Recuperare energia dai treni?

[S-Bahn]

Potrebbe non succedere nulla, a parte il differenziale che dovrebbe saltare all'istante perchè non vede più equivalenza di corrente tra fase e neutro.

La catenaria a bifilare è certamente una complicazione e una limitazione sulla velocità ma, come avevamo detto, è determinante il problema delle poche velocità fisse di funzionamento.

[O 303]

Mah, il discorso del differenziale si potrebbe anche aggirare mettendo dei differenziali meno sensibili, nelle applicazioni industriali capita di farlo. Il vero limite può invece essere costituito dalla velocità di sincronismo, che dipende dalla frequenza e dal numero delle coppie polari. La frequenza di rete era difficile variarla, si poteva agire sul numero delle coppie polari, ma più coppie polari ha il motore, più è complicato da realizzare. Inoltre bisognava tenere conto dei fattori demoltiplicativi e di coppia. Il motore asincrono è robustissimo, però non ha una gran coppia allo spunto. Al contrario dei motori a corrente continua con eccitazione in serie!

[S-Bahn]

Sono due argomenti diversi. OK per quello che dici sulle caratteristiche del motore sincrono.

Sugli inpianti con la terra collegata al neutro, non sono né elettrotecnoco né elettricisa ma credo che un differeziale salterebbe con qualunque taratura perchè la corrente che fluisce dal neutro sarebbe comunque molto diversa da quella che fluisce dalla fase, visto la quota importante che scaricherebbe a terra invece di fluire dal neutro.
E comunque si parla di altri impianti, non credo prorpio che le locomotive trifase avessero installati interruttori differenziali

[MünchnerFax]

In realtà con la riduzione della frequenza (funzionamento ad alto numero di poli) e l'inserimento del reostato di rotore si poteva tranquillamente ottenere una elevata coppia di spunto, con due svantaggi: 1) la locomotiva diventa una stufa (ma è lo stesso nelle macchine in continua con avviamento tradizionale a reostato), 2) il rotore avvolto con anelli striscianti e tutto il contorno era una complicazione tecnica notevole.

[midlander]

2) il rotore avvolto con anelli striscianti

mi ero ripromesso di non rientrare in qeusto thread senza recuperare le mie dispense di elettrotecnica, ma son abbastanza sicuro che il motore trifase non usa contatti striscianti.

[MünchnerFax]

Quello a gabbia di scoiattolo no, ma quello a rotore avvolto con reostato sì, per forza di cose. Qui un rotore avvolto, giustappunto da un sito di ferrovie.
Qui qualche cosa da leggere per chi vuol farsi venire il mal di testa, dalle parti di pagina 38-39. Riassuntino: collegando opportunamente gli avvolgimenti di rotore tramite resistenze si può plasmare la caratteristica meccanica della macchina, ovvero coppia in funione dello scorrimento.

[S-Bahn]

Ma a patto di complicazioni e ridotta affidabilità che annullano la semplicità e la robustezza del trifase, per cui il gioco non vale la candela.
Oggi con azionamenti a tensione e frequenza variabili applicate ai motori in corrente alternata tutto questo è superato e si coniugano robustezza e ampio campo di regolazione, con anche un favorevole rapporto peso/potenza.

[O 303]

E comunque si parla di altri impianti, non credo prorpio che le locomotive trifase avessero installati interruttori differenziali

Nemmeno io. Era solo per dire che non sempre si ha a che fare con delle delta(n) >= 0,03 A.
Tornando al motore asincrono (motore fantastico, va sempre, non si ferma mai, rendimento elevatissimo!) è vincolato alla frequenza di rete come il motore sincrono, a meno delle differenze di sincronismo, dovute al suo particolare costruttivo. Oggi, ma solo oggi, abbiamo l'elettronica che ci permette di agire con ottima precisione sulle caratteristiche coppia/frequenza di esercizio, ma una volta non era così. Il paragone con il motore serie a corrente continua non regge nemmeno sulla Luna, avendo quest'ultimo una caratteristica coppia in funzione del n° di giri di tipo iperbolico!!!
In più, visto che il topic si chiama "recupero di energia dai treni", il motore asincrono funziona male come generatore perchè gli serve potenza reattiva, che normalmente recupera dalla rete. Ci si può mettere qualche condensatore, al limite (sto a scherzà, eh? Non vorrei che mi accusiate come il solito )

[atm162]

Il problema del recupero di energia, giusto per tornare un po' sull'argomento, non è tanto in sé recuperarla, ma accumularla: il motore asincrono è capace di recuperare energia perché come tutte le macchine elettriche è reversibile [il motore asincrono assorbe potenza reattiva, quella per cui si mettono in parallelo i condensatori, quando è in trazione!!], questa energia idealmente, ma poi anche praticamente, è enorme e ci sono diverse soluzioni:
- la prima è quella di metterla in una batteria, poco praticabile, prima di tutto perché le batterie hanno un rendimento molto basso, in secondo luogo hanno anche un peso non indifferente, soprattutto se si cerca di recuperare quanta più energia possibile.
- la seconda è quella di accumularla in un condensatore, il problema qui potrebbe essere dato dalla scarica: è molto improbabile che subito dopo una frenata il mezzo torni in trazione e se il condensatore si scarica troppo in fretta viene inficiato il risultato senza considerare che dovrebbe essere un condensatore di dimensioni notevoli.
- la terza, quella che penso sia la più praticata, è, se possibile, immetterla nella linea, il problema di questo tipo di applicazione è che si può immettere solo se c'è un altro treno in trazione e questo non accade sempre, altrimenti deve essere dispersa.

