Approfondimenti

Azionamenti in Corrente Continua di tipo tradizionale

1 - Generalità
2 - Avviamento
3 - Regolazione della velocità
4 - Inversione della marcia


Generalità

Sono denominati tradizionali quegli azionamenti per i quali non si fa alcun uso di convertitori elettronici di potenza nel circuito di trazione la cui configurazione consente ai motori di essere alimentati direttamente dalla linea di contatto a mezzo dell' interposizione di reostati e con opportune combinazioni serie-parallelo degli stessi.
Questo tipo di azionamento, prima dello sviluppo dell'elettronica di potenza, è stato installato per molti anni su diverse locomotive elettriche delle FS a 3000 V c.c. quali quelle appartenenti al gruppo E.326, E.424, E.428, E.626, E.636, E.645, E.646, E.444, fatta eccezione di eventuali unità sperimentali che sono state equipaggiate con convertitori statici.


Avviamento

Durante la fase di avviamento bisogna sempre rispettare i limiti di aderenza che impongono uno sforzo di trazione praticamente costante per basse velocità. Nel caso della trazione con motori in C.C., quindi, bisogna fare in modo che la corrente di spunto non superi un certo valore predeterminato.
Nel caso si supponga di utilizzare un solo motore di trazione, la regolazione della corrente di avviamento può essere effettuata mediante l'inserimento in serie ad esso di un reostato di avviamento munito di una serie di gradini che ne permettono una esclusione graduale fino a collegare direttamente il motore alla linea di alimentazione. Nella realtà tale reostato è costituito da elementi in serie di resistenza R1, R2, …, Rn che vengono progressivamente cortocircuitati mediante la chiusura di contattori.

Andamento della corrente in funzione della velocità.


Come è possibile vedere dal diagramma, durante la fase di avviamento reostatica, la corrente nel motore non è perfettamente costante ma oscilla tra due valori IA ed IB che risultano tanto più vicini quanto più numerose saranno le posizioni reostatiche intermedie.
Nella realtà il mezzo di trazione è munito di più motori, pertanto, la fase di avviamento viene effettuata collegando tutti i motori in serie tra loro e con il reostato di avviamento. Quest'ultimo viene gradualmente escluso fino ad ottenere la prima posizione economica di marcia con i motori in serie a pieno campo. Ciò è quanto accadeva, ad esempio, sulle locomotive elettriche delle FS E.424 dotate di un reostato composto da elementi in ghisa del valore complessivo di 28.5 Ohm e di quattro motori di trazione che, nella fase di avviamento, erano collegati tutti in serie tra loro per poter limitare in modo conveniente la corrente e quindi lo sforzo di trazione nel rispetto dei limiti di aderenza.

Il passaggio da una posizione reostatica alla successiva può essere, oltre che comandata direttamente dall'operatore, anche eseguita automaticamente da appositi circuiti in modo da realizzare un avviamento automatico.


Regolazione della velocità

La regolazione di velocità di un motore a corrente continua può essere effettuata nei seguenti due modi:

  • Variando la tensione di alimentazione ai suoi morsetti
  • Regolando opportunamente il campo (indebolimento)

In un mezzo di trazione ferroviaria la regolazione della velocità con il primo metodo (variazione della tensione di alimentazione) viene effettuata con opportuni gruppi di collegamento serie-parallelo dei motori di trazione in modo da variare l'alimetazione di essi fino a portarla al valore nominale.
L'indebolimento del campo, invece, è effettuato mediante la variazione del numero di spire attive di ciascun polo principale oppure mediante l'applicazione di un derivatore induttivo in parallelo all'avvolgimento di campo di ciascun motore di trazione.

Le locomotive elettriche del gruppo E.626, ad esempio, utilizzavano 6 motori di trazione a 4 poli ad eccitazione serie ciascuno con tensione nominale di 1500 V e così configurabili:

  • Serie (S)
  • Serie-parallelo (SP1) con due gruppi in parallelo ciascuno formato da tre motori
  • Serie-parallelo (SP2) con tre gruppi in parallelo ciascuno formato da due motori

Schema semplificato del circuito di trazione del locomotore E.626


Alle tre combinazioni suddette, si affiancavano altre tre corrispondenti ad un grado di indebolimento del campo induttore ottenuto mediante shuntaggio induttivo.


Inversione della marcia

L'inversione della marcia di un motore a corrente continua può essere realizzata nei due modi seguenti:

  • Invertendo le connessioni dell'avvolgimento di campo
  • Invertendo le connessioni dell' avvolgimento di indotto

Per effettuare tale inversione, è necessario utilizzare un certo numero di sezionatori che insieme costituiscono il dispositivo denominato invertitore di marcia.
Il comando dell'inversione di marcia può essere diretto se l'albero dell'invertitore viene manovrato a mano mediante una leva, oppure indiretto, se il comando è di tipo elettropneumatico. In entrambi i casi, comunque, l'invertitore è provvisto di un sistema di blocco meccanico che ne impedisce la manovra quando il circuito di trazione è attraversato da corrente.