Hallo Felix,
den von mir angesprochenen Thread, wo die Spannungsreduktion mit Dioden schon früher angesprochen wurde, habe ich leider nicht mehr gefunden. Irgendwie ist es mir nicht gelungen, die richtigen Suchbegriffe für die Suchfunktion zu finden. Aber egal. Da sich das damals etwas "unordentlich" über eine Reihe von Beiträgen und mehrere Diskussionen zwischendrin erstreckte, will ich einmal versuchen, es (hoffentlich) übersichtlicher zu gestalten. Mit Bild 4 f) habe ich dann auch noch etwas, das bislang nach meiner Erinnerung noch nicht angesprochen wurde.
Zunächst einmal die ganz simple Vorschaltung zweier antiparalleler Dioden:
Bild 1
Die beiden Dioden lassen sich bei allen unseren Märklin-Loks der Spur 0 (also auch bei der 66er-Schaltung) ganz einfach einbringen. Man muss nur jenes Kabel vom Mittelschleifer abtrennen, das letztlich den Motor versorgt. Bei der 70er-Schaltung ist es das Kabel, welches zunächst zu dem Block mit den Selengleichrichtern führt. Bei der 66er-Schaltung führt es hingegen gleich zur Statorspule. Wie man auf dem Bild erkennt, bleibt die gesamte übrige Verkabelung unangetastet, was ein großer Vorteil ist. Insbes. ändert sich auch nichts an der Verkabelung für die Beleuchtung und die "Steckdose".
Wenn der Dauerstrom für den Motor unter 1A bleibt, genügen die in Bild 1 angegebenen Dioden der 1N4000er Reihe. Kurzfristig darf der Strom ruhig auf 2A ansteigen. Wenn jedoch längerfristiger mit mehr als 1A Strom zu rechnen ist, braucht man die ebenfalls im Bild angegebenen, "fetteren" Dioden der 1N5400er Reihe. Die Schaltung nimmt in jede Stromrichtung etwa 0,6 - 0,8V Spannung weg (je nach Belastung). Als Faustwert kann man 0,7V ansetzen. Damit nimmt die Schaltung dem Motor 0,7V Spannung weg. Das ist noch nicht allzu viel und wird u.U. kaum bemerkt. Man kann aber im Prinzip beliebig viele dieser antiparallelen Dioden hintereinander schalten, um die Spannungsreduktion für den Motor weiter zu erhöhen. Im nächsten Bild habe ich der Einfachheit halber nur noch den Bereich zwischen den o.a. Punkten a und b gezeichnet:
Bild 2
Hier sind jetzt 2 antiparallele Dioden hintereinander geschaltet. Die Schaltung nimmt dem Motor jetzt 2x 0,7V = 1,4V Spannung weg. Das merkt man wahrscheinlich schon etwas. Bevor man jetzt im Übereifer gleich das dritte antiparallele Diodenpaar dahinter schaltet, sollte man einen kleinen Moment innehalten. Ab jetzt können Dioden gespart werden, wohl kaum wegen des Geldes sondern eher, weil's sonst immer unübersichtlicher wird. Sehen wir uns folgendes Bild an:
Bild 3
Die Schaltung ist jetzt die eines sog. Brückengleichrichters (auch "Graetz"-Schaltung). So wie gezeichnet funktioniert das jedoch zunächst einmal überhaupt nicht. Die Schaltung ist so gestaltet, dass sie in jede Stromrichtung sperrt. Wichtig sind jetzt die beiden eingezeichneten Punkte x und y. Hier lässt sich gem. folgendem Bild nämlich etwas zwischenschalten:
Bild 4
In Bild 4 a) ist das zunächst eine einfache Drahtbrücke. Das ergibt genau das Gleiche wie in Bild 2, ist dann nur etwas anders gezeichnet. Damit nimmt 4 a) also wie gehabt ca. 1,4V Spannung weg. In Bild 4 b) bis e) nehmen jetzt weitere Dioden Spannung weg. In 4 b) ergibt sich mit der einen zusätzlichen Diode eine Gesamtreduktion von ca. 2,1V ..... bis 4 e), wo mit 4 zusätzlichen Dioden insges. ca. 4,2 V weggenommen werden. Formel: (2 + 4) x 0,7V = 4,2V. (Die immer im Stromweg liegenden 2 Dioden des Brückengleichrichters aus Bild 3 zählen mit!)
