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Info Demonstration zur elektrischen Leistung in der Schule

Apat

Bahnlehrling
Liebe Modellbahn Experten

ich habe im meinen Leben leider noch nicht das Vergnügen gehabt eine richtige Modellbahn näher kennenzulernen. Ich entschuldige mich also im Voraus für meine unpräzise oder falsch verwendete Ausdrücke...
Ich habe die Aufgabe bekommen eine Modellbahn zu einem Stromgenerator, der durch körperliche Arbeit Strom erzeugt, zu koppeln.
Das heisst konkret, der Stromgenerator sieht aus wie eine Hometrainer, die Schüler können in die Pedale treten und es wird Strom erzeugt. Die Modellbahn soll schliesslich das Ergebnis ihre körperliche Arbeit demonstrieren, wenn sie langsamer treten ist die Bahn langsam usw...

Mit dem Generator kann maximal 15 V und 25 A erzeugt werden und hat eine Maximale Leistung von 750 W für Gleichstrom. Er hat ein Wechseltrichter für 230 V Steckdose mit 300 W Wirkleistung.
Meine Frage ist nun, kann dieser Stromgenerator eine Modellbahn betreiben? Die Modellbahn würde aus einer Lokomotive und vielleicht noch einem Wagen bestehen, der eventuell beschwert wird. Soll die Modellbahn über eine Fahrtransformator an das Stromgenerator angeschlossen werden, oder kann ich die Gleise direkt anschliessen?

Für eure Antworten bedanke ich mich im Voraus!
 

plusplus

Teammitglied
Super-Moderator
Vorab: Ich gehe davon aus, dass du als Schüler diese Aufgabe lösen musst (?).

Zu den Modellbahnsystemen:
  • Auf Grund der gestellten Aufgabe gehe ich davon aus, dass dir für die Modellbahn keine der heute üblichen digitalen Steuerung zur Verfügung steht, was den Versuchsaufbau notabene auch einfacher machen wird
  • Ein bekanntes und häufig verwendetes analoges System ist das Märklin 3-Leiter-System mit einer max. Fahrspannung von 16 V AC
  • Ein zweites ebenfalls häufig verwendetes System (der meisten Modellbahnanbieter in H0) ist das Zweileiter-System mit einer max. Fahrspannung von 12 V DC.
Die Gefahren des elektrischen Stroms sind auch bei solchen Schulversuchen jederzeit vorhanden - es ist also äusserste Vorsicht im Umgang mit Spannungen > 50 V geboten!!! Oder besser gleich sein lassen!

Im Hinblick auf das oben gesagte könnte ich euch demnach den Aufbau mit einer 12 V DC Modellbahn empfehlen. Allerdings müsstest du bei einem direkten Anschluss an den Generator dessen Ausgangsspannung von 15 V am Gleisanschluss auf max. 12 V reduzieren, was wieder einen zusätzlichen Bastelaufwand bedeuten würde. Siehe dazu auch das nachfolgend Gesagte zum AC-Aufbau.

Ein AC-Aufbau wäre insofern auch möglich, aber nur, wenn du auf Grund des angehängten Wechselrichters keine Basteleien am 220 V Teil vornehmen musst. Über dessen Steckdose schliesst du einen der handelsüblich Spielzeugtransformatoren an. Solche sind sowohl für AC- wie auch für DC-Bahnen überall äusserst billig zu haben (Flohmarkt, ricardo usw.).

Die Leistung des Generators wie auch des Wechselrichters kannst du m.E. vernachlässigen. Einer der alten klassischen Märklin Trafos für H0 hatte z.B. eine Scheinleistung von 30 VA.

Evt. haben Fachleute aus dem Niederspannungsbereich noch weitere Anmerkungen ...
 

teddych

Teammitglied
Innendienst
Hallo Apat

Ich gehe davon aus, dass der Wechselrichter bei Unterschreitung einer minimalen Eingangsspannung ganz ausschaltet. Ist die Spannung wieder genug noch schaltet er wieder ein und stellt dann sofort 230V zur Verfügung. Ich denke nicht, dass das ist was du willst. Auch in Anbetracht dessen, dass 230V nicht zum Spielen sind (René hat es auch schon geschrieben) würde ich das mal weglassen.

Was mich bei deinen Angaben irritiert ist, dass bei dir 15V mal 25A gleich 750W geben soll. Gemäss Adam Riese gibt das 375W, also die Hälfte (Ein Datenblatt des Generators wäre hier sehr hilfreich!). Aber das ist eigentlich egal, denn eine Modellbahnlok (H0) benötigt in etwa 5W, also nur einen kleinen Bruchteil (ca. 0.3A bei 15V).

