Quale tensione viene utilizzata nel sistema ferroviario del Sudafrica e del Cile?
doc-13490
3 kV DC è utilizzato in Belgio, Italia, Spagna, Polonia, Repubblica Ceca del Nord, Slovacchia, Slovenia, Sudafrica, Cile ed ex paesi dell' Unione Sovietica (anche utilizzando 25 kV 50 Hz AC). E' stato usato in precedenza dalla Milwaukee Road da Harlowton, Montana a Seattle-Tacoma, attraverso il Continental Divide e tra cui ampie linee di diramazioni e loop in Montana, e dal Delaware, Lackawanna & Western Railroad (ora New Jersey Transit, convertito in 25 kV AC) negli Stati Uniti, e la ferrovia suburbana Kolkata (Bardhaman Main Line) in India.
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doc-13506
I moderni sistemi di elettrificazione prendono l' energia CA da una rete elettrica che viene fornita a una locomotiva e convertita in una tensione CC per essere utilizzata dai motori di trazione. Questi motori possono essere motori in corrente continua che utilizzano direttamente la corrente continua oppure possono essere motori trifase in corrente alternata che richiedono un' ulteriore conversione della corrente continua in corrente alternata trifase (utilizzando l' elettronica di potenza). In questo modo entrambi i sistemi si trovano di fronte allo stesso compito: convertire e trasportare AC ad alta tensione dalla rete elettrica alla corrente continua a bassa tensione nella locomotiva. Dove deve avvenire questa conversione e a quale tensione e corrente (AC o DC) deve avvenire il flusso di energia alla locomotiva? E come tutto ciò è correlato all' efficienza energetica? Sia la trasmissione che la conversione dell' energia elettrica comportano perdite: perdite ohmiche nei fili e nell' elettronica di potenza, perdite di campo magnetico nei trasformatori e nei reattori di lisciatura (induttori). La conversione di potenza per un sistema CC avviene principalmente in una sottostazione ferroviaria dove è possibile utilizzare hardware di grandi dimensioni, pesanti e più efficienti rispetto a un sistema CA in cui la conversione avviene a bordo della locomotiva dove lo spazio è limitato e le perdite sono significativamente più elevate. Inoltre, l' energia utilizzata per soffiare aria per raffreddare i trasformatori, l' elettronica di potenza (compresi i raddrizzatori) e altro hardware di conversione deve essere preso in considerazione.
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doc-13484
Un sistema di elettrificazione ferroviaria fornisce energia elettrica a treni e tram ferroviari senza un motore principale di bordo o senza alimentazione locale di carburante. L' elettrificazione presenta molti vantaggi, ma richiede notevoli investimenti. La scelta di un sistema di elettrificazione si basa sull' economia dell' approvvigionamento energetico, della manutenzione e dei costi di capitale rispetto ai ricavi ottenuti per il traffico merci e passeggeri. Per le aree urbane e interurbane vengono utilizzati diversi sistemi; alcune locomotive elettriche possono passare a diverse tensioni di alimentazione per consentire flessibilità di funzionamento.
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doc-13501
Negli Stati Uniti, 25 Hz, una volta comune frequenza di potenza industriale viene utilizzata sul sistema di trazione da 25 Hz di Amtrak a 12 kV sul corridoio nord-est tra Washington, DC e New York City e sul corridoio Keystone tra Harrisburg, Pennsylvania e Filadelfia. Il sistema di trazione a 25 Hz di SEPTA utilizza la stessa tensione a 12 kV sulla catenaria di Philadelphia nord-est. In questo modo i treni possono circolare sia sui sistemi di alimentazione Amtrak che SEPTA. Oltre ad avere una tensione di catenaria identica, i sistemi di distribuzione dell' energia di Amtrak e SEPTA sono molto diversi. Il sistema di distribuzione dell' energia Amtrak ha una rete di trasmissione a 138 kV che fornisce energia alle sottostazioni che trasformano la tensione a 12 kV per alimentare il sistema di catenaria. Il sistema di distribuzione dell' energia SEPTA utilizza un sistema di autotrasformatore in rapporto 2:1, con la catenaria alimentata a 12 kV e un filo di ritorno alimentato a 24 kV. La ferrovia di New York, New Haven e Hartford ha utilizzato un sistema a 11 kV tra New York City e New Haven, Connecticut, convertito nel 1987 a 12,5 kV 60 Hz. 25 Hz.
