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Starkstrom

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Im Jahr 1926 wurde die maximale zulĂ€ssige Spannung fĂŒr Spielzeug auf 24 Volt festgelegt. Dies lag an der GefĂ€hrlichkeit der damals benutzen LampenvorwiderstĂ€nde, 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 MĂ€rklin 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 wĂ€re es daher gewesen, von Hochspannungsloks zu sprechen, da durch den dĂŒnnen Draht der hochohmigen Motorwicklung per definitionem gar kein starker Strom fließen kann.

FĂŒr Modelleisenbahnen war dies natĂŒrlich ungĂŒnstig, da beim Entgleisen die Lok eben nicht mehr vollstĂ€ndig auf den Gleisen stand. Wenn man nun instinktiv nach der entgleisten Lok griff, um sie aufzurichten und dabei an spannungsfĂŒhrende Metallteile geriet, so hatte das denselben Effekt, als wĂŒrde man direkt an die Steckdose fassen.

Dies fĂŒhrte schließlich zum Verbot der LampenvorwiederstĂ€nde und zur EinfĂŒhrung der auch heute noch ĂŒblichen Netztransformatoren, die wegen der galvanischen Trennung der primĂ€ren und sekundĂ€ren Transformatorspulen prinzipbedingt nicht die volle Netzspannung durchreichen.

Die LampenvorwiderstĂ€nde waren damals aber insofern weniger gefĂ€hrlich als heutzutage, weil in vielen StĂ€dten 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 gefĂ€hrlich als 220 Volt. Außerdem ist der maximal vertrĂ€gliche 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. UngefĂ€hrlich war es deswegen natĂŒrlich trotzdem nicht.

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

FĂŒr den technisch Interessierten hier noch ein paar ErklĂ€rungen zum Betrieb von LampenvorwiderstĂ€nden. Diese wurden mit KohlefadenglĂŒhlampen betrieben. Im Vergleich zu heutigen GlĂŒhlampen hatten diese in etwa den doppelten Innenwiderstand. Unter Last fielen an einer Kohlefadenlampe von der verfĂŒgbaren Netzspannung von 110 Volt etwa 70 Volt ab. Die ĂŒbrigen 40 Volt standen dann der Lok zur VerfĂŒgung. Die Kohlefadenlampen vertrugen wegen des hohen Innenwiderstands aber keine hohen Ströme, so dass fĂŒr große Loks 2–3 GlĂŒhlampen parallel geschaltet werden mussten. Die ReguliergerĂ€te mit KohlefadenglĂŒhlampen gab es infolgedessen in AusfĂŒhrungen mit 1–3 Lampensockeln. Aus demselben Grund ist es nicht möglich ein altes ReguliergerĂ€t mit modernen GlĂŒhlampen zu betreiben. Dazu mĂŒsste man pro Kohlefadenlampe mindestens 2 moderne Lampen in Serie schalten. Diese hĂ€tten 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 LampenvorwiderstĂ€nden 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. GefĂ€hrlich 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 lĂ€sst. Allerdings sollte das Labornetzteil als Trenntrafo ausgefĂŒhrt 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 fĂŒr Starkstrombetrieb einen alten Wechselstromstrafo mit 30V und 2A. Dieser Trafo hat ein besonders schönes großes Regelpoti, mit dem sich die Spannung sehr feinfĂŒhlig von 0–30V regeln lĂ€sst. 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 InduktivitĂ€t besitzt, die bei Gleichspannung wegfĂ€llt. Schon ein erschwingliches Labornetzteil mit 30 Volt und 1–2 Ampere dĂŒrfte also fĂŒr den sicheren Betrieb der meisten Starkstromloks ausreichend sein. Das hĂ€ufig gehörte “Finger weg, das ist extreeem gefĂ€hrlich” der ĂŒblichen BedenkentrĂ€ger kann man also getrost vergessen, wenn man weisß wie’s geht!

Nach dem Ende der StarkstromĂ€ra 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 frĂŒher auf eine einheitliche Spurweite geeinigt hatte. Erst Ende der 20er etablierten sich bei MĂ€rklin Trafos mit einheitlich 20 Volt. Dies erklĂ€rt ĂŒbrigens auch, wieso manch Ă€ltere MĂ€rklin Trafos der Serie 13464 bzw. 13474 noch Abgriffe haben, an denen deutlich mehr als 20 Volt anliegen.

Hier eine Liste der gebrÀuchlichsten Transformatorspannungen der jeweiligen Hersteller:

  • MĂ€rklin 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
  • MĂ€rklin H0 16V
  • Trix H0 14V DC
  • Fleischmann H0 14V DC

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