E57 für Batteriebetrieb - verrückte Idee ?

[Wolfi]

Machen wir uns nichts vor - die Ära der mechanischen, elektromotorisch angetriebenen
Sirenen ist vorbei. Wie man an den Neuaufstellungen der heutigen Zeit sieht, gehört die
Zukunft eindeutig den elektronischen Tröten. Obwohl ich - ehrlich gesagt - deren Klang
ziemlich furchtbar finde.

Zweifellos ist ihr Hauptvorteil ihre Netzunabhängigkeit - was gleichzeitig auch der wohl
gravierendste Nachteil der herkömmlichen Motorsirenen wie E57, DS977 & Co. ist.
Fällt das Stromnetz aus, funktioniert keine der herkömmlichen netzbetriebenen Sirenen
mehr. Die modernen elektronischen Sirenen dagegen sehr wohl. Sogar mit Solarpanelen
lassen sich deren Akkus puffern.

Könnte man aber nicht dennoch ... ich muß gestehen, daß mir diese Idee schon mal vor
vielen Jahren mal durch den Kopf gegangen ist. Eine 5 kW-Sirene aus Batterien speisen ?
Im Land der unbegrenzten Möglichkeiten gibt es so was tatsächlich. Die "Eclipse 8" von
Federal Signal ist tatsächlich für Batteriebetrieb konzipiert. Sie besitzt einen Gleichstrom-
motor für 48 Volt und 114 Ampere - also satte 5,5 kW Leistungsaufnahme.

Nein - ich würde unserer E57 keinen Gleichstrommotor mit Kommutator und Kohlebürsten
verpassen wollen. Eher vielleicht so was Bürstenloses, wie es heute im Modellbau und in
der Fahrzeugtechnik Stand der Technik ist.

Oder man bliebe beim Drehstrom-Asynchronmotor, bräuchte dazu aber einen Umrichter.
Bliebe man bei der üblichen Motorspannung 230/400 V, müsste die speisende DC-Batterie
eine Spannung von rund 500 V DC haben. Bißchen viel, irgendwie unpraktikabel und auch
ziemlich gefährlich.
Aber wozu eigentlich die hohe Spannung? Vielleicht könnte man den Motor auch umwickeln
für eine deutlich kleinere Spannung. Was aber naturgemäß mit erheblich größeren Strömen
verbunbden wäre. Habe zum Spaß mal ein bißchen herumgerechnet. Als Batteriespannung
würde ich als Kompromiß mal 60 V vorschlagen. Ein nachfolgender Dreiphasenstromrichter
mit leistungsstarken MOSFETs könnte daraus eine Drehstromspannung von 3x 42 V generieren.
Die Nennstromstärke des Motors würde dann bei etwa 80 - 85 A liegen.

Wäre also schon eine kleine Herausforderung ...

Bin aber leider kein Motorkonstrukteur und weiß nicht, wie viele Windungen pro Nut ein
standardmäßiger E57 - Motor hat und ob sich dieser überhaupt für so eine kleine Spannung /
hohen Strom umwickeln ließe. Theoretisch betrachtet müsste es aber eigentlich möglich sein.

Zugegeben, auf den ersten Blick klingt die Idee vielleicht etwas verrückt. Aber andererseits
finde ich sie irgendwie durchaus reizvoll. Die erste E57, die vollkommen netzunabhängig nur
mit Batterien läuft ...

Was haltet ihr davon ?

Grüße,
Wolfi

[NCW]

Ganz ehrlich? Ich würd' auf 'ne Reihenschlussmaschine gehen, zusehen, dass Motorleistung und Last sich bei 3000 U/min einpendeln und den ganzen Elektronikschnickschnack lassen. Ein Schütz mit Blasmagneten, 48V Batterie und gut. 48V Ladegleichrichter gibt es durch die breite Telekommunikationssparte billig und wie Sand am Meer. Das haben die Amis mit der Eclipse und der 121 Tempest schon gut gelöst.

