Baureihe
E 244

Locomotive sperimentali DRG
CA monofase 50 Hz/20 kV

Nella foto: la E 244 21 nel settembre 1957

Scheda tecnica

Dati generali


Numerazione E 244 01÷31
Impiego treni passeggeri e treni merci
Rodiggio Bo'Bo' Costruttore vari (vedi testo)
Consegna 1° esemplare 1936
N° esemplari prodotti 5
Trasmissione
tramviaria
Alimentazione
CA monofase
50Hz 20 kV
Vmax (km/h) 85(1) Potenza (kW) unioraria 2.600
continuativa 2.460(2)
(1)80 km/h per la E 244 22  (2)riferita alla E 244 22. Per le altre: 2.000/1.720 (01), 2.400/2.340 (11),
  
2.060/1.940 (21), 2.020/1.920 (31)

Misure e masse


Lunghezza ai resp.
14.320 mm*
Massa in servizio 85 t*
Diametro ruote portanti
non applicabile
Carico assiale 21,7 t*
Diametro ruote motrici 1.250 mm
Passo 3.400 mm*
*dati riferiti alla E 244 01. Per le altre: 15.290/84,6/21,5 (11), 16.440/84,8/21,2 (21), 15.290/84,0/21,0
 (22),
15.080/83,0/20,8 (31). Il passo era 3.500 mm per tutte le altre E 244, tranne la 31 (3.300 mm)

Prestazioni


Pendenza Massa rimorchiata Velocità
25‰ 180 t
85 km/h
55‰ 180 t
60 km/h

Premesse storiche

Per un'adeguata valutazione della possibilità di alimentare la linea aerea diretta- mente con la corrente di rete, che all'epoca era a 50 Hz/20 kV, fu scelta la linea dell’Höllental, lunga 55,6 km e con pendenze fino al 55‰, che fu elettrificata tra il 1933 e il 1935. Per verificare quali soluzioni, tra quelle disponibili, fossero più idonee, la DRG chiese all'industria di realizzare quattro prototipi, che utilizzavano la parte meccanica delle E 44/E 44.1 di serie ma differivano nella parte elettrica e furono classificati E 244 01 (AEG/AEG), 11 (Krauss/BBC), 21 (Krauss/Siemens) e 31 (Garbe-Lahmeyer/Krupp). Fu questo il primo prototipo ad essere consegnato (il 6 gennaio 1936), seguito dall'11, dal 21 e, infine, dallo 01.

Tecnica

Il prototipo AEG esteriormente differiva ben poco dalle E 44.1 del secondo lotto, così come gli altri prototipi dalle E 44 di serie. Se tutti presentavano una disposi- zione delle persiane di raffreddamento più o meno differente da quella delle macchine di serie, gli elementi che li rendevano immediata- mente distinguibili da queste erano per la 01 le persiane di raffreddamento sul lato destro (foto a lato), per la 11 la persiana di raffreddamento circolare sul lato destro dell'avancorpo posterio- re e per la 21 e la 31 la forma del rialzo centra- le del tetto.

Parte meccanica

Le E 244 in generale non presentavano particolari differenze rispetto alle E 44/ 44.1 di serie, a parte un carico assiale decisamente più elevato a causa del maggior peso delle apparecchiature elettriche. Le sole differenze significative riguardavano la E 244 01 che, oltre al normale sistema di frenatura, ma con due ceppi/ruota, anziché uno solo, era dotata anche di freno Henry e della possibilità di disinserire la trasmissione di un motore guasto, caratteristica condivisa dalla E 244 31.

Parte elettrica

Gli elementi comuni a tutte le E 244 erano:
- pantografi, derivati dagli SBS 10, con larghezza di soli 1.300 mm per via della
  ridotta sagoma-limite delle gallerie della linea
- disposizione delle apparecchiature che ricalcava quella delle E 44 di serie
- trasformatore del tipo con nucleo convenzionale (tranne la 21, con nucleo a
  guscio), raffreddato ad olio in circolazione forzata
- frenatura elettrica di tipo reostatico (a recupero di energia nella 31)
Per la trazione, nella 01 e nella 11 si puntò su motori in CC (ad alta tensione nella prima, a bassa tensione nella seconda), nella 21 su motori CA monofase a 50 Hz, nella 31 su motori che combinavano un motore monofase ed uno trifase asincro- no che in parte funzionava come convertitore rotante. Vediamo ora le differenze tra i prototipi.

