Buongiorno a tutti amici,
Da diverso tempo avrei voluto aprire un topic apposito sulla temperatura che raggiungono i motori delle varie locomotive.
Le domande sono queste:

1) Su una locomotiva reostatica come la E656 che temperatura raggiunge un motore di trazione a livelli massimi consentiti di trazione (ammettiamo di essere con combinazione dei motori in PP e con un treno di 500T)? Lo stesso reostato che temperatura raggiunge?

2) Sempre sulla nostra E656 il ventilatore del reostato parte in automatico, quando invece lo si da partire direttamente dal banco di guida? La ventilazione dei motori di quanto riesce a diminuire la temperatura? E a fine corsa sarebbe consigliabile lasciarli attivi ancora?


Su ragazzi divertiamoci a sapere di più!


Saluti

Luigi

La temperatura massima che può raggiungere un motore di trazione dipende dalla classe di isolamento, ovvero dal tipo di isolamento usato per la costruzione delle parti isolanti del motore. Il principale problema riguarda la diminuzione del tempo di vita degli isolamenti all'aumentare della temperatura. Nei motori in cc il problema è più sentito sul collettore, molto sollecitato termicamente, nei motori asincroni trifase si hanno meno problemi termici.

Riporto qui una sintesi delle classi di isolamento, la temperatura indica la massima temperatura ammessa per esercizio a tempo indeterminato

Y (cotone,carta,poliacrilato,polietilene)= 90°
A (cotone,seta,cellulosa,smalti a base di poliammidi)= 105°
F (fibra di vetro, agglomerati di mica)= 155°
H (tessuto di vetro, agglomerati di mica,elastomeri di silicone)= 180°
E (smalti a base di resine epossidiche, pellicole di polietene)= 120°
B (fibra di vetro)= 130°

negli esempi ho riportato solo alcuni materiali, tanto per rendere l'idea, ma i materiali impiegati sono di diverse tipologie e in continuo sviluppo e inoltre la massima temperatura di esercizio può essere diversa anche per lo stesso materiale a seconda del tipo di lavorazione a cui è stato sottoposto.
Le temperature indicate non sono quelle massime assolute, piccole sovratemperature sono ammesse tenendo conto che ciò provoca una diminuzione del tempo di vita degli isolamenti.

E' sicuramente utile lasciare in ventilazione il motore di trazione a macchina ferma, specie se nell'ultimo periodo si è richiesta al motore una prestazione elevata, questo per favorire un più rapido smaltimento del calore e diminuire il tempo di durata delle alte temperature, dannose per gli isolamenti.

Molto interessante...a quanto sembra la classe di isolamento non è ripartita in base alla temperatura "massima" di esercizio...qual è il criterio che le fa contraddistinguere?

Ciao Mattia, si la classe di isolamento è ripartita in base alla massima temperatura che un isolamento può raggiungere in servizio continuativo (S1). Sono invece i tipi di isolamento a non essere suddivisi in classi, ad esempio un isolamento realizzato in fibra di vetro non è automaticamente in classe B, mentre è automaticamente in classe B un qualsiasi isolamento, comunque realizzato e in qualunque materiale, purchè in servizio continuativo possa sopportare i 130°C.

Classe
Y = 90°
A = 105°
F = 155°
H = 180°
E = 120°
B = 130°

Come e con quale materiale è poi realizzato l'isolamento, questo non vuol dire nulla al fine della classificazione dell'isolamento nelle classi previste.
Forse tu intendi dire che nella realtà un materiale isolante può raggiungere, senza perdere le sua proprietà isolanti, temperature anche di molto superiori a quelle previste per le classi di isolamento. Questo è vero, si usa questa classificazione perchè l'isolamento deve garantire le proprietà per un elevato numero di anni (solitamente almeno 20), quindi si fa riferimento alla temperatura che quell'isolamento può sopportare per tutta la durata di vita senza perdere le proprie caratteristiche. Si può infatti mandare in sovratemperatura un isolamento senza che si verifichino danni (fino ad un certo limite), ma questo comporterà ogni volta una perdita in termini di durata dell'isolamento stesso. Non ha inoltre molto senso dire che un isolante è di una certa classe. Sono gli isolamenti, ovvero il complesso di materiale isolante e modalità di posa/lavorazione, a poter essere classificati in una certa classe.

Fabrizio

I motori delle E656 cioè gli 82-400 FS, ricordando sempre che sono doppi, cioè hanno una carcassa unica e due indotti permanentemente collegati in serie tra loro, hanno l'isolamento degli avvolgimenti di eccitazione in classe F e quelli di indotto in classe H.
Se fai due conti sulla tabella di Fabrizio, teoricamente sarebbero proggettati per resistere a 180°, ma per esperienza (nel mio impiego, lavoro anche sui motori asincroni) molto difficilmente superano i 120/130 gradi sotto-sforzo anche perchè devi considerare sempre che sono in funzione i motoventilatori per il raffreddamento.
Poi in PP considera che ormai se sceso con l'assorbimento, quindi minor stress per gli indotti, per farti un esempio, in PP a 990 giri/min hai una potenza assorbita di 750 Kw a 1.000 V e una corrente assorbita di 350 A mentre in P a parità di giri avrai una potenza assorbita di 525 Kw a 750 V e un assorbimento di 400 A.


