Classificazione Sistemi di propulsione terrestri

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Classificazione

Sistemi di propulsione terrestri

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Trasporti terrestri

• Profilo altimetrico ( 3 % , 4/1000 )

• Profilo planimetrico ( raggio di curvatura,

accelerazione max in curva, accelerazione compensata)

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Trasporti terrestri

• Strada ferrata ( massicciata , traverse ,rotaia , giunti ,conicità 1/20,scartamento )

scartamento EU 1435 (+5 ; -2) Spagna ( vecchio) 1676 mm Russia ( 1524 mm)

scartamenti ridotti 950,1000, 1067 mm

• Strada ordinaria (asfalto, porfido, cemento)

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PROPULSIONE

• Caratteristiche

• Parametri significativi ( tecnici, economici)

• Diagrammi F-V

• Diagrammi C- n

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Configurazione

propulsore

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Parametri propulsione

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Coppia = f(v)

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Motore in corrente continua per trazione

Richiami principi

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Macchine in corrente continua eccitate in serie

V= E + Ra* I_arma C = k * Flux * I_arma

Giri = ( V-Ra*I_arma) /( ko * Flux )

Giri = eq ( k1* V /Flux)

Flux = k2*I_ecc = k2*(CR/100)*I_arma Sh% = 100-CR%

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4 motori in serie

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Parallelo di 2 motori in serie

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ESEMPI DI PROPULSIONE

FERROVIARIA

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Rodiggio

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Sistemi ferroviari a trazione elettrica

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Generalità sui

sistemi elettrici di trazione

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Vantaggi della trazione elettrica

Prestazione dei motori elettrici

• Elevata densità di potenza

• Capacità di sovraccarico (accelerazioni/decelerazioni elevate)

• Reversibilità che permette l’uso della frenatura elettrica Flessibilità

• Adattabilità alle diverse condizioni di marcia senza penalizzare il rendimento

• Possibilità di sfruttare diverse fonti di energia

• Varietà nella scelta dei motori (c.c., asincrono, sincrono) Economicità e compatibilità ambientale

• Emissioni fortemente ridotte (teoricamente nulle)

• Bassa rumorosità del motore elettrico

• Manutenzione limitata sulla parte elettrica ed elettronica

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Applicazioni “ideali”

-

Trasporti urbani di massa (metro, tram ,filobus ,bus elettrici ibridi)

--Trasporti AV di massa su medie distanza

--Treni regionali ( EMU)

--Trasporto urbano privato (auto elettrica in futuro)

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Alimentazione elettrica ferroviaria

SISTEMA MONOFASE 15 kV–16 2/3 Hz (Germania, Norvegia..)

SISTEMA MONOFASE 25 kV–50 Hz (Francia, Italia,Gran Bretagna, Giappone)

SISTEMA 3 kV DC (Italia,Spagna,Russia)

SISTEMA 750 V-1500 V DC (Gran Bretagna-Francia)

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SISTEMA 750 V-1500 V DC (metro , tram , filobus : tutte le nazioni)

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Sistemi di propulsione

per le differenti catenarie

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Sistemi di alimentazione Prima dell’avvento dei convertitori

Dopo con i convertitori

Monofase 15 KV 16 2/3 Monofase 25 KV 50 Hz Monofase 25 KV 60 Hz Trifase 10 KV 50 Hz

Motore monofase a collettore.

Motore DC a corrente ondulata

Motore asincrono + reostato

4Q + inverter+asincrono 4Q + inverter + sincrono NA

Linea a 3 KV DC Motore DC + reostato Chopper + motore DC Inverter + motore asinc.

Inverter + motore sinc.

Chopper + inverter + asin Linea a 1500 V DC

Linea a 750 V DC

Motore DC + reostato Chopper + motore DC Inverter + motore asinc.

Inverter + motore sinc.

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Power rail terza rotaia

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Sistemi induttivi

di alimentazione

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Questo sistema innovativo di alimentazione (Bombardier) prevede due circuiti accoppiate magneticamente :

• Uno posto sotto al veicolo ( generalmente i ricevitori di potenza a bordo sono 2 , posti sempre alle estremità del veicolo ;

• l’altro posto lungo la linea .

Ciascun ricevitore è connesso ad una unità di potenza posta sul tetto del veicolo che gestisce la carica delle batterie ,( anche loro poste sul tetto), quando il veicolo è in carica , e alimenta i motori di trazione durante la fase di avviamento.

In frenatura regenerativa provvede anche a caricare le batterie.

L’avvolgimento primario posto a terra fra i binari, lungo generalmente 9 m) , alimentato dagli inverter di terra , viene energizzato solo quando è

presente il veicolo.

La fase di carica dura mediamente 20 sec.

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Sistema

di alimentazione

STREAM

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Nei centri storici, nelle aree ad elevato pregio architettonico o paesaggistico, la presenza di palificazioni, tiranti di sostegno e della linea di alimentazione elettrica costituiscono una grave fonte di “inquinamento visivo”

Sono state pertanto sviluppate diverse soluzioni di alimentazione del sistema di trasporto elettrificato con linea di contatto a terra (senza catenaria) .

