Stabilité de l'alimentation électrique des engins moteurs.

[kirikou75008]

Bonsoir, sur wikipédia je lis que en alimentation 25 kV la tension à la caténaire peut varier entre 27 kV et 19 kV.

Je suppose que les moteurs et les autres équipement de puissance ont besoin d'une alimentation stabilisée en tension.

Je me demandait par quel principe on arrive à produire une alimentation stabilisée en tension à partir d'une alimentation aussi variable.

J'imaginai qu'on peut jouer sur des prises de transformateur mais ça ne me parait pas assez réactif pour absorber les variations relativement rapide de la tension au fil de contact.

Si quelqu'un pouvait m'expliquer, je suis vraiment curieux de comprendre comment ça marche.

Merci.

[Roukmoute]

Il n'y a aucun dispositif pour stabiliser la tension d'alimentation. Celle-ci varie bien entre 18 et 28 kV. Et le matériel fait avec.

Modifié 26 septembre 2014 par Roukmoute

[Julien03]

Bonjour,

C'est l’électronique de puissance qui fait le boulot en fonction de ce qui entre et de ce qu'on demande derrière. Il suffit pour ça d'avoir un filtre à charger (des capacités) avec la tension provenant du transfo ou de la caténaire (selon que tu es en 25 ou 1,5kV), et après, on vient prendre une partie de ce réservoir pour alimenter le reste du circuit.

++

[ppascal]

Bonjour,

Sur la pluspart des machines modernes (avec electronique) tu passe de la tension caténaire à un bus continu (via un transfo + un redresseur en venant de l'alternatif ou via un hacheur en venant du continu). Il faut se débrouiller au niveau de la conception pour que la tension de bus continu soit suffisante même lorsque la tension de ligne est basse pour que les onduleurs aient une tension correcte pour les moteurs triphasés. Si la tension est élevée, c'est plus facile il suffit de moduler le redresseur/le hacheur pour maintenir la tension de bus continu dans les limites admissibles de l'electronique.

Les ADC ont de toute façon des instructions lorsque la tension de ligne est trop basse pour reduire l'effort de traction et éviter de faire disjoncter le secteur dans les endroits ou les sous-stations sont faibles par rapport à la puissance appellée

[kirikou75008]

Donc si j'ai bien compris, la tension dans le bus 1500V peut descendre en dessous et l'électronique de puissance se contente de limiter l'entrée pour ne pas dépasser les 1500 V.

Donc, si j'ai bien suivi, pour piloter les moteurs, comme la tension n'est pas contrôlée, on joue sur l'intensité ou sur la fréquence en fonction de la technologie utilisée.

J'ai bon?

[kirikou75008]

Il n'y a aucun dispositif pour stabiliser la tension d'alimentation. Celle-ci varie bien entre 18 et 28 kV. Et le matériel fait avec.

Juste par curiosité, Sur wikipédia les limites de courant permanent en 25 kV sont données entre 19.5 kV et 27.5 kV. Ces données semblent être le résultat d'une standardisation internationale des systèmes d'électrification ferroviaire. Il y a des points en France ou on dépasse les 27.5 kV (de manière permanente)?

[Gom]

Juste par curiosité, Sur wikipédia les limites de courant permanent en 25 kV sont données entre 19.5 kV et 27.5 kV. Ces données semblent être le résultat d'une standardisation internationale des systèmes d'électrification ferroviaire. Il y a des points en France ou on dépasse les 27.5 kV (de manière permanente)?

Oui. Entre 29 et 30kV du côté de Redon. Constaté avec plusieurs 25500 différentes, ça réduit les chances de mauvais étalonnage du voltmètre ligne.

Sur des locs récentes, effectivement on joue sur l'intensité. Le manipulateur des 26000 s'appelle d'ailleurs MP(CO)I pour ManiPulateur de COmmande d'Intensité. Sur des machines à graduateur, on commande une tension.

