- E.330 FS -
(La prima locomotiva trifase a 4 velocità con completa utilizzazione dei motori)
- Prima parte -
- E.330.9 Westinghouse con immatricolazione originaria -
- La numerazione E.330.1-16 venne usata dal 1914 al 1918 -
- Foto Edizioni Atlas Paris / De Agostini Mailing Novara -
Le E.330 FS sono state le prime macchine elettriche trifase FS a 4 velocità (fino a 100 km/h) costruite non appena terminata
la fase sperimentale della trifase in Valtellina, e al pari delle E.550, dimostrarono per la prima volta che la trazione
elettrica fosse in grado di sostituire la locomotiva a vapore in tutti i tipi di servizi loro assegnati.
L’ingegnere tedesco Manu Stern con il suo schema elettrico e il fisico ungherese Maurice Milch con il suo perfezionamento,
che risolse il problema della commutazione dei motori, furono coloro che crearono le origini della E.330.
Questa macchina rappresentò un momento fondamentale segnando la tappa più avanzata nello sviluppo della trazione
trifase, secondo un principio elettrico che costituì la base di tutte le realizzazioni successive, unica eccezione
la E.331 del 1915.
I motori della E.330, a differenza delle locomotive precedenti, erano polifasi anziché solamente trifasi.
Nel 1914 vennero costruite 16 unità dalla Società Italiana Westinghouse di Vado Ligure e dalla Breda di Milano.
- Cenni di storia -
Il Governo italiano iniziò ad interessarsi all'elettrificazione ferroviaria con l'istituzione, nel 1897, di una commissione
per lo studio della possibilità di una trazione elettrica; le ragioni di questa precoce attenzione risiedevano in motivi
soprattutto economici; dipendendo esclusivamente dalle importazioni dall'estero per l'approvvigionamento
del carbone da utilizzare per far muovere la locomotive a vapore, l'Italia fu all'avanguardia nella ricerca
di fonti energetiche alternative per la trazione ferroviaria.
Fu naturale che le altre industrie italiane che costruivano solo locomotive a vapore e veicoli rimorchiati, sentissero
minacciati i loro interessi perché ogni locomotore elettrico che usciva da Vado Ligure, comportava la cessazione
di un ordine di 2 grosse locomotive a vapore.
Però d’altra parte le FS nel sostenere il loro piano di elettrificazioni, erano certe della superiorità tecnica dei locomotori
a c.a. trifase, resa evidente, sul piano pratico, dal confronto della E.550 con la Gr.470 a vapore, la locomotiva più potente
del tempo nell’esercizio sulle linee dei Giovi.
Era da considerare la quantità di carbone necessario per l’esercizio a vapore, che gravava in maniera non trascurabile
sulla nostra economia, considerato che nel 1911 ne occorrevano circa 2 milioni di tonnellate totalmente d’importazione.
(2 milioni di tonnellate / Stima per l’anno 1911)
Le FS dopo essersi servite per alcuni anni delle realizzazioni della Westinghouse, commissionarono locomotori anche
alle tradizionali industrie ferroviarie italiane, creando così le premesse di una produzione nazionale che poté
essere attuata all’inizio degli Anni Venti del Novecento.
Di esse le più importanti furono Ansaldo e Breda, quest’ultima più vulnerabile circa lo sviluppo della trazione elettrica,
soprattutto perché la produzione di locomotive a vapore rivestiva maggiore rilievo nella sua attività produttiva.
Già negli anni 1913-14 le fu assegnata la realizzazione della sola parte meccanica di 8 unità E.330 e 10 unità E.331,
e questo perché l’industria non era attrezzata per le realizzazioni elettrotecniche.
In quel tempo la costruzione di un locomotore di questa complicazione era impresa per poche industrie in Europa,
e questo per molte valide ragioni, non ultima tra esse la difficoltà che derivava dalla limitata disponibilità
di materiali isolanti adatti allo scopo.
l primo isolante sintetico fu realizzato in America dal chimico belga Leo Baeckeland e brevettato nel 1908 con il nome
di “bachelite o bakelite”, capostipite delle materie plastiche moderne, che ricorda il rivestimento degli apparecchi
radio e dei vecchi telefoni.
