Frenatura elettrica sui mezzi

Locomotive, carri, carrozze, servizi ferroviari e treni in generale.

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Fabrizio
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Frenatura elettrica sui mezzi

Messaggio da Fabrizio » dom mag 08, 2016 9:51 pm

Prendendo spunto da una domanda di Massimo nella discussione sui TAF topic.asp?whichpage=-1&TOPIC_ID=13547&REPLY_ID=183333 , apro questa discussione per parlare della frenatura elettrica in uso sui mezzi ferroviari e tramviari.

La frenatura elettrica funziona sfruttando i motori come generatori. I motori, anziché generare coppia, funzionano da generatori e convertono l'energia cinetica del treno in energia elettrica. Facendo questo esercitano una coppia frenante che serve a rallentare il mezzo. Producendo energia elettrica, questa può essere dissipata o rigettata in linea. Nei mezzi più vecchi questa energia elettrica generata viene convertita in calore sui reostati di frenatura e si ha la frenatura elettrica reostatica (più comunemente detta solo frenatura reostatica).
Nei mezzi più moderni, invece, l'energia elettrica può essere reimmessa in linea attraverso il pantografo (frenatura elettrica a recupero o semplicemente frenatura a recupero). Già all'inizio degli anni '50 vennero fatti esperimenti di recupero energia in frenata con locomotive E 424.

Non è sempre possibile fare questo, poiché la rete elettrica deve essere in grado di assorbire potenza. E' possibile immettere energia in rete quando ci siano nelle vicinanze altri treni in assorbimento, oppure se le sottostazioni sono reversibili, ovvero sottostazioni in grado di gettare energia elettrica sulla rete di trasmissione nazionale.
Ogni mezzo di trazione è quindi dotato di reostati di frenatura dimensionati in modo tale da poter dissipare comunque tutta la potenza elettrica generabile in frenatura. Il software di gestione degli azionamenti è in grado di stabilire quando la rete è in grado di assorbire, quindi è possibile usare la frenatura elettrica a recupero, oppure no e quindi inviare l'energia sui reostati per essere dissipata. Alcuni mezzi, detti con frenatura elettrica mista, sono in grado di rigettare in rete parte dell'energia e dissipare sui reostati la parte che non può essere accettata dalla rete.

Quando un mezzo lavora in corrente continua è molto più difficile usare il recupero. Infatti occorre filtrare opportunamente la corrente in uscita, per evitare di introdurre in rete dei disturbi. Questi disturbi influiscono talvolta negativamente con alcuni sistemi di segnalamento, specie il Blocco Automatico a Correnti Codificate (BAcc) e la ripetizione segnali.
Fabrizio Borca

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Messaggio da MrPatato76 » lun mag 16, 2016 11:02 am

Fabrizio ha scritto:

...
La frenatura elettrica funziona sfruttando i motori come generatori. I motori, anziché generare coppia, funzionano da generatori e convertono l'energia cinetica del treno in energia elettrica. Facendo questo esercitano una coppia frenante che serve a rallentare il mezzo. Producendo energia elettrica, questa può essere dissipata o rigettata in linea. Nei mezzi più vecchi questa energia elettrica generata viene convertita in calore sui reostati di frenatura e si ha la frenatura elettrica reostatica (più comunemente detta solo frenatura reostatica).
Nei mezzi più moderni, invece, l'energia elettrica può essere reimmessa in linea attraverso il pantografo (frenatura elettrica a recupero o semplicemente frenatura a recupero). Già all'inizio degli anni '50 vennero fatti esperimenti di recupero energia in frenata con locomotive E 424.

Non è sempre possibile fare questo, poiché la rete elettrica deve essere in grado di assorbire potenza. E' possibile immettere energia in rete quando ci siano nelle vicinanze altri treni in assorbimento, oppure se le sottostazioni sono reversibili, ovvero sottostazioni in grado di gettare energia elettrica sulla rete di trasmissione nazionale.
Ogni mezzo di trazione è quindi dotato di reostati di frenatura dimensionati in modo tale da poter dissipare comunque tutta la potenza elettrica generabile in frenatura. Il software di gestione degli azionamenti è in grado di stabilire quando la rete è in grado di assorbire, quindi è possibile usare la frenatura elettrica a recupero, oppure no e quindi inviare l'energia sui reostati per essere dissipata. Alcuni mezzi, detti con frenatura elettrica mista, sono in grado di rigettare in rete parte dell'energia e dissipare sui reostati la parte che non può essere accettata dalla rete.

