elektriskt

Elektriskt

Den elektriska delen inom vår hobby var något som fascinerade mig redan från början. Genom mina över 60 år som modell-rallare har jag blivit varse att detta är något som många har svårt med. Med ledning (förlåt ordvitsen) av alla de frågor jag fått från kunder, ska jag göra vad jag kan för att så begripligt som möjligt reda ut grunderna. Den vanligaste frågan är: Hur stor bana kan jag driva med min trafo (förkortning av transformator)? Svaret är: Hur stor som helst! Vad menar jag med detta? Jo det är som med våra vägguttag i hemmet, de får inte elmätaren att snurra för än man ansluter en strömförbrukare. Det är antalet lok och vagnar med innerbelysning som är aktiva på banan som bestämmer detta. OBS stillastående lok förbrukar inte någon ström. Vi startar med den analoga delen, den digitala får en egen avdelning. Fast vi hamnar ändå lite i ett "gränsland" för de flesta som kör digitalt gäller detta bara själva körningen. Låt oss börja med själva "kraftstationen"

Detta är Märklins analoga trafo, eller korrektare köraggregat då det finns både trafo och fartreglage i detsamma. 32 VA står för Volt Ampere vilket förenklat betyder att du har ca 2,5 A till förfogande. Räcker till ungefär 8 - 10 lok samtidigt körande.

Fleischmanns motsvarighet, denna stora modell tillverkas inte längre och även den mindre har utgått. Körriktningen ändras genom polvändning via körvredet. Det finns fortfarande sådana i handeln och kommer att dyka upp som begagnade ett bra tag framöver.

Dessa båda digitala köraggregat från Märklin och Fleischmann (finns även som Roco) får, eftersom de är de mest använda, agera representanter för den digitala sidan. Att man kan styra växlar och signaler med dom är i mitt tycke löjligt. Ungefär som att styra alla bilens funktioner med en app i telefonen.

Baktill sitter anslutningarna, de bruna är sammankopplade och fungerar som 0:a. Röd är körström 0 - 16 V växelström och gul är 16 V växelström som används för tillbehör. Lampor, växlar m.m.

Detta är vad som finns numera, ett elektronist körreglage. Fleischmanns är grönt och Rocos blått, det är samma aggregat i olika "kostym". Här finns två separata utgångar. Svart och vit, 14 V växelström till växlar och andra tillbehör. De båda gula är körström till skenorna 0 - 15 V likström. 

För att driva belysningen på banan bör man använda en egen trafo till detta. Anledningen är att en växel drar ganska mycket effekt i omläggningsögonblicket. Belysningen på banan blinkar då till, vilket kan vara väldigt irriterande. Viessmanns 5200 ger dig ungefär 3 A som räcker ganska långt.

Det som följer nu har vållat mig mycket huvudbry. Hur ska jag presentera något som är enkelt för somliga och krångligt för ett flertal? Alla kan väl koppla in två trådar till spåren, jo i stort sett är det så. Men jag börjar ändå där. Med en enkel spåroval likt den som följer med i de flesta startsatser. Tanken är att "klä" på denna med de vanligast förekommande tillbehören och visa samt förklara hur. Eftersom man i skolan har olika "klasser" tänkte jag mig något liknande här. Du börjar så att säga i första klass och går vidare uppåt. Låt säga att detta är låg och mellan stadiet, sedan får vi se om det blir "byte" av skola. Balansen som jag måste försöka göra är nog som lärarnas, att hålla sig på rätt nivå även om man själv (och en del andra) kan mycket mera. Detta innebär att man utelämnar saker som inte påverkar det primära, denna information kommer längre fram i "undervisningen"


Jag brukar ibland jämföra med roliga historier och i det här sammanhanget skulle nog den här platsa:

En kille i andra klass vill imponera på en tjej i trean och säger:

--Du, jag vet hur barn kommer till.

Tjejen svarar:

--Jag vet hur dom INTE kommer till.


