THEMA: CV gelber Arnold-Motor

Hallo Burkhard,
ein bisserl genauer könntest Du die Loks schon beschreiben.
Soll ich denn alle meine Arnold-Lok öffnen um nachzusehen ob da ein gelblicher Motor mit Sprungfedern drin ist?
Digitalisiert habe ich Elekroloks: 110;111;141;150
Diesellok: 217;212;221
Da das aber schon längere Zeit her ist, muss ich mir die Loks halt neu ansehen.

Der DCX74 ist eine gute Wahl.

bis bald
Hans-G.

Hallo Hans-G,

vielen Dank für Deine Rückmeldung. Der besagte gelbliche Motor war im Zeitraum von Mitte der 70er bis Ende der 80er Jahre der Standard-Motor von Arnold. So war er u.a. in den Baureihen 110, 111, 117, 118, 119, 140, 141, 150, 194, 211 und 420 verbaut. Aufgrund der Kohlebürsten-Federn, die gerne beim Bürstenwechsel durch die Gegend springen, wird er hier im Forum auch gerne "Sprungfedermotor" genannt (z.B. in http://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show...sb1=Sprungfedermotor ).

Anfang der 90er wurde jedoch ein anderer Motor (schwarz in offener Bauweise) der Standard bei Arnold - ohne dass diese Umstellung an der Betriebsnummer der Lok erkennbar wäre (Beispiel: die 111 008-9 gab es mit beiden Motoren).

Somit kann man von Aussen leider nicht immer entscheiden, ob der gelbe oder der schwarze Motor verbaut ist. Aber vielleicht hat jemand Modelle mit diesem Motor in letzter Zeit digitalisiert und ggf. die CVs noch präsent.

Viele Grüße,
Burkhard

Hallo Burkhard ,

... mit CVs verkurbeln habe ich nichts am Hut - aber die Bemerkung
>> ... wird er hier im Forum auch gerne "Sprungfedermotor" genannt (z.B. in http://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show...sb1=Sprungfedermotor ).<< bezieht sich nicht auf einen Motortyp (flüchtige Federn beim Kohlenwechsel) - sondern auf die besondere Antriebstechnik durch Verwendung von "Spiralfedern" anstatt "herkömmlicher Schnecken" ...

MfG alfred

Hallo Alfred,

wahrscheinlich hast Du recht und es sind nur die u.a. in der 150 und 420 verbauten Spiralen gemeint. Allerdings ist der Begriff dann etwas irreführend, wie z.B.
http://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=63129&sb1=spiralen
zeigt, wird dasselbe Bauteile wesendlich häufiger und korrekter "Spirale" genannt.

@alle
Doch zurück zu meiner Frage: Hat keiner den gelblichen Motor von Arnold digitalisiert und kann Tipps diesbezüglich geben ? Die eigentliche Frage ist, ob sich der ältere Motor überhaupt zufriedenstellend digitalisieren lässt.

Vielen Dank im voraus,
Burkhard

Hallo Burkhard,

es hängt vom Getriebe ab - eine allgemeine Auskunft kann man meiner Erfahrung nach nicht geben, ausser dass diese Arnold Motor extrem schlecht anlaufen (vor allem bei den Altkonstruktionsmodellen mit geteilten Wellen) und die Übersetzungen durchwegs viel zu gering sind, wodurch man sie zu extremen niedrigen Drehzahlen treten muss was sie nicht gerne tun.

Ich würde jedenfalls eher zu Zimo raten da kann man die Regelfrequenz per CV 9 hoch stellen, das hat den Vorteil dass der Motor runder läuft (bzw. überhaupt rund läuft) und gleichzeitig langsamer wird.

Grüße, Peter W.

Alles klar,
Burkhard meint die Motörchen mit den Messinggehäusen (weil nichtmagnetisch).
Und den Kollektorfederchen die einem um die Ohren fliegen wenn man beim Ausbau nicht gut aufpasst. Was tagelanges Staubsaugerverbot bei mir zur Folge hatte...

Die CV´s werde ich heute, nach der Nachtschicht auslesen, und diese mit Begründung hier veröffentlichen.
Hans-G.

Hallo Burkhard, ich fang mal an.
Und zwar mit dem größten Problemchen der Baureihe 150.
Allgemein ist diese Lok, für den Güterzugdienst bestimmt, viel,viel,viel zu schnell. DCX74 einbauen, den Kondensator zwischen den Motoranschlüssen und die beiden Drosseln entfernen.
Als erstes ist der Softwarestand CV7 (bei mir 26) auszulesen.
Ist er nicht 26 könnte die CV29 (allg. mapping) etwas ander sein.
Deshalb erwähne ich die nur in soweit dass ich alles in 28 Fahrstufen-Modus eingestellt habe.

