В този вид моделизъм (железопътния) един от основните характерезиращи го признаци е употребата на различни видове механични задвижвания в:

– локомотиви и мотрисни влакове (въобще за моделите на подвижен състъв).

– разклонения, семафори, обръщателни кръгове, трансбордьори и още всякакви подобни съоръжения

( в моделите на съпътстващите принадлежности).

 Докато за първата група се ползват изключително и само електродвигатели, то във втората се употребяват различни видове електромагнитни задвижвания. В днешно време във втората група  масово навлизат електродвигателите и сервомашинките, а напоследък все повече се ползват и различни съвременни материали, преобразуващи електрически напрежения и токове, във възвратно/постъпателни движения. Такива материали са например сплавта от никели и титан – „нитинол“ или с добавка на волфрам (Flexinol), както и новите пластмаси, чрез които вече успешно се произвеждат „мускулни влакна“.

 Електродвигатели.

Електродвигателчетата се ползват повсеместно както в аналоговото (по-старото) управление на моделите, така и в цифровото такова (по-новото) известно още със съкращението „DCC“ - Digital Control Command (цифрова система за управление). Като начало ще се занимаем с електромоторите и тяхното управление по стария аналогов начин. 

Фиг.1

 Обикновенно за избягване на т.н. мъртва зона, се ползват ротори с най-малко три бобини. Така се постига винаги сравнително нестабилно положение при подаване на съответното захранващо напрежение към една от тях. В съвремените модели все по-често се употребяват и пет полигонни ротори, като така се постига значително по-плавен и мощен ход при ниски обороти (тоест ниски захранващи напрежения).

Мощността на елетродвигателчетата ни е от порядъка на 5 до 7 W, при максимално захранващо постояннотоково напрежение – 12 V (14V). Оборотите на електромоторите са пряко пропорционални на захранващото напрежение,  следователно скоростта на движение в моделите е в пряка зависимост от подаваното напраженение на релсите в коловозите. Това именно пък се ползва за регулиране на скороста – степенуването на захранващото напрежение.

Друго характерно условие е, че при употребата на постояннотокови електромотори те обръщат посоката си на въртене, чрез смяна от полюсите в захранващото напрежение.

Тези две условия съчетани с работните характеристики на постояннотоковия електродвигател, показани на фигура 2, ги определят като най-подходящи за употребата им в задвижването на моделите.

Съгласно характеристиката, при натоварване, оборотите им не се променят значително и това дава възможност с минимум средства, да се постигне равномерност и плавност на  моделната скорост, при движението в равен или наклонен участък. Тук е много важно да правим разлика в работата на постояннотоковите електромотори със и без товар. И в двата случая линейността на скоростта остава непроменена. Практически достигането на едни и същи обороти, става с  различни напрежения, при запазване на линейността в изменението на скоростта. Тоест практически при двигател с товар, характеристиката остава същата, но се постига с малко по-високо захранващо напрежение. Съответно и прага на завъртане е малко по-висок.

Именно тази линейност се ползва за стабилизиране на скоростта, чрез въвеждането на обратната връзка в дешифраторите, управляващи моделните електромотори при по-съвременното управление – чрез DCC (цифрово управление), а обратната връзка технически се означава чрез абревиатурата „BMEF“.

За допълнително плавно движение и премахване на тласъците при ниски захранващи напрежения, респективно – ниски обороти, в съвременните модели, на валчетата от електромоторите, се монтират допълнително, много добре балансирани маховици. В следствие имаме значително подобряване на ходовите характеристики при моделите.

Аналогово електрозахранване в моделизма.

Както отбелязахме по-горе, масово разспространените и приети модели в България, подобно на други страни, се задвижват от постояннотокови електродвигателчета, които се захранват двуполюсно. Това се прави чрез двете релси на коловозите, двете релси от един коловоз за един полюс и трета релса за другия полюс, двете релси с контактната мрежа и най-различни комбинации мужду тях. Характерното е винаги наличието на два полюса, чрез които става и ходообръщането на двигателите.

Това е задължително, като се захранват с различни максимални напрежения в зависимост от големината на междурелсието. Според стария стандарт NEМ-302 (отпаднал в този му вид) за междурелсия до 22,5 мм (Z,N,TT и H0), това напрежение е до 12 V и до/над 20 V за междурелсия над 22,5 мм. – съответно за мащаби „0“ и „І“.

При смяна на поляритета на захранването, съгласно стандарта NEM-631 на MOROP от 1985г., се сменя посоката на движение за моделите. Там е указано и в коя страна по посоката за движение „напред“, се включва положителния полюс при аналогово захранване на коловозите.

Фиг.3

Това важно условие способства за правиното и еднакво функциониране на различни модели, върху различни релсови изпълнения, било то на модули, множество макети или други подобни.

