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Inviato il 21/10/2007 :  20:51:57  Guarda il profilo di
Uhmm capisco, ma quindi un eventuale sistema a 5 fasi non è fisicamente realizzabile?

"Lo sviluppo di una nazione si misura anche dallo stato della sua rete ferroviaria". Camillo Benso Conte di Cavour
"Per tutto quanto non previsto nel presente regolamento il capostazione deve usare senno e ponderatezza." Regolamento d'esercizio FS
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Giancarlo Giacobbo
Professional Senior(1° Aggiunto di Reparto)

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Inviato il 21/10/2007 :  21:22:53  Guarda il profilo di
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Messaggio di freelancer

Il collegamento in cascata si poteva fare solo perchè i motori avevano gli indotti avvolti: si collegava l'indotto di un motore (detto primario) all'induttore dell'altro (detto secondario), che doveva poter lavorare a due tensioni (3600V di linea e 500 V di indotto. Semplifico deliberatamente).
Dato che i poli dei motori erano identici la velocità di regime si dimezzava (ma nulla vietava che i numeri di poli fossero diversi fra i due motori e in un caso so che è stato fatto: la E.244 31 DRG, mono-trifase).
Spiegare la commutazione dei poli non me la sento... è complicata!



Quì per capire la logica di questo sistema, bisogna avere un briciolo di conosceza di elettrotecnica ed in particolare dei trasformatori.
Un motore asincrono con rotore avvolto è assimilabile ad un trasformatore, esso ha il rotore munito di un avvolgimento trifase collegato a stella e generalmente con un rapporto fra i due avvolgimenti 1:1. Nel momento in cui si dà tensione all'avvolgimento statorico, il rotore è fermo, pertanto l'avvolgimento statorico con quello rotorico è un trasformatore con le uscite senza carico. Se i tre morsetti in uscita dal rotore vengono posti in corto fra loro, si genera una forte corrente di corto circuito che crea a sua volta una altrettanto forte forza controelettromotrice che tende ad annullare la forza che l'ha generata. Il rotore come conseguenza inizia a girare e tende ad arrivare alla velocità del campo elettrico che l'ha generata. Non la raggiungerà mai perchè le resistenze meccaniche si fanno sentire, ma anche perchè man mano che la differenza fra le due velocità diminuisce, diminuisce anche la forza controelettromotrice che genera la rotazione. Pertanto il numero dei giri del motore si assesterà su un valore leggermente più basso di quello di sincronismo.
Tornando al momento dell'alimentazione del motore, per evitare le forti correnti che si verrebbero assorbire dalla linea, sull'avvolgimento rotorico si pone un reostato trifase, nel caso ferroviario era a liquido, tutto inserito, per poi escluderlo, piano piano, man mano che diminuisce la corrente assorbita dalla linea, fino a porlo in corto a piena velocità.
Tutto questo può essere fatto variando il numero delle coppie polari per variare il numero di giri dell'asse motore.
Si vide però che collegando l'uscita dell'avvolgimento rotorico del primo motore con l'avvolgimento statorico di un secondo motore e l'avvolgimento rotorico di questo con il reostato d'avviamento, la velocità risultante dei due motori si dimezzava. Questo è dovuto al fatto che, come ho detto, all'atto dell'alimentazione il rapporto di trasformazione è 1:1, pertanto sul secondo motore s'induce una tensione ad una frequenza uguale a quella della rete. Ma appena il rotore inizia a girare, tensione e frequenza diminuiscono per via delle differenze fra campo elettrico e numero dei giri, fino a stabilizzarsi ad un valore medio vincolando fra loro gli assi motori mediante bielle.
In tutto questo ci sono, poi, le varie possibili commutazioni dei poli che avvenivano mediante contattori.

Giancarlo
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Giancarlo Giacobbo
Professional Senior(1° Aggiunto di Reparto)

Lazio
8031 Messaggi

Inviato il 21/10/2007 :  21:27:38  Guarda il profilo di
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Messaggio di Razziatore

Uhmm capisco, ma quindi un eventuale sistema a 5 fasi non è fisicamente realizzabile?



