El på modelljärnvägen

Modelljärnvägar drivs i allmänhet med el (se dock live-steam).

Principer och elsäkerhet

En grundläggande kompetens i ellära är bra för att förstå grunderna för el i MJ-sammanhang. En enkel introduktion finns här och här.

Ledare och isolatorer

Olika material leder ström i olika stor omfattning. Material som leder ström kallas ledare. Dit räknas alla metaller och legeringar men också kol i form av grafit. Material som inte leder ström kallas isolatorer och omfattar glas, porslin, plast, gummi, trä mm.

Kortslutning

En central egenskap för fungerande elektricitet är en sluten krets. För att ström ska flyta krävs det att strömkällans bägge poler är inkopplade. Bryts kretsen flyter inte längre någon ström. Är motståndet mellan polerna mycket lågt kommer stor ström att flyta (se Ohms lag); man talar då om en kortslutning. En kortslutning kan dels leda till brandfara (genom att material överhettas), dels leda till att komponenter skadas. Som skydd mot detta finns i regel olika former av säkringar. I kretsar för hushållsel gäller automatsäkringar eller porslinsisolerade smältsäkringar ("proppar"). På svagströmssidan kan säkringar också nyttjas. För att en krets inte ska kortslutas krävs alltså en tillräcklig resistans i kretsen, t.ex. motorn i ett MJ-lok.

Svagström

En modelljärnväg drivs med svagström, med en spänning på 9-18 volt. Dessa spänningsnivåer kan inte skada en människa. En kortslutning med svagström kan dock fortfarande starta en brand om man har otur. Historiskt sett har det funnits analoga system för MJ med både växelström (AC) och likström (DC). Idag används digitala system i allt större omfattning. På en modelljärnväg måste i allmänhet strömmen ledas fram till tågen via spåret, idag finns det tvåräls- och trerälssystem för strömupptagning. Vissa använder dock batteridriven modelljärnväg, med batterier i tågen.

Transformatorer

Vanlig hushållsel är växelström, med en spänning på ca 230 volt och en frekvens på ca 50 Hz. Denna spänning är direkt livsfarlig! För att den ska kunna omvandlas till svagström för MJ-bruk (10-18 volt) behövs en transformator, vilken kan köpas i MJ-handeln. Med tanke på riskerna får ingen som saknar kunskap göra kopplingar med hushållsel. Köp alltså transformatorn.

Notera att en transformator fungerar åt bägge hållen. Om man kopplar in två transformatorer på samma svagströmskrets med växelström, kommer alltså 220-230 V AC att matas tillbaka genom stickkontakten, vilket innebär direkt livsfara! Koppla aldrig in flera transformatorer på samma svagströmskrets!

Analog eller digital

Idag styrs modelljärvägar antingen med analog teknik, där spänningen reglerar tågens fart, eller med digital teknik, där tågen regleras med digitala styrkommandon.

Eldragning - allmänt

Ohms lag innebär att att det blir ett spänningsfall vid ett motstånd. Spänningsfallet blir dessutom större för större strömmar. Vid ett stort spänningsfall i komponenter som inte uträttar arbete, som kontakter och kablar, kan det innebära att kretsen slutar fungera.

Kopplingskabel är normalt av koppar, med isolering av syntetiskt gummi. Motståndet i kabeln beror på kabelns längd och tvärsnittsyta. Ju längre kabel desto större motstånd, ju större tvärsnittsyta desto mindre motstånd.

På en liten modelljärnväg är inte behovet av att minimera motståndet särskilt stort. Eldragning kan göras utan någon större hänsyn till motståndet. På en större anläggning eller en modulbana, där kabellängderna är flera meter eller mer, blir det viktigt att inte ha för stort motstånd. Långa kablar bör därför ha större tvärsnittsyta. Långa busskablar, som DCC-bussen, bör ha en tvärsnittsyta på mellan 1,0 - 2,5 mm2. Kortare kablar kan vara tunnare. Av samma skäl är det olämpligt att leda strömmen i spåret längre sträckor. Använd en busskabel och ha tätt mellan anslutningarna till rälerna.

Förr eller senare kommer det uppstå fel i elkopplingarna. För enklare felsökning rekommenderas:

Att undvika kabelhärvor, och att dra kablage så det går att följa. Kabelfästen och kontaktdon hjälper.
En tydlig färgkodning av kablarna.
En multimeter är bra att ha, för att testa var det är kontakt och för spänningsmätning.

Eldragning - analog modelljärnväg

Grundläggande el enligt NMRA.
Om grundläggande eldragning: Lance Mindheim om MJ-el
Om blockindelning för analog drift.

Eldragning - digital modelljärnväg

Att koppla el för en digital anläggning ställer delvis andra krav än att göra det för en analog anläggning. Allan Gartner har en utmärkt hemsida om detta - läs den!
Allan Gartners Wiring for DCC.

Material för elarbeten

Kopplingskabel 1,0 - 2,5 mm2 för busskabel, olika färger
Kopplingskabel 0,25 - 0,75 mm2 för anslutningar, olika färger
Kabelfästen
Buntband
Kontakter
Kabelsplitter

Verktyg för elarbeten

Avbitare
Kabelskalare
Skruvmejslar, enklast i ett set med små skruvmejslar
Lödutrustning
Multimeter

Andra wiki-sidor om el

Växelström
Likström
Analog
Digitala system
Lysdioder
Signaler med Charlieplexing
Batteridriven modelljärnväg

Andra wiki-sidor om anläggningsbygge

Planering
Ramverk
Moduler
Rangerspel
Spår
Signaler
Kontaktledning
Landskap
Byggnader till modelljärnvägen
Bilar till modelljärnvägen

Tillbaka till nybörjarguiden

Tryckta referenser

Andrew Duckworth: Electronics and Wiring for Model Railways. Marlborough: The Crowood Press 2019 (Grundläggande om MJ-el med fokus på analog teknik).

Rutger Friberg: "Varning för livsfarlig ledning! Läs, begrunda och förebygg själv!" i Allt om Hobby nr 7/1990 (Elsäkerhet för modelljärnvägar avseende flera trafos på samma svagströmkrets).

Harald Barth: "Fordonselektronik för MJ. Introduktionsexemplet Arnold 627.0." i Modelljärnvägsmagasinet nr 13/2013 (Kretsar som ingår i MJ-fordon).

Håkan Yngvik: "Malmbanan MJ. Elektroniken under banan." i Modelljärnvägsmagasinet nr 17/2014.

Olof Wickström: "Synare: Spänning och ström med Alpha Meter." i Modelljärnvägsmagasinet nr 42/2020 (Test av mätinstrument från DCC Concepts).