V = 660 Watt!

Ich benutze für Starkstrombetrieb einen alten Wechselstromstrafo mit 30V und 2A. Dieser Trafo hat ein besonders schönes großes Regelpoti, mit dem sich die Spannung sehr feinfühlig von 0–30V regeln lässt. Es steht zwar nominell 30V drauf, aber am Ausgang liegen bis zu 35 Volt an:

Labortrafo1 Labortrafo2

Interessanterweise lassen sich Starkstromloks auch sehr gut mit Gleichspannung betreiben. Bei einer erforderlichen Wechselstromspannung von 30–40V reicht bei Gleichspannung schon ein Äquivalent von etwa 15–25 Volt. Das ist auch gut nachvollziehbar, da bei Starkstromloks die Statorwicklung eine erhebliche Induktivität besitzt, die bei Gleichspannung wegfällt. Schon ein erschwingliches Labornetzteil mit 30 Volt und 1–2 Ampere dürfte also für den sicheren Betrieb der meisten Starkstromloks ausreichend sein. Das häufig gehörte “Finger weg, das ist extreeem gefährlich” der üblichen Bedenkenträger kann man also getrost vergessen, wenn man weisß wie’s geht!

Nach dem Ende der Starkstromära im Jahr 1926 setzten alle Modelleisenbahnhersteller auf Netzspannungstransformatoren. Leider einigte man sich nicht von Anfang an auf eine einheitliche Spannung, so wie man sich bereits früher auf eine einheitliche Spurweite geeinigt hatte. Erst Ende der 20er etablierten sich bei Märklin Trafos mit einheitlich 20 Volt. Dies erklärt übrigens auch, wieso manch ältere Märklin Trafos der Serie 13464 bzw. 13474 noch Abgriffe haben, an denen deutlich mehr als 20 Volt anliegen.

Hier eine Liste der gebräuchlichsten Transformatorspannungen der jeweiligen Hersteller:

  • Märklin 20V (22V)
  • Bing 18V
  • Bing Tischbahn 8V
  • Bing Batteriebahn 4V
  • Bub 18V
  • Kraus-Fandor 20V
  • Doll 20V
  • Fleischmann 14V DC
  • Hornby 20V (6V)
  • Bassett-Lowke 16V
  • Jep 20V
  • Louis Roussy 20V
  • LGB 18V DC (22V)
  • Lionel O gauge prewar 20V
  • Lionel O gauge postwar 19V
  • Lionel StG 23–25V
  • American Flyer StG 15–18V
  • Ives StG 26V
  • Märklin H0 16V
  • Trix H0 14V DC
  • Fleischmann H0 14V DC

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