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Note di trazione elettrica. Equipaggiamenti di comando e trazione

L'EQUIPAGGIAMENTO ELETTRICO DELLE MOTRICI STFER GRUPPO 90 

Le motrici dei quattro treni reversibili gr. 90 della STFER Castelli, costituiti da motrice e rimorchio pilota, sono equipaggiate con quattro motori CT144 da 87 CV l'uno, con un comando elettropneumatico ad accelerazione automatica General Electric PC5-L derivato dall'originario PC5 del 1919 con l'aggiunta di un dispositivo di riduzione automatica dell'eccitazione dei motori. L'avviatore PC5 è del tipo ad albero a camme che aziona direttamente i contatti del circuito di trazione; tutti i circuiti sono alimentati a tensione di linea.

Avviatore e invertitore di marcia.

L'albero a camme dell'avviatore che aziona i contatti dei circuiti di trazione e comando è mosso da un ingranaggio a cremagliera, che lo può spostare nei due sensi. La cremagliera è azionata da una coppia di cilindri pneumatici, nei quali l'aria compressa può essere immessa o scaricata dall'azione di due elettrovalvole VA (di ammissione o di avanzamento) e VS (di scarico o di retrocessione): la VA è di tipo diretto, ossia se eccitata immette aria nel cilindro corrispondente, mentre la VS è di tipo invertito, ossia se eccitata scarica il proprio cilindro.

Il funzionamento del sistema è il seguente:

• in condizioni di riposo entrambe le e.v. sono diseccitate, il cilindro lato A è in comunicazione con l'atmosfera, quello lato B è in pressione, la cremagliera si trova nella posizione estrema lato A e il cilindro dei contatti in posizione neutra;
• eccitando simultaneamente VA e VS si immette aria in A mentre B è posto in comunicazione con l'atmosfera e la cremagliera si sposta verso B azionando il cilindro dei contatti in senso orario;
• per arrestare la cremagliera in qualsiasi posizione è sufficiente diseccitare la VS, col che le pressioni in A e in B si equilibrano;
• la stessa situazione si presenta quando la cremagliera raggiunge il fine corsa;
• per riportarla in posizione di riposo da qualsiasi posizione basta diseccitare sia VA che VS.

L'avviatore è composto da due parti:

• la sezione azionamenti con otto camme che azionano direttamente i contatti del circuito di trazione (detti per semplicità contattori, anche se sono elementi puramente meccanici; ved. schema del circuito di trazione);
• la sezione comandi con due banchi di contatti sui quali strisciano apposite spazzole (ved. schema del circuito di comando).

L'invertitore di marcia è a comando elettropneumatico, con una elettrovalvola di tipo diretto per ogni senso di marcia.

Circuito di trazione.

Il reostato di avviamento è costituito da tre resistenze R1-3 e cinque contattori A1-5 mentre altri tre contattori S, P, G provvedono all'inserzione in serie o in parallelo dei quattro motori; tutti i contattori sono comandati dall'albero a camme dell'avviatore. Ogni motore dispone della propria sezione nell'invertitore e nelle coppie 1-3 e 2-4 i due motori sono tra loro in parallelo, così che l'equipaggiamento, dal punto di vista del circuito, può essere considerato a due motori. La tabella seguente dà le combinazioni dei contatti e il collegamento degli elementi del reostato nella sezione di trazione nell'avviatore.

Circuito di comando.

Avviatore. La sezione comandi dell'avviatore dispone di 11 posizioni con contatto di lavoro: la 0 nella quale i circuiti di trazione e di comando sono aperti, le 1-5 di marcia con motori in serie delle quali le 1-4 reostatiche e la 5 con reostato escluso, una posizione di transizione da serie a parallelo e 4 posizioni di marcia con motori in parallelo delle quali le 6-8 reostatiche e la 9 con reostato escluso. Oltre alle posizioni stabili k, l'avviatore dispone di 9 posizioni poste fra quelle stabili con altrettanti contatti (detti di interposizione) int, la funzione dei quali risulterà chiara dal seguito.

Relè di accelerazione. Controlla l'avanzamento dell'avviatore; viene fatto attrarre inizialmente su un primo avvolgimento (bobina voltmetrica RAv), mantenendosi poi su un secondo avvolgimento (bobina amperometrica RAa) posto in serie ad una coppia di motori, tarato in modo da dar luogo alla caduta del relè quando la corrente scende al di sotto di una data soglia.

Sequenza di avviamento.