Quando un mezzo lavora in corrente continua è molto più difficile usare il recupero. Infatti occorre filtrare opportunamente la corrente in uscita, per evitare di introdurre in rete dei disturbi. Questi disturbi influiscono talvolta negativamente con alcuni sistemi di segnalamento, specie il Blocco Automatico a Correnti Codificate (BAcc) e la ripetizione segnali.

Il discorso della frenata con recupero è un discorso molto complesso:
esso era sfruttato sulle liee trifasi di valico, dove la macchina in salita poteva recuperare l'energia scaricata dalla macchina in discesa.
Questo era possibile perchè i motori delle locomotive trifasi potevano funzionare sia come motori sia come generatori senza particolari artifici tecnici.
Sulle linee e macchine in continua questo è gia molto più complesso: agli albori dell'elettrificazione in CC, le prime E626 erano dotate di dispositivi di frenatura recupero, ma questo dispositivo complicava enormemente la condotta delle macchine (erano presenti due maniglioni: uno per la guida ed uno per la frenatura) e delle sottostazioni elettriche che dovevano essere in grado di ricevere l'energia prodotta in CC e poi convertirla in CA per reinmetterla nella rete.
Dopo la prima fase di sviluppo e prove sulla linea Benevento-Foggia (la prima elettrificata in CC ad alta tensione dalle FS) tutte le elettrificazioni dlle altre linee furono fatte con sottostazioni che non permettevano il recupero: fu cosi che sulle serie successive di E626 e su tutte le altre non fu più montato.
Roberto - "...il bambino che vede un treno lo saluta con la manina, questo non succede con un auto!" (Cit.) - Ciao Roberto

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Messaggio da venturi giampiero » lun mag 16, 2016 11:44 pm

ciao Fabrizio
mi allaccio alla tua citazione sulle E424 con il sistema di frenatura elettrica a recupero.
Da buon porrettano, non potevo soprassedere.
Le undici unità così costruite infatti, hanno trascorso gran parte della loro carriera al
deposito di Pistoia.
D'altronde con la loro "eccitazione composta" erano perfette per una "hot line" come
la Porrettana!
Anni fa abbiamo avuto la fortuna, come GFP, di collaborare con Italvapore, al ripristino della E424.005, una bella avventura...rivederla in marcia sulla sua linea poi....
Giampiero Venturi

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Messaggio da Fabrizio » ven mag 20, 2016 12:06 am

Ciao Giampiero, grazie per la interessante testimonianza. La E 424.005 è stata restaurata mantenendo i dispositivi per la frenatura a recupero?

Colgo inoltre l'occasione per invitarti a presentarti nella apposita sezione del forum

forum.asp?FORUM_ID=44

poiché vedo che manca il tuo messaggio di presentazione. Lo staff del forum invita tutti i nuovi utenti a presentarsi, crediamo molto nell'instaurazione di rapporti diretti e amichevoli, anche se per via telematica. E' una buona occasione per farsi conoscere e conoscere tutti i membri della comunità. Grazie per la collaborazione

Ciao

Fabrizio
Fabrizio Borca

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Messaggio da schunt » ven mag 20, 2016 10:18 am

La frenatura a recupero sulle macchine a CC ha dato sempre molti problemi, illustrati esaustivamente nei precedenti post da Fabrizio e MR Patato, io mi limito a parlare di un'altro problema, cioe' connesso con i pantografi che in taluni casi non sopportavano le correnti di frenatura, poiche' si verificavano delle sfiammature conseguenti al forte passaggio di corrente e alla discretta velocita' del mezzo, che compromettevano gli striscianti.
Enzo

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Messaggio da venturi giampiero » ven mag 20, 2016 8:01 pm

