Ciao a tutti,
aprò un post che spero mi dia un pò di chiarezza riguardo al concetto di "Indebolimento campo" per le locomotive E645/6. Non posso definirmi esperto ma neanche ignorante in materiale, da diverso tempo sto cercando di aumentare il mio bagaglio culturale in ambito ferroviario cercando di capire anche qualcosa di elettrotecnica applicata al mondo ferroviario.
Tempo fa mi capitò di salire su una di queste fantastiche macchine. Il macchinista avanzava con le varie posizioni del maniglione dal serie al super parallelo. Durante gli intervalli azionava la relativa leva posizionata accanto all'invertitore. Notavo che aveva 5 posizioni per il serie e il parallelo mentre per gli altri restanti soltanto 3 posizioni. Questa è la mia prima domanda: Perchè?

La seconda domanda è inerente all'utilità di quest'ultimo. Per quanto ho capito aumenta la tensione ai capi dei motori permettendo quindi di andare leggermente pià veloce rispetto a quella relativa posizione che il maniglione in quel momento ha assunto. Ho notato anche che se si esagerava scattava l'IR.

Grazie a tutti coloro che risponderanno

PS-la stessa funzionalità può essere definita anche per macchine come le E655/6?

Luigi

Ciao
Per risponderti in maniera esauriente, occorrerebbe scrivere diverse pagine, quindi proverò ad essere il più sintetico possibile e, speriamo, anche comprensibile.
L'indebolimento di campo ha lo scopo di aumentare il numero di velocità "economiche" della macchina e si ottiene variando il rapporto amper/spire dell'eccitazione dei motori, in base alla formula C= K x fi x I dove C è la coppia sviluppata, k è un coefficente costruttivo del motore, fi è il flusso magnetico dell'eccitazione e I rappresenta la corrente assorbita.
Quando si aziona l'IC, provochiamo (k= valore costante prossimo a 1) un indebolimento di fi (flusso magnetico) e, proporzionalmente più alto, un aumento della I, questo perchè vengono cortocircuitate delle spire dell'avvolgimento di campo. Il valore della tensione rimane costante, cambia solo ll valore del flusso e della corrente.
L'IC è efficace solo oltre certe velocità (difatti a bassa velocità, viene utilizzato per diminuire la coppia in fase di avviamento delle loc.444) e comporta una serie, se non viene correttamente utilizzato, di problematiche al motore.
In origine il 646 era nato con 5 gradi di IC per le combinazioni di S, SP e P e non era previsto per il PP. Poi dopo i risltati dell'esercizio, si è visto che i 5 gradi in P erano troppi e che praticamente la macchina correva più in P con 5 gradi che in PP a PC. ( e rovinava i motori)
Allora venne limitata al 3° grado in P ed estesa in PP con le stesse modalità.
Riguardo ai problemi che può causare ai motori:
- Maggior riscaldo, dovuto ad aumento di corrente
- peggioramento della commutazione dei motori
- insorgere di fenomeni di concentrazione di magnetismo sulle corna polari delle bobine di campo (reazione di indotto) con ulteriore peggioramento della commutazione, specie ad alte velocità di rotazione.
Per ovviare alla reazione di indotto, oltre ai poli ausiliari, sono stati previsti anche degli avvolgimenti compensatori (vale per tutte le macchine dei gruppi 646 e 656 444 ecc.) con lo scopo di controllare e diminuire il flusso trasverso.
Quindi, riassumendo: L'IC serve per aumentare il numero di velocità delle macchine - va usato con criterio ( specie nelle salite) e nei limiti della corrente continativa, in quanto provoca un innalzamento della temperatura dei motori e ad alta velocità, con elevato grado, provoca un aumento dello scintillio sui collettori dei motori.
Lo scatto dell'IR, avviene per supero di corrente o per dispersione di corrente per danni agli avvolgimenti ( intervento relais differenziale), quindi presumo che quella macchina avesse già problemi per conto suo.
Un buon macchinista amministra saggiamente l'indebolimento di campo evitando di adoperarlo in maniera sconsiderata.
Se non hai capito, chiedi pure.
Ciao

Per completare l'ottima spiegazione di sincrono.........

