Locomotive

[carutasul]

Da, cam așa ceva. E bine ca totuși să știi ce e în cutie dacă ești producător de locomotive pentru că parametrii motoarelor și regimul de funcționare mai contează la randament și fiabilitate, dar am văzut și eu că de exemplu cei care își bricolează mașini electrice le cumpără ca atare...

[cristi5]

Istoria pe scurt (amanunte in postarile de mai sus). Sper ca sunt toate momentele importante

~ 1880: CC in catenara, motor CC controlat cu reostat. Exemplu tramvaie

~ 1900: CA in catenara (16,66Hz), transformator, motor universal controlat in trepte cu graduator

~ 1960: CA in catenara (16,66 sau 50Hz), redresare cu diode, motor CC controlat in trepte cu graduator (EA din 1967, EC)

~ 1967: CA in catenara (16,66 sau 50 Hz), transformator, motor CC, redresare si control fin cu tiristori, antispin (Rc, EB)

~ 1983: CA (deci transformator) sau CC in catenara, motor asincron controlat fin cu VFD cu IGBT (LEMA/Transmontana 2010)

Putem plasa acum unele reconstructii din industria romaneasca in aceste stadii de dezvoltare.

Spre exemplu aceasta reconstructie Promat incepand cu 2005 (EC clasa 46 devenite EG, din 2006 EA clasa 47, cele de marfa se cheama ED) este de niveul tehnologic ~1967 (fireste cu actualizari). Fara graduator (ei ii zic dimmer-selector), control fin ("continuous adjustment") cu tiristori  si antispin. Motoare CC. Punte redresoare cu 2 tiristori si 2 diode, exact ca la Rc si EB ("half-controlled bridge with thyristors")

https://www.promat.ro/locomotive/retrofitted-co-co-5100kw-electric-locomotive-model-ea-5100

Este important acest moment 2005, pt ca a fost cred prima locomotiva romaneasca (dupa EB) fara graduator, solutie electromecanica rudimentara datand de la inceputul anilor 1900.

Clasa 47 (si probabil altele) are frana reostatica, adica motoarele devin alternatoare si curentul produs e disipat intr-o rezistenta. Asta reiese din descrierea locomotivei clasa 46 Bo-Bo Promat (dar nu reiese cate au facut). E mai simplu de facut asta decat de produs AC la 50Hz si recuperat energia. Chiar si in tegim de franare motorul CC are nevoie de curent pt stator (excitation), energia fiind produsa de rotor.

To switch from the traction mode to the electrical braking mode, it is necessary to connect in series the fields of the traction motors and to power them from a single semicontrolled bridge. Each traction motor runs like an alternator with separate excitation and releases power to its own braking resistor.

Daca bine inteleg, reconstructia Electroputere cu Siemens (clasa 45, 1999) au fost nereusite tocmai din cauza graduatorului: au incercat sa-l controleze automat si sa faca un PWM cu el, adica sa il comute foarte rapid de la o treapta la alta, obtinand o valoare efectiva cu variatii "fine" a tensiunii motorului CC. Se realiza astfel controlul fin al tractiunii chiar si cu graduator. O idee interesanta, daca ar fi functionat fiabil. Daca bine inteleg chiar aceste loco de clasa 45 au fost convertite in clasa 47 (tiristori) de Promat, ulterior in colaborare cu Softronic.

Ca sa plasam Softronic Phoenix (6 locomotive nou construite, deci nu reconstructii), stim ca folosea IGBT, dar nu motoare asincrone. Pare sa fi fost un prim pas cu IGBT in industria romanesca. Posibil ca folosea motor CC controlat cu IGBT in loc de tiristori, deci o combinatie intre momentele 1967 si 1983. Fiind tot clasa 47 este deci conceptual similara cu Promat/tiristori, deci mai spre 1967.

Mi se pare interesant ca CFR calatori a inceput in 2020 cu Reloc reconstructia "Puma", clasa 41 cu diode si graduator, tehnologie anno 1960.

