Модели железных дорог

Для преобразования переменного тока в постоянный служат полупроводниковые выпрямители: селеновые, кремниевые или германиевые, собранные по определённой схеме. Селеновые выпрямители представляют собой столбики круглых, квадратных или прямоугольных элементов, подбор которых осуществляют из расчёта, что на каждый элемент приходится напряжение 20 В при токе 40 мА на 1 см². Недостатками селеновых выпрямителей являются их большой объём и потеря свойств со временем.

Более совершенными выпрямительными элементами являются кремниевые или германиевые диоды. Для выпрямления переменного тока в блоках управления можно рекомендовать следующие диоды:

Марка диода	Д7А	Д7Ж	Д202	Д205	Д214	Д214А	Д221	Д226	Д231
Предельный ток, мА	300	300	400	400	5000	10000	400	300	10000
Повторяющееся напряжение, В	50	400	100	400	100	100	400	400	300

В блоке управления применена двухполупериодная мостовая схема выпрямителя со встроенным в одно из плеч потенциометром RP. Преимуществом такой схемы является возможность плавного перевода однополупериодного выпрямления тока в двухполупериодное, что обеспечивает плавное трогание, разгон, замедление и остановку, а также медленное движение модели локомотива при максимальной силе тяги. Трогание модели локомотива осуществляют увеличением напряжения ступенчатым регулятором от 0 до 12 В при включенном потенциометре (R_max), затем потенциометр плавно выключают (R -> 0), обеспечивая разгон модели до максимальной скорости. Остановку локомотива осуществляют в обратной последовательности. График выходного напряжения при максимальном сопротивлении потенциометра, изменения его величины от максимального до минимального значения, а также при R=0 изображён на рис. 87. В блоке управления можно использовать потенциометр сопротивлением до 50 Ом, мощностью 1 — 2 Вт, применяемый в радиотехнике.

Рис. 87. Графическое изображение выходного напряжения при различных величинах сопротивления потенциометра RP

Для предохранения обмоток трансформатора и выпрямителя от перегрузок и коротких замыканий в схеме предусмотрена защита, состоящая из резистора R, который ограничивает ток до допустимого значения. Красная Е2 и зелёная Е1 лампы служат для сигнализации о работе защиты. При нормальной работе, когда в цепи нет ни перегрузок, ни коротких замыканий, ток протекает через резистор R, нагрузку M и параллельно включенную лампу Е1. Горение лампы свидетельствует о нормальной нагрузке, В случае короткого замыкания зелёная лампа Е1 гаснет, так как на обоих зажимах имеется одинаковый потенциал и единственным потребителем в цепи является резистор R. Вследствие большого тока, протекающего через резистор, на его выводах появляется разница потенциалов и загорается красная лампа Е2. Сопротивление резистора R рассчитывают по закону Ома. Например, напряжение на выходе блока управления равно 16 В, а допустимый максимальный ток 10 А, тогда

R_кз = U / I = 16 / 10 = 1,6 Ом.

При потреблении тока 2 А падение напряжения на резисторе составит

U_Rкз = R_кзI_потр = 1,6 • 2 = 3,2 В,

а подаваемое напряжение

U_м = U - U_Rкз = 16 - 3,2 = 12,8 В,

что вполне допустимо.

Далее необходимо определить мощность резистора

P_Rкз = U_RкзI_max = 1,6 • 10 = 16 Вт.

Резистор с такими характеристиками можно сделать из спирали электроплитки, подобрав по приборам отрезок спирали с соответствующим сопротивлением. Так как при коротком замыкании резистор сильно нагревается, его следует устанавливать на фарфоровые изоляторы на некотором расстоянии от других деталей и стенок блока управления. Не рекомендуется применять для защиты вторичных обмоток плавкие вставки, так как короткие замыкания во время наладки и работы макета могут быть довольно часто и это потребует многократной замены плавких вставок.

Для изменения полярности напряжения цепи постоянного тока можно использовать переключатель (тумблер) типа TП1-2.

В настоящее время всё большее распространение получают электронные блоки управления с импульсным регулированием, у которых выходное напряжение и частота импульсов остаются постоянными, а меняется отношение ширины импульса и скважины, что обеспечивает высокую плавность регулирования скорости движения моделей.