Coppia e velocità

In relazione al carico (corrente assorbita) le grandezze caratteristiche che definiscono il comportamento di un motore, sono due; La coppia motrice (C) e il numero di giri (n). La coppia è proporzionale alla corrente assorbita e al flusso di eccitazione. Il numero dei giri invece è proporzionale alla tensione di alimentazione e inversamente proporzionale all’eccitazione. Queste due cose sono molto importanti perché ci fanno capire le grandi possibilità che si hanno per variare la velocità del motore cioè il numero di giri; variando la tensione e il campo di eccitazione
La forza controelettromotrice f.c.e.m.
A causa della legge dell’induzione elettromagnetica quando un conduttore in movimento taglia delle linee di flusso magnetico, esso diventa sede ti una “tensione indotta” (E). Premesso questo facciamo delle considerazioni; è vero che il motore elettrico a causa della forza che si genera nelle spire dell’armatura è sottoposto ad una coppia che causa la sua rotazione, ma è anche vero che mentre ruota, i conduttori delle matasse di armatura tagliano le linee del campo magnetico dell’avvolgimento di eccitazione; quindi sempre per la legge dell’induzione elettromagnetica, in queste spire si viene a generare una tensione, e dato che la tensione indotta, ha valore opposto alla causa che l’ha generata, tale tensione prende nome di forza controelettromotrice (-E). La forza controelettromotrice fa nascere nel motore una corrente di segno opposto a quella di trazione che, secondo la legge di Ohm, produce una caduta di tensione (Ri x I) sulla resistenza interna degli avvolgimenti del motore, quindi se vogliamo calcolare la tensione a cui è sottoposto un motore, ad un determinato numero di giri, dobbiamo tenere conto della f.c.e.m. perchè più il motore ruota veloce, più diventa alta la f.c.e.m. e come conseguenza diretta, avremo una diminuzione della coppia motrice a causa della diminuzione della corrente assorbita e quindi del flusso magnetico di eccitazione; facciamo un esempio pratico: Immaginiamo di salire su un E 656. Dopo aver ricevuto l’ordine di partenza andiamo in trazione; In questa situazione il motore essendo fermo, per sua caratteristica tenderebbe ad assorbire una corrente elevatissima con una fortissima coppia ed un flusso magnetico molto elevato, ma la presenza del reostato (è questo il suo scopo) sempre per la legge di Ohm limita la corrente iniziale permettendo l’avviamento del motore. L’amperometro motori in questa situazione segna una corrente I = V/R. Ora l’avviatore automatico comincia ad escludere le resistenze del reostato facendo assumere l’andamento della coppia motrice e della corrente, il classico andamento a “dente di sega” dovuto alle puntate di corrente che l’esclusione delle resistenze provoca. A reostato escluso notiamo che man mano che il treno acquista velocità, la corrente assorbita diminuisce; di conseguenza diminuisce anche la coppia e il flusso quale conseguenza della corrente. Questo fenomeno è dovuto alla f.c.e.m. che con la sua corrente, che aumenta mano mano va ad opporsi alla corrente di trazione ed alla tensione di alimentazione. Ora se il motore continuasse ad accelerare, la f.c.e.m. raggiungerebbe il valore della tensione di alimentazione che come sappiamo, nella combinazione di SERIE, è 3400/12 = 283 Volt verso massa a reostato escluso; a questo punto la corrente diventerebbe 0 e la coppia si annullerebbe, ma a causa degli attriti, del peso e della forza resistente in generale, questa situazione non è possibile. Una volta che la coppia motrice ha raggiunto lo stesso valore della coppia resistente, si dice che il motore è in “equilibrio elettrodinamico” e termina l’accelerazione quindi fisicamente avremo che la tensione di alimentazione è data dalla differenza trà la stessa tensione di alimentazione è la forza controelettromotrice V = V – f.c.e.m. Adesso se vogliamo raggiungere velocità più alte ci sono due modi; o cambiamo la tensione di alimentazione mediante le "combinazioni motori", o variamo il flusso magnetico……andiamo a vedere.

