Váltók polarizálása

Miért kell a váltót polarizálni? És egyáltalán, mi ez a csúnya kifejezés?
Váltók polarizálása címkép

Váltók polarizálása

Miért kell a váltót polarizálni? És egyáltalán, mi ez a csúnya kifejezés?


A dolognak az elektronikához van köze. Az egyszerűség és a könnyebb szemléltetés kedvéért induljunk ki az analóg rendszerből. A digitálisban egyébiránt a helyzet ugyanez, csak ott a pozitív és a negatív pólust a J és K szimbólumokkal kell behelyettesítenünk.

Alapok

Az nyilvánvaló, hogy az egyik sínre a pozitív, még a másikra a negatív pólust kapcsoljuk. Ezzel nincs semmi gond, egy sima egyenes vágányszakasz ilyenkor úgy néz ki (a vörös a pozitív, a kék a negatív pólust jelöli):

Egyenes vágányszakasz polaritása
1. ábra - Egyenes vágányszakasz

Ha egy váltóhoz érkezünk a dolog így fog kinézni:

Váltó zárlata
2. ábra - Váltó zárlata

⚠️ A sárga részen a vágányok ellenkező polaritású sínjei találkoznak, ezért ott zárlat keletkezne.

Azért a feltételes mód, mert egy modellváltón ezt a részt (amit váltószívnek nevezünk) elszigetelik a hozzá csatlakozó sínektől. (A vékony vonalak jelzik azokat a vezetékeket, amelyekkel a váltó alatt a sínszálakat összekötik. A csúcssínek esetében ezzel az üzembiztonságot növelik, az elágazó vágányoknál található átkötések pedig a szigetelt váltószívet hivatottak áthidalni):

Szigetelt váltószív
3. ábra - Szigetelt váltószív
📍 A polarizációval a szívdarabot látjuk el a megfelelő árammal.

Ez a váltó állásától függően változik. A fenti példák szerint úgy fog kinézni, ha a váltó egyenes állásban van:

Váltó egyenes állásban
4. ábra - Váltó egyenes állásban

... és így akkor, ha kitérőben:

Váltó kitérő állásban
5. ábra - Váltó kitérő állásban

Minden váltót át kell alakítani?

💡 Rövid válasz: Nem! Ugyanis amellett, hogy a modelljárművek nem mindegyik kereke vesz részt az áramszedésben, az áramszedéshez szükséges elemekkel legalább két pár kereket minden esetben felszerelnek. Mivel a szigetelt szakasz kicsi, ezért mindig van olyan kerék, amin keresztül a feszültség eljut a mozdony elektromos alkatrészeihez. Ha egy kezdőkészletben veszünk egy váltót, azzal semmi dolgunk nincs. A régebbi gyártású váltók között ráadásul olyannal is találkozhatunk, ahol a váltószívet műanyagból öntötték ki, itt nincs is mit tenni.

Akkor mire ez a felhajrás?

🔧 A haladó vasútmodellezők általában nem elégednek meg ezekkel a váltókkal. A valósághűbb, kisebb kitérőszögű váltókon a váltószív már hosszabb, így azokat mindenképpen érdemes árammal ellátni. Egy terepasztalon, ahol az üzembiztosságra sokkal nagyobb figyelmet kell fordítanunk, érdemes mindegyik váltót így kialakítanunk.

Az érem másik oldala

Egyes modellek készítői már feltételezik a modellezőről, hogy polarizálni fogja a váltóit, ezért elektromos szempontból egyszerűsítették a váltókat, és a szívdarabot összekapcsolták a csúcssínekkel, illetve a szívdarabból kivezető sínekkel:

Egyszerűsített váltó szerkezete
6. ábra - Egyszerűsített váltó szerkezete
Itt a sárga rész attól függően kapja a feszültséget, hogy a csúcssínek melyik tősínhez simulnak.
A probléma ezzel csupán az, hogy a csúcssínek és a tősínek kapcsolata nem feltétlenül jön létre. Elég egy pici szennyeződés, ami a két sín közé szorulva megakadályozza azok elektromos csatlakozását, és a vonatunk megáll a váltón.

