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Michael Füg

unregistriert

1

Mittwoch, 29. Juni 2011, 08:16

Wo geht all die Leistung hin? Wo ist sie geblieben?

...frage ich mich manchmal (in Anlehnung an ein bekanntes Lied).

Guten Morgen,

an anderer Stelle im Forum lese ich Mitteilungen über neue Stromzentralen mit mehreren 100 Watt Leistung. Wofür wird diese Leistung gebraucht? Sicher nicht zum Bewegen eines Zuges. Beispiel: Test mit einer Federwaage auf meiner Anlage zeigt, dass ich mit ca. 0,4 kp ("kg") = 4 N Zugkraft einen ordentlichen Zug (hier 5 J&M englische Pullmans) in Beharrung halten kann mit ca. 1m/s Geschwindigkeit (entspricht etwa 115 km/h beim Vorbild). Macht zusammen 4 N x 1 m/s =4 Watt an mechanischer Leistung, um den Lauf- und Luftwiderstand zu überwinden. Wo wird der Rest verbraten? Elektronik, schlechte Getriebe?
Energieeffizienz ist offenbar anders.

Gruß
Michael Füg

2

Mittwoch, 29. Juni 2011, 09:44

. . . an dieser Frage bin ich auch schon seit langem interessiert!

5 Ampere für 2 -3 Loks loszuschicken - da kann was nicht stimmen.
Die Elektroniken sind m.E. meist recht genügsam, die Getriebe moderner Fahrzeuge können es auch kaum sein, die Motoren werden immer effizienter und die relativ neue und allseits beliebte LED-Beleuchtung vermindert eher den Energiehunger. Also entsteht wirklich die Frage: Wo bleibt die Energie?

Meine Vermutung: schlechte Leiter (dazu gehört nicht nur der Draht selbst, obwohl mir da auch schon schlimme Sachen unter die Augen kamen - auch Lüsterklemmen und schlechte Lötungen gehören dazu. Ferner zu geringer Querschnitt und zu wenige Einspeisungspunkte. Übergänge nur mit Schienenverbindern sind auch Energie vernichtend.

Jedenfalls sind der Test und die Berechnung sehr aufschlussreich .
Interessant wären mal zwei gleiche Versuchaufbauten: "landläufig" und "energiebewußt".

3

Mittwoch, 29. Juni 2011, 10:00

Na ja,

der Energiehunger kommt wohl eher aus unseren Ambitionen, eine "echte" Lok nachzuahmen, also in erster Linie Dampferzeuger, aber auch Soundmodule. Und beim Beschleunigen ziehen die Motoren auch zum Teil erhebliche Ströme, weil halt doch schon ordentliche Massen bewegt werden wollen. Da kommen in toto schnell mal 3 Ampère für einen Zug zusammen - also 50-60 Watt. Rollt das Ganze erst mal, dann stimmt die o.g. Leistungsmessung in etwa.
Die vieldiskutierten Verluste an schlechten Kontaktstellen tun dann noch ihr übriges.

Gruß
Matthias
https://mat-spur1.jimdofree.com/

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Wilhelm Busch

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »mat-spur1« (29. Juni 2011, 10:01)


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4

Mittwoch, 29. Juni 2011, 10:48

RE: Wo geht all die Leistung hin? Wo ist sie geblieben?

Hallo Michael Füg,
der "schlimmste" neue Verbraucher ist wohl der Dampferzeuger neuerer Lokomotiven, im Prinzip ein Heizdraht mit Docht, der eine große Menge Dampfdestillat verkokeln soll. Lauter Sound braucht auch etwas Strom.

Die Motore mit bis zu 80% effektiver Leistungserzeugung können es nicht sein,
die neueren Schneckengetriebe mit hoher Gangzahl auch nicht.
Die Elektronik ist durch PWM mit modernen Feldeffekttransistoren auch relativ verlustarm.

Auch die Beleuchtung mit LEDs dürfte eher wenig Strom verbrauchen.
Allerdings sollte man LEDs auch in Serie veschalten.

Probleme machen auch die vielen Radschleifer bei beleuchteten Zügen.
An Steigungen wird es dann kritischer, hier macht sich das Zuggewicht zusätzlich bemerkbar, ev. haben deshalb die eingebauten Motore viel Leistung , oft viel mehr wie das Vorbild im Modell übertragen.

Ein interessantes Thema.
MfG. Berthold

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »bbenning« (29. Juni 2011, 10:56)


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5

Mittwoch, 29. Juni 2011, 11:15

Wo geht die Leistung hin ?

Hallo !

macht doch den einfachen Versuch und hängt mal einen Ampermeter an die Anlage und fahrt dann alle Betriebszustände ab (Lok ohne Zusatzfunktionen und dann mit Funktionen, mit und ohne Zug usw.). So kommt man der Sache am Nächsten.