De "spelare" som ska vara med på vår spåroval kommer lite längre ned att presenteras, med funktion och användningsområde. Jag har valt ut de som vanligtvis förekommer på en modelljärnväg. Förvisso finns en "joker" med i leken. Färgerna som jag använder på kablarna är de som Märklin under alla år använt. Andra fabrikat använder sina färger. Strömen skiter i vilket för den är färgblind. Anledningen till valet av Märklin är att det blir ett fåtal färger och att det är hyfsat konsekvent. Skälet till att använda olika färger är mest en fråga om att hålla rätt på dom. Du kan använda vilka färger du vill men rådet är att vara konsekvent.

I det här sammanhanget är det ett begrepp som förvirrar: Jag kör växelström, min kompis kör likström. Benämns än idag AC respektive DC vilket jag anser helt felaktigt, men så inarbetat så att det oftast står AC eller DC på lokförpackningen. Hade det stått, med eller utan släpsko skulle det varit mer logiskt. Det går alldeles utmärkt att köra ett Märklinlok på likström. Blandar vi sedan in det digitala så blir det ännu värre, så vi förenklar det, vilket var meningen. Använder vi benämningarna tvåräls och treräls blir det mer logiskt då det skiljer Märklin som har mittledare från de övriga som inte har det. Strömen är även här liksom med kabelfärgen konsekvent, den skiter i vilket. Kopplar du fel talar den om det med en kortslutning i vilket fall som helst.

Ström är ett annat begrepp som vi måste reda ut lite, obs lite. De av er som ligger på "högstadie och gymnasie" nivå kommer att ha invändningar eller kanske rättare utredningar. D.v.s ni vill förtydliga och komplettera med hjälp av er kunskap. Jag har märkt att detta stjälper mer än hjälper nybörjaren, så vi tar det lite i taget. Därför använder jag vedertagna begrepp i stället för korrekta men tillfogar och förklarar där så är lämpligt vad som är mer korrekt.

Här är nog rätt tillfälle att reda ut begreppen växelström och likström, fast inte för mycket. Växelström är det vi har i vägguttagen hemma. Man säger att den är "50 periodig" det betyder att plus och minus skiftar 50 gånger i sekunden. Att då säga att röd är plus och brun är minus på en Märklin trafo är ju då inte korrekt. Hemma i uttaget heter det fas och nolla, jag kommer att använda detta  för att skilja dom åt när vi kommer till likström. Likström är som namnet, pluss och minus är lika hela tiden. Utan att irra ut för mycket tar jag körriktnings växlingen på de båda systemen kort. Märklin skiftar man med en överspänning "backkoppling" via körvredet, då sker riktningsvalet i loket. Det går med andra ord att köra 2 lok åt vars ett håll. Likströmsbana, här sker fram / back genom att man skiftar plus och minus i rälsen. Fartreglering sker i båda systemen genom att strömmen ökas eller minskas. I den digitala världen ligger det konstant ström i rälsen hela tiden, styrningen av loken sker individuellt genom att strömmen även innehåller information till lokets mottagare (dekoder) Att här tala om lik eller växelström ska vi inte göra, likaledes inte om att mäta spänningen i rälsen. Detta ligger skyhögt över vår nivå nu. Jag brukar använda en vanlig liten glödlampa med trådar och hålla dessa mot rälsen, lyser = ström, lyser inte = ingen ström. Varför göra det svårare?

Man kan faktiskt likna elsystemet vid värmesystemet i ett hus. Strömmen är då det "strömmande" vattnet genom rören och elementen. I elsystemet heter det då spänning, det ligger en 16 V spänning mellan de båda polerna på transformatorn. Liksom i värmesystemet, om det är lika varmt i rummet som i systemet, så sker inget effektuttag om inget är anslutet. Kopplar vi in en lampa mellan polerna så får vi en förbrukning d.v.s. en ström. För vårt vidkommande kallar vi det strömförbrukning. Detta är vad som ligger till grund för hur vi ska bygga upp vårt, eller rättare, våra elsystem. Detta vetande räcker tills vidare. 

Varför skrev jag "våra elsystem"? Därför att om du bygger en bana med räls, elväxlar och belysning bör dessa ha egna system. Anledningen till detta är egentligen mer än en, kör man (vilket många gör idag) digitalt får man inte blanda in växelström här. Det kan bli väldigt dyrt. De andra anledningarna återkommer vi till på Exempelbanan.

