Azionamenti, motori, trasmissioni

Treni, locomotive, carrozze, carri, tecnica dei rotabili.

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Azionamenti, motori, trasmissioni

#1 Messaggio da Lirex » gio 15 gen 2009 7:21

[ mod edit: la discussione originale iniziava con l'intervento di Caterpillar a proposito di tiristori, circuiti e azionamenti. Quello che segue invece è un intervento di Lirex che proviene da altra discussione, ma che è stato spostato qui per affinità. Infine il discorso si è spostato su motori diesel e relative trasmissioni.
Questa discussione è dedicata a tutto ciò che riguarda gli apparati di trazione in ferrovia, a prescindere dai singoli modelli di rotabili. Per discussioni specifiche sui treni italiani, si veda l'elenco qui http://www.ferrovie.it/forum/viewtopic.php?f=47&t=25883 :ciao:]


Come nella tradizione FS arrivo con ritardo..., man mano che scrivevo mi sono comunque accorto che queste cose le bbiamo dette e ridette più volte, ma vabbe'..

Nella evoluzione delle locomotive i tedeschi , assieme agli svizzeri, sono stati gli unici che hanno saltato uno stadio Infatti, mentre per le locomotive a corrente continua si è avuta la evoluzione elettromeccanico-chopper-inverter,nelle reti a corrente alternata se ne è avuta una analoga : graduatore- raddrizzatore controllato - inverter.
Mentre gli svedesi e di conserva, gli austriaci ed i tedeschi orientali hanno costruito alcune macchine a raddrizzatore controllato, i tedeschi, dopo la E.111, a graduatore ( costruzione 1974-1984) si sono fermati, ritenendo gli equipaggiamenti
a raddrizzatori controllati pericolosi per i disturbi in rete introdotti a causa delle elevate correnti di picco per brevi periodi durante il funzionamento a piccolo angolo di parzializzazione. ( per la verità hanno sperimentato l'equipaggiamento sull' lettrotreno "Donald Duck").
I primi studi per la E.120 risalgono al 1978; in quel periodo nessuno ci aveva ancora provato, nemmeno i giapponesi, che arriveranno solo dieci anni dopo.
Dato lo stato dell'elettronica di potenza dell'epoca la serie 120.0 uscita nel 1979 ha avuto una vita abbastanza tormentata,
per gli stessi motivi costruttivi che hanno tormentato anche le nostre E.633: scarsa affidabilità sia della parte di controllo che dei tiristori di potenza.
In particolare l'elettronica di potenza a tiristori è sempre stata critica per tutti i tipi di locomotive in quanto,
per costruzione il tiristore una volta acceso con un impulso di corrente, non si spegne più a meno che la corrente non si annulli.
In corrente continua, sia nel chopper che nell'inverter, per spegnere un tirstore occorre un circuiti con induttanza e condensatore che immagazzina energia e la scarica, in senso opposto alla corrente principale, su comando di un ulteriore tiristore, nel momento in cui il primo deve essere chiuso. In pratica è come se volessimo bloccare l'acqua che scorre in un fiume aprendo una diga posta più un alto che sta in direzione contraria.
Tutto questo meccanismo rende complicata la gestione dei semiconduttori di potenza nonchè degli elementi collegati, in particolare i condensatori e le induttanze, con possibilità di instaurarsi di sovratensioni che fulminano all'istante il pezzo ( non c'è fusibile che tenga.....)
I francesi invece, considerando meglio il motore sincrono ( secondo me avevano ed hanno ancora ragione !, infatti coi nuovi sincroni a magneti permanenti ci stanno facendo i treni AV, ed anche i giapponesi, che notoriamente non sono fessi....).
Prima che da noi si pensasse seriamente all'azionamento ad inverter sono passati alcuni anni: nel frattempo basandosi sulle E.120.0 sono uscite le norvegesi El17, già un po meglio sotto il piano dell'affidabilità, e le macchine da manovra austriache 1063 e 1064.
In Italia si era in un periodo di transizione, col passaggio dall' ASGEN/ e/o Ansaldo Trazione all' Ansaldo Trasporti e il mezzo ridimensionamento del TIBB, per cui si è indubbiamente arrivati tardi.
Le FS erano ancora in una fase in cui il Servizio Materiale e trazione amava dilettarsi con la progettazione per cui la messa a punto del simulacro e delle quattro macchine di preserie, dal punto di vista dell'efficacia è stata ottimale, a scapito dei tempi di realizzazione delle macchine di serie uscite solo nel 1988, quasi otto anni dopo il simulacro.
Le E.402A hanno sofferto di questo ritardo; essendo l'azionamento particolarmente delicato nella messa a punto, si è praticamente dovuto mantenere lo schema originario, a tiristori, con piccole varianti date dall'obsolescenza dei componenti e dall uso di quattro tiristori per ramo nell'inverter anzichè i sei del simulacro. (fare accendere sei tiristori in serie in contemporanea, è sempre abbastanza delicato.....).
In quegli anni dal 1980 al 1988 nelle altre nazioni non era uscito molto, la prima serie delle 120, dopo i prototipi ( classificata 120.1 anno 1987), la 169 CSD Skoda ( anno 1988) la BB26000 SNCF, ma con motori sincroni, tutte però con inverter a tiristori, essendo i GTO ancora disponibile per potenze non elevate.
Per le E.402A è stata una fortina, in quanto, non toccando nulla dell'azionamento, dei motori e dei carrelli, rimasti praticamente quelli dei prototipi si è ottenuta una bmacchina dal comportamento accettabile.
A partire dal 1990, primi i giapponesi sulla loro EF200, sono stati introdotti i GTO, poi utilizzati anche in Europa. La prima realizzazione di questo tipo è stata la 1822 OeBB (1991).
Con i progetti "Eurosprinter" (1992)di Siemens e "12X" di ADTranz(1993) inizia la stagione delle "piattaforme", tutte basate su elettronica a GTO, escono in quegli anni le S252 RENFE (1994), le Re460 SBB (1994) le 101 DB (1996) ( in India le WAP-5 IR -1994, ecc).
In Italia le FS hanno completato la dismissione dei tecnici dal Servizio Mateiale e trazione e l'Ansaldo, visto che è rimasta indietro e senza know-how sulle nuove macchine, si illude di potere sopravvivere facendo l' assemblatore.
Studia le S252 RENFE e le Re460, compra gli azionamenti SIBAS della Siemens assieme alle procedure di configurazione e tira fuori una locomotiva con mottori e carrell ancora diversi sia da quelli delle macchine tedesche che dalle E.402.
Siccome è stranoto che il motore asincrono trifase ha una caratteristica meccanica un pò strana, non ci si è resi conto che sarebbe stato un vero colpo di c. se, senza intervenire sul software, ma solo variando i paramentri di configurazione dell'azionamento, si fosse riusciti ad ottenere un controllo affidabile in tutte le condizioni di lavori.
Infatti i risultati si sono visti, la macchina slittava con facilità, le FS hanno accettato le consegne con troppa facilità ed alla fine, quando hanno richiesto modifiche il costruttore si è detto indisponibile per ragioni contrattuali, ha chiesto troppo, ma in realtà non era in grado di fare nulla...
Così all'obbrobrio si è aggiunto l'obbrobrio, le FS hanno aggiunto di loro iniziativa la centralina Wupar per il controllo dello slittamento degli assi completamente slegata dall'azionamento

