Frequenzschwankungen im Netz

[Ueli Dysli]

Hallo WDP Freunde,
Seit einiger Zeit haben wir auf unserer Klubanlage, aber auch bei Anlagen zu Hause Probleme mit dem richtigen Anhalten der Züge. Wir fahren mit IZNF und schoben das Problem bis jetzt eher kühler Raumtemperaturen zu. Nun ist aber unsere Region offenbar von Netzschwankungen betroffen und eine breite Diskussion über den sog. "Backoffentimer-Phänomen" los gebrochen ist. Der Stromversorger hat bestätigt, dass im Netz Frequenzprobleme bestehen und z.B. die Uhr des Backofens pro Woche mehrere Minuten hinter einer Funkuhr geht. Kein Aprilscherz!
Da ich kein Experte auf Elektrik/Elektronik bin,stelle ich die Frage im Forum und hoffe natürlich jemand kann Klarheit in dieser Angelegenheit bringen, insbesondere können Frequenzschwankungen die Zugfahrten/Geschwindigkeit und Bremsverhalten bei IZNF Auswirkungen haben?
Danke für die Unterstützung
Ueli Dysli

[Helmut Kreis]

Hallo Ueli,

die Netzschwankungen haben aber nichts mit dem Anhalten im iZNF zu tun.

[ottochen (Thomas)]

Hallo Ueli,


wichtig wäre bei so was natürlich, das ihr Schaltnetzteile und keine Trafos benutzt. Diese habe eine geregelte Ausgangsspannung.

[Willi Emmers]

Hallo Ueli,

ihr steuert doch eure Anlage mit einem PC. Was sagt denn die PC-Uhr? Geht sie auch nach?
Ich vermute nicht, da im PC eine Batterie verbaut ist, die eine Clock betreibt.

Also, sollte auch das Programm nach dieser Clock laufen. Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass Zugfahrten/Geschwindigkeiten und Haltepositionen von Spannungs- oder noch unvorstellbarer, Frequenzschwankungen des Netzes abhängig sind.

[Jan Flex]

Hallo Ueli,

die Normalfrequenz im Stromnetz beträgt 50 Hz. Bei hoher Belastung sinkt diese Frequenz. Die Backofenuhr geht deshalb nach weil sie auf diese 50 Hz synchronisiert ist.

Bei allen Digitalzentralen arbeitet als Herzstück ein Mikroprozessor, quai ein kleiner Rechner. Dieser bezieht seine Taktfrequenz nicht aus der Netzspannung sondern aus einer Quartzschaltung und ist deshalb unabhängig von der Netzfrequenz. Das darf auch nicht sein, da die Länge der Impulse genormt ist um mit dem Decoder eine Auswertung zu ermöglichen.

Die Spannung am Gleis sieht so aus, wie auf dem angehängten Bild mit dem Digitaloszilloskop gemessen. Die Datenübertragung erfolgt seriell, die kurzen Impulse sind die Einsen und die langen Impulse sind die Nullen. An der Länge der Impulse ändert sich durch Änderung der Netzfrequenz nichts.

Was eventuell Einfluss hat ist die Amplitude. Viele Digitalzentralen (auch meine Intellibox) sind ungeregelt. Das bedeutet die Ausgangsspannung ist direkt proportional der Eingangsspannung. Im Tagesverlauf habe ich hier schon bis zu 2 Volt Differenz gemessen, je nach Eingangsspannung. Auf das Fahrverhalten hat das aber auch so gut wie keinen Einfluß, da die Motoren mit Impulsbreitensteuerung angesteuert werden. Ich kann mit Railspeed keinen Unterschied im Fahrverhalten feststellen.

Ich hoffe trotz der kurzen Erläuterung das wesentliche getroffen zu haben. Wenn da noch Fragen sind bin ich gern bereit mehr zu dieser Problematik zu schreiben. Hintergrund: Ich bin Elektroniker und baue selbst Decoder. Nicht weil ich es besser kann als die Industrie, sondern weil mir die Elektronikbastelei Spaß´macht.

Viele Grüße
Jan

[Ueli Dysli]

Guten Tag WDP Freunde,
vielen Dank für die Beiträge, insbesondere den von Jan hat mir "aus dem Herzen gesprochen. Die PC Uhr hat zumindest heute Morgen richtige Sommerzeit. Sowohl die betroffen privaten und Klub-Modellbahnanlagen werden von Intellibox betrieben und da stellen wir die Voltschwankungen auch fest und haben uns die manchmal auftretenden unterschiedlichen Zugshalte damit erklärt.
Nochmals Danke für die Inputs und werden wohl mit dem Problem leben müssen, es sei denn Dr. Peterlin könnte ich der nächsten Version einen Regler einbauen mit dem man ggf alle Loks um ein paar km/h schneller laufen lassen kann.
Allen einen schönen Sonntag wünscht Euch
Ueli

[Jan Flex]

Hallo Ueli, ich nochmal,

den Regler den Herr Dr. Peterlin einbauen soll gibt es schon, zwar nicht in der Software aber als Hardware extern.

Ich arbeite mich im Moment in die Problematik der T4T-Kupplungen ein. Dort ist das Problem das die Decoder bzw. die Kupplungen Probleme bei zu starker Abweichung von 20V Gleisspannung haben.

Deshalb habe ich für den Fahrbetrieb der Intellibox II einen geregelten Booster nachgeschalten und somit immer eine konstante Spannung am Gleis. Die Digitalspannung der IB ist nur noch für die Zubehördecoder zuständig.

