Isolamento "verso terra"

[freelancer]

Cosa sarebbe esattamente l'isolamento verso terra dei motori elettrici. E soprattutto come mai i motori di trazione (parlo di locomotive reostatiche) devono avere un isolamento molto superiore non solo alla massima tensione ai morsetti ma anche a quella di linea. Ho trovato piuttosto poco in proposito.

[Giancarlo Giacobbo]

La tensione di isolamento verso terra di una qualsiasi macchina elettrica è quel valore di tensione oltre il quale possono appunto avvenire scariche elettriche verso terra. In sostanza, quando viene costruito un dispositivo elettrico, si devono dimensionare i componenti isolanti tenendo conto del valore massimo della tensione di funzionamento, più una percentuale aggiuntiva dovuta a fattori ambientali entro i quali il dispositivo deve operare. Se si opera in corrente continua, il valore massimo della tensione si deve aumentare almeno di 1,41 volte il valore nominale, più quello dovuto alle condizioni ambientali. Se invece si opera in corrente alternata, si deve prendere come riferimento il valore picco-picco della tensione più il solito fattore ambientale.
Come riferimento standard d'isolamento, si tiene conto di 1000 volt/mm in aria libera secca.
Questo discorso è valido se si considera un isolamento riferito solo fra una linea e la terra attraverso una macchina. Ma se questa deve operare in ambiente esterno come i motori a collettore di mezzi ferroviari sia in continua che in alternata o i trasformatori di centrali di trasformazione che si trovano all'aperto, nel calcolo dell'isolamento si devono mettere in conto i fenomeni atmosferici che possono scaricarsi sulle linee e da qui su gli utilizzatori. Generalmente per attenuare questi eventi, vengono usati degli scaricatori di tensione di vario tipo, i più vecchi e usati in ferrovia sono quelli chiamati generalmente a "corna", oppure , sui mezzi più recenti, subito dopo il pantografo, vengono poste delle bobine in rame avvolte in aria che, sfruttando un effetto induttivo, frenano la scarica di un eventuale fulmine che si dovesse abbattere sulla linea aerea.

[ioannesg]

ora ho capito quindi a cosa servono quei riccioletti che sui bloccati della Giardinetti stanno sul tetto vicino al pantografo

[Giancarlo Giacobbo]

Quello di questa foto riproduce un interruttore-sezionatore posto su un portale, sopra si vedono le "corna" dello scaricatore che in questo caso oltre a proteggere la linea, serve anche da rompi arco in fase di apertura.
http://static.panoramio.com/photos/large/21698707.jpg

[freelancer]

In alcuni impanti industriali (ovviamente in c.a. e a tensioni più alte) avevo visto scaricatori simili con una specie di "punta" verticale leggermente spostata e isolata: mi era stato spiegato che serviva ad impedire agli uccelli di posarsi sopra lo scaricatore restando fulminati e provocando diversi problemi.

Tornando alla trazione, ricordo di aver letto un articolo dei tempi del dibattito sull'ipotesi di passare a 6000 V dove si spiegava che non era possibile semplicemente usare 12 motori a 4 poli riuniti a gruppi di quattro (4x1500=6000) perchè occorreva un isolamento verso terra di 18 kV, che li avrebbe resi così ingombranti e pesanti da rendere impossibile il montaggio su una locomotiva.
E quella frase mi aveva ancora di più fatto nascere le domande su questo "misterioso" isolamento verso terra e sul perchè dovesse essere pressochè triplo di quello di linea.

Non era problema ristretto alla ferrovia: antichi impianti industriali in continua (stranamente a corrente costante anzichè a tensione costante) avevano dinamo in grado di fornire massimi di 10000 V e per isolarle verso terra dovevano essere montate su piattaforme di marmo e unite alle turbine idrauliche con giunti di gomma. Trovato sul libro di C. Solari sulle macchine elettriche e su un manuale di elettrotecnica stampato in Gran Bretagna e trovato casualmente online in una libreria antiquaria

[Giancarlo Giacobbo]

Non era problema ristretto alla ferrovia: antichi impianti industriali in continua (stranamente a corrente costante anzichè a tensione costante) avevano dinamo in grado di fornire massimi di 10000 V e per isolarle verso terra dovevano essere montate su piattaforme di marmo e unite alle turbine idrauliche con giunti di gomma. Trovato sul libro di C. Solari sulle macchine elettriche e su un manuale di elettrotecnica stampato in Gran Bretagna e trovato casualmente online in una libreria antiquaria

In elettrotecnica questa soluzione si definisce come "apparato appeso". Cioè, oltre all'isolamento fra il circuito elettrico e la carcassa, si crea un doppio isolamento che elimina ogni riferimento elettrico verso terra.
Tipico è quello di interporre un trasformatore con rapporto 1/1 fra un utilizzatore e la rete quando si vuole eliminare la possibilità di restare fulminati per contatto verso terra.