A 3. (és a 4-5.) ábrán látható, hogy ebben a kapcsolatban a gyártók sem bíznak, ezért ott a csúcssíneket külön vezetékkel a hozzájuk tartozó tősínekhez kötötték.


Most ez az út járhatatlan, hiszen a két csúcssín elektromosan egy egységet alkot, így a bekötés zárlatot okozna.


A váltószívet és vele együtt a hozzá tartozó síneket a biztos kapcsolat érdekében itt minden esetben polarizálni kell!


A legtöbb váltón a szívdarab környékén megtaláljuk az ehhez szükséges kivezetést. Ehhez kell forrasztanunk az állítómű megfelelő kivezetését.


A 3. ábrán látható esetben a műveletet külön elektronikával is megoldhatjuk, míg a 6. ábrán található elrendezésben ez gondot okozhat.


Ott ugyanis az állítással szinkronban kell a polaritást váltani, akkor, amikor a csúcssínek egyik tősínnel sem érintkeznek. A vezérlőnk ellenkező esetben ismét csak zárlatot fog jelezni.


Ezért itt fontos, hogy a váltóállító mechanikának legyenek erre megfelelő kimenetei. Ez három vezetéket jelent. Kettő a két pólusra, azaz a tősínekhez csatlakozik, míg a harmadik a szívdarabhoz.


Ez utóbbit az állítómű a váltó állásától függően kapcsolja az első két vezeték valamelyikére.

Váltó bekötési diagramja
7. ábra - Váltó bekötési diagramja

A fenti ábrán szereplő elrendezés egyenesben álló váltónál:

Egyenes állás bekötése
7. ábra - Egyenes állás bekötése

illetve kitérőben:

Kitérő állás bekötése
8. ábra - Kitérő állás bekötése
⚡ A két ábrán észre kell vennünk egy nagyon fontos dolgot! A két elágazó vágány egyikén (azon, amelyiket a váltó éppen kizár a forgalomból) mindkét sínszálra ugyanazt a pólust kapcsolja a rendszer. Ez azt jelenti, hogy azon az ágon nincs feszültség a sínekben, tehát az ott tartózkodó vonat nem tud mozogni.

Első ránézésre ez nem jelenthet gondot, hiszen az a vonat, amelyiknek nem "áll" a váltó, az ne is mozogjon. Mielőtt ennyivel megelégednénk, vessünk egy pillantást az alábbi, nagyon egyszerű, és gyakran előforduló elrendezésre:

Állomási elrendezés
9. ábra - Állomási elrendezés

Képzeljük el azt, hogy ezen az állomáson két, egymással szembejövő vonat találkozik. Az egyik irányból érkezőt az egyik vágányra, míg a másikat a másikra fogadjuk. Ezért az egyik váltót egyenesbe, a másikat pedig kitérőbe állítjuk. Illetve csak állítanánk, mert közben ismét zárlatot fog jelezni a vezérlőnk. Nézzük meg, hogy mi is történik ilyenkor:

Zárlat az állomáson
10. ábra - Zárlat az állomáson

Megoldási javaslatok

A probléma megoldására az egyik gyártó a váltója mellé ad egy kis ábrát, ami azt javasolja, hogy a két vágány közepén - ahol mi a zárlatot jelöltük - szakítsuk meg a síneket és a két pólust egy szigetelő papuccsal válasszuk el egymástól. Ez a megoldás lehetővé teszi, hogy a váltókat szabadon állíthassuk, a problémát azonban nem oldja meg. Ugyanis - amint már említettük - a vontatójárművek nem csupán egy tengelyen szedik az áramot. Így egy mozdonyon több kerék is csatlakozik ugyannarra az elektromos csomópontra. Ezért, amikor a jármű egyik kereke áthalad a szigetelő felett, a többi keréken kereszül összeköti a két pólust.

✅ A legjobb, ha a középső szálakat a váltóhoz szigetelőpapuccsal csatlakoztatjuk (vagy más módon szigeteljük), és azok áramellátását a másik vágány külső száláról biztosítjuk:

Helyes bekötés
11. ábra - Helyes bekötés

Természetesen bonyolultabb elrendezéseknél már komolyabb tervezést igényelnek az ilyen váltók.


Egy sínrendszer váltóit tehát érdemes a fenti szempontok alapján is megvizsgálni a választás előtt!