LOCOMOTORA DE TRACCIÓN ELECTRICA A 24V.





DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS.-


ALIMENTACIÓN.-

La fuente de energía proviene de dos baterías de 12V conectadas en serie, donde los 24V se toman desde los bornes exteriores, mientras que los 12V salen de la conexión en serie entre ambas baterías y la masa de salida. La toma de 24V va gobernada por un interruptor magneto-témico (MGT)normalmente de unos 60 Amp. para proteger la instalación de cortocircuitos y/o sobrecargas. Puede ser mono o bi-polar. En éste último caso los dos bornes van puenteados en paralelo, por lo que la corriente se repartirá entre ambos.

El INT-1 es un interruptor simple en el panel y gobierna la entrada de 12V. T-1 es la lamparilla testigo de la conexión. Al lado aparece un fusible de entre 5 y 10 Amp. para protección de los componentes. Las masas son comunes para todos los voltajes.


ETAPA DE POTENCIA.-

El CONMT-1 es un conmutador inversor de tres posiciones: CERO para desconectado, UNO para la marcha avante y DOS para la marcha atrás, y como es mencionado en otra parte, nunca debe ser cambiado con la locomotora en marcha, debiendo para ello estar el mando del acelerador siempre cerrado.

El POT-INT es un potenciómetro con un interruptor incorporado que da paso a +12V para activar los siguientes dispositivos:

  1. REL-6, relé pequeño que pone en marcha el circuito regulador CHOPPER.

  2. El ventilador de refrigeración de la etapa de potencia.

  3. REL-1, relé de potencia que da salida de corriente a los motores.

  4. REL-2, relé de potencia que alimenta con +24V al circuito CHOPPER.

El cursor del mismo regula la energía que la etapa de potencia del CHOPPER entrega a los motores, actuando por tanto como mando acelerador.


FRENADO ELÉCTRICO.-

El CONMT-2 es el conmutador que actúa sobre los frenos eléctricos de la unidad, y que dispone de al menos 3 posiciones operativas, a saber:

  • 0 = Frenos desconectados para operar una marcha normal.

  • 1 = Freno medio. (circuito con resistencias R-1 y R-2 en serie).

  • 2 = Freno máximo. (corto-circuitando el motor).

Se puede dosificar la acción del frenada cambiando tantas veces como se desee la posición del conmutador entre las tres posiciones mencionadas según la potencia de frenado requerida. El conmutador de éste diseño dispone de mas posiciones que no son utilizadas, pero que pueden servir para crear mas puntos intermedios y obtener una retención aún mas progresiva si así se desea.

Comentar finalmente que, para diseñar frenos eléctricos hay que tener en cuenta que a mayor resistencia menor acción de frenada y viceversa.

En cualquier caso, al seleccionar un punto de frenado el sistema armará instantáneamente el relé de doble conmutación aislada REL-3. Esto produce la inmediata desconexión tanto del circuito CHOPPER, como del ventilador y de los REL-1 y REL 2 de potencia dejando la locomotora muerta.

Para que el sistema vuelva a arrancar es necesario que ocurran dos cosas a la vez:

  • Que el mando de los frenos esté en la posición CERO.
  • Que el potenciómetro del acelerador y su interruptor incorporado estén cerrados.

Este proceso de corte protege al circuito CHOPPER de sobrecargas, evitando así mismo bruscas aceleraciones de la locomotora al poner el mando de frenos a cero estando al mismo tiempo el del acelerador (potenciómetro POT-INT) en posición de aceleración, añadiendo mas seguridad si existe acceso a la cabina por parte de niños o personas inexpertas.

Efectivamente, para arrancar de nuevo la unidad se ha de comenzar a girar el potenciómetro desde cero, dando potencia de un modo progresivo, proceso que también ayuda a conservar la mecánica al evitar tirones bruscos, especialmente en cadenas, piñones y tensores.


