Fenomeni di accoppiamento tra fasi e terreno

[alfo84]

Si, infatti, cmq la tua spiegazione è stata ottima. Complimenti, non ti sei limitato solamente alla formula.

Ora mi sto addentrando nello studio dell'alimentazione primaria, delle SSE, come si suol dire mi sto facendo le ossa. Poi arriverò ai disturbi....

Devo muovermi anche perché come ho promesso in questo topic vorrei riportare informazioni e sviluppi riguardanti i disturbi, argomento che interessa a molti, e non parlare solo
dei sistemi di alimentazione 2x25kV - 50 Hz , argomento che immagino che in questa sezione sono l'unico a saperne poco.

[alfo84]

Buona serata a tutti,


Alfo

[alfo84]

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Risposta alla domanda se i disturbi si hanno essenzialmente nella parte della linea dove si trova il treno (cella occupata)

Osservando la figura possiamo notare che nella cella libera (dove non c'è il treno) la corrente sia nel feeder che nella linea di contatto è pari alla metà di quell'assorbita dal treno (ipotizziamo che il treno assorbe 100A e teniamo in conto che lo schema raffigurato è soltanto uno schema di principio di funzionamento ideale che ipotizza nulle le cadute di tensione sui trasformatori e sugli autotrasformatori ed anche su tutti i conduttori). Invece nel binario, che è messo a terra, la corrente è nulla. Quindi il ritorno della corrente in questa cella non interessa il binario, di conseguenza si elimina il problema delle interferenze ai circuiti di binario che si hanno invece nel momento in cui il binario è attraversato dalla corrente. Nello stesso tempo si riduce il disturbo indotto verso i conduttori paralleli (cioè dovrebbero essere feeder e linea di contatto)

[alfo84]

Ho provato a trovare qualche informazioni riguardo alla seguente problematica che il prof mi ha fatto notare:

mentre la linea di contatto LC deve trovarsi sempre alla stessa distanza rispetto al piano di terra, invece la fune portante non è proprio esattamente parallela alla LC. Il prof mi ha accennato che la fune portante oltre ad avere una funzione meccanica di sostegno è anche conduttore, la sua disposizione non parallela alla LC non è a caso ma c'è un motivo che io non ho capito bene legato alle componenti elettromagnetiche.Sapete qualcosa in piu riguardo a ciò?

[alfo84]

Ecco qui un disegno per far capire meglio quello che ho detto:



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Ora la corrente passa anche attraverso la fune portante. C'è una spiegazione al fatto che la fune portante è disposta in questo modo?
Il prof da come mi è sembrato di capire mi ha accennato che c'è un motivo ben preciso legato alle correnti ed ai campi.

[Fabrizio]

Quanto ai disturbi elettromagnetici che si verificano quando il treno occupa una cella, dici bene. I binari, quando la cella è occupata, vengono percorsi dalla corrente. Questo provoca la dispersione di correnti parassite che si diffondono nel terreno e possono richiudersi attraverso i binari di linee vicine. Per ovviare questo inconveniente vengono usati appositi filtri sui circuiti di binario delle linee adiacenti. Le correnti parassite si diffondono nel terreno per il fatto che l'isolamento tra il terreno e il binario è rappresentato dal fatto che la conducibilità del terreno (massiciata) è molto più bassa della conducibilità del metallo (almeno un ordine di grandezza), inoltre le grosse sezioni del materiale metallico fanno si che la resistenza del circuito sia abbastanza bassa. Tuttavia non c'è un vero e proprio isolamento elettrico, quindi una parte delle correnti si richiudono attraverso il terreno.
Un altro inconveniente è invece rappresentato dai campi magnetici prodotti. Il fatto che una parte delle correnti si richiudano attraverso il terreno fa si che le correnti "entrante" ed "uscente" siano di valore diverso, quindi il campo elettromagnetico nello spazio non risulta essere nulla. Il campo elettromagnetico non nullo provoca disturbi sui circuiti di segnale di linee adiacenti.