Basta così altrimenti inneschiamo la saga delle 402..

ciao
Luciano

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Re: E 404 -> 414 : SI - E 491/492 -> ??? : NO

#2 Messaggio da Alessandro » gio 15 gen 2009 21:43

Luciano, ti prego, continua invece: i tuoi interventi sono estremamente gustosi, richiamano alla memoria fatti e notizie, spiegano in maniera semplice e chiariscono il perchè determinate macchine come le E.402 sono così "sofferte".
Ale

Son zeneise, riso ræo, strenzo i denti e parlo ciæo.
Devo fagghe unn-a vixita? Scià se despoegge...
Aloa Pepe, notissie di nostri?
E comme mai sei issee a quest'oua?
Cotirdeeeeeeeeeeee

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Re: E 404 -> 414 : SI - E 491/492 -> ??? : NO

#3 Messaggio da Senso » gio 15 gen 2009 21:51

e aggiungo che sono interventi mostruosamente istruttivi per quelli come me che, nato nel '78, non e' che posso ricordarmi granche' dell'evoluzione dell'elettronica e delle loco negli anni '80 :)
Per riabilitare Galileo Galilei ci sono voluti 359 anni, 4 mesi e 9 giorni. Per riabilitare Bettino Craxi, meno di 10 anni. In Italia è più facile accettare che la politica ruoti attorno alle tangenti che la terra intorno al sole

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Re: E 404 -> 414 : SI - E 491/492 -> ??? : NO

#4 Messaggio da davide84 » ven 16 gen 2009 20:00

Lirex, ti chiedo troppo se ti propongo di aprire un Thread ufficiale sulle 402, dove copiare tutti i tuoi interventi in merito...? Non abbiamo nessun thread registrato su quella loco, e i tuoi post sono molto interessanti!