Che vuol dire, da un alternatore puoi fare uscire tutte le fasi che vuoi, si tratta poi di come utilizzarle. Vorrà dire che una coppia polare avrà l'espansioni a 72°
Giancarlo

Modificato da - Giancarlo Giacobbo il 21/10/2007 21:30:16
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Inviato il 21/10/2007 :  23:01:49  Guarda il profilo di
Intendo dire 5 fasi elettriche diverse. Che so A, B, C, D e E? Hai detto che l'angolo elettrico è indipendnete dall'angolo meccanico, quindi ho dedotto che si possono avere solo le fasi sfasate di 120°... o no?

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Giancarlo Giacobbo
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Inviato il 22/10/2007 :  10:18:19  Guarda il profilo di
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Messaggio di Razziatore

Intendo dire 5 fasi elettriche diverse. Che so A, B, C, D e E? Hai detto che l'angolo elettrico è indipendnete dall'angolo meccanico, quindi ho dedotto che si possono avere solo le fasi sfasate di 120°... o no?



120° in un sistema trifase, se il numero delle fasi cambia, cambia anche l'angolo elettrico.

Giancarlo
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Inviato il 24/10/2007 :  01:52:03  Guarda il profilo di
Giancoarlo ho una domandina per te. I motori elettrici trifasi moderni vengono pilotati da inverter, che sono delle macchine ( di solito DC-AC ma esistono anche AC-AC ) questi inverter sputano fuori delle sinusoidi vere? Perché in giro ho visto molti inverter che generano una sinusoide strana chiamata "onda sinusoidale modificata" ( in pratica un'onda quadra), e mi chiedevo come si comportasse il motore elettrico guidato da un onda quadra.



Oppure questo comportamento è limitato agli inverter "economici" ( che poi economici non sono per niente ).

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Modificato da - n/a il 24/10/2007 01:57:19
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Giancarlo Giacobbo
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Inviato il 24/10/2007 :  12:30:16  Guarda il profilo di
Si deve fare una distinzione fra inverter per trazione e quelli per uso civile.
Quelli per la trazione sono inverter ad onda quadra simmetrica il cui valore efficace è il valore della tensione nominale dei motori. Il valore di picco della semionda quadra è sempre costante, mentre il PRF, o tempo di ripetizione dell'impulso (frequenza), può variare in funzione della velocità che si vuol dare al mezzo. Il tempo di conduzione dell'impulso PW, è la sua area che viene cambiata in funzione della potenza che si vuol dare al mezzo. E' vero che gli impulsi escono dall'inverter secondo un'onda quadra, però si devono tenere in considerazione le impedenze che l'impulso incontra nel circuito e sul motore asincrono che per sua costruzione è per l'onda quadra, e per sua natura che l'ha molto alta. Pertanto, in realtà, alla fine la corrente assume un andamento più a forma trapezzoidale che quadro.
Per gli inverter più economici e per uso civile, essendo questi destinati ad utilizzatori che possono essere alimentati anche con tensioni sinusoidali, sul circuito in uscita vengono posti dei condensatori in parallelo per far sì che, partendo dall'onda quadra, si possa ricreare una parvenza di sinusoide.

Giancarlo
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Inviato il 24/10/2007 :  18:00:53  Guarda il profilo di
Curioso... io pensavo che i motori elettrici si incavolassero ( leggi non funzionano ) se gli mandi un sinusoidale modificata supponendo che volevano un onda sinusuidale perfetta... e invece scopro che gli viene data proprio un onda quadra "pura"... Si scoprono sempre un sacco di cose. Si puo' sempre contare su di te, grazie :)

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Modificato da - n/a il 24/10/2007 18:01:26
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Giancarlo Giacobbo
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Inviato il 24/10/2007 :  19:38:11  Guarda il profilo di
Vedi, in corrente alternata quello che conta è il valore efficace della tensione. Cioè quel valore che darebbe lo stesso effetto se ci si trovasse in continua. Per le macchine elettriche la differenza di comportamento è limitata al fatto che anzichè esserci una variazione graduale secondo l'andamento di una sinusoide, ci sono dei colpi secchi, on-off della tensione, e di conseguenza della corrente che si riperquote sia sul lato elettrico ma in particolare sul lato meccanico. Certo, i risultati non sono gli stessi ma le macchine bene o male funzionano ugualmente.
Dovendo costruire dei motori fatti apposta per sistemi ad impulsi, si tengono in maggiore considerazione questi particolari.

