Isolamento "verso terra"

Spazio dedicato a tutti i mezzi ferroviari ad alimentazione elettrica (locomotive, Ale, Etr)

Messaggioda Giancarlo Giacobbo » 03/06/2014, 18:00

Questo è quanto ne ho dedotto dalla lettura del "Manuale di istruzione generale di condotta ad uso del personale di macchina per E402 serie 006/045".
Trattandosi di tensione alternata, il valore di 4200volt si intende picco-picco. Se la forma d'onda fosse sinusoidale e non quadra, per avere il valore efficace si dovrebbe dividere per radice di 2 =1,41 e darebbe come risultato 3000volt. Siccome però non è un'onda quadra simmetrica ma parzializzata, si presume, da quanto scritto, che il valore efficace della tensione trifase in uscita dagli inverter, sia di 2100 volt.
Non so però come gli avvolgimenti statorici dei motori siano collegati, a stella o a triangolo?
Giancarlo
Giancarlo Giacobbo Non connesso

Avatar utente
 
Messaggi: 1982
Iscritto il: 23/12/2011, 17:06
Località: Roma

Messaggioda freelancer » 04/06/2014, 19:22

L'unico schema in mio possesso di una macchina a inverter è purtroppo svizzero e ha una caratteristica curiosa: gli avvolgimenti sono disegnati a triangolo... con le bobine però separate (i fili sono sei e non tre).
Non so sulla E.402A se l'artificio sia stato reputato necessario.
(la locomotiva svizzera è la Re 450, quindi risale al 1989 o poco prima: wikipedia, sotto la voce Re 450 ha il link a un PDF in cui c'è lo schema a blocchi)
Aspettiamo lo schema della E.402A. ;)
Paolo
freelancer Non connesso

Avatar utente
 
Messaggi: 1277
Iscritto il: 28/12/2011, 19:53
Località: Friuli-Venezia Giulia

Messaggioda Giancarlo Giacobbo » 05/06/2014, 12:26

Analizzando il disegno del link, gli avvolgimenti dei un motori sono in parallelo due a due. Gli inverter sono indicati in maniera separata come se fossero uno per fase.
Sullo schema a blocchi del 402, invece ne viene indicato uno unico per due motori.
Può essere che sia giusto il primo schema.

INVERTER.jpg
Giancarlo
Giancarlo Giacobbo Non connesso

Avatar utente
 
Messaggi: 1982
Iscritto il: 23/12/2011, 17:06
Località: Roma

Messaggioda freelancer » 05/06/2014, 20:44

Può essere che, per le differenze tecniche dell'alimentazione, la E.402 abbia motori veramente trifasi.
Giancarlo Giacobbo ha scritto:Nelle 402A i due gruppi di inverter statici, vengono alimentati alla tensione di 4200volt dai due chopper. I motori sono alimentati in parallelo due a due. Una coppia per ogni inverter. È presumibile che la tensione che insiste sui motori, essendo una tensione alternata trifase a onda quadra chopperata, abbia un valore di picco di 2100+2100 volt.

Ho trovato (ma forse sono o della preserie o della B) che i motori della E.402 siano costruiti per una tensione massima di 3200 V. Di solito è valore efficace, quindi il picco-picco, se l'onda è sinusoidale*, sarebbe di 4500V
Lo schema svizzero è ingannevole senza colori, perchè gli avvolgimenti delle tre fasi hanno un capo in comune, quindi sono collegati a stella e con neutro accessibile, pure. Forse la normazione elettrotecnica svizzera è diversa dalla nostra


*Accenni trovati googlando e quindi privi di garanzia danno la corrente ai motori delle E.402A come un'onda circa triangolare, in quel caso a cosa di picco corrispondano 3200 V è complicatissimo calcolarlo (l'onda triangolare è la più difficile da analizzare).
Paolo
freelancer Non connesso

Avatar utente
 
Messaggi: 1277
Iscritto il: 28/12/2011, 19:53
Località: Friuli-Venezia Giulia

Messaggioda ste.klausen21 » 23/11/2014, 23:07

ISOLAMENTO VERSO TERRA
Ogni impianto elettrico di alimentazione (e non) può essere soggetto a sovratensioni istantanee, della durata di pochi microsecondi, ma di valore di varie migliaia di Volt.
Queste sovratensioni sono principalmente causate da :
- induttanza di linea, a seguito di disinserzione di carichi
- tensioni indotte da fulminazioni indirette (quelle dirette, invece, ... spaccano)

Alla luce di queste considerazioni, la sicurezza degli impianti elettrici fino a 1000 Vac e 1500 Vdc è regolamentata dalla norma europea EN61010, recepita dalla corrispondente italiana CEI 61010.
Tale norma non si applica agli impianti di trazione elettrica, ma può dare una valida indicazione di cosa si intende per sovratensione.
Le normative sono leggibili solo pagandole (qualche centinaio di Euro l' una) e quelle ferroviarie non sono di pertinenza nell' azienda in cui lavoro.

