Motorbrummen bei Impulsbreitensteuerung

[Fynian]

Ich benutze seit neuestem einen elektronischen Fahrregler mit Impulsbreitensteuerung (Roco 10727 in Vbdg. mit Trafo 10725) zum analogen Betrieb meiner Anlage.
Der gewollte nützliche Effekt gegenüber dem bis dato verwendeten FZ1 hat sich zur vollsten Zufriedenheit eingestellt:
Sanfteres Anfahren und Anhalten sowie Langsamfahrten über dazumals kritische (Schwach)Stellen (vorwiegend Weichen, andere Unebenheiten) sind nun möglich, und das eben auch mit den "altgedienten" BTTB-Loks. Soweit so gut...

ABER: Relativ lautes Motorbrummen bei An-bzw. Langsamfahrt, das wiederum verwunderlicherweise nur bei den neuzeitlichen Modellen (je Typ mal mehr mal weniger, aber nicht auszuhalten bei Tillig BR56 (Modell 2010) in Fahrtrichtung Tender ["rückwärts" hab ich mir hier nicht getraut zu schreiben, geht ja manchmal sehr hoch her hier nach unkorrekten Laien-Ausdrücken...], im Gegensatz dazu macht die 2011er V36 von Tillig keinen Muks).
Daß das an der Ansteuerung liegt, scheint mir technisch klar (Frequenzen, Resonanzen), aber wie kann hier Abhilfe geschaffen werden, oder ist gar das Gerät defekt?

Und: Hat der Hersteller das nicht bemerkt/getestet, oder ist das bei jedem einzelnen Motor tatsächlich anders...?

Soweit zu der laienhaften Darstellung meines Problems mit der Einflechtung von Fragen, deren Antworten ich nun von dem einen oder anderen erfahrenen (oder auch nicht so erfahrenen, bin da nicht so wählerisch) Wissensträger erhoffe, danke schonmal im voraus dafür.

Mit freundlichen Grüßen
Fynian

 

[Stardampf]

Das Brummen ist abhängig von der Frequenz des Fahrtreglers. Mit steigender Frequenz wird das Brummen weniger, allerdings nähern sich auch die Fahreigenschaften denen bei reinem Trafobetrieb wieder an.
Alles Gute ist halt nie beisammen...

P.S.:
Rückwärts wäre durchaus korrekt gewesen.

 

[Fynian]

Vielen Dank für die schnelle Antwort.

Also ist das Problem verbreitet und wird geduldet?
Könnte ein versierter Bastler oder Elektroniker (also nicht ich) in die Frequenz(erhöhung) des Reglers erfolgreich eingreifen?
Ich (und meine Familie) könnte mit einem Kompromiß zwischen Brumm-Lautstärke und Fahrverhalten durchaus leben...

 

[E-Fan]

Es geht nicht anders.
Die steilen Flanken der Impulse versetzen die Spulen im Motor in Schwingungen die man, wie SD ja schon schrieb, je nach Frequenz (weniger) deutlich hört.
Bei der großen Bahn ist es ja auch so - alle Drehstromloks "jaulen" beim Anfahren mehr oder minder stark mit veränderlicher Frequenz was unter anderem mit der gepulsten Spannung zusammenhängt.

 

[Fynian]

Der Effekt scheint tatsächlich sehr vereinzelt und unterschiedlich aufzutreten, hier mal meine Erfahrungen (Angaben beziehen sich auf Geräuschentwicklung bei An- bzw. Langsamfahrt):

"Ferkeltaxe" (BTTB, uralt): gering
BR 86 (BTTB, uralt): gering
BR 91 (Tillig, Start 20??): gering
V60 (Tillig, 2007): kaum wahrnehmbar
BR 142 (Tillig, 2010): sehr gering
"Taigatrommel" (Roco, 2010): sehr gering
BR 56 (Tillig, 2010) -vorwärts-: deutlich (gerade noch tolerabel)
BR 56 (Tillig, 2010) -rückwärts-: störend laut (inakzeptabel)
V36 (Tillig, 2011): kaum wahrnehmbar

In meinem Fall hab ich wohl einfach nur Pech mit der BR 56 gehabt...

Vielen Dank für die Beiträge.

