Corso Propulsione Elettrica

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1 Corso Propulsione Elettrica Laurea Magistrale Ingegneria Meccanica Anno Accademico Docente : Ing. Amedeo Picardi

2 Presentazioni Docente : la bla bla.. amedeopicardi@pec-mail.it Studenti : Background elettrico in particolare sulle macchine elettriche. Shall we start now?

3 Cominciamo con una domanda facile. facile

4 e-bike Cosa hanno in comune i due oggetti rappresentati? Oasis of the seas

5 Adesso tocca a Voi. Provate ad individuare una possibile risposta.

6 Studente A Studente B.. Studente C.. Studente D.. Studente E..

7 Brain storming

8 Il tipo di motore che spinge i due oggetti così diversi è lo stesso. Si tratta di un propulsore elettrico.

9 Curve di potenze di una bike

10 Standard e-bike Potenza motore e-bike = 0.25 kw Velocità = 25 km/h F = 250/ (25/3.6) = 36 N

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12 Potenza motori AZIPOD = 3 x 20 = 60 MW Potenza generata = 104 MW Potenza servizi ausiliari = 44 MW Velocità = 23 nodi = 42.6 km/h F = 60 / (42.6/3.6) = 5070 kn

13 Veicoli ferroviari Veicolo TGV duplex V_max [km/h] Potenza [kw] Pot/Mass [kw/ton] Massa [ton] Posti Lungh. [m] Largh. [m] Eurostar TGV Thalys V ETR ETR

14 Propulsione elettrica Terra Mare Adesso anche spazio

15 SOLAR IMPULSE 2

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17 Contenuti del Corso 1. Generalità sui sistemi di propulsione

18 Contenuti del Corso : Classificazione sistemi di propulsione : propulsori ad elica, a getto,a contatto ruota rotaia. Richiami fenomeno dell aderenza. Cabraggio cassa, cabraggio carrello. Metodi di compensazione. Caratteristiche dei sistemi di propulsione terrestri.profilo altimetrico e planimetrico. Veicoli diesel,diesel elettrici, elettrici. Propulsione concentrata e distribuita. Frenatura a recupero e reostatica. Diagrammi F- V e C-n. Nuovi sistemi di storage dell energia elettrica : Supercap. Esempi di caratteristiche F-V di loco in corrente continua : loco E 444 e loco E633. Richiami teorici sulle macchine in DC. Problematiche delle macchine a commutazione per la trazione elettrica. Sistema reostatico.

19 Motore cc per trazione

20 Sistema reostatico di regolazione

21 Cenni sui sistemi di alimentazione dei rotabili : 3KV dc, 15 KV monofase 16 2/3 Hz, 25 kv monofase 50 Hz. Sistemi ad induzione. Configurazione dei sistemi di propulsione : modulo chopper + motore DC, modulo inverter + motore AC, modulo trafo + 4Q + modulo inverter + motore AC, modulo chopper + modulo inverter +motore AC, modulo gruppo diesel-elettrico + modulo inverter + motore AC. Caratteristiche dei veicoli : potenze specifiche, lunghezze, pesi per asse, velocità max. Esempi di lay-out di loco AC e loco DC.

22 Tipologia azionamenti Linea cc Gruppo DE

23 Loco politensione

24 Motore asincrono per trazione

25 Contenuti del Corso 2. Norme di riferimento per i sistemi di propulsione

26 Norme Normative applicabili in ambito ferroviario. Prove di tipo, di accettazione, Prove di combined test dei veicoli elettrici. Processo di omologazione di un veicolo : Linee guida emesse da ANSF ( Agenzia Nazionale Sicurezza Ferroviaria ) per la messa in servizio dei veicoli.

27 Contenuti del Corso 3. Meccanica della locomozione

28 Meccanica della locomozione Resistenze al moto dei veicoli : attrito, rotolamento, mezzo, addizionali. Calcolo delle resistenze al moto di una loco con 15 carrozze. Metodi sperimentali per calcolare le resistenze al moto. Equazione della dinamica di marcia. Fenomeno dello svio Accelerazione in curva. Accelerazione non compensata : raggio minimo. Calcolo diagramma orario conoscendo le curve F-V e R-V. Calcolo caratteristiche F-V conoscendo i parametri cinematici del profilo di missione. Definizione di peso frenato.

29 Contenuti del Corso 4. Requisiti di Capitolato Tecnico

30 Esempio di un capitolato tecnico per veicoli metropolitani. Analisi dei requisiti : prestazionali ; gestionali ; manutentivi ; vincoli al servizio commerciale imposti dall Esercente. Allocazione dei requisiti di capitolato nei vari componenti del sistema di propulsione : motore ; Riduttore;

31 convertitore ; interruttore extrarapido; scaricatore ; pantografo ; filtro di ingresso; reostato di frenatura ; freno meccanico. Schema elettrico del sistema di propulsione.

32 Contenuti del Corso 5. La macchina asincrona per trazione

33 Richiami teorici della macchina asincrona. Metodologie di calcolo e verifica del dimensionamento. Ciclo di fabbricazione di un motore asincrono. Problematiche della macchina asincrona come motore di trazione : load sharing, coppie pendolari, correnti d albero ( cuscinetti).

34 Richiami azionamenti elettrici con macchina asincrona. Cenni sugli azionamenti elettrici. Controlli ad anello aperto e ad anello chiuso. Controllo scalare di una macchina asincrona. Modello della macchina asincrona sugli assi DQ. Cenni sul controllo vettoriale : IFOC e DFOC.

35 Contenuti del Corso 6. Ausiliari di bordo

36 Ausiliari di bordo di un veicolo di trazione ( MT e BT) Elenco dei carichi MT ; calcolo potenza compressore; calcolo impianto HVAC; Calcolo potenza convertitore MT. Elenco carichi BT : calcolo batteria ; calcolo illuminazione ( confronto neon led); calcolo carica batteria. TCMS

37 TCMS

38 Contenuti del Corso 7. Sistemi e motori innovativi

39 Cenni sui veicoli ad alta velocità. Sistemi a motore lineare e a levitazione magnetica : MAGLEV. Linee di alimentazione Alta velocità(feeder). Motori innovativi Sincroni a magneti permanenti per la trazione. Esempio motoruota per veicolo tranviario. Hyperloop alfa Sistema di propulsione in tubo a bassa pressione con motori lineri di lancio.

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43 Contenuti del Corso 8. Cassa e carrelli

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48 Tipologia dei carrelli : caratteristiche costruttive ; cenni sul dimensionamento dei carrelli (Norma EN 13749) Tipologia delle casse : caratteristiche costruttive ; cenni sul dimensionamento delle casse (Norma EN 12663) Dinamica di marcia

49 LRT / Tram 100% low floor 4 Product Lines Other Products High Speed loco & coaches 300 km/h Metro, Driverless, LRT high floor EMU Regional & Intercity Double Deck EMU for suburban/regional lines DMU Intercity Electric Loco 6 MW High Speed EMU from 250 to 300 km/h Innotrans 2008 AB Metro / a 49