La storia
Il sistema di elettrificazione trifase per le linee ferroviarie ha avuto sviluppi notevoli ed interessanti soprattutto in Italia tanto da guadagnarsi l' aggettivo "italiano".
Tale sistema ebbe nel nostro Paese le sue prime applicazioni nel 1902 con l' elettrificazione alla tensione di 3000 V e frequenza 15.6 Hz della Ferrovia dell' Alta Valtellina (F.A.V.) sulle linee Colico-Chiavenna e Colico-Sondrio sulla quale il 15 ottobre di quell' anno transitò il primo treno trifase.
Locomotiva Trifase E.440 della FAV - Ferrovia Alta Valtellina.
Foto: Luca De Castro - 2000
Nel 1913 l' elettrificazione trifase fu estesa, con unificazione della tensione a 3400 V e frequenza 16 2/3 Hz, alla linea dei Giovi nel tratto Pontedecimo-Busalla, importante sbocco ferroviario del porto di Genova. In questo caso esso riuscì a risolvere notevolissimi problemi che si avevano sul valico dei Giovi in virtù delle forti pendenze (fino a 35 per mille) e permise l' effettuazione con regolarità di treni elettrici con peso di 500 tonnellate (2 locomotori) alla velocità massima di 50 Km/h.
Nonostante le limitazioni che il sistema trifase imponeva, e che analizzeremo in seguito, la sua estensione proseguì negli anni successivi su alcune linee della rete ferroviaria italiana e nel 1941 risultavano elettrificati con tensione di 3400 V e frequenza 16 2/3 Hz ben 1820 Km di linee.
Locomotiva Trifase E.333 nel Museo di Pietrarsa NA.
Foto: Luca De Castro - 2000
Contemporaneamente all' adozione del sistema trifase a frequenza ferroviaria di 16 2/3 Hz, furono effettuati (1927-1928) alcuni esperimenti sulla linea Roma-Sulmona con elettrificazione a 10000 V a frequenza industriale (50 Hz). Tale esperimento, che non dette luogo a particolari inconvenienti, fu comunque abbandonato a causa degli ottimi risultati che stava dando, negli stessi anni, la sperimentazione della corrente continua sulla linea Benevento-Foggia.
La tecnica
Il sistema a corrente alternata trifase, che utilizzava per l' alimentazione dei locomotori elettrici due fasi aeree e come terza fase le rotaie, nonostante diede notevoli contributi alla trazione ferroviaria, richiese anche forti attenzioni e particolarità nella sua realizzazione.
Uno dei problemi principali di questo sistema era legato all' adozione della frequenza ferroviaria a 16 2/3 Hz che, se da un lato presentava il vantaggio di una minore reattanza di linea e quindi minore caduta di tensione rispetto alla frequenza a 50 Hz, dall' altro richiese la realizzazione di appositi impianti per la produzione ed il trasporto dell' energia elettrica.
Un' altra grossa limitazione del sistema trifase fu l' adozione delle due fasi aeree che portò a non poche complicazioni nella costruzione della linea di contatto che non consentiva velocità superiori ai 100 Km/h. Nella posa in opera della linea aerea, inoltre, bisognava mantenere sempre separati ed isolati i due fili per evitare cortocircuiti tra le fasi, operazione che presentava le sue maggiori complessità soprattutto in presenza degli scambi sui quali bisognava assicurare sempre una perfetta captazione di corrente ai mezzi di trazione.
Furono questi ed altri problemi legati ai mezzi di trazione a lasciare progressivamente il passo alla corrente continua anche se c'è da sottolineare che tra singhiozzi ed agonie l' ultima locomotiva trifase ha "abbassato gli archetti" nel maggio del 1976.
Le locomotive
Le locomotive trifase, per le quali la captazione di corrente sulle fasi aeree avveniva con pantografi muniti di doppio archetto, erano generalmente equipaggiate con due motori di trazione asincroni a rotore avvolto che distribuivano il moto agli assi tramite biellismi.
La regolazione della velocità era effettuata nella fase di avviamento con un reostato a liquido, mentre per la marcia si utilizzava il collegamento in cascata ed in parallelo dei motori o la commutazione dei poli. Tutte queste regolazioni, opportunamente combinate, permettevano al massimo di disporre di due o quattro velocità economiche che erano rigidamente legate alla frequenza di alimentazione.
Locomotiva Trifase E.432 nel Museo di Pietrarsa NA.
Foto: Luca De Castro - 2000
Le locomotive trifase tipo E 550, E 551, E 554 avevano, ad esempio, due sole posizioni di marcia normali (25 - 50 Km/h) che si ottenevano con un collegamento in cascata dei due motori. Su altri tipi di locomotive variando anche il numero di poli (6 oppure 8), si riuscivano ad ottenere le quattro posizioni di marcia corrispondenti alle velocità 37.5 - 50 - 75 - 100 Km/h.
Questo carattere di rigidità della caratteristica meccanica e l' impossibilità di adeguare la velocità di marcia alle condizioni del tracciato ed alle esigenze del servizio, costituì uno dei principali handicap delle locomotive trifase che si rivelarono subito inadeguate nei confronti delle nascenti locomotive a corrente continua che, nei primi '30, iniziavano a mostrare le grandi capacità di versatilità ed efficienza che si desideravano dalla trazione elettrica.
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Classificazione delle locomotive trifase
Anche le locomotive trifase avevano una numerazione del tipo:
E 000 000
in cui le prime tre cifre distinguevano la serie ed il tipo mentre le altre tre rappresentavano una numerazione progressiva delle unità all' interno della stessa serie. Con riferimento alle prime tre cifre, si riporta di seguito il loro significato.
Prima cifra: indica il numero degli assi motori.
Seconda cifra: individua la categoria della macchina (3 per treni viaggiatori e 5 per treni merci).
Terza cifra: la successione dei tipi. Ad esempio la locomotiva E 554 era il quarto tipo delle locomotive a 5 assi per servizio merci.
Bibliografia consultata:
Giuseppe Vicuna - Organizzazione e tecnica ferroviaria - CIFI
Lucio Mayer - Impianti ferroviari, tecnica ed esercizio - CIFI
Francesco Perticaroli - Sistemi elettrici per i trasporti, Trazione elettrica - MASSON
Appunti dalle lezioni di Sistemi Elettrici per i traspori della Facoltà di Ingegneria Elettrica dell' Università Federico II di Napoli.
http://www.miaferrovia.it/storia/trifase.asp