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doc-13488
Gli operatori ferroviari hanno tuttavia manifestato interesse per il ritorno all' uso della corrente continua con tensioni superiori a quelle utilizzate in precedenza. Allo stesso voltaggio, la corrente continua ha spesso meno perdite della corrente alternata, e per questo motivo la corrente continua ad alta tensione è già utilizzata su alcune linee di trasmissione di potenza di massa. DC evita le radiazioni elettromagnetiche intrinseche alla AC, e su una ferrovia questo riduce anche le interferenze con il segnalamento e le comunicazioni e mitiga i rischi ipotetici di campi elettromagnetici. DC evita anche i problemi del fattore di potenza di AC. Di particolare interesse per la rotaia è che DC può fornire una potenza costante con un unico filo senza messa a terra. La potenza costante con corrente alternata richiede una trasmissione trifase con almeno due conduttori senza messa a terra. Un' altra considerazione importante è che la corrente alternata trifase a frequenza di rete deve essere pianificata attentamente per evitare carichi di fase sbilanciati. Parti del sistema sono alimentate da diverse fasi, partendo dal presupposto che i carichi totali delle 3 fasi si compensino. Nei punti di interruzione di fase tra regioni alimentate da fasi diverse, sono necessarie lunghe pause di fornitura isolate per evitare che il materiale rotabile utilizzi più di un pantografo alla volta. Alcune linee ferroviarie hanno sperimentato il trifase ma la sua sostanziale complessità ha reso la pratica standard monofase nonostante l' interruzione del flusso di potenza che si verifica due volte ogni ciclo. Nell' Unione Sovietica è stata costruita una ferrovia sperimentale a 6 kV DC.
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doc-13505
Per evitare il rischio di miscelazione delle alimentazioni fuori fase, le sezioni di linea alimentate da diverse stazioni di alimentazione devono essere tenute rigorosamente isolate. Ciò è ottenuto mediante sezioni neutre (note anche come interruzioni di fase), solitamente fornite nelle stazioni di alimentazione e a metà strada tra di esse, anche se in genere solo la metà viene utilizzata in qualsiasi momento, mentre le altre vengono fornite per consentire lo spegnimento di una stazione di alimentazione e la fornitura di energia elettrica dalle stazioni di alimentazione adiacenti. Le sezioni neutre sono generalmente costituite da una sezione di filo messa a terra che viene separata dai fili sotto tensione su entrambi i lati mediante materiale isolante, tipicamente perle di ceramica, progettate in modo che il pantografo scorra dolcemente da una sezione all' altra. La sezione con messa a terra impedisce il passaggio di un arco da una sezione sotto tensione all' altra, poiché la differenza di tensione può essere maggiore della normale tensione di sistema se le sezioni sotto tensione si trovano in fasi diverse e gli interruttori di protezione potrebbero non essere in grado di interrompere in modo sicuro la notevole corrente che scorrerebbe. Per evitare il rischio che un arco venga tirato da una sezione di filo a terra verso terra, quando si attraversa la sezione neutra il treno deve essere a terra e gli interruttori di circuito devono essere aperti. In molti casi, questo viene fatto manualmente dai conducenti. Per aiutarli, viene fornita una bacheca di avvertimento appena prima della sezione neutra e un' avvertenza preventiva a una certa distanza. Dopo la sezione neutra viene quindi fornita un' ulteriore scheda per dire ai piloti di richiudere l' interruttore automatico, anche se i piloti non devono farlo fino a quando il pantografo posteriore non ha superato questa scheda. Nel Regno Unito, un sistema noto come Automatic Power Control (APC) apre e chiude automaticamente l' interruttore automatico, utilizzando insiemi di magneti permanenti lungo il binario che comunicano con un rilevatore sul treno. L' unica azione di cui il conducente ha bisogno è spegnere la rete elettrica e la costa e quindi sono ancora presenti pannelli di segnalazione nelle sezioni neutre e nell' avvicinamento alle sezioni neutre.
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doc-13492
I sistemi CC (soprattutto i sistemi a terza rotaia) sono limitati a tensioni relativamente basse e ciò può limitare le dimensioni e la velocità dei treni, non possono utilizzare marciapiedi a basso livello e limitare la quantità di aria condizionata che i treni possono fornire. Questo può essere un fattore che favorisce i cavi aerei e la corrente alternata ad alta tensione, anche per l' uso urbano. In pratica, la velocità massima dei treni su sistemi ferroviari di terza rotaia è limitata a 100 mph (160 km/h) perché al di sopra di tale velocità non è possibile mantenere un contatto affidabile tra la slitta e la rotaia.