- Link correlato Leo Baekeland: https://it.wikipedia.org/wiki/Leo_Baekeland -
Per questo materiale però non era ancora momento adatto per gli usi nell’industria ferroviaria, perché gli isolanti
più usati allora erano: la porcellana, il legno, la carta, la tela, il bitume e la mica.
Altre difficoltà costruttive per un locomotore come l’E.330 erano i vincoli di peso e spazio occupato, imposti
alle apparecchiature elettriche di bordo, che dovevano sopportare le sollecitazioni dinamiche indotte
dalla marcia del veicolo.
Al tempo di Stern e Milch, qualche industria di elettrotecnica che avesse esperienza c’era e una di esse era in Italia,
ed erano le Officine di Vado Ligure della Società Italiana Westinghouse, prima industria al mondo espressamente
creata per la costruzione di locomotive elettriche, sotto la direzione dell’ingegnere ungherese Kálmán Kandó,
che le FS vollero fortemente alla guida dello stabilimento.
- Link correlato Kálmán Kandó: https://it.wikipedia.org/wiki/K%C3%A1lm%C3%A1n_Kand%C3%B3 -
Gli accordi tra FS e la Società Italiana Westinghouse vennero stipulati nell’agosto 1912, contemplando la costruzione
di 8 esemplari (poi portati a 16) di un locomotore c.a. trifase fondato sul sistema Stern-Milch: sarebbe nata la E.330.
- Foto da: ebay.it -
- Manu Stern e Maurice Milch -
Il progetto della E.330, che avrebbe avuto 2 motori di trazione, si fondò sul nuovo schema di circuito elettrico studiato
dal tedesco Manu Stern e poi perfezionato dall’ungherese Maurice Milch.
Stern lo brevettò nel 1907, integrandolo nel 1908; era un circuito in grado di convertire “a bordo” la corrente
di alimentazione da trifase a bifase, con la conseguente variazione del numero dei poli per ottenere
2 velocità di rotazione dei motori.
Previde la variazione del numero di fasi da 3 a 2, ossia il passaggio da trifase a bifase in concomitanza con il numero
dei poli da 8 a 6 per ottenere la variazione di velocità nel rapporto 6:8; in un motore polifase la sua velocità
è inversamente proporzionale al numero dei poli.
Inoltre esortò l’applicazione del suo schema a una locomotiva a 4 velocità, le altre 2 ottenute con il collegamento
in cascata aggiungendo un autotrasformatore Scott per la conversione della corrente da trifase a bifase.
- La dizione “autotrasformatore Scott” è quella usata nella documentazione storica; correttamente dal punto di vista elettrotecnico si tratta
di un trasformatore con due secondari e non di un autotrasformatore -
Tale schema di indotto venne ulteriormente perfezionato nel 1910 dall’ungherese Maurice Milch, che risolse il problema
della commutazione dei motori riuscendo a ridurre a 7 il numero dei punti di commutazione collegabili ad altrettanti 7
anelli collettori, disposti rispettivamente 3 da un lato e 4 dall’altro delle estremità dell’albero di ciascun motore.
- Le velocità -
Le velocità di sincronismo potevano diventare effettivamente 2, e con l’aggiunta del collegamento in cascata
per ciascuna delle 2 polarità, potevano quindi passare a 4 velocità per l’intera locomotiva, con pieno utilizzo
dei materiali.
Nello schema così realizzato, nella variazione polare da 8 a 6 interveniva però anche una variazione della corrente
di alimentazione dello statore, che passava da trifase a bifase, trasformazione ottenibile mediante un trasformatore
tipo Scott che veniva inserito parallelamente alla manovra di transizione da una polarità all’altra.
Alla seconda e quarta velocità i combinatori prevedevano a derivare l’alimentazione da un autotrasformatore Scott,
il quale conferiva in uscita una tensione bifase di ampiezza maggiore del 10% di quella trifase di linea, come
occorre per mantenere invariata nei motori funzionanti a 6 poli l’induzione magnetica del traferro.
