Traction électrique
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La traction électrique Plan Introduction I) Historique II) Les différentes tractions et captage du courant Conclusion I)Historique Moteurs utilisés en traction électrique Moteur alimenté en continu Lignes continue avec U max=3000V Moteur alimenté en alternatif Lignes à Ueff proche de 25kV M.C.C Asynchrone - Fort couple au démarrage - Faible entretien - Vitesse fixe (à (à fré fréquence fixe) - Relativement moins coû coûteux qu’ qu’un MCC - - Entretien (remplacement du collecteur fré fréquent) - Pas de couple au démarrage - Peu de couple au démarrage + - Synchrone Alternatif universel Pas d’ d’ entretien(pas de collecteur) - Vitesse presque fixe - Relativement moins coû coûteux qu’ qu’un MCC Pas de couple au démarrage - Entretien trè très ré régulier (collecteur s’ s’ use trè très rapidement) - A ƒ fixé Historique Pourquoi passer à la traction électrique ? Faible rendement Entretien difficile Maintenance coûteuse Bruyante, polluante en milieu urbain Captage de l’energie Production de l’électricité à ces débuts Premiers moteurs électriques Historique 1869 : Première génératrice industrielle ( GRAMME ) 1879 Berlin : première locomotive électrique (150 V CC/2,2 kW) Inconvénients : pertes en lignes , rendement , premiers moteurs continus Remarque: 1890 Allemagne : Premier moteur asynchrone (DOLIVA-BROWOlSKI ) 1912 Allemagne : L'alimentation à 15 kV~ ; 16 2/3 Hz est acceptée comme norme. Avantage : Moins de perte en ligne, Inconvé Inconvénient : Moteur avec faible couple au dé démarrage, transfo gros Essaies avec les moteurs alternatifs peu convaincants en traction; très peu de locomotives 1920 La France et les Pays-Bas optent pour l'électrification à 1500 V CC. Avantage : Moins de perte en ligne 6 Historique 1930 :Les premiers redresseurs à vapeur de mercure Avantages : permet pour la première fois d’utiliser un moteur continu avec un réseau d’électrification alternatif. Inconvénients : le redresseur à vapeur de mercure est une installation lourde (poids, entretien) Exemple d’un redresseur à vapeur de mercure 7 Historique 1936: Les premiers tests avec des moteurs de traction monophasés s'effectuent sur 50 Hz. 1958: Les redresseurs à diodes de silicium remplacent les redresseurs à vapeur de mercure. Avantage : Gain de place Inconvénient : La tension se commande toujours par résistances ( rendement ) 1927-1934 118/123t, 2300kW/3120ch100km/h 8 Historique 1970 Les redresseurs: On remplace les diodes par des thyristors Avantage: la tension peut se commander!!! (Meilleur rendement ; on n’utilise plus de résistances ! ) 1942 169/184t, 3800kW/5220ch, 120km/h 9 Historique 1988: Utilisation de moteurs synchrones autopilotés dans les TGV Sud-est Avantage: plus simple et plus léger à puissance égale, plus de collecteur Historique 1990: Apparition d’une deuxième génération des transistors IGBT (qui est un transistor à effet de champ de faible puissance commandant un transistor bipolaire de puissance) Milieu des années 1990: Utilisation de moteurs asynchrones dans les TGV et nouvelle locomotives électriques grâce aux onduleurs (Transistor IGBT) 11 Historique Répartition des systèmes en Europe 25 kV 50 Hz, 1500V CC France, Pays-Bas, Finlande 25 kV 50 Hz, 3000V CC Belgique, Espagne, Italie 15 kV 16 2/3 Hz Allemagne, Suisse, Autriche 750 V CC Royaume-Uni, Irlande II)Les différentes tractions et captage du courant Captage du courant Le courant arrive de la sousstation par l'intermédiaire de la caténaire, passe par la machine grace au pantographe, et retourne à la sous-station par le rail. Dans la sous station Transformateur EDF->SNCF Redresseur Diesel Moteur Diesel Système de transmission Variation de vitesse du train due à la variation de vitesse du moteur. Roues Type Alimentation Date Puissance d’un moteur max Masse d’un moteur Puissance massique Nb de moteur Diesel Diesel 1955 – 1965 300 – 600 kW Puissance utile max 300 – 600 kW 1 – 5 tonnes 100 – 300 W/kg 1 Diesel - électrique Moteur Diesel Roues Génératrice MCC Alimentation électrique 1.5 kV CC Rhéostat Type Alimentation Date Puissance d’un moteur elec max Masse d’un moteur Puissance massique Nb de moteur Puissance utile max Diesel – électrique Diesel – 1500V CC 1963 – 1970 Elec 250 – 1000 kW Diesel 1000 – 2500 kW Elec 3 – 6 tonnes Diesel 1 – 12 tonnes Elec 75 – 200 W/kg Diesel 100 – 250 W/kg Elec 4 puis 2 Diesel 1 900 – 2250 kW Courant continu 25 kV 50 Hz Transfo MCC Redresseur ( sans thyristors ) Rhéostat 1.5 kV CC 1ére possibilité 2éme possibilité 25 kV 50 Hz Transfo 1.5 kV CC Redresseur à thyristor Rhéostat MCC 25 kV 50 Hz Graduateur Transfo Redresseur 3éme possibilité ( peu utilisé! ) 1.5 kV CC Rhéostat MCC Type Alimentation Date Puissance d’un moteur max Masse d’un moteur Puissance massique Nb de moteur Puissance utile max Courant continu 1500V CC 25kV – 50 Hz mono 1960 – 1990 300 – 3000 kW 1,5 – 10 tonnes 150 – 350 W/kg 2à8 2000 – 6000 kW Moteur synchrone 25kV 50Hz Transfo Redresseur à thyristors Moteur Synchrone Autopiloté 1,5 kV CC Rhéostat Type Alimentation Date Puissance d’un moteur max Masse d’un moteur Puissance massique Nb de moteur Puissance utile max Triphasé synchrone autopiloté – tgv 1500V CC 25kV – 50 Hz mono 1988 à nos jours 1120 kW 1460 kg 750 W/kg 8 8750 kW sous alimentation 25 kV 50 Hz 3880 kW sous alimentation 1,5 kV CC Moteur asynchrone 25kV 50Hz Redresseur Transfo 1,5 kV CC (dont la tension n’est pas comandable) Onduleur Moteur asynchrone Type Alimentation Date Puissance d’un moteur max Masse d’un moteur Puissance massique Nb de moteur Puissance utile max moteur triphasé asynchrone 1500V CC 25kV – 50 Hz mono 1990 à nos jour 500 – 1500 kW 1 – 2 tonnes 200 – 750 W/kg 4 2000 – 6000kW Conclusion