D'ailleurs, si on part d'une tension de 25000V pour obtenir 1500, ça donne un rapport de 16.67. Si la tension caténaire monte à 30000, on arrive alors à 1800V dans la ligne de chauffage train. Sur la machine, j'imagine que tout est dimensionné pour avec de grosses tolérances. Mais sur les rames voyageurs, les CVS ne doivent pas trop apprécier la blague quand même. Sachant qu'ils doivent fournir une tension régulée nettement plus stable pour l'éclairage, la clim, la basse tension...

Modifié 26 septembre 2014 par Gom

[Class66220]

J'ai déjà eu 30000V avec une BR186, la machine n'a pas aime jusqu'au premier sectionnement ou la tension est redescendue a 27000V. Avant ca c'était insuffisance de traction, depuis il me semble que des filtres ont eté installés.

Si la tension est insuffisante, elle reduit elle même l'effort de traction jusqu'a avoir une tension suffisante.

Modifié 26 septembre 2014 par Class66220

[JujuY]

Donc si j'ai bien compris, la tension dans le bus 1500V peut descendre en dessous et l'électronique de puissance se contente de limiter l'entrée pour ne pas dépasser les 1500 V.

Donc, si j'ai bien suivi, pour piloter les moteurs, comme la tension n'est pas contrôlée, on joue sur l'intensité ou sur la fréquence en fonction de la technologie utilisée.

J'ai bon?

La fréquence est liée à la vitesse de rotation des moteurs synchrones ou asynchrones donc à la vitesse de la rame. La tension du bus continu intermédiaire dans les blocs moteurs peut varier en fonction de la vitesse de rotation des moteurs (optimisation du rapport U/F).

Depuis des lustres, les différentes générations d'électronique de puissance, soit pour piloter les moteurs de traction, soit pour piloter les auxiliaires (CVS, réseau AC et DC de bord) se jouent des variations de la tension caténaire, pour faire au mieux vis à vis des caractéristiques à respecter (accélérations, etc).

A bord, la tension batterie dite "72V" est spécifiée comme variable entre 50 à 90V en fonction de très nombreux paramètres (chargeur batterie actif ou non). là aussi les équipements doivent supporter ces variations sans broncher, voire même accepter des excursions temporaires de 50V à 36V ou de 90V à 115V. sans parler des micro-coupures.

[sdx]

C'est de l'électricité / électronique industrielle, avec des tolérances adaptées à la réalité du "terrain". Pas du tout les mêmes ordres de grandeur des irrégularités acceptées que dans les télécoms ou l'informatique classique.

[Gom]

Merci JujuY. Mais qu'en est-il pour les organes plus sensibles, tels que l'informatique embarquée ? J'imagine que l'alimentation de ces composants doit être régulée au mieux, l'électronique n'appréciant que moyennement les variations de tensions. De même pour les prises 230V qu'on fournit maintenant que ce soit en cabine ou dans les rames. Il y en a même une dans le compartiment ASCT des RRR. Comment la tension est-elle régulée ?

Toujours en prenant la calculatrice, si on garde le même rapport de conversion pour passer de 25000 à 230V, ça donne à la louche, avec 30000V : 276V.

EDF a une tolérance de 10%, ce qui fait que ça peut monter à 253V, nos équipements électriques étant dimensionnés pour. Mais 276... Là ça fait beaucoup, non ?

[luxemburg]

Oui. Entre 29 et 30kV du côté de Redon. Constaté avec plusieurs 25500 différentes, ça réduit les chances de mauvais étalonnage du voltmètre ligne.

Vous avez des Dasye ou des 2N2 qui passent par là?

Ils ne doivent pas aimer.

[Invité _Nox_]

Les seules rames Duplex s'aventurant au-delà de Rennes sont les quelques TGV des neiges, mais je ne sais pas quelles séries viennent (plutôt les 2XX pour ce que j'ai vu).