Piccola parentesi sul trifase: il filo di neutro (quello che collega centro stella del generatore e dell'utilizzatore), per quanto utilizzato spesso non è obbligatorio! Esiste la possibilità di realizzare circuiti trifase senza neutro.
In secondo luogo, a mio avviso, la sua applicazione per sistemi di trasporto ferroviario è molto scomoda: alla fine il trifase si usa per ridurre il volume di conduttore a parità di potenza trasportata, il problema è che i fili subiscono continuamente il logorio dovuto all'attrito filo-pantografo che è veramente importante e, quindi, per non dover cambiare il filo tutti i giorni comunque bisogna farlo più "grosso", siccome l'attrito non dipende da qual'è il sistema con cui si trasporta la corrente secondo me non è giustificabile economicamente una scelta del genere (quest'ultima è una mia personale posizione).

[S-Bahn]

è molto improbabile che subito dopo una frenata il mezzo torni in trazione.

Non è tanto vero. Per una metropolitana o anche una S-Bahn dopo ogni frequente fermata si riaparte, e i condensatori non si scaricano in un minuto

[Viersieben]

Estratto dall'opuscolo Con potenza e velocità verso il futuro, edito dalle FFS (che allora si curavano ancora della cultura della gioventù) nel lontano 1993:



(per chi non sapesse rispondere alla domanda 12, la soluzione si trova qui)

[S-Bahn]

Non era difficile rispondere, per chi usa la bicicletta
Tornando ai treni, l'esempio del Gottardo significa che l'efficienza del recupero, sommata anche degli attriti, della resistenza dell'aria e del consumo per i vari servizi di bordo, è circa del 33%, comunque apprezzabile anche se avrei detto che fosse qualcosa di più.

[O 303]

il motore asincrono è capace di recuperare energia perché come tutte le macchine elettriche è reversibile [il motore asincrono assorbe potenza reattiva, quella per cui si mettono in parallelo i condensatori, quando è in trazione!!], questa energia idealmente, ma poi anche praticamente, è enorme e ci sono diverse soluzioni:
- la prima è quella di metterla in una batteria, poco praticabile, prima di tutto perché le batterie hanno un rendimento molto basso, in secondo luogo hanno anche un peso non indifferente, soprattutto se si cerca di recuperare quanta più energia possibile.

Il motore asincrono è un pessimo alternatore. Non che non possa farlo, chiaramente, ma per farlo deve avere a) o una linea in corrente alternata in grado di cedergli opportuna potenza reattiva (che questo di per sè già non è bene perchè lo sfasamento è un danno per la linea), ovvero b) tre condensatori opportunamente carichi collegati a stella o a triangolo nel momento in cui esso inverte la propria funzione (da motore a generatore). Non mi sembra molto pratico, a meno che l'alimentazione del treno non sia in ca, anzichè in cc e, contemporaneamente, possiamo permetterci un certo sfasamento in linea senza avere troppi problemi.
Penso che le due fasi aeree siano state più una necessità che una conseguenza, infatti una volta (pure adesso, per la verità) per usare i motori asincroni ad autoavviamento dovevi avere almeno la trifase, per forza. L'alternativa sarebbe stata il motore asincrono monofase, che però necessita di un enorme condensatore per l'avviamento e la sua coppia allo spunto è spaventosamente bassa, di più che su un motore asincrono polifase. In più i motori a corrente continua avevano ancora troppe limitazioni tecniche, almeno, penso sia per questo che si è caduti nella trazione trifase...

[atm162]

In ogni caso i motori che oggi si tendono a montare sono motori asincroni quindi bisogna "farsene una ragione" altrimenti bisognerebbe ipotizzare meccanicamente di disaccoppiare le ruote dal motore e collegarle ad un generatore (cosa abbastanza suicida dal punto di vista del recupero energetico!). Sfruttando la reversibilità del motore asincrono si parla comunque di un rendimento tra il 30% e il 50% quando utilizzato come generatore che rispetto a 0 non è male comunque.

Non è tanto vero. Per una metropolitana o anche una S-Bahn dopo ogni frequente fermata si riaparte, e i condensatori non si scaricano in un minuto

Questo è vero, però, di fatto, poiché l'energia immagazzinata dalla capacità del condensatore che dipende dalla sua dimensione per immagazzinarne tanta si dovrebbe prevedere un condensatore molto grosso.

[S-Bahn]

Non conosco le prestazioni dei supercondensatori, ma a questo divrebbero servire.
Quanto al rendimento come generatori dei motiro sinconi il valore tra il 30 e il 50% è compatibile con la notizia secondo cui sul Gottardo tre treni che scendono ne "tirano su" gratis un quarto che sale.