Reihenwiderstandsschaltung für analoge Loks

Also, ich habe jetzt mal mit meiner 3313 BR75 (rein analog, mit Vorschaltelektronik + Relais sowie Feldspulen, 5 Sterne Anker 610030) 'rumexperimentiert und kam zu folgenden Ergebnissen:

Ein Reihenwiderstand vor dem Anker bringt im Langsamfahrbereich etwas, allerdings muß er, aufgrund des hohen Stromflusses im herkömmlichen Allstrommotor großzügig genug dimensioniert sein, also 5W Minimum, das ist schon ein gewisser Klopper, den man nicht jeder Lok unterbringen kann, ich habe Werte von 3,9Ohm bis 22 Ohm ausprobiert, je größer, desto weiter wird der Langsamfahrbereich ausgedehnt, allerdings umso wärmer wird der Widerstand, logisch. Die UKW Drossel hat, i.Ggs. zum in den zu DC umgebauten HLA Motoren mit Feldmagnet einen geringen Innenwiderstand, der vernachlässigbar ist, die Induktivität ist allerdings auch sehr gering (wenige μH) eben um die UKW Störeinflüsse zu begrenzen. Im HLA Motor sind teils gleich zwei Drosseln eingebaut, die einige mH (MilliHenry) mit entsprechen höherem Innenwiderstand aufweisen, das hat aber den Grund, das nicht Störungen von 'innen nach außen' eliminiert werden sollen, sondern i.Ggs. dazu Störeinflüsse auf das digitale Motorolasystem selbst eingeschränkt werden sollen.

Was ich jedoch festgestellt habe ist, daß wenn man einen Widerstand zwischen die beiden Feldspulenanschlüsse direkt am Feldspulenkörper einlötet, ist das Ergebnis befriegender. Durch den Widerstand (ca. 15 - 22 Ohm) fließt nun ein Strom, der das Feld der Spule durch ein Komplementärfeld abschwächt. Die niedervoltige Beleuchtung, die in dieser Anordnung mit Vorschaltelektronik bei der Lok in Reihe zu den Feldspulen liegt, ist nicht betroffen. Der Widerstand muß trotzdem entsprechend dimensioniert sein, Belastbarkeiten ab 1 bis 2W sind empfehlenswert.

Der Allstrommotor, an AC betrieben ist eine wesentlich komplexere Angelegenheit als ein schlichter DC Motor, dessen Parameter sich in leichter bestimmen lassen, der Stromfluß eines Wechselstrommotors ist ungemein größer und von vielen Faktoren abhängig, Induktivität der Spulen, sowohl des Ankers als auch der Feldspule, und all das auch noch drehzahlabhängig.

All meine Vorschläge beruhen bis jetzt darauf, die 'überschüssige' Energie dieses durchaus kräftigen Motortyps in Form von Wärme zu 'verbraten', das ist kontraproduktiv und nur sinnvoll, wenn man Platz für entsprechend dimensionierte Bausteine hat.

Ich werde meine Experimente nun darauf verwenden, eine andere Möglichkeit zu finden, die weniger in Abwärme als in Regelung münden, wie es auch beim Vorbild geschieht, mit Thyristorenregelung. Das ist ein Transistor, der Wechselstrom regeln kann (eigentlich eher eine regelbare Diode, siehe Schaltzeichen) und wird bzw. wurde in E-Loks oder auch in Straßenbahnen zur Leistungsregelung verwendet.
Thyristor (Wikipedia)



Thyristor 60V 0.8A Bauform TO-92, also so groß (oder klein) wie ein Transistor ähnlichen Typs:

Quelle:  www.Distrelec.com

Naturgemäß wird der Motor, auf diese Weise geregelt allein schon dadurch geringfügig schwächer, weil es sich um eine geregelte Diode handelt, also nur eine Halbwelle des Wechselstroms durchgelassen wird. Die 'Vorschaltung' in 33/34xx Loks läßt übrigens auch nur eine Halbwelle durch
Das ist insofern nicht weiter tragisch, weil die magnetische Remanenz der Eisenkerne weiterhin Felder in den Spulen erzeugen, außerdem erzeugen die Spulen im Nachlassen der Stromstärke durch ihre Induktivität ein Gegenfeld, sobald die Halbwelle verklungen ist (eine Spule ist genau wie ein Kondensator ein Energiespeicher, nur speichert dieser Spannung, eine Spule dagegen Strom- vereinfacht gesagt), was dieser -mit umgekehrten Vorzeichen- in etwa entspricht. Etwa wie ein Pendel, daß man immer nur einseitig anstößt, oder eine Schaukel
Ferromagnetismus

Heute verwendet man zur Wechselstromregelung zwar hauptsächlich TRIACs (Zweirichtungs-Thyristortriode), aber wo es auf Leistung ankommt, sind Thyristoren immer noch das Mittel der Wahl, und zwei davon antiparallel geschaltet ergeben dann auch den vollen Wellensatz, nur daß ein Triac dieses eben in einem Baustein vereint, es ihn aber nicht in dieser kleinen Bauform gibt. Der Vorteil ist, daß genau wie bei einem Transistor die Leistung über den Basisstrom geregelt wird, also nur soviel Strom durchgelassen wird, wie anteilig an der Basis anliegt, was man über Widerstände (oder Potis (Dreh-/Einstellwiderstände, siehe Verstärker) regeln kann und nicht die angelegte Leistung, die dem Motor zur Verfügung steht in Widerständen vernichtet wird. Beispiel Vmax Regelung bei c90 Decodern mittels Poti, dieses hat zwar keinen direkten Einfluß auf die Motorleistung, aber man kann es sich damit gut veranschaulichen.

Natürlich bestünde auch die Möglichkeit, die Vorschalt-/Umschaltelektronik analoger Loks selbst zu verändern, schließlich sind die Motor-/Feldspulenanschlüsse mit dieser verbunden, aber ich werde mich auf Möglichkeiten beschränken, die erstens auch auf rein analog/mechanische Loks ohne eine solche Elektronik anwendbar sind und zweitens, die nachträglich einfach zurüstbar und, falls nötig, wieder restlos zu entfernen sind.

Worin ich mir aber ziemlich sicher bin ist, daß man die ollen 'Rennsemmeln' mit einfachen Mitteln und für praktisch jedermann, der löten kann, in den Griff kriegen kann

Ich gehe mal soweit zu behaupten, daß man die Höchstgeschwindigkeit verschiedener Loks auf diese Weise soweit aufeinander anpassen kann, daß keine mehr 'ausreißt'.
Als Beispiel ein Streckenabschnitt, auf dem 130km/h gefahren werden darf, da wäre es doch schön, wenn alle Loks bei gleicher Trafostellung in etwa die gleiche Geschwindigkeit hätten (sofern sie diese vorbildgemäß erreichen können), damit im Analogbetrieb ein sinnvoller Mehrzugbetrieb ohne Nachregeln möglich ist
Eine Güterzuglok würde man natürlich so einstellen, daß sie die gleiche Strecke mit 60, 80 oder 100km/h, je nach Loktyp entlangfährt.

Wenn ich recht überlege, sind es vielleicht zwei, drei billigste Bauteile mehr, die man für eine Vmax Regelung in (Wechselstrom-)loks braucht und irgendwo eine kleine Öffnung, durch die hindurch man mit einem Uhrmacherschraubenzieher diese an einem Poti einstellt, etwa wie damals bei den Kassettenrecordern, wo man damit die 4.76cm/s Bandgeschwindigkeit nachregeln konnte, warum haben Loks, mal abgesehen von digitalen, sowas eigentlich nicht gleich von Werk aus?
Ich erwähne das deshalb, weil schon die konstante Beleuchtung, die auch in analogen Loks seit langem gang und gäbe ist ja auch einen gewissen Schaltungsaufwand erfordert ..

Viele Grüße
Frank