E 244 01
L'interruttore principale era del tipo AEG APB 104, derivato da quello delle E 18, a soffio di gas compresso per l'estinzione dell'arco e tarato a 200 MVA. Il trasformatore, da 2.160 kVA, alimentava un raddrizzatore polianodico a vapori di mercurio, che forniva CC ad alto voltaggio ai motori. Questi erano ad eccitazione in serie e capaci di operare fino ad una tensione max. di 1.700 V, combinabili tra loro in serie o in parallelo, con 7 "velocità economiche" ed indebolimento di campo.
Il controller, del tipo a camme a comando manuale, aveva pertanto 8 posizioni  (la 0 più le 7 velocità economiche) ed era accoppiato al dispositivo per l'indeboli- mento di campo, che però poteva intervenire solo in alcuni intervalli di tensione. La condotta delle locomotiva richiedeva, pertanto, una particolare attenzione al macchinista. I ventilatori individuali dei motori di trazione, quelli per il raffredda- mento del trasformatore principale e dei convertitori statici, che rinforzavano il raffreddamento dei motori e la pompa a vuoto per i raddrizzatori, erano tutti mossi da motori trifase asincroni, alimentati tramite un convertitore rotante Arnò. L'apparato per la frenatura elettrica, ovviamente in CC, era suddiviso in 4 sezioni, ciascuna alimentata da un motore: con una potenza di 435 kW era capace di arrestare la locomotiva a 40 km/h su pendenza del 55‰. Completavano la dota- zione gli altri apparati ausiliari, che ricalcavano quelli delle E 44.5 di serie.

E 244 11
L'interruttore principale era una versione migliora- ta di quello standard ad olio. Come nella E 244 01 il trasformatore, da 1.980 kVA, alimentava un raddrizzatore polianodico a vapori di mercurio, raffreddato ad acqua termostatata, ma la tensione fornita ai motori era inferiore: questi, infatti, erano in grado di operare solo fino ad un max. di 800 V in CC, ed erano ad eccitazione in serie con avvolgimenti ad alta induttività e resistore in paral- lelo. I 2 motori di ogni carrello erano combinati permanentemente in serie. Il trasformatore aveva un morsetto a 220 V per gli apparati ausiliari e due morsetti (800 V e 1.000 V) per il riscaldamento elettrico.
Il controller, ad alta tensione, del tipo a camme a comando manuale, aveva 28 posizioni, corrispondenti alle velocità economiche e comandava anche il sistema di frenatura elettrica, ovviamente in CC, sviluppato dalla BBC. Si trattava di una doppia spirale da 4 cm in acciaio al nickel-cromo collocata nell'avancorpo posteriore (da cui la peculiare persiana di raffreddamento) e raffreddata da un ventilatore azionato da un motore ad alta tensione. Completavano la dotazione i ventilatori e gli altri apparati ausiliari, che ricalcavano quelli della 01.
La E 244 11 si distingue per essere stata la prima locomotiva tedesca con controller ad alta tensione, poi installato sulle E 94 141 e 142 e diventato lo standard delle locomotive DB nel dopoguerra, e la prima, nel 1951, con un raddrizzatore BBC privo di pompa a vuoto.

E 244 21
L'interruttore principale era del tipo R 618 ad espansione ed elevata capacità. Il trasformatore, da 1.720 kVA, aveva un morsetto per gli apparati ausiliari (216 V), due morsetti (800 V e 1.000 V) per il riscaldamento elettrico e 14 morsetti (da 90 V a 558 V) per l'alimentazione dei motori. Questi erano 2 per ogni asse, collegati permanentemente in serie tra loro, monofase ad eccitazione in serie a 14 poli, capaci di operare fino ad una tensione max. di 270 V. La E 244 21, pertanto, aveva 8 motori che insieme alla trasmissione occupavano interamente lo spazio disponibile nei carrelli.
Il controller, del tipo a camme a comando manuale, aveva 14 gradini ed era accoppiato al regolatore fine. L'azionamento era di tipo elettropneumatico, come quello dell'invertitore di marcia, degli interruttori di protezione dei motori e dello attuatore della frenatura elettrica. Quest'ultima, in CC, era capace di arrestare la locomotiva, più una massa di 60 t, a 40 km/h su pendenza del 55‰. Completa- vano la dotazione gli apparati ausiliari (ventilatori dei motori di trazione, del tra- sformatore, etc.), i cui motori erano alimentati parte in CA e parte in CC.

E 244 31
L'interruttore principale era del tipo standard ad espansione. Il trasformatore, da 1.900 kVA, aveva un morsetto (235 V) per l'eccitazione in derivazione, un morsetto (835 V) per l'alimentazione dei motori e del riscaldamento elettrico ed un morsetto (1.000 V) per la modulazione del gradino 2 (verificare). Ogni asse era azionato da una combinazione tra un motore monofase ad induzione a 6 poli, compensato e non commutabile, ed un motore trifase asincrono a 4 poli, entrambi operanti a 50 Hz fino ad una tensione max. di 800 V. I due motori potevano essere combinati in 3 modalità, con altrettante velocità di regime (33, 57 e 80 km/h): statore trifase che alimenta il rotore monofase (collegamento in cascata); solo motore monofase; solo motore trifase.
A queste modalità corripondevano rispettivamente le posizioni "1", "2" e "3" del controller, che era del tipo a camme a comando manuale, a 4 posizioni (la quarta era lo "0"), azionato tramite servomotore. La regolazione dei motori, sia quello monofase, sia quello trifase, avveniva tramite un reostato a liquido, formato da 4 resistori (ognuno con 3 elementi fissi e 3 mobili) immersi in 650 litri di una solu- zione all'1% di bicromato di potassio, raffreddati tramite apposito circuito. I motori agivano, invece, come generatori di corrente nella modalità di frenatura elettrica ed erano capaci di arrestare un treno di 180 t nella marcia verso valle: a 35 km/h, su pendenza del 55‰, la potenza restituita alla linea raggiungeva i 1.100 kW.
Completavano la dotazione gli apparati ausiliari (ventilatori dei motori di trazione, del trasformatore, etc.).

