Introduksjon til elektronikk

Introduksjon til elektronikk er ikke ment som en lærebok i elektronikk, men gir kun en enkel innføring i bruk av elektronikk i forbindelse med modelljernbanehobbyen. For lærebøker i elektronikk, se MJwikis bokliste.

Denne artikkelen er dessverre ufullstendig. Om du vet mer kan du hjelpe MJWiki ved å utvide den.

Hva er strøm?

Strøm er et abstrakt begrep som inneholder tre komponenter som sammen gir en effekt (watt, W el. Voltampér, VA) som kan utføre et arbeid. Den enkleste måten å forstå strøm på er å se for seg en elv der man kan variere fallhøyde/trykk (strømstyrke, ampér, A), bredde og dybde (motstand, ohm, Ω), og vannmengde (spenning, volt, V).

• For at samme vannmengde skal komme igjennom et trangere løp, må trykket økes. (V=A*Ω)
• For å opprettholde trykket ved tap av vannmengde, må elvas bredde og dybde minkes. (A=V/Ω)
• For at å utføre samme arbeid med mindre vannmengde, må trykket økes. (W=V*A)

Vekselstrøm

Vekselstrøm er strøm ved varierende spenning, der den nominelle, oppgitte, spenningen er et gjennomsnitt av spenningen over en halv syklus.

Vekselstrøm betegnes med V~, eller med antall sykluser pr sekund, V nHz. Vekselstrøm er enten trefaset eller enfaset. En fase er en leder som fører vekselstrøm. I tillegg til vekselstrømsfasene trengs det en referanseleder, og dersom sikkerhet mot overslag, støt, er viktig, en jordleder. Trefaset vekselstrøm har derved 5 ledere (tre faser + referanse + jord), mens enfaset har tre (en fase + referanse + jord).

Husholdnigstrøm er i Norge enfaset 240V 50Hz med lokal jord (to ledere, fase + referanse, legges inn til bygget, mens jord etableres lokalt i bygget), mens det i Sverige brukes felles jord (tre ledere, en fase + referanse + jord, legges inn til bygget). Måler man husholdningsstrømmen med et voltmeter vil man se at det er omtrent 240V~ mellom fase og referanse, mens det er 120V~ mellom jord og fase, eller referanse.

Vekselstrøm til tilbehør på modelljernbane er enfaset 16V~ uten jord. Märklins analoge baner bruker jordløs 4-16V~ + 24V~ skifteimpuls. NSB benytter seg av enfaset jordløs 15kV 16,6Hz (kjøretråd er fase, mens skinner er referanse. Skinnene er vanligvis isolerte i forhold til jord).

I vekselstrøm er det vanlig å oppgi, og legge sammen, komponentens effekt (Watt el. VoltAmpér)

Likestrøm

Likestrøm er strøm med fast spenning, der den nominelle, oppgitte, spenningen er lik hele tiden.

Den nominelle spenning benevnes blandt annet med V, Vcc og Vss. Mens V betegner en vilkårlig spenning, positiv eller negativ, angir Vcc en nominell spenning på +5V, med en toleranse på ±1V, eller mindre. Vss angir nominelle toleranse, der en hvilken som helst spenning innenfor toleransen vil kunne brukes.

Likestrøm er alltid toleder, der den ene lederen kalles jord (0V) og den andre er nominell i forhold til jord. Det er fullt mulig å angi jord (0V) som et punkt mellom lederene, da vil den lederen som er under jord ha en negativ nominell spenning.

I likestrøm er det vanlig å oppgi, og legge sammen, komponentens nødvendige strømstyrke (Ampér)

Konvertering av vekselstrømkomponenter til likestrøm

Når man konverterer vekselstrømkomponenter til likestrøm er det noen ting man må huske på:

1. Komponentens nominelle spenning er et gjennomsnitt gjennom en halv syklus, og ikke faktisk spenning. Komponentens nominelle likstrømsspenning ligger rundt 25% over den nominelle vekselstrømsspenningen.
2. Ikke alle vekselstrømkomponeneter vil virker med likestrøm. Dette gjelder spesielt motorer, men også enkelte lyspærer vil ikke virke med likestrøm.
3. Siden vekselstrøm ikke er konstant vil komponenten virker fint ved en lavere enn nominell spenning. Toleransen er gjerne rundt 50% av den nominelle spenningen.
4. Ved lavere enn nominell spenning krever komponenten høyere strømstyrke for å virke normalt.

I modelljernbanehobbyen betyr det at et elektromagnetisk sporskifterdrev som er oppgitt til å virke med 16V~ trenger +20V for å virke normalt. Med en toleranse på 50%, vil komponentens Vss, nominelle spenningstoleranse, være på +10V-+20V, forutsatt at den fremdeles kan trekke den oppgitte effekten fra strømforsyningen.

Märklin oppgir, for eksempel, i sin katalog at deres sporskifterdrev har en effekt på 6VA ved 16V~. For at drevet skal kunne virke korrekt må denne effekten være lik, uansett spenning. Ved 16V trekker drevet 380mA (A=VA/V). For å opprettholde den ønsket effekt ved 12V spenning vil drevet trekke 500mA (0,5A=6VA/12V). Strømforsyningen må følgelig være i stand til å levere en strømstyrke på 500mA for at drevet skal virke optimalt, og dersom flere drev skal skiftes samtidig fra samme trafo må den være i stand til å levere den samlete strømstyrken for disse drevene.

For andre produsenter vil det være nødvendig å få oppgitt komponentens effekt fra produsenten. Ellers vil utregningen av strømstyrken være lik, også ved andre spenninger. Strømstyrken er lik effekten delt på spenningen, eller som det står lengre oppe i artikkelen «For at å utføre samme arbeid med mindre vannmengde, må trykket økes».