...mmm... credo di no. La fisica mi insegna che a parità di resistenza scorre più corrente aumentando la tensione, perché la legge di Ohm mi dice che la tensione è proporzionale alla resistenza per la corrente (V = RxI).

Inoltre pensando anche al dispendio energetico credo che la corrente sia maggiore sulle linee ad AV (consentitemi il dubbio... sto andando a spanne in questo caso).

Non è così. A parità di potenza, la corrente è minore con tensione più alta poiché P=VxI. Quindi con alimentazione a 25 kV le correnti assorbite sono molto minori rispetto alle macchine alimentate a 3 kV.

Esatto, è la potenza assorbita la grandezza che regola tutto. Ovvio, se un convoglio chiede 8 volte la potenza richiesta su una rete a 3kV probabilmente otterremo un valore di corrente sostanzialmente simile...ma a parità di potenza richiesta, la corrente sarà molto inferiore. Un po' il concetto del trasformatore, più tensione = meno corrente.

Certo a parità di potenza. Ma se i treni ad AV e i treni a 3KV assorbono la stessa potenza perché cambiare tensione, pantografo e componenti ad alta potenza? Inoltre energeticamente parlando una cosa che si muove a 300 Km/h ha bisogno di più energia di una cosa che si muove a 150 Km/h.



Appunto, ma la domanda ritorna ad essere la precedente. Quindi io credo che le correnti siano diverse. Un treno ad AV assorbe molta più potenza di uno "tradizionale" e, parte di quella potenza viene erogata dalla tensione e parte dalla corrente in modo da evitare sovracorrenti che possano fondere i cavi o i componenti.

Quello che è più ragionevole, ma non ne ho la certezza, è che le due tipologie di convogli (AV e "tradizionale") offrano, in relazione alle velocità raggiungibili da entrambi, la medesima resistenza elettrica.

A parità di corrente, una macchina alimentata a 25 kV avrebbe una potenza circa otto volte superiore rispetto a una macchina alimentata a 3 kV. Questa potenza sarebbe eccessiva rispetto alle necessità e rispetto al limite di aderenza (parliamo di circa 50 MW), quindi con alimentazione a 25 kV le correnti assorbite sono molto minori.

Ma ciò vuol dire che i convogli AV e quelli tradizionali assorbono potenze comparabili. Allora a cosa sarebbe servito alzare la tensione e cambiare tutti gli apparati di bordo per la potenza?

Inoltre si sta considerando la potenza elettrica come quella meccanica, senza valutare l'impatto che induttanze e capacità hanno sulla potenza in regime non continuo.

Del resto seppur fossero 50MW non sarebbero mai erogati istantaneamente ma nel tempo e solo quando si è giunti ad alta velocità. Comunque senza dati alla mano non possiamo essere certi né dell'una né dell'altra cosa.

Mi arrendo. Se vuole intervenire qualcuno più paziente e "divulgativo" di me, faccia pure.

e vabbè che c'è di male ad essere curiosi?

Non ci sarebbe niente di male, ma basta leggere una qualsiasi rivista, compresa quella che ci ospita, per sapere che la potenza massima di un treno AV è superiore ma confrontabile con un treno 3 kV.
Se poi vuoi dei dati, non dico di comprare una rivista, ma almeno cerca su Wikipedia. Basterebbe anche questo!

Lato ferroviario :
I primi ETR500 avevano (hanno) una potenza di 8800 kW, corrispondenti a 2933 A a 3 kV. Era fatto per circolare sulle linee esistenti, funzionanti, appunto, a 3 kV. Il caso peggiore si riscontrava in DD a 250 km/h, quando era necessaria molta della potenza installata e le correnti si avvicinavano al valore suindicato.
Molti di noi ricorderanno gli inconvenienti dovuti alla rottura di pantografo e linea aerea dei primi tempi di servizio veloce.
Essi sono stati causati dalla necessità di premere con forze notevoli il pantografo contro la linea aerea, per ridurre la resistenza di contatto ed il relativo riscaldamento del pantografo. Ma questo rendeva critico, dal lato meccanico, il sistema linea aerea. Ora ci sono sistemi diversi che hanno migliorato la situazione, ma non risolto.

Quindi, nel progettare le nuove linee decisero l' adozione del sistema 25 kV proprio per ridurre le correnti in gioco, e rientrare in migliori possibilità di captazione della corrente. Anche pensando eventualmente a maggiori potenze assorbite. Ed infatti ora abbiamo il Frecciarossa 1000 con 9800 kW.

Notare che sulle linee di montagna i treni merci viaggiano normalmente in doppia di locomotive, per una potenza totale disponibile di 12000 kW, ovvero maggiore di quella dei treni ad alta velocità.

