Effektbehovdiagram

af Flemming Lund, DMJK (først offentliggjort i Signalposten nr. 5, 1971)

Når der skal vælges motor til modelbanens trækkraft, er det katastrofalt for motoren, hvis den ikke er kraftig nok til at bringe modellens hjul til at "spille" på skinnerne. På den anden side er det spild af energi og i reglen også af sparsom plads at udstyre en model med større motor end nødvendigt. Uden at se nøjere på diagrammet kan det allerede her indvendes, at problemet ikke er særligt stort - det er jo gået meget godt indtil nu. Det er det måske heller ikke, men fornøjelsen ved at sammenstille det efterfølgende har så til gengæld været stor.

Diagrammet benyttes på følgende måde: Kørehastigheden for km/h findes på nederste, vandrette skala. Herfra går man op til forbilledets drivhjulsdiameter og vandret ud til venstre for at finde omdrejningstallet for drivhjulsakslerne, såvel for forbilledet som modellen. Kender man motorens omdrejningstal kan udvekslingsforholdet beregnes.

For at finde effektbehovet i Watt, går man fra hastighedsskalaen (km/h) op til hjælpelinien, og herfra vandret ud til modellens adhæsionsvægt, dvs. den vægt der hviler på de drivende hjul. Herfra går man atter nedad til skalaen Watt * skala, og aflæser denne. Ved at dividere dette tal med den skala man bygger i (45 for spor 0), fås det teoretiske effektbehov uden hensyn til virkningsgrader. De to øverste skalaer angiver effektbehovet for henholdsvis skala 0 og H0. Effekten i Watt er produktet af spænding og strømstyrke: P = U * I.

For at finde den virkelige, nødvendige effekt, må resultatet divideres med produktet af samtlige virkningsgrader som vist i nedenstående eksempel, der er indtegnet på diagrammet, og har 4 tandhjulsudvekslinger og 1 skruehjulsudveksling. Det aflæste Wattforbrug i skala 0 er ca. 4,4 Watt.

Med en god motor og god lejring af tandhjul m. v. fås:

Virkningsgraden for motorer ligger mellem 0,25 og 0,50 - bedst for motorer med permanent magnet.

Virkningsgraden for tandhjulsudvekslinger, både lige og vinkeltræk, ligger mellem 0,90 og 0,95, afhængig af tændernes glathed og lejringens art. Virkningsgraden for skruehjul og snekkeudvekslinger ligger mellem 0,70 og 0,40. Størst, hvor aksialtrykket er aflastet ved hjælp af et kugleleje eller anden form for trykleje.

For de mere teknisk interesserede er grundlaget for diagrammet følgende 3 ligninger med omskrivninger.

I formlerne betyder:

n = hjulomdrejninger pr. minut
v = kørehastighed for forbillede i km/h
D = hjuldiameter for forbillede i m
M = moment i gcm
G = adhæsionsvægt i g
µ = friktionskoefficient mellem hjul og skinne = 0,2
r = D/2 = hjulradius for forbillede i m
P = effekten i Watt

Ændringer:
2008-03-15: Opdateret til HTML 4.01 Strict, figurer rescannet.
2009-01-01: Typegrafi opdateret.