Transformator är den tunga klump som sitter inuti "burken", den har till uppgift att omvandla strömen från vägguttaget till lågspänning (kallas så upp till 50 V) I vårt fall ligger det mellan 10 - 16 V. Den till vänster har även ett reglage som reglerar hur mycket ström som ligger på spåret. Det vill säga fart-reglage. Den får även agera som symbol för alla köraggregat oavsett sort. Till höger har vi symbolen för belysningsströmen.

Växelmotor är egentligen en felaktig benämning då det inte är frågan om någon motor i egentlig mening. Men jag fortsätter att använda växelmotor ändå. Principen för funktionen är att den kan anta två lägen. Det kallas då att den är bi-stabil, till skillnad från mono-stabil, som bara är till så länge det ligger ström på. En avkopplingsskena fungerar mono-stabilt. Den undre symbolen är en avkopplings skena.

Bistabilt relä, ja det när nästan samma som en växel bortsett från att här är det frågan om att lägga om kontakter som styr ström till något. Det som illustrationen visar är egentligen 2 i 1 På gavlarna sitter anslutningarna till spolarna som ställer om 2 stycken omkopplare. Exempel på hur detta kan användas kommer undan för undan, första blir signalstyrning.

Lampor har på modelljärnvägen länge varit ett uppskattat till-behör. Utvecklingen här har på senare tid genom LED tekniken gått starkt framåt. Detta innebär  även att vi fått lite mer att fundera på än att bara koppla in lamorna på trafon. Då LED är halvledarteknik som egentligen innebär likströmsdrift får vi vid

drift med växelström sämre ljusutbyte. Bilderna till höger visar varför.

Här ser vi skilnaden mellan växelström och likström. Vad vi inte ser är det "flimmer" som även uppträder med växelström. Det skulle kanske vara en god ide att göra något åt detta.

Teckenförklaring: Överst t.v. Återfjädrande tryckbrytare (som i en ställpult) Under: Strömbrytare. Ledningar i olika färger. Den gula har en "klump" på en annan gul, det betyder att de är sammankopplade. Där den korsar blå kabel är ett gap på varje sida d.v.s. de är åtskilda.

Ställpulten används för att skicka en strömpuls till en växel så att denna läggs om. Vidare sätt att använda den kommer efter hand. I princip kan man säga att det är "tryckknappar" i låda. Den avbildade är Märklins variant, funktonen är samma i andra

fabrikat. Det finns även kopplingspult, skilnaden är att det då ligger ström på eller av hela tiden. Kort och gott strömbrytare.

Denna bild visar vad som finns under en gammal Märklin plåt växel. Den är med för att åskådliggöra det där med bi-stabil. Det är spolarna med koppartråd som utför arbetet. Strömpuls till höger spole "flipp" så hoppar metallpinnen dit och blir där. Ström till vänster så hoppar den dit och blir där. Finns det bara en spole kan pinnen inte göra detta utan hoppar fram och sedan tillbaka när strömen bryts..

Signaler finns i olika utförande. Ljussignal eller semafor. Den senare vanligtvis försedd med drivning för "vingarna". Det är som med växlar även här frågan om bi-stabil funktion. Vanligtvis kan man styra strömmen till ett stoppavsnitt i spåret. Ljussignalen kan man koppla på lite olika sätt som vi ska titta på lite längre fram. 

Växelström skiftar plus och minus i trådarna 50 gånger/sek. 

Det gör att en LED bara lyser halva tiden

En Power modul fixar så att du får bättre ljus på banan. Lite längre fram beskriver jag hur du kopplar in den.

Jokern som jag ville ha med är som ni kanske ser ett "halvt" reä. Den andra halvan är en timer där man kan ställa tid till "på" och hur länge den ska vara till. Användningsexempel kommer så småningom.

Spåranslutning

Tillåt mig pressentera en "klassiker" Spårovalen. Kring denna ska jag bygga upp de olika strömkretsarna och försöka bringa klarhet i röran. Det första och mest elementära är inmatning av körström. För att kompensera det spänningsfall som uppstår i spårskarvarna bör man via en matarledning mata in ström på var annan eller tredje meter. Märklins C-räls har klart bäst kontakt i skarvarna, deras äldre plåträls hamnar betydligt längre ner på listan. Tvårälsrallaren kan med fördel hålla sig med "hängslen och livrem" ca 2 meter. Då lär han inte få reda på om det var för långt emellan, med allt vad detta innebär i extrajobb. Hur och var det ska kopplas in är ganska individuellt men en del exempel kommer att dyka upp.