[Alexander470815]

Einfachste Bastelvariante wäre wohl ein 12V/24V zu 230V Wechselrichter (diese bekommt man für relativ kleines Geld).
Da zapft man dann den 320V Zwischenkreis an und speist damit einen 230V Umrichter.
Die meisten Umrichter sind auch damit zufrieden wenn sie einfach nur Gleichspannung bekommen an den dafür vorgesehenen Klemmen.

Daran kommt dann einfach die Motorsirene in Dreieck Schaltung und schon läuft das Ganze.

Mit entsprechenden Rampen wird die Sirene denke ich auch keine 5kW brauchen.
Hier in dem Video zeigt der Umrichter 3,5kW an.
https://youtu.be/RNcHkbs7nRI?t=160

Umwickeln geht prinzipiell natürlich schon.
Man würde den Motor halt einfach mit wesentlich mehr parallelen Drähten wickeln.
Die Verfügbarkeit von Reglern für Asynchron Kleinspannungsmotoren ist aber nicht sonderlich gut.
Da wird man also ein bisschen suchen müssen da was passendes zu bekommen.
Curtis baut sowas, ist häufig in Staplern und co. verbaut.

[Die Sirenenwerkstatt]

Mahlzeit.

An sowas hatte ich auch schon mehrfach gedacht aber die Umsetzung wird denk ich mal sehr schwierig werden, wenn man die Jaule direkt antreiben will.
Das Problem nach wie vor ist immer der hohe Anlaufstrom der bei weitem die meiste Energie verbrennt.
Es gibt zwar mittlerweile auch Solar / Akku und Insellösungen aber 1. muss das auch 400V auf 3 Phasen erzeugen können und 2. dann eben die nötige Energie aufbringen ohne das die Elektronik wegen Überlast aussteigt.

Bevor das rentabel würde wäre ein passender Stromerzeuger einfach günstiger. Siehe Timo, der hat seine E57 damals mit eigens gebauten Stromer mit VW Käfer Motor betreiben können. 🤷🏻‍♂️

Ist die E57 ein mal Touren verbraucht die ja nur ca. 3,5kW aber der Anlauf kann schon mal 10-20kW ziehen.

[Alexander470815]

Ist die E57 ein mal Touren verbraucht die ja nur ca. 3,5kW aber der Anlauf kann schon mal 10-20kW ziehen.

Der Trick ist ein Frequenzumrichter.
Damit kann man das ohne Probleme mit maximal 3,5kW anfahren.

400V braucht es gar nicht, umgeklemmt auf 230V Drehstrom reicht auch ein 230V Umrichter der aus einem Wechselrichter gespeist wird.

[Krifri99]

Moin Wolfi , Nein Verrückt ist die Idee Auf Keinen Fall , Der Gedanke Schwerte mir auch schon durch den Kopf Ob Nicht die E57 Irgendwie Per Akku Angetrieben werden kann Bei Stromausfall bzw Totalen Blackout Da wir Im Ort und Umgebung immer noch Viele E57 haben Und ich am Liebsten Natürlich Möchte das sie Bleiben auch in Zukunft , Am Besten Wäre eine Lösung die Einfach und Simpel ist und an Jeder E57 Ohne großen Aufwand Nachrüstbar dann ist für die Entsprechenden Gemeinden , Städte Usw So das Bei Guter Pflege die Sirenen Anlagen Nochmal Genauso Lange wie Bisher (Oder Länger) an Ihrem Standort Verbleiben könnten

Also im Kopf Hatten Anscheinend Ja Schon mehr Solche Gedanken , Das Gefällt mir Das ich da nicht Alleine mit Den Gedanken bin


Grüße Tino

[Die Sirenenwerkstatt]

Der Trick ist ein Frequenzumrichter.
Damit kann man das ohne Probleme mit maximal 3,5kW anfahren.

