[TGV POS] Sujet Officiel

[bengi]

Bonjour, je suis étudiant en deuxième année de prépa filière PT et dans le cadre du tipe dont le thème est le temps, je me suis intéresse au freinage à récupération d'énergie des trains électriques sous les lignes à courant alternatif. J'ai vu que ce type de freinage est possible avec les tgv pos sous les lignes françaises (25 kV monophasé 50 Hz) et sous les lignes allemandes (15 kV monophasé 16.7Hz).

Comme ces lignes sont à courant alternatif, la question que je me pose est : comment est synchronisé le courant délivré par le tgv avec le courant de la ligne? car si les deux courants étaient en opposition de phase, il y aurait des étincelles dans l'air.

Je vous remercie d'avance pour vos précieux renseignements.

bengi

[steph1204]

le TIPE travaux d'initiative personnelle encadrée pour les novices.

En vue du concours on présente un sujet sur un thème imposé.

Pour la réponse je laisse la parole a quelqu'un d'autre :)

[uprr]

si je comprend bien ta question

lorsque le train freine, les moteurs devienne generateur et donc le systéme de traction renvoi ce courant dans la caténaire afin de créer un frein electrique non?

si mes souvenirs sont bon il y a de la FCEM derriere tout ça!!

[bengi]

Oui, ça part de la force contre electro motrice qui convertit l'energie cinetique du train en energie electrique.

Si je ne m'abuse, le moteur du tgv POS qui est assynchrone produit un courant alternatif dont la fréquence depend de la vitesse. ensuite ce courant sera converti en courant continue pour pouvoir le reconvertir en courant alternatif du meme type que celui de la ligne.

C'est sur cette derniere etape que j'aimerais obtenir des informations: comment fait on pour produir le courant de la même nature que celui de la ligne; c'est a dire comment produire un couran sinusoidal avec la même fréquence, et surtout avec la même phase que celle de la ligne?

je vous remercie d'avance

[uprr]

je pense qu'il doit y avoir un autre pont de puissance qui lui reproduit la sinusoide à la bonne frequence le tout sur un coupleur de phase .

se dit coupleur de phase doit êtres du même type que ceux utilisé pour maitre plusieurs groupe electrogéne en parrallele.

tout ceci est une hypotese qui merite peut êtres d'existé ! à voir

[uprr]

je voudrais rajouter que je croit qu'il y a aussi un rapport avec les sous-station (revercible) sous toute reserve

cordialement

[Invité TRAM21]

le freinage par récupération sous courant monophasé n'est pas nouveau.

sur les BB 15000 et TGV POS, les ponts mixtes, alimentant soit les moteurs, soit les onduleurs triphasés, fonctionnent en onduleur ; la tension et la fréquence caténaire servent de référence lors de l'établissement des sinusoides du courant de freinage.

les BB 16500 Excitron fonctionnaient sous le même principe, les ponts mixtes étaient remplacés par les excitrons fonctionnant en contrôle de phase, avec contrôle électronique de l'igniter (équivalent de la gâchette des thyristors), la caténaire fonrnissant pareillement la tension et la fréquence de référence...

[uprr]

le freinage par récupération sous courant monophasé n'est pas nouveau.

sur les BB 15000 et TGV POS, les ponts mixtes, alimentant soit les moteurs, soit les onduleurs triphasés, fonctionnent en onduleur ; la tension et la fréquence caténaire servent de référence lors de l'établissement des sinusoides du courant de freinage.

les BB 16500 Excitron fonctionnaient sous le même principe, les ponts mixtes étaient remplacés par les excitrons fonctionnant en contrôle de phase, avec contrôle électronique de l'igniter (équivalent de la gâchette des thyristors), la caténaire fonrnissant pareillement la tension et la fréquence de référence...

petite question: pour que le systeme marche bien il faut qu'il y ai un ou plusieurs trains sur la même caténaire? non?

[Invité TRAM21]

pas forcément : un transformateur est naturellement réversible.

par contre, le freinage par récupération sous continu impose la présence de trains dans le même secteur, ou la présence de sous stations équipées de groupes à onduleur, pour pouvoir réinjecter le courant vers la ligne EDF.