Giancarlo
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Inviato il 24/10/2007 :  20:31:54  Guarda il profilo di
Uhm mi stai dicendo che il motore invece di avere un andamento fluido ( cosa che succederebbe se fosse alimentata da una sinusoide ), fa degli scatti ( con l'onda quadra )? ho capito bene?

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Giancarlo Giacobbo
Professional Senior(1° Aggiunto di Reparto)

Lazio
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Inviato il 24/10/2007 :  21:50:18  Guarda il profilo di
Più che scatti sono vibrazioni che si rendono evidenti mediante una sorte di fischio sordo che cambia con il cambiare della frequenza. In un sistema trifase simmetrico la somma vettoriale delle tensioni è zero. Pertanto le vibrazioni, essendo generate da correnti sfasate di 120° meccanici, sono poco influenti. Hai fatto caso sulle vetture tranviarie tipo 9000, 9100 e 9200 il ronzio che si sente all'avvio? E' l'onda quadra che si fa sentire.

Giancarlo
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e656 Liguria
Ausiliario

Liguria
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Inviato il 15/11/2007 :  10:49:55  Guarda il profilo di
Mi scuso innanzitutto del ritardo della mia risposta.

Non ho bene capito bene cosa voglia dire che la terza fase sia riferita a terra: penso che se entrambe i poli fossero collegati a terra, sarebbe messa in cortocircuito e non arriverebbe mai alla locomotiva. Vedendo le immagini delle configurazioni a stella (se non sbaglio quello della 380, con ritorno in comune) e a triangolo, mi son fatto l'idea che due delle fasi fossero ognuna tra un filo e la terra, mentre la terza fosse tra i due fili della catenaria: in questo modo, nessuna fase andrebbe in cortocircuito.

Per quanto riguarda la commutazione dei poli invece, mi sono fatto un'altra idea: frazionando un motore con sei poli invece che tre (passando quindi da 120 a 60° meccanici), la velocità di regime viene dimezzata; sapendo però che grazie a questo sistema le locomotive hanno potuto fare un "balzo" da 50 a 100 km/h di velocità massima (raddoppiata anziché dimezzata), non mi tornavano i conti. Ricordo però che mio padre aveva detto che le locomotive passeggeri, progettate per i 100 km/h, avevano le ruote più grandi in modo che la loro velocità tangenziale rispetto a quelle piccole dei merci venisse raddoppiata: secondo la mia ipotesi quindi, una E.333 marciava a 100 km/h con la configuraione in parallelo senza commutazione dei poi, mentre invece con quest'ultima la velocità risultava dimezzata e si ottenevano i 50 km/h della seconda velocità di regime.

Alla luce di ciò però mi sorge un altro dubbio: posto che l'dea che mi sono fatto sulla commutazione dei poli sia giusta, non mi tornano i 37,5 km/h della prima velocità di regime di alcune locomotive a quattro velocità. Se le ultime tre velocità erano 50-75-100 km/h, e ipotizzando che i 50 e 100 fossero dovuti al dimezzamento dei gradi meccanici (teorizzo che queste fossero le configurazioni in parallelo), come mai nella configurazione in cascata alcune locomotive avevano la prima velocità a 25 km/h (la metà di 50), mentre altre a 37,5? Posso capire che su locomotive a due velocità la configurazione in cascata non dimezzi necessariamente la velocità (in fondo mi avete spiegato bene cos'è un motore asincrono), ma se la commutazione dei poli non fa altro che dimezzare (o a questo punto raddoppiare, se mi sono sbagliato...) i giri dei motori, come mai alcune locomotive andavano oltre i 25 km/h (almeno per me teorici)? In questo modo i motori avrebbero quindi superato il sincronismo?

quote:
Per quanto concerne la possibilità di costruire un carro munito di pantografo ed equipaggiato con un convertitore DC/AC 3F, la cosa non sarebbe impossibile ma alla fine è più semplice mettere un locomotore in coda e usare il trifase come pilota.

