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La regolazione di potenza sulle locomotive Diesel-elettriche

Il regolatore Woodward

Per poter variare la velocità di marcia e la potenza delle locomotive Diesel-elettriche, vi sono complessi sistemi di regolazione dei giri del Diesel e della potenza fornita dalla generatrice principale (o alternatore di trazione nel caso delle D 445). Detti sistemi, si sono evoluti ed anche complicati nel tempo, ma la loro funzione è rimasta sempre la stessa: quella di poter regolare la potenza in tutto il campo di funzionamento della locomotiva e quella di proteggere il motore termico da pericolosi sovraccarichi. La prima regolazione, quella elettroidraulica, avviene sul motore Diesel tramite il regolatore elettroidraulico Woodward, un regolatore che agendo sulle pompe d’iniezione (o pompanti), aumenta o diminuisce l’immissione del gasolio nel motore termico a seconda della potenza richiesta dal macchinista tramite il volantino di potenza sul banco di manovra. Detto volantino ha 13 posizioni, ognuna corrispondente ad un prefissato numero di giri del motore e ad un gradino di potenza.

 

                                                                                               banco e volantino - D343                                               regolatore Woodward

Facciamo un esempio in questa tabella relativa alle locomotive del gruppo D 443.   

Vediamo ora come si comporta il Woodward: supponiamo che il macchinista metta il volantino di potenza in ottava posizione. Il Woodward, dovrà allora portare il Diesel a 813 giri/min, fargli erogare 1130 CV e mantenere costante questi valori. Supponiamo che ad un certo punto la locomotiva incontri una salita, i motori elettrici di trazione assorbano maggiore corrente: la generatrice principale di conseguenza dovrà fornire ai motori elettrici di trazione la corrente in più che occorre, facendo diminuire al Diesel il regime prefissato. A questo punto allora, il Woodward “sentirà” che il Diesel è sceso di giri e aumenterà il livello di gasolio ai pompanti per ristabilirlo a 813 giri/min e 1130 CV, compensando la diminuzione di potenza causata dalla richiesta di corrente. Supponiamo ora che la locomotiva incontri una discesa: i motori assorbiranno meno corrente, quindi la generatrice ne dovrà produrre di meno. Anche il Diesel sta fornendo potenza al di sopra del fabbisogno della locomotiva e quindi il Woodward diminuirà l’afflusso di gasolio ai pompanti, sempre però attenendosi alla posizione del volantino voluta dal macchinista.

Tutto ciò accade quando la locomotiva marcia in condizioni normali. Quando invece marcia al limite della sua potenza, ovvero con il volantino in tredicesima posizione, la regolazione cambia.

Infatti il motore e la generatrice ruotano ad una velocità costante che non può essere variata: l’unico ente regolabile è quindi l’eccitazione della generatrice principale. Entriamo quindi nella seconda fase di regolazione della potenza, quella elettrica: in presenza di una salita (e qui ritorniamo all’esempio precedente), infatti, se c’è una maggiore richiesta di corrente da parte dei motori, il Woodward non può aumentare i giri al Diesel: è già alla massima potenza e se il Woodward aumentasse l’afflusso di gasolio lo sovraccaricherebbe in maniera pericolosa. Ecco che allora bisogna diminuire la potenza, ma visto che i giri del Diesel non si possono più variare, si diminuisce la potenza regolando il grado di eccitazione della generatrice principale: se il Diesel è in sovraccarico, un’apposita apparecchiatura (il reostato di controllo carico) diminuisce il grado di eccitazione della generatrice principale, in modo da “alleggerire” il Diesel. Certo, così diminuirà anche la corrente fornita ai motori di trazione (e quindi anche la velocità e la potenza di traino della locomotiva), ma ciò è necessario affinché non si verifichino sovraccarichi.

I vecchi sistemi di regolazione, agivano sull’eccitazione della generatrice principale soltanto nell’ultima posizione del volantino di potenza, mentre quelli più recenti, come quello di tipo “E” applicato alle D 445 agiscono sull’eccitazione (in questo caso dell’alternatore principale) anche nelle posizioni intermedie. Il regolatore tipo “E” è un dispositivo che ha la funzione di controllare il grado di eccitazione dell’alternatore principale stabilendo i limiti di potenza, di tensione e di corrente da erogare per ciascuna posizione del volantino di potenza. Ciò permette di sfruttare al meglio ogni singolo gradino di potenza della locomotiva ed anche la protezione dai sovraccarichi è stata qui migliorata.