CV9 (Ansteuerfrequenz) die kann man auf 141 (Hf-Motoransteuerung mit 16kHz) lassen. Vorteil der Motor läuft ruhig und runder. Nachteil: der Motor kann überhitzen. Dann sollte man mit NF ansteuern. Wobei der CV9 Wert 63 die niedrigste Frequenz (30Hz) der Wert 13 die höchste (150Hz) ist. Hier in der Mitte beginnen mit 34 das ist so 70Hz und dann anpassen. Ist von Motor zu Motor (auch wenn baugleich) verschieden. Nachteil der Nf-Ansteuerung höheres Rastmoment. Noch rast die Lok!

CV64 ist die Referenzspannung des PID-Reglers im Verhältnis zur Schienen-Spg..
Der sollte ein bisserl größer als 100 sein, so ca. 10%.
Also Wert 110 nehmen, kann man aber auch mal auf 115 oder 120 ausprobieren. Je größer desto langsamer.

CV 51Proporzionalanteil /(neue Rechtschreibung): des Reglers. Veranlasst den Decoder den Motor sofort nachzuregeln.
Stelle den bei der BR150 von 50 auf 80 hoch.
Sollte die Maschine später im niedriegen Geschwindigleitsbereich ruckeln, dann verringere diesen in 10er-Schritten, dann in 2er-Schritten.

CV52 Integralanteil des Reglers, summiert die Impulse der Messung der Rückspannung vom Motor und regelt dann allmählich nach.
Den auf 40 stellen, bei höheren Werten kann der Motor zu schwingen anfangen.

CV50 Regeleinfluss auf die Lastregelung.
Den setzte ich bei dieser Lok ein bisschen tiefer als den Defaultwert (Standart.-Wert). EMK heisst Elektro-Motorische-Kraft und bedeutet nichts anders als dass der Motor selber eine Energie erzeugt wenn er sich dreht. So wie bei einem Dynamo am Fahrrad.
Diese Energie wird zum Messen und Regeln vom PID-Regler herangezogen. Ich setzte den Regleeinfluss von 255 auf 150(!) herrunter.
Der Motor läuft weicher und kann, wenn erwünscht, schöner in Doppeltraktion fahren. Nachteil ist dass bei höherer Anhängelast die Maschine nicht immer die gleiche Geschwindigkeit beibehält.
So  kurze Pause. Lok intensiv austesten und Regelparameter nachziehen.

Wenn Du jetzt noch die CV2 so einstellst dass die Lok in Stufe1 langsam losfährt. Bei mir Wert:5.
Ruckelt es zu sehr dann den  CV51 (Proporz.-Wert) zu in 10er-Schritten zu verkleinern.

Dann die CV5 (maximale Geschw.) nach deinem Geschmack einstellen. Bei mir 130, Lok fährt halt nicht so schnell.

Die CV6 (mittlere Geschw.) habe ich bei 105, damit die Lok bei Fahrstufe 14 genauso schnell ist wie die anderen Loks.

Die Beschleunigung CV3 habe ich auf 20 eingestellt (träge, schwere Güterlok).
Die Bremserei CV4 bei mir auf 10...

Aber keine Angst, dass war die störrischte Lok.
Bei den 141,101,111ern wird es einfacher.

Wartend auf Rückmeldung
Hans-G.

> Ist er nicht 26 könnte die CV29 (allg. mapping) etwas ander sein.

Wie meinst Du das?

> Nachteil: der Motor kann überhitzen. Dann sollte man mit NF ansteuern.

Wie das? Gerade bei niederfrequenter Ansteuerung wird der Motor heißer!

> Der sollte ein bisserl größer als 100 sein, so ca. 10%.

CV64 sollte der tatsächlichen Schienenspannung die Dezivolt entsprechen, als 160 für 16 V, 180 für 18 V etc. ansonsten verliert man Regelbereich.

> Bei den 141,101,111ern wird es einfacher.

Urgs! Sind die 140/141/110/111/1024 schon so schlecht. Wie mies ist dann die 150?

Grüße, Peter W.

Hallo Peter W.,
der Herr Tran hat bei neueren DCX74 (atmel Prozessor statt PIC) bei der CV 29 einige neue  Möglichkeiten (siehe Beiblatt) hineingebracht...
Damit meinte ich, sollte der Motor mit der Einstellung die ich gewählt habe zu heiss werden (der feine Duft des Motorlackbratens) kann man über NF diese Resonanzen ausgleichen.
-CV9: Dazu muss man halt ewig probieren und immer wieder nachstellen. Habe ich in stundenlangen Versuchen herausgebracht. Wählt man natürlich die falsche Frequenz dann  raucht einen der Arnold-Motor ab. Aber dass merkt man aber vorher wenn die Finger brennen.
-CV64:  Nö, mit 180 wirdst Du kein Glück haben, die Lok springt dann wie ein Ziegenbock übers Gleis, dass kann man mit dem P-Wert nicht mehr ausgleichen. Motormanagment in CV64 verhält sich in der Praxis etwas anders als in der Beschreibung. Aber probiers doch mal aus, bei einem Arnold-Raser!!!