Ehii Fabrizio
no, i dispositivi furono definitivamente smantellati nel corso degli anni '70/'80.
Anzi nonostante alcune uscite fatte subito dopo la rimessa a nuovo, la verniciatura era uno spettacolo, la 005, ha avuto alcuni problemi all'impianto frenante.
Questo non ha permesso più di vederla come titolare di convogli storici, purtroppo.
Credo che questi problemi persistano anche a causa di totale mancanza di ricambi idonei, è un pezzo unico. Ricordo che in deposito a Pistoia fu cannibalizzata la 003, messa molto peggio, proprio per il recupero di molti componenti altrimenti introvabili.
Salvo che se "la Fondazione volesse", si potrebbero superare molti ostacoli.
Comunque devo avere alcune foto di questa macchina in marcia sulla Porrettana.
Sto tentando di completare la presentazione, ma non riesco ad inserire la foto..
Un po per volta ci prendo pratica

ciao
Giampiero Venturi

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Messaggio da Massimo Salvadori » dom mag 22, 2016 12:36 am

Un grazie a tuTTi gli amici che hanno concorso e continuano a illustrare le vicende storiche ed attuali della frenatura elettrica e della frenatura elettrica con recupero.
Mi sia consentita una piccola divagazione: al ferrovia Genova Casella in origine aveva le elettromotrici dotate di frenatura elettrica a recupero, così come le motrici della tranvia Trieste Opicina negli anni '60, inoltre anche i tram di Milano della serie 4000, i cosiddetti "due camere e cucina" avevano sul combinatore di marcia delle posizioni marcate "frenatura", ma ignoro se siano mai state usate, un tranviere alle mie richieste di ragazzino rispose che se ne guardava bene dall'usare questa possibilità pena la certezza di mandare arrosto i motori.La frenatura elettrica era invece adottata su tutte le unità più modene dell' ATM, e le splendide vetture della serie 5400 erano denominate "all eletctric", perchè la frenatura elettrica era in grado arrestare completamente il veicolo, mentre sulle serie precedenti veniva supportata da quella pneumatica nelle fasi finali della frenatura e fino all' arresto. Ma qui ci vorrebbe un cultore dell' ATM come l' amico Carlo Marzorati a illustrare un po' meglio i tipi dei tram ATM. :geek: :geek: :wink: :wink:
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Messaggio da Fabrizio » dom mag 22, 2016 1:41 am

Si, argomento molto interessante. Aggiungo che, la frenatura elettrica a recupero, risulta assai utile nei sistemi metropolitani complessi o in presenza di lunghe gallerie. Il calore prodotto dalla frenatura, sia meccanica che elettrica, può essere un grosso problema in alcuni contesti. Il problema è sentito sopratutto in alcune reti metropolitane più vecchie, come in alcune parti della rete di Londra e New York, dove la sezione delle vecchie gallerie e dei condotti di aerazione erano adeguati ai livelli di traffico di un tempo, ma non certo a quelli attuali. In queste situazioni la emissione di calore è un grosso problema e l'uso della frenatura elettrica a recupero permette di eliminare una grossa fonte di calore. Le reti elettriche, in casi simili, vengono adeguate allo scopo e se necessario sono installate sottostazioni reversibili, in grado di rigettare energia in rete. Così facendo l'energia in gioco nelle fasi di frenatura è rigettata in rete e non trasformata in calore all'interno dei tunnel.

A proposito di stazioni reversibili per sistemi in corrente continua, fra i problemi già elencati da chi è intervenuto in questa discussione, aggiungo che un tempo erano disponibili i raddrizzatori, ovvero i dispositivi in grado di convertire la tensione elettrica da alternata a continua. E' invece solo da molti meno anni che sono disponibili sistemi statici in grado di convertire, per elevati livelli di potenza, una tensione continua in una alternata. Ad oggi risulta quindi possibile costruire sottostazioni ca/cc reversibili, cosa un tempo non possible in maniera semplice.

venturi giampiero ha scritto:
..... purtroppo.
Credo che questi problemi persistano anche a causa di totale mancanza di ricambi idone....


