Verkabelung einer Anlage

Im vorhergehenden Kapitel haben wir die generelle Funktion von Märklin Digital mit der Control Unit 6021 kennen gelernt.

Diese reicht vielleicht noch für eine Teppichanlage aus, bei mittleren und grossen stationären Anlagen reicht aber der Digitalstrom nicht mehr aus, um viele Loks gleichzeitig zu betreiben.

Auf die Dauer hilft nur Power

Die Lösung lautet hier: Booster! Ein Booster verstärkt den digitalen Bahnstrom um damit einen weiteren Bereich einzuspeisen.

Die Anlage muss also in Bereiche eingeteilt werden, bei welchen der Mittelleiter elektrisch isoliert wird. Dies wird beim M-Gleis durch Papierstücke erreicht, welche zwischen den Mittelleiterlaschen gesteckt werden. Beim C-Gleis sind spezielle Isolierhülsen erforderlich (2 Stück pro Trennstelle). Jeder dieser Bereiche erhält seine eigene Einspeisung. Der erste Bereich kann vom Steuergerät (CU 6021) eingespeist werden. Jeder weitere Bereich wird von einem Booster versorgt. Für jeden Booster ist ein eigener Trafo erforderlich. Die Booster erhalten das Digital-Signal von der Boosterschnittstelle des Control Units. Und das sieht so aus:

Weitere Booster werden nach dem gleichen Prinzip angeschlossen. Alle Masse Anschlüsse (und nur die!!!) werden dabei miteinander verbunden. Will man es besonders gut machen, verwendet man den Ausgang der CU nicht für die Stromversorgung der Loks, stattdessen werden alle Bereiche mit Booster eingespeist. Am besten man nimmt dazu gleiche Booster und gleiche Trafos. Dadurch ist gewährleistet, dass das Spannungspotential (Amplitude) in allen Bereichen (zumindest im nicht belasteten Zustand) gleich ist. Dadurch kommt es zu erheblich weniger Funkenbildung beim Überfahren der Trennstelle zweier Bereiche mit dem Schleifer.

Achtung:

Auf gar keinen Fall dürfen zwei oder mehrere Trafos sekundärseitig, also am Ausgang, zusammengeschlossen, also parallel geschaltet werden (das heisst gelb und braun verbunden) ! Lebensgefahr! Hier entsteht eine absolut lebensgefährliche Situation! Das kommt daher, das ein Trafo in beiden Richtungen funktioniert: Wird also ein Trafo am Stromnetz angeschlossen und dessen Ausgang mit dem eines zweiten Trafos verbunden, so transformiert dieser zweite Trafo die niedrige Spannung wieder auf Netzspannung hoch. Am (Netz- bzw. SchuKo-) Stecker des zweiten Trafos wäre also immer die volle Netzspannung, AUCH BEI GEZOGENEM STECKER!!!

Aus diesem Grund dürfen keinesfalls BEIDE Ausgangsbuchen der Trafos miteinander verbunden werden. Man verbindet NUR DIE MASSE aller Trafos (braune Anschlüsse bei Märklin). Die gelben Anschlüsse werden jeweils für getrennte Stromkreise verwendet (mehrere Booster, Beleuchtung etc.).
Mehr dazu auf der Seite Transformatoren.

Trennung der Stromkreise

Wie oben erwähnt muss die Anlage in zwei oder mehrere Bereiche getrennt werden, um Booster anschliessen zu können. Getrennt wird hierbei der Mittelleiter, die Schienen (Masse) bleiben verbunden. (Auf der ganzen Anlage verwendet man eine gemeinsame Masse.) Je nach verwendetem Gleismaterial erfolgt die Trennung auf die dafür vorgesehene Art.

Hinweis: Die beiden hier gezeigten Trennungen sind nicht geeignet, um einen analogen Bereich von einem digitalen Bereich zu trennen! Dies würde zur Zerstörung der Control Unit führen!
Um solche Bereiche zu trennen muss zusätzlich zur elektrischen Trennung eine so genannte Gleiswippe eingesetzt werden. Diese verhindert, dass die beiden Stromkreise beim Überfahren mit dem Schleifer kurzzeitig verbunden werden.

Vor Inbetriebnahme der Anlage sollte unbedingt mit einem Durchgangsprüfer oder Ohmmeter kontrolliert werden, ob die Stromkreise wirklich elektrisch getrennt sind!

Trennung beim C-Gleis

Hier werden Isolierhülsen eingesetzt. Zu beachten ist, dass bei jeder Gleisverbindung zwei Kontakte den Mittelleiter elektrisch verbinden, womit auch zwei Isolierhülsen verwendet werden müssen.

Trennung beim M-Gleis

Beim M-Gleis ist die Mittelleiter-Isolierung noch einfacher. Es muss lediglich ein Papierstreifen zwischen den beiden Mittelleiter-Kontakten eingesetzt werden.