Oppure, se prometti di intervenire, lo apro io :wink:
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Re: E 404 -> 414 : SI - E 491/492 -> ??? : NO

#5 Messaggio da OeBB Rh 1012 » sab 17 gen 2009 11:32

Lirex ha scritto:Le FS erano ancora in una fase in cui il Servizio Materiale e trazione amava dilettarsi con la progettazione per cui la messa a punto del simulacro e delle quattro macchine di preserie, dal punto di vista dell'efficacia è stata ottimale, a scapito dei tempi di realizzazione delle macchine di serie uscite solo nel 1988, quasi otto anni dopo il simulacro.....
.......In quegli anni dal 1980 al 1988 nelle altre nazioni non era uscito molto, la prima serie delle 120, dopo i prototipi ( classificata 120.1 anno 1987), la 169 CSD Skoda ( anno 1988) la BB26000 SNCF, ma con motori sincroni, tutte però con inverter a tiristori, essendo i GTO ancora disponibile per potenze non elevate.........
A partire dal 1990, primi i giapponesi sulla loro EF200, sono stati introdotti i GTO, poi utilizzati anche in Europa. La prima realizzazione di questo tipo è stata la 1822 OeBB (1991).
Con i progetti "Eurosprinter" (1992)di Siemens e "12X" di ADTranz(1993) inizia la stagione delle "piattaforme", tutte basate su elettronica a GTO, escono in quegli anni le S252 RENFE (1994), le Re460 SBB (1994) le 101 DB (1996) ( in India le WAP-5 IR -1994, ecc).
Anch'io adoro i tuoi interventi e causa relativamente recente iscrizione al Forum non ricordavo simili tuoi interventi passati.....ma in fondo si ripetono migliaia di volte le minchiate (anche mie), quindi non vedo cosa ci sia di male se si ripete solo due volte un simile contributo per i nuovi utenti.......aggiungo che concordo sull'apertura di un Topic dedicato all'evoluzione delle elettroniche in Europa o al massimo anche solo sulle 402.

Ora una considerazione in merito alle date del tuo intervento che ho evidenziato in neretto per chiarezza.
Mentre l'ultima volta avevo citato la monografia delle 1044 per evidenziare come oltralpe fossero almeno un decennio avanti a noi ora sono andato a rispolverare un iTreni del 1995 (n°166).
Premetto che in passato ho ritenuto non troppo autorevoli queste riviste in merito ai contenuti essendo a mio giudizio "costrette" a parlar bene delle locomotive, ma essendo riviste divulgative, almeno sulle date dovrebbero essere attendibili.
Si cita che i 5 prototipi sono del 1988 e dopo vari studi sono rientrati in fabbrica nel 1991 per essere allestita come macchina di serie.
Rientrarono (la 001) nel 1993 e SOLO nel 1994 uscirono le prime macchine di serie ovvero la vera e propria E402A.
E' su questa data che io ironizzavo, nel 1994 in giro per l'Europa le macchine a GTO scorazzavano già da un po' e da noi usciva la prima elettronica asincrona trifase con azionamento ancora a tiristori non autocommutanti......ovvero una macchina fresca di vernice....ma già preistorica.
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Azionamenti locomotive

#6 Messaggio da caterpillar » mar 04 ago 2009 20:47

Se l'immagine si vede, questo e' un tipico azionamento di un motore con eccitazione serie effettuato con dei tiristori.
Ultima modifica di caterpillar il mar 04 ago 2009 20:57, modificato 1 volta in totale.
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Re: Azionamenti locomotive

#7 Messaggio da caterpillar » mar 04 ago 2009 20:51

Immagine
Questa dovrebbe vedersi.

Questo motore con eccitazione in serie e' azionato da alcuni tiristori,
Il Th1 e' quello principale, gli altri 2 sono ausiliari di cui th2 serve a spegnere th1.

Un tiristore condice quando il suo anodo e' collegato al positivo, il catodo ad un negativo (ad una tensione inferiore a quella positiva) , ma una volta in conduzione occorre che una tensione uguale o maggiore del positivo sia applicata al katodo .

Considerando il tiristore come una freccia,il catodo e' la punta (diciamo che indica la direzione di conduzione) mentre l'anodo e' la parte contraria alla punta.