Credo proprio di si Giampiero. Mi pare che ormai la stragrande maggioranza delle E 424 sia andata demolita. Forse, a parte le storiche, non ne rimangono proprio più.
Fabrizio Borca

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Messaggio da Fabrizio » dom mag 22, 2016 2:08 am

Massimo ha scritto:
.... le splendide vetture della serie 5400 erano denominate "all eletctric", perchè la frenatura elettrica era in grado arrestare completamente il veicolo, mentre sulle serie precedenti veniva supportata da quella pneumatica nelle fasi finali della frenatura e fino all' arresto. Ma qui ci vorrebbe un cultore dell' ATM come l' amico Carlo Marzorati a illustrare un po' meglio i tipi dei tram ATM. :geek: :geek: :wink: :wink:


Interessante Massimo, grazie. Sarebbe interessante sapere come funziona la frenatura elettrica sui diversi mezzi.
Sapevo che sugli elettrotreni a potenza distribuita, in condizioni di frenatura di servizio (no rapida), è usata solo la frenatura elettrica alle alte velocità e poi interviene la pneumatica solo sotto i 30 km/h. Questo sarebbe fatto per limitare l'usura dei freni e sarebbe possibile perché, avendo motorizzazione distribuita, è possibile frenare con il solo freno elettrico senza che ci siano distribuzioni di forza disomogenee. Con i mezzi tradizionali non sarebbe possibile perché la frenatura elettrica agisce solo sugli assi della locomotiva e se non si frenano anche gli assi delle vetture, si creano delle distribuzioni di forza eccessivamente disomogenee, ovvero tutte le vetture premerebbero sulla motrice con effetti negativi. In questo caso, quindi, la macchina frena col solo freno elettrico, ma sulle vetture agisce quello pneumatico. Però non ricordo bene, potrebbe anche non essere così. Sarebbe interessante saperne di più.

Intanto in questa discussione ho trovato qualcosa

topic.asp?whichpage=-1&TOPIC_ID=9506&REPLY_ID=87561
Fabrizio Borca

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Messaggio da venturi giampiero » mar mag 24, 2016 10:37 pm

heilà
per le foto riguardo al restauro della E424.005, vi rimando al nostro sito GFP La Porrettana, dove sotto il tasto "iniziative", si apre una galleria fotografica.
Ci sono anch'io un po' più giovane e non mi ricordavo nemmeno che fosse stata inserita.

Meglio così, almeno ora è fruibile a tutti

saluti
Giampiero Venturi

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Messaggio da Fabrizio » ven gen 06, 2017 9:10 pm

Riprendo questa discussione per avere qualche chiarimento su alcune curiosità.

Ho letto che, quando un treno frena, il sistema di gestione del freno prevede una certa percentuale di frenatura elettrica, che agisce ovviamente solo sulla locomotiva, e una percentuale di frenatura meccanica, che invece agisce su tutti gli assi dei veicoli rimorchiati. Desumo che sarebbe impossibile usare solo la frenatura elettrica su un treno tradizionale, in quanto l'elemento frenante è la sola motrice, su cui graverebbe tutta l'inerzia del treno che gli sta dietro. Così è necessario ripartire la coppia frenante anche su tutti gli assi dei veicoli rimorchiati.

Nel caso di elettrotreni, invece, leggo che la frenatura meccanica interviene solo al di sotto di una certa velocità, tra l'altro molto bassa (parlo di frenatura di servizio, non quella di emergenza). Penso che, poiché gli elettrotreni hanno la motorizzazione distribuita (al limite anche solo su elementi di testa e coda), allora sia possibile utilizzare meglio la frenatura elettrica, che distribuendo gli sforzi lungo tutto il treno, rende possibile frenare con il freno elettrico senza far si che ci siano pericolose distribuzioni di forza lungo il mezzo stesso.

Qualcuno di voi è "esperto" in materia e ci può dare qualche nozione?


Ciao

Fabrizio
Fabrizio Borca

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Messaggio da matteob » sab gen 07, 2017 5:27 pm

Felice anch'io di conoscere qualcosa in merito... :smile:
Matteo

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