Widerstandssteuerung praktisch: ein Schleifring-Fahrschalter zum Selbstbau

Was Sie an Schaltern und Widerständen für einen Direktkontroller brauchen, können Sie im Fachhandel beziehen, zum Beispiel bei Dampfbahn Zimmermann. Die Industriebauteile sind zwar von bester Qualität aber eben auch teuer, weshalb ich meine, der Selbstbau lohne sich. Mein Vorschlag ist eine Art Kochrezept, dem Sie genau folgen können, aber nicht müssen.

Der Direktkontroller in Strassenbahnen wird auch Fahrschalter oder wegen der senkrecht stehenden Schaltwalze auch WalzenFahrschalter genannt. Die ersten Modelle von 1890 waren Schleifring-Fahrschalter, die Umschaltung erfolgte über Kontakte auf den sich drehenden Schleifringen. Als die Motorleistungen stiegen, zeigten die Schleifkontakte starken Abbrand durch die Lichtbögen beim Schalten. Ab 1920 kamen darum Nockenfahrschalter in Gebrauch: Die Schaltwalze ist als Nockenwelle gebaut, die Nocken betätigen Schalter mit Funkenlöschung. Die Direktkontroller wurden in den 70er Jahren von elektronischen Steuerungen verdrängt.

Weil zur Zeit in vielen Städten TramMuseen entstehen, ist das Internet voll von Informationen über Fahrschalter. Schauen Sie einmal bei Wikipedia oder im Strassenbahnmuseum Chemnitz.

Schema des Schleifring-Fahrschalters

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Rechts oben sehen Sie nochmals die drei Betriebszustände beim Fahren mit einem Direktkontroller: Fahren serie, Fahren parallel und Bremsen parallel. Da beim Bremsen keine Serie/Parallel-Umschaltung existiert, spreche ich im Folgenden nur von Bremsen. Diese drei Zustände durchläuft die Schaltwalze beim Drehen der Kurbel: Aus der AUS-Stellung im Uhrzeigersinn zuerst Fahren serie, dann Fahren parallel; im Gegenuhrzeigersinn Bremsen.

Das Schema finden Sie rechts, der Fahrschalter ist in der Stellung AUS gezeichnet. Zur Vereinfachung sind nur drei Anfahr-/Bremswiderstände gezeichnet, das ergibt je vier Fahr- und Bremsstufen, denn in der letzten Stufe liegt ja kein Widerstand im Motorkreis. Sie können ohne Probleme die Zahl der Widerstände und damit der Fahrstufen erhöhen. Der Umschalter für Vor-/Rückwärtsfahrt (Reversierschalter) ist nicht eingezeichnet; er hat einen eigenen Hebel und also auch eine eigene Schaltwalze.

Die Schleifringe sind als schwarze waagrechte Geraden gezeichnet, sie laufen im Fahrschalter um einen isolierenden Zylinder, der mit der Kurbel gedreht wird. Auf dem Papier entspricht das einer Hin-und-Herbewegung der schwarzen Geraden. Alles Feststehende, also die Kontakte und die Verbindungen, der Akku und die Motoren sind rot dargestellt. Die beiden grünen Linien bezeichnen die Stellungen AUS und Umschalten Serie/Parallel. Wenn Sie etwas Übung im Lesen von solchen Schemata haben, werden Sie die Funktionen bald begreifen. Sie können dann direkt zum praktischen Teil weitergehen.

Wenn Sie wenig Übung haben oder sogar zum ersten Mal vor so einer Zeichnung sitzen, ist es sicher hilfreich, das erste Bild mit der Beschriftung - wenn möglich farbig - auszudrucken. Alle Bilder lassen sich vergrössern, indem Sie darauf klicken. Folgen Sie dann mit den Augen oder mit einem Stift dem Stromfluss. Ein Punkt im Kreuzungspunkt zweier Linien bedeutet, dass die Leitungen da verbunden sind, sich nur kreuzende Linien haben keine Verbindung.

die Funktion im Detail

	kein Stromfluss in dieser Stellung, das Fahrzeug steht still	der Kontroller ist in der Stellung AUS, das ist die Ruhestellung nur in dieser Stellung kann der Reversierschalter betätigt und die Kurbel abgezogen werden diese Verriegelung ist mechanisch!
		der Kontroller ist in der Stellung F1 - Fahren serie, erste Stufe die Motoren sind in Serie geschaltet, alle drei Widerstände sind wirksam: Anfahrstufe serie in den Stufen F2 und F3 wird der Widerstand schrittweise verkleinert die Stufen F1, F2 und F3 werden schnell durchgeschaltet, damit die Verluste in den Widerständen klein bleiben in Stufe F4 liegen die Motoren direkt am Akku Stufe F4 ist also eine Dauerfahrstufe mit halber Geschwindigkeit ohne Verluste in den Anfahrwiderständen
	kein Stromfluss in dieser Stellung, das Fahrzeug rollt weiter	der Kontroller ist in der Stellung Serie/Parallel diese Zwischenstufe wird schnell durchgeschaltet
		der Kontroller ist in der Stellung F5 - Fahren parallel, erste Stufe die Motoren sind parallel geschaltet, drei Widerstände sind wirksam: Anfahrstufe parallel in den Stufen F6 und F7 wird der Widerstand schrittweise verkleinert die Stufen F5,F6 und F7 werden schnell durchgeschaltet, damit die Verluste in den Widerständen klein bleiben in Stufe F8 liegen die Motoren direkt am Akku Stufe F8 ist also eine Dauerfahrstufe mit voller Geschwindigkeit ohne Verluste in den Anfahrwiderständen
		der Kontroller ist in der Stellung B1 - Bremsen, erste Stufe die Motoren sind parallel geschaltet, alle drei Widerstände und der Hilfswiderstand R4 sind wirksam in den Stufen B2 ... B4 wird der Widerstand schrittweise verkleinert, das Fahrzeug wird abgebremst der Hilfswiderstand R4 verhindert einen Kurzschluss der Motoren der Akku liegt nicht im Stromkreis!