Quanto alla fisica :
Prendiamo come esempio una locomotiva multisistema da 6000 kW, in grado di funzionare sia a 25 kV sia a 3 kV.
Funzionando a massima potenza, assorbirà 240 A a 25 kV e 2000 A a 3 kV.
La differenza è evidente e significativa e non dipende dalla velocità.
Se una locomotiva ha un rendimento del 95%, allora, per sviluppare 6000 kW, ne assorbirà circa 6300, dissipati in cadute di tensione nei cavi interni, riscaldamento dei motori e degli inverter, riscaldamento dello strisciante del pantografo, etc.
D' altra parte, un rendimento minore significherebbe magggiori potenze da dover dissipare (e sprecare). Per fortuna la tecnica ha consentito da sempre rendimenti dell' ordine di quello indicato.
Quanto alle induttanze e capacità, esse non sono in grado di consumare energia attiva, quindi non entrano nel calcolo dei rendimenti, nè in quello della potenza consumata o assorbita.


Stefano Minghetti

Grazie a Stefano che è stato paziente e divulgativo, al contrario di me. Spero sia esaustiva la sua spiegazione.

Grazie per la spiegazione, credo di aver capito. Il punto è che non riuscivo a spiegarmi il perché è stato necessario innalzare le tensioni di esercizio se la potenza assorbita dai due tipi di convogli era simile. Non conoscevo le problematiche meccaniche del pantografo in queste condizioni operative, ed associavo il bisogno di una tensione di esercizio maggiore con una maggior potenza richiesta dal convoglio.

In ogni caso le induttanze e le capacità, se non gestite, producono un effetto sulla potenza. In circuiti in condizioni non continue, come nel caso dell'AV, se corrente e tensione si sfasano la potenza disponibile diminuisce proporzionalmente al coseno dell'angolo tra potenza attiva e potenza apparente, il famoso fattore di potenza (che non è un contadino della Basilicata ). In condizioni reali, poiché le linee di trasmissione sono lunghe, esse producono un effetto parassita di tipo capacitivo che sfasa la corrente con la tensione. Questi effetti vengono poi, se avvengono in misura eccessiva, corretti rifasando le due grandezze elettriche.

@aiupira: rispondere in maniera piccata e nervosa ad una domanda solo perché l'interlocutore non conosce bene la maniera è parecchio scortese. Inoltre verificare particolari tecnici su Wikipedia non è il massimo perché quest'ultima può riportare voci che possono contenere informazioni scorrette e superficiali. Inoltre non ho sotto mano il numero di Tutto Treno dove sono esposti in modo organico tutti questi concetti. Grazie comunque per il tempo.

Il punto principale è costituito dal fatto che, nello studio concettuale dell' elettrotecnica, ci si riferisce a componenti lineari, quale è la resistenza.
Una locomotiva elettrica invece, solitamente non lo è, dato che è fatta per lavorare a potenza costante (come dicevano evil_weevil ed anche aiupira).
Quindi, con una locomotiva elettrica, a pari carico (potenza assorbita), la corrente diminuirà all' aumentare della tensione, cosa che elettrotecnicamente ne fà un "mostro".
Infatti, non vale più per essa la regola I = V / R, ma, bensì, sarà I = P / V.
E, non essendoci una grandezza R definibile, ci si imbarcherebbe in equazioni non lineari.

Quanto allo sfasameno in corrente alternata, c' è un' abbondante letteratura in merito.
Il punto principale è il fatto che, a differenza degli impianti industriali, ove si pongono limiti di sfasamento e penali agli utilizzatori, nella trazione ferroviaria la maggior causa di sfasamenti è data dall' induttanza di linea. Per mitigarne gli effetti sono stati escogitati nel tempo vari sistemi.
Il primo di essi fù l' adozione di frequenze particolarmente basse, come la 16 2/3 Hz (oggi 16.7 Hz), poi il ravvicinare le sottostazioni, cosa che comporta costi non piccoli, poi il sistema francese 2x25 kV ormai adottato ovunque.
A grandi linee.
Il sistema francese, essendo a 50 Hz, necessiterebbe di sottostazioni ravvicinate per contenere le cadute di tensione in linea dovute all' induttanza.
Invece essi, anzichè mettere più sottostazioni, hanno messo degli autotrasformatori che si alimentano fra la linea aerea (25 kV @ 0°) ed una linea feeder (25 kV @ 180°).
In questo modo la cdt di linea è compensata dagli autotrasformatori che sono meno costosi di una sottostazione.


Stefano Minghetti

edit : grazie alla cortese segnalazione di evil_weevil, corretta formula erroneamente scritta I = V / P.

Si, va bene Stefano, questa roba è facile per te e me, ma per tanti, pure ingegneri elettrotecnici è ... boh!
Ma lo studio dell'elettrotecnica comprende anche motori e trasformatori ... e lasciamo stare le linee aeree in cavo nudo, che lineari non sono ...

E con il sistema 2 x 25 kV, si riesce pure a usare una linea primaria trifase senza sbilanciarla più di tanto.

@ste.klausen21 grazie per le delucidazioni. Sono aspetti della ferrovia che mi è sempre piaciuto approfondire visto che, come ho già detto, non me ne occupo e non le conosco.