 Токозахранващи източници.

Характерни са пет незадължителни характеристики които трябва да притежава един захранващ блок при аналогово управление на железопътни модели и принадлежностти.

Това са:

-       Подаване на нужното ниско нопрежение за захранване.

-       Регулиране на това напрежение за получаването на различни скорости.

-       Изправяне (ако вече не е такова) на напрежението за получаване на постоянен ток.

-       Защита от късо напрежение и неправомерна работа на блока.

-       Подаване на второ (обикновенно променливо) напрежение за захранване на принадлежностите.

Както споменахме вече, не всичките условия са задъжителни, но все пак това е добре за работата на моделистите и безпроблемното осъществяване на енергия за железопътното хоби.

При аналогово захранване на железопътни модели има няколко начина на осигуряването им. Това са батерии, акумулатори, градската захранваща мрежа и др. Подобни.

Най-разспространения начин е чрез понижаващи трансформатори. Те понижават напрежението от мрежата (~220 V) до необходимото ниско напрежение, например ~12 V, след което го и „изправят“ и регулират – тоест от променливо, напрежението преминава през съответния изправители и става постояннотоково.

Друго характерно условие за тези блокове е, че освен понижаването на напрежението, те го и регулират. В старите модели, това регулиране обикновенно става преди изправянето на напрежението, чрез многостепенни трансформатори, като за всяко напрежение има отделен извод от вторичната намотка на трансформатора или чрез различни реостатни потенциометри. Често двете функции са съвместно работещи, като изводите на трансформатора са така направени, щото по тях да се движат плъзгачите които правят превключването на различните напрежения. Употребата на истински реостатни съпротивления е свързано с голямо отделяне на  топлинна енергия, което означава загуби, опастност от прегряване и стопяване, така че вече са отпаднали от употреба.

Изправителите също са няколко вида, като по-старите модели ползват така наречените „селенови клетки“ – изправителни диоди, направени във вид на метални плочки (за охлаждане) с вграден химическия елемент „селен“. Характерното е, че те са доста здрави, сравнително лесни за производство, имат свое собствено охлаждане и издържат на продължително „късо“ съединение ...но все пак когато „гръмнат“, тоест пробият, се размирисват доста неприятно и дълготрайно на развалено кисело зеле. В по-съвремените  захранващи блокове, изправителите ползват вече изключително полупроводникови прибори, изработени основно от силициеви кристали, които имат много по-добри характеристики и дълготрайност.

Четвъртото характерно нещо при  аналоговите захранващи блокове е наличието на защита от претоварване или късо съединение в системата. Така се предотвратява дефектирането им, в следствие работата в недопустими режими. Тази защита се осъществява чрез стопяеми предпазители (бушони), биметални превключватели, та се стигне до по-съвремените въстановяеми предазителни елементи или дори електронни защити.

Последното условие, често не е налично във всички фабрични блокове. Това е наличието на допълнително променливотоково напрежение (~16V) за осигуряване захранването  за различни принадлежности и устройства в помощ на моделизма. Такива принадлежности биват светофори, семафори, разклонения, вагонооткачвачки и др.включително и осъществяването на осветление по различни ифраструктури като гари и сгради.

Понякога тези допълнителни напрежения са плод на самостоятелни блокове, които имат тази основна функция. В многообразието от производители, системи и начини за енергия, тук ще се запознаем с някои от най-разпространените у нас захранващи блокове, фабрично производство и тяхното устройство и приложение.

Фабрични захранващи блокове за железопътен моделизъм (аналогови).

Най-разспространените у нас през годините, са тези от богатата производствена гама  на фирма „PIKO“. Практически те се оказаха почти вечни, въпреки доста старите си конструкции. Тук ще ви запознаем с основни модели от тях, както и с устройството им, а така също и с възникващи (все пак не са вечни) дефекти и начина им на отстраняване.

 

Така стигаме и до по-модерният вариант  - „FZ2“, който има доста квадратен дизайн, принципно по различно задвижване на плъзгачите и обръщането в ходовото напражение, а не на последно място – по-слаби данни: от ~ 220V на 1,9 до 12V/1А и за принадлежностите ~16V/1А. Също е със самовъстановяеми биметални релета и светлинна индикация за претоварване.

Както знаете в България другата фирма която внасяше преди железопътни модели е от Берлин. „BTTB“ като пряк наследник на „Zeuke“ също означаваше свойте трансформатори с познатите ни букви, особено когато те са съвместно производство с „PIKO“. Моделът PIKO 545/ BTTB 8110 представен на снимката е „F” и има следните техничeски характеристики: от ~220V на  1,5 до 12V/0,8А.