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Comprendre le voltage, l'ampèrage et les sortes de courant n'est pas bien difficile. Il suffit de s'y mettre! Quand on vous dit que le hobby des trains est un hobby multi-disciplinaire, en voici une autre preuve. Après avoir lu cet article, vous aurez sûrement de nouvelles cordes à votre arc!

Les transformateurs

Les trains miniatures fonctionnent grâce à du courant direct (DC) comme, par exemple, les accessoires de votre auto. Tout ce qui peut être alimenté par piles fonctionne sur le courant DC. Les trains plus âgés comme Lionel, American Flyer et MTH fonctionnent sur le courant alternatif (AC). Ces trains utilisaient un troisième rail pour transporter les deux phases du courant. Le sujet de cet article ne couvrira que les trains fonctionnant sur le DC.

La plupart des réseaux de trains miniatures utilisent le courant provenant des rails pour alimenter le moteur de la locomotive. En G, il y a cependant beaucoup de trains alimentés par batterie. La grosseur de ces trains permet de mettre une batterie à bord beaucoup plus facilement que dans un train à plus petite échelle. Nous reviendrons sur les batteries dans un autre article.

Pour les trains en G circulant dehors, vous devez OBLIGATOIREMENT brancher votre transformateur dans une prise munie d'un interrupteur de mise à la terre (Ground Fault Interruptor (GFI)). En cas d'incndie causé par votre transformateur, vos assurances risquent de ne pas payer les dommages. Mais surtout, vous risquez votre vie. Un interrupteur coûte environs 10$ dans les quincailleries. Les interrupteurs (brakers) de la maison ne sont pas suffisant. Un GFI est un dispositif qui mesure la quantité de courant qui fuit du système et son temps de réaction est beaucoup plus rapide que l'interrupteur du panneau électrique.

Il est très important de toujours conserver le transformateur dans un endroit sec, à l'abri de la pluie et de la neige. Le transformateur doit toujours être à l'intérieur d'un abri.

La plupart des transformateurs ont un système coupe-ciruit automatique. Certains systèmes demandent de changer un fusible. D'autres reviennent au point de départ seul (fusible thermique). Il suffit de laisser le transformateur refroidir pour qu'il soit de nouveau prêt à l'usage. Lorsque le coupe-circuit de votre transformateur s'active, débranchez-le. Trouver toujours la source du problème avant de le remettre en marche. Vérifier les points suivant:

  • Y'a-t-il un train déraillé? Les roues en métal peuvent faire court-circuit entre les rails.
  • Y'a-t-il un mauvais raccordement entre les rails? Vérifier à l'aide votre plan électrique.
  • Y'a-t-il un mauvais câblage à l'intérieur d'une locomotive ou d'un wagon?
  • Y'a-t-il de l'eau sur le réseau?
  • Y'a-t-il un objet de métal (comme un tournevis...) oublié sur les rails?
  • Sinon, isoler chaque partie de voie et vérifier la continuité électrique

Utilité et force des transformateurs

Le transformateur électrique est l'appareil qui transforme le courant alternatif de la maison en courant DC. Il amène aussi ce courant à des valeurs acceptables pour les trains en G. Ces valeurs changent selon le modèle de votre transformateur. Nous reparlerons plus loin de ces valeurs. Le transformateur est équipé avec un potentiomètre (knob) qui se présente soit sous forme de gradateur rotatif (roulette), soit sous forme de gradateur rectiligne. Ce potentiomètre sert à contrôler le voltage de sortie de votre transformateur. Le voltage du courant fait varier la vitesse du train. Le transformateur est aussi muni d'un sélecteur de direction, qui fait changer la direction du train en inversant la polarité des rails. Il peut aussi y avoir d'autres caractéristiques comme le momentum et des lumières d'indication. Certains offent aussi du courant direct pulsé (pulse DC), ce qui n'est pas nécessaire au fonctionnement des trains en G. Le courant direct pulsé permet aux moteurs des locomotives à plus petite échelle de tourner de façon plus régulière à basse vitesse. Ce type de courant peu même endommager certaines carte de son et autres composantes électroniques dans les locomotives en G. Par contre, vous aurez besoin d'un courant filtré, c'est-à-dire exempt de parasites électriques. La presque totalité des transformateurs de moyenne et haute gamme offrent cette caractérisque.

Les transformateurs bas de gamme, de même que les transformateurs pour les échelles plus petites que le G ne font généralement pas l'affaire. Bien que ces transformateurs pourront faire avancer une petite locomotive en G, le transformateur risque de brûler si on lui en demande trop. Une locomotive diesel de type SD40 avec 2 moteurs, un générateur à fumée, les lumières et une carte de son risque de faire surchauffer le transformateur très rapidement si celui-ci est trop petit.

Les câbles utilisés pour relier votre transformateur aux rails doit être de calibre 22 au minimum. Le calibre 18 est recommandé. Personnellement, j'utilise du calibre 10 pour amener le courant aux boîtes de jonction sous les rails. De là, j'utilise du calibre 14 pour amener le courant aux rails. Il y a une boîte de jonction à chaque 15 pieds sur le réseau. Si vos câbles ne sont pas enfouis (il est fortement déconseillé de laisser des câbles non-enfouis), veuillez à les protéger des pieds (humains et animals) et des tondeuses...

Certains transformateurs possèdent des bornes de courant AC pour alimenter des accessoires. NE JAMAIS RACCORDER CES BORNES AUX VOIES! Vous brûlerez vos moteurs instantanément. De plus, si deux transformateurs se trouvaient branchés aux mêmes voies en même temps, vous auriez un court-circuit avec 110 volts de courant. Beaucoup d'étincelles en perspective...

