La freqüència elèctrica en l’alimentació del ferrocarril

Ara és molt fàcil variar la velocitat d’un motor fent servir un convertidor electrònic. Però quan, fa més de cent anys, es van començar a electrificar els ferrocarrils la variació de la velocitat dels motors no era senzilla. Hi va haver empreses que van optar per motors de corrent continu que eren més fàcils de controlar però necessitaven més manteniment i altres van optar pel corrent altern que permet fer servir motors més robustos  i que necessiten menys manteniment. Això va portar a que hi hagués línies amb catenària en corrent continu i altres amb catenària en corrent altern.

Actualment els trens que circulen per la majoria de les línies (segurament totes excepte els tramvies històrics) porten convertidors electrònics que permeten deslligar les característiques de la catenària de les necessitats del motor. Canviar la infraestructura és car i complicat i, per tant, es mantenen moltes formes d’alimentació per motius històrics. Al llarg dels anys hi ha hagut molts canvis, a vegades causats per les unions d’empreses i en altres casos per poder canviar el tipus de trens que hi circulen. Actualment a casa nostra la majoria de les línies ferroviàries (incloses les urbanes) s’alimenten en corrent continu mentre que les del tren d’alta velocitat (molt més modernes) treballen en corrent altern de 50 Hz. En canvi, al centre d’Europa és força freqüent trobar línies electrificades en corrent altern a 16,67 Hz.

Si tot el transport i distribució d’energia a Europa és en corrent altern a 50 Hz (50 oscil·lacions per segon) per quin motiu els ferrocarrils estan electrificats a una freqüència diferent? La resposta és molt senzilla. Un motor normal de corrent altern gira a una velocitat força constant i gairebé proporcional a la freqüència. Si el motor és de dues velocitats, podrà girar a dues velocitats diferents. El problema és que els motors que es podien construir per a 50 Hz giraven massa ràpid i, per això, els enginyers de l’època van decidir fer servir una freqüència més baixa. En alguns casos es va pensar en la possibilitat de fer servir centrals elèctriques dedicades a una línia de ferrocarril i dissenyades per treballar a la freqüència desitjada. Finalment, amb gran encert, es va optar per treballar a una freqüència que es pogués obtenir a partir de la de 50 Hz de manera directa. Es va triar 16,67 Hz que era una freqüència adequada i que és exactament un terç de 50 Hz. Així es podia obtenir amb un motor que fes girar un alternador amb nombres de pols diferents.