L’indebolimento di campo (eccitazione)

Riprendendo il discorso relativo alla regolazione della velocità, abbiamo detto che oltre alla tensione di alimentazione, per regolare la velocità del motore possiamo agire sul campo, cioè sull’eccitazione. Per regolare il campo ci sono due modi; o si applica una resistenza in parallelo alle bobine di campo che deriva una certa corrente (shunt resistivo o Ohmico) oppure si ricorre alla parzializzazione del campo mediante l’esclusione di spire. Quest’ultimo nel tempo è stato preferito allo shunt ohmico per il minor spreco di energia; per contro presenta delle complicazioni maggiori nella costruzione del motore a causa delle matasse dell’avvolgimento di eccitazione che devono avere le spire divise in sezioni, che andranno collegate con un apposito combinatore che permette di ripartire l’indebolimento di campo su più gradini, variando la combinazione di spire. Escludendo parte del campo, si diminuisce il valore della f.c.e.m.; di conseguenza la corrente aumenta quindi il motore si trova nella condizione di riportare l’equilibrio tra V e f.c.e.m., quindi accelera ma a coppia inferiore in quanto i motori a campo indebolito, sviluppano una coppia minore di quelli che lavorano a campo pieno perché è minore il flusso magnetico che genera la coppia motrice. Ogni gradino di indebolimento, modifica la caratteristica di utilizzazione del motore permettendo una nuova velocità economica di marcia. Nello schema che segue, ho elaborato al CAD un motore 82 400 di una locomotiva E 656, ma il principio vale per tutte le locomotive dotate di indebolimento di campo mediante esclusione di spire.

Credo di averci messo tutto, scusami per eventuali errori. Ho messo volutamente nell'esempio sopra una tensione di 3400 Volt, perchè nella pratica quotidiana, è la reale tensione media che si ha al pantografo.

Saluti, Andrea

Quindi l'indebolimento campo può essere anche non utilizzato! Per esempio ricordo che sul quel regionale il macchinista usò solo poche volte il pomello IC se non ricordo male durante la fase di Serie e Parallelo Parallelo.

Comunque grazie Andrea...sei stato molto esaustivo.

Luigi

In questo video a bordo di una E424 si nota al 2.05 minuto il macchinsta che aggisce sul pomello IC:

http://www.youtube.com/watch?v=DOHgM5ym ... re=related

Grande Andrea! Hai saputo spiegare, con estrema semplicità ed in maniera sintetica, ciò che io avrei sviluppato impiegando un gran numero di pagine. Complimenti!
Ciao

Una domande per i macchinisti: nel caso ci si trovi alla guida di una macchina dove non sia possibile utilizzzare gli shunt è problematico passare a combinazione superiori senza l'ausilio di degli shunt appunto?
Grazie!

Gli "shunt" oltre ad aumentare l'elasticità di utilizzo dei motori permettendo di ottenere più velocità secondo i vari gradini su cui è suddiviso l'indebolimento di campo, sono necessari in caso di treni pesanti per cercare di uniformare lo sforzo di trazione al fine di evitare strappi ai tenditori, quando si effettua una transizione. Quando si passa da una combinazione motori, ad una superiore (transizione diretta), avviene l'aumento della tensione sui rami motori; questo aumento di tensione che è proporzionale alla combinazione motori effettuata, genera un forte incremento di corrente che nella fase iniziale, viene limitato dal reostato. Questo incremento di corrente sara maggiore se la velocità a cui si effettua la transizione è inferiore a quella ottimale; ne consegue una fase reostatica più lunga con sollecitazioni inutili al reostato, ai cavi, ai contattori e ai motori. L'utilizzo dell'indebolimento di campo permette di "allungare" la curva caratteristica della combinazione motori in atto, facendola avvicinare a quella successiva in modo tale che la transizione, possa avvenire con una minore differenza di sforzo di trazione e di velocità, che si traducono in una maggiore dolcezza e regolarità di condotta. Quando non è possibile effettuare gli "shuntaggi" bisogna avere l'accortezza; anzi direi che è necessario "tirare" le combinazioni motori il più possibile in modo tale che, il passaggio alla combinazione superiore, possa avvenire nel modo più dolce possibile; ovviamente treno e linea permettendo.
Vorrei ringraziare tutti per i complimenti e vorrei anche sottolineare una cosa importante che ha detto sincrono; un buon macchinista amministra saggiamente l'indebolimento di campo evitando di adoperarlo in maniera sconsiderata.

Saluti, Andrea

Complimenti a tutti per il " sapere". Io,se fossi in voi, scriverei un bel libro su tutti queste cose. Interessano molto queste aspetti pratici.

