Frequenza Ferroviaria di 16-2/3 Hz

Molti appassionati di locomotive elettriche "Vintage" si chiedono perchè le mitiche "Trifase" erano alimentate a una speciale frequenza ferroviaria di 16-2/3 Hz invece che alla normale frequenza industriale di 50 Hz
Era semplicemente un problema di velocità !
Vediamo perchè:
Agli albori dell'elettrificazione delle ferrovie ai primi del 900 (Nella quale l'Italia è stata una pioniera a livello mondiale) la trasmissione ad ingranaggi era inaffidabile
Andava bene per piccole elettromotrici o per i tram, ma per le locomotive da 2000 Hp la metallurgia non era ancora in grado di costruire ingranaggi in grado dei resistere a quegli sforzi
Pertanto si era obbligati a usare la trasmissione a bielle articolate (Una caratteristica che rendeva spettacolari quelle macchine al pari delle locomotive a vapore)
Con la trasmissione a bielle c'è però un problema: non c'è rapporto di riduzione. Le ruote fanno lo stesso numero di giri del motore
Prendiamo ad esempio la mitica e.550, "Il Mulo dei Giovi", la prima locomotiva costruita in centinaia di esemplari ed esposta perfino negli Stati Uniti
Questa aveva 2 motori asincroni trifase a 8 coppie di poli
Le coppie polari sono le coppie di avvolgimenti Nord-Sud sia nello Statore (La parte fissa) che nel Rotore (La parte che ruota) del motore
Maggiori sono le coppie polari > minore è la velocità (Sono inversamente proporzionali)
In questo caso vi sono 8 coppie = 16 avvolgimenti che moltiplicato per 3 (Il numero delle fasi) fa 48 avvolgimenti
Di più non si poteva per motivi di spazio e di isolamento
Quindi, tirando le somme:
2 motori asincrono trifase a 8 coppie di poli, accoppiati tramite bielle a ruote da 1 metro di diametro (Quindi piuttosto piccole)
Se noi questa macchina la alimentiamo a 50Hz otteniamo una velocità di regime di 150 Km/h !!!!! Semplicemente impossibile
Riducendo a 1/3 la frequenza si riduceva a 1/3 anche la velocità: 50 Km/h che era la velocità di regime delle locomotive da servizio merci
Elementary Watson !
Poi c'era anche un altro vantaggio: al pari degli ingranaggi, anche il trasformatore a bordo di una locomotiva presentava problemi di peso, di ingombro e di raffreddamento
Non dimentichiamoci che la rete ferroviaria italiana è molto tortuosa e con armamento leggero, una locomotiva elettrica americana da 235 tonnellate (Come la "Big Lizzie") non sarebbe riuscita a fare 100 metri sulla linea dei Giovi e avrebbe scardinato via i binari !
Quindi, mancando il trasformatore, i motori erano alimentati direttamente dalla linea di contatto
Pertanto la tensione di linea non poteva essere troppo elevata altrimenti ci sarebbero stati problemi di isolamento negli avvolgimenti
E si era optato per i 3600 Volt, che in regime sinusoidale è una tensione piuttosto bassa
Tensione Bassa = Corrente Alta = Una grossa reattanza di linea = Una grossa caduta di tensione = Minor rendimento = Necessità di più sottostazioni in linea
Riducendo di 1/3 la Frequenza si riduceva di 1/3 anche la Reattanza e quindi la caduta di tensione
Con una fava si prendeva 2 piccioni !
Ma intanto la tecnologia faceva passi da gigante, negli anni 20 il trasformatore e gli ingranaggi si poterono finalmente usare
e cominciò l'esperimento sulla Roma - Sulmona elettrificata a 10.000 Volt - 50 Hz
Le locomotive erano praticamente delle trifase classiche con l'aggiunta di un trasformatore che riduceva i 10.000 Volt
e di ingranaggi posti tra i motori e le bielle di trasmissione che riducevano i giri di 1/3
E apparve anche la rivoluzionaria e.471 di cui parlo nell'articolo qui sopra .....