Anslutning av Växlar

Nu har det tillkommit 3 växlar och en avkopplingsskena och ström inmatningen är något ändrad. För att strömförsörja en station på uppemot 4 meters längd funkar det bra, som visas, med en inmatning vid varje infart. En tredje på motsatt långsida gör det hela komplett. Ställpultarna brukar kunna kopplas ihop på rad med strömmatning mellan dem, det är därför jag ritat 2 st. Växeln till vänster är kopplad till de två första knapparna (röd och grön) Tänker du sen till lite inser du att de båda andra inte behöver två platser på ställpulten utan kan kopplas ihop så att båda går på rakt respektive avvikande samtidigt. Gör man så här blir växlingen mer logisk och enklare. Avkopplingsskenan som ju endast har en spole behöver bara en knapp. Använder du samma gruppering som växlarna har du två avkopplingsskenor på en plats. Ett annat sätt är att använda knappen som "blir över" när du har en trevägsväxel, denna har två motorer men behöver bara tre knappar. Hur du kopplar växlarna till röd eller grön knapp är upp till dig, men var konsekvent. Märklin kör: Rot = Rund (kurva) Grün = Gerade (rakt) om det kan vara till någon hjälp i valet. OBS. Om du kör digitalt ska du inte ta ström till växlarna från detta system. Använd en egen trafo till detta, t.ex. en äldre Märklintrafo.

Belysning

För att det inte ska bli rörigt så har jag tagit bort tråddragning som inte har att göra med belysning och tillbehör. Belysningen har fått en egen trafo t.ex. Viessmanns 5200 som beskrivs i början. Den bruna tråden är gemensam återledare och den gula går till en kopplingspult och sedan ut till förbrukarna. Kopplingspulten är egentligen strömbrytare, till/från. Gatlamporna representerar LED lampor och dom är kopplade via Power modulen, här ska brun inte kopplas ihop med någon annan brun. För att skilja LED kretsen har jag använt röd i schemat. Dom runda "huslamporna" symboliserar vanliga glödlampor med en egen slinga. Väderkvarnen är med för att Fallers klassiska motor bara kan drivas med växelström. Liksom ställpultarna kan kopplingspultarna kopplas samman.

Skilnaden mellan

Parallellkoppling och

Seriekoppling

I sammanhanget belysning har vi ytterligare två begrepp som behöver förklaras, seriekoppling och parallellkopling. Förstnämnda är en koppling som ytterst, ytterst sällan används i modelljärnvägssammanhang. Däremot hittar du den i äldre julgransslingor. Då vet du också att om en lampa skruvas ur eller går sönder slocknar hela slingan. Vid seriekoppling adderas spänningen som varje lampa är märkt med, i exemplet ovan med 16 V lampor skulle trafon behöva lämna 100 V för att det skulle lysa. Var och en av er begriper att detta är farligt. Även om vi skulle ta lysdioder som vanligen är på 1,6 V och seriekoppla 10 av dessa har vi kvar problemet att hela slingan slocknar när en går sönder. Du behöver inte komma med invändningen att LED inte går sönder, jag fick byta hela belysningen i vår badrumsspegel bara för att EN enda diod behagade att lägga av. Förvisso är det praktiskt möjligt att byta den men i stort sett omöjligt att hitta en likadan med rätt ljusintensitet och färgtemperatur. Kort och gott koppla som den övre raden visar, det gäller i princip överallt på vår bana.

Anslutning av Ljussignal

Ni inser säkert att om jag inte tagit bort tråddragningen från de tidigare visade funktionerna så skulle bilden inte blivt någon illustration. Snarare något en spindel åstadkommit om han varit på fyllan. Semaforen är kopplad precis som en växel, jag har utelämnat den del som kan stoppa och starta tågen. Eftersom ljussignaler inte brukar ha egen drivning visar jag hur du kopplar den med ett relä för att kunna styra den med en strömpuls. Egentligen skulle "styrtrådarna" till dessa båda varit blåa, i konsekvensens namn. För tydlighetens skull ritar jag dom röda och gröna. I detta exempel kör vi "aktivt" d.v.s lokföraren får ge akt på signalen, då denna inte stoppar tåget. 