[Reno]

le freinage par récupération sous courant monophasé n'est pas nouveau.

sur les BB 15000 et TGV POS, les ponts mixtes, alimentant soit les moteurs, soit les onduleurs triphasés, fonctionnent en onduleur ; la tension et la fréquence caténaire servent de référence lors de l'établissement des sinusoides du courant de freinage.

les BB 16500 Excitron fonctionnaient sous le même principe, les ponts mixtes étaient remplacés par les excitrons fonctionnant en contrôle de phase, avec contrôle électronique de l'igniter (équivalent de la gâchette des thyristors), la caténaire fonrnissant pareillement la tension et la fréquence de référence...

Seul un pont complet (tout thyristors) permet le freinage par récupération, alors qu'un pont mixte (thyristors + diodes) ne le permet pas (BB 22200, BB 26000, ...).

Pour le TGV POS, la chaîne de traction s'inspire très fortement des BB 37000 (on utilise des PMCF - Pont Monophasé à Commutation Forcée). Ces PMCF sont des convertisseurs statiques alternatif/continu.

On trouve des PMCF à GTO sur les BB 36000 et des PMCF à IGBT sur les BB 27000-37000 et TVG POS.

Voici un schéma qui te permettra peut être d'avoir un début de réponse à ta question sur le freinage par récupération des rames POS :

Freinage_par_r_cup_ration.doc

Modifié 11 mars 2007 par Reno

[Invité TRAM21]

Seul un pont complet (tout thyristors) permet le freinage par récupération, alors qu'un pont mixte (thyristors + diodes) ne le permet pas (BB 22200, BB 26000, ...).

Pour le TGV POS, la chaîne de traction s'inspire très fortement des BB 37000 (on utilise des PMCF - Pont Monophasé à Commutation Forcée). Ces PMCF sont des convertisseurs statiques alternatif/continu.

On trouve des PMCF à GTO sur les BB 36000 et des PMCF à IGBT sur les BB 27000-37000 et TVG POS.

Voici un schéma qui te permettra peut être d'avoir un début de réponse à ta question sur le freinage par récupération des rames POS :

Freinage_par_r_cup_ration.doc

erreur : les BB 15000 sont équipées de ponts mixtes, et sont aptes au freinage par récupération, mais à puissance réduite...

[Reno]

erreur : les BB 15000 sont équipées de ponts mixtes, et sont aptes au freinage par récupération, mais à puissance réduite...

Correction : les BB 15000 sont équipées de deux ponts par moteur : un mixte et un complet. C'est grace à cela qu'elles peuvent effectuer du freinage par récupération.

De plus , les BB 7411 à 7440 (PV et UM) sont équipées d'un pont complet et sont donc aptent au freinage par récupération.

Modifié 11 mars 2007 par Reno

[Invité TRAM21]

Correction : les BB 15000 sont équipées de deux ponts par moteur : un mixte et un complet. C'est grace à cela qu'elles peuvent effectuer du freinage par récupération.

De plus , les BB 7411 à 7440 (PV et UM) sont équipées d'un pont complet et sont donc aptent au freinage par récupération.

7411 / 7440 : pas d'onduleur !!! courant continu uniquement, donc juste un réglage fin de l'excitation pseudo shunt des inducteurs, pour respect des tensions limites à la caténaire (2100 V observé en service !!)

pour les 15000, j'ai un doute, il me semble que c'est bien plutôt un pont mixte + un pont symétrique tout diode, d'où la puissance réduite en freinage par récupération...

[Reno]

7411 / 7440 : pas d'onduleur !!! courant continu uniquement, donc juste un réglage fin de l'excitation pseudo shunt des inducteurs, pour respect des tensions limites à la caténaire (2100 V observé en service !!)

pour les 15000, j'ai un doute, il me semble que c'est bien plutôt un pont mixte + un pont symétrique tout diode, d'où la puissance réduite en freinage par récupération...

J'ai réussi à me procurer un livret d'étude sur les BB 15000.

Je peux te scanner le schéma qui traite du freinage par récupération et tu pourras constater qu'une BB 15000 n'a absolument rien à voir avec une BB 7200 ou 22200 (si ce n'est la partie organes mécaniques).

[Invité TRAM21]

J'ai réussi à me procurer un livret d'étude sur les BB 15000.