Nox

[ADC01]

Les rames 200,600 et les premières 700 ont le même roulement,ce qui fait que tu peux trouver n'importe quelle de ces rames sur un train de neige dans l'ouest,j'ai fait un 8776 avec une rame 600 en février.Du fait de leur nombre plus élevé,on a plus de chance statistiquement de croiser une rame 200.

[luxemburg]

Quand tu auras une 700 et 30000V à la catenaire tu nous diras combien de BM s'isolent

[Julien03]

Bonjour,

De toute façon, sur Dasye, le DJ s'ouvre à 29000V et des poussières... Donc t'auras pas le temps de voir les 30000V.

++

[Invité technicentre]

Merci JujuY. Mais qu'en est-il pour les organes plus sensibles, tels que l'informatique embarquée ? J'imagine que l'alimentation de ces composants doit être régulée au mieux, l'électronique n'appréciant que moyennement les variations de tensions. De même pour les prises 230V qu'on fournit maintenant que ce soit en cabine ou dans les rames. Il y en a même une dans le compartiment ASCT des RRR. Comment la tension est-elle régulée ?

Toujours en prenant la calculatrice, si on garde le même rapport de conversion pour passer de 25000 à 230V, ça donne à la louche, avec 30000V : 276V.

EDF a une tolérance de 10%, ce qui fait que ça peut monter à 253V, nos équipements électriques étant dimensionnés pour. Mais 276... Là ça fait beaucoup, non ?

Euh, dites monsieur, ça sert à quoi un hacheur si ce n'est à stabiliser une tension d'alimentation? Pi, si on lui fout un gentil onduleur au cul, on a encore moins de perturbations...

Seul organe permettant de passer du 25 kV au 220V, le transfo de palpage, et il ne donne que quelques Watts de puissance dispo...

[JujuY]

Merci JujuY. Mais qu'en est-il pour les organes plus sensibles, tels que l'informatique embarquée ? J'imagine que l'alimentation de ces composants doit être régulée au mieux, l'électronique n'appréciant que moyennement les variations de tensions. De même pour les prises 230V qu'on fournit maintenant que ce soit en cabine ou dans les rames. Il y en a même une dans le compartiment ASCT des RRR. Comment la tension est-elle régulée ?

Toujours en prenant la calculatrice, si on garde le même rapport de conversion pour passer de 25000 à 230V, ça donne à la louche, avec 30000V : 276V.

EDF a une tolérance de 10%, ce qui fait que ça peut monter à 253V, nos équipements électriques étant dimensionnés pour. Mais 276... Là ça fait beaucoup, non ?

L'informatique embarquée est soumise aux mêmes contraintes de variation de tension d'alimentation primaire (= BT = 50 à 90V) et comme tous les calculateurs embarqués (contrôle/commande des tous les équipements CVS, onduleurs pour réseau de bord, onduleurs de traction, etc) les alimentations internes (secondaires) sont régulées à des valeurs très précises et très stables quelles que soient les outrages externes (variations BT, variation température, variation de charge), dans une fourchette de +/-2 à 3 % en général

Les prises 230V mises à disposition des passagers et du personnel de bord sont alimentées à partir de petits onduleurs alimentés par l'un des réseaux électriques de bord (environ un onduleur par voiture ou par motrice). Je ne connais pas les spécifications de ces onduleurs, mais je suppose que les tolérances ERDF (+/-10 %) sont appliquées.

Toutes ces prises sont opérationnelles lorsque la tension caténaire est présente (+ panto levé) et rame préparée. Il n'y a donc aucun risque (sauf panne non détectée) d'avoir une tension de 276V, car entre la caténaire et la prise 230V il y a au moins deux étages intermédiaires qui stabilisent les variations (caténaire --> réseau de bord -->230V)

[Julien03]

Bonsoir,

Il y a 2 onduleurs/régulateurs par remorque, soit 1 par salle. Le seul impératif étant qu'au moins un Onduleur "principal" soit en service, donc DJ fermé.

++

[Gom]

Euh, dites monsieur, ça sert à quoi un hacheur si ce n'est à stabiliser une tension d'alimentation? Pi, si on lui fout un gentil onduleur au cul, on a encore moins de perturbations...