Applicando una piccola tensione sul G (gate) il tiristore conduce, passa attraverso i campi e quindi nell'indotto ed il motore inizia a ruotare.
I termini che usero' sono volutamente semplici perche' la descrizione con formule etc complica troppo la descrizione.
Antonio

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Re: Azionamenti locomotive

#8 Messaggio da Tz » mar 04 ago 2009 21:32

Come avviene l'eccitazione di TH2 e TH3 per ottenere lo spegnimento di TH1 ? ::-?:
Saluti Tz

In pensione penalizzato a vita per aver fatto il macchinista !
FOLle inventore della: Stella di Valenza - AV Arno-Maremmana - AV Mediopadana - linea S Circolare di Milano - Zig-Zag LP/AV piemontese.
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Re: Azionamenti locomotive

#9 Messaggio da caterpillar » mar 04 ago 2009 21:47

Quindi la corrente fluisce dal positivo, attraversa il tiristore, non puo' andare verso th2 perche il passaggio e' interdetto, non puo' passare attraverso th3 perche il circuito e' aperto (dal condensatore che essendo scarico non permette conduzione ) ed il tiristore non e' stato attivato , la corrente attraversa quindi i campi (field) entrando in F1 ed uscendo in F2 (collegato con A1 dove A sta per Armature cioe' indotto rotante) quindi entra in A1 ed entra, tramite le spazzole , nell'indotto uscendo da A2 e quindi arriva al negativo.

Senza parlare di legge di Kirchhoff, c'e' da tenere presente che la corrente che esce dal positivo (di un qualsiasi generatore come batterie, linea aerea in DC, etc torna al suo negativo.

Detto cio' il tiristore 1 deve essere spento.

Si manda quindi un segnale su g3 (i segnali sui G dei tiristori sono inviati secondo certi tempi dalla logica di comando) facendo condurre quindi il th3 che inizia a caricare il condensatore c1.
Abbiamo descritto come si attiva un tiristore ed aggiungiamo che lo stesso si spegne (va in off o non conduce piu') se la corrente cessa di circolare. Infatto Th3 inizia a caricare il condensatore con il positivo sulla piastra bassa ed il negativo su quella alta ed una volta caricato (equivale ad un accumulatore) th3 si spegne perche' il condensatore, carico, non permette piu' il passaggio di corrente.
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Re: Azionamenti locomotive

#10 Messaggio da caterpillar » mar 04 ago 2009 22:04

Vi ricordo che ho bisogno di qualche minuto per cercare di descrivere quanto meglio posso le varie fasi.
Diciamo che per effetto della bobina L1 la tensione ai capi del condensatore e' leggermente piu' alta di quella principale.
A questo punto, il nostro condensatore (che e' un circuito integrato nel sistema e vede il suo positivo in basso ed il suo negativo sulla piastra alta e questa descrizione e' abbreviata volutamente) viene fatto "scaricare" tramite il TH2 che trovandosi ad una tensione (nel catodo) leggermente piu' bassa , smette di condurre.
Per meglio far comprendere usero' una similitudine utilizzate moltissime volte in aula training:
immaginate una stanza piena di persone (elettroni) con una porta che a molla che si apre verso l'esterno con la maniglia solo all'esterno. Tutti premono sulla porta ma questa non puo' aprirsi finche la logica non da il consenso sulla maniglia (che rappresenta il gate) , fatto cio' tutti iniziano ad uscire e la porta non si chiude finche' le persone continuano ad uscire. Una volta uscite tutte la molla richiude la porta e la maniglia la blocca.
Si chiude se arriva HULK e con forza chiude volutamente la porta.
Quindi il condensatore serve a dare una tensione per interrompere il passaggio di corrente.
Tutto cio' puo' essere effettuato al massimo 500 volte al secondo. (conduzione a frequenza di 500 Hertz)
All'inizio la frequenza e' bassa ed il motore si muove poco. Nel momento che il tiristore conduce il motore ruota, quando il tiristore non conduce ,l'energia accumulata nei campi viene riutilizzata facendola passare in DR (diodo di ricircolo o meglio flywheel diode) contribuendo a far muovere ulteriormente il diodo. Quindi il Tiristore e' in conduzione (on) e spento (off) max 500 volte al secondo.
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Re: Azionamenti locomotive