[carutasul]

Tocmai mă gândeam că eu am mai adus completări dar nu am zis "mulțumesc" pentru efortul de sinteză
Așa ca o observație oarecum din afară, în sistemele astea în comutație problema cea mai complicată e dată de regimurile tranzitorii. Care depind de mulți factori dintre care unii sunt greu de modelat, imperfecțiuni ale miezului transformatoarelor, pierderi prin componente etc. De regulă toate astea se traduc în componente care fac "poc" ceea ce înseamnă că o să arzi mulți tiristori, IGBT etc până ajungi să stăpânești circuitele. Mai ales înainte de apariția osciloscopului cu memorie (acum am și eu unul acasă, că au devenit  accesibile, dar acum 30-40 de ani erau o mică avere iar mai înainte practic nu existau) nu aveai nici o posibilitate să înțelegi ce s-a întâmplat de fapt. (Am ars și eu destui tranzistori cât m-am ocupat o scurtă perioadă de alimentatoare din astea de mică putere... E drept că ulterior devenise o sursă de venit pentru o perioadă în care mă îndeletniceam cu depanarea diverselor echipamente - fax-uri, imprimante etc - unde - ghici - tot sursele se stricau cel mai des ) . În primul meu an de inginerie (1991)  un coleg a primit ca temă un alimentator pentru echipamentele de bord la o ...locomotivă. Practic din tensiunea de la bord, care cred că era tot 220V , trebuia să alimenteze diverse aparate la 24V sau pe acolo. Proiectează el, totul minunat la birou, trece toate testele- și erau destule - după care: hai să montăm pe locomotivă. Montează, pornește, aparent totul funcționează - în momentul în care ridică pantograful să se conecteze: "poc". Conectarea transmitea în rețeaua de la bord niște pulsuri de tensiune mult peste cei 220 și  circuitele se prăjeau instant. Până la urmă a mai discutat cu colegi "mai bătrâni" cu experiență pe locomotive, a folosit niște diode speciale și a dres-o, doar că voiam să subliniez cât de importantă e experiența practică în zona asta. Adică la nivel teoretic lucrurile par destul de banale dar diavolul stă totdeauna în detalii care sunt mai greu de modelat teoretic. Probabil și lipsa de fiabilitate de care ziceai la primele încercări tot de aici vine: tu poți să faci un proiect care să funcționeze dar nu poți modela teoretic chiar toate aspectele și efortul cel mai mare e tocmai la rezolvarea problemelor care nu sunt cuprinse în modelare. Un exemplu simplu: dacă să zicem că depășești tensiunea sau curentul nominal cu un 10% pentru câteva microsecunde tranzistorul n-o să crape din prima, dar în timp se degradează, o să crape o dată la un an de pildă și rămâne trenul în câmp, că probele le-a trecut 

[cristi5]

@carutasul cu placere, sunt convins ca tu si altii intelegeti mult mai bine tehnologiile a caror evolutie am incercat sa o sintetizez.

Un amanunt tehnic pe care nu l-am lamurit inca. Am inteles ca cel putin Puma are diode cu tuburi, nu semiconductoare. Pe paginile Promat se vorbeste de asemenea de "rectifier valves". Ma intreb de cand s-au folosit astfel de redresoare pe locomotivele romanesti, poate chiar de la EA? Si de ce? Lipsa de acces la semiconductori? Sau caracteristici mai bune?

Niste discutii la care am participat pe alt forum, de ex electronica de putere mai noua:

https://forum.metrouusor.com/ViewTopic?TopicId=2151&PageNum=10

———-

Evident ca si ASEA avea parte de curenti tranzitorii si toate dificultatile domeniului. Dar in 1965 cand au fost primii din lume care au stapanit tiristorii, ASEA facea locomotive de cel putin 50 de ani si poate asta le-a permis sa-i stapaneaaca... In comparatie, prima locomotiva romaneasca cu tiristori a fost reusita de Promat in 2005...