Gli impianti elettrici, nella 61010, sono divisi in categorie, dalla I alla IV. A categoria crescente corrisponde una maggiore sovratensione.
Gli impianti di casa nostra sono di Categoria II; quelli industriali sono di Categoria III; il punto di presa in cabina elettrica è in Categoria IV.

La sovratensione attesa varia fra 2 kV e 8 kV a seconda della tensione nominale e della categoria di sovratensione.
A pari tensione nominale, ad ogni aumento della categoria, la sovratensione aumenta di 2 kV.

Non ho letto le normative riguardanti le ferrovie, ma mi aspetto che il concetto di sovratensioni sia il medesimo.
Ma, essendo componenti più "grandi", potrebbero avere capacità parassite maggiori, in grado di mitigare le sovratensioni, riducendole in proporzione.
Quindi il concetto di non poter utilizzare a 12000 V un motore nato per impianti a 3000 V, è corretto e di normale uso.
Sarebbe come ipotizzare di mettere in serie 4 utilizzatori a 230 V su una linea a 920 V.

TENSIONE AI MOTORI TRIFASI
Il valore efficace è quel valore che, applicato ad una resistenza, ne provoca lo stesso riscaldamento che provocherebbe una tensione continua di pari valore.
Quando non si specifica nulla, si intende il valore efficace. Negli altri altri casi si esplicita cosa si intende. P.es. : Vpk = valore di picco, Vm = valor medio.
Il valore di picco è il valore massimo che l' onda raggiunge. Per la sinusoide si ha Vpk = Veff * RADQ(2).
Il valore picco-picco è il doppio del valore di picco e, ... non esiste. O, meglio, non esiste istantaneamente, ma si verifica nel tempo come differenza fra il valore massimo positivo e quello negativo.

Nell' inverter svizzero (quindi preciso al secondo !) di cui era stata postata l' immagine, si ha un collegamento a stella. Dobbiamo considerare, infatti, che i singoli neutri, anche se non collegati assieme, hanno lo stesso potenziale (a meno di qualche Volt di caduta di tensione).

Possiamo raffigurare gli inverters in questo modo :
Inverter e due motori - 1.JPG

ed ogni inverter possiamo considerarlo, di principio, così costituito :
Inverter circuito equivalente - 1.JPG
Inverter circuito equivalente - 1.JPG (6.73 KiB) Osservato 12718 volte

- i due transistori IGBT funzionano come due interruttori ON/OFF. La logica di comando si occupa di far in modo che in nessun caso siano chiusi contemporaneamente.
- il partitore capacitivo viene ad assumere una tensione molto vicina alla media fra V+ e V-, ovvero circa 0 V.

Quindi ogni inverter, rispetto al proprio neutro, genera una tensione di 2100 Vpk (= di picco), ovvero una tensione di 1490 V efficaci.
Se l' onda fosse triangolare (i primi inverters), a pari valore di picco, si avrebbe un valore efficace di 1800 V.
I due IGBT (in altri tipi diinverter si hanno SCR GTO, o MOSFET o BJT o, altro) commutano a qualche kHz per generare un' onda quadra, il cui duty cycle (rapporto fra il tempo a V+ rispetto al tempo totale) sia variabile secondo una legge che descrive una sinusoide a frequenza impostabile. Inoltre, la tensione generata è grossomodo proporzionale alla frequenza.


Stefano Minghetti
ste.klausen21 Non connesso


 
Messaggi: 93
Iscritto il: 08/12/2013, 14:50
Località: Faenza

Messaggioda freelancer » 25/11/2014, 21:50

Ritornando un attimo alle reostatiche: i motori dovevano avere un isolamento molto forte verso terra, molto superiore ai 3 kV della linea. semplice sicurezza contro le sovratensioni?
Paolo
freelancer Non connesso

Avatar utente
 
Messaggi: 1277
Iscritto il: 28/12/2011, 19:53
Località: Friuli-Venezia Giulia

Messaggioda ste.klausen21 » 26/11/2014, 23:05

freelancer ha scritto:Ritornando un attimo alle reostatiche: i motori dovevano avere un isolamento molto forte verso terra, molto superiore ai 3 kV della linea. semplice sicurezza contro le sovratensioni?

