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I sistemi di presa di corrente nell'installazione di Denver
La linea di Northfleet
I tre schemi che seguono mostrano le disposizioni successivamente sperimentate da Short e Nesmith aulla linea di Denver nel 1885, utilizzando l'alimentazione delle motrici a mezzo di sezionatori con contatti a molla (spring jack) (1).
Prima disposizione. Il pattino di presa di corrente si inserisce in uno spring jack, separando le due molle di contatto ed inserendo il motore della vettura in circuito (fig. A); due o più motrici in circolazione sulla linea sono automaticamente collegate in serie. Il sistema va in stallo quando il pattino impegna contemporaneamente due spring jack, il motore restando escluso dal circuito; la motrice si ferma e non è più in grado di ripartire, mentre le altre eventuali motrici in linea seguitano ad essere alimentate restando chiuso il circuito di linea (fig. B).
Seconda disposizione. Dovrebbe ovviare all'inconveniente segnalato per la prima: il collegamento degli spring jack è modificato come in fig. A ed una delle due slitte di contatto del pattino è sezionata in tre parti, tra loro collegate dalla bobina e da un contatto normalmente chiuso di un relè X. Quando il pattino impegna un solo spring jack (fig. B, a sinistra) le tre parti s1, s2, s3 della slitta inferiore sono collegate insieme dalla bobina X del relè (di resistenza trascurabile) e dal contatto x a riposo; la captazione di corrente avviene come nella prima disposizione. All'impegno di due spring jack consecutivi (fig. B, a destra), il circuito del motore si chiude in serie alla bobina X del relè che eccita; il contatto x, apendosi, isola la sezione s3 della slitta inferiore, evitando il corto circuito del motore.
Nota. Il sistema può funzionare solo perchè la bobina del rele X, attraversata da tutta la corrente del motore, può essere costituita da poche spire e risultare quindi di bassa resistenza. E' però facile immaginare le scintille che si formano al passaggio del pattino tra i due spring jack ed è da dubitare che il sistema sia stato effettivamente utilizzato nell'esercizio.
Terza e definitiva disposizione. Gli arditi inventori, sicuramente dopo essere impazziti con il relè della seconda disposizione, si accorgono che dello stesso si può fare a meno, sezionando entrambe le slitte del pattino; si trova allora la disposizione che, con qualche variazione minore, sarà impiegata a Northfleet.
La linea di Northfleet, aperta all'esercizio nel 1889, utilizza la trazione elettrica con alimentazione in serie seguendo il sistema adottato a Denver dallo Short nel 1885; il dispositivo di presa di corrente è praticamente l'ultima variante delle tre versoni sperimentate a Denver.
Le fonti che abbiamo potuto consultare per questa linea forniscono dati contraddittori; i dati riportati nel testo sono desunti da un articolo di A. Winstand Bond (2), mentre tra parentesi quadra indichiamo i dati trovati sul periodico La Lumière électrique (3).
La linea, lunga poco più di 900 metri [1250 m] ha scartamento 1067 mm e si presenta come un prolungamento o una diramazione di una linea a cavalli già in esercizio. E' in parte a binario singolo e in parte a doppio binario e presenta la singolarità di una tratta a doppio bianrio, nella quale le due rotaie interne si fondono in un'unica rotaia, disposizione incomprensibile dal momento che la tratta è percorribile in tal modo solo da una vettura e non si comprende il motivo per non costruirla a binario semplice; la pendenza massima è di circa 32 per mille [37 per mille]. Sulla linea fanno normalmente servizio due vetture motrici.
Sotto una delle rotaie di
corsa, realizzata con due rotaie a doppio fungo affiancate, è montata una serie
di gioghi in ghisa, alla reciproca distanza di 1,2 metri circa; in
corrispondenza dei giunti delle rotaie, ossia ogni 6,40 metri, i gioghi sono
distanziati di 1,55 metri per formare un pozzetto di accesso ad un vano che
contiene il dispositivo di presa di corrente e che serve anche per la pulizia
oltre che per la manovra (inserzione e disinserzione) dell'organo di presa di
corrente. Il gioghi sono delimitati nella parte superiore da due rotaie a doppio
fungo, montate in modo da lasciare un canale di accesso al caniveau largo 22 mm
circa; le dimensioni interne del caniveau sono date in fig. 1. L'altra rotaia
del binario è una usuale rotaia tramviaria.
Figg, 1 e 2 - Il caniveau a Northfleet.
In ogni vano presente lungo il caniveau è installato un sezionatore E (fig. 3) costituito da due lame C a forma arcuata (un po' come il respingente centrale che si usa sulle linee a scartamento ridotto) mantenute a reciproco contatto da un gruppo di molle M; tramite due cavi flessibili f le due lame sono elettricamente collegate a due serrafili; il complessivo delle molle di contatto è chiamato spring-jack, ossia innesto a molla. Un cavo continuo, corrente in una tubazione posta anch'essa sotto le rotaie, collega gli spring jack in serie tra loro ed alla sorgente di alimentazione la quale, in assenza di motrici i linea, è pertanto chiusa in corto circuito o più precisamente sulla resistenza data dal cavo e dagli spring jack; il generatore a corrente costante alimenta la linea mantenendo in essa costante l'intensità di corrente (fig. 4,a). Per una linea a binario unico il circuito necessita di un filo di ritorno per la chiusura, ma se la linea fosse tutta a doppio binario il circuito di ritorno sarebbe formato dagli spring jack dell'altro binario.