Viel Spass beim Austesten!

Gruß Erich/br1430762

6

Mittwoch, 29. Juni 2011, 11:43

RE: Wo geht die Leistung hin ?

Zitat

Original von br1430762
Hallo !

macht doch den einfachen Versuch und hängt mal einen Ampermeter an die Anlage und fahrt dann alle Betriebszustände ab (Lok ohne Zusatzfunktionen und dann mit Funktionen, mit und ohne Zug usw.). So kommt man der Sache am Nächsten.

Viel Spass beim Austesten!

Gruß Erich/br1430762


Hallo 1er,

das habe ich bei meinen Lokomotiven gemacht und starke Unterschiede festgestellt. Ein sehr großer Stromverbraucher ist der Rauchgenerator direkt nach dem Einschalten, nach ein paar Minuten sinkt der Verbrauch. Auch die Motoren spielen natürlich eine Rolle, auch bei gleichen Loks kann die Stromaufnahme erheblich schwanken.

Dann der Wagenpark: Wagen ohne Kugellager bremsen um einiges mehr. Ein Zug aus sechs 3yg erhöhte den Stromverbrauch der Zuglok auf meiner Testanlage um mehr als 1 Ampere.

Auch enge Radien und natürlich Steigungen erhöhen den Stromverbrauch der Loks erheblich.
.
Gruß Uwe

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7

Mittwoch, 29. Juni 2011, 14:58

RE: Wo geht all die Leistung hin? Wo ist sie geblieben?

Hallo Michael,
auch bei Elektromotoren gibt es eine Abgabe-Leistung und eine Aufnahme-Leistung.
Also gebraucht werden 4 Watt und der Motor verbraucht dann vielleicht 10 Watt.

Ich habe meine Loks gemessen und war erstaunt, dass manche Märklin-Loks mit angeschaltetem Sound viel Strom brauchen. (V36,V218 alle mit dem Original-Decoder)
Eine K+K Lok mit ESU-Decoder braucht je nach Belastung ohne Sound, Rauch, Wagen fast nichts.
Mit Sound und Rauch und Wagen bis 3-4 A.
Bei jedem Dampfschlag pendelt das Messgerät im Takt mit.

Grüße
Gerhard

Leisi71

unregistriert

8

Mittwoch, 29. Juni 2011, 16:13

RE: Wo geht all die Leistung hin? Wo ist sie geblieben?

Die neuen Innovationen und auch die Anhängelast treiben den Stromverbrauch ganz schön in die Höhe. Wir hatten das Problem vor kurzem mit Booster. Eine Märklin V200 Sound an mit 24 Waggon Erzzug und als Gegenzug eine 50er mit allem an und 16 Wagen. Dann noch eine Lok mit allem an.
Dann hat es abgeschaltet.

9

Mittwoch, 29. Juni 2011, 23:11

RE: Wo geht die Leistung hin ?

Hallo Ampere-Messer,

schmieren der bewegten Fahrzeugteile (Achslager, Gestänge, Radschleifer) hilft deutlich beim Stromsparen.
Besonders Wagen werden beim Schmierdienst gern vergessen, auch Kugellager rollen mit ein paar Tropfen Öl leichter, ganz zu schweigen von der Verschleissminderung.

Gruß aus Reutlingen
Michael
Gruß aus Lichtenstein (Württ.)

ospizio

unregistriert

10

Mittwoch, 29. Juni 2011, 23:17

RE: Wo geht all die Leistung hin? Wo ist sie geblieben?

Hallo Michael Füg,

Gratulation zu der Darstellung der erforderlichen Leistung,die gebraucht wird um einen Zug in Beharrung zu halten.Leider halte ich den gemessenen Wert zwar richtig,
aber darauf auf die erforderliche Leistung einer Zentrale zu schliessen,nicht geeignet.
Ich habe nicht Ingenieurswissenschaften studiert,sondern nur einen Elektrogesellenbrief und über 33 Jahre Praxis als Lokomotivführer.
Auch ich habe mit einer Köf 2 mit 135PS einen 800 Tonnenzug auf der Geraden im Bahnhof bewegt,den eine 5000PS-Ellok gebracht hat.

Wenn ich nun die Rechnung als Praktiker aufstelle,so hat ein Lokmotor 20-50Watt,der Sound auch bis 10 Watt(Zimo )und dann die Beleuchtung(exorbitant hoch,wenn Glühlampen)und zum Schluss der Dampfgenerator
Deshalb messe ich lieber die Stromstärke und zusammen mit der angelegten Spannung lässt sich die tatsächliche Leistung ermitteln.
Mit einer Zimo MX1 ist dieses Prozedere sehr einfach,da die Zentrale diese Werte anzeigt.