[carutasul]

În ceea ce privește diodele cu vid nu știu ce să zic. În general tuburile au fost folosite multă vreme în zona de putere mare pentru că puteau comuta puteri mult mai mari decât primii tranzistori- și cred că sunt mai fiabile. Până la urmă ce se poate întâmpla dacă ai un șoc de tensiune în dioda cu vid? Cel mult o scânteie fără urmări (că totuși nu e complet vid, se poate străpunge și aerul ăla puțin din interior) . E posibil ca ăsta să fie motivul dar nu e chiar domeniul meu. Emițătoarele pe unde medii cred că încă folosesc tuburi. Și tehnologia e mai simplă; în România oricum nu s-au făcut tuburi dar se găseau prin țările din jur, în "lagăr". Presupun că o diodă redresoare la putere mare cu vid și/sau la tensiune mare e mai ușor de făcut.
Povestea cu regimurile tranzitorii am adăugat-o doar ca să subliniez cât de importantă e experiența în domeniu. Până la urmă anumite soluții doar timpul și practica le validează cu adevărat. Chiar dacă de pildă un circuit valid tehnic și funcțional îți pot proiecta în două săptămâni 2 absolvenți de la electronică din Poli. Sunt alte zone ale electronicii în care nu ai problemele astea. Dar aici de multe ori mergi pe trial and error, mai vezi ce e mai fiabil în practică, mai ajustezi...

[carutasul]

Acum dacă mai stau să mă gândesc cred că mai e o problemă cu diodele cu siliciu. O diodă cu siliciu tipică are un 0.6 V cădere de tensiune în conducție. Deci la 10A înseamnă 6W disipați pe diodă (pierduți, dar nu pierderea e problema ci răcirea ei). Dioda cu vid se încălzește de la filament, că așa e principiul de funcționare, dar nu are cădere de tensiune pe ea, deci încălzirea nu prea depinde de curentul pe care îl comută. Deci pe scurt aș numi la avantaje imunitatea la supratensiune inversă și regimul termic. La locomotive dimensiunea - care în mod normal e un dezavantaj- nu contează, e spațiu destul.

[MarianD]

Mai conteaza diodele cand toata lumea foloseste IGBT-uri? 

https://new.abb.com/railway/traction-systems-for-locomotives

Lectura placuta.

Reloc va implementa pe cele 19 Bucati din contractul cu CFR Calatori prin finanatarea PNRR.
Transformatorul (1) si motoarele de tractiune (6) tot ABB vor fi.
Stirea:
https://new.abb.com/news/ro/detail/111730/abb-va-livra-sistemul-complet-de-tractiune-pentru-modernizarea-locomotivelor-din-romania

Convertizorul de tractiune:
https://library.e.abb.com/public/d5f5a0d944d94d8c8649a816a8e4a865/BORDLINE%20CC1500%20MS_25-3kV-1.5kV%20RevC%20EN.pdf

Parerea mea, e ca e overkill pentru rabla in care se monteaza aceaste echipamente. O sa plesneasca cuplajele 8x8 de numa. Traim si vedem. Eu unul nu mai trancanesc, ca Bo-Bo, ca nou, ca bla bla. Puteam sa luam ceva mass-produced, facut ca lumea. Am preferat sa ne pisam in vant, avem 19 de un tip (Softronic), 19 de alt tip (ABB-Reloc), 17 de alt tip (Bo-Bo EC SCRL-Promat). 

[carutasul]

păi IGBT, da, dar dacă ai catenara în c.a. tot trebuie să redresezi mai întâi, nu? Deci diode tot trebuie,  nu scapi de ele. Acum, concluzia mea cam asta e, că dacă vrei o soluție ieftină și fiabilă iei ceva gata făcut și dovedit (cam ăsta e sensul poliloghiei scrise mai devreme). Singura variantă în care merită să proiectezi e cea în care consideri că ai avea ceva piață pe care să poți să intri, caz în care merită să dezvolți local niște producători. Poate că există această oportunitate, altfel în mod sigur ieși mai bine (pe termen lung) cumpărând de la un producător consacrat.

[MarianD]

Pentru mine, castigul e racirea cu apa a convertizoarelor de tractiune si de servicii auxiliare.
Stii ce fain e cu L.E...cand nu o auzi? 