Zum Vergleich: Untrainierte Erwachsene mögen mit etwa 100 bis 200W in die Pedale treten. Zu meinen Spitzenzeiten als 20-jähriger Amateur-Radfahrer kam ich auf max. 740W, Profis schaffen kurzfristig auch mal 2000W.

Also rein von der Leistung her wird die Lok schon voll losdüsen, kaum werden die Pedale bewegt. Je nach Alter der Schüler ist das wohl gar nicht ungewollt.

Konkret: Ohne Datenblatt des Generators ist es etwas stochern im ungewissen, aber ich denke, den Generator kannst du direkt mit den Modellbahn-Schienen verbinden. Als Lok empfehle ich dir eine mit Digital-Decoder, die vertragen üblicherweise bis ca. 20V, kommen aber sicher auch mit 15V zurecht. Falls du die Wahl hast: Mit einer Zweileiter-Lok bist du auf der sichern Seite (oft fälschlicherweise auch DC-Digital oder Gleichstrom-Digital bezeichnet). Die neueste Generation von Märklin-Decodern fahren auch mit Gleichstrom. Da es aber noch alte, untaugliche Decoder zu kaufen gibt, würde ich für deine Belange dies gleich ganz ausschliessen (ausser du hast eine solche Lok zur Verfügung).

Was nicht geht sind analoge Wechselstrom-Lokomotiven. Die sind üblicherweise auf Mittelleiter-Gleisen zu Hause und waren vor allem aus dem Hause Märklin und HAG erhältlich.

Bei analoge Gleichstrom-Modellen würde ich zuerst einen Blick in das Datenblatt des Generators werfen wollen. Da würde ich mit zwei oder drei Brückengleichrichter zwischen Generator und Gleis die Spannung noch etwas reduzieren wollen. Aber eben, das Datenblatt...

Gruss
Teddy
_________________
Modellbahnsteuerung RailControl
 

erwa20

Zugbegleiter
Hallo Apat

Ich habe hier etwas ähnliches welches wir zu Demonstrationszwecken für Schüler benutzen.
Der Unterschied: Unser Generator wird von einem 3-flügligen Windrad angetrieben. Der Generator kann Gleichstrom, 24 Volt / 2 Ampere abgeben. Daran ist eine LGB-Lok (RhB Ge 2/4) direkt angeschlossen. Zur Ergänzung sind Amperemeter, Voltmeter, ein Anemometer (für die Windgschwindigkeit) vorhanden welche von den Schülern angewendet werden dürfen. Vorgesehen ist das die Schüler damit arbeiten und darüber Arbeiten schreiben können.

Wenn Dein Generator 25 A bei 15 V erzeugt muss vermutlich nicht sehr stark in die Pedalen getreten werden um eine Modellbahn fahren zu lassen. Du kannst natürlich den Wechselrichter benutzen. Dieser wird, wie schon von Teddy erklärt, unter einer gewissen Mindestspannung nicht arbeiten, solche Angaben finden sich im Manual. Solche 300 Watt Wechselrichter werden gerne als Autozubehör verkauft, ist es ein solcher Wechselrichter? Diejenigen welche wir hier verwenden schalten bei 10.5 Volt ab, das nennt sich "Unterspannungsschutz".
Du könntest die Spannung vom Generator auch mittels mehrere Dioden auf ca. 12 Volt reduzieren, so kannst du auf den Wechselrichter und den Modellbahntransformator verzichten.
 
Zuletzt bearbeitet:

Apat

Bahnlehrling
Liebe Experten

Vielen herzlichen Dank für eure Inputs!!!
Was mich bei deinen Angaben irritiert ist, dass bei dir 15V mal 25A gleich 750W geben soll.
Das verstehe ich auch nicht so richtig. Ich habe leider nur eine Anleitung zu diesem "Hometrainer" und keine technische Datenblätter, leider. An dem Hometrainer muss ich aber auch nicht herumbasteln, zum Glück.
Ich wollte nur sicher gehen, dass meine Vermutung, die Schienen direkt mit ihm zu verbinden richtig ist und jetzt weiss ich sogar nach welchem Lok und Schienensystem ich suchen soll. :)
Ich danke euch nochmals für eure Antworten!

Ich halte euch auf dem Laufenden.
Liebe Grüsse
Anna
 

Bastler

Teammitglied
Super-Moderator
Mich auch...und wenn du die Daten brauchst, wird das Internet in der Regel diese ausspucken,...natürlich ohne Gewähr. Und sonst: Multimeter und in die Pedale treten, dann kannst du die Werte ablesen. Gruss Barni
 
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