Rahmenbedingungen für Tests auf diesen Seiten
Die auf diesen Seiten präsentierten Tests werden nach einem Schema durchgeführt, welches vergleichbare und nachvollziehbare
Resultate liefern soll. Im Folgenden werden die Rahmenbedingungen erläutert. Änderungen im Testschema ab dem 01.01. 2007 sind
grau hinterlegt; Änderungen im Digitalbetrieb sind graugrün hinterlegt, Neuerungen ab dem 01.08.2018 sind in
grauviolett hinterlegt
Elektromechanik
Vor dem Testdurchlauf eines noch nicht getesteten Modells erfolgt die komplette Demontage einschließlich Getriebe- und
Modellreinigung falls nicht anders vermerkt. Es folgen Getriebeanalyse, Messungen der
Anschlußinduktivitäten bzw. -widerstände, Bürstenauslenkwinkel und Einzelachsmassen.
Einfahrt
Vor jedem Test wird das Modell 15 Minuten bei der als "USchiene" genannten und in den
Gleichmasstabellen aufgeführten Spannung (im Digitalbetrieb bei mittlerer Fahrstufe) eingefahren, das Getriebe wird abgeschmiert
mit synthetischem Knochenöl und abermals 15 Minuten bei der selben Spannung betrieben. Dieses Procedere kann entfallen, wenn
direkt vorher bereits ein Testdurchlauf stattfand, da das Modell dann bereits betriebswarm ist. Die selbe Einstellung wird auch für die Messungen zur Leistungs- und Wirkungsgradbestimmung
(also steigende Last bei konstanter Versorgungsspannung) benutzt.
Spannung/Strom/Zeitmessungen
Nach der Einfahrt werden bei allen Modellen komplette U/I/t-Werte in Solofahrt gemessen (max. 18 Werte) sowie die Meßwerte
für die Loktesttabellen. Im AC-Betrieb werden bei ausreichender Zugkraft (> 120g) auch mit den angehängten Zügen 1
und 2 der Loktesttabellen komplette U/I/t-Werte aufgenommen, jedoch nur bis zu einer Rundenzeit <54s
um das Modell bzw. die Elektronik zu schonen. Wie bereits bei Loksolofahrt jeweils im Anschluß an diese Messungen die
Einträge für die Loktesttabellen. Zur Schonung von Dekodern wird bei allen Betriebsarten außer AC auf die U/I/t-Messungen
verzichtet. Lediglich die Einträge für die Loktesttabellen werden gemessen. Dabei wird i.d.R. bei langsamen Modellen bei Zeiten
>54s eine kürzere Strecke (72cm oder 18cm) benutzt. Die Zeitnahme geschieht wie folgt:
Bei jeder Trafoeinstellung wird eine Runde von 13.181m zum Anpassen der Geschwindigkeit gefahren und eine Runde zur Zeitmessung gemessen.
Spannungen und Ströme werden an einem ausgewählten Punkt gemessen. Messungen unter Belastung werden aus Sicherheitsgründen
nur bis ca. 60s Zeit gemessen, von Ausnahmen abgesehen.
Zur Spannungsversorgung und Messung werden benutzt:
AC: Transformator Typ 6173 (Märklin), simultane Messungen von Strömen und Spannungen in der Stromfehlerschaltung. Die benutzten Meßgeräte finden sich in der Übersichtstabelle
für jede Eintragnummer unter http://www.sheyn.de/Modellbahn/mb_loktests/Statistik/Messgeraet.php. Im Laufe der Messungen ermittelte
Streuungen und Abweichungen finden sich unter http://www.sheyn.de/Modellbahn/mb_loktests/Statistik/Toleranz.php. Meßbereichseinstellung
AC. Systemkürzel "A"
HVW: zwei Transformatoren vom Typ 6173 phasenrichtig in Reihegeschalten, wobei ein Transformator rot-gelb fest auf ca. 9V eingestellt ist, der andere wird in der bekannten Weise rot-braun variiert. Diese Schaltung ist
nur zu diesem Testzweck erstellt, da sonst die Bemessungsspannung von 12VDC mit einem Transformator diesen Typs nicht erreichbar ist. Dieser Transformatorenreihenschaltung ist ein Graetz-Gleichrichter vom Typ B60C2200
nachgeschalten, um die Wechselspannung zu einer gleichgerichteten, aber ungeglätteten Gleichspannung umzuwandeln. Diese Schaltung ist nicht zum regulären Anlagenbetrieb
geeignet. Meßanordnung in Stromfehlerschaltung wie bei AC, Meßbereichseinstellung DC. Dadurch ist für Reihenschlußmotoren ein Formfaktor von 1,11 zur Umrechnung in ACDC-true-RMS notwendig.
Dies wurde in den Diagrammen und Auswertungen bereits berücksichtigt. Benutzte Meßgeräte und ermittelte Streuungen finden sich wie unter AC angegeben. Systemkürzel "H"
Ein Funktionsgenerator wird auf Sinus 50Hz eingestellt. Die Ausgänge werden über einen Graetzgleichrichter mit einem modulierbaren Netzteil verbunden.