Giancarlo


In realtà mi piacerebbe vedere in giro i trifase grazie ai loro stessi motori, per sentirne il rumore o vedere il vapore che esce dai reostati. Molte macchine sono in effetti state accantonate ancora in ordine di marcia, e al contrario delle vaporiere non potranno più circolare da sole perché il sistema di alimentazione a 16 2/3 Hz è stato soppresso da più di trent'anni.
La mia idea sarebbe addirittura di utilizzare gli stessi pantografi di queste locomotive (unendo gli striscianti) e di mandare la corrente al carro atto alla trasformazione tramite il REC (magari opportunamente potenziato per reggere la corrente). Secondo me basterebbe un carro a due assi, magari storico, sempre accoppiato alla locomotiva a mo' di tender (in questo caso per girare il complesso, che non sarebbe troppo lungo, potrebbe bastare una piattaforma utilizzata per le E.464, che comunque dovrebbe essere relativamente disponibile su linee elettrificate).

Che voltete, anche se non le ho mai viste in funzione, sono un patito delle trifase.
Se qualcuno magari ha foto delle cabine o delle parti elettriche/meccaniche interne me le faccia avere! (grazie in anticipo!)



Andrea.
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Giancarlo Giacobbo
Professional Senior(1° Aggiunto di Reparto)

Lazio
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Inviato il 15/11/2007 :  15:16:23  Guarda il profilo di
Andrea
la tua passione per il trifase ti fà onore, anche perchè dici di non averne mai veduta una in funzione. E' stato quello un periodo di grande fermento per l'evoluzione della trazione elettrica in Italia ed è giusto che tu possa soddisfare la tua curiosità e le tue conoscenze per questo sistema oramai scomparso.
Per quanto riguarda il dubbio sul collegamento delle fasi ai binari, ti mando questo disegno tratto dal libro III "Trazione Elettrica" edito dal CIFI nel 1964.



Erroneamente in un mio precedente intervento ho detto che il collegamento delle fasi era fatto su un trasformatore collegato a stella, come puoi vedere quì, il collegamento invece è a triangolo. La sostanza, però, non cambia ai fini del funzionamento. Cambia solo per quanto riguarda la ripartizione dei carichi sulla linea primaria di alimentazione.
Come puoi vedere, mentre due fasi vengono collegate ai conduttori di linea, il terzo viene messo a terra e contemporaneamente collegato al binario. Con questo sistema si garantiscono le tre fasi ma, contemporaneamente si salva la sicurezza contro le fulminazioni.
Per quanto riguarda il umero dei giri dei motori, la realtà è il contrario di quello che dici. Se si aumenta il numero dei poli, il numero dei giri diminuisce. Pertanto sui locomotori trifase si giocava sulla variazione del numero di coppie polari e sulla possibilità di mettere i motori in "cascata" per diminuire ulteriormente il numero dei giri. Per quanto riguarda le varie velocità che queste macchine potevano assumere durante la marcia, la differenza era data dal diverso diametro delle ruote motrici.
Se ti vuoi sbizzarrire con conti matematici, vedrai che pur variando le velocità e il diametro delle ruote, il numero dei giri che queste facevano per ogni combinazione dei poli, erano sempre gli stessi.
Per quanto concerne la possibilità di vedere una macchina trifase di nuovo viaggiare al traino di un treno, la cosa non sarebbe impossibile, come tu dici, basterebbe mettere in corto gli archetti e lasciarli isolati, montare su di un carro un pantografo e metterci dentro un inverter trifase di degna potenza e collegarlo alla macchina mediante tre REC. Il problema, però, è dato da quanto verrebbe a costare fare questo accrocco e dalla reale possibilità che i motori, fatti per una tensione sinusoidale, possano funzionare bene con una tensione ad onda quadra simmetrica. Volendo poi ricreare la sinusoide, per quella tensione e quelle potenze in gioco, si dovrebbe inserire un batteria di condensatori da riempire un altro carro.
Poi, per finire, chi paga?