ILUMINACIÓN.-

El presente diseño contempla una instalación bastante completa de iluminaciones, contando con las siguientes posibilidades:

  • Luz de cabina para iluminación del panel de control.

  • Luz frontal potente para una buena iluminación de las vías.

  • Luces de posición rojas o blancas según el sentido de marcha.

Las dos primeras se conectan con sus respectivos interruptores INT-3 e INT-4 en cabina, donde el segundo dispone además de luz testigo. Las luces de posición actúan por medio del conmutador CONMT-3 con testigo T-3 común para ambas posiciones, de forma que alterna las rojas y blancas según sea el sentido de la marcha, o bien al dejar la locomotora aparcada en la línea para que quede debidamente señalizada para la marcha segura de otros convoyes.

El testigo T-3 en la cabina es común para ambos sentidos, evitando mezclar ambos circuitos por medio de los dos diodos D-0.


BOCINAS.-

El diseño dispone de dos bocinas, una clásica de aire comprimido, y otra electrónica que reproduce sonidos reales pregrabados.

Para la primera se acude a un común compresor de bocina de automóvil a 12V, aprovechando tanto el tubo elástico de salida como la trompetilla de plástico. A ésta última se le pueden hacer modificaciones acortándola, o bien insertándole un tapón parcial, o un trozo de perfil o listón de madera para obtener un sonido mejor o distinto si así se desea.

Hay que conectar el compresor bien polarizado para que gire en el sentido correcto y produzca caudal de aire. La instalación se hace a través de un relé de automóvil, ya que en éste caso el amperaje puede comenzar a ser importante, evitando con ello el tener que llevar cables demasiado gruesos al panel de control donde se alojará un pequeño pulsador de bajo amperaje.

La bocina electrónica consiste en una tarjeta de sonido que se adquiere previamente de algunos fabricantes en el extranjero. Estas bocinas están pensadas principalmente para trenes de escalas entre H-0 y LGB, por lo que la potencia de salida suele ser baja para los circuitos instalados en parques, por ello es aconsejable intercalar a la salida un amplificador de audio de unos 5 o 10W, para atacar un altavoz. Si el espacio lo permite, éste ira escamoteado bajo alguna rejilla, produciendo un efecto muy ferroviario y sorprendente para el público.

El circuito se alimenta con 12V desde INT-2 en la cabina, y conviene alojar todo el conjunto en una cajita estanca para evitar humedades y suciedad. En nuestro caso todo el conjunto se intaló en la parte inferior de la locomotora, entre los dos largueros del chasis.

Hay muchos proveedores para bocinas electrónicas, especialmente en U.S.A. y pueden encontrarse fácilmente en la RED. Mencionamos “una”, de entre otras muchas que existen, para que sirva como referencia:

FLASHERS R US. U.S.A. http://flashersrus.com/main.html, o bien buscando genéricamente en GOOGLE algo así como MODEL RAILWAY DIESEL HORNS.

En muchas de esas páginas también se pueden escuchar los sonidos para poder elegir el que mas se adapte al gusto personal.




OTROS DATOS TÉCNICOS DE INTERÉS.-

Todos los componentes trabajan a 12V con excepción del motor y del regulador de velocidad CHOPPER que lo hacen a 24V, aunque éste último permite un márgen de trabajo de entre 12 a 50V como ya se menciónó.

El voltímetro solo marca la tensión total de las baterías, es decir = 24V.

En ocasiones se han detectado picos de tensión producidos por la operación normal de los relés tipo automóvil utilizados en las etapas en que se dan amperajes medios y/o importantes. Estos micro picos de voltaje podrían llegar a dañar los transistores finales (Mosfet, etc) de las etapas de potencia de los reguladores de velocidad del motor.