Kabel und Querschnitte

Jeder Draht und jedes Kabel stellt für den elektrischen Strom einen Widerstand dar; je dünner und je länger der Draht, desto grösser der Widerstand. Stromfluss durch einen Widerstand bedeutet aber auch einen Spannungsabfall, und dieser kann beträchtlich sein. Es sollten deshalb möglichst kurze Verbindungen und "dicke" Drähte verwendet werden.

Die von den Modellbahn-Herstellern gelieferten Litzen sind allesamt zu dünn, viele davon haben gerade mal einen Querschnitt von 0,14mm²  -  das reicht knapp für wenige Glühbirnchen, kaum aber für mehrere Loks! Als Mindestquerschnitt sind Litzen von 0,5mm² anzusehen. Bei längeren Verbindungen können Querschnitte von 1,5 bis 4mm² sinnvoll sein. Gut geeignet sind hier die in den meisten Baugeschäften erhältlichen Lautsprecherkabel. Diese sind recht flexibel und zudem sind die beiden Pole gut markiert.

Stern-, Ring- oder Netzverdrahtung

Gemäss Märklin sollten alle ca. 2 m Gleislänge ein Einspeisung stattfinden. Das ergibt schon bei kleinen bis mittelgrossen Anlagen eine beträchtliche Anzahl Einspeispunkte. Wie können diese angeschlossen werden?

Bei der Sternverkabelung werden alle Punkte (eines Stromkreises) zentral zusammengefasst und von dort mit einem gemeinsamen, vorzugsweise dickeren Kabel zum Booster geführt. Vorteil: Es können relativ dünne Litzen verwendet werden (ausser der gemeinsamen Leitung). Nachteil: Es gibt ein ziemliches Kreuz und Quer der Litzen.

Die Ringleitung wird als dicke Verbindung ausgeführt und läuft entlang der Gleise unterhalb der Anlage. Die Enden werden miteinander verbunden. Jetzt kann einfach an gewünschter Stelle das Gleis mit dünneren Litzen angeschlossen werden, d.h. die Ringleitung wird entsprechend angezapft. Auch hier wird eine dicke Leitung zum Booster geführt. Vorteil dieser Lösung: Überschaubare Verdrahtung, nachträgliche Einspeisungen jederzeit mit kurzen Litzen möglich. Als Nachteil muss hier ausgeführt werden, dass auch im Ring der Spannungsabfall mit steigender Entfernung zunimmt.

Dies führt zur Netz- bzw. Maschenverkabelung. Im Prinzip handelt es sich hier um eine Ringverkabelung, bei der versucht wird, durch zusätzliche Verbindungen zu den entfernten Stellen den Nachteil der reinen Ringverkabelung auszumerzen.

Die Abzeigungen der Ringleitung werden ab dem Kabel durchgeführt. Hier sind verschiedene Möglichkeiten gegeben. Es soll aber wenn immer möglich vermieden werden, das Kabel (die Ringleitung) zu durchtrennen. Man kann das Kabel abisolieren und daran die Abzweigleitung anlöten. Allerdings müssen die Lötstellen wieder sauber isoliert werden. Eine einfachere Variante bieten so genannte Abzweigverbinder. Diese können an beliebiger Stelle an die Ringleitung angepresst werden, wobei die Litze dazu nicht abisoliert werden muss. Mit diesen Verbinder können auch Querschnittsreduktionen vorgenommen werden.

Noch ein Wort zum Spannungsabfall

Bei den ganzen Überlegungen zur optimalen Verkabelung darf eines nicht ausser Acht gelassen werden: Auch die Speisung selber hat einen Innenwiderstand, und dieser ist in den meisten Fällen sogar deutlich höher als die Verkabelung. Das heisst konkret, bei Belastung sinkt die Spannung bereits am Boosterausgang, da hilft auch die beste Verdrahtung nichts. Ausweg: Mehr und dafür weniger belastete Stromkreise, sprich mehr Booster.

Verlegung der Leitungen

Achten Sie beim Verlegen der Leitungen darauf, dass dies sauber ausgeführt ist und die Leitungen nicht wie "Wäscheleinen" unter der Anlage hängen. Die meisten Leitungen können gebündelt zusammengefasst befestigt werden. Ausnahme hiervon sind die Verbindungen der S88 Module untereinander (S88 "Bus"). Diese sollten einen Abstand von mindestens 5, besser 10 cm von Strom führenden Leitungen wie Gleiseinspeisungen haben.

Zur Befestigung der Litzen eignen sich Kabelführungen und -Kanäle, bei welchen an beliebiger Stelle eine Leitung abgezweigt werden kann. Auch einzelne Kabelhalter können gute Dienste leisten.

Wichtig bei den Kabelführungen und -Halter ist eine dauerhafte Befestigung. Die vielfach vorhandenen selbstklebenden Montagebänder sind wohl bei der Montage hilfreich, eine zusätzliche Befestigung mit Schrauben ist aber unerlässlich.