Giancarlo
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e656 Liguria
Ausiliario

Liguria
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Inviato il 12/12/2007 :  12:10:45  Guarda il profilo di
Ok, mi son preso un po' di tempo per ragionarci (forse troppo )

Purtroppo le mie conoscenze su elettricità ed elettrotecnica sono molto limitate e un po' "ingenue", quindi mi sono fatto una nuova "teoria" sul collegamento a triangolo:



Ho rappresentato un generatore trifase, mettendo per ognuna delle tre fasi anche il ritorno in un colore più chiaro (sebbene siamo in alternata e questo concetto sia relativo).

Collegando due fasi ognuna su un filo e con i ritorni a terra, più la terza con il ritorno su un filo e l'"andata" sull'altro, si possono creare tre circuiti indipendenti: se infatti metto a terra uno qualisiasi degli altri colori, mando in corto una fase o ne carico due su uno stesso "percorso" filo-terra (non utilizzabile quindi da un motore).

Sempre da quanto ho capito un collegamento a stella collegherebbe i tre ritorni a terra, ma avrebbe bisogno di tre linee di contatto sulla catenaria.

Per il discorso sulle velocità mi è invece bastato qualche piccolo ragionamento: i 25 Km/h che erano "spariti" dalle locomotive a quattro velocità sono semplicemente stati trasformati dal diametro delle ruote in 50 Km/h, mentre i 50 sono diventati 100; di conseguenza queste dovevano essere le configurazioni rispettivamente in serie e parallelo senza commutazione dei poli.
Non mi capacitavo invece dei 37,5 Km/h finché non ho capito che erano l'esatta metà di 75; in questo caso però con la commutazione dei poli (posto che sia una variazione dei gradi meccanici) com'è possibile che la velocità venga divisa per 4/3, ovvero un valore non intero? (se non sbaglio le copppie polari devono avere una distanza fissa ed essere un multiplo di 3, se si vuole generare un campo magnetico rotante uniforme)
Vuol dire che i motori avevano più di tre coppie polari a partire già dai primi gruppi costruiti?

Invece per vedere un trifase in circolazione con i propri mezzi non demordo!
Per cominciare il pantografo non lo metterei sul carro, ma userei proprio quelli della locomotiva (unendoli con uno strisiante unico e modificando i circuiti interni perché la continua non tocchi i motori ma vada al carro).

Se i motori non potessero funzionare a onda quadra, e visti i problemi di spazio per renderla sinusoidale (purtroppo non m'intendo delle dimensioni dell'elettronica di potenza) ho in mente un'altra macchinosa soluzione: un motoalternatore.

Viste le dimensioni di un carro a due assi e di una locomotiva trifase, calcolando a spanne il volume dei motori di quest'ultima come circa la metà del totale, e considerando grossomodo che per un motore/generatore uguale potenza significhi uguali dimensioni (anzi un motore in continua dovrebbe avere meno avvolgimenti di uno trifase), secondo me tutto il complesso ci entra.

Rimane però il problema che non so se un vecchio carro a due assi regga tutta quella ferraglia tra bobine e nuclei, ma al massimo mi metto io a piantare una catenaria trifase su qualche linea diesel piemontese!


Grazie comunque dei consigli, ma non fatemi arrossire troppo coi complimenti al mio interessamento!



Andrea.
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Giancarlo Giacobbo
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Lazio
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Inviato il 12/12/2007 :  20:00:29  Guarda il profilo di
quote:
Messaggio di e656 Liguria

Ok, mi son preso un po' di tempo per ragionarci (forse troppo )

Purtroppo le mie conoscenze su elettricità ed elettrotecnica sono molto limitate e un po' "ingenue", quindi mi sono fatto una nuova "teoria" sul collegamento a triangolo:



Ho rappresentato un generatore trifase, mettendo per ognuna delle tre fasi anche il ritorno in un colore più chiaro (sebbene siamo in alternata e questo concetto sia relativo).

