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SCHEDE TECNICHE
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Trazione
1 6 2 / 3 H z o 1 6 . 7 H z ?
Introduzione
Come ampiamente risaputo, le ferrovie svizzere principali a scartamento normale hanno una tensione di linea di 15 kV a corrente alternata. La frequenza però non è di 50 Hz come la normale rete commerciale domestica ma di 16.7 Hz. La scelta di questa frequenza è stata fatta all'inizio del ventesimo secolo 1 perché all'epoca i motori monofase a corrente alternata producevano troppe scintille sul collettore se fatti funzionare con frequenze elevate ed avevano una potenza troppo bassa. Si scelse così la frequenza di 16 2/3 Hz, ovvero esattamente un terzo della frequenza commerciale.
Questa scelta aveva vantaggi e svantaggi: se da un lato permetteva un funzionamento più pulito ed efficiente dei motori, dall'altro non si poteva utilizzare direttamente l'energia della rete pubblica e richiedeva l'installazione di trasformatori sui treni molto più grossi. Si dovette quindi installare una seconda rete parallela a quella pubblica. Oltre a quella ricavata da apposite centrali elettriche, l'energia viene prelevata in parte dalla rete pubblica. La riduzione di frequenza veniva fatta, e in parte viene fatta ancora oggi, grazie a dei convertitori rotanti costituiti da un motore sincrono a 50 Hz collegato alla rete pubblica e da un generatore sincrono, accoppiato meccanicamente in maniera fissa con l'albero del motore e con un numero di poli 3 volte più piccolo rispetto al motore (generalmente 4, rispettivamente 12 poli). In questo modo, la frequenza era in ogni caso esattamente 1/3 della frequenza commerciale. La variazione massima di frequenza permessa è di -3/+2%, vale a dire tra 16 1/6 Hz e 17 Hz 2.
La rete dell'Europa centrale (Svizzera, Germania e Austria) oggi deve essere separata
dal resto della rete commerciale. Ciò significa, senza entrare troppo nei dettagli,
che le due reti devono poter essere regolate indipendentemente l'una dall'altra. A
tale scopo, nei convertitori rotanti il motore sincrono è stato sostituito da un
motore asincrono:
alimentando il rotore di un motore asincrono con una tensione
alternata (Schleifringläufer), è possibile variare la potenza trasmessa in maniera indipendente dal numero
di giri della macchina. Lo scorrimento s è dato dalla differenza della frequenza dello
statore (determinata dalla rete pubblica) e della frequenza meccanica (rotore).
La frequenza della corrente che scorre nel rotore equivale a quella allo scorrimento s. Nel caso la rete
ferroviaria dovesse mantenersi per lunghi periodi ad una frequenza esatta di 16 2/3 Hz,
il rotore del motore asincrono girerebbe esattamente a 50 Hz e ciò provocherebbe uno
scorrimento s pari a zero. A causa di ciò, nel rotore scorrerebbe una corrente continua
che, con il tempo, provoca un surriscaldamento dello stesso e un consumo anomalo
delle spazzole di carbone.
1
La prima linea ad utilizzare una bassa frequenza in servizio commerciale fu la
Murnau-Oberammergau
in Baviera, elettrificata a 5 kV 16 Hz dalla Siemens nel 1904. Nel 1912
le ferrovie tedesche adottarono la tensione 15kV 16 2/3 Hz come standard.
Pubblicazioni
• eb 6-7/2001 -
Nennfrequenz von 16 2/3 Hz auf 16,7 Hz geändert