Netzteil 100W

Ausgangslage

Da ich meine Fahrregler selbst gebaut habe, brauche ich nur den Wechselstromausgang eines Trafos. In der Folge konnte ich günstig einen kleinen Faller-Lichttrafo (32VA) erwerben. Dieser genügt von der Leistung, jedoch hat er einen ziemlich lauten Brumm. Diesen Brumm wollte ich weg haben. Zudem zeichnete es sich ab, dass ich für mein Stellwerk Domino 160 eine Spannungsquelle 12V= / 1.5A und für die Weichenumsteuerung 20V= / 2A benötige. Statt mehrere Trafos auf der Sekundärseite zusammenzuschliessen (was lebensgefährlich sein kann! *) wollte ich ein einziges Netzteil mit genügend Leistung. So machte ich mich an die Arbeit.

*) Wenn die Wechselstromausgänge mehrerer Trafos zusammengeschaltet werden und es wird einer dieser Trafos an 230V gelegt, liegen an den Netzsteckern der anderen Trafos 230V ohne jeden Berührungsschutz! Lebensgefahr!

Aufbau

Ich packte einen 80VA Ringkerntrafo und einen Gleichrichter in ein Kunststoffgehäuse. Den Ringkerntrafo habe ich auf ein kreisförmiges Stück Sperrholz gesetzt (nicht sichtbar), welches auf den Gehäuseboden geklebt ist. Damit ist der Trafo sauber positioniert. Ausserdem verstärkt das Sperrholz den Kunststoffboden und somit hält die Schraube besser, die den Ringkerntrafo festhält. Für die Erzeugung der 12V= verwende ich ein handelsübliches Steckernetzgerät, welches in eine Steckdose eingesteckt wird, welche ebenfalls vom Hauptschalter geschaltet wird.

Im Deckel sind zwei Sicherungshalter und drei LED mit Vorwiderständen angebracht. Alle Verbindungen sind mit 0.75mm2 Litze ausgeführt (ausser der Anschluss der LED). Alle 230V Verbindungen sind berührungsgeschützt ausgeführt.

Nun wurde ein "Kartonhäuschen" eingefügt. Damit sind Hoch- und Niederspannungsteil räumlich abetrennt. Der Gleichrichter zur Erzeugung von 20V= ist für 5A Dauerstrom dimensioniert. Damit ist er genügend gross auch für eine Absicherung mit 2.0A träge. Die beiden Elkos ergeben zusammen 9400uF. Das ergibt bei 2A Ausgangsstrom eine Restwelligkeit von 0.4V.
Die Sicherungen habe ich getestet. Bei einem Kurzschluss an den Ausgangsbuchsen schmelzen die Sicherungen ohne merkliche Verzögerung. Es funktioniert also ;-)

So sieht das geschlossene Netzteil aus. Auf die Frontplatte aufgezogen ist eine stilisierte Innenschaltung des Gerätes, welche die beiden Sicherungshalter und die drei Kontroll-LED "an den richtigen Ort rückt". Dies ist somit ein selbsterklärendes Bedienpanel.

Ansicht des Bedienpanels.

Ansicht von unten. Die Schraube zur Befestigung des Trafos ist geerdet.

Stückliste (pdf, 4kB)

Rechtliche Betrachtung

Es gibt eine Bestimmung, wonach nur typengeprüfte Modellbahn-Trafos erlaubt seien. (Den genauen Wortlaut der Bestimmung kenne ich nicht.) Bei näherem Hinsehen merkte ich, dass es bei dieser Bestimmung letztlich um die Produktehaftung geht: Wenn ich als Modellbahn-Hersteller einen Trafo verkaufe, gebe ich ihn mit dem Verkauf weg aus meinem Einflussbereich, bin aber weiterhin haftbar. Deshalb wird jeder Hersteller die Haftpflicht ablehnen, wenn eine Modellbahn mit nicht geprüften Trafos betrieben wird bzw. wenn ein geprüfter Trafo geöffnet oder verändert wurde.