Quanto alla catenaria, invece, non so dirti nulla. Tranne per il fatto che la fune portante è alimentata e i vari pendini servono, oltre che per avere funzione portante, a mettere in parallelo i due conduttori.

[alfo84]

Ciao Fabrizio. Grazie mille per la tue risposte sempre precise e complete. Riguardo alla catenaria chiederò magari al prof spiegazioni più precise. Riguardo ai disturbi hai parlato di disturbi
ai circuiti di segnali delle linee adiacenti, cioè ti riferisci se ho capito bene ai circuiti di segnalamento. Giusto?

Io dal libro di cui ti parlavo ho riportato questo:

"Il ritorno della corrente nella cella libera non interessa il binario, eliminando il problema delle interferenze ai circuiti di binario", che ora mi è chiaro grazie a quello che tu hai detto, "e riducendo il disturbo indotto verso i conduttori paralleli", in quest' ultima frase per conduttori paralleli si riferisce al feeder e alla linea di contatto oppure come dici te ai circuiti di segnale?

Ciao,

Alfonso

[Fabrizio]

Ciao Alfonso. Tutti i disturbi si riferiscono sempre ai circuiti di segnale. Il sistema di segnalamento sfrutta come conduttori anche i binari e la catenaria (in passato, quando esisteva il telefono terra-treno, ora la catenaria non è più interessata). Quindi, ad esempio, sui binari, circolano sia le correnti (elevate) del circuito di potenza (alimentazione treno) che le correnti più piccole e a diverse frequenze del segnalamento. I circuiti quindi, di potenza e segnale, sono in comune (o almeno hanno parti in comune). Il disturbo viene indotto sul circuito, quindi viene introdotto sia sui circuiti di segnale che quelli di potenza. Tuttavia si deve considerare il valore assoluto dell'entità del disturbo. Nel caso dei circuiti di potenza l'entità del disturbo è minima. Ad esempio sui 3 kVcc della alimentazione treno il disturbo introduce delle piccole tensioni dell'ordine dei volt a una frequenza di 50 Hz, con il risultato che i 3 kVcc risulteranno "sporcati" di un segnale di pochi volt a frequenza di 50 Hz, cosa del tutto trascurabile, poiché le grandezze caratteristiche del sistema sono molto più grandi (per esempio di introducono 10V a fronte di 3000V).
Nel caso dei circuiti di segnalamento, invece, l'entità del disturbo non è trascurabile, poiché le grandezze caratteristiche del sistema sono paragonabili con le grandezze introdotte dal disturbo. I circuiti di segnalamento funzionano a bassa tensione a frequenze variabili (compresi i 50 Hz). I disturbi introducono sui circuiti basse tensioni a frequenza di 50 Hz, per esempio se un sistema di segnalamento funziona a 24V 50HZ e il disturbo introduce un segnale a 15V e 50 Hz, non si comprende più quale sia il segnale "giusto" e questo crea problemi (i valori li ho messi a caso, solo per esempio).

[alfo84]

Ok, quindi i disturbi riguardano essenzialmente i circuiti di segnale (ad esempio i circuiti di segnalamento) mentre nei circuiti di potenza (alimentazione delle linee) essendo le grandezze in gioco molto grandi i disturbi sono meno evidenti e sono tali da poterli trascurare.

Il prof però mi ha fatto saltare dal libro un capitolo riguardante proprio i sistemi di segnalamento (capitolo 3 del libro per la precisione) e quindi penso che non vuole che mi soffermi ad analizzare i disturbi che influenzano i circuiti di segnalamento.

Dovrò chiedergli quali disturbi dovrò trattare.

