Débutons dans le train miniature

Électricité: un peu de base

Oui, le titre n'est pas top pour le contenu mais bon... Je simplifie au max. désolé pour les puristes.
Parlons un peu de l'alimentation de nos réseaux, 3R, 2R, DCC, autres... Pas simple pour ceux qui n'ont aucune notion et qui rame un peu. Commençons donc par le début, vous savez tous que notre courant électrique est du 220V alternatif monophasé, parfois du triphasé. C'est ce courant que vous utilisé pour vous éclairer, passer l'aspirateur ou bricoler. Voici une représentation de ce courant:

Image issue du site 'http://www.labo-technique.org'

On voit que le potentiel de 230V est tantôt positif, tantôt négatif et cette variation se fait, chez nous, à une fréquence de 50Hz (50 oscillations par secondes). Inutile de mesurer avec vos doigts, ce sera le choc électrique Pour utiliser ce courant dans nos réseaux, il est nécessaire de baisser la tension à une valeur non dangereuse, 15v par exemple. Comment y arrive t-on ? Par l'utilisation de transformateur, pas le boitier de nos réseaux mais sont composant de base.


Schématiquement, il se compose de deux bobines de fils de cuivre enroulées autour d'un même noyau de fer. C'est l'alternance sur la bobine principale qui va générer une variation d'un flux magnétique dans le noyau de fer. Cette variation de flux magnétique va elle même générer une variation de tension dans la bobine du secondaire. Si vous réaliser une bobine de 250 spires pour le primaire, et une bobine de 15 spires pour le secondaire vous obtiendrez une tension de 15V sur le secondaire à partir de 250V sur le primaire (grosso modo hein ).

image issue de wikipédia

Une fois cette tension de 15V alternative obtenue,
- en 3R, elle est directement utilisable pour nos trains. Il suffit de placer un système permettant de régler la tension pour pouvoir contrôler la vitesse. Pour ce qui est du changement de marche, il faut agir sur le sens d'alimentation du moteur, au départ de manière mécanique et maintenant plus électronique.
- en 2R continu, il faut la redresser, faire en sorte qu'il n'y ait plus d'inversion du potentiel. Comment ?

Courant continu.
(lecture intéressante)
Pour obtenir une première version du courant continu, on place un système qui va supprimer l'alternance négative de l'alimentation. Aujourd'hui, cela se ferait au moyen d'une diode qui va laisser passer le courant dans un sens mais pas dans l'autre.

Image issue du site http://www-esbs.u-strasbg.fr/esbs/?lang=fr

L'inconvénient majeur de cette solution est la perte d'une alternance, le moteur n'est donc alimenté que 25 fois par seconde! Le résultat est l'impression qu'il roule comme si il était alimenté par une tension de 7V au lieu des 15V espérés. Cela se corrige en utilisant un redresseur à double alternance, ou pont de diode. Qui va donc faire en sorte d'inverser les bornes de sorties par rapport aux bornes d'entrées au rythme des alternances.


La tension obtenue est donc continue mais variant rapidement de 0 à 15V à 0V de manière rapide (100 fois). On peut encore améliorer cela en utilisant un système capable d'accumuler du potentiel durant la phase montante et le redistribuer durant la phase descendante, cela s’appelle 'lisser' le potentiel au moyen d'un condensateur.


Les premiers transformateurs de réseaux utilisaient des systèmes à pont de diodes et parfois un filtre (une bobine) pour l'alimentation des réseaux. Mais avec les nouvelles technologies et les besoins des amateurs, on est vite passé à des alimentations utilisant des régulateurs de tension s'appuyant sur une source de potentiel plus élevée et qui 'écrêtent' les excès de tension. La courbe de tension ainsi obtenue est plus plate, plus régulière et, ce qui n'est pas négligeable, constante malgré la charge.


La variation de la vitesse s'obtient en variant la tension aux bornes de nos machines, soit en utilisant un potentiomètre qui va 'consommer' une partie du courant, soit en faisant varier la valeur de référence du régulateur. Sur des systèmes à courant 'pulsé', on utilise le principe de la tension moyenne. L'alimentation est toujours au maximum mais elle est coupée à intervalles réguliers. Le moteur reçoit donc une alimentation au maximum coupée de manière plus ou moins longue, ce qui donne l'impression d'avoir plus ou moins de potentiel. L'intérêt est de n'utiliser que du potentiel Max. et donc d'offrir de bons ralentis. C'est en quelque sorte du DCC sans la possibilité de contrôler plusieurs machines.