Die Anordnung, die sich aus Bild 3 und 4 e) ergibt, erzeugt schon einen ganz respektablen Spannungsabfall, nämlich wie o.a. ca. 4,2V. Das sollte vielleicht schon reichen. Bevor man jetzt jedoch auf die Idee kommt, noch eine fünfte Diode in den Zweig von x nach y zu bringen, sollte man lieber die Anordnung aus Bild 4 f) nehmen. Hier werden jetzt ein Darlington-Transistor, eine Zenerdiode und ein Widerstand zusammengeschaltet. Der Transistortyp ist wie im Bild angegeben TIP 120. Es kann aber auch etwas ähnliches sein. Die Zenerdiode ist ein Standardtyp mit 0,5W Belastbarkeit. Der Widerstand von 470 Ohm benötigt nur eine verschwindende Belastbarkeit. Es reichen 0,1W und weniger. Notfalls kann man den Widerstand auch weglassen.
Die Zenerdioden gibt es jetzt mit Spannungswerten ab 2,4V. In diesem Falle ergibt sich folgende Spannungsreduktion: 1,4V durch die Brückenschaltung aus Bild 3 plus 1,4V als konstanter Beitrag des Darlingtons plus 2,4V der Zenerdiode. Das macht zusammen ca. 5,2V. Die Spannungsreduktion lässt sich über den Wert der Zenerdiode jetzt schnell nach oben treiben. So bringt eine 6,8V Zenerdioden eine Gesamtspannungsreduktion von ca. 9,6V (1,4V + 1,4V + 6,8V). Das dürfte den Motor ganz gewaltig ausbremsen, ist aber u.U. schon viel zu viel, weil dem Motor dann auch unter höchster Anhägelast nur noch gut 10V Spannung zugeführt werden können. Evtl. fährt die Lok unter hoher Last dann gar nicht mehr an. Der "beste" Wert für die Zenerdiode muss also ausprobiert werden.
Der Darlington "verbrät" nun eine gehörige Leistung punktuell in Wärme und dürfte ungekühlt zu heiß werden und letztlich durchbrennen. Daher sollte er zur Wärmeableitung an geeigneter Stelle mit dem Metall des Fahrwerks verschraubt werden. Irgendeine Stelle für eine fixierende M3-Schraube sollte sich bei einer Spur 0 Lok schon finden lassen. Wichtig ist jedoch, dass das Metallblech des Transistors elektrisch vom Lokgehäuse isoliert bleibt. Daher benötigt man noch eine für das Transistorgehäuse (TO220) passende Glimmerscheibe und einen Isoliernippel für die M3-Schraube (Cent-Artikel).
Mit den oben dargestellten Möglichkeiten, sollte sich eine passende Spannungsreduktion für einen zu schnell laufenden Motor finden lassen. Ein Nachteil sei jedoch nicht verschwiegen. Der Trafodrehbereich zwischen der Startspannung (Motor läuft gerade an) und der gewünschten Endgeschwindigkeit wird im Grunde nur in höhere Regionen des Drehbereichs verschoben. War also bereits zuvor zwischen Startspannung und gewünschter Endgeschwindigkeits-Spannung kein sonderlich feinfühliges Fahren möglich, wird das auch mit den o.a. Schaltungen nicht anders sein!
Es gibt schon Möglichkeiten, auch dieses Problem zu umgehen. Das setzt dann aber einerseits auf Elektronikseite deutlich mehr Aufwand voraus. Andererseits muss der Motor dann schaltungstechnisch so verändert werden, dass er auch von seiner Masseverbindung zum Gehäuse der Lok befreit wird. Diese hier nur erwähnten Schaltungen könnten dann auch so gestaltet werden, dass sie statt der "Wärmebraterei" mit Pulsbreitenmodulation (PWM) arbeiten. Das ist dann aber schon richtig aufwendige Elektronik.
Viele Grüße
Thomas