Hallo zusammen,

immer wieder ist im Zusammenhang mit Rechteckimpulsen von höherem Motorverschleiß die Rede. Erst habe ich im Forum unter "Motorverschleiß" gesucht, dann etwas gegoogelt, aber es wird nie gesagt, worin dieser Verschleiß genau besteht.

Mich interessiert in diesem Zusammenhang besonders, wie das mit dem Märklin Elektronik-Fahrpult 6699 ist. Seit einem Jahr erprobe ich das Teil auf meiner analog betriebenen Bahn. Eigentlich finde ich die Langsamfahreigenschaften ganz gut, die quasi-Dauerbeleuchtung bei gering geöffnetem Regler und auch die im Stand weiter dampfenden Rauchentwickler. Aber womit wird das erkauft? Verbrutzelt die Kollektorfläche, leiden die Ankerspulen, sind die Bürsten schneller platt oder was denn eigentlich?

Nach einem Jahr habe ich noch keinen Unterschied zum reinen Analogbetrieb festgestellt. Es wird täglich gefahren. Wann kommt die Mehrbelastung zum Tragen, wie äußert sie sich genau bei Scheiben- und bei Trommelkollektormotoren? Und sollte man angesichts der nachlassenden Ersatzteilversorgung für alte Märklin Analogmodelle besser auf die Elektronik-Fahrpult-Spielerei verzichten?

Ist mir klar, daß diese Fragestellung nicht gerade aktuell ist, aber es gibt ja doch noch eine beträchtliche Anzahl von Analogfahrern, für die das interessant sein könnte. Falls diese Fragen schon im Forum beantwortet wurden, bitte ich um einen entsprechenden link, ansonsten interessieren mich alle fachlich motivierten Hinweise, vielen Dank im voraus!

Hallo!
Es lässt sich keine pauschale Antwort geben, da bei Rechteckimpulsen (PWM) auch die Frequenz eine Rolle spielt.
Generell kann von einer etwas höheren Belastung für den Kollektor ausgegangen werden, was aber nur bei kleinen Motoren (Spur Z) eine Rolle spielen dürfte.
Weiter kann man Entwarnung geben, da sämtliche digital betriebene Motoren über die Dekoder mit PWM - also Rechteckimpulsen - angesteuert werden und dies klaglos aushalten.
Lediglich bei Glockenankermotoren (Faulhabermotoren) muss man aufpassen, dass die PWM-Frequenz zum Motor passt.

Guten Abend Gernot,

Zitat von U 43

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immer wieder ist im Zusammenhang mit Rechteckimpulsen von höherem Motorverschleiß die Rede. Erst habe ich im Forum unter "Motorverschleiß" gesucht, dann etwas gegoogelt, aber es wird nie gesagt, worin dieser Verschleiß genau besteht.
Mich interessiert in diesem Zusammenhang besonders, wie das mit dem Märklin Elektronik-Fahrpult 6699 ist. Seit einem Jahr erprobe ich das Teil auf meiner analog betriebenen Bahn. Eigentlich finde ich die Langsamfahreigenschaften ganz gut, die quasi-Dauerbeleuchtung bei gering geöffnetem Regler und auch die im Stand weiter dampfenden Rauchentwickler. Aber womit wird das erkauft? Verbrutzelt die Kollektorfläche, leiden die Ankerspulen, sind die Bürsten schneller platt oder was denn eigentlich?
Nach einem Jahr habe ich noch keinen Unterschied zum reinen Analogbetrieb festgestellt. Es wird täglich gefahren. Wann kommt die Mehrbelastung zum Tragen, wie äußert sie sich genau bei Scheiben- und bei Trommelkollektormotoren? Und sollte man angesichts der nachlassenden Ersatzteilversorgung für alte Märklin Analogmodelle besser auf die Elektronik-Fahrpult-Spielerei verzichten?
Ist mir klar, daß diese Fragestellung nicht gerade aktuell ist, aber es gibt ja doch noch eine beträchtliche Anzahl von Analogfahrern, für die das interessant sein könnte. Falls diese Fragen schon im Forum beantwortet wurden, bitte ich um einen entsprechenden link, ansonsten interessieren mich alle fachlich motivierten Hinweise, vielen Dank im voraus!