 

[E-Fan]

Nochmal:
Das hat nichts mit Glück oder Pech zu tun sondern ist sytembedingt nicht anders machbar.

 

[Andi Wuestner]

@E-Fan:
Da sowohl in

BR 142 (Tillig, 2010): sehr gering

als auch in

BR 56 (Tillig, 2010) -vorwärts-: deutlich (gerade noch tolerabel)
BR 56 (Tillig, 2010) -rückwärts-: störend laut (inakzeptabel)

ein Mashima MHK-1024 werkelt, mag Glück bzw. Pech vielleicht doch eine anteilige Rolle spielen.

Andi

 

[Gagarin]

Mal noch Frage Dazu ?

Hallo Zusammen,

ich kenne das Geräuschproblem auch, ich habe bei mir einen Fahrregler von Conrad, der nach dem Prinzip der Pulsbreitenmodulatoren arbeitet. Der Geräuschpegel ist bei jeder Lok verschieden.
Nun mal meine Dumme Frage die ich mir schon länger stelle, ist diese Art der Stromversorgung für die Modellfahrzeuge auf Dauer schädlich? Weil so richtige "gesund " klingt das gerade beim sehr langsam fahren nicht.
lg
Stephan

 

[Klein_Elektro_Bahn]

Tipp: Impulshöhe der Fahrregler-Spannung prüfen!

Hallo Zusammen,

ich kenne das Geräuschproblem auch, ich habe bei mir einen Fahrregler von Conrad, der nach dem Prinzip der Pulsbreitenmodulatoren arbeitet. Der Geräuschpegel ist bei jeder Lok verschieden. ...

Meine Erfahrungen aus dem Impulsbreitenregler-Selbstbau: Die Wahrnehmbarkeit der Geräusche hängt unter anderem auch von der Höhe der Impulsspannung ab. Die gern genutzten preiswerten Roco-Transformatoren aus geschlachteten Lokmaus-Digitalsets haben eine Nennwechselspannung von 14 V AC bis 15 V AC bei Nennleistung(!), die Leerlaufspannungen liegen meist deutlich darüber. Mit dem Formfaktor von 1,4 bei Brückengleichrichtung multipliziert und abzüglich den 1,4 V der beiden Gleichrichterdioden schaltet man dann 20 bis 22 V Gleichspannung mit einer Pulsfrequenz von ca. 80 Hz, also 80 mal in der Sekunde auf den Motor der Analog-Lok, die bei einem analogen Gleichspannungsfahrregler mit einer maximalen Fahrspannung von 12 V schon dahin rast. Fazit: 20 V-Impulse, generiert aus einem 14 V AC-Trafo, sind einfach zuviel des Guten! Die Lok läuft damit sehr rau und geräuschvoll.

Deutlich geräuschärmer und weicher läuft die Lok, wenn der Impulsbreiten-Fahrregler mit nur 10 V Wechselspannung (oder sogar weniger) betrieben wird, beispielsweise aus diesem Modellbahn-Transformator von Conrad. Bei einer Nennleistung von 45 VA ist er leistungsstark genug, um zwei Impulsfahrregler zu betreiben sowie weitere 1 A Zubehörstrom für knapp 20 Beleuchtungslämpchen zu liefern. Was mit diesem Transformator und einem Selbstbau-Impulsbreitenregler möglich ist, zeigt dieses kurze Video eines ROKAL-Zuges mit einer V 200 und 16(!) LED-beleuchteten Touropa-Liegewagen beim "Kreisfahren".

Dies von mir als Hinweis auf eine weitere mögliche Ursache von übermäßiger Geräuschentwicklung in Lokmotoren an Impulsbreiten-Fahrreglern.

K_E_B

 

[Gagarin]

Hallo K_E_B,

danke erst mal für den Tipp, ich verwende noch den guten alten Piko FZ1 Trafo. Ich habe den Fahregler am Zubehör angeschlossen und der liefert 16 V.
Werde mal schauen ob ich bei Gelegenheit mal was testen kann.

lg

Stephan

 

[Tobi05]

.. den guten alten Piko FZ1 Trafo. Ich habe den Fahregler am Zubehör angeschlossen und der liefert 16 V.