#11 Messaggio da Lirex » mer 05 ago 2009 7:02

Avendo poco da fare... :( mi sono preso la briga di verificare.... e non mi torna !
Nessuno degli schemi che ho, riferiti a rotabili reali, sia italiani che esteri ha uno schema simile, ho provato a ragionare con la mia testa sul circuito seproa e secondo me c'è qualcosa dalle parti di TH3 che non va.
In generale i francesi, avenfo tensione di linea inferiore hanno usato lo schema a tre tiristori, ( non queloo sopra), mentre in talia, dovendo litigare con tensione doppia abbiamo dovuto ridurre il numero di semiconduttori, usando lo schema a due tiristori, più delicato, che gioca sulla risonanza di un circuito LC.
In particolare nei rotabili itlaiani ci sono sempre chopper a due tiristori ( non ne ricordo uno a tre) collegati sia lato linea, che lato massa (ad es quello delle ALe582).
Ciao
Luciano
P.S. Comunque riverifico, magari è uno schema nuovo da aggiungere ai miei, mi sapresti dire su che rotabile è usato ?
Spiegare un chopper con una sola figura non è semplice, occorrerebbe una sequenza di immagini con disegnate le correnti e le tensioni sui vali elementi durante ogni fase. Magari si trovano in rete.....

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Re: Azionamenti locomotive

#12 Messaggio da DrWatson » mer 05 ago 2009 7:40

A me torna.. Th3 + L1 riescono a caricare il condensatore ad una tensione maggiore di quella che c'è all'alimentazione (+), per via della forza elettromotrice indotta dal campo magnetico attorno a L1 quando Th3 non condurrebbe più per via della differenza di potenziale troppo bassa ai suoi capi, caricando ancora il condensatore. La logica di controllo poi, quando "sa" (magari temporizzando opportunamente la situazione) che Th2 si trova in condizioni di poter condurre, attiva G2 provocando una leggera sovratensione sul catodo di Th1, che così smette di condurre. Quando il condensatore è sceso sotto il limite per cui Th2 si trova in situazione di non conduzione anche questo smette di condurre, e riparte dall'inizio.

Sbaglio?

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Re: Azionamenti locomotive

#13 Messaggio da superP » mer 05 ago 2009 20:56

Ho trovato in un mio quaderno il seguente schema...
Immagine

dovrebbe essere quello giusto per la E633.
Se riesco domani faccio uno scanner di questi appunti che parlano in modo semplice dei vari schemi e soluzioni per gli azionamenti ferroviari.
Faccio un bel PDF e poi in MP lasciatemi la vostra mail che vi inoltro il file.
Se ce la faccio altrimenti rinviamo a dopo le ferie!!! :D


Ciaoo :ciao:

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Re: Azionamenti locomotive

#14 Messaggio da caterpillar » mer 05 ago 2009 21:09

Scusate il ritardo, ma tra il bagno etc rispondo tardi.
Lo schema in questione e' di un azionamento da 15 KW e' della General Electric. Lo ho utilizzato a scopo semplificativo per far comprendere quanto sia difficile pilotare un SCR o tiristore.. Questo prima di arrivare a quanto superp sta postando. Di seguito c'e' anche un tracciato che dovrebbe essere utile a far comprendere come applicando ad impulsi la tensione al motore questo ruoti piu' o meno velocemente.
Quindi lo schema della 633 e' utilissimo. Un grazie anticipato a tutti :lol: per la partecipazione.
ecco l'immagine di cui parlavo
Immagine
segue commento al prossimo msg
A proposito, TH3 serve in pratica a girare la carica di C1. Ho,come gia detto, omesso questo passaggio per semplificare, volevo esprimere la difficolta' di mettere in off un tiristore.
Lo schema precedentemente esposto e' ad 1 quadrante che sta a significare il fatto che aziona il motore in un senso, per l'inversione occorre invertire (con teleruttori) il passaggio di corrente nei campi. Poiche' c'e' molto da dire sto eseguendo una descrizione semplice per aggiungere i dettagli.
Ultima modifica di caterpillar il mer 05 ago 2009 21:14, modificato 1 volta in totale.
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Re: Azionamenti locomotive

#15 Messaggio da ALe724 » mer 05 ago 2009 21:12

Gran begli appunti. :P

Mi piacerebbe si parlasse un po'della frenatura elettrica nei motori DC/AC: ho trovato su alcuni libri alcune nozioni circa la frenatura sulle ALe 801/940 e sulle 724/582.
Mentre per le prime non ho alcun dubbio, sulle 724/582 non riesco a capire cosa s'intenda per "motori autoeccitati", nel paragrafo che tratta la frenatura elettrica.

E nei motori AC come funziona? Immagino che l'inverter che li controlla si comporti da raddrizzatore, ma come viene controllata la coppia resistente? ::-?:
Nicola
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