Ciao Fabrizio e grazie mille per le tue spiegazioni. Buon pomeriggio

[Fabrizio]

Prego Alfonso, figurati.
Forse, essendo che il libro tratta di linee AV, il capitolo riguarda il in senso stretto il funzionamento e le caratteristiche del segnalamento di tipo ETCS/ERMTS con cui queste linee sono attrezzate. Essendo questo un sistema di segnalamento via radio, non c'è interferenza fra i disturbi di tipo elettromagnetico e le frequenze radio a cui operano questi sistemi, essendo le frequenze radio a livello di MHz, molto più elevate delle frequenze dei disturbi. Sulle linee AV solo l'occupazione dei binari viene rilevata tramite le correnti di binario (nei livelli ERMTS 1 e 2, mentre per il livello 3, ancora non in uso, anche queste scompariranno) ma è un sistema molto poco sensibile ai disturbi di tipo elettromagnetico, essendo che praticamente è sufficiente solo rilevare se c'è o meno corto circuito fra le rotaie (rappresentato dagli assili dei treni stessi).

Sulle linee tradizionali invece, il sistema di Blocco Automatico a Correnti Codificate (BAcc), funziona immettendo sui circuiti di binario delle correnti a frequenza portante di 50 Hz, questo sistema è soggetto ai disturbi.

[alfo84]

Si in effetti lo immaginavo che con le frequenze radio si sarebbe risolto in parte il problema dei disturbi a 50Hz, però sai quello che non riesco a capire (forse mi sbaglio), hai parlato del sistema BAcc, supponendo che stiamo considerando una linea ferroviaria tradizionale alimentata 3kV in cc. Ora essendo un'alimentazione in continua perché c'è un disturbo con le correnti in alternata a frequenza 50Hz immesse sui circuiti di binario?

C'è qualcosa che io ingenuamente non considero oppure si riferisce al disturbo tra le due componenti continue?

Buona domenica a tutti

[alfo84]

Ah forse ho capito per linee tradizionali ti riferivi non ai 3kV in cc, bensì alla linea 25kV semplice e quindi sempre ad un'alimentazione in alternata. Giusto?

Peche per quanto riguarda la linea 3kV in cc probabilmente da quel po che ho capito non dovrebbe creare disturbi con i sistemi di segnalamento e di controllo.

[Fabrizio]

Non ho capito bene le domande, eventualmente se queste non sono le risposte che cercavi, chiederai di nuovo

I disturbi, innanzi tutto, sono sempre generati dai circuiti di potenza ( alimentazione treni) e hanno influenza sui circuiti di segnalamento.
I circuiti di potenza (alimentazione treni) delle linee tradizionali a 3 kV cc non sono in grado di generare disturbi (essendo alimentati in corrente continua), mentre i circuiti di potenza delle linee AV generano disturbi di tipo elettromagnetico.

I circuiti di alimentazione delle linee tradizionali a 3 kV cc non possono generare disturbi perché il campo elettromagnetico generato è di tipo stazionario. Un campo elettromagnetico stazionario non genera forze elettromotrici su conduttori fermi.

Chi subisce l'effetto dei disturbi sono sempre i circuiti di segnalamento e mai i circuiti di potenza. Questo perché sui circuiti di potenza sono in gioco grossi valori di tensioni e correnti, che non sono influenzati dai piccoli valori di tensione e corrente indotti dai disturbi. Inoltre i carichi che sono alimentati dai circuiti di potenza (motori delle locomotiva) sono poco sensibili ai disturbi.

Dai circuiti di potenza a 3 kV cc (alimentazione treni) delle linee tradizionali non vengono generati disturbi. I circuiti di segnalamento del BAcc funzionano iniettando nei circuiti di binario correnti alternate che hanno portante di 50 Hz. Su una linea tradizionale i due sistemi convivono senza disturbarsi tra di loro. Infatti l'alimentazione treni a 3 kV cc non genera disturbi di tipo elettromagnetico sui circuiti di segnale del BAcc, mentre i circuiti di segnale BAcc non sono in grado, per i piccoli valori di tensione e corrente in gioco, di disturbare i circuiti di alimentazione treni ( tra l'altro anche poco sensibili )

I circuiti di potenza delle linee AV (alimentazione treni a 25 kV c.a.) invece generano disturbi di tipo elettromagnetico che influiscono sui circuiti di segnalamento delle linee tradizionali (in particolare sul BAcc), mentre i disturbi non influiscono sui circuiti di potenza (alimentazione treni a 3 kV cc).