Hast du das auch gemessen oder nur vom Aufdruck abgelesen ?
( Ich persönlich weiß das dort 16V~ drauf steht )

16V~ gleichgerichtet und geglättet macht dann summasummarum mal eben 22V . Wobei die 16V ja nicht die Leerlaufspannung ist welche dann noch höher ist ( und somit die resultierende Gleichspannung ebenfalls ) .

Guckt euch doch mal nach einem 12V= oder einem 9V~ Trafo um . Oder nehmt ein Labornetzteil zum Testen . Ein Trafo für ein CB-Funk Gerät ginge auch , das liefert 13,8V= .

Dann kann man nochmal testen .

 

[Klein_Elektro_Bahn]

Hallo K_E_B,

danke erst mal für den Tipp, ich verwende noch den guten alten Piko FZ1 Trafo. Ich habe den Fahregler am Zubehör angeschlossen und der liefert 16 V.
Werde mal schauen ob ich bei Gelegenheit mal was testen kann.

FZ1 steht für "Fahr- und Zubehör-Trafo", richtig? Dann schließe den Impulsfahrregler doch einfach an den aufgedrehten Fahrgleichspannungsausgang an (versuchsweise Fahrspannung am Reglerdrehknopf auch mal etwas herunterdrehen!),
... und Du wirst sehen: Alles wird gut! ;-)

K_E_B

 

[Fynian]

FZ1 steht für "Fahr- und Zubehör-Trafo", richtig? Dann schließe den Impulsfahrregler doch einfach an den aufgedrehten Fahrgleichspannungsausgang an (versuchsweise Fahrspannung am Reglerdrehknopf auch mal etwas herunterdrehen!),
... und Du wirst sehen: Alles wird gut! ;-)

K_E_B

... ich hätte also gar keinen zur Maus "passenden" Trafo extra besorgen müssen, wenn ich den FZ1 schon habe ???
Ups, ich werd's aber trotzdem mal ausprobieren...

PS: Die Frage der Gefahr von Motorschäden ist aber bis hierher nicht beantwortet, oder...?

 

[Klein_Elektro_Bahn]

PS: Die Frage der Gefahr von Motorschäden ist aber bis hierher nicht beantwortet, oder...?

Das ist ähnlich wie bei der Frage "Verträgt mein Automotor E10-Superbenzin?" Tjaaa, im Prinzip ja ... aber niemand gibt eine Garantie, dass es wirklich so ist ... [ACHTUNG: Dies soll nur ein Beispiel sein und keine ausufernde Diskussion zu einem ganz anderen Thema anstoßen!]

Modellbahn-Fahrregler mit Impulsbreitensteuerung werden schon seit Jahren problemlos bei Analog-Bahnen eingesetzt. Typische Beispiele sind die genannte Roco-Analog-Maus (ein Impulsfahrregler von vielen aus dem Hause Roco), das "Conrad-Fahrpult" oder der Tillig TFi, für den Tillig in der Bedienungsanleitung sogar die Eignung für den Betrieb von Glockenankermotoren erklärt. Diese Fahrregler schalten die Fahrspannung mit einer konstanten Frequenz von 70 bis 120 Hz (also 70 bis 120 mal in der Sekunde) auf die Gleise zu und wieder ab. Die Impulslänge bestimmt die effektive Fahrspannung und damit die Fahrgeschwindigkeit der Modelllok.

Der Kollektor eines 5-poligen Lokmotors an einer konventionellen Fahrgleichspannung schaltet bei einer angenommenen Motordrehzahl von 10.000 Umdrehungen pro Minute die Fahrspannung gut 160 mal je Sekunde so nacheinander auf alle fünf Rotorwicklungen, dass dabei immer ein Abstoßen des magnetischen Rotorfeldes vom statischen Permanentmagneten erfolgt und der Motor sich dreht. Die Fahrspannung wird im Kollektor also 800 mal je Sekunde auf die jeweils aktive Rotorwicklung umgeschaltet. Die Rotorwicklungen arbeiten de facto im Impulsbetrieb.