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Der Bürstenverschleiß von Elektromotoren hängt von einigen Faktoren ab:
Bürstenandruck
Strombelastung
Spannungswelligkeit (Oberwellen)

Die ersten beiden Punkte sind (hoffentlich) selbsterklärend, der letzte Punkt verdient eine ausführlichere Betrachtung.
Zuerst einmal der Verschleiß an "normalem" DC bzw. AC: ein eingefahrenes(1) Modell (z.B: BR 216 Märklin, Katalognummer 3374 mit DCM) hat einen Verschleiß von ca. 3-4µm/30 Minuten (also 6µm pro Stunde). Die Bürsten sind im Neuzustand ca. 6mm lang. Daraus resultiert maximal 1000 Betriebsstunden, dann sind die Bürsten alle. "Füttere" ich den Motor nun nicht mit AC oder DC, sondern mit Spannungen, die Oberwellen enthalten, dann steigt der Verbrauch messbar um das 1,5 bis 2 fache. Im Extremfall sogar noch mehr. PWM (Impulsbreitenmodulation) ist dabei weniger aggressiv als Phasenanschnittssteuerung.
Die genannten Oberwellen sind gerade bei PWM (Fourier-Transformation der Rechteckimpulse ergeben ein ganzes Sammelsurium von Sinuswellen) leicht, bei Phasenanschnittssteuerungen schwer erfassbar. Dazu sind dann umfangreiche Messungen und/oder Apparaturen notwendig.

Die o.g. Methoden sind so gut handhabbar, dass Produzenten hochwertiger Motoren diese Methoden benutzen, um die Bürsten "einzufahren".

Im Forum worlrailsfans.org gibt es gar einen Bericht, wonach ein PWM-betriebener Motor nach 24 Stunden seinen Geist aufgab. Leider ohne weitere Angaben; sodass der genannte Beitrag einer Überprüfung harrt.

(1) in wiefern sich diese Verhältnisse ändern, wenn der Motor nicht eingefahren ist, müsste ebenfalls noch untersucht werden. Das Einfahren dient dazu, ein thermisches Gleichgewicht sowie gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels und daher vergleichbare Bedingungen zu erzielen.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Danke für Eure Antworten!
Aber ehrlich gesagt, beantwortet das nicht meine Frage nach den Folgen! Was passiert da? Gibt es Verbrennungen auf der Kollektorfläche, leiden die Ankerspulen bis zum Durchbrennen oder was? Was führt schließlich zum (früheren) Exitus eines mit Rechteckimpulsen angesteuerten Motors? Es muß doch irgendwo ein Materialverlust da sein, sonst würde die Kiste doch immer weiter laufen, oder?

Guten Abend Gernot,

Zitat von U 43

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Aber ehrlich gesagt, beantwortet das nicht meine Frage nach den Folgen! Was passiert da? Gibt es Verbrennungen auf der Kollektorfläche, leiden die Ankerspulen bis zum Durchbrennen oder was? Was führt schließlich zum (früheren) Exitus eines mit Rechteckimpulsen angesteuerten Motors? Es muß doch irgendwo ein Materialverlust da sein, sonst würde die Kiste doch immer weiter laufen, oder?

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der o.g. Verschleiß ist die Abnutzung. Dabei geht es ausschließlich um den Stromwender (=Kommutator). Die Gründe hierfür stehen noch im Dunkeln. Man kann derzeit nur mutmaßen, dass die Oberwellen den Materialtransport, und damit die Abrasion begünstigen.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Das heißt, die Kupferlaufflächen eines Scheibenkollektors sind früher weg und müssen ersetzt werden? Geht das dann bei Trommeln noch schneller? Ich überlege halt: Kann ich mit einer Lok eben mit Impulsen 10 Jahre spielen oder ohne 20 oder ist der Unterschied eben vernachlässigenswert? Wie Uli schon oben sagte, gibt es nur einige empfindliche Motoren, bei denen das überhaupt eine Rolle spielen könnte?