- Ja wenn man die älteren Arnold-Loks zu einigermaßen guten Fahrverhalten zwingen möchte dann muss man halt einige Kniffe und Klimmzüge unternehmen. Ansonsten kann man bei sb-modellbau einen Glocken-Anker-Motor-Umbau vornehmen lassen. Wenn man genug Kleingeld hat....

freue mich auf Rückantwort
Hans-G

Ganz herzlichen Dank, Hans-G,
für Deine wirklich sehr detaillierte Einstellungsanleitung.
Mit so viel Unterstützung werde ich wohl nicht ganz so viel Zeit für die Einstellung benötigen.

@Peter W:
>> Nachteil: der Motor kann überhitzen. Dann sollte man mit NF ansteuern.
>Wie das? Gerade bei niederfrequenter Ansteuerung wird der Motor heißer!

Die Motorverluste und damit die in Wärme umgesetzte Leistung bestehen aus Kupferverlusten und Eisenverlusten.
Kupferverluste sind durch den Widerstand der Ankerwicklung bedingt und berechnen sich zu Pa=Ra*Ia^2 bzw. im Pulsweitenbetrieb mit dem Pulstaktverhältnis Ta/T und dem Maximalstrom Ia=U/Ra zu Pa=Ra*Imax^2*Ta/T. Von der Takfrequenz (f) sind sie unabhängig.

Die Eisenverluste sind aufgrund der Nichtlinearität der Hysteresekennlinie schwerer zu berechnen. Mit der Induktion im Eisen Be und dem Eisenvolumen Ve ist die pro Takt umgesetzte Verlustarbeit proporzional zu We~Be^2*Ve. Die Induktion ist widerrum vom Strom abhängig. Damit ergibt sich für die Eisenverlustleistung Pe~Ia^2*Ve*f, wobei f die Frequenz darstellt.

Ergebnis: ein Teil der Verluste sind sehr wohl von der Frequenz abhängig. Der 16kHz-Modus ist daher eigentlich nur für eisenlose Motore, also Scheibenläufer- oder Glockenanker-Motore gedacht, da ohne Eisen im Anker überhaupt keine Eisenverluste gibt.

Es gibt allerdings noch einen gegenläufigen Effekt. Wenn man hochfrequent ansteuert, verhindert eine hohe Induktivität des Motors, dass der volle Strom fließt. Gemäß Pe~Ia^2*Ve*f kann die Verlustleistung dadurch wirklich sinken, die erwünschte Wirkleistung allerdings auch. D.h. die Lok verhält sich im Gesamten anders, vielleicht ist dies der Grund für die unterschiedlichen ermittelten Reglerparameter.

Noch einmal allen, die sich so aktiv an dieser Diskussion beteiligt haben, herzlichen Dank, Burkhard

Hallo Burkhard,

danke für die technische Beleuchtung der Angelegenheit. Über die Cu und Fe Verluste habe ich mir noch nie Gedanken gemacht, ob die bei so kleinen Motörchen mit 1-2 W Leistung ins Gewicht fallen?

Du hast schon recht, die Tonfrequenzansteuerung wurde eignetlich für die Glockenankermotore gemacht, da deren Hersteller mind. 5 kHz Pulsfrequenz vorschreiben. Die 20, 32 und 40 kHz wurden gemacht (nicht nur um Haustiere zu quälen um das Qietschen der Modellbahnmotore für Menschen mit empflichem Gehör (da gehöre ich auch dazu) aus dem Hörbereich zu schieben.

Der Effekt der Induktivität kann aber bewusst ausgenützt werden, besonders bei Rennsemmeln stört es nicht wenn weniger Wirkleistung erzeugt wird, dann wird die Vmax geringer und die Regelung tut sich leichter den Anker langsam laufen zu lassen, da dieser dann nicht so heftig flattert.
Bei Modellen mit hoher Untersetzung kann es interessant sein, die Puls- und Messfrequenz zu senken, um mehr Energie in Drehbewegung zu bekommen.

Grüße, Peter W.

