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3 | Digitale Komponenten | Booster: Technische Grundlagen | Seite 2 © tams elektronik 03/2014
Gleisspannung
Nenngröße empfohlene
Gleisspannung
Z
12 V
N und TT
14 V
H0
18 V
0, I und II
22 – 24 V
Lokmotoren sind – abhängig von der
Nenngröße – für den Betrieb mit einer
bestimmten Gleisspannung ausgelegt.
Werden sie mit einer deutlich höheren als der
empfohlenen Gleisspannung angesteuert,
werden die Motoren stärker belastet und die
Kohlen stärker abgenutzt, HF-Störungen und
Bürstenfeuer werden verstärkt.
Lokdecoder sind in der Regel für eine
Gleisspannung von maximal 24 V ausgelegt,
manche Minidecoder nur für eine
Gleisspannung von 18 V. Eine geringe
Überschreitung der maximal zulässigen
Spannung um 1 bis 2 V führt meistens nicht
zur Beschädigung der Lokdecoder, jedoch in
jedem Fall zu einer deutlichen Erwärmung.
Bei einer ungünstigen Einbausituation mit
schlechter Wärmeabführung können Schäden
an den angrenzenden Kunststoffteilen der Lok
die (unerwünschte) Folge sein.
Geregelte und
ungeregelte Booster
Geregelte Booster halten die Spannung im
angeschlossenen Streckenabschnitt konstant.
Das heißt, die Gleisspannung am Booster-
ausgang entspricht dem Wert, der für den
Booster angegebenen oder (bei einstellbaren
Boostern) eingestellt ist – unabhängig vom
aktuellen Stromverbrauch.
Die Spannung, die beim Einsatz ungeregelter
Booster am Gleis anliegt, hängt zum einen
direkt von der Nennspannung des
eingesetzten Trafos ab. Zum anderen ist die
Gleisspannung vom aktuellen Stromverbrauch
abhängig. Die Spannungsschwankungen, die
sich aus Veränderungen beim Stromverbrauch
ergeben, führen dazu, dass die
Fahrgeschwindigkeiten der Loks und die
Helligkeit der Beleuchtungen variieren.
EXKURS:
Nennspannung des
Trafos ≠ Gleisspannung
Dem nebenstehenden Beispiel
liegt der Einsatz eines H0-
typischen Trafos mit 54 VA zu
Grunde. Die Gleisspannung,
die in Kombination mit einem
ungeregelten Booster im
Normalbetrieb tatsächlich
anliegt, ist mit 24 – 25 V
jedoch deutlich höher als die
empfohlene Gleisspannung
von 18 V - mit den möglichen
negativen Auswirkungen.
Daher die Empfehlung:
Grundsätzlich nur
geregelte Booster
einsetzen!
Bei geregelten Boostern regelt die Elektronik die Ausgangsspannung auf einen festen Wert.
Beim Einsatz ungeregelter Booster hängt die Gleisspannung vom Trafo und vom Strom-
verbrauch ab. Sie ist nicht identisch mit der Nennspannung des Trafos. Was steckt dahinter?
1. Die Nennspannung des Trafos wird als Effektivspannung U
eff
angegeben, es handelt sich also
um den Mittelwert. Für die Gleisspannung ist jedoch die Spitzenspannung U
S
von Bedeutung.
Daher gilt: U
S
≅ 1,4 x U
eff
Abb.: Nennspannung und Spitzenspannung
Die maximale Gleisspannung entspricht
der Spitzenspannung U
S
, die ca. 1,4 x so
hoch ist wie die auf dem Trafo
angegebene Effektivspannung U
eff
.
Anmerkung: Mathematisch korrekt, aber
schwieriger zu rechnen wäre:
U
S
= √2 x U
eff
2. Der Booster wandelt die Trafospannung in eine gleichgerichtete Wechselspannung um.
Dabei gehen etwa 2 V von der Spitzenspannung verloren.
3. Dieser errechnete Wert gilt jedoch nur, wenn der auf dem Trafo angegebene Maximalstrom
verbraucht wird, bei einem 54 VA-Trafo mit 18 V Nennspannung also 3 A. Ein
Stromverbrauch von 3 A in einem Boosterabschnitt wird im Normalbetrieb selten dauerhaft
erreicht, gewöhnlich liegt der Wert deutlich niedriger, bei bis zu wenigen mA. Die
tatsächliche Trafospannung und damit auch die tatsächliche Gleisspannung liegt daher um
ca. 1-2 V höher als errechnet, im Beispiel also bei 24 bis 25 V.
Aus 1. bis 3. ergibt sich bei Einsatz eines Trafos mit 18 V Nennspannung rein rechnerisch
folgende Gleisspannung:
18 V x 1,4 – 2 V + 2 V = 25,2 V
Die tatsächlich am Gleis anliegende Spannung beim Einsatz ungeregelter Booster lässt sich nach
folgender vereinfachter Rechenformel ermitteln:
Gleisspannung ≅ 1,4 x Nennspannung des Trafos