Scelta della frequenza a 16 2/3 Hz per linee di trazione

[pot]

Salve a tutti,

vorrei sapere il motivo della scelta di questa frequenza per la trazione ferroviaria.

La scelta è legata ai motori tradizionale (a collettore) usati per la trazione, nei quali aumenta la difficoltà di commutazione.

Ho letto vari appunti per capire il perché con una frequenza a 50 Hz si hanno dei problemi nella commutazione dei motori a collettore. Ho trovato la seguente giustificazione:

"Nei motori a collettore, nella spira che commuta si induce, oltre alla f.e.m. indotta di tipo rotazionale, anche una f.e.m. indotta di tipo trasformatorica dovuta alla corrente alternata con cui è alimentato il motore.
Le difficoltà della commutazione sono legate al fatto che, se la tensione di alimentazione in fase di commutazione è elevata, si creano dei corto circuiti tra le spire che commutano con conseguenti danni al sistema collettore-spazzole ed elevate perdite. Le cose migliorano se aumenta il rapporto v/f, do v è la velocità di rotazione. Questo perché se aumenta v il tempo di commutazione è piccolo e quindi sarà piccola la variazione di flusso (posso considerarlo costante). Per questo motivo si ha una frequenza ridotta."

Quello che non mi è chiaro nella frase suddetta è il rapporto velocità di rotazione e la frequenza di alimentazione; non riesco a capire che cosa indica. Frequenza e velocità di rotazione non sono legati tra loro in modo proporzionale?

Inoltre perché si è scelta questo valore della frequenza e non un altro?

Grazie per l'attenzione.

[attilio]

Il motivo credo risieda nelle caratteristiche costruttive dei motori in uso nei primi anni del '900, uno dei motivi fu sicuramente l'eccessivo scintillio delle spazzole sul collettore.
Però da quello che ricordo, solo alcuni paesi adottarono questo tipo di elettrificazione (Svizzera e Germania sicuramente) che comunque comportava una serie di problemi che furono ugualmente sormontati.

Oggi non so dirti quanto ancora sia diffuso questo sistema, è da un po' che non seguo più le ferrovie.

Sulla scelta di quel preciso valore di frequenza invece, è una questione di mera comodità impiantistica.
I 16 2/3 Hz infatti sono esattamente 1/3 della frequenza di rete a 50 Hz. Questo consentiva di ridurre la frequenza utilizzando convertitori rotanti con proporzione del numero di poli di 1:3 tra motore e generatore sincrono.

Saluti

[pot]

Grazie per la risposta.
La mia prima domanda è cosa significa aumentare il rapporto v/f (velocita di rotazione collettore/frequenza). Se aumento la velocità di rotazione, per diminuire il tempo di commutazione e quindi la variazione del flusso nel tempo, la frequenza non dovrebbe aumentare invece di diminuire. Non sono legate queste due grandezze? Non mi è chiaro il rapporto suddetto v/f.

[delgrosso]

Ci proviamo pot.

Secondo aumenti il rapporto velocità di rotazione/frequenza è inteso nel seguente modo.

Piccola premessa:
lo scopo è quello di ridurre la f.e.m. trasformatorica (la quale crea problemi alla commutazione); essa è proporzionale al flusso e alla frequenza.
Quindi per ridurla bisogna o aumentare la velocità di rotazione (diminuisce il flusso e anche il tempo di commutazione e quindi la variazione di flusso) oppure diminuire la frequenza. Ecco la scelta di 1/3 di 50(Hz) in Europa o 1/2 di 50Hz (Usa).

Il rapporto velocità/frequenza, secondo me, è da intendersi in questo modo o aumento v o riduco f; quindi raggruppo questo discorso dicendo migliore è il rapporto velocità/frequenza migliore sarà il fenomeno della commutazione.

La scelta dei 16 2/3 Hz è perché i cicloconvertitori usati all'epoca in uscita forniscono una frequenza limitata a circa 1/3 di quello di ingresso.