Di sovratensioni, oltre a quelle che arrivano da fuori, ce ne sono anche di interne alla locomotiva.
Pensiamo a questo circuito :
Circuito motore ed induttanza - 1.JPG
Circuito motore ed induttanza - 1.JPG (9.23 KiB) Osservato 12691 volte

E' un circuito di trazione molto semplificato.
A regime, tutto và bene.
Il problema nasce nelle transizioni, perchè esse provocano repentine variazioni al valore della corrente circolante.
Prendiamo l' esempio dell' apertura del circuito, aprendo il primo contattore a sinistra.
L' induttanza del motore si oppone alla variazione della corrente circolante e tende a mantenerla, generando ai suoi capi una tensione che può anche essere molto elevata.
Tale tensione si somma a quella presente all' ingresso (3 kV) e và a sollecitare l' isolamento degli avvolgimenti del motore.
Si ha che l' induttanza, rappresentata a parte rispetto al motore, è in realtà distribuita lungo le spire di statore e rotore, quindi interna al motore.
Questo è un motivo per tenere isolamenti di varie migliaia di V fra il motore e massa.

Un caso diverso di sollecitazione, ma che un testo raccomandava di curare, è quello della frenatura a recupero, nella quale le cdt di linea si invertono di segno, andandosi a sommare alla tensione stessa della linea ed arrivando anche a superare i 4 kV.


Stefano Minghetti
ste.klausen21 Non connesso


 
Messaggi: 93
Iscritto il: 08/12/2013, 14:50
Località: Faenza

Messaggioda Giancarlo Giacobbo » 27/11/2014, 1:17

Questo è quello che capita in quelle condizioni.
Faccio un esempio in piccolo: avevo realizzato un sistema di segnaletica per il mio plastico con degli integrati che accendevano dei LED di vari colori secondo la sequenza dei segnali. Senza treni in circolazione funzionava tutto bene. Quando c'erano macchine in movimento si accendevano tutti i LED contemporaneamente. Poiché lavoravo in un laboratorio di elettronica, volli cercare di capire cos'è che creava il disturbo. Così iniziai ad analizzare il tutto e a controllare come si comportava un motorino Rivarossi sotto tensione. Lo alimentai a 12 volt con un alimentatore stabilizzato da laboratorio, pertanto la tensione era perfettamente continua. Con un oscilloscopio con memoria andai a vedere cosa succedeva ai capi delle spazzole. La risposta fu sconcertante, la commutazione sul collettore provocava dei picchi di tensione che arrivavano a 100 volt. Li capii dove stava il problema è che non era il caso di continuare su quella strada.
Giancarlo
Giancarlo Giacobbo Non connesso

Avatar utente
 
Messaggi: 1982
Iscritto il: 23/12/2011, 17:06
Località: Roma

Messaggioda freelancer » 28/11/2014, 23:39

Il motivo per cui si usa il "santo condensatore da 100 nF" in parallelo al motore: funziona perfino meglio delle induttanze nel sopprimere questi disturbi (provato di persona). Ovvio che su una macchina di diverse migliaia di kW, in cui ogni motore nel ha da 300 in su, non si può fare.
Sulla questione del "recupero", ricordo che quel problema aveva imposto sulle E.424 ad eccitazione composta il mantenimento del "separatore" quando le normali avevano già iniziato a montare gli IR.

PS: in elettronica il problema si ha con i relè: immancabilmente si deve mettere un diodo in parallelo alla bobina e con il catodo verso il positivo...
Paolo
freelancer Non connesso

Avatar utente
 
Messaggi: 1277
Iscritto il: 28/12/2011, 19:53
Località: Friuli-Venezia Giulia

Messaggioda ste.klausen21 » 29/11/2014, 20:04

freelancer ha scritto:in elettronica il problema si ha con i relè: immancabilmente si deve mettere un diodo in parallelo alla bobina e con il catodo verso il positivo...

... che è lo stesso motivo per cui i motori veri devono avere un isolamento maggiore della tensione nominale.


Stefano Minghetti
ste.klausen21 Non connesso


 
Messaggi: 93
Iscritto il: 08/12/2013, 14:50
Località: Faenza

Precedente

Torna a Mezzi elettrici

Chi c’è in linea

Visitano il forum: Nessuno e 7 ospiti

cron