Di seguito si presenta la soluzione denominata STREAM.

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Nel campo dei trasporti, Stream era un acronimo che stava per "Sistema di TRasporto Elettrico ad Attrazione Magnetica" .

Il progetto prevedeva l'utilizzo di una canalina realizzata in fibra di vetro, posizionata a livello del manto stradale come una rotaia, dalla quale le vetture sperimentali traevano l'energia elettrica per alimentarsi attraverso un captatore installato nella parte inferiore dell'autobus che "toccava" la stessa canalina; il sistema era costituito da una banda in rame su di un supporto magnetico, che correva all'interno della canalina.

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La canalina realizzata in materiale composito era pertanto isolante, la vettura dotata di uno specifico pattino magnetico transitando sulla canalina sollevava la banda di rame permettendo il contatto con lo strisciante e quindi il collegamento elettrico.

Tale sistema permetteva quindi la realizzazione di un sistema di trasporto elettrico ad alta capacità con un costo infrastrutturale leggermente superiore a quello del filobus (che necessita delle sola linea aerea) e inferiore a quello dei tram(che richiedono linea aerea e binari) senza le linee aeree giudicate spesso antiestetiche.

.

L’applicazione STREAM , perfezionata successivamente, è stata poi estesa anche ai Tram con il nome di TRAMWAVE.

Di seguito sono riportate alcune immagini delle due relizzazioni

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Modulo di linea TramWave

3/5 m

TRAMWAVE

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54

TRAMWAVE installato sulla pista di prova a Napoli.

Stress test in condizioni inusuali ed estreme.

TRAMWAVE

Applicazione tranviaria

²

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55

Interfaccia veicolo – Linea di contatto a terra

TRAMWAVE

captatore

pantografo

Carrello del veicolo

Linea di contatto

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Caratteristiche_veicoli elettrici

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Caratteristiche principali

dei veicoli elettrici

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Caratteristiche principali dei veicoli ( Filobus)

Veicolo V_max Potenza Pot/Mass Massa Posti Lungh. Largh.

Rimini 60 103 6.05 17 100 12 2.5

N zelanda 65 113 8.07 14 100 11 2.5

Sanremo 60 113 6.38 17.7 105 12 2.5

Napoli ANM

60 145 7.63 19 91 12 2.5

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Caratteristiche principali dei veicoli ( TRAM / LRV )

Hannover 80 580 14.5 39.8 155 25.66 2.65

Citadis 70 560 14.7 37.9 205 30.00 2.65

Regio Citadis

100 600 10.5 57.3 230 36.5 2.65

Dormstad 70 380 11.8 32.2 170 27.64 2.40

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Caratteristiche principali dei veicoli ( Metro )

BR 4323 140 2350 22.4 105 544 67.40 3.02

Kopenag 120 1720 13.9 123.8 696 83.78 3.60

BR 474 100 2840 27.8 102 514 66.00 3.01

Hamburg 80 1000 12.9 77.6 570 60.28 2.58

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Caratteristiche principali dei veicoli ( Regionali )

Coradia Lint 41/H

120 630 9.70 65 234 41.89 2.75

Coradia Lint

120 630 700

9.9 11.0

63.5 220 300

41.89 2.75

Coradia Lirex

160 3000 15.9 188 924 105.00 3.26

Coradia lirex

160 200

800 2500

5.0 15.6

160 320 320

47.9 93.6

3.00

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Caratteristiche principali dei veicoli ( AV )

TGV duplex

300 8800 20.7 425 510 200.0 2.90

Eurostar 300 12200 18.3 665 578 393.5 2.82

TGV Thalys

300 8800 23.0 383 377 200.00 2.90

V250 250 5500 11.34 485 546 200.90 2.87

ETR 500 300 8800 13.75 640 671 354.00 3.020

ETR 1000 360 9800 19.60 500 600 202 2.924

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Locomotive

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Caratteristiche principali dei veicoli ( Locomotive )

E402 A 220 5200 59.77 87 Na 18.440 3.00

E402B 220 5600 63.63 88 Na 19.420 3.024

E403 180 5600 65.11 86 Na 19.420 3.024

E412 200 6000

5500

68.96 87 Na 19.40 2.85

E 464 160 3000 41.66 72 Na 15.13 2.85

E444 200 4.020 48.43 83 Na 16.80 2.85

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Caratteristiche principali dei veicoli ( Locomotive )

E 626 95 1850 19.57 94.5 Na 14.95 3.20

E632 160 4350 41.03 106 Na 17.80 3.02

E 636 110 1660 16.43 101 Na 18.25 3.20

E646 150 3480 31.07 112 Na 18.25 3.20

E656 160 4200 35.00 120 Na 18.29 3.20

E652 160 4900 46.22 106 Na 17.80 3.20

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Lay out locomotiva con motori in

corrente continua

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Lay out locomotiva con motori in

corrente alternata

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