Geht dabei etwa etwas kaputt? Ich meine, der Motorverschleiß und Abbrand an den Kohlen wird beim Impulsbreiten-Fahrregler - wenn überhaupt - nur unwesentlich höher sein als beim Betrieb an Gleichspannung, sofern die Impulsspannung nicht größer als die Fahrgleichspannung gewählt ist.

Ich hoffe, dass ich meine Sichtweise nachvollziehbar erläutern konnte.

K_E_B

 

[TTbauer]

Dazu kann ich auch noch was sagen:
Solange die Impulsspannung nicht zu hoch liegte (K-E-B schrieb dazu bereits), wird dein Motor ewig und drei Tage laufen. ES gibt elektronische Fahrsteuergeräte, welche ausschließlich mit Impulsbreiten arbeiten (nichtz zuletzt auch Digitaldecoder) schon seit Jahren, wenn dies schädlich wäre, dann würde es solche Geräte nicht mehr geben, weil sie dann keiner kaufen würde! Und mit den Geräuschen musst du leben, die entstehen dabei nun mal. Man könnte die Frequenz erhöhen, aber dann geht der Vorteil der Impulsbreiten (mehr Drehmoment) entsprechend proportional verloren und du kannst auch wieder mit Gleichspannung fahren....
Notfalls bei deiner 56 mal nen anderen Motor testen

 

[TTbauer]

Ui, Ralf, da war der "Doppeleffekt", warst etwas schneller

 

[captnkork]

Geht dabei etwa etwas kaputt? Ich meine, der Motorverschleiß und Abbrand an den Kohlen wird beim Impulsbreiten-Fahrregler - wenn überhaupt - nur unwesentlich höher sein als beim Betrieb an Gleichspannung, sofern die Impulsspannung nicht größer als die Fahrgleichspannung gewählt ist.

Der Kohle-Abbrand könnte sogar geringer sein, als bei herkömmlicher Gleichstrom-Spannungs-Regelung. Denn Abbrand kann nur entstehen, wenn ein Stromkreis unterbrochen wird, was an den Kohlen passiert. Durch das Wegfallen des Stromes bei der PWM entsteht aber kein Abbrand, da kein Stromkreis unterbrochen wird, sondern das elektronisch geregelt wird. Warum dann geringer? Weil durch das Aussetzen der Spannung weniger Kommutationen am Motor passieren, als wenn dauerhaft Spannung anliegt.
Aber: da der "Lichtbogen" an den Kohlen auch von dem zu kommutierenden Strom abhängt, ist eventuell, über die Zeit gesehen, der Abbrand wiederrum bei beiden Varianten gleich.

Das ist aber grad wie Kaffeesatzlesen... Vielleicht mag das ja mal jemand in langen Versuchsreihen testen.

 

[Fynian]

Ich hoffe, dass ich meine Sichtweise nachvollziehbar erläutern konnte.
K_E_B

Notfalls bei deiner 56 mal nen anderen Motor testen

, und wer stellt mir diesen zur Verfügung, die freundlichen Herren (oder natürlich auch Damen) von Tante Tilly vielleicht, oder doch mein eigener geschundener Geldbeutel?
und frohe Ostern @all!

 

[Gagarin]

Danke

Hallo,

@ K_E_B die Idee mit dem FZ1 hatte ich auch beim schreiben, werde es nach Ostern mal testen und über das Ergebniss berichten.
@ all danke für die Infos

lg und frohe Ostern

Stephan

 

[TTbauer]

, und wer stellt mir diesen zur Verfügung, die freundlichen Herren (oder natürlich auch Damen) von Tante Tilly vielleicht, oder doch mein eigener geschundener Geldbeutel?
und frohe Ostern @all!

Nun, da wirst du wohl alleine da stehen, es ist schließlich deine Lok. Und wenn du dich hier mal ein bisschen "umgelesen hast", dann wirst du feststellen, dass man durchaus hier und da günstig an gute Motoren kommen kann.