Collegando due fasi ognuna su un filo e con i ritorni a terra, più la terza con il ritorno su un filo e l'"andata" sull'altro, si possono creare tre circuiti indipendenti: se infatti metto a terra uno qualisiasi degli altri colori, mando in corto una fase o ne carico due su uno stesso "percorso" filo-terra (non utilizzabile quindi da un motore).

Sempre da quanto ho capito un collegamento a stella collegherebbe i tre ritorni a terra, ma avrebbe bisogno di tre linee di contatto sulla catenaria.


Il collegamento giusto alla linea di contatto è quello che ho postato sopra.

quote:
Per il discorso sulle velocità mi è invece bastato qualche piccolo ragionamento: i 25 Km/h che erano "spariti" dalle locomotive a quattro velocità sono semplicemente stati trasformati dal diametro delle ruote in 50 Km/h, mentre i 50 sono diventati 100; di conseguenza queste dovevano essere le configurazioni rispettivamente in serie e parallelo senza commutazione dei poli.

Nella trazione trifase non esiste la configurazione "serie" e "parallelo", sono esistiti motori solo con la possibilità di un numero variabile di coppie polari che davano un diverso numero di giri dell'albero motore. Inoltre, visto che queste macchine avevano due motori identici, c'era la possibilità di collegare questi motori in cascata, cosa che dimezzava ulteriormente il numero di giri.

quote:
Non mi capacitavo invece dei 37,5 Km/h finché non ho capito che erano l'esatta metà di 75; in questo caso però con la commutazione dei poli (posto che sia una variazione dei gradi meccanici) com'è possibile che la velocità venga divisa per 4/3, ovvero un valore non intero? (se non sbaglio le copppie polari devono avere una distanza fissa ed essere un multiplo di 3, se si vuole generare un campo magnetico rotante uniforme)
Vuol dire che i motori avevano più di tre coppie polari a partire già dai primi gruppi costruiti?

In un sistema in corrente alternata si definisce come "coppia polare" quel gruppo di poli necessari per il funzionamento della macchina in certe condizioni. Pertanto in un sistema trifase una coppia polare si compone di un gruppo di 3 espansioni, una per fase, e se la frequenza è di 50 Hz il numero di giri nominale è prossimo a 3000', mentre se le coppie polari sono 2, il numero di giri è prossimo a 1500'. E così via si dimezza sempre. Se a questo motore se ne collega uno in cascata, il numero dei giri medio dei due si dimezza ulteriormente perchè collegati rigidamente tramite bielle. La velocità del mezzo dipende poi dal diametro che hanno le ruote motrici.
quote:
Invece per vedere un trifase in circolazione con i propri mezzi non demordo!
Per cominciare il pantografo non lo metterei sul carro, ma userei proprio quelli della locomotiva (unendoli con uno strisiante unico e modificando i circuiti interni perché la continua non tocchi i motori ma vada al carro).

Se i motori non potessero funzionare a onda quadra, e visti i problemi di spazio per renderla sinusoidale (purtroppo non m'intendo delle dimensioni dell'elettronica di potenza) ho in mente un'altra macchinosa soluzione: un motoalternatore.

Viste le dimensioni di un carro a due assi e di una locomotiva trifase, calcolando a spanne il volume dei motori di quest'ultima come circa la metà del totale, e considerando grossomodo che per un motore/generatore uguale potenza significhi uguali dimensioni (anzi un motore in continua dovrebbe avere meno avvolgimenti di uno trifase), secondo me tutto il complesso ci entra.

Rimane però il problema che non so se un vecchio carro a due assi regga tutta quella ferraglia tra bobine e nuclei, ma al massimo mi metto io a piantare una catenaria trifase su qualche linea diesel piemontese!


Grazie comunque dei consigli, ma non fatemi arrossire troppo coi complimenti al mio interessamento!



Andrea.


Ma se si accoppiasse al locomotore un VRec che ha già un gruppo alternatore trifase a 3 Kv? Sotto mano non ho i dati di potenza, ma penso che lo farebbe muovere comunque.

Giancarlo
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