Gruss
Wolfgang
.

Michael Füg

unregistriert

11

Donnerstag, 30. Juni 2011, 16:04

Hallo an alle,

erst einmal vielen Dank für die Antworten.
Dass man die elektrische Energie, die "vorne" reinläuft und bei verschiedenen Betriebszuständen irgendwo auch gebraucht wird, messen kann, ist klar. Es ging mir aber gerade darum, das Pferd mal von hinten aufzuzäumen. Der ursprüngliche Ansatz war gewesen, den Wirkungsgrad meiner live steam-Lok auszurechnen; das Ergebnis ist niederschmetternd, aber es ist ja nur ein Zeitvertreib. Immerhin entwickeln sich die "Stromer" durch all den Zusatzaufwand drumherum in die gleiche Richtung. Ich fahre mit Bioalkohol, ihr doch hoffentlich mit Ökostrom? (Jetzt höre ich auf...)
Gruß
Michael

12

Donnerstag, 30. Juni 2011, 17:05

Hallo Michael,

schon eine "große" Dampflok hat einen Wirkungsgrad von nur 8 bis 10%. Bei den Modellen spielen dank des ungünstigeren Oberfläche/Volumen-Verhältnisses die Wärmeverluste sowie auch Reibungsverluste noch eine viel größere Rolle.
Außerdem ist eher fraglich, ob in einem live-steam-Modell ähnlich viel Optimierungs-Know-How eingebaut ist wie in den echten Dampfloks mit über 100 Jahren Betriebserfahrung (Auslegung von Feuerbüchse, Rost, Abgasführung, Wärmetauscher, Überhitzerrohren usw...).
Daher ist es doch eher zu erwarten, daß der Wirkungsgrad der Modelle bescheiden ausfällt.

Gruß
Matthias
https://mat-spur1.jimdofree.com/

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Wilhelm Busch

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13

Donnerstag, 30. Juni 2011, 18:49

RE: Wo geht all die Leistung hin? Wo ist sie geblieben?

Zitat

Original von Michael Füg
Beispiel: Test mit einer Federwaage auf meiner Anlage zeigt, dass ich mit ca. 0,4 kp ("kg") = 4 N Zugkraft einen ordentlichen Zug (hier 5 J&M englische Pullmans) in Beharrung halten kann mit ca. 1m/s Geschwindigkeit (entspricht etwa 115 km/h beim Vorbild). Macht zusammen 4 N x 1 m/s =4 Watt an mechanischer Leistung
Michael Füg


Hallo,
was mir noch einfällt , obiges Beispiel ist ja dann die Zughakenleistung. Hinzu kommt, das die Lok selbst bewegt wird, Reibungsverluste im Getriebe, Verlust im Effektivwert des Motores usw. so dass die produzierte Leistung höher sein muss, ich tippe mal auf 6 Watt ?

Klar ist auch, dass eine elektrisch angetriebene Lok wohl die besten Werte erreicht.
Gute Elektromotore haben sehr hohe Effektivwerte (bis ca. 80%)
Interessant wären auch die Werte in der Steigung z.B. bei 3 Promille, was sagt dann die Federwage?
MfG. Berthold

14

Freitag, 1. Juli 2011, 08:08

Servus miteinander!

Zu den Zitaten:

Zitat

Wofür wird diese Leistung gebraucht? Sicher nicht zum Bewegen eines Zuges.


und

Zitat

5 Ampere für 2 -3 Loks loszuschicken - da kann was nicht stimmen.


Folgende Frage / Anmerkung:

Was versteht Ihr unter "Bewegen eines Zuges"?
Ein Zug "bewegt" sich ja auch ohne Licht, Sound, Rauch etc.
DAS ist aber kein üblicher Modellbahnbetrieb, der *Spaß* macht ;) (jedenfalls nicht für mich).

"5A für 2-3" Loks .... WELCHE Loks?!
Wieviele Motore hat denn so "EINE Lok"?
Ich habe da welche mit 4 Motore pro Lok. Jeder Motor braucht zum "bewegen" der Lok in der Ebene ohne Last bis zu 300-500mA. Das sind dann also bis zu 2A bei Vmax und 20Volt am Gleis für EINE Lok.

WAS soll daran jetzt also nicht stimme?!

Da ist aber noch kein Licht, kein Sound und kein Rauch eingeschaltet.

Ich habe mich früher auch immer über solche Schauermärchen des Strombedarfs gewundert. Da hatte ich aber auch nur LGB- Loks mit maximal 2 Motore por Lok und Rauchgeneratoren von Seuthe (EINER pro *Dampflok*)!