-wer suchet, der findet-

 

[Klein_Elektro_Bahn]

Daten meines Selbstbau-Impulsfahrreglers

Meine Erfahrungen aus dem Impulsbreitenregler-Selbstbau: ... Deutlich geräuschärmer und weicher läuft die Lok, wenn der Impulsbreiten-Fahrregler mit nur 10 V Wechselspannung (oder sogar weniger) betrieben wird, beispielsweise aus diesem Modellbahn-Transformator von Conrad. ... Was mit diesem Transformator und einem Selbstbau-Impulsbreitenregler möglich ist, zeigt dieses kurze Video eines ROKAL-Zuges mit einer V 200 und 16(!) LED-beleuchteten Touropa-Liegewagen beim "Kreisfahren". ...

Zur Ergänzung hier noch ein (leider etwas unscharfes) Bild von dem im oben zitierten Beitrag #9 erwähnten Selbstbau-Impulsfahrregler und seine technischen Daten:

- Transformator: Conrad 10V 45VA (eingebaut im Pultgehäuse)
- unidirektionale Fahrspannung mit 13 V-Impulsen bei 80 Hz
- großer Reglerknopf für ein feinfühliges Regeln der Fahrgeschwindigkeit
- elektronische Fahrspannungsabschaltung (Sicherung) bei ca. 2,5 A (= Leistung satt!)
- 10 V Wechselspannungsausgang für Zubehör (Beleuchtung und Wassermühlenrad-Motor)
- abschaltbare Anfahr- und Bremsverzögerung (ABV) mit großer Zeitkonstante für ein ganz langsames, automatisiertes Beschleunigen eines sehr langen Zuges, bei dem die Wagen im Wendekreis stehen (Gefahr des Wegkippens von Wagen zum Gleisbogen-Mittelpunkt hin)
- Nothalt-Funktion per Nothalt- und Fahren-Taster und roter/grüner LED-Anzeige
- Zwangskühlung des Treibertransistors und Transformators per Luftventilator
- Anschluss der Verbraucher über zwei Paare 4 mm-Bananenbuchsen
- Eingebaut ist das hier (im Beitrag #1) beschriebene Fahrregler-Modul.

Dieses Fahrgerät liefert ausreichend Leistung für sehr lange ROKAL-Züge mit vielen beleuchteten Personenwagen. Das abgebildete Gerät habe ich für die neue ROKAL-Modulanlage von DB-Cargo_Fan gebaut und hat sich während der ersten beiden Ausstellungsauftritte bestens bewährt.

K_E_B

 

[Eckart]

Fahrregler Piko aus Startpackung 01423

Hallo ,
habe die Startpackung 01423 , die damals mit Piko zusammen auf den Markt kam (ER20 und der Piko-Fahrregler, sowie die 2 Schiebewandwagen) gekauft . Nun möchte ich diese endlich mal aufbauen bzw. für die anderen Loks mal den Testkreis aufbauen .

Beim Lesen der verschiedensten Beiträge zum Thema Impulsbreitensteuerung usw. usf. ergab sich für mich eigentlich schon die Antwort auf folgendes : Kann man die Impulsbreitenregler etc. auch für die "alten" Loks von BTTB nutzen bzw. generell für alle werksseitig motorisierten Loks verwenden ?
Die von mir erlesene Antwort lautet eigentlich JA .
Stimmt es also ?

MfG Eckart

 

[Meininger]

Hallo,

ja diese Art von Regelung ist für viele Motoren geeignet. Alle Großserein TT Modelle sollten damit umgehen können.
Bei Kleinserien Modellen mit Glockenanker Motoren sollte man vorsichtig sein.

Gruß Meininger

 

[Klein_Elektro_Bahn]

Kurze Antwort ...

... Die von mir erlesene Antwort lautet eigentlich JA .
Stimmt es also ?

MfG Eckart

JA, das stimmt. Als Ausnahme hiervon gelten Glockenankermotoren. Dies als richtiges Fazit aus den vorstehenden Beiträgen.

K_E_B

 

[coppy]

Und nicht nur die. Wer, wie ich vor 30 Jahren das Glück hatte öffters einen Zug zu benutzen, der aus einer DBve-Einheit bestand, gezogen von einer BR 244, der weis was Motorbrummen beim Vorbild bedeuted. Die Lok hat sich regelreicht mit den 16,7Hz geschüttelt und laut brummend die Fahrt begonnen. Mit zunehmender Geschwindigkeit wurde es dann leiser.
Also ist das Verhalten durchaus vorbildgerecht.