(spazio d’aria presente tra il nucleo dello statore e il rotore)
Le E.330 furono dotate di un circuito di trazione con 4 tipi di collegamenti:
- In cascata a 8 poli con alimentazione trifase dalla linea di contatto: 37,5 km/h -
- In cascata a 6 poli con alimentazione bifase dall’autotrasformatore Scott: 50 km/h -
- In parallelo a 8 poli con alimentazione trifase dalla linea di contatto: 75 km/h -
- In parallelo a 6 poli con alimentazione bifase dall’autotrasformatore Scott: 100 km/h -
- Il motore -
- Il motore della E.330 visto dal lato posteriore con i combinatori scoperti -
- Alla destra dell’albero i 4 anelli collettori, a sinistra i 3 anelli dai quali derivavano le correnti di rotore -
(Secondo il sistema Milch i 7 anelli collettori di ciascun motore erano esposti esternamente alle manovelle motrici di facile accessibilità)
- Sopra il motore i 2 combinatori scoperchiati per mostrare i loro contatti, essi effettuavano le commutazioni
occorrenti per cambiare velocità -
- Foto FS / da: Storia dell’elettrificazione e dei locomotori trifasi F.S. / Claudio Pedrazzini / Club Ferromodellistico Bresciano -
- I combinatori -
La corrente di trazione, dopo aver attraversato gli apparecchi di protezione, si presentava ai combinatori, analoghi
a quelli della E.550, a parte il maggior numero di contatti; in un primo progetto quello complessivo era di 116
poi ridotto a 103 nel progetto definitivo, dopo accurata analisi delle combinazioni.
Il combinatore era un apparecchio molto delicato; sui locomotori trifase variava la disposizione del circuito di trazione
per consentire le variazioni di velocità dei motori.
Nei 3 combinatori i contatti erano in totale 103 e sotto carico, la perdita accidentale del contatto, anche per un istante,
di uno solo di essi, avrebbe potuto innescare un arco elettrico, danneggiare e mettere fuori uso il locomotore.
Anche in un apparecchio semplice poteva celarsi il principio di un insuccesso per l’intero locomotore, qualora la sua
realizzazione non fosse stata sorretta da un’adeguata esperienza costruttiva di una ditta altamente specializzata.
La situazione era aggravata dalle larghe tolleranze meccaniche in uso al tempo, dai giochi e dalle imprecisioni
di posizionamento che ne derivavano, dalle continue sollecitazioni dinamiche generate dalla marcia del mezzo,
le cui sospensioni non erano allora performanti e anche dalle vibrazioni trasmesse dai motori.
- Vista interna della E.330.14 / I combinatori avendo il carter aperto evidenziano i contatti -
- Foto TIBB / da: Storia dell’elettrificazione e dei locomotori trifasi F.S. / Claudio Pedrazzini / Club Ferromodellistico Bresciano -
- La disposizione dei 3 combinatori -
- Foto Italmodel 226 / da: stagniweb.it -
- Il reostato -
Il reostato era analogo a quello della E.550, salvo l’aggiunta di una pompa di circolazione della soluzione di soda
per migliorarne il raffreddamento.
- Il reostato a liquido della E.330 con il suo complesso di regolazione automatica -
(Le alette del cassone aumentavano la superficie di scambio termico con l’ambiente)
- Foto da: Storia dell’elettrificazione e dei locomotori trifasi F.S. / Claudio Pedrazzini / Club Ferromodellistico Bresciano -
- L'interno -
- La macchina 0309 Westinghouse (poi E.330.009) fu la prima unità costruita, iniziò le corse di prova nella primavera
del 1914 e consegnata alla FS nel mese di ottobre -
- Foto Società Italiana Westinghouse / da: Storia dell’elettrificazione e dei locomotori trifasi F.S. / Claudio Pedrazzini / Club Ferromodellistico Bresciano -
Nella costruzione della E.330 la Westinghouse preferì impiegare, ovunque fosse possibile, le apparecchiature già
collaudate sulle E.550, come l’equipaggiamento elettrico, eccettuata la parte inerente il sistema Stern-Milch.