DC: Ein Transformator Typ 6173 mit nachgeschaltetem Graetz-Gleichrichter und Glättungskondensator (B60C2200 und 4700μF/63V), simultane Messungen von Spannungen und Strömen nach der Stromfehlerschaltung.
Diese Schaltung ist nicht für den Fahrtrichtungswechselbetrieb geeignet, weil elektronische Umschalter und Dekoder durch die zu hohen Spannungen zerstört werden können.
Umschaltrelais neigen durch die Gleichrichtung und Glättung zum Kleben des Ankers. Diese Schaltung wurde nur für diesen Testzweck aufgebaut. Meßgeräte und Toleranzen wie unter AC.
Systemkürzel "D", Meßbereichseinstellung DC.
Geglättetes DC wird von einem Netzteil entnommen.
PWM: zwei Transformatoren vom Typ 6173 in Reihe geschalten, mit einem Gleichrichter Typ B60C2200 gleichgerichtet und mit 4700μF/63V-Elko geglättet, sodaß an V1 20V anliegen. Der anschließende
astabile Multivibrator ist auf 6,63kHz eingestellt, wobei der BC107B einen Darlington-Transistor vom Typ BDX53C ansteuert, welcher in einer Kaskadenschaltung mit der eigentlichen Endstufe BD709 angeordnet ist.
Diese Endstufe BD709 gibt die PWM auf den Mittelleiter (rot). V2 ist ein Oszilloskop, welcher zur Bestimmung der Schienenspannung, der Frequenz, des Tastgrads und des Spannungsfalls relativ zur Eingangsspannung
von 20V dient. Diese Schaltung wurde nur für diese Meßreihen aufgebaut. Ein Fahrtrichtungswechsel ist hier nicht eingebaut. Die Messungen erfolgen in der Stromfehlerschaltung
(durchschnittliche Stromaufnahme der Schaltung selbst ca. 12mA). Meßgeräte und Toleranzen wie unter AC. Systemkürzel "I".
Meßbereichseinstellung: V1 (Spannung):DC, A (Strom): DC, V2: tau positive Flanke und U_DC, U_DC weil die benutzte Frequenz zu groß für die Motoren ist, um darauf physikalisch reagieren
zu können.
Ein Funktionsgenerator wird auf PWM eingestellt (6,63 kHz, 2,5V) und steuert einen Transistor Typ BD 115 an, der als Treiber für eine Endstufenkaskade dient. Die Enstufenkaskade bestehend aus einem BDX 53C
und einem BD709 in Darlingtonschaltung wird in einer Emitterschaltung in Reihe mit den Schienen verbunden. Die Vorspannung erfolgt mit einem Potentiometer 1M so, dass die Basis-Emitterspannung bei 0,9V liegt.
Das Signal der Treiberstufe ist mit der Basis der Kaskade verbunden und wird mit einem Oszilloskop (f) überwacht.
MMS 6021: Zentraleinheit Märklin 6021 versorgt durch Transformator 6173 über die Anschlüsse Rot und Gelb. Messungen in der Stromfehlerschaltung, wobei hier ein zusätzlicher Fehler durch die Platzierung
des Amperemeter vor der Zentraleinheit auftritt. Dieser wird automatisch in den Tabellen und Diagrammen berücksichtigt (Differenz zweier Ströme). Spannungs- und Frequenzmessung nach der Zentraleinheit.
Meßbereichseinstellung: Amperemeter AC, Voltmeter AC+DC true-RMS. Frequenzmessung durch Oszilloskop, gleichzeitige Kontrollmessung der Spannung. Die benutzten Meßgeräte und ermittelten Toleranzen sind
an der selben Stelle wie unter AC vermerkt zu finden. Systemkürzel "M". Zu Kontrollzwecken wurden vor und nach der Zentraleinheit die Ströme gemessen und vergleichen. Die abgebildete Anordnung ist
die meßtechnisch günstigste.
MMS 60214: Zentraleinheit Märklin 60214 (CS2) versorgt durch den Transformator 60052 (weil der 6173 zu schwach mit seinen 30VA ist). Da diese Zentraleinheit eine eigene Anzeige der Ströme und Spannungen hat,
konnten mit der abgebildeten Anordnung die Anzeigewerte überprüft werden. Als Ergebnis dieser Überprüfung wurde zwar eine korrekte Spannung, leider jedoch eine ungenaue Stromaufnahme festgestellt. Aus
diesem Grund werden die Messungen exakt wie bei der 6021-Messung durchgeführt. Systemkürzel "M".
MMS Tams ECB4: Zentraleinheit Tams Easy Control mit separater Stromversorgung, sowie dem Booster B-4 mit Stromversorgung durch Transformator 6173 Gelb-Braun. Eingestellte Schienenspannung 20V im
Märklin-Motorola-II System mit 14 Fahrstufen. Messungen und Anordnung wie unter MMS 6021. Systemkürzel "M".- DCC Tams ECB4: Zentraleinheit Tams Easy Control mit separater Stromversorgung sowie Booster B-4 mit Stromversorgung über Transformator 6173 Braun-Gelb. Eingestellte Schienenspannung 20V im DCC mit
14 Fahrstufen. Ansonsten völlig gleichwertig zu MMS Tams ECB4. Zu Test- und Programmierzwecken wurden auch mehr Fahrstufen benutzt. Systemkürzel "C".