Meine Lokomotiven messe ich aber in der Werkstatt mit Railspeed und einer ungeregelten IB I ein. Der Lokdatensatz wird dann über Ex- und Import an den Anlagenrechner übertragen. Wenn ich die Lokomotiven dann auf der Anlage betreibe kann ich im Fahrverhalten keinen Unterschied feststellen. Sie halten genau da wo sie sollen. Die Amplitude der Gleisspannung hat also offensichtlich keinen wirklichen Einfluß auf das Fahrverhalten.

Einen schönen Sonntag noch
Jan

[Ueli Dysli]

Hallo Jan,
vielen Dank für die Inputs. Muss sie alle noch vertauen und mal schauen ob ich auch eine solche Ausgangslage wie Du schaffen kann.
Danke
Ueli

[S.Dankwardt]

Hallo
Wenn es so starke Schwankungen im Stromnetz gibt, (in Deutschland wird es das demnächst wohl auch mehr vorkommen, Sonne weg Strom weg, kein Wind kein Strom und die E-Autos brauchen Strom an Stellen, wo es keine Stromerzeugung gibt) würde ich eine Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) dazwischen schalten.

Damit wird das Stromnetz nicht direkt zum PC bzw. der Anlage gegeben, sondern aus einem Akku.
Der Akku wird aber vom Stromnetz gleichzeitig wieder geladen.
Hierbei wird eine eigene Fequenz erzeugt.

Einfach USV-Geräte schalten aber nur bei Netzstromausfall von Netzstrom auf Akkustrom um.
Die Helfen in dem Fall nicht weiter. Da diese Geräte nur bei Ausfall umschalten und nicht bei kleinen Schwankungen.

So ist die Ausgangspannung immer gleich und bei Stromausfall ist noch genügend Akkukapazität (15-30 Minuten) vorhanden, um ordendlich den PC herunter zu fahren.
Außerdem sind die LED-Leuchten heute so sparsam, dass man auch eine Notbeleuchtung damit machen kann.

Es würde kann auch  mit einfachen Spannungsstabilisator die Netzspannung aufrechterhalten. (aber nicht de Frequenz).

Die Geräte fangen bei ca. 100 Euro an.
Ich denke das wäre preiswerte, wie der Umbau auf andere Booster.

[Helmut Kreis]

Hallo Siegmund,

unseren fehlenden Strom fangen wir ja durch den franz. Atomstrom ab. Also keine Bange. Das müssen wir dann teuer bezahlen. Dafür verschenken wir aber den Franzosen unsere Überkapazität.

[S.Dankwardt]

Und dann macht man in Papenburg für eine Schiffsdurchfahrt wieder die Hochspannungsleitung auf und bis Spanien gibt es keinen Strom mehr, weil wir ja nicht genügend Leitungen von Nord nach Süd haben oder mal wieder einer die Umschaltung zu spät gemeldet hat.

[Jan Flex]

Hallo alle miteinander,

also irgendwas läuft hier schief. Mit meinen Ausführungen will ich doch gerade zum Ausdruck bringen das eine Umrüstung auf geregelte Booster für dieses Problem eben nicht notwendig ist weil:

• Die Netzfrequenz keinen Einfluß auf die Taktfrequenz von Digitalzentrale und Decoder hat. Beide erzeugen durch Quartzschaltungen eigene Taktfrequenzen.
• Die Amplitude der Gleisspannung hat ebenfalls keinen merkbaren  Einfluß auf das Fahrverhalten.
• Festgestellt habe ich das am praktischen Beispiel, die Loks werden an einer ungeregelten Digitalzentrale eingemessen und dann an der Anlage mit dem geregelten Booster betrieben.

Der Grund warum ich die Umrüstung mit dem Booster gemacht habe sind einzig und allein die T4T-Decoder. Diese erzeugen intern permanent 20V bzw. zum Abkuppeln 24V. Ist nun die Gleisspannung nur noch 18V so ist dieser Decoder überfordert und wird warm, was letztendlich zum Abschalten durch eine interne thermische Sicherung führt. Durch Schwankung der Netzspannung bei mir hier auf dem Dorfe hatte ich durch die ungeregelte Intellibox teilweise weniger als 18V am Gleis und da ging gar nichts mehr mit diesen Decodern.

Um auf die Ausgangsfrage zurückzukommen, ich kann den Freuquenzschwankungen im Netz weder mit geregelter Digitalzentrale oder Booster noch mit einer USV entgegenwirken. Und nein, die Freuquenzschwankungen im Netz haben keinen Einfluß auf das Fahrverhalten der Lokomotiven.

Beste Grüße aus der Oberlausitz
Jan

[S.Dankwardt]

Hallo Jan
Das die Frequenz sich nicht auswirken wird, stimme ich zu.
Wenn aber wie Ihr schreibt die Spannung um 10% schwankt, wird es auch Auswirkungen auf das Fahrverhalten haben.

Deshalb fahren frischgeladene Car-System-Fahrzeug 1,45 V ja auch schneller, wie Fahrzeuge die im Nennbereich 1,2 V laufen. Damit verändern sich auch die Haltepunkte bei Digitalgesteuerten Car-Systemen.
Das habe wird letzes Wochenende wieder bei der Weiterbildung gesehen.
Die Programme können noch so gut rechnen, aber ohne Info über die Spannung oder den Standort gibt es keine Anpassung.

Wenn die Fahrzeuge aber mit einem Spannungswandler für den Motor ausgerüstet sind, ist es egal vom 1,1 Volt  oder 1,45 Volt im Akku sind, der Motor läuft immer mit der gleichen Spannung.
So fahren die Fahrzeuge einiger Kollegen seit 10 Jahren.
Das wird man bei einer Lok nicht machen wollen.

Daher die Überlegung die Spannung auf der Schiene konstant halten.
Wo kommen die Schwankungen her?
Mit einem getaktetem Netzteil, das mit richtigen Kabeln und nicht überlastet ist, sollte die Spannung auch gleich bleiben.