>Ja wenn man die älteren Arnold-Loks zu einigermaßen guten Fahrverhalten zwingen möchte dann muss man halt einige Kniffe und Klimmzüge unternehmen. Ansonsten kann man bei sb-modellbau einen Glocken-Anker-Motor-Umbau vornehmen lassen. Wenn man genug Kleingeld hat....

...oder selber einbauen

Mfg
Christian W.

Hallo Peter W,
alleine die Cu-Verluste betragen beim besagten Arnold-Motörchen mit einem Ankerwiderstand von ca. 20 Ohm P=Ra*I^2, d.h. bei einem Strom von 0,2A bereits 20 Ohm * 0,2 A * 0,2 A = 0,8 Watt. Und die Fe-Verluste sind bei höherer Drehzahl oder bei hochfrequenter Ansteuerung ähnlich hoch. Dazu kommen dann noch die Reibungsverluste der Kohlebürsten.

Je kleiner der Motor, desto schlechter der Wirkungsgrad...vielleicht 50% der eingesetzten Energie wird an der Welle abgegeben. Und die restlichen 50% machen nur eins: den Motor erwärmen.

Somit sind die Verluste schon interessant, weniger für die Stromrechnung als für die Temperatur unserer Modelle und damit auch für deren Langlebigkeit.

Viele Grüße,
Burkhard

Hallo,
der Wirkungsgrad dieser kleien Dreipoler ist ja wirklich nicht berauschent.

Aber hier geht´s ja darum den Strom der durch die Wicklungen fliest zu einigermaßen zu begrenzen. Denn an den Wicklungs und Eisenverlusten kann man nix verstellen.
Naja die Kohlebürsten kann man noch optimieren...
Je höher die Frequenz unso größer wird das induktive Verhalten, die Magnetfelder im Metall müssen da mit hin und her sausen. Bei HF kommen die Felder dann nicht mehr mit, das ist aber gut so, es baut sich ein stabilerer Pol auf. Der Wirkungsgrad sinkt weil die Magnetfelder in den Eisenplättchen der Wicklungen nicht so stark sind. Dadurch wird eine gringere Induktivität erzeugt und PJD-Regeler im Decoder kommt weniger Spannung. Dann regelt, so einfach wie möglich erklärt, er mehr nach.
Ich meine die Motorlaufresonanzen dieser Arnold-Dreipoler , hörbar bei gewissen Umdrehungen, schaukeln das Regelverhalten auf. Der Decoder regelt hoch und höher... Also einen Frequenzbereich suchen der Ausserhalb der Resonanzfrequenz ist. Kommt nicht bei allen Motoren vor, nur bei schlecht Gewickelten und unsauberen mechanischen Gebauten.

So linear kann man das dann aber nur annähernd berechenen... Ist auch nicht nötig, ist bei den Motörchen halt mal so.
Soweit meine Theorie. Da helfe ich mir dann mit Ausprobieren.

mfg Hans-G.

Aber HALT,
was ich noch sagen möchte!
Diese Einstellung für den DXC74 ist NUR für die Arnold 150/E50 mit "gelben Motoren" gedacht!!!
Bei den anderen Loks reicht meisst die Grundeinstellung dieses Decoders aus.

mfG Hans-G.

Als Ergänzung zu Antwort 14 für alle Interessierte:

Der Wirkungsgrad eines Elektromotors hängt hauptsächlich von einem Parameter ab, seiner Größe. Dieses physikalisch herzuleitende Gesetz wird auch von moderneren Motoren als den betagten Arnold-Motor nicht außer Kraft gesetzt, sondern lediglich kaschiert. Ein 5-Poler oder Glockenanker ist nicht besser, er weist lediglich geringere Rastmomente auf, verwenden reibungsärmere Kohlebürsten und stärkere Permamentmagnete.

Ich vermute, dass der Spiralantrieb des Motors, wie er in der E50 / 150 verwendet wird, die Abstimmungsprobleme verursacht. Denn damit baut man ein schwingungsfähiges System ein, mit den beschriebenen mechanischen Resonanzproblemen. D.h. nicht der Motor selber schwingt, sondern das "Feder-Massen-System".  Das würde auch erklären, warum die Baureihen mit demselben Motortyp - aber starren Antrieben - gemäß Antwort 15 weniger anspruchsvoll sind.

Wenn meine Vermutung richtig ist, müssten andere Modelle mit dem Spiralfederantrieb ebenfalls kompliziert einzustellen sein. Mir fällt dazu noch der ET / BR 420 ein. Dessen Digitalisierung wird hier im Forum mal als mehr und mal als weniger erfolgreich beschrieben ( http://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=193385 ). Aufgrund längerer Spiralen weist er allerdings wiederrum eine andere Resonanzfrequnz als die E50 / 150 auf...

Gruß
Burkhard