SX FCC: Zentraleinheit FCC (Döhler & Haass) gesteuert vom Laptop. Spannungs- und Frequenzmessung nach der Zentraleinheit. Strommessung via Spannungsmessung am Shunt. Eingestellte Schienenspannung 20V
via Schaltnetzteil.
Änderungen zum 01.01.2007: Die Tests mit angehängten Zügen entfallen
zugunsten einer Langsamfahrtmessung bis zum Stillstand. Schwankungsmessungen von Strömen, Spannungen und im Falle von
Impulssteuerungen auch Tastgrad- und Frequenzmessungen bei den Einstellungen für die Gleichlaufeigenschaften werden im
Anschluß an die Loktesttabellenmessungen durchgeführt.
Änderungen zum 01.08.2018: Die losen Schaltungen wurden zugunsten höherer Stabilität gegen Stromversorgungen mit einem Funktions- und einem geregelten Netzteil für
DC, HVW und PWM ersetzt. Zusätzlich wurde noch das Digitalformat SX mit der Zentrale FCC aufgenommen.
Gleichlaufeigenschaften
Nach dem Ende der U/I/t-Messungen wird das Modell bei der Einfahrspannung erneut ca. 10 Minuten betrieben und 15 Werte für
die Gleichmaßtabelle mit einer Stopuhr gemessen.
Temperaturmessung
Im Anschluß zu den Messungen der Gleichlaufeigenschaften wird am Ständer (Feld- oder Permanentmagnet) oder am Treibgestell
die Temperatur mit einem Meßfühler gemessen. Zu diesem Zweck wird das Gehäuse entfernt. Nach der Messung wird das Gehäuse wieder montiert. Der Temperaturfehler durch diese vorgehensweise
liegt bei <0,3°C. Ebenfalls werden die Temperaturen der Endstufen bei Dekodern und Ansteuerungselektroniken gemessen.
Mindestwerte
Mindestspannung/Mindeststrom werden dann einmal im Solobetrieb und einmal mit aufgebocktem Treibgestell (Treibräder drehen sich in
der Luft) gemessen. Diese Messungen werden nur im AC und DC-Betrieb durchgeführt. Beide Werte haben jedoch mit der langsamsten,
ruckfreien Bewegung Nichts zu tun!
Stromaufnahmen sonstiger Verbraucher
Den Mindestwerten folgen die Stromaufnahmen alle Verbraucher, die außer dem Motor noch am Stromkreis angeschlossen sind
(Leuchtmittel, Elektronik, Lautsprecher, u.v.a.m). Da die Transformatoren keine Spannungsstabilisierung haben, werden hier ebenfalls
max. 18 Werte aufgenommen bei den selben Trafoeinstellungen. Lediglich die Mindestwerte werden bei der selben Spannung gemessen.
Dabei werden auch weitergehende Werte, wie Schleußenspannungen, Tastgrade, und Einzelwerte (vor allem im Digitalbetrieb)
weiterer Verbraucher gemessen. Am Ende dieser Messungen wird bei der Spannung für die Wirkungsgradmessungen die Stromaufnahme
aller Verbraucher außer dem Motor gemessen.
Wirkungsgradmessungen
Zu den Wirkungsgradmessungen wird das Modell nach Ende der Stromaufnahmen nochmals abgeschmiert und 15 Minuten erneut bei der angegebenen
Spannung eingefahren. Angefangen mit Loksolofahrt wird einmal die Stromaufnahme und die Zeit für eine Runde gemessen. Nach dem
Ankuppeln eines Wagens jeweils eine Runde Einfahrtzeit und erneute Messung. (19 Wagen max. auf diese Weise). Die Spannung wird hierbei
mit einem Meßgerät überwacht. Wagen 20 bis 27 sind die Wagen aus Testzug 2 und müssen wegen ihres hohen
Rollwiderstands einzeln hinter die Lok angehängt werden: nach dem Anhängen jeweils eine Runde Einfahrt mit nachfolgender
Vermessung.
Änderungen zum 01.01.2007: weitere Modellwagen mit hohem Rollwiderstand werden bei Bedarf
angehängt.
Die Radsätze der Wagen werden alle 20 Komplettmessungen erneut überprüft und ggf. gereinigt/abgeschmiert.
Zeitdauer der Messungen
Triebwagen: ca. 90 Minuten
Kräftige Modelle im AC-Betrieb: ca. 180-240 Minuten
DC, Digital-Betrieb: ca. 120-180 Minuten
kleine Modelle im AC-Betrieb: ca. 120-150 Minuten
Kräftige Modelle: 120-150 Minuten
kleine Modelle: 90-120 Minuten
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Stephan-Alexander Heyn