Pubblicato il 10 febbraio 2018, ultima modifica 4 febbraio 2020
Che cos’hanno in comune E.401, E.402A, E.402B ed E.403? La potenza: sono state le motrici Trenitalia più potenti, con i loro 6000 kW di potenza oraria.
Ora le più potenti sono le recenti E.494 (così sono immatricolate le 40 TRAXX DC3 prodotte da Bombardier) – e per la verità anche le E.412.
Sì, perché queste hanno 6000 kW di potenza continuativa, e quindi lo scettro di regina tocca a loro.
Ma come più potenti… 6000 kW le une, 6000 kW l’altra…
Già, ma per le prime si parla di potenza oraria, per la E.494 ed E.412 di potenza continuativa.
E che differenza c’é? Un attimo, che ora lo spieghiamo.
Quasi quarant’anni fa, Mascherpa argomentava sulle pagine di uno dei primi numeri de “I Treni” che la potenza oraria (più alta) è quella di cui tener conto in montagna, mentre quella continuativa (più bassa) vale in pianura. Ci arriviamo, un passo alla volta.
A proposito di passi, qual’è la velocità alla quale una persona media si può muovere (a piedi)? Beh, se corre può arrivare attorno ai 20 km/h. Questo significa forse che in 5 ore può percorrere 100 km? Neanche per idea. In cinque ore di buon passo ne può fare più o meno un quarto: 25 km, a 5 km/h. Già, perché questa velocità la può sostenere per un tempo lungo, mentre se corre si stancherà molto presto, probabilmente entro 5 minuti, e quando di chilometri ne avrà percorsi poco più di uno.
Dunque c’è una differenza tra il tipo di sforzo che possiamo sostenere per un tempo molto lungo, e quello decisamente più elevato che possiamo però mantenere solo per poco.
Il discorso sulla potenza dei motori elettrici è assai simile. Un motore può erogare una certa potenza per un tempo indefinitamente lungo, restando sempre acceso senza danneggiarsi. Questa è quella che chiamiamo “potenza continuativa“. Può erogarne di più, ma se lo fa per troppo tempo “si stanca”, o meglio si surriscalda fino a potersi danneggiare. Viene allora definita la “potenza oraria” come quella erogabile per un tempo massimo di un’ora senza subire danneggiamenti – poi però occorre riposarsi! Allo stesso modo si può definire la “potenza semioraria” come quella massima erogabile per non più di 30 minuti.
Ecco allora che si capisce come mai la E.494, che ha potenza continuativa di 6 MW, sia più potente di una E.401 che i 6 MW li può erogare in regime orario. E infatti la potenza oraria della E.494 è di 6,4 MW, mentre quella continuativa della E.401 è di “soli” 5,2 MW.
Ok, ma le montagne di Mascherpa? Quello che sosteneva è che in pianura si possono fare viaggi molto lunghi senza fermarsi, e quindi la potenza di cui tener conto è quella continuativa. In montagna non è così: con una pendenza del 2% si superano 1000 metri di dislivello nello spazio di 50 km, che possono essere coperti in meno di un ora. 1000 metri sono più o meno il dislivello che separa la più alta stazione ferroviaria italiana (per le ferrovie a scartamento normale), quella del Brennero, da Bolzano, dove nel fondovalle dell’Adige la linea è sostanzialmente in pianura (pendenza media dello 0,002% tra Trento e Bolzano). Difficile quindi trovare salite più lunghe! Dunque una motrice può tranquillamente usare la propria potenza oraria su una linea di questo tipo, perché poi inevitabilmente o ci si ferma perché arrivati a destinazione, o si inizia la discesa, ed in entrambi i casi il motore può “riposare”.
Curiosamente, il concetto di potenza oraria e continuativa nasce proprio con la trazione elettrica (e si estende ai motori endotermici). Non si applicava alle macchine a vapore, poiché per queste erano necessarie frequenti soste per i rifornimenti delle scorte (soprattutto acqua, a meno di non avere il “track pan” come in Inghilterra e USA (ma anche in Francia – del track pan abbiamo parlato nel post sulle carenate della New York Central).