Il reostato è raffreddato da 7 gruppi motoventilatori da 1,3 Kw posizionati nelle semicasse sotto ai pacchi, sono comandati termostaticamente con campo che và dai 50° (spegnimento) ai 65° (accensione) accensione VR verde, superamento dei 65° accensione IVR rossa e temperatura max "critica" superiore di 200° C accensione lampeggiante spia VR verde.
L'attivazione a fine impiego è sempre gestita termostaticamente.

Ti allego due pagine del libro delle avarie del 656.

Un saluto.
Alex

Ottima spiegazione e contributi, grazie, sì, effettivamente non avevo recepito la durata dei 20 anni per l'isolamento...grazie mille

Mi è capitato spesso di essere in stazione con un E656 in sosta in attesa di partenza. Ricordo che un macchinista arrivato in stazione ha spento la ventilazione dei motori e vi posso giurare che arrivava un calore dai carrelli paurosa (parliamo del 24 Luglio). Allora in questo caso non sarebbe stato meglio lasciare la ventilazione inserita anche se può esser fastidiosa per i meno "appassionati"?

Ovviamente parliamo del periodo estivo dove un Caimanone, magari di servizio ad IC, ne ha di Km da percorrere.

Molto interessante Pizza, grazie per la condivisione. Prego mattia646, non sono sicuro che gli anni siano effettivamente 20, comunque l'idea generale è quella. Ovvero che rimanendo entro il limite di temperatura l'isolamento è garantito per il tempo di progetto, alzandola il decadimento delle proprietà è precoce.

Fabrizio

Usiamo anche quest'altro in riferimento alla temperatura dei motori che può raggiungere la E444.

hai invertito i valori di assorbimento a parità di giri e di campo saranno 350A in P e 400A in PP?

Posso sfruttare il titolo generico per una domanda su un altro genere di motori?
Precisamente quelli Diesel: a quali temperature deve rimanere l'acqua di raffreddamento perchè il motore funzioni in maniera ottimale?
So che nelle giornate fredde si deve persino preriscaldare il circuito di raffreddamento.

Provo a darti una risposta...

La D445 ha una caldaia Webasto che a freddo porta l'acqua ad una temperatura di circa 45/50°. Con l'avviamento del motore solitamente la temperatura si eleva di qualche grado superiore rispetto all'accensione.

Purtroppo non saprei risponderti in maniera precisa. Ogni parte del motore è soggetta a variabili termiche non valutabili, almeno da me. Gli avvolgimenti dello statore, dei poli ausiliari, raggiungono un valore, gli avvolgimenti di indotto, un'alta e così anche il collettore, anche se per quest'ultimo direi che si raggiungono temperature maggiori, visto come è sollecitato. Quello che ti posso dire è che, in sede di visita "Normale", in arrivo, appoggiandoci la mano, questa non subiva offese per scottature, però riguardava la carcassa del motore. All'interno le cose magari erano diverse. E' importante verificare le condizioni dei condotti di ventilazione. Chi ha progettato i motori, ha previsto che si potessero raggiungere determinate temperature originate non solo da effetto Joule negli avvolgimenti, ma anche quelle dovute alle perdite del ferro, isteresi dovuta alle forze coercitive magnetiche, ecc.ecc. Ma tutto dovrebbe essere stato calcolato alla perfezione, sempre che la macchina sia condotta in maniera appropriata e nei limiti dei valori continuativi. Gli organi che raggiungevano temperature elevate e qualche volta, decisamente anomale, erano gli organi meccanici (non delle 444) relativi ai cuscinetti degli assi cavi del 646 e simili. A volte capitava, dopo un'ora dall'arrivo, di non riuscire ad appoggiarci la mano sopra e questo denotava una cattiva condizione dei cuscinetti. A questo punto la macchina veniva fermata per controlli. Nel mio percorso da macchinista ne avrò fermate almeno una ventina.

Come dice giustamente Guido, nei motori, soprattutto quelli in corrente continua, le temperature dei vari organi raggiungono temperature diverse. Diverso è per i motori ascincroni, caratterizzati da una distribuzione di temperatura più uniforme. Nei motori in c.c. l'organo che raggiunge le temperature più elevate è il collettore. Sulle lamelle infatti si hanno i valori di densità di corrente più elevati. I motori delle E444R hanno isolamento dei collettori in classe H, atto a raggiungere i 120°C. Non so però dirti quali valori raggiungano effettivamente. Per quel che riguarda la temperatura di esercizio dei motori delle D445 ho cercato sullo speciale dedicato alle diesel unifiacate, ma non ho trovato alcun valore. Tuttavia per i motori termici solitamente si lavora con una temperatura del liquido di raffreddamento a circa 90° per ottenere un buon rendimento. Idealmente sarebbe opportuno che il calore liberato durante la combustione non sia ceduto al di fuori del cilindro, tutto il calore sviluppato dalla combustione dovrebbe essere trasformato in energia meccanica e la parte eccedente scaricata ai gas di scarico. Il calore ceduto attraverso le pareti è da considerarsi una perdita (quello scaricato ai gas di scarico, è una quantità prefissata dipendente dalle leggi termodinamiche). Mantenendo il liquido di raffreddamento ad elevate temperature si riduce questo trasferimento di calore che va in perdite. Oltre certi limiti di temperatura non è possibile spingersi per non sollecitare troppo la resistenza meccanica degli apparati, 90° per la temperatura dei liquidi di raffreddamento è un buon compromesso.