Съвременни източници на енергия в света на моделните железници; Първи унгарски железопътен модел Webzine
Развитието на технологиите в света на моделните железници също е неудържимо. По този начин моделите не само са станали по-добри и по-красиви, но и техният интериорен дизайн се е променил много напоследък. Днес все повече фабрики с гордост обявяват, че са успели да разработят и включат двигатели, които са по-добри от по-добрите в своите модели. Очевидно това чудо не вреди на двигателите, ако е налице и правилното захранващо напрежение. Много скъпи и отлични двигатели могат да бъдат разрушени, ако моделистите не вземат това предвид.
В статията по-долу ще се опитам да обобщя какво се използва и в съвременното моделиране.
Първо, нека да разгледаме какви източници на енергия са необходими:
Моделите на железниците са разделени на 2 основни групи от електрическа гледна точка:
AC - AC модели - това е остатък от героичната епоха, когато не е имало използваема технология за DC или подходящ магнит. Днес се използва главно от Märklin и няколко носталгични фабрики в по-голям мащаб (Lionel, American Flyer и др.)
DC управление. Това е по-голямата част и съвременните мотори почти без изключение доставят най-добрата постоянна мощност. Съвременните, висококачествени магнити предизвикаха огромно увеличение на производителността през последните години.
Тъй като моделите с променлив ток, с изключение на Германия, почти не се срещат, аз също ще предпочета да говоря за типове DC. В допълнение, Märklin вече включва двигател с постоянен ток в много от своите модели и го интегрира по електронен път в системата за променлив ток.
Нека да видим какви са проблемите с модела влак:
· Оптимално управление на различни двигатели
· Независим контрол на изпълнението
· Много широка контролна лента (мин. - макс. Скорост)
· Картиране на движението на реални влакове (ускорение, инерция, забавяне и др.)
· Управление с външни елементи (компютър, дистанционно управление и др.)
Оптимално управление на двигателите:
Има два вида двигатели в DC модели:
1. Двигател с конвенционален магнитен статор. Тук два силни магнита възбуждат необходимото магнитно поле, в което роторът с намотки, образувани от желязна плоча, се върти. Роторът може да има 3 или повече полюса. Съвременните двигатели са предимно 5-полюсни. Такива двигатели са магнитно "заседнали" в силното магнитно поле, т.е. когато двигателят не е захранван, въртенето на ротора не е равномерно и могат да бъдат открити препятствия, генерирани от магнитното поле. Това също означава, че ако изключим напрежението от двигателя, то ще спре за много кратко време, докато магнитът го спира. Това е много неблагоприятно свойство, ако напр. на двигателя има маховик, тъй като събраната в него енергия няма да се използва за движение, а за преодоляване на магнитното триене.
Този ефект сега е постигнат в т.нар. конструкция на мотора с наклонена бразда. Този двигател е почти идентичен с добре познатите двигатели, само роторните полюси/бобини са леко усукани. Този двигател вече е много по-малко чувствителен към магнитното поле, т.е. въртенето му е много по-плавно и се върти много по-дълго без ток. Всички други негови характеристики са близки до тези на нормалните двигатели.
2. Различните модели включват различен тип двигател. Това т.нар двигател с инструменти за навиване на камбани. Това вече е много различно от добре познатите двигатели. Тук магнитът е в средата на двигателя, докато роторът е без желязо и заобикаля цилиндричния магнит отвън. Въртящата се маса на двигателя е много по-малка, тъй като се състои само от намотката, няма инерция и не реагира на магнитното поле (в нея няма желязо). Триенето на такъв двигател е с порядък по-ниско от това на нормалните двигатели, което също означава, че той започва с много по-ниско напрежение, реагира по-добре на промени в напрежението и може да промени посоката много бързо при липса на инерция (много важна характеристика за роботи, камери и др.). Следователно този тип двигател е подходящ само за моделни железопътни цели при определени условия.
От електрическа гледна точка двигателят тип 1 изисква по-високо начално напрежение, по-натоварван е и е по-малко чувствителен към претоварване. Този тип двигател предпочита пулсиращ (нефилтриран) постоянен ток, тъй като пулсацията улеснява преминаването на движещата се част през магнитни препятствия. Двигателят от тип 2 се движи с много по-ниско напрежение (не е необичайно стойността от 0,1 V да се използва и за двигатели, използвани на моделни железници), когато е натоварен, индуктивността му е значително намалена и високият ток може бързо да унищожи двигателя. Трудно е да се произведе за по-високи напрежения, защото роторът ще трябва да бъде навит от много фина тел, което значително би увеличило и без това високите разходи. Този тип двигател работи много по-добре с „плавен“ DC, отколкото с други видове токове.
От казаното дотук се вижда с какви проблеми трябваше да се справят моделните железопътни заводи, за да могат техните модели да бъдат правилно контролируеми. Освен това в тяхната програма обикновено има само един или два типа контролни панели за често десетките различни теглещи превозни средства (от едномоторни малки локомотиви до многомоторни вагони, локомотиви).
Друг показател, който характеризира качеството на захранванията, се нарича контролируем фактор. Този индикатор характеризира колко фино може да се контролира движението на модела. Потенциометърът обикновено е прибл. Може да се върти под ъгъл от 300 градуса. По този начин, със знанието за минималната и максималната скорост, може да се изчисли скоростта на промяна на скоростта след определена степен на изместване. Съществуват и специални решения, които включват по-добри потенциометри, които могат да се въртят под ъгъл над 300 градуса. Имаше на пръв поглед много прости решения, които превключваха изходното напрежение с многополюсен превключвател. Такова управление се нарича дискретно, тъй като напрежението варира в дадени градуси. В случай на превключватели, прибл. С 2V стълби. В допълнение, трансформаторът също е много сложен, тъй като трябва да се направи много изход на вторичната намотка (мин. 2 на волт). Разбира се, в такива случаи не е ставало дума за непрекъснато регулиране.