[Alex Corsico]

Il problema sui circuiti di segnalamento si riscontra dove le line AV alimentate a 25KV si avvicinano a quelle tradizionali. Prima dell'apertura delle linee si è provveduto a "mettere in sicurezza" gli imèianti alimentando la parte soggetta ai disturbi (circuiti di binario) cambiando l'alimentazione da 50Hz a 83,3 Hz con l'introduzione di gruppi convertitori e filtri in ricezione.

ciao

[alfo84]

Sono chiare le risposte, le linee a 3kV in continua non possono provocare disturbi ai circuiti di segnalamento siccome generano un campo elettromagnetico stazionario.

non ho capito però bene quello che voleva dire Alex, perche i disturbi ai circuiti di segnalamento si hanno maggiormente quando siamo al confine tra linee in AV e linee tradizionali a 3kV cc

[Alex Corsico]

Perchè i due sistemi tradizionale ed AV entrano in contatto e la possibilità di disturbi aumenta, mi ricordo queste misure: se una linea AV si trova a meno di 1000 metri da una linea con BAcc le linee tradizioanli devono essere attrezzate con gruppi convertitori e filtri, se un ACEI si trova a meno di 300 metri si deve provvedere alla stessa soluzione delle linne in BAcc.

ciao

[Fabrizio]

Esatto, quello che conta è la distanza. L'entità del disturbo dipende dalla distanza, per ovvie ragioni. Tanto più una linea tradizionale è lontana da una fonte di disturbo elettromagnetico tanto più gli effetti sono trascurabili, fino a diventare inesistenti oltre una certa distanza.

[alfo84]

Buona sera. Rileggendo i vostri chiarimenti qualcosa continua a sfuggirmi; mi spiego meglio:


Ho capito che sono le linee in alternata e non quelle in cc a creare disturbi elettromagnetici ai circuiti di segnalamento.
Ora quello che mi dà qualche è dubbio è questo: come fanno le linee in cc a disturbare le linee in alternata, e viceversa, quando giungono
al contatto, visto che le prime presentano un campo elettromagnetico stazionario mentre le seconde presentano un campo magnetico
variabile nel tempo?

E' questo quello che non capisco!

Ciao

[Fabrizio]

Le linee in corrente continua non disturbano mai nulla, perché il campo magnetico stazionario non è in grado di indurre forze elettromotrici su conduttori fermi.
Le linee di potenza (trazione treni a 25 kV) introducono disturbi sui sistemi di segnalamento delle linee tradizionali perché, producendo un campo magnetico variabile nel tempo, inducono sui conduttori dei sistemi di segnalamento forze elettromotrici (tensioni) e correnti che sono dello stesso ordine di grandezza dei valori caratteristici del sistema. Per esempio se un sistema BAcc funziona a 24 V con una portante di 50 Hz, le linee AV a 25 kV c.a. introducono sul sistema di segnalamento tensioni e correnti del valore, ad esempio, di 22 V 50 Hz. A questo punto sui sistemi di segnalamento si ha una tensione di 22V a 50 Hz che non dovrebbe esserci ma c'è, di conseguenza a bordo delle locomotiva non si sa se quei 22 V 50Hz sono inviati dalla centrale operativa per segnalare qualcosa o se sono da non considerare.

[alfo84]

Ho capito quindi l'interferenza tra linee AV e linee a 3kV cc riguarda il disturbo generato dalle linee AV che va ad interessare i circuiti di segnalazione appartenenti alle linee a 3kV in cc. Perfetto.

Scusate se ho insistito su questo punto ma avevo le idee confuse.

Buona serata

[alfo84]

Salve a tutti, sto cercando del materiale che descriva meglio i posti ausiliari (tra i quali i PPD, PPS, POC, ...) in una linea di alimentazione 2x25kV - 50Hz.

Qualcuno sa dove posso trovare qualcosa?