Guten Abend Gernot,

Zitat von U 43

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Das heißt, die Kupferlaufflächen eines Scheibenkollektors sind früher weg und müssen ersetzt werden? Geht das dann bei Trommeln noch schneller? Ich überlege halt: Kann ich mit einer Lok eben mit Impulsen 10 Jahre spielen oder ohne 20 oder ist der Unterschied eben vernachlässigenswert? Wie Uli schon oben sagte, gibt es nur einige empfindliche Motoren, bei denen das überhaupt eine Rolle spielen könnte?

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Die Zusammenhänge gelten für alle Motoren mit Stromwender. Für die Reihenschlussmotoren ist es weniger dramatisch, weil die in Reihe geschaltene Feldspule einiges an Oberwellen herausfiltert. Bei Glockenankermotoren hingegen spielt auch die Trägerfrequenz selbst eine Rolle, weil diese Motoren eine sehr kleine Ansprechzeit haben. Sobald der Läufer der Spannungsform folgen kann, wird es kritisch.
Ob 10 Jahre oder 20 Jahre wäre kein bemerkenswerter Unterschied, da bei den alten Konstruktionen (also DCM oder xFCM) die Kupferbleche des Stromwender dermaßen dick sind, sodass diese >10000 Betriebsstunden aushalten können.
Auch spielt das Bürstenmaterial (Kohle oder Kupfer) eine Rolle und natürlich auch die Art des Betriebs. Fatalerweise ausgerechnet der Langsamfahrbetrieb ist hier m.M.n. deutlich schädlicher (mehr Oberwellen). Jedoch, wie oben schon geschrieben, eher bei den DC-Motoren als bei den Reihenschlussmotoren.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Danke, Stephan-Alexander!
Man möchte meinen, daß die Betriebsform langläufig egal ist, was den sog. Verschleiß angeht. Selbst kann ich an meinen Fahrzeugen bislang auch keinen Unterschied feststellen.

Man könnte in dieser Diskussion auch noch den Strom pro Fläche Kohlen/Bürsten einbringen.
Ein gleichmäßigem geringer Stromfluß über eine große Kohlen/Kollektorfläche ohne Funkenbildung u. bei geringer Wärmeentwicklung verursacht den geringsten Verschleiß.
Theoretisch hätte man bei großzügig ausgelegten Gleichstrom Analogbetrieb, bei großer Getriebeuntersetzung, u. bei Vermeidung eines häufigen Teillastbetriebes, den geringsten Verschleiß. Bei den Rocomodellen der 90iger mit ihren großen Motoren, konnte ich noch keinen Motor an die Verschleißgrenze bringen. Dazu kommen noch die geringeren Momente durch den Schneckenantreib u. den kleineren Antriebsrädern bei Tenderantrieb. Vermutlich waren das die idealen Antriebe für lange Lebensdauer.
Bei Digitalbetrieb hat man dynamische zyklische Lastwechsel hoher Frequenz. Lastwechsel u. Schwingungen bewirken eigentlich überall, auch in der Mechanik, einen höheren Verschleiß.
Das sind jedenfalls auch meine Erfahrungen, die ich vor langer Zeit mit der ImpulsbreitenSteuerung an den alten DDR Modellen in dunkler Erinnerung habe.

Hallo zusammen,

auch in diesem Forum bleibt man von esoterischem Geschwätz nicht verschont.
Wohl dem, der vom Realitätsverlust verschont bleibt.

Es grüßt RainerK

Guten Abend Gernot,

Zitat von U 43

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Man möchte meinen, daß die Betriebsform langläufig egal ist, was den sog. Verschleiß angeht. Selbst kann ich an meinen Fahrzeugen bislang auch keinen Unterschied feststellen.

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um diese Unterschiede festzustellen benötigst Du:
a) ein geeignetes Modell, bei dem die Bürsten austauschbar sind
b) eine Bügelmessschraube mit Mikrometerskala
c) viel Zeit

Du müsstest dann das Modell einfahren, kurz unterbrechen, die Bürsten nachmessen, anschließend das Modell ohne Last fahren lassen.
Im 30 Minutentakt kurz anhalten und die Bürsten nachmessen.
Im zweiten Durchgang neue Bürsten einsetzen und mit PWM oder Digital fahren mit dem selben Tempo und ohne Last.
Ebenfalls Messungen nach jeweils 30 Minuten. Nach 4 Stunden Betrieb dieser Art hast Du eine kleine Messreihe, die sich gut vergleichen lässt.
Sofern Du dann Statistik betreiben willst, müsstest Du diese Messungen mindestens 2 mal Wiederholen. Ggf. mit anderen Modellen der gleichen Bauart. Viel Spass

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Moin Rainer,

Zitat von RainerK

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Hallo zusammen,

auch in diesem Forum bleibt man von esoterischem Geschwätz nicht verschont.
Wohl dem, der vom Realitätsverlust verschont bleibt.