Mi accoodo ai complimenti e rilancio con una domanda:

con gli IC inseriti, prima di effttuare la transizione ad un'altra combinazione, è necessario escluderli? Nel senso se sono in serie al 5° e devo passare in SP prima di agire sul combinatore (o maniglione) devo disinserire gli IC o questa operazione viene eseguita automaticamente al passaggio? (A naso, la butto li: da farsi manualmente a meno che sia presente la Delfina che autonomamente esclude gli shunt prima di comandare la transizione).

Grazie!
Daniele

Per prassi prima di effettuare le transizioni, sia dirette che inverse, è buona norma riportare a "pieno campo" i motori. Se tale operazione non viene effettuata, il circuito di comando, attraverso i blocchi sul banco, provoca la diseccitazione del relè degli shunt, che determina la retrocessione automatica dei due CIC (combinatori di indebolimento di campo) al PC,nel caso non fossero già stati riportati manualmente. Sulle locomotive E 646 ed E 645, poteva accadere, in caso di un uso errato degli shunt, che i gradini di indebolimento di campo, si accavallassero; questo poteva manifestarsi in caso di un comando del pomello troppo repentino, oppure in caso di transizioni con gli shunt inseriti.

Difatti, quando capitava l'inconveniente dell'accavallamento dei CIC, occorreva disalimentare tramite apertura del circuito di comando, le ev ( e nei casi più ostici, anche manualmente in cab. AT).

Ecco qualcosa che può interessare a tanti.......

Questo è il combinatore dell'indebolimento di campo; in gergo chiamato CIC di una locomotiva E 656, analogo anche alle altre locomotive che ne sono dotate. Sulle estremità troviamo i contatti frontali facenti capo alle matasse dell'avvolgimento dei poli principali, tra i contatti è possibile vedere l'albero con le camme, necessarie per chiudere in successione prestabilita, i suddetti contatti. Sul prolungamento dell'albero a camme, possiamo vedere il tamburo con le piste di rame e le spazzoline del circuito di blocco; tali vincoli elettrici sono necessari affinchè le manovre avvengano in sequenza, e soprattutto nell'ordine voluto. La parte del tamburo termina con un'appendice quadra che permette la rotazione a mano del CIC con l'apposita chiave, in caso di guasto. Sotto al tamburo sono visibili le elettrovalvole di comando (avanzamento e retrocessione) che vanno ad alimentare il servomotore necessario alla rotazione del combinatore; si intravede il settore dentato a rocchetto, inquadrato tra i due supporti muniti di tappi per l'ingrassatore. Infine ai lati del servomotore, troviamo i due "nasi" che realizzano il vincolo elettrico necessario affinchè il combinatore, possa avanzare di una tacca per volta, e impedisce l'alimentazione contemporanea delle due elettrovalvole.

Saluti, Andrea

Innanzituto ringrazio per le risposte, esurienti e complete. Volevo fare solo una domanda, ma il CIC è soltanto uno o visto il numero di motori, gradi di indebolimento (e quindi cavi) più di uno?

Solo sulle locomotive E 645, E 646, E 656, come giustamente hai notato dato l'elevato numero di motori, sono stati installati 2 C.I.C.; il C.I.C. A e il C.I.C. B.
Uno aveva (ha sulle E 656) 12 contatti (6 pari e 6 dispari) e permetteva di indebolire il campo induttore della terna di motori 1-2-3, 4-5-6. L'altro (combinatore B) aveva 24 contatti (12 pari e 12 dispari) e permetteva di shuntare i motori 8-9, 7, 10-11, e il 12.
La E 444 anche se equipaggiata con soli 4 motori, è provvista di 2 C.I.C. per permettere l'indebolimento di campo indipendente, nei due carrelli, quando è inserito l'anticabraggio elettrico.

Saluti, Andrea

Ciao Andrea
Mi sembra che il 645 avesse ( per il funzionamento dell'anticabraggio) entrambe i CIC con 24 contatti. E' vero o ricordo male? Poi riguardo la transizione diretta a campo indebolito, se non ricordo male mi sembra che il combinatore non avanzasse se non a PC. E' giusto? Ormai sono da nove anni in pensione e già allora (per ragioni di turno) erano almeno 10 anni che non utilizzavo il 646, quindi a volte non mi ricordo perfettamente, visto anche le tante modifiche subite da questa splendida macchina.
Ciao
Guido