Prinzip zur Messung des Stromverbrauch digital gesteuerter Lokomotiven
Wieviel Strom ziehen die Lokomotiven ?
Wie viele Loks können mit einem Booster versorgt werden ?
Angaben der Hersteller zu ihren Fahrzeugen gibt es praktisch nicht, allenfalls wird ein bestimmter Transformator empfohlen oder mitgeteilt, wie viele Lokomotiven an einem Trafo betrieben werden können. Spätestens wenn ein Booster wegen Überstrom abgeschaltet hat, kommt die Frage auf:
- Welche Lok hat das "Faß zum Überlaufen gebracht" ?
- Wieviel Betrieb geht in einem Stromkreis ?
- Wie kann ich Überlast verhindern ?
Alles kein Problem, wenn man die Stromaufnahme der einzelnen Fahrzeuge kennt.
Bei Gleichstrombetrieb ist die Messung der Stromaufnahme am einfachsten. Das geht mit jedem preiswerten Multimeter oder mit einem entsprechenden Drehspulmessgerät im Ampere-Messbereich.
Bei Wechselstrombetrieb ist die Hürde etwas höher. Man muß ein Messgerät haben, das auch Wechselstrom messen kann. Die einfachen Multimter oder Zeigerinstrumente können das für 50 Hertz Wechselstrom schon in den unteren Preiskategorien um ca 30 bis 40 Euro.
Schwierig wird die Strommessung bei Digitalbetrieb. Hierzu wäre ein True RMS Messgerät erfoderlich, das den modulierten Digitalstrom messen kann - und das geht ins Geld deutlich oberhalb 100 Euro. Es ist aber auch möglich, die Stromaufnahme einer Lokomotive indirekt mit einfachen Messgeräten zu messen.
Hier das Prinzip:
In meinem Fall waren die erfoderlichen Komponenten aus Zugpackungen vorhanden. Am besten eignet sich ohnehin die Konfiguration mit dem Trafo 66181, der 18 VDC abgibt. Gleichstrom Messen ist am einfachsten, bezogen auf die Anforderungen an ein Messgerät. In der Zuleitung zum Anschlussmodul wird einfach eine Leitung aufgetrennt und das Messgerät zwischengeschaltet. Alle anderen Komponenten können unverändert benutzt werden.
Der Messaufbau:
Die prinzipielle Vorgehensweise ist:
- Messen der Stromaufnahme des Steuergerätes ohne Lokomotive auf dem Gleis
- Messen der Stromaufnahme mit Lokomotive, bei Interesse in den verschieden Betriebszuständen
- ohne Licht, ohne Sound, ohne Fahrt; diest ist der Ruhestrom des Dekoders einer abgestellten Lok
- mit Licht, ohne Fahrt
- mit Licht und Sound, ohne Fahrt
- mit Licht und Sound in (Leer-)Fahrt
- mit Licht und Sound unter Last
Am interessantesten sind für mich:
- Stromaufnahme abgestellt, d.h. ohne Licht und Sound
- Stromaufnahme mit Licht und Sound in Fahrt und unter Last
Was bedeutet "unter Last" ?
Die Zuglast in Pond = p (oder einfach in Gramm) ist am grössten beim Anfahren unter Last. Den Betrag habe ich experimentell für den schwersten Zug ermittelt, in diesem Fall ein Personenzug aus Umbauwagen mit Licht - d.h. Radschleifer zur Stromaufnahme, die für zusätzlichen Widerstand zum normalen Rollwiderstand sorgen. Ergeben hat sich ein Wert von 200p, der nun für alle Lokomotiven als maximale Last angenommen wurde.
Hier der Aufbau zur Zuglastermittlung:
Über eine Umlenkvorrichtung hängt ein Gewicht (Schrauben im Kunststoffeimerchen) am Zughaken:
Zur maximalen Lastermittlung wird der schwerste Zug angehangen uns so lange der Behälter mit Schrauben oder ähnlichem gefüllt, bis der Zug sich in Bewegung setzt. Sicherheitshalber noch 20 bis 30 p drauftun - so ergaben sich hier die 200p.
Bei der Messung der Stromaufnahme unter Last muss nun die Lok dieses Gewicht hochziehen. Dabei wird der größte Ausschlag des Instruments bzw. der höchste Wert am Digitalmultimeter abgelesen.
Die Stromaufnahme ist dann:
Imax = größter abgelesener Strom - Stromaufnahme des Steuergerätes
( in diesem Fall 72mA )
Für die vorhandenen Lokomotiven habe ich die Werte in einer Tabelle zusammengetragen, wobei von den tatsächlichen Messwerten immer die 0,072A bzw. 72mA des Eigenverbrauchs der mobile station abgezogen wurden.
In der Tablle stehen also die tatsächlichen Strombedarfe der Lokomotiven in ihren verschiedenen Betriebszuständen.
Somit kann ich sicher abschätzen, wieviel Betrieb ich den Stromkreisen - für meine verwendeten Booster 3,5A Versorgungsleistung - zumuten kann, ohne ungewollte Abschaltung durch die elektronischen Sicherungen zu provozieren.
Ein besonderes Augenmerk gilt nun den größeren Verbrauchern im Bereich 0,5 bis 1,1 Ampere. Drei davon in einem meiner Stromkreise fahrend und zwei Lokomotiven abgestellt bzw. in Warteposition mit Licht und Sound sind das Maximum - mehr geht dann nicht !
Hier bewahrheitet sich auch die Maxime: Digitalstrom nur für die Lokomotiven verwenden!
Weichen- und Signalantriebe sind daher über Dekoder immer mit 16 VAC zu versorgen, dafür nicht den wertvollen Digitalstrom verwenden.