Fig. 3 - Un sezionatore o spring jack.
Fig. 4, a-c - Linea di contatto, spring jack e presa di corrente.
L'organo di presa di corrente portato dalle motrici (fig. 4,b) è formato da una specie di pattino A lungo e stretto, in materiale isolante, sul quale sono montate due striscie conduttrici B e C, probabilmente in bronzo, sulle due facce opposte, separate da due inserti isolanti D; alle due striscie conduttrici fa capo il motore M della vettura. La parte A ha circa 25 mm di spessore ed è destinata ad incunearsi tra le molle degli spring jack, portando ad una delle situazioni di cui in fig. 4, b-c. E' quindi chiaro come sia alimentata la motrice nella situazione di fig. 4,b, seguendo i tracciati in rosso e bleu; quando poi la presa di corrente, avanzando con la vettura, si porta in contatto con due spring jack, intervengono i due inserti isolanti ad impedire che il circuito si chiuda su una stessa faccia del pattino.
Il pattino, lungo circa 6 metri ossia praticamente quanto la vettura, si sposta all'interno del caniveau sostenuto dal telaio della vettura da cinque slitte in ferro, a reciproca distanza di 1,50 metri, che strisciano sulla rotaia di corsa: la disposizione è visibile, con un po' di sforzo, in fig. 5 nella quale F è il pattino di presa corrente ed S sono le slitte di guida, che sembrano ancorate alla vettura solo agli estremi.
L'equipaggiamento elettrico delle vetture è fondamentalmente costituito da:
un motore Ellwell-Parker bipolare da 15 CV e 400 g/min, con trasmissione ad ingranaggi rapporto 1:4,5;
un amperometro in serie al circuito di trazione;
un invertitore di marcia che inverte i collegamenti delle bobine di campo del motore;
un regolatore sotto forma di un reostato in parallelo alle stesse bobine.
Il motore è sospeso elasticamente da un lato al telaio e dall'altro appoggia sull'assale; il moto è trasmesso da una coppia di ingranaggi elicoidali; la disposizione degli assali e della trasmissione sembrerebbe essere quella citata per il secondo progetto del Cattori.
La linea è alimentata da una dinamo Slatter a corrente costante, sulla tensione fornita dalla quale si hanno dati discordanti: secondo il Winstand Bond la tensione massima sarebbe di 200-250 V, ma tale dato appare troppo ridotto per permettere la marcia di sue vetture sulla linea; più attendibile appare il dato fornito in La Lumière électrique che darebbe l'uscita della dinamo variabile tra qualche volt e 400 V. Secondo la stessa rivista, in un test di prova la vettura caricata, in piano, avrebbe richiesto 165 V a 60 A (quindi più dei 50 A dati dal generatore?), fornendo circa 13,2 "cavalli elettrici" dei quali 7 perduti in linea (il rendimento sarebbe quindi inferiore al 50%, ma il discorso non è chiaro, la potenza complessiva assorbita al generatore sarebbe 165x60=9900 W); in curva e in pendenza la tensione al motore sarebbe variata tra 120 e 340 V (ma si suppone una sola motrice in linea? e dove è quindi il collegamento in serie delle motrici?).
Una delle vetture è anche dotata di illuminazione elettrica interna, con tre lampade a bassa tensione tipo Bernstein alimentate da tre elementi di accunulatori della Electrical Storage Company, quindi a circa 6 V, posti in serie al circuito di trazione; questi dati sono forniti dalla rivista citata ma appaiono poco affidabili, parlando la stessa di 50 lampade da 10 A (ma forse si tratta di 5 lampade, che poste in parallelo tra loro darebbero la corrente di linea di 50 A, a parte il fatto che 10 A per una lampada sembrano eccessivi).
Il principio di funzionamento del sistema è quindi estremamente semplice, forse troppo per funzionare bene, visto che all'atto pratico la linea ebbe brevissima vita, ammesso che abbia potuto realmente effettuare un servizio commerciale. Il montaggio e lo smontaggio dell'organo di presa di corrente sulla vettura avranno dovuto essere stati fatti necessariamente in officina su qualche pezzo di binario speciale, essendo chiaramente impossibile operare con la vettura sul binario; le slitte di guida in ferro si saranno presto usurate e tenderanno ad impuntarsi sui giunti delle rotaie o sugli scambi, per i quali ultimi niente ci dice l'autore sul come realizzare la presa di corrente; il pattino di presa di corrente spesso e volentieri si sarà impuntato su qualche spring jack, e così di seguito.
Una vettura motrice di Northfleet.
_______________________
(1) G. Richard,
La Lumière électrique, marzo 1887.
(2) A. Winstand Bond,
Modern Tramway, febbraio 1972.
(3) G. Richard,.La Lumière
électrique, aprile 1889.
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rev. 24/10/11