400V braucht es gar nicht, umgeklemmt auf 230V Drehstrom reicht auch ein 230V Umrichter der aus einem Wechselrichter gespeist wird.

Das ist ja schon klar nur sprach ich ja vom direkten Antrieb ohne FU. Wenn du eine E57 für den richtigen Einsatz betreiben willst kannst du das nicht mit Frequenzumrichter machen. Einen ordentlich definierten Alarm wirst du so kaum auf die Reihe bekommen.

[Alexander470815]

Einen ordentlich definierten Alarm wirst du so kaum auf die Reihe bekommen.

Weil?
Sind die erforderlichen Anlauframpen irgendwo sauber definiert?

Ich denke nicht.
Die DIN 41096 fordert das sich bei 2s Taktzyklus der Ton zwischen 410Hz und 300Hz ändern muss.
Mindestens jedoch 95Hz zwischen den beiden Frequenzen.
Wie der Verlauf dazwischen aussehen muss ist nicht definiert.
Bei dem ersten einschalten ist nur ein hochdrehen auf 2/3 Nenndrehzahl erforderlich.

[Die Sirenenwerkstatt]

Weil?
Sind die erforderlichen Anlauframpen irgendwo sauber definiert?

Ich denke nicht.
Die DIN 41096 fordert das sich bei 2s Taktzyklus der Ton zwischen 410Hz und 300Hz ändern muss.
Mindestens jedoch 95Hz zwischen den beiden Frequenzen.
Wie der Verlauf dazwischen aussehen muss ist nicht definiert.
Bei dem ersten einschalten ist nur ein hochdrehen auf 2/3 Nenndrehzahl erforderlich.

Wenn du schon die Norm zitierst dann solltest du auch wissen das eine E57 innerhalb von 3sek hoch gelaufen sein sollte.
Der Grund warum du einen FU nimmst ist um den Anlauf zu dämpfen damit die vorgelagerte Technik das ganze ab kann. Wenn du mit deinem FU zu Lahmarschig bist kannst du kein sauberes Signal takten, wenn du es doch kannst, dann brauchst du den FU einfach nicht. Dann nimmt man sich ne Helin oder Siemens mit leichtem Rotor, längere 1,5mm² Zuleitung und fertig.

[Alexander470815]

Wenn du mit deinem FU zu Lahmarschig bist kannst du kein sauberes Signal takten, wenn du es doch kannst, dann brauchst du den FU einfach nicht.

Schau dir mal die Drehmoment-Drehzahl Kennlinie von einem Asynchronmotor an.
Und du wirst sehen, das Drehmoment ist nicht im Anlaufmoment am höchsten sondern am Kippmoment.
Der FU vermag es durch passende Ansteuerung den Motor immer mit dem Kippmoment beschleunigen zu lassen.
Somit läuft die Sirene sogar schneller hoch als am Netz.

[Die Sirenenwerkstatt]

Weißte was? Du hast absolut Recht mit jeder Aussage die du triffst. 👍🏻🙂

[ECN 2400]

Ich hatte darüber auch schon oft nachgedacht. Das wäre eine tolle Sache und ich bin mir sicher wenn es so etwas Serienreif gäbe würden viele Gemeinden wieder E 57 aufstellen statt der elektronischen Sirenen..

[Alexander470815]

Sowas ist einfach keine wirtschaftliche Option.
Klar technisch geht das ohne größere Probleme aber das wird wesentlich teurer als eine elektronische Sirene.

[hoffendlichS3]

Kurzum: Es bleibt alles spielerei.

Wenn man nicht viel Basteln will würde ich mir einen 5,5 oder 7,5kW FU besorgen.
Hochspannungsbatterien gibt es ja nun seit Solar gut zu bekommen, etwas mit um die 320V reicht ja schon.