Wenn ich da mit 3fach Vorspann (also 3 Dampfloks mit insgesamt 4 Motore und 3 Seuthe-RGs) fuhr, habe ich samt beleuchtetet Waggons (damals noch Lampen) maximal 4A verbraucht. Da waren also ganz locker 2 Züge mit eben 3fach Vorspann und Doppeltraktion von 2 Diesel mit insgesamt 8 Motore, 3 RGs und 20 beleuchtetet Waggons möglich - und ich habe meine 8A Zentrale noch lange nicht ausgelastet.

Damals konnte ich so Aussagen wie 12A für einen Zug nicht nachvollziehen ;)

Dann bin ich von Österr. Schmalspur auf US-Regelspur umgestiegen...
Meine erste Dampflok war ein 10Wheeler (1 Motor, 1 USA Trains RG) - 2A hat die Lok gebraucht, Die drei 4Achser waren mit LEDs beleuchtet ... 300mA dafür.
"Was die US-Bahner immer alle für Gschichtln drucken ... Da komme ich mit meiner 8A Zentrale doch locker aus !" Habe ich gedacht...

Dann kam eine F3A/B Einheit - mit insgesamt 4 Motor und 4 USA-Trains RGs - und EINEM USA-Trains Streamliner aus Aluminium.
Als ich die Schachtel des Waggos in Händel hielt, war mein erster Gedanke: "Oida, san do Stana drinn?!" 5Kg für EINEN Waggon!

Trotzdem hat das Gespann mein Zentrale noch lange nicht überfordert - bis ich dann die restlichen drei Streamliner bekam. Jetzt sind es also VIER mit je 5KG = 20 KG am Haken. Wobei ich die ursprüngliche Beleuchtung aus Sofitenlampen gegen LEDs getauscht habe, was pro waggon statt bisher rund 1A nur noch 50mA Strom verbraucht.

So - und dann steht der Zug also aus F3A,F3B, vier Streamliner und soll bergauf (2%) anfahren... Natürlich mit Sound und Rauch und Licht !

Dabei passiert folgendes:

Am Handregler von 0 auf FS 100 (also 2/3 Geschwindigkeit) - die Verzögerungszeiten sind eh im Decoder konfiguiret (CV3/4), also fährt der Zug schön langsam an.
Vorher fährt er aber alle 4 RGs auf volle Leistung, und fährt auch den Sound "hoch" , dann fährt der Zug erst an:

Im Stand bei aktiven RGs, Sound, Licht dümpelt der Zug also so bei ca 3A - dann plötzlich 5, 7, AUS.

Ohne RG und Licht geht es sich mit ~5A aus, dass die Zentrale noch Reserven hat.

Nur, DAS macht mir keinen Spaß! Also muss ebene die Leistung erhöht werden ;)

Michael Füg

unregistriert

15

Sonntag, 3. Juli 2011, 08:47

Guten Morgen,

mein Ansatz-Szenario: ich fahre mit dem eingangs genannten Zug 30 Minuten im Kreis herum (bekanntermaßen die Lieblingsbeschäftigung von live steamern), d.h. Bewegungsenergie des Zuges ist 4W (s.o.) x 1/2 h =2 Wh. Schlagen wir für die Lok noch 50% drauf, landen wir bei 3 Wh. In der Zeit verfeuere ich je nach Loktype ca. 150 g Alkohol, der einen Heizwert von ca. 7,5 kWh/kg hat (Wikipedia), macht also rund 1,1 kWh. Damit ergibt sich der Wirkungsgrad als Verhältnis von 3 / 1100 also etwa 3 Promille. Nicht berauschend.
Das Verhältnis Volumen/Oberflächen sinkt mit dem Maßstab, also hier um den Faktor 32; der Wirkungsgard im Modell ist interessanterweise gerade um diesen Faktor schlechter als das Vorbild - 3 Promille statt 10 %.
Immerhin bekomme ich Rauch und Sound (und Geruch!) gratis dazu.

Was die "Amerikaner" anbelangt: ich habe ein Flügelsignal (Semaphore) von MTH Spur 0, das zieht bei 12 V satte 1,5 A nur zum Hoch-und Runterklappen des Flügels - dabei brennt noch kein Licht und es ist auch kein Relaiskontakt drin! Wenn man sich die Konstruktion anschaut: der Elektromagnet arbeitet gegen ein starke Rückholfeder, braucht also schon Saft, dennoch ist die Konstruktion m.E. eine Katastrophe. Also 20 Signale auf der Anlage... 30 A allein dafür...die Kabel....ich glaube ich investiere ab sofort in Kupferaktien.

Gruß
Michael