Seul organe permettant de passer du 25 kV au 220V, le transfo de palpage, et il ne donne que quelques Watts de puissance dispo...

En cherchant un peu, j'ai pu trouver quelques petits trucs sur le fonctionnement des onduleurs... Mais mes connaissances sur le sujets s'avèrent plus que légères !

[Invité technicentre]

L'onduleur sert à faire de l'alternatif à partir du continu, Mais a besoin d'une tension régulée stable en entrée... C'est le hacheur qui en est chargé... Pour de petites consommations, un régulateur de tension peut être suffisant style une diode zener qui donne un potentiel fixe. C'est généralement ce qu'il y a en entrée des cartes électroniques simples. Pour ce qui est calculateurs ou ordinateurs, il y a une carte alim qui est chargée de contrôler ce qui rentre et protège le reste...

[Invité Fabr]

J'aurais imaginé des batteries, réalimentées en permanence, pour ce qui concerne l'electronique de bord, et non une alim "directe" sur le jus...mais il est vrai que certains circuits savent parfaitement lisser les choses..

Fabrice

[Invité technicentre]

Oui, mais ta batterie ne sert que de réserve tampon en étant rechargée en permanence... Du coup, c'est bien un régulateur de tension bête qui t'alimente en fait ton équipement...

En aviation, sur jet, c'est la turbine auxiliaires qui assure ça, si je me rappelle bien mes visites Au Bourget...

[black5]

Pour autant que je sache sur les jets l’alimentation électrique est assurée par les réacteurs et lorsqu'ils sont à l'arrêt par une turbine auxiliaire (Auxilliary Power Unit) installée à l'arrière du fuselage, au sol réacteurs arrêtés c'est un groupe électrogène qui est utilisé (Fabr, j'espère que je n'écris pas trop de sottises).

[PLANONYME]

Moi je ne connais rien à l'électricité mais cet échange technique me fait penser à ces voyageurs qui constatent parfois que leur ordinateur tombe en panne (alimentation subitement hors service) après l'avoir branché sur une prise à bord d'un train. A ce genre de réclamation, l'entreprise (le Service Relations Clients) répond généralement que la cause est plutôt à rechercher dans la qualité des composants électriques et électroniques de l'appareil du client (réponse type). Sous-entendu, l'appareil doit pouvoir de construction résister à des variations de tension. Or, je me suis laissé dire que certains appareils bas de gamme en souffraient plus que d'autres. Une fois un collègue (électricien lui) m'a expliqué que l'alimentation lâche en cas de surtension, ceci afin de protéger l'appareil (et l'utilisateur). Et qu'il suffirait alors de remplacer le composant (condensateur ?) mais de la manière dont c'est construit, fixé, soudé... ça reviendrait à très cher (pour une pièce dont ce collègue m'a dit qu'elle ne valait pourtant dans l'industrie que quelques centimes). Sous toutes réserve que j'aie à-peu-près bien compris les présentes explications !

Dans les conditions générales Ouigo® il y a une clause à ce sujet :

Le Voyageur est invité à vérifier la compatibilité du courant fourni avec les appareils qu’il souhaite alimenter. Les risques liés à cette incompatibilité sont supportés par le Voyageur. Tout dommage causé aux appareils que le Voyageur prend l’initiative de brancher sur la prise électrique relève de la seule responsabilité de ce dernier et SNCF ne fera droit à aucune réclamation à ce titre.

C'est limite clause abusive, d'autant que le client paye l'option. Mais comme il ne serait pas simple d'apporter la preuve du dommage et de sa cause, une clause d'exonération totale de responsabilité est finalement plus simple !

Dans les Tarifs Voyageurs par contre, il n'y a rien de ce genre. Mais comme là la facilité "prise de courant" est proposée gratuitement, on peut considérer qu'il n'y a pas de contrat. Encore que les juristes... Mais bon, ce n'est plus le sujet.