Traction électrique

Introduction
Plan du cours
• Présentation de la traction électrique - Alstom Traction électrique
• Association actionneurs et alimentations : influence sur la dynamique et la qualité du couple
F. Thollon
• Fonctionnement et stratégies de commande des machines à courant continu G. Clerc
• Fonctionnement et stratégies de commande des machines à courant alternatif G. Clerc
Traction électrique - durée 1h - G. Clerc
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Introduction
Bibliographie
1. R. Kaller et J.M. Allenbach - Traction électrique - Presses Polytechniques et
Universitaires Romandes - 1995 - Lausanne - Suisse
2. G. Grellet et G. Clerc - Actionneurs électriques : Principes, modèles et commandes Eyrolles - 1996 - Paris - France
3. http:/www.rail-train.com/train/acceuil.htm
4. V. Sabaté - Traction électrique ferroviaire - Convertisseurs et moteurs - D5502, traité
de Génie Electrique - Techniques de l ’ingénieur - Paris - France
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Introduction
Contrôle des connaissances
Moyenne des évaluations sur les compte-rendus des travaux pratiques et bureaux d ’étude
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Introduction
Quelques réalisations
TGV Transmanche
Automotrice Z22521
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Introduction
TGV Pendulaire
TGV Sud Est - Trois courants
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Introduction
Les différents mode de traction
• Traction à courant continu en basse tension (réseaux urbains et suburbains)
•Traction à courant continu à moyenne tension (1000V à 3000V)
•Traction à courant monophasé (f spéciale 16Hz 2/3 ou 25 Hz ou f industrielle)
•Traction à grande vitesse (moteur synchrone à pôles saillants + autopilotage ou moteur
asynchrone + commande vectorielle)
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Introduction
Monophasé 50 Hz
Monophasé 162/3Hz
Continu 1.5kV
Continu 3 kV
Continu 750V
LGV monophasé 50Hz
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Introduction
Les forces mises en jeu
Fin-Fex = ξm
Fin
Fex
a
avec
Fex = Ff + Fa + Fd+ Fc + Fg
Fin produites par le train
ξ, prise en compte de l’inertie des masses en
rotation
Unités : F en kN, m en tonnes et v en km/h en général
et
Ff = forces dues au mouvement du train = (k0 + k1v + k2v2)mg
Fa = force d ’arrachement (très basses vitesses) = 7,5 10-3 mg
Fd = Force due aux déclivités = mgsinα = i 10-3 mg avec i=103tgα déclivité en °/°°
Fc = Force due aux courbes de la voie = (ke/rv)10-3 mg avec kv coefficient d ’écartement en
m et rv courbure
Fg = Force due au passage dans un tunnel
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Introduction
Prise en compte des masses en rotation : ξ
Transmission
Arbre moteur
Mm
Arbre secondaire
Je
Me
r2
Kg = r1/r2=N1/N2
Jm
r1
re
Jm inertie arbre moteur
Je inertie arbre secondaire
Fin
v
Mm couple moteur
Fin
Me couple à l’essieu
Jm
kG 2
2
mre
Je +
ξ =1+
Rapport de transmission
et
v = k G reω m
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Introduction
Adhérence
Fmax = effort maximal transmissible sur l ’essieu
Fn = poids adhérent sur l ’essieu
µr = coefficient d ’adhérence (On le suppose égale
à 0,2 par sécurité)
lp
Fn1
hc
Me
re
Fn2
v
Fin/4
Me
Fn1
Fn3
v
hp
Me
Fin/4
  hc − h p   h p − re  
mg
+
 
Fn1 =
− Fin 





4
  l p   2lb  
Fn2 =
  h − hp
mg
− Fin  c
 lp
4

  hp − re
−
  2l
b
 
Fin/4 lb Me
Fn3
Fn2
 

 
Fn4
v
v
Fin/4
Fn4
  hc − h p   h p − re  
mg
−
 
Fn3 =
+ Fin 





4
  l p   2 lb  
Fn1 =
  h − hp
mg
+ Fin  c
 lp
4

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  hp − re
+
  2l
b
 
 

 
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Introduction
Réserve d ’essieux
(Un boggie = au moins deux
essieux)
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Introduction
Freinage
Frein à sabots
Frein à disque
Frein électrique
we
Fb
Ft
Fin
rd
we
Fb
Ft
re
Fin
Fin = − µ s Fb
µs = coefficient de frottement du
sabot sur la roue
Fb force exercée sur la surface de
roulement de la roue
Il faut :
Fin
Mm : couple exercée
par la machine en
phase de récupération
Fin
rd
Fin = − µ d Fb
re
1
Fin = − M m
kG re
µd = coefficient de frottement
des plaquettes sur le disque
Fin < Fmax
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Introduction
Quelques définitions
Z:
effort de traction
B:
effort de freinage
Effort spécifique = résistance à l ’avancement / masse du convoi.
Lorsque la voie est horizontale, on parle de palier, lorqu’elle ne l ’est pas, on parle de
déclivité.
Une déclivité positive (montée) est une rampe. Une déclivité négative est une pente.
Une locomotive est destinée seulement à la remorque de convois.
Une automotrice abrite un compartiment voyageur.
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Introduction
Fin du chapître
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