Evoluzione - la E 244 22

La sperimentazione dell’Höllental indicò chiaramente che la strada da seguire era quella dei motori alimentati direttamente con corrente di rete, e che la configu- gurazione convenzionale richiedeva una costante ed onerosa manutenzione di spazzole e collettore. Si sviluppò pertanto il concetto di un motore con due rotori di dimensioni minori rispetto ai motori monofase convenzionali, calettati sullo stesso asse e collegati permanentemente in serie tra loro, ciascuno con il proprio collettore ed inseriti in una stessa carcassa (motore "in tandem"). Tuttavia i tecnici tedeschi restarono "tiepidi", grazie anche ai progressi nella tecnologia del monofase, e comunque la guerra bloccò tutto. Invece i tecnici francesi, che dopo la nazionalizzazione del 1938 dovevano affrontare la prospettiva di un ambizioso piano di elettrificazione SNCF, prestarono estrema attenzione al lavoro dei colleghi tedeschi, perché era chiaro che il sistema CC 1,5 kV non avrebbe consentito di soddisfare i requisiti del piano e si volevano contenere i costi il più possibile.
Svilupparono, pertanto, sulla scorta delle indicazioni emerse, le basi teoriche per lo sviluppo dei motori "in tandem" e non a caso già nel 1946 le Autorità della Zona di Occupazione francese, nella quale era compresa la linea dell'Höllental, richiese- ro la realizzazione di una locomotiva e di un'elettromotrice con le quali sperimen- tare il nuovo concetto. In entrambi i casi si ricorse a veicoli danneggiati durante la guerra ed accantonati (rispettivamente E 44 005 ed ET 25 026): la ricostruzione della locomotiva fu affidata alla AEG e fu effettuata presso la Bw Basel Hbf che la completò nel 1950. Poiché aveva motori alimentati direttamente con la tensione di rete, fu riclassificata come E 244 22.

Parte meccanica
Come le altre E 244, anche la 22 esteriormente e strutturalmente era assimilabile alle E 44 di serie. Tuttavia, l'ingombro dei motori rese necessario modificare i carrelli e l'impianto frenante fu totalmente rifatto per adeguarlo alle necessità di esercizio della linea. A tal fine per mantenere un'accettabile inscrizione in curva, la ralla di uno dei carrelli fu dotata di traslazione longitudinale (in aggiunta a quella trasversale).

Parte elettrica
L'interruttore principale era lo stesso della 01 (ABP 104 a soffio di gas compresso per l'estinzione dell'arco e tarato a 200 MVA), opportunamente modificato per l'alimentazione a 50 Hz/20 kV. Il trasformatore, da 2.720 kVA, era anch'esso una modifica di un analogo apparato monofase a 16 2/3 Hz, aveva l'avvolgimento principale e quello secondario collegati in serie e per migliorare il rendimento aveva un condensatore-batteria da 370 kVA continuativi, collegato ad un apposito morsetto da 1,4 kV. A questo si aggiungevano: un morsetto per gli apparati ausiliari, due morsetti (800 V e 1.000 V) per il riscaldamento elettrico e 15 morsetti per l'alimentazione dei motori, in grado di operare fino ad una tensione max. di 470 V.
Il controller, derivato da quello installato sulle E 94, era del tipo a camme a comando manuale ed azionamento elettropneumatico, aveva 15 gradini di marcia economica ed era accoppiato al regolatore fine (14 gradini di commutazione). La frenatura elettrica, a recupero di energia, e modulabile su 5 diversi livelli, era capace di arrestare la locomotiva a 40 km/h su pendenza del 55‰. Completa- vano la dotazione gli apparati ausiliari (ventilatori dei motori di trazione, del tra- sformatore, compressore, etc.), i cui motori erano alimentati in CA trifase tramite un convertitore rotante Arnò.

Impiego

Il 18 giugno 1936 la linea aerea fu messa sotto tensione ed iniziarono immedia- tamente le prove preliminari per la messa a  punto delle macchine. Completata questa fase, iniziò l'effettivo impiego che evidenziò rapidamente che tutte le E 244  fornivano le prestazioni richieste, ma che la soluzione più idonea era quella della 21, mentre la 31 si rivelò troppo delicata e soggetta a guasti. Dopo il 1945, le E 244, che erano sopravvissute al conflitto senza danni particolari, ripresero il servizio, rinforzate dalla E 244 22 (vedi sopra), e lo espletarono sino alla conversione della linea all'alimentazione monofase 16,3 Hz/15 kV, nel maggio 1960. Di conseguenza, la 01 fu radiata e successivamente demolita, la 11 e la 22 furono convertite in E 44 (rispettivamente 188 e 189), e la 21 fu ricostruita come E 344 01 bicorrente, utilizzando i motori della 22. La sola 31, per le peculiarità della parte elettrica, è stata conservata come locomotiva museale.