Numai ventilatia la cele 6 MET-uri la LE5100kW consuma 6x(2x5.5)kW. La care se adauga ventilatia trafo, de 3x5.5kW si pompa de ulei de 4kW. Deci 86,5kW irositi, si daca locomotiva e rece, ori nu... zgomotoul frateeee...

Uite un exemplu de ce poate face racirea pe apa:

Chiar daca trenurile urmeaza sa coboare, sunt totusi in demaraj, deci multa caldura disipata in circuitele de rectificare si invertoare. Si totusi, ventilatia nu porneste, sistemul fiind extrem de eficient energetic.
Mie google imi zice asa:
"Whereas normal semiconductor diodes have a roughly fixed voltage drop of around 0.5 to 1 volts, active rectifiers behave as resistances, and can have arbitrarily low voltage drop."

[carutasul]

rectificatoare active... da, nu sunt la curent cu folosirea lor. În principiu se știe că dacă din sinusoida clasică "tai o felie" exact cât îți trebuie poți să obții tensiunea dorită chiar și fără transformator dar "tăietura" asta îți umple rețeaua de armonici (colegii care au fost terorizați de Fourrier știu ce zic) de care nu prea ai cum să scapi. Deci în alimentatoarele casnice nu se folosesc. Poate că la locomotive or fi găsit niște soluții mai elegante de a folosi redresoare active și a filtra bine armonicile, nu știu cum e că eu nu am lucrat în domeniul ăsta de puteri. Căderea de tensiune din articolul citat e aia de care am zis eu, tipic e 0.6V la astea casnice dar la cele de putere poate fi diferită în funcție de material și dopaj. Dar da, randamentul mai bun nu e neapărat ca să ajute mediul, ci mai ales să ne scape de zgomot și căldură În plus mai e și o formulă care ne zice că piesele se strică mai repede dacă funcționează la temperaturi mai mari...

[dargauda]

Softronic estimează modernizarea până la sfârșitul anului a șase locomotive CFR Călători, prin PNRR



Softronic Craiova a prezentat în cadrul expoziției internaționale InnoTrans 2024 de la Berlin stadiul celui mai important proiect al său: modernizarea celor 19 locomotive pentru CFR Călători cu finanțare prin PNRR.

,,Testele s-au incheiat cu succes. În prezent se afla in diverse stadii de lucru un numar de 8 locomotive iar până la sfâșitul anului 2024 se estimează finalizarea modernizării pentru 6 dintre ele", se arată pe pagina de Facebook Softronic.

Standul Softronic a fost vizitat de reprezentanții Ministerului Transporturilor și Infrastructurii din România, Secretarul de stat Ionuț Săvoiu, Directorul Direcției pentru proiecte europene, Robert Dobre, dar și Președintele Autorității pentru Reformă Feroviară, Ștefan Roșeanu.

softronic

Tot în cadrul târgului Innotrans Standul Softronic a fost vizitat de ambasadorul României în Germania, Excelenta sa Adriana Loreta Stănescu, care a subliniat importanța colaborării de succes a industriei din România cu compania DB din Germania, cel mai mare operator feroviar din Europa, care deține în prezent cea mai mare flotă de locomotive Transmontana pentru sucursalele DB din Romania, Ungaria și Bulgaria.

Softronic modernizează 19 locomotive CFR Călători prin PNRR
Softronic a câștigat anul trecut contractul pentru modernizarea a 19 locomotive electrice pentru CFR Călători, finanțat din fonduri alocate prin Planul Național de Redresare și Reziliență (PNRR).

Semnat în decembrie 2023, contractul cu o valoare de 100,68 milioane de euro este valabil 144 luni (12 ani) , perioadă ce include efectuarea serviciilor de modernizare pentru toate cele 19 locomotive, având ca dată de referinţă data de 1 Iulie 2026 pentru execuţia şi livrarea ultimei locomotive din modernizare, în vederea încadrării în intervalul stabilit pentru derularea PNRR, urmată de o perioadă de 9 ani (108 luni) pentru asigurarea execuţiei serviciilor de mentenanţă pentru ultima locomotivă ce va fi livrată din modernizare.

https://www.economica.net/softronic-locomotive-cfr-calatori_776751.html

[cristi5]

Pentru mine, castigul e racirea cu apa a convertizoarelor de tractiune si de servicii auxiliare.
Stii ce fain e cu L.E...cand nu o auzi? 