Para evitarlos se deben montar condensadores y diodos en todos los relés del modo siguiente:

Un condensador entre las patas de entrada y salida de la línea gobernada, y un diodo entre las patas de la alimentación del propio relé, colocando la pata del cátodo (extremo con la raya dibujada) hacia el polo negativo de la línea de alimentación.

En el caso del REL-3, pequeño conmutador doble de muy baja intensidad, solo es necesario montar el diodo en la línea de alimentación del mismo.

Los valores recomendados vienen recogidos en la sección de componentes que aparece a continuación.


RELACIÓN DE COMPONENTES Y SUS VALORES.-

NOTA.- Los siguientes valores y especificaciones son exclusivamente para los circuitos anteriormente presentados, pero pueden servir perfectamente como referencia para diseños similares.


  • BaterÍas: 12 Voltios y mínimo de 45 Amp/hora (tipo automóvil).

  • Motor: BOSCH industrial de 24V y 1 H.P de potencia.

  • MGT Interruptor magneto-térmico: Mono o bipolar, de unos 60 Amp.

  • INT-2 INT-3 e INT-4: Interruptores sencillos para muy bajo amperaje.

  • D-0: Diodos del tipo 1N4003 o similar (baja intensidad = 1 Amp.).

  • D-1 y D-2; Diodos tipo 1N5408 o similar para intensidades de hasta unos 3 Amp.

  • C-0: Condensadores de 470 pF. para tensiones de 1000V o mas.

  • Fusible: Del tipo empotrable y cartucho fusible de cristal de unos 5 a 10 Amp.

  • CONMT-1: Conmutador rotatorio industrial de tres posiciones para 60m Amp.

  • CONMT-2: Pequeño conmutador redondo de baja intensidad y empotrable en panel (tipo potenciómetro), con 3 o mas posiciones.

  • CONMT-3: Conmutador miniatura empotrable en panel para baja intensidad.

  • Ventilador: Cualquiera de ordenador con el tamaño adecuado.

  • Amperímetro: Cualquiera de tamaño adecuado para empotrar en el panel. Escala mínima 60 Amp.

  • Voltímetro: Idem anterior, con escala hasta unos 50V para obtener lecturas mas precisas.

  • POT-INT: Mando potenciómetro con interruptor incorporado empotrable en el panel de control. En éste caso es el que traía en propio circuito. En caso contrario se elige uno con el valor apropiado en Homs para el circuito en cuestión.

  • Pulsador: Pequeño, para empotar en panel y de baja intensidad.

  • R-1 y R2: Resistencias de alta disipación (cerámicas o similares) de valor entre 1 a 5 Ohmios según los puntos e intensidades de frenado que se deseen. También puede usarse hilo de nicróm.

  • RELES 1 y 2: Con interruptor simple de 12V y 40/60 Amp. (tipo automóvil).

  • RELES 4, 5 y 7: Idem anteriores pero de 12V y 20 Amp.

  • RELE-3: Pequeño relé con conmutador doble aislado para baja intensidad.

  • RELE-6 : Pequeño relé con interruptor simple para baja intensidad.

  • T-1, T-2 y T-3: Pequeños testigos luminosos de control de 12V para empotrar en panel.

  • Circuito de control de velocidad para motor de corriente continua:

    1. Marca GOCHEER.

    2. Voltaje de trabajo = entre 12V y 50V.

    3. Porcentaje de trabajo = del 5 al 100%.

    4. Frecuencia 15 Khz.

    5. Temperatura de trabajo = de -20º hasta 40º.

    6. Corriente nominal = 60 Amp. - 3.000 Wats.

  • Compresor: De automóvil de 12V. (los de 24V también trabajan correctamente a 12V). Se aprovecha así mismo la bocina que puede modificarse para variar los tonos.

  • Tarjeta de sonido: Cualquiera de los varios fabricantes extranjeros que aparecen en la RED. Suelen simular fielmente diversas bocinas ferroviarias, especialmente las diesel.

  • Amplificador: Cualquiera ya montado (tipo CEBEK E-2 ó similar) y de unos 5/10W.