Je peux te scanner le schéma qui traite du freinage par récupération et tu pourras constater qu'une BB 15000 n'a absolument rien à voir avec une BB 7200 ou 22200 (si ce n'est la partie organes mécaniques).

nous sommes bien d'accord :

15000 = schéma ponts mixtes diodes + thyristors = freinage par récupération à puissance réduite

7200 = schéma hacheurs (3 entrelacés, à allumage décalés de 120°) = freinage rhéostatique (sauf BB 7411 / 7440)

22200 = pont mixte à tension fixe (1500 V) + schéma hacheurs comme la 7200 = freinage rhéostatique

les rames TGV PSE fonctionnent sous 25 Kv comme une 15000 (la récupération en moins), et sous 1500 V comme une 7200, d'où la puissance réduite sous 1500 V, les bras thyristors des ponts mixtes étant réutilisés en mode hacheur

freinage purement rhéostatique, les inducteurs sont alimentés systématiquement par batterie et permettent son fonctionnement DJ ouvert et panto baissé...

[xcdt221]

nous sommes bien d'accord :

Ex ADC en retraite.... hum hum...celà veut il dire que tu as repris une activité ??? mdrmdr

[Invité TRAM21]

Ex ADC en retraite.... hum hum...celà veut il dire que tu as repris une activité ???

ouais : CFVA ! okok

[xcdt221]

ouais : CFVA !

Faudra vraiment que j'aille frotter le petit Moyse un de ces prochains WE!!!

[km315]

Ding Duingue Dong tagadadong

Annonce personnelle

" Le petit XCDT221 est attendu par le petit Moyse pour lui frotter le dos a grand coup

de papier de verre , ou lui chatouiller le ventre a grand coup de vidange"

Merci de votre attention

Le petit Moyse a du freinage avec materiel de recuperation .... Nuance subtile par rapport au locos electriques mdrmdr

Modifié 18 mars 2007 par km315

[Michel COMTE]

<br />Bonjour, je suis étudiant en deuxième année de prépa filière PT et dans le cadre du tipe dont le thème est le temps, je me suis intéresse au freinage à récupération d'énergie des trains électriques sous les lignes à courant alternatif. J'ai vu que ce type de freinage est possible avec les tgv pos sous les lignes françaises (25 kV monophasé 50 Hz) et sous les lignes allemandes (15 kV monophasé 16.7Hz). <br />Comme ces lignes sont à courant alternatif, la question que je me pose est : comment est synchronisé le courant délivré par le tgv avec le courant de la ligne? car si les deux courants étaient en opposition de phase, il y aurait des étincelles dans l'air.<br />Je vous remercie d'avance pour vos précieux renseignements.<br /><br />bengi<br />

<br /><br /><br />

Nouvel arrivant dans votre petit monde, je suis intéressé par le ton et le contenu des débats techniques que j’y découvre (Ingénieur électricien à l’origine, j’ai un peu traîné dans la traction et les redresseurs avant de faire tout autre chose, mais toujours passionné par la technique ferroviaire et sa vulgarisation. Coauteur d’un livre sur la traction électrique, à paraître en Suisse cet automne. Actuellement en retraite, donc bien occupé).

J’ai suivi les échanges provoqués par la question de bengi sur le freinage par récupération et j’ai apprécié les réponses pertinentes de TRAM21 et Reno.

À l’usage de bengi et d’autres curieux, je propose une synthèse succincte de la question.

1. Un moteur électrique est, normalement une machine réversible : sous tension il tourne et peut produire un couple, donc entraîner des roues et tirer un train ; entraîné par les roues, il tourne et peut produire une tension électrique, s’il est convenablement excité. Si cette tension est utilisée dans un circuit électrique, l’énergie ainsi dégagée sera prélevée sur l’entraînement du moteur, donc, dans notre cas, sur l’énergie cinétique du train, conduisant à le ralentir.

2. Comment dégager cette énergie électrique produite par les moteurs de traction en freinage ? La solution la plus simple est d’appliquer la tension produite sur des résistances, des chaufferettes en quelque sorte, en chemin de fer on appelle ça un rhéostat (ça servait au démarrage en traction sous tension continue), d’où le nom de freinage rhéostatique. C’est un système simple et sûr, tout se passe à bord avec des connexions courtes. Cette technique est généralisée.

3. Mais, avec le freinage rhéostatique, l’énergie cinétique prélevée sur les essieux est transformée en chaleur qui est évacuée dans la nature, comme pour le freinage mécanique à frottement, à sabot, à disque ou à patin électromécanique. D’où l’idée d’utiliser cette énergie au bénéfice d’autres utilisateurs en la renvoyant dans le circuit de traction ligne de contact - rails. On comprend facilement que cette tension fournie par la machine doit être supérieure à la tension normale en ligne pour que l’énergie aille dans le bon sens, de la machine qui freine vers d’autres utilisateurs. Ce qui nécessite un équipement de traction réversible et des réglages adéquats. Tram21 et Reno ont donné sur ce point des précieuses indications. Pour la question initiale de bengi, comme cela a déjà été dit, en alternatif, c’est la fréquence de la ligne qui pilote la fréquence de sortie de la machine.

