Modelspoorwegbouw/Veiligheid en regelgeving
Het belangrijkste onderdeel dat wij in gebruik hebben in veruit de meeste apparatuur in huis en dus ook bij onze modelspoorbaan is de transformator, normaal afgekort als TRAFO.
Het lichtnet is dodelijk omdat bij aanraking van de fase, de spanningvoerende draad, een stroom zal lopen naar aarde (waar je op staat). Dit komt omdat de 2e (nul) aansluiting in de elektriciteitscentrale geaard is waardoor er een stroomkring ontstaat.
De trafo zorgt voor een galvanische scheiding van het lichtnet. Dit betekent dat er GEEN elektrisch geleidende verbinding aanwezig is; een TRAFO zet energie over op magnetische wijze.
Er kan wel nog stroom lopen bij aanraken van 2 punten achter de trafo (gesloten stroomkring !), maar de spanning is (in ieder geval bij modelspoortrafo's) omlaag gebracht naar een veilige waarde, waardoor er geen dodelijke stroom meer kan optreden.
Belangrijk te vermelden: wisselspanning wordt aanraak-veilig geacht te zijn tot slechts 45 Volt, bij gelijkspanning is dit meer dan dubbel zo hoog.
NB.: Sinusvormige wisselspanningen zoals uit het lichtnet betrokken, worden als effectieve waarde aangegeven, de TOP-waarde bij de aanduiding '45 Volt' is 63,64 Volt.
Je gaat niet dood aan de spanning, maar aan de elektrische stroom door je lijf. Een stroom van 50 mA (0,05 Ampère, het verbruik van een ouderwets fiets-achter-lampje) is al fataal. De stroom wordt hoger naarmate de spanning hoger is en hangt (mede) af van de elektrische weerstand van je lijf en een veelheid aan andere factoren zoals schoenen, vloerbedekking etc.
Daarbij komt dat de bekende 50 Hertz van het lichtnet extra vervelend is omdat die nou net in een gebied ligt waar het hart (ritmestoringen) het meest gevoelig voor is.
De digitale besturingen werken op hogere frequenties en geven daardoor al minder problemen, ze werken vaak op (computer-gerelateerde baudrate) frequenties van 19.200 of 38.400 Hertz.
Verder is de afgegeven spanning maximaal plus en min 20 Volt. Dit is een TOP-waarde omdat deze wisselspanning NIET sinusvormig is zoals uit het lichtnet betrokken spanningen maar blokvormig.
De maximale spanning op enig moment is bij digitaal dus 20 Volt en bij de ouderwetse Märklin regeltrafo 22,6 Volt TOP (16 Volt effectief rijspanning) en 33,95 Volt TOP (24 Volt effectief) bij een omschakelpuls.
De trafo hoeft tegenwoordig niet meer zo'n groot, zwaar ding te zijn: Schakelende voedingen bevatten er ook een om eerder genoemde redenen, maar er komt nu een stuk elektronica aan te pas. Er kan gewerkt worden op een veel hogere frequentie waardoor de efficiëntie stijgt en afmetingen van de trafo-kernen veel kleiner kunnen zijn. Het materiaal van de kern is afwijkend maar bevat in essentie ook ijzer - ferro, vandaar de naam ferriet-kern. Een ander verschil is de uitgangsspanning; die is geen 50 Hertz wisselspanning meer maar (hopelijk de gewenste) gelijkspanning. Een regellus maakt meestal deel uit van de elektronica waardoor de uitgangsspanning op een constante waarde gehouden kan worden, onafhankelijk van het stroomverbruik.
Frequentie: dit betekent hoe vaak iets voor komt per tijd-eenheid.
Hoeveel auto's er hier voor de deur voorbij rijden in 1 uur is ook een voorbeeld van frequentie.
In de elektro(nica) hebben we het over hoeveel trillingen per seconde een wisselspanning heeft. 1 trilling is het spanningsverloop van nul Volt naar positief, dan door de nul Volt naar negatief en weer naar nul.
B.v. 1 Hertz is 1 trilling per seconde en de hele cyclus van het boven omschreven spanningsverloop duurt dus 1 seconde. Deze cyclus wordt periode genoemd.
Bij het lichtnet hebben we 50 Hertz en 1 volledige trilling duurt dan 1000 ms gedeeld door 50 is 20 ms. Voor hogere frequenties en dus kortere tijden gebruiken we andere geschikte maten zoals mili- micro- of nano-seconden. Voor frequentie hebben we dan kilo-, mega- en gigahertz. De aanduidingen verschillen dus iedere keer een factor 1000.
NB: het signaal uit een compoort (serieel) is wel gebaseerd op een signaal met een vaste frequentie maar is zelf niet als frequentie te omschrijven. Het woord frequentie is hier alleen gebruikt om e.e.a. te verduidelijken en aan te geven dat het signaal veel sneller van polariteit wisselt dan de lichtnetspanning.