Der Wechselrichter Converter 60130 von Märklin
Märklin liefert als Neuheit 2011 einen "converter" genannten Wechselrichter (engl. eigentlich als inverter bezeichnet). Vor den Einblicken für die technisch Neugierigen zunächst eine Antwort auf die Frage: Was macht der Converter überhaupt und warum könnte man ihn brauchen?
Ein Wechselrichter erzeugt aus einer Gleichspannung (DC) eine Wechselspannung (AC). Man kennt Wechselrichter von den Photovoltaik-Anlagen. Da das Stromnetz mit Wechselspannung arbeitet, Solarzellen aber eine Gleichspannung erzeugen, muss hier gewandelt werden. Bei der Märklin-Bahn ist es ähnlich. Schaltnetzteile liefern DC, Trafos AC. Weil einige Geräte auf eine AC-Versorgung angewiesen sind, muss nach der Einführung der Schaltnetzteile gewandelt werden. Prominente Vertreter für Nur-AC-Geräte sind die Hobby-Lichtsignale sowie die alte Digitalzentrale 6021 und der Booster 6017. Die meisten anderen Gerätschaften kann man auch mit DC betreiben. Lampen zum Beispiel ist es schlicht egal, in welche Richtung der Strom fließt.
Aber warum müssen einige Geräte denn unbedingt mit AC betrieben werden? Intern arbeiten auch diese Geräte mit Gleichspannungen, allerdings mit zweien: einer positiven und einer negativen. Diese erzeugen sie auf recht einfache Weise aus der Wechselpannung, in dem sie die negativen und positiven Anteile des AC-Eingangs über je eine Diode entsprechend auftrennen.
Das funktioniert natürlich nicht mehr, wenn man diesen Geräten DC zuführt. Um sie unverändert weiternutzen zu können, muss man daher aus der DC-Spannung eine AC-Spannung erzeugen (die im Gerät oft wieder zu DC wird - aber was macht man nicht alles, um die alten Produkte weiterverwenden zu können ...).
Die neueren, mit DC versorgten Zentralen und Booster (CS1, CS2, MS1, MS2, aber auch die Produkte der Mitbwerber) brauchen für den Gleisausgang eigentlich auch eine negative Spannung. Diese "erzeugen" sie aber einfach dadurch, indem sie die beiden Ausgangsleitungen über "Schalter" (Transistoren) vertauschen. Das ist der Grund dafür, dass die Masse am Eingang des Geräts (früher "braun") nicht mit dem Schienensignal B (also auch "braun") verbunden werden darf. Früher war das dieselbe Leitung, heute ist sie das durch das interne Vertauschen nicht mehr.
Märklin verkauft als Netzteile heute keine Transformatoren mehr, die AC abgeben, sondern nur noch Schaltnetzteile, die einen DC-Ausgang besitzen. Grund ist die höhere Leistungsaufnahme im Stand-by-Betrieb der Transformatoren, die bei Schaltnetzteilen leichter auf das heute (aus Umweltschutzgründen niedrige) erlaubte Maß zu drosseln ist. Um die alten Nur-AC-Geräte weiter verwenden zu können, bietet Märklin den Converter 60130 an.
Auf einer Seite befinden sich zwei Buchsen für die Speisung durch ein DC-Netzteil, typischerweise eines der neuen Schaltnetzteile. Aber auch der "kleine" Trafo 66181 für die MS1 aus den früheren Startpackungen hatte einen DC-Ausgang und einen passenden Stecker. Mit einem AC-Netzteil darf man das Gerät nicht betreiben - es ist aber auch sinnlos, außerdem gibt es keine passenden Kabel/Stecker für die normalen AC-Trafos.
Auf der anderen Geräteseite sind zwei Ausgänge: einmal für AC, einmal für DC. Diese dürfen nicht gleichzeitig verwendet werden, es liegt auch nur ein Stecker dafür bei.
Der DC-Ausgang ist sehr einfach realisiert. Intern sind lediglich die Eingangsleitungen zum DC-Ausgang durchgeschleift. Eine Überlastsicherung oder Ähnliches ist nicht eingebaut. Das ist auch nicht notwendig, dafür ist die DC-Quelle, also das Schaltznetzteil zuständig. Bei DC-Betrieb wird aber automatisch der AC-Ausgang abgeschaltet. Nutzt man den DC-Ausgang, übernimmt der Converter also lediglich die Funktion, zwischen Netzteilstecker und der Modellbahnverkabelung zu vermitteln - das ist zwar geschickt, aber dafür ist der Converter dann doch wieder fast zu teuer (rund 25 € UVP).
Interessanter ist also der AC-Ausgang. Dazu schauen wir uns das Gerät erst einmal von Innen an.
Die überschaubare Anzahl Bauteile ist im Wesentlichen für die AC-Erzeugung zuständig. Diese wird denkbar einfach generiert. Wie am Schienenausgang eines modernen Boosters werden über vier Transistoren zyklisch die beiden Ausgangsleitungen gegenüber den Eingangsleitungen vertauscht. Dabei entsteht eine rechteckige Ausgangsspannung wechselnder Polarität und keine sinusförmige wie bei einem echten Transformator.
Das Rechtecksignal wird mit 130 Hz getaktet, also etwas schneller als die 50-Hz-Sinusspannung eines Netztransformators. Damit sollten alle alten Geräte zurecht kommen. Eine Überlastsicherung schaltet die Ausgangsspannung ab, wenn etwa 3 A überschritten werden. Die Schaltung arbeitet erst ab ca. 15 V Eingangsspannung sauber, als höchste Eingangsspannung sind 20 V angegeben. Eine Spannung in diesem Bereich liefern auch die Modellbahn-Schaltnetzteile. Die Höhe der Ausgangsspannung entspricht ziemlich genau der Eingangsspannung, an den Transistoren fällt kaum Spannung ab (bei vollen 3 A ca. 200 mV). Der Converter entwickelt dementsprechend auch kaum Wärme.
Die meisten werden vermutlich weiterhin echte Transformatoren für die AC nutzenden Geräte einsetzen. Schließlich gibt es diese noch zu günstigen Preisen in großer Zahl auf dem Gebrauchtmarkt zu kaufen. Märklin kann mit dem Converter aber weiterhin trotz Umstellung auf Schaltnetzteile AC-betriebene Geräte bedienen. Eine praktikable und nicht sehr teure Lösung bietet der Converter für dieses Problem allemal.