[freelancer]

Tipico è quello di interporre un trasformatore con rapporto 1/1 fra un utilizzatore e la rete quando si vuole eliminare la possibilità di restare fulminati per contatto verso terra.

Quello delle caldaie da riscaldamento, che richiedono una definita connessione fase e neutro: nei vecchi impianti che avevano il 220 fra le due fasi si metteva quel tipo di trasformatore per evitare "guai grossi" (info riferita: io non so il perchè, non ho mai aperto una di quelle caldaie; in quella ditta ero condizionatorista).

[Giancarlo Giacobbo]

Quello di mettere un trasformatore così detto di isolamento con rapporto 1/1 fra la rete e un utilizzatore, serve per isolare galvanicamente i due tratti di linea. Così facendo, si separa la rete e di conseguenza il suo riferimento verso la terra, dal resto del circuito verso l'utilizzatore. È come se il secondario del trasformatore diventasse un generatore totalmente separato dalla linea primaria.

[freelancer]

Lo stesso che si faceva sui Lebc perchè era "terra" tanto una delle fasi lato trifase che il negativo lato continua.

[Giovanni Pighini]

Quello di mettere un trasformatore così detto di isolamento con rapporto 1/1 fra la rete e un utilizzatore, serve per isolare galvanicamente i due tratti di linea. Così facendo, si separa la rete e di conseguenza il suo riferimento verso la terra, dal resto del circuito verso l'utilizzatore. È come se il secondario del trasformatore diventasse un generatore totalmente separato dalla linea primaria.

Addirittura ci sono schemi DC/DC con circuito intermedio in alternata per poter mettere un trasformatore d'isolamento

[Giancarlo Giacobbo]

Generalmente quelli vengono chiamati alimentatori "switching". La separazione galvanica avviene tramite il trasformatore intermedio situato fra l'inverter posto all'ingresso e che serve a generare una tensione alternata ad alta frequenza, e il raddrizzatore, e l'alimentatore chopper che riporta l'alternata in continua. Il trasformatore può essere con rapporto di trasformazione in salita o in discesa a secondo di come si vuole la tensione in uscita rispetto a quella in ingresso.
L'alta frequenza si utilizza per una questione di praticità e risparmio sul trasformatore. Più e' alta la frequenza, minore e' la quantità di ferro e di rame necessari per costruirlo.

[freelancer]

L'accenno sopra (ricordo che un ordigno simile a quello descritto si usa ancora per potenziare le autoradio... e sorvolo su cosa poi succede all'ascoltatore/conducente ) d un convertitore DC/AC/DC mi fa porre una "domanda di fuoco": nelle locomotive elettroniche, l'isolamento "verso terra" fa riferimento al circuito elettronico? Perchè ho letto da più parti che i motori della E.402A hanno una tensione di lavoro fino a 4200 V, addirittura superiore a quella di linea, anche se sono motori trifasi.


PS: gli elevatori per autoradio oggi usano quasi invariabilmente trasformatori in ferrite, più efficienti alle alte frequenze in uso oggi.

[Giovanni Pighini]

Noh ho mai visto i circuiti (provo a cercare) ma probabile che l'inverter lavori a V/2, quindi a 2100 V

[Giancarlo Giacobbo]

Nelle 402A i due gruppi di inverter statici, vengono alimentati alla tensione di 4200volt dai due chopper. I motori sono alimentati in parallelo due a due. Una coppia per ogni inverter. È presumibile che la tensione che insiste sui motori, essendo una tensione alternata trifase a onda quadra chopperata, abbia un valore di picco di 2100+2100 volt.

[fas]

Cioè la tensione ha un valore medio di 2100 V e una componente alternata che varia tra -2100 e +2100 V?
O, detta in altre parole, la tensione varia tra 0 e 4200 V?