Innan det är dags att flytta upp en "klass" ska vi titta lite på hur man kan fördela strömmen. Det finns en mängd varianter så det blir ett litet axplock. Överst en fördelarlist där man lödar fast trådarna,förutsätter att man behärskar den tekniken, den är tvåpolig. Under den har vi Märklins variant som är enpolig, du får alltså ha två stycken för samma funktion som ovan. Den har, i olika utförande, hängt med sedan -40 talet. Det har även deras stift och muffar. Än så länge håller vi oss till detta.

Ett tips, skala tråden ca. 5 mm och vik den som på bilden. Det är inte meningen att ha mer än en tråd i varje. Ska du ha fler använd en "sockerbit".

Vänd tråden så att skruven trycker på isoleringen det gör att de tunna koppartrådarna inte mals sönder av skruven.

I nästa klass ska vi titta vidare på signaler och hur man kan styra tågen med dom och även tvärt om, låta tågen styra signalerna. 

Anlutning av Signal med tågpåverkan

Detta är samma bild som förra med signalen, förutom att det tillkommit en stoppfunktion. Som ni ser på reläet sitter det två röda trådar på motsatt sida mot signalen. Den som är ansluten i mitten går till körströmmen. För att loket ska stanna måste vi göra en bit av rälsen strömlös. Vanligtvis sker detta i en skenskarv. När det gäller Märklin är det mittledaren man isolerar. För två-räls är det en av rälerna, här är det en mycket god regel att vara konsekvent och göra det i samma räl på hela banan. På mina illustrationer gör jag avbrottet rätt över det svarta, du ser det alltså som ett litet vitt streck. Återstår då bara att koppla den sista tråden. Från mittledaren/rälen som är bruten går tråden till motstående sida som grön till signalen, skulle det nu vara så att tåget stannar när det lyser grönt skiftar du bara till andra sidan. Avbrottssträckan bör vara ca två loklängder, givetvis måste du isolera av på två ställen.

Anslutning av 2 Signaler med tågpåverkan

Samma som ovan men nu använder vi även andra halvan av reläet till ytterligare en signal. Med denna koppling kan vi styra två tåg som kommer in från höger. Dubblerar vi med ytterligare ett relä och två signaler blir det samma med tåg från vänster.

Anslutning av Semafor med tågpåverkan

Märklinsignaler, både semaforer och ljussignaler har reläet inbyggt. Så här kopplas dom in med tågpåverkan. Även Viessmanns semaforer 4700 och 4701 kopplas på samma vis.

Nya spelare i "laget"! Överst har vi Märklins kontaktskena som även finns i radie 1 och 2. Vipparmen i mitten påverkas av  släpskon på loket men även på en vagn. Till skillnad mot andra finns det två kontakter som ger puls beroende på vilket håll loket kommer ifrån. Denna funktion ökar användningsområdet markant gentemot t.ex. nedanstående.


Det är en så kallad reed kontakt. Två kontakttungor sluts när en magnet paserar över den. Denna typ finns i lite olika utföranden, på bilden har vi Brawa 3530. Du måste alltså montera en magnet under fordonet som ska utlösa funktionen.


Båda versionerna ger en kort puls likt den från en ställpult.


Det kommer att dyka upp olika exempel på applikationer fram- över. I dessa ritar jag båda varianterna parralellt.

Automatisk Tågstopp med tidsinställning

Första exemplet för oss även in i den "automatiserade" körningens värld. Observera att det spelar ingen roll om du kör digitalt eller analogt, det är samma för båda. Nu dyker också "jokern" upp. I ovanstående exempel kommer loket in från höger, på timern är start tid ställd på "0" och stopp kan du ställa på valfri tid tåget ska stå på stationen. Kopplingen liknar den för ljussignalen. Den röda kontakten i spåret är Märklinvarianten och den innom det streckade området är reedkontakten, använd den som gäller för dina räls. När loket passerar kontakten trigar den timern som startar med att bryta strömmen till stoppavsnittet i spåret, i normalläge är det alltid ström här.