Ciao a tutti

[alfo84]

Ho letto su qualche articolo che nelle linee tradizionali a 3 kV in cc entrano in gioco le correnti sinusoidali per quanto riguarda i sistemi di blocco (BAcc). Ora non ho capito bene come nascono queste correnti visto che trattandosi di una linea in continua il binario deve essere attraversato da una corrente in cc. Qualcuno potrebbe aiutarmi giusto per capire a grandi linee il funzionamento di una linea in cc senza entrare troppi nei particolari e studiare tutto a fondo. Ciao a tutti

[Fabrizio]

......
Sulle linee tradizionali invece, il sistema di Blocco Automatico a Correnti Codificate (BAcc), funziona immettendo sui circuiti di binario delle correnti a frequenza portante di 50 Hz, ......

.... sui binari, circolano sia le correnti (elevate) del circuito di potenza (alimentazione treno) che le correnti più piccole e a diverse frequenze del segnalamento. I circuiti quindi, di potenza e segnale, sono in comune (o almeno hanno parti in comune).

A grandi linee, è tutto qui. In pratica il sistema di segnalamento in uso sulle linee tradizionali sfrutta anche i binari (che sono parte del circuito di alimentazione) come conduttori. Da qui che sulle linee tradizionali l'alimentazione dei treni è in corrente continua, mentre i sistemi di segnalamento funzionano in corrente alternata. Sui circuiti convivono quindi correnti alternate e continue, ma di valori caratteristici fra loro estremamente diversi. Il BAcc funziona con delle correnti a frequenza portante di 50 Hz (80 in vicinanza di linee AV) a cui vengono sovrapposte altre frequenze che servono per indicare l'aspetto dei segnali. Le correnti alternate sinusoidali in uso nei sistemi BAcc sono generate e modulate dai sistemi di segnalamento, vengono poi iniettate sui circuiti di binario per trasmettere alle locomotive le informazioni sull'aspetto dei segnali.

[alfo84]

Grazie milleFabrizio. Sei stato sintetico e chiaro nella spiegazione. Ciao

[alfo84]

Buongiorno a tutti, ho trovato nuove informazioni riguardo al problema che io stesso avevo posto sulla disposizione della fune portante e linea di contatto in quel modo.

Le linee di trazione aeree sono sostenute, per mezzo di sostegni, da sospensioni che si definiscono di tipo "trasversale" o "longitudinale", in base al loro posizionamento rispetto all'asse del binario. La sospensione di tipo trasversale è fatta in questo modo:


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Possiamo notare un'accentuata disposizione "a catenaria" della linea di contatto che comporta oscillazioni dell'organo di captazione (pantografo).
Ora se sono in gioco velocità elevate, come nel caso delle linee AV/AC, con questa struttura si possono verificare dei distacchi con conseguenti insorgenze di archi elettrici e possibili danneggiamenti sia al conduttore che allo stesso pantografo. Per questi motivi, quindi tale sospensione viene utilizzata per linee ferroviarie urbane (tranvie) o per linee extraurbane a velocità limitata.

Per le linee AV/AC, invece, si adotta uno schema di sospensione di tipo longitudinale:


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In questo caso la sospensione del filo di contatto viene realizzata con l'aggiunta della fune portante e dei pendini, i quali sono posizionati ad una distanza variabile gli uni dagli altri ed hanno lunghezze diverse tali però da garantire il parallelismo tra il filo di contatto ed il piano del ferro (e quindi il binario).
La fune portante oltre ad avere una funzione meccanica (cioè di sostegno), è anche un conduttore, però presenta una conducibilità elettrica di un ordine inferiore rispetto a quella della linea di contatto. Pertanto la maggior parte della corrente passa attraverso la linea di contatto. Attraverso il collegamento con i pendini, possiamo notare dal secondo disegno che fune portante e linea di contatto sono allo stesso potenziale. (trascurando le resistenze dei pendini!!!). Quello che dicevo io riguardo al campo magnetico non è corretto (avevo capito male).
Ciao,

Alfonso