Pour ce qui est de l'inversion du sens de marche, vous l'aurez compris, il suffit d'inverser le sens d'alimentation du moteur, un simple inverseur suffit donc.

Et le DCC ? On y viendra mais comme nous n'avons encore rien fait dans ce domaine d'un point de vue réseau...

Stef

Un réseau: conception et réalisation: part 2
je voulais commencer par une page un peu théorique mais compte tenu des variantes possibles, je crois préférable d'entrer directement dans le vif du sujet en complétant si besoin. Donc, je vous expose le projet comme si j'étais dans la peau du futur propriétaire. Pour rappel, c'est un projet imaginaire, qui pourra avoir des variantes en fonction des situations à expliquer!

La pièce que nous allons équiper ferait 5m x 4m, munie d'une porte dans un coin et d'une fenêtre, prises de courant et éclairage classique pour une chambre.


La présence d'une porte s'ouvrant vers l'intérieur et d'une fenêtre qui devrait rester accessible va apporter quelques contraintes que nous essayerons de négocier. L'éclairage est aussi un élément délicat! Celui habituellement présent dans une chambre n'est pas très adapté à un réseau ni a un lieu de bricolage, nous devrons trouver une solution. Pour ce qui est de l'électricité, généralement, les installations sont conçues pour supporter des puissances suffisantes pour nos réseaux, mais nous devrons le vérifier...

Les thèmes qui seront évoqués vont nous aider à ébaucher le plan du réseau. Cette thématique va dépendre pour beaucoup de vos envies et du style que vous voulez retrouver. Les uns seront plutôt pour le jeu, la diversité... d'autres seront plus attiré par un certain réalisme, de l'épuré. Pour ce qui est d'un réseau 'riche' en possibilités, je ne crois pas nécessaire d'expliquer le 'comment faire'! Cela reste une affaire de goût et d'envies. Il y a pas mal d'exemples sur ce forum qui vous fourniront assez de trucs et astuces pour régler les éventuels problèmes rencontrés. De beaux grands réseaux seront d'excellentes sources d'inspiration et les auteurs sont souvent pleins de bons conseils. Pour ma part, je ne le cache pas, je suis plus attiré par le côté réaliste sans être hyper fidèle à la réalité.
Les thèmes retenus en première réflexion pour ce réseau vont tourner autour d'une petite ligne desservant de petites industries locales genre silos à grains, zoning industriel... Pour mettre les choses au clair, un petit schéma:


Une grande ligne, électrifiée, reliant deux grands centres sur laquelle figure une gare de moyenne agglomération servant de tête de pont pour une ligne locale. A une extrémité, un zoning industriel comportant diverses industries et raccordé à notre gare. La ligne locale est parsemée de raccordements et de petites gares, elles même utilisées par l'industrie local. Cette ligne se terminant par une gare de plus grande importance qui ne sera pas reproduite.
L'époque reproduite tourne autour des années 1970, fin de la vapeur et grande activité du parc diesel. Les grosses restructurations ne sont pas encore passées par là.

Comme vous le voyez, il ne faut jamais sous estimé l'imaginaire. Si votre objectif est de réaliser une ligne plausible, vous pouvez / devez créer une histoire à votre réseau, cela donne souvent de bonnes sources d'inspiration. Le schéma ci-dessus est très simplifié, les installations ne sont pas reproduites, simplement évoquées. Toute l'étude du réseau avant construction, va permettre de 'dimensionner' les installations et de vérifier si cela s'installe dans l'espace prévu. Il sera peut être nécessaire de réduire, peut-être possible également d'enrichir. Pour l'époque évoquée, il me semble important de se fixer une période afin d'éviter les incohérences. Sur un réseau plus riche, ou le décor n'a souvent qu'une place réduite, cela n'a pas une bien grande importance. On pourra toujours jouer les thématiques: période vapeur, diesel, TGV, etc. comme on peut aussi laisser cela de côté. Dans le cas ou le plausible est recherché mais que l'on veut se ménager des possibilités, le plus simple sera de choisir une période charnière et de jouer la 'non modernisation' des installations, ou une modernisation réduite.
Dans notre cas, on joue donc la charnière entre les époques III et IV, en limitant les vapeurs à des présences sporadiques.

Prochaine étape, une première ébauche du plan de voie.

Stef