Es grüßt RainerK

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Ich finde die Fragen und Erläuterungen dazu sehr interessant und Deinen Beitrag eher anmassend und destruktiv. Manchmal ist es besser nichts zu schreiben.

Viele Grüße
Wolfgang

Hier http://de.wikipedia.org/wiki/Esoterik steht.
"Esoterik (von griechisch ἐσωτερικός esōterikós ‚innerlich‘, ‚dem inneren Bereich zugehörig‘ ist in der ursprünglichen Bedeutung des Begriffs eine philosophische Lehre, die nur für einen begrenzten „inneren“ Personenkreis zugänglich ist, im Gegensatz zu Exoterik als allgemein zugänglichem Wissen."
Aber wir sind ja in einem "Fach"-Forum.

Moin Rolf-Uwe,
und was sagt uns dass www zum Begriff "geschwätz"?

Laut Duden: umgangssprachlich abwertend. In Kombination mit Esoterik bedeutet dass dann "philosophisches geschwätz", abwertend gemeint.

Viele Grüße
Wolfgang

Zitat von RainerK

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auch in diesem Forum bleibt man von esoterischem Geschwätz nicht verschont.
Wohl dem, der vom Realitätsverlust verschont bleibt.

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Hallo Rainer,
ich sitz jetzt wieder auf meine Stuhl, nachdem ich mich vor Lachen auf dem Boden gewälzt habe.

Bisschen grob in der Form, aber inhaltlich ein Volltreffer,

Übrigens, ich verwende nur Strom aus Kohlekraftwerken, der halten die Kohlen im Motor wesentlich länger.

Michael

Guten Tag Michael,

Zitat von michl080

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Zitat von RainerK

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auch in diesem Forum bleibt man von esoterischem Geschwätz nicht verschont.
Wohl dem, der vom Realitätsverlust verschont bleibt.

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Bisschen grob in der Form, aber inhaltlich ein Volltreffer,

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Stellst Du die genannten Effekte in Abrede? Das ist keine gute Idee, denn diese sind bereits bewiesen!

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Zitat von RainerK

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.....
auch in diesem Forum bleibt man von esoterischem Geschwätz nicht verschont.
Wohl dem, der vom Realitätsverlust verschont bleibt.
......

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Mir erschließt sich der Bezug dieses Beitrags auch nicht....

Hey Leute! Meine Frage ist eigentlich beantwortet. Laßt uns den thread lieber schließen, bevor hier noch Köppe rollen. Vielen Dank noch mal für die konstruktiven Beiträge.

Guten Abend Gernot,

Zitat von U 43

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Hey Leute! Meine Frage ist eigentlich beantwortet. Laßt uns den thread lieber schließen, bevor hier noch Köppe rollen. Vielen Dank noch mal für die konstruktiven Beiträge.

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keine Sorge! Diese Zusammenhänge stehen halt nicht in den Lehrbüchern und sind daher wenig bekannt.Bei wirklichem Interesse: PN bitte.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Guten Morgen Stephan-Alexander,
ich fände es schade, wenn dieses Thema wegen ein paar "Nichtverstehern" im Untergrund verschwinden würde.
Mich interessiert das Thema sehr, insbesondere im Hinblick auf Glockenankermotoren und PWM.

Inhaltlich kann ich zwar wenig zum Thema beitragen, ich lerne aber gerne dazu.

Gibt es Erfahrungen, vielleicht bei anderen, über die Lang- bzw. Kurzlebigkeit von Glockenankermotoren, wenn diese Digital betrieben werden? Wenn ja, welche äußeren Anzeichen (Geräusche, Fahrverhalten) gibt es vor dem "Tod" eines Glockenankermotors?