Im Fu die Netzphasenüberwachung abschalten, mit den Akkus abgesichert den zwischenkreis speisen.
So würde sogar Bremsenergie die man beim Abheulen erzeugen würd ein den Akku Rückgepuffert werden können.

Fürs Spielen: Fu aus China besorgen. 30 Bleilinge ein Reihe, hier reichen ja sogar schon 12Ah-Blöcke. Dann gib ihm.

Wohl das Risikoärmste im Gegensaz zu LiIon oder LiPo.
Bei Akkutechnologien mit anderem als PB, NiFe oder NiCd anderem müsste man irgendwie das BMS bedienen können.

[Wolfi]

Wie ich sehe, bin ich mit meiner Idee nicht allein.

Und ja, die Sache hat in der Tat auch etwas an Spielerei.
Selbst wenn sich das technisch mit einigermaßen vertretbarem Aufwand
realisieren ließe, glaube ich auch nicht, daß batteriegestützte E57 den
elektronischen Sirenen zur ernsthaften Konkurrenz werden könnten und
der "guten alten Eli" zu einer echten Renaissance verhelfen würden.

Problem ist und bleibt a) der recht hohe technische Aufwand, und b)
der viel höhere Leistungsbedarf einer elektromechanischen Motorsirene.

Dennoch fände ich es schon sehr reizvoll, so etwas zumindest als Prototyp
mal versuchen zu realisieren.

Am einfachsten wäre das Projekt vermutlich mit dem Vorschlag von NCW
zu verwirklichen: Wie bei den Amis, mit 48 V DC-Motor. Der Gedanke mit
dem zwar auf niedrigere Spannung umgewickelten, aber ansonsten im
Prinzip unveränderten Drehstrom-Asynchronmotor kam mir hauptsächlich
deshalb, weil bei der E57 der Motor ja fest angeflanscht ist und so Sirene
und Motor gewissermaßen eine Einheit bilden. Ich weiß nicht, ob sich ein
48V - 5 kW Gleichstrommotor finden lässt, der in das Motorgehäuse einer
E57 passt. Und 2.800 - max. 3.000 U/min muß er ja auch noch machen,
nicht etwa 5.000 oder mehr, wie viele leistungsstarke Modellflugmotoren.

Nebenbei, wenn das jemand weiß; ist der Motor der US-amerikanischen
Sirenen wie Eclipse 8 eigentlich eine klassische Kommutatormaschine, oder
etwas Bürstenloses ? Bei letzterem würden sich kürzere axiale Bauformen
(also für eine E57 passend) vermutlich leichter realisieren lassen.

Die Frequenzumrichterlösung würde zwar auch mit einer Standard-E57
funktionieren, aber es stellt sich die Frage, woher die hohe DC-Zwischenkreis-
spannung nehmen? Bei Dreieckschaltung käme man zwar runter von den
ansonsten notwendigen rund 500 VDC, aber so ca. 300 V bräuchte man
immer noch zum Generieren von 220-230 V Dreiphasenspannung.
Den Hochvolt-Akku von einem Elektroauto hier heranzuziehen, würde wohl
kaum jemand ernsthaft in Betracht ziehen. Und eine doppelte Energieumwand-
lung, also Niedervolt-Batterie -> DC/DC-Wandler im kW-Bereich ->Hochvolt-
DC Zwischenkreis -> FU würde wohl endgültig jeden Rahmen sprengen ...

Ein anderer Kompromiß wäre vielleicht noch eine Standard-Eli in 125/220 V
Ausführung. Die gab es lt. DIN 41096 sogar serienmäßig für entsprechende
Netze und war genormt. Motor in Dreieck geschaltet, bräuchte aber dennoch
einen 3 Phasen-Umrichter. Und stimmt, dieser müsste nicht nur den Nennstrom
aufbringen, sonderen zumindest kurzzeitig auch den ca. 4mal höheren Anlauf-
strom. Hierfür bräuchte es dann eine 144 - 150 V-Batterie zur Speisung.