4. Mais quels utilisateurs pour débiter cette énergie fournie à travers le circuit de traction ligne de contact - rails ?. La première idée ce sont les autres trains dans le secteur, L’une des premières applications du freinage par récupération (plus que séculaire) fut sur les lignes de montagne : le train qui freinait en descente pour maintenir sa vitesse, aidait le train qui montait dans l’autre sens ou de l’autre côté de la montagne. Mais il n’y a pas toujours un autre train ! alors pas de débit, pas de freinage ! D’où la seconde idée, de renvoyer l’énergie vers le réseau haute tension, à travers les sous-stations. En alternatif, les sous-stations se réduisent à des transformateurs, parfaitement réversibles, Tram21 l’a rappelé. En continu, historiquement c’était possible, les sous-stations étant équipées de machines tournantes (commutatrices ou groupes convertisseurs) tout à fait réversibles. Les 2D2 5500 du PO étaient, à l’origine équipées de la récupération. Avec l’arrivée des redresseurs, dans les années 1930 (à vapeur de mercure d’abord puis à silicium) on avait un fonctionnement en diode, unidirectionnel, donc des sous-station non réversibles ; d’où l’abandon de la récupération en continu pendant près de 50 ans. On pouvait construire des groupes réversibles, mais c’était électriquement compliqué et cher. On peut maintenant construire des onduleurs avec des composants semi-conducteurs contrôlés à des prix abordables. Sur la Maurienne, entre Saint Jean de Maurienne et Modane, il y a deux sous-stations à onduleur, ce qui permet aux BB 7411 à 7440, déjà citées, de fonctionner en récupération vers le réseau HT, en l’absence de trains antagonistes (je ne connais pas la réalité d’utilisation de ce système). Dans les réseaux urbains, métros ou tramways, sous tension continue, le freinage par récupération est très utilisé, mais sans sous-stations réversibles, il y a toujours des trains en ligne.

5. Le freinage par récupération est économiquement intéressant, il permet de réduire la dépense énergétique de la traction. Il est techniquement plus complexe que le freinage rhéostatique. Mais, surtout, ce n’est pas un freinage de sécurité car sa permanence n’est pas assurée ; il faut un débit d’énergie, il n’y a pas toujours un autre train sur la ligne et vers le réseau HT on est à la merci de l’ouverture intempestive d’un des disjoncteurs qui balisent le circuit. En général les engins équipés pour le freinage par récupération ont un dispositif automatique commutant sur le rhéostatique en cas de défaut de récupération.

Excusez-moi pour la longueur du message

Ceci contribue aussi à répondre à une question de momo13 sur le frein rhéostatique.

[Nipou]

Excusez-moi pour la longueur du message

Ne t'excuse pas, bien au contraire okok

[je.leroy]

Le PMCF est un convertisseur réversible, c'est à dire qu'il est capable de renvoyer de l'énergie à la caténaire monophasée en freinage par récupération. Grâce à sa commande par Modulation de Largeur d'Impulsion (MLI), il permet en outre d'absorber un courant quasi-sinusoïdal avec un cosinus ϑ proche de 1. Il permet aussi une synchronisation des différents PMCF d'une même rame (entrelacement), afin de minimiser les perturbations harmoniques renvoyées sur le réseau électrique.

J'ai environ 600 pages de documentation d'origine Alstom sur le sujet, plus particulièrement orientées Z 23500/24500/26500. Si ça t'intéresse, je les tiens à ta disposition. Problème : fichiers très lourd en Mo. Comment faire ? Je suis sur Paris.

Bonnes recherches...

[BB4100]

Bonjour,

après avoir fait parler d'elle, (le record du monde, ça doit vous rappeler quelque chose... ) la rame POS 4402 à disparu de la circulation. J'ai croisé toutes les rames, de la 4401 à la 4413 (pour l'instant) mais point de 4402. Que devient-elle?

[zoreglube]

Bonjour ,

Elle est peut être encore en utilisation spéciale ou elle est en cours de remise au type de série car il doit y avoir

pas mal de boulot pour déposer les équipements spéciaux et la remettre en état pour la fonction commerciale .

[citroeniste]

j'avais entendu dire qu'elle irai au musée...