Newsgroup: it.discussioni.energia
Titolo: 800 Ampere 30000 kV

L'altro giorno mentre cercavo gli orari di un treno sono incappato in 
questo video sul record di velocità su rotaia, é un treno come quelli 
che circolano normalmente:
https://www.youtube.com/watch?v=NkNI8suWomg
 
Si sente, male e in francese, per esempio al minuto 6 e 50 secondi, ma 
anche altre volte, citare 800 Ampere per 30000 Volt ma può passare una 
simile corrente in dei normali cavi elettrici ferroviari? A che potenza 
corrisponde? Il mio calcolo 800 X 30000 dà un valore incredibile.


Il cavo di contatto delle TAV ha una sezione rame (o rame/argento in
DE e IT) che varia dai 120 mm2 dei treni ad alta velocita' tedeschi
ai 170 mm2 del Shinkansen (Giappone). In Italia la sezione TAV e' un
pelo sotto i 150 mm2.
 
A questi occorre aggiungere 150 mm2 rame del cavo ausiliario del
Shinkansen o i 35 mm2 di bronzo dei tedeschi.
 
Poi abbiamo la catenaria, che e' di 70 mm2 in Germania,
ed un pelo sotto i 154 mm2 di rame/cadmio in Italia.
In Francia e' bronzo a 65 mm2 di sezione, mentre i giapponesi
usano un cavo d'acciaio di 180 mm2. Catenaria e cavo
ausiliario e cavo di contatto sono elettricamente uniti.
 
Insomma, 800 ampere ci passavano agevolmente.
 
 
La tensione normale di funzionamento del TGV e' di 25'000 volt, ma
e' stata portata a 31'200 volt per la durata dell'esperimento,
evidentemente per non venire frenati da qualche limite di corrente.
 
Il treno aveva aveva una potenza di picco nominale (per l'occasione
con 4 motori in piu' del record del 1990) di 19'600 kW (un TGV
ordinario fa 9'600 kW). Quindi, rovesciando il ragionamento,
per generare 19'600'000 watt a 31'000 volt serve far passare:
 
19'600'000/31'000 = 632 ampere
 
31'000 volt a 800 ampere fanno 24'800 kW che e' plausibile,
dato che un motore elettrico puo' anche generare piu' potenza
di quella nominale (al contrario di un motore a scoppio),
ma naturalmente per un tempo non lungo. Notare che man mano
che i motori assorbono corrente, la tensione di linea cala,
Ad esempio, dopo avere raggiunto i 360 km/h la tensione e'
scesa a 29'900 volt per una corrente di 710 ampere (quindi
21'229 kW di potenza). Dopo i 480 km/h si hanno 800 ampere
(ma non ho capito la tensione in quel momento).
 
Ma dove va a finire tutta quella potenza ?
 
Per treni ad alta velocita' (a 250-300 km/h) dal 75% al
80% della resistenza totale e' di tipo aereodinamico.
Di questa, il 30% e' causata dall'attrito laterale,
un 38-47% di carrelli, un 8-20% dai pantografi e
un 8-13% dal muso e dalla depressione di coda.
 
La forza frontale dell'aria vale (ro * V * V * A * Cx) / 2
 
L'area frontale del TGV e' di 7,88 m2 (un treno ordinario
fa fino a 9,12 m2). 574,8 km/h --> 160 m/s
ro = 1,225 kg/m3 a livello del mare a 15 Celsius ma un
giorno di giugno dovrebbe essere piu' caldo e questo fa
scendere la densita'. Se c'erano 25 Celsius, siamo a 1,184 kg/m3.
E poi c'e' da guardare anche il barometro, ma sorvoliamo.
 
F = (1,184 * 160 * 160 * 7,88 * Cx) / 2
 
Se scegliamo un Cx = 1, si ha:
 
F = (1,184 * 160 * 160 * 7,88) / 2 = 119'423 newton
 
la potenza richiesta e' pari a F * V = 19'107'676 watt
 
Ora, il Cx e' minore di 1, ma si aggiungono le
componenti laterali (un treno e' lungo) e poi c'e'
l'attrito volvente. Il calcolo sopra non e' da
considerarsi esatto, ma serve per dare una idea
dell'ordine di grandezza in gioco.
 
Se prendiamo 320 km/h = 90 m/s, fermi gli altri
dati, otteniamo:
 
P = F * V = 37'786 * 90 = 3'400'756 watt = 3,4 MW
 
ben 6 volte meno. Quindi i 9,6 MW bastano alla grande
per un treno TAV ordinario, anche se e' piu' lungo.
 
Il treno in oggetto pesava 265 tonnellate ed era lungo
106 metri (5 unita').
 
I motori usati dai treni ad alta velocita' (un motore = un asse)
vanno da 500 kW a 1'200 kW di potenza, a secondo del modello.
Quindi due carrelli motori generano fino a 4'800 kW (cioe' una
"vettura"). Un TAV ha normalmente due vetture motrici, per
cui si ha il valore di 9,600 kW per un TAV ordinario.
 
 
Il TGV ha i pali a 63 metri uno dall'altro (50 per il
Shinkansen, 65 metri per i tedeschi e 60 metri per la TAV italiaan).
 
Ad un certo punto si conta il passaggio di un palo al secondo
--> come dire 63 metri/secondo cioe' 227 km/h. Ma poi
non sono piu' riuscito a stare dietro alla conta :-)

Il 29/11/2018 06:06, Roberto Deboni DMIsr ha scritto:
 
Grazie grazie
 

 pelo sotto i 150 mm2.
 
QUESTO e' il Deboni che vogliamo leggere!
 
 
Fabrizio
 
 

Roberto Deboni DMIsr scriveva il 29/11/2018 :

da ex di quello specifico mestiere (solo fino ai 160) sono commosso per 
la spiegazione che mi ha riportato indietro ai tempi della scuola di 
allievo... :D