La capacité d'un transformateur

La capacité d'un transformateur se mesure en VA (volt-ampère). Pour trouver l'ampérage maximal d'un transformateur, il faut diviser le VA par son voltage maximum à la sortie. Par exemple, un transformateur pour HO (donc 12 volts maximum) qui est coté à 20VA vous donnera (20 divisé par 12) 1.6 ampère au mieux. Il ne faut pas faire le calcul suivant: 20 VA donne 1 ampère à 20 volts, 2 ampères à 10 volts, etc...

Le voltage est ce qui décide de la vitesse du train et de la brillance des lumières. L'ampèrage est ce qui décide de combien de train et lumière en même temps vous pourrez faire fonctionner avec le même transformateur. Afin de vous aider à déterminer quelle grosseur de transformateur vous aurez besoin, voici quelques exemples:

 Locomotive de départ et petite locomotive (genre Lil' Critter d'Aristo-Craft) avec un train court  0.1 à 0.2 ampère
  Locomotive de départ et petite locomotive (genre Lil' Critter d'Aristo-Craft) avec un train long  0.2 à 0.4 ampère
 Grosse locomotive (un seul moteur) avec un train court 0.2 à 0.5 ampère
 Grosse locomotive (un seul moteur) avec un train long  0.4 à 1.5 ampère
 Locomotive à deux moteurs avec un train court  0.4 à 0.8 ampère
 Locomotive à deux moteurs avec un train long  0.8 à 1.5 ampère
 Chaque ampoule à bord du train  0.05 ampère
 Unité générateur de fumée 0.1 ampère 
 Unité de son 0.2 à 1.2 ampère
 Pentes sur le réseau Additionner 20% de plus à l'ampérage de chaque moteur, pour chaque 1% de pente 

Exemple: Vous avez un train de passagers avec les locomotives en arrangement A-B-A. La loco B est un dummy (elle n'a pas de moteur). Ce train est composé de 4 wagon de passagers, chaque wagon ayant 4 ampoules. Voici ce que votre train demandera à votre transformateur:

Première locomotive A (2 moteurs @ 0.8 amp + 1 générateur de fumée @ 0.1 amp + 2 ampoules sur le devant de la loco @ 0.1 amp + 1 ampoule à l'intérieur @ 0.05 amp) + Locomotive B (0 moteur @ 0 amp + 1 générateur de fumée @ 0.1 amp + 2 ampoules sur le devant de la loco @ 0.1 amp + 1 ampoule à l'intérieur @ 0.05 amp) + deuxième locomotive A (2 moteurs @ 0.8 amp + 1 générateur de fumée @ 0.1 amp + 2 ampoules sur le devant de la loco @ 0.1 amp + 1 ampoule à l'intérieur @ 0.05 amp) + 4 wagons (4 ampoules à l'intérieur @ 0.2 amp X 4= 0.8 amp)= 3.15 ampères.

Avec un transformateur de 70VA, le transformateur vous fournira 3.88 amp (70 VA divisé par 18 Volts maximum). C'est à dire qu'avec un transformateur de 70VA, votre transformateur sera presqu'à pleine capacité. Si vous ajoutez un autre train semblable sur le même transformateur, que se produira-t-il? Les deux trains diminueront leur vitesse (car le transformateur sature) et le transformateur surchauffera. La qualité des composantes intérieures déterminera pendant combien de temps il pourra endurer cette surcharge avant de rendre l'âme. Par contre ne vous alarmez pas si votre transformateur chauffe légèrement dans des conditions normales. Comme il transforme de l'énergie (électrique), il y a toujours une perte d'énergie sous forme de chaleur. Des compagnies comme BridgeWerk vendent des transformateurs qui peuvent garder un train à une vitesse constante, même si le transformateur est surchargé. Attendez-vous à débourser plus de 500$ US pour un tel transformateur...

Le meilleur transformateur est celui qui peut vous donner facilement de 10 à 12 ampères. À 18 volts, vous aurez besoin d'un transformateur de 180VA. Ce qui n'est pas le cas des transformateurs pour les échelles HO et N. Un train de 100 wagons et 6 locomotives à l'échelle N ne tire guère plus que 1.2 ampère! Comme nous l'avons dit plus haut, un transformateur pour les petites échelles ne vous donnera pas plus de 1.6 ampère, ce qui est nettement insuffisant pour notre train de passagers (qui demande 3.15 ampères, près du double!).

Dans les petites échelles, si on met un transformateur à pleine puissance, on obtient un train qui circule à une vitesse nettement irrésaliste. Ce qui est faux avec les trains de jardin. Sur une voie au niveau, une locomotive lancée à pleine puissance atteindra une vitesse/échelle que les vrais trains peuvent aussi atteindre. Ça s'explique en partie par le poids de ces engins ainsi que plusieurs autres facteurs, comme la résistance inhérente à la locomotive.

Deux conseils en terminant: Faites attention aux transformateurs trop puissants qui pouraient endommager les locomotive bas de gamme. Et déduisez 10% à 20% la puissance d'un transformateur qu'on vous vends dans une annonce de magazine. La puissance annonçée dans les magazines est une puissance théorique calculée avec des formules mathématiques. La valeur des pièces changent avec l'âge, et même une pièce mal ajustée peut venir faire changer (vers la bas) la puissance d'un transformateur.

 

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