• Controller in pos. O. Il circuito di comando non è alimentato, i relè sono caduti, l'avviatore si trova in pos. 0 nella quale i contattori del circ. di trazione sono aperti. Per avviare il rotabile nelle posizioni seguenti il comando dell'invertitore deve essere portato in pos. avanti o indietro.
• Id. in pos. M. Si alimenta il filo 2; a seconda della posizione del comando dell'invertitore, lo stesso si predispone per il senso di marcia prescelto con l'eccitazione della relativa elettrovalvola AV o IND, in serie alla quale eccita anche l'interruttore di linea IL che chiude in il il circuito di trazione; in conseguenza si alimenta l'elettrovalvola di ammissione VA dell'avviatore che pone in pressione il relativo cilindro; sempre dal filo 2, attraverso 2-2C sul primo contatto di interposizione, eccita l'e.v. VS in serie alle bobine BA e RAv; con VS eccitata il relativo cilindro si scarica e l'avviatore avanza di un passo, arrestandosi in 1 dove VS diseccita per interruzione di 2-2C; nel circ. di trazione chiudono i contattori S (motori in serie) ed A3 (inclusione reostato) e il rotabile si avvia.
• Id in pos. S. Si alimentano i fili 1 e 2; dal filo 1, AVV in pos. 1, si alimenta la VS attraverso il contatto ra di RA, che è certamente caduto per la ridotta corrente assorbita dai motori in questa fase. La VS, eccitata, scarica il proprio cilindro e l'avviatore avanza di un passo portandosi sul contatto di interposizione 1/2; la VS seguita ad essere alimentata in serie alla bobina voltmetrica RAv di RA, che eccita, mentre l'avviatore passa in pos. 2, dove l'alimentazione di RAv e VS è interrotta e il relè di accelerazione si tiene sul proprio avvolgimento amperometrico RAa (ved. schema del circ. di trazione). Al ridursi della corrente di trazione sotto la soglia di taratura, RA cade e si chiude il circuito dal filo 1 attraverso ra per una nuova eccitazione di VS ed un successivo passo in avanti dell'avviatore.
  Seguita lo stesso funzionamento, con successive eccitazioni di VS ed RA, fino a che l'avviatore giunge in pos. 5 dove, per interruzione del filo 1, si arresta; nel circ. di trazione sono eccitati S, A1, A2, A3 con collegamento in serie dei motori e reostato completamente escluso.
• Id. in pos. P. Si alimentano i fili 1, 2 e 3; dal filo 3, AVV in pos. 5, si alimenta la VS se RA è caduto; se RA è ancora attratto, ad es. perchè il conducente è passato direttamente, a rotabile fermo, da O a P, si attende la riduzione della corrente di trazione al disotto del valore di taratura di RA per procedere oltre. Segue lo stesso funzionamento visto per il controller in S, con la differenza che nelle pos. da 6 a 9 di AVV sono chiusi i contattori P e G in luogo di S e i motori sono collegati in parallelo. La sequenza di avviamento termina in pos. 9 di AVV nella quale il filo 1 non è alimentato e l'avviatore resta stabilmente nella posizione raggiunta.

Avviamento non automatico. Se, dopo aver portato il controller in M o in P, il conducente aziona la levetta di comando dell'interruttore avanz. man. eccita il relè AM; con am e ba chiusi è cortocircuitato il contatto del relè di accelerazione e l'avviatore si porta nella successiva posizione stabile indipendentemente dal valore della corrente nei motori. Ciò dà la possibilità di far avanzare l'avviatore qualora il relè di accelerazione non riesca a ricadere a causa di eccessivo sforzo richiesto al rotabile. Il relè BA eccita in serie a RAv e inibisce l'azione di AM durante la fase di preeccitazione di RA.

Retrocessione del controller. Riportando il controller ad O da qualsiasi posizione, diseccitano entrambe le elettrovalvole e l'avviatore si riporta in pos. 0. Dallo schema sembrerebbe che riportando il controller da S o P ad M durante l'avanzamento dell'avviatore, questo di arresti e possa riprendere l'avanzamento quando il controller torni in S o P; ciò darebbe la possibilità di un avviamento non automatico con la sola manovra del controller, ma non sembra che questa possibilità fosse prevista.

Riduzione automatica di eccitazione. Il contattore multiplo SH inserisce le resistenze di derivazione dei campi (shunt) dei motori con i contatti sh1-4 (ved. circ. di trazione); SH eccita a fine parallelo (avviatore in pos. 9) dal filo 2 e da un contatto di riposo di un relè amperometrico RS opportunamente tarato, che cade quando la corrente in una coppia di motori è scesa sotto una determinata soglia a seguito dell'aumentata velocità del rotabile. Il dispositivo è escludibile con l'interruttore escl. Dallo schema, SH prenderebbe tenuta sul filo 2 da un proprio contatto e cadrebbe quindi solo al riporto del controller a O, ciò che non sembra corretto perchè si avrebbe la marcia a campo ridotto anche ad un successivo rallentamento del rotabile.

Comando multiplo. Da documento STEFER si ha che il circuito è previsto per il comando della motrice da rimorchio pilota, ma non ammette l'accoppiamento in multiplo di due motrici. Il cavo di comando (1 nelle immagini che seguono) è a 10 conduttori, dei quali 7 utilizzati per le funzioni sopra elencate e i restanti tre per portare la tensione di linea al controller del rimorchio (filo 10) e per l'illuminazione interna dei due rotabili (fili 8, 9). L'iniziale presa di corrente a rotella presente solo sulla motrice fu sostituita, verso il 1935, da pantografi sia sulla motrice che sul rimorchio pilota e fu aggiunto un secondo accoppiatore (2 in fig.) tra i rotabili per poter alimentare il circuito di trazione dal pantografo del rimorchio quando quest'ultimo si trova in testa, disposizione necessaria per il comando degli scambi elettrici e dei dispositivi di segnalazione.

Rimorchio pilota 293; treno 94.

Avviatore PC5.

Fonti. - Quanto sopra è stato dedotto principalmente da un articolo su General Electric Review, vol. XXII, n. 1 (gennaio 1919); lo schema allegato al libretto di esercizio STEFER presenta errori che ne renderebbero impossibile il funzionamento.

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Ultimo aggiornamento: mercoledì 06 dicembre 2023