Foarte interesant! Banui ca Transmontana are putere mai mare decat EA (si) pt ca pierderile intre catenara si roata sunt mai mici.

Convertizorul de tractiune deste acel Variable Frequency Drive (VFD) de care am scris mai sus?

Interesant si cu redresoarele active. Clar ca Transmontana este peste locomotivele cu diode sau tiristori la capitolul redresare (evitand pierderile aferente).

In general as aprecia @MarianD daca parcurgi istoricul locomotivelor electrice pe care l-am incercat, poate lipseste ceva (pe langa redresoare active). Multumesc!

[Konter]

[dargauda]

FOTO. Locomotivă Traxx în teste pe Chitila-Brazi. 16 unități vor fi livrate către ARF

Imagini cu o locomotivă Traxx în teste pe tronsonul feroviar Chitila-Brazi au fost distribuite de inginerul feroviar Viorel Lucaci, consilier la Autoritatea pentru Reformă Feroviară și care a deținut mai multe funcții în cadrul Autorității de Siguranță Feroviară Română (ASFR).

















"Teste cu locomotivă Traxx 3 AC – corelat cu postarea din 21 august 2024. Locomotivă electrică tip Traxx 3 AC construită de Alstom ce efectuează teste de compatibilitate ESC/RSC pe rețeaua CFR, pe secțiunea proiectului pilot ERTMS Chitila – Brazi. Tipul locomotivei face parte din aceeași platformă Traxx 3 cu cele 16 unități Traxx 3 MS ce vor fi livrate de Alstom către ARF în cadrul proiectului LE", a scris Viorel Lucaci pe pagina sa de Facebook, unde a atașat și fotografiile alăturate.



Caracteristicile tehnice ale locomotivelor Traxx 3 MS
În postarea din 21 august la care face referire, pe care am preluat-o și noi, Viorel Lucaci prezenta caracteristicile tehnice ale locomotivelor Traxx 3 MS care vor fi livrate României de Alstom.

ARF a semnat pe 29 ianuarie 2024 cu Asocierea Alstom (Alstom Transport S.A. și Alstom Transportation Germany GmbH) contractul pentru furnizarea a 16 locomotive pe 4 osii cu sisteme ERTMS, capabile să atingă viteza maximă situată în intervalul 160 km/oră – 200 km/oră și să tracteze până la 16 vagoane de călători și achiziționarea serviciilor de mentenanță și reparații. Fondurile sunt asigurate din Planul Național de Redresare şi Reziliență (PNRR) și bugetul de stat (cofinanțare). Ultimele locomotive noi pentru transportul de călători în România au fost livrate în perioada 2009-2011 de Softronic Craiova.

Caracteristicile tehnice ale locomotivelor Traxx 3 MS

În cazul locomotive electrice tip Traxx 3 MS care face obiectul proiectului de achiziție MS vine de la ,,multi-sistem". Gama denumită Traxx (Bombardier Traxx) este binecunoscută în Europa, fiind vorba de un concept, un proiect și apoi o platformă dezvoltată inițial de către constructorul canadiano-german Bombardier Transportation. După achiziția (fuziunea între cei doi mari constructori) ce a avut loc în perioada februarie 2020-ianuarie 2021, proiectanții au dezvoltat în continuare platforma Traxx, rezultând platforma de produse modulare denumită ,,Alstom Traxx". Locomotiva electrică de tip Traxx 3 MS face parte din această gamă, fiind de fapt cea mai recentă generație a gamei.