Beim Selbstbau eines Netzgerätes ist die Situation grundsätzlich anders: Hier bin ich Hersteller und Verbraucher gleichzeitig. Im Falle eines Schadens "hänge" ich also so oder so zu 100%. Es ist dann an mir, den Nachweis zu erbringen, dass das Gerät nach den "geltenden Regeln der Technik" gebaut ist und nicht grobfahrlässig zusammengebastelt wurde.

Ein Mitarbeiter von Electrosuisse (vormals SEV; Zulassungsstelle in der Schweiz) hat bei einem informellen Treffen meine Sicht im Prinzip bestätigt und gesagt: "Sie müssen das Netzteil einfach so bauen, dass nichts passiert." Recht hat der Mann... ;-)

Sicherheitsbetrachtung

Aus meiner Sicht ist das Gerät dann nach den "geltenden Regeln der Technik" gebaut, wenn
- es handwerklich sauber gebaut ist
- es von einer Person mit Fachkenntnissen gebaut ist
- der Konstrukteur sich Gedanken gemacht hat über die sicherheitsrelevanten Aspekte des Gerätes und angemessene Gegenmassnahmen getroffen wurden.
Eine Zulassung durch die Behörde ist im allgemeinen Maschinenbau unüblich.

Hier betrachten wir die sicherheitsrelevanten Aspekte:

 

Fehler	Auswirkung	Gegenmassnahme
Berührung von 230V führenden Teilen bei Wartungsarbeiten (Gehäuse offen)	Stromschlag	Sämtliche Hochspannungsverbindungen sind berührungsgeschützt ausgeführt, z.B. mit vollisolierten 6.3mm Flachsteckern
Aderschluss von 230V führenden Kabeln mit dem Niederspannungsteil	230V in der Modellbahnverkabelung (Stromschlaggefahr)	Hoch- und Niederspannungsteil sind mit Karton räumlich abgetrennt
Aderschluss von 230V führenden Kabeln mit Metallteilen des Gehäuses	Stromschlaggefahr	Metallteile des Gehäuses sind geerdet oder mit Karton räumlich abgerennt und plastifiziert
Kurzschluss im Primärstromkreis	Brandgefahr	Sicherung über die Hausinstallation
Kurzschluss im Sekundärstromkreis	Brandgefahr	Sicherung mittels Gerätesicherungen auf Modellbahn-übliche Werte bzw. Verwendung eines kurzschlussfesten Steckernetzgerätes (12V=)
Blitzschlag etc.	Brandgefahr	Doppelpoliger Hauptschalter
Einstecken eines 4mm Bananensteckers *) in eine 230V Steckdose	230V in der Modellbahnverkabelung (Stromschlaggefahr)	Verwendung von Büschelsteckern, die optisch möglichst wenig die Idee aufkommen lassen, dass der Stecker auch in eine 230V Steckdose passt. Zusätzlich: FI-Schalter in der Hausinstallation dringend empfohlen!
Einstecken zweier 4mm Bananenstecker *) in eine 230V Steckdose	230V in der Modellbahnverkabelung (Stromschlaggefahr)	Verwendung von Büschelsteckern, die optisch möglichst wenig die Idee aufkommen lassen, dass der Stecker auch in eine 230V Steckdose passt. (FI-Schalter schützt nur bei Fehlerstrom)

*) Anmerkung zu den 4mm Bananensteckern: Diese passen leider in die 230V Steckdosen. Die 4mm Bananenstecker sind weit verbreitet in diversen Niederspannungsanwendungen. Sie sind sehr robust und haben einen niedrigen Übergangswiderstand. Ein gleichwertiger Ersatz mit einem anderen Stecker ist zur Zeit nicht möglich. Zudem ist der 4mm Bananenstecker Teil mehrerer Modellbahn-Modulnormen und ein Ersatz durch mich im Alleingang ist auch von da her nicht sinnvoll. Dieses Problem ist nicht erst durch den Bau meines Netzteils entstanden. Ich versuchte, es durch die Formgebung der Stecker zu lösen (Hirschmann Büschelstecker).

Hinweis: Dies ist keine Nachbauanleitung. Dies ist die Dokumentation zu meinem eigenen Netzteil. Jeder Nachbau erfolgt auf eigene Gefahr! Du musst selbst wissen, was du tust!

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