In letzter Zeit habe ich (eigentlich nur in zwei Fällen) Faulhaber und Maxon verbaut. Beim Faulhaber ist mir aufgefallen, dass dieser bei hoher Drehzahl jammert, obwohl ich nach meiner Einschätzung die CVs (Zimo) optimal eingestellt habe.

Viele Grüße
Wolfgang

Hallo zusammen,

ich bin nun ganz gewiss kein Experte in Sachen Lebensdauer von Elektromotoren, aber ich habe mir zu dem Thema mal die technische Informationsbroschüre bei http://www.faulhaber.com zu den DC-Kleinstmotoren (und die sind ja schließlich diejenigen, die auch unseren lokomotiven eingebautwerden) angesehen. Da steht nun nichts davon drin, dass PWM-Steuerung irgendwie schädlich sei (wäre auch das erste mal, dass ich davon höre). Es komme vielmehr allein auf die Höhe der Strombelastung des Motors, bzw. des zu erbringenden Drehmoments an, Stichwort Stromwenderverschleiß.

Wir sollten uns vielmehr eine andere Frage stellen: könnte es sein, dass wir als Modellbahner im Digitalbetrieb (wo ja PWM und Lastregelung dazu gehören) unsere Loks im Mittel höher belasten als im Analogbetrieb: Längere und schwerere Züge, höhere Geschwindigkeiten auf Steigungsstrecken, und überhaupt größere Anlagen mit Fahrstrecken jenseits des klassischen Wohnzimmer-Schienenkreises ? Aus meiner eigenen Fahrpraxis würde ich behaupten: ja, das ist so. Falls eine tatsächliche Verminderung der Standzeit der Lokantriebe beobachtbar ist, würde ich sicherlich hier auf Ursachensuche gehen.

Grüße

Hans Martin

Zitat von SAH

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[...]der o.g. Verschleiß ist die Abnutzung. Dabei geht es ausschließlich um den Stromwender (=Kommutator). Die Gründe hierfür stehen noch im Dunkeln. Man kann derzeit nur mutmaßen, dass die Oberwellen den Materialtransport, und damit die Abrasion begünstigen

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Zitat von SAH

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[...]Stellst Du die genannten Effekte in Abrede? Das ist keine gute Idee, denn diese sind bereits bewiesen![...]

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moinmoin,

was denn jetzt?

Für Beweise bin ich immer zugänglich.

Nur mal her damit!

Michael

Viele Zusammenhänge in unsere Welt werden nur an den Erscheinungen interpretiert u. man lernt sie dadurch zu beherrschen. Aber wie das wirklich ist, weiß keiner so richtig u. es wird nur an Modellen erklärt. Kernspaltung, technische oder elektrische Stromflußrichtung, usw.. Ich habe letztens auch wieder eine Schutzdiode falsch herum eingelötet, weil ich den Strom nicht sehen konnte.

Guten Abend Michael,

Du wirfst hier zwei Begrifflichkeiten durcheinander:

Zitat von michl080

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Zitat von SAH

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[...]der o.g. Verschleiß ist die Abnutzung. Dabei geht es ausschließlich um den Stromwender (=Kommutator). Die Gründe hierfür stehen noch im Dunkeln. Man kann derzeit nur mutmaßen, dass die Oberwellen den Materialtransport, und damit die Abrasion begünstigen

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Zitat von SAH

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[...]Stellst Du die genannten Effekte in Abrede? Das ist keine gute Idee, denn diese sind bereits bewiesen![...]

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was denn jetzt?
Für Beweise bin ich immer zugänglich.
Nur mal her damit!

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der erste Passus von Dir bezieht sich auf die Gründe, der zweite nur auf den Effekt.
Der Effekt ist nachgewiesen; die Gründe noch(?) nicht.

Literatur:
Dissertation Dietmar Berghänel, TU Dresden 2000.
Weitere Literatur suche ich Dir gerne noch raus.

mit freundlichen Grüßen,
Stephan-Alexander Heyn

Zitat von SAH

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Literatur:
Dissertation Dietmar Berghänel, TU Dresden 2000.
Weitere Literatur suche ich Dir gerne noch raus.

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Siehe: http://www.gbv.de/dms/ilmenau/toc/331012545.PDF