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doc-13495
La metropolitana di Londra in Inghilterra è una delle poche reti che utilizza un sistema a quattro rotaie. La rotaia supplementare porta il ritorno elettrico che, sulla terza rotaia e sulle reti aeree, è fornito dalle rotaie di marcia. Sulla metropolitana di Londra, accanto al binario si trova una terza guida top-contact, alimentata a +420v DC, e una quarta guida top-contact si trova centralmente tra le rotaie di marcia a -210v DC, che insieme forniscono una tensione di trazione di 630v DC. La metropolitana di Londra sta ora aggiornando il suo quarto sistema ferroviario a 750v DC con una rotaia a conduttore positivo alimentata a +500v DC e una rotaia a conduttore negativo alimentata a -250v DC. Tuttavia, molti tratti più vecchi nelle gallerie sono ancora alimentati a 630 V CC. Lo stesso sistema è stato utilizzato anche per la prima linea metropolitana milanese, la linea 1 della metropolitana di Milano, le cui linee più recenti utilizzano una catenaria aerea o un terzo treno.
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doc-13507
In Unione Sovietica, negli anni' 70, è stato fatto un confronto tra i sistemi elettrificati a 3 kV DC e 25 kV AC (50 Hz). I risultati hanno mostrato che le perdite percentuali nei fili aerei (catenari e di contatto) sono oltre 3 volte maggiori per 3 kV DC che per 25 kV AC. Ma quando le perdite di conversione sono state tutte prese in considerazione e aggiunte alle perdite di filo aereo (compresa l' energia della ventola di raffreddamento) il 25 kV AC ha perso una percentuale di energia un po' più alta che per 3 kV DC. Così, nonostante le perdite molto più elevate nella catenaria, il 3 kV DC è stato un po' più efficiente sul piano energetico rispetto a quello CA nel fornire energia dalla rete di alimentazione USSR ai terminali dei motori di trazione (tutti DC in quel momento). Mentre entrambi i sistemi utilizzano l' energia per convertire la corrente alternata ad alta tensione dalla rete elettrica dell' URSS in corrente continua a tensione inferiore, le conversioni per il sistema DC hanno avuto luogo (a maggiore efficienza) nella sottostazione ferroviaria, mentre la maggior parte della conversione per il sistema AC ha avuto luogo all' interno della locomotiva (a minore efficienza). Si consideri anche che ci vuole energia per spostare costantemente questo hardware di conversione mobile sulle rotaie, mentre la ferramenta fissa nella sottostazione ferroviaria non sopporta questo costo energetico. Per maggiori dettagli vedi: Wiki: Unione Sovietica DC vs. AC.
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doc-13497
Sui binari che la metropolitana di Londra condivide con il sistema ferroviario del terzo binario National Rail (le linee Bakerloo e District hanno entrambi sezioni di questo tipo), la ferrovia centrale è collegata alle rotaie di marcia, permettendo ad entrambi i tipi di treno di operare, con una tensione di compromesso di 660 V. I treni della metropolitana passano da una sezione all' altra a velocità elevata; i collegamenti elettrici e le resistenze lungo la linea separano i due tipi di alimentazione. Originariamente queste tratte erano elettrificate esclusivamente sul sistema a quattro rotaie dalla LNWR prima che i treni delle ferrovie nazionali venissero ricablati sul sistema standard a tre rotaie per semplificare l' uso del materiale rotabile.
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doc-3788
Le superfici tattili in lega di rame hanno proprietà intrinseche naturali che distruggono un' ampia gamma di microrganismi (ad esempio, E. coli O157: H7, Staphylococcus aureus (MRSA), Staphylococcus, Clostridium difficile, virus dell' influenza A, adenovirus e funghi). È stato dimostrato che circa 355 leghe di rame hanno ucciso più del 99,9% dei batteri patogeni in sole due ore dopo essere state pulite regolarmente. L' Environmental Protection Agency (EPA) degli Stati Uniti d' America ha approvato la registrazione di queste leghe di rame come "materiali antimicrobici con benefici per la salute pubblica", che permette ai produttori di rivendicare legalmente i benefici positivi per la salute pubblica dei prodotti realizzati con leghe di rame antimicrobico registrate. Inoltre, l' EPA ha approvato un lungo elenco di prodotti antimicrobici in rame ottenuti da queste leghe, come corrimano, corrimano, tavoli per letto eccessivo, lavandini, rubinetti, manopole per porte, ferramenta per toilette, tastiere per computer, attrezzature per club sanitari, maniglie per carrelli della spesa, ecc. Per un elenco completo dei prodotti, vedere: Superfici a contatto con leghe di rame antimicrobiche#Prodotti approvati. Le maniglie in rame sono utilizzate dagli ospedali per ridurre il trasferimento di malattie e la malattia del legionario viene eliminata dai tubi di rame nei sistemi idraulici. I prodotti antimicrobici in lega di rame sono attualmente installati nelle strutture sanitarie di Regno Unito, Irlanda, Giappone, Corea, Francia, Danimarca, Brasile[citazione necessaria] e nel sistema di transito della metropolitana di Santiago del Cile, dove saranno installati corrimano in lega rame-zinco in circa 30 stazioni tra il 2011 e il 2014.
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