Traxx 3 MS este un tip de locomotivă electrică multi-sistem pe patru osii, cu formulă de dispunere a osiilor Bo-Bo. Este destinată exploatării pe liniile de cale ferată europene cu ecartament standard de 1.435 mm, cu sistem de energo-alimentare (subsistem structural fix ,,energie") în patru categorii de parametri, respectiv:

15 kV cu 16,7 Hz curent alternativ;
25 kV cu 50 Hz curent alternativ;
3 kV curent continuu;
1,5 kV curent continuu.
Viteza maximă a locomotivei este de 200 km/oră, iar puterea la obadă (la roți) este de 6,4 MW.

https://clubferoviar.ro/locomotiva-traxx-in-teste/

[cristi5]

In postarile de mai sus am trecut in revista locomotivele electrice
- cu CC in catenara si motor CC
- cu CA monofazat in catenara si motoare universale (motoare CC conectate la CA de frecventa mica, 16,7Hz in Europa, si 25Hz in SUA).
- cu CA monofazat in catenara cu redresare (cu diode + graduator sau tiristori) si motoare CC
- cu CA monofazat sau CC in catenara cu VFD si motoare asincrone (CA trifazat generat de VFD)

Dar au existat (si se mai folosesc) locomotive cu CA trifazat in catenara, si motoare CA asincrone trifazate! Doua catenare, a treia faza era sina

Printre primele astfel de locomotive (3000V, 15-16,7Hz) de 440 kW, remarcabil e anul fabricatiei: 1901.
https://en.wikipedia.org/wiki/FS_Class_E.430



 Cele 2 exemplare au fost folosite cu mult succes pe coasta de est a Italiei (Ferrovia della Valtellina), apoi in 1906 au fost mutate la tunelul Simplon, primul tunel de baza din lume, care avand 20 km lungime nu putea fi traversat cu abur.

Fiind doua catenare, era complicat la macaze. Probabil firele erau neutre la macaz, motiv pentru care locomotivele de acest tip au colectoarele de curent "intinse" cat mai spre extremitatile locomotivei. Daca nu prinde curent fata, poate prinde spatele...

Principiul e foarte simplu: 
https://en.wikipedia.org/wiki/Three-phase_AC_railway_electrification

cele 3 fire erau conectate direct la motoarele cu inductie (asincrone). Locomotiva putea asadar functiona la o singura viteza, determinata de frecventa tensiunii alternative. De la plecarea de pe loc pana la viteza "sincrona" curentul trebuia disipat intr-un reostat racit cu apa.

Locomotiva a fost produsa la Budapesta, MAVAG partea mecanica si Ganz partea electrica. Ganz era practic lider mondial in locomotive electrice la ora aceea, sub conducerea inginerului Kálmán Kándo.

Interesant ca un motor asincron trifazat, daca este fortat (in coborire de ex) la turatie mai mare decat cea sincrona, va incepe sa produca curent in catenara, realizand astfel franare recuperativa. In 1901...

Remarcabil este ca pentru aceeasi linie Ganz a produs in 1902 (!) si niste automotoare, tot asincrone trifazate. Inainte sa ajunga la viteza sincrona, acestea erau ajutate de niste motoare suplimentare plasate pe boghiuri. Tot remarcabil e ca foloseau "hollow shaft" la transmisie, ca locomotivele Traxx din ziua de azi!
https://loco-info.com/view.aspx?id=15598&t=



----

Versiunea urmatoare (1500 kW, 3400V, 15,8Hz) a fost proiectata tot de Ganz pentru linia Genova-Torino (pasul Giovi). A fost produsa in 186 de exemplare incepand cu 1906. Spre deosebire de prima versiune, aceasta permitea alegerea intre doua viteze sincone (cea mare fiind 50 km/h), prin reconfigurarea polilor motoarelor, folosirea lor in serie sau in paralel, etc.

https://en.wikipedia.org/wiki/FS_Class_E.550



O alta locomotiva italiana trifazata (2000 kW, 3600V, 16,7Hz), in 1918, permitea 4 viteze sincrone folosind un patent german, cea mai mare viteza fiind 100 km/h

https://en.wikipedia.org/wiki/FS_Class_E.330