  • Altavoz: Normalmente de 8 ohms y hasta unos 10W.

  • Pilotos rojos y blancos: Pequeños luminosos de 12V, o del tipo LED intercalando en serie una resistencia para que no se fundan.

  • Foco frontal: Cualquier luminoso de 12V y con suficiente potencia para iluminar la vía en circulaciones nocturnas. Se pueden, por ejemplo, empotrar en una carcasa adosada al testero delantero, Pueden usarse también focos dicroicos tanto de bombilla como de LED.


MANEJO DE LA LOCOMOTORA.-

Se dan a continuación algunas pautas para el mejor manejo de la locomotora en base a los circuitos aquí descritos, manejo avalado por la experiencia en el C.F.V.M.

  1. Girar el conmutador-inversor a la posiciónón 1 para marcha avante, o a la 2 para lo contrario.

  2. NUNCA CAMBIAR ESTE CONMUTADOR CON LA LOCOMOTORA EN MARCHA PARA EVITAR SOBRECARGAS Y/O POSIBLES AVERIAS.

  3. Armar el interruptor magneto-térmico para alimentar los circuitos a 24 V.

  4. Conectar en el panel el interruptor general INT-1 para dar alimentación a los servicios que trabajan a 12 V. Circuito protegido por fusible de unos 5 Amp.

  5. Colocar mando de frenos en posición 0.

  6. Girar el botón del potenciómetro del regulador de velocidad hasta notar el “click” del interruptor. Continuar entonces girandolo para ganar de nuevo potencia y velocidad.

  7. Mover el mando de frenos a la posición 1 para frenada suave, o a la 2 para frenada total. El mando de velocidad quedará automáticamente desconectado.

  8. Para volver a acelerar, poner primero el mando de frenos en la posición 0 y cerrar después completamente el mando del acelerador. Girar éste último de nuevo en el sentido de las agujas del reloj para ganar potencia y velocidad.

  9. Las luces se gobiernan con sus respectivos interruptores o conmutadores.

  10. Las bocinas actúan por medio de un interruptor para la electrónica, y un pulsador para la neumática respectivamente.

COMO ADAPTAR ESTE DISEÑO PARA TRABAJAR A 12V.-

Los circuitos y diagramas descritos también pueden utilizarse para una unidad con una sola batería, trabajando por tanto a 12V.

La parte del circuito que opera a 12V no sufrirá por tanto ninguna variación, ya que sus componentes incluidos los relés, diversos luminosos, circuitos, diodos, etc. están adaptados para ello, especialmente el controlador de velocidad que, en éste caso y tal como antes se mencionó, admite una tensión de entrada de entre 12 a 50V. Solo podría eliminarse el INT-1, aunque es aconsejable dejarlo para disponer de una protección adicional junto con su fusible adjunto.

El motor deberá ser uno similar pero de 12V, lo que no variará la potencia y prestaciones significativamente, mientras que el voltímetro puede ser de una escala inferior para ver mejor las lecturas.

El amperímetro puede ser el mismo u otro con algo más de escala dado que los amperajes serán prácticamente el doble que si se trabajara a 24V, especialmente en los momentos del arranque o al remolcar trenes sobrecargados y con altos perfiles de ascenso de la vía.

Por éste último motivo las líneas de potencia, tales como las alimentaciones al circuito CHOPPER incluidas las salidas al motor, así como las conexiones al amperímetro deben tener un poco mas de sección para evitar sobre-calentamientos y reducir la resistencia interna de los mismos.

Debe tenerse en cuenta que una locomotora con una sola batería tendrá menor autonomía, así como menos peso adherente. Para éste último dato siempre se puede lastrar la unidad con barras de plomo que el propio modelista puede fundir fácilmente en moldes adecuados para facilitar su posterior colocación en, por ejemplo, los bajos de la locomotora.




 

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