Dunque, a vapore il concetto che la motrice potesse erogare potenza “continuativamente”, e quindi senza soste, non esisteva (almeno da noi).
Questo è un argomento che,da elettrotecnico, mi tocca alquanto e amo affrontare spesso anche nei discorsi comuni.
La potenza di una macchina elettrica rotante è limitata sia dalle sollecitazioni meccaniche che dalla temperatura… ma la temperatura di cosa?
Una macchina elettrica è fatta fondamentalmente di rame (circuiti elettrici), ferro (circuiti magnetici) e isolanti. Sono questi ultimi che limitano maggiormente la potenza, in quanto essi non devono superare una sovratemperatura superiore a un valore che dipende dal materiale isolante stesso, altrimenti si deteriorerebbero compromettendo in modo spesso irreparabile la macchina.
Il riscaldamento dipende in massima parte dalle perdite per effetto Joule nel circuito elettrico e di perdite per isteresi e correnti parassite in quello magnetico.
Quando si dimensiona una macchina elettrica, lo si fa per una certa potenza continuativa che è quella che può essere erogata per un tempo indefinito ad una temperatura ambiente standard.
Nulla vieta di sottoporre la macchina a un’erogazione di potenza superiore a quella continuativa, purchè non si superi la sovratemperatura ammessa: si definisce potenza oraria quella erogabile nelle condizioni in ci la massima sovratemperatura ammessa venga raggiunta in un’ora e poi alla macchina sia richiesta la potenza continuativa oppure le sia poi lasciato il tempo di raffreddarsi.
Il tutto detto in modo molto semplificato, ovviamente 🙂
OTTIMA spiegazione, con la potenza oraria ho lavorato una vita professionale sulle rampe del San Gottardo. Per le partenze in salita avevamo una limitazione di tre minuti con l’intensità di corrente massima ai motori di trazione. Se si superava l’intensità corrispondente alla potenza oraria era un allarme dovuto a qualche freno non completamente allentato. Un caso che fece storia nel nostro mondo fu un sovrappeso nel carico rimorchiato.
Grazie!
Chiedo scusa, ma le E.412 non sviluppano anch’esse 6MW di potenza continuativa? ( http://www.leferrovie.it/leferrovie/wiki/doku.php?id=schede_tecniche:elettrico:locomotive:e.412 & https://scalaenne.wordpress.com/2019/03/09/fs-e-412-e-rtc-eu43/ ), considerando che la E.494 è una Traxx DC3, mi sembra corretto fare il paragone di potenza sotto catenaria 3kV; Non trovo però in giro dati sulla Potenza Orararia della E.412.
Si vero, le E.412 hanno potenza continuativa da 6 MW – grazie per l’osservazione – ho corretto l’articolo. Non ho sottomano i dati della loro potenza oraria – li cercherò.
Grazie a voi per tutti gli articoli (e l’annesso lavoro dietro le quinte) che fate!
Interessantissimo. Con particolare riferimento al Track-pan, di cui non conoscevo l’esistenza. Ma se al centro del binario c’era un canaletto d’acqua, non né veniva meno la resistenza del binario, avendo a sua volta delle traversine interrotte ? Io ho fatto la proporzione, dividendo le MW per le W, per ottenere gli Hp e il conto mi da 85.825,399 Hp. Se penso che la mia auto ha 110 cv, rimango di stucco. Grazie.
Concordo, il track pan è assai interessante. Piuttosto che tentare una risposta affrettata qui, prometto, appena potrò, un approfondimento sul tema.
Quanto alla conversione da MW a CV, mi sa che c’è un problema nel conto: il risultato dovrebbe essere 8046 HP, vedi qui:
https://www.google.com/search?q=convert+6MW+into+HP&oq=convert+6MW+into+HP