En raison de leur grande variété d'avantages par rapport aux systèmes de locomotives diesel et à vapeur, les systèmes de locomotives électriques sont devenus les systèmes les plus populaires et les plus largement utilisés pour les systèmes de traction.

Avec l'avènement des appareils électroniques de puissance, les systèmes de traction électrique modernes utilisent onduleurs multiniveaux pour de meilleures performances de traction comme une précision élevée, une réactivité rapide et une fiabilité accrue.

Systèmes de locomotives électriques

L'évaluation de la conception des moteurs électriques et des technologies d'électrification a non seulement conduit à la conception de locomotives à grande vitesse (métros et chemins de fer de banlieue), mais a également augmenté l'efficacité énergétique globale.

Qu'est-ce qu'une traction électrique ou une locomotive?

Une force motrice qui entraîne la propulsion d'un véhicule est appelée système de traction. Le système de traction est de deux types différents: système de traction non électrique et système de traction électrique.

Système de traction non électrique

Le système de traction qui n’utilise pas d’électricité à aucun stade du mouvement d’un véhicule est appelé système de traction non électrique. Un tel système de traction est utilisé dans les locomotives à vapeur, les moteurs IC et dans le trains maglev (Trains à grande vitesse).

Système de traction électrique

Le système de traction qui utilise l'électricité à toutes les étapes ou à certaines étapes du mouvement d'un véhicule est appelé système de traction électrique.

Traction électrique vs non électrique

Dans un système de traction électrique, la force motrice pour tirer un train est générée par les moteurs de traction. Le système de traction électrique peut être divisé en deux groupes: l'un est auto-alimenté et l'autre est un système à troisième rail.

Les systèmes auto-alimentés comprennent des entraînements électriques diesel et des entraînements électriques à batterie qui peuvent générer leur propre énergie pour tirer le train, tandis que les systèmes à troisième rail ou à câbles aériens utilisent l'énergie d'un réseau de distribution externe ou de grilles, et les exemples incluent les tramways. , trolleybus et locomotives entraînés par des lignes électriques aériennes.

Types de systèmes d'électrification des voies

L'électrification de la voie fait référence au type de système d'alimentation à la source utilisé pour alimenter les systèmes de locomotives électriques. Il peut s'agir d'une alimentation CA ou CC ou composite.

Le choix du type d'électrification dépend de plusieurs facteurs comme la disponibilité de l'approvisionnement, le type de domaine d'application, ou des services comme les services urbains, suburbains et de grandes lignes, etc.

Les trois principaux types de systèmes de traction électrique qui existent sont les suivants:

Système d'électrification à courant continu (CC)
Système d'électrification à courant alternatif (AC)
Système composite.

Système d'électrification à courant continu (CC)

Le choix du système d'électrification CC comprend de nombreux avantages, tels que des considérations d'espace et de poids, une accélération et un freinage rapides des moteurs électriques CC, un coût moindre par rapport aux systèmes CA, une consommation d'énergie moindre, etc.

Dans ce type de système, la puissance triphasée reçue des réseaux électriques