I 2 motori di trazione erano uguali fra loro, costruiti con le stesse tecnologie della E.550, ma con dimensioni maggiori
per la maggiore potenza che dovevano sviluppare, occupavano in misura considerevole lo spazio disponibile
sulla macchina.
All’ingombro dei motori si aggiunse quello dei combinatori e del ventilatore con il rispettivo condotto di mandata,
con presa d’aria sul fianco destro della macchina, cosicché per il passaggio del personale di condotta da una
cabina all’altra restava poco a disposizione: sulla sinistra un angusto corridoio, sulla destra era impossibile.
E’ probabile che sia nato così il soprannome “sommergibile” coniato dai ferrovieri, il cui passaggio interno a causa dell’ingombro delle apparecchiature,
era stretto e difficoltoso come appunto sui sommergibili, l’altro era “cammello” per via della gobba centrale.
- La costruzione e le consegne -
La E.330 venne prodotta nel 1914 in 16 esemplari, con numerazione da 001 a 016.
- Le unità 001-008 vennero costruite per la parte elettrica dalla Società Italiana Westinghouse di Vado Ligure -
- La parte meccanica (telaio e rodiggio) fu realizzata dalla Breda di Milano -
(Differivano dalle altre per una fascia di finitura che correva lungo il bordo inferiore di essa e per la forma lievemente diversa della grondaia)
- Le unità 009-016 vennero interamente costruite dalla Westinghouse -
(Furono le prime ad essere consegnate)
Tutte le macchine venivano montate a Vado Ligure e consegnate alle FS nella stazione di Savona, da qui venivano
trasferite a Genova nel Deposito del Campasso, dove eseguivano le prime prove, dopo il collaudo venivano
trasferite a Lecco, dato che le condizioni di acclività delle poche linee trifase esistenti in Liguria
non consentivano l’esecuzione delle prove prescritte.
- Cronologia Italmodel 227 / da: stagniweb.it -
In origine la livrea delle locomotive era nera, con telaio, ruote, trolley e traverse di testa in varie tonalità di rosso,
successivamente furono ricolorate in castano-Isabella.
- La linea -
In origine la cassa della locomotiva era costituita da un volume unico; le cabine laterali avevano una pianta
poligonale con pareti finestrate, mentre il corpo centrale rialzato ospitava all'interno i motori elettrici,
il reostato, i combinatori e altri componenti elettrici oltre alla caldaia a nafta per il riscaldamento
delle carrozze passeggeri.
Inferiormente, nella parte centrale, la cassa seguiva la linea delle ruote, interrotta soltanto dalle “custodie”, grandi
e sporgenti del collettori dei motori.
Il tetto sovrastante era spiovente come necessario per consentire l’abbassamento dei trolley Brown-Boveri.
La fiancata destra aveva una presa d’aria a persiana in mezzo ai 2 finestrini centrali per la ventilazione dei motori.
- E.330.5 Breda -
- Foto Società Italiana Westinghouse / da: stagniweb.it -
Alle estremità della macchina vi erano i terrazzini per l’accesso del personale, sia da terra mediante scalette,
sia dal treno attraverso passerelle.
Al tempo della progettazione della E.330 la trazione elettrica in pianura veniva effettuata ad agente unico,
quindi l’intercomunicazione con il treno era una necessità per consentire l’accesso al capotreno in cabina;
sulla E.330, tuttavia, fin dai primi tempi di esercizio furono impiegati due agenti, un macchinista
e un aiuto macchinista.
Pochi mesi più tardi, nel novembre 1914, per motivi di sicurezza, la marcia ad agente unico fu abolita sull’intera
rete FS e quindi furono soppresse le ormai inutili passerelle di intercomunicazione con il locomotore.
La E.330 fu una delle poche macchine trifasi perfettamente simmetriche e così rimase anche dopo il 1930,
pur con la soppressione degli originari terrazzini alle estremità, al posto dei quali vennero installati
2 avancorpi che contenevano:
- In uno i 2 compressori elettrici -
- Nell’altro il cassone dell’acqua di raffreddamento del reostato e le batterie -
Con la creazione dei 2 avancorpi la linea della macchina divenne più allungata e lasciò inalterato l’aspetto iniziale
e in un certo qual modo la rese esteticamente più completa.
- La fiancata sinistra con 2 finestrini -
(E.330.007 Breda in sosta a Torino Smistamento)
- Foto FS / da: stagniweb.it -
- Il trolley -
Il trolley Brown-Boveri a strisciamento, sperimentato nel 1906 sulla linea del Sempione e perfezionato costantemente
nel corso del tempo, costituì poi l’equipaggiamento standard per la maggior parte dei locomotori trifase italiani,
tuttavia la sua adozione comportò per la E.330 problemi di natura economica.
A quel tempo la trazione elettrica era ai primordi e aveva prospettive di sviluppo potenzialmente molto vaste;
nel mondo vi erano molte linee da elettrificare e ancor più locomotori elettrici da costruire, qualora si fosse
affermato un sistema di trazione elettrica, quale che fosse.
La portata economica di questo affare rese esasperata la concorrenza fra le case costruttrici; chi di esse fosse riuscita
a sviluppare un componente di importanza decisiva avrebbe avuto un successo economico di vaste proporzioni
e quindi ciascun componente, spesso prima di essere sperimentato, veniva protetto da più brevetti.
Attorno a ogni locomotiva i brevetti erano moltissimi, quelli che proteggevano la E.330 erano decine e riguardavano:
i motori, i combinatori, le sospensioni, il reostato, il sistema di controllo automatico, gli interruttori ad alta tensione
e le bielle di trasmissione.
Anche il trolley Brown-Boveri era protetto da ben 7 brevetti.
Poiché il passaggio attraverso la casa svizzera per ottenere il trolley sarebbe stato troppo oneroso vennero studiate
soluzioni alternative.
Il trolley è di importanza vitale per qualsiasi locomotore elettrico, ma era di difficile perseguimento su quelli trifase,
in quanto la captazione che dipendeva da 2 conduttori aerei elettricamente distinti, nelle macchine trifase questo
problema era praticamente raddoppiato.
Nel 1908 erano giunte in Valtellina le prime E.550 dotate di trolley originali Ganz destinato ad essere collaudato
sul tratto Lecco-Calolziocorte, ma né il trolley né la sospensione della linea di contatto diedero i risultati sperati.
- Link correlato E.550: https://www.marklinfan.com/f/topic.asp?TOPIC_ID=4753 -
I pantografi Brown-Boveri avevano una migliore captazione della corrente dalla linea bifilare e in modo continuo,
specialmente in prossimità dei deviatoi, degli incroci e dei tratti isolati.
Essendo di costruzione più complessa e raffinata i pantografi si alzavano sempre a compasso, potevano essere
in “presa” tutti e 2 contemporaneamente, a differenza di quelli originali Ganz, inoltre avevano effettivamente
un funzionamento “a pantografo”, relativamente al rinvio, che serviva a tenere verticali i supporti
degli striscianti.
Le FS interessate al trolley Brown-Boveri, con buone ragioni, però non potevano pretendere dalla Westinghouse
la fornitura di quel componente dal momento che anch’essa produceva il suo tipo di trolley e che si faceva
forte del fatto che uno dei primi progetti contemplava proprio il trolley Ganz.
Alla fine venne deciso che la Westinghouse avrebbe fornito le E.330 senza trolley, che sarebbero stati acquistati
dalle FS tramite la Tecnomasio Italiano Brown-Boveri di Milano, rappresentante della casa di Baden in Italia
e la stessa Westinghouse avrebbe provveduto al montaggio.
- Fine prima parte -
- Un ringraziamento al Prof. Claudio Pedrazzini che mi ha gentilmente acconsentito di ricavare la storia della E.330 trifase dal suo libro:
“Storia dell’elettrificazione e dei locomotori trifasi F.S. / Claudio Pedrazzini / Club Fermodellistico Bresciano” -
- Altre fonti -
- stagniweb.it -
- it.wikipedia.org -
- Nico Molino / Mondo ferroviario 157 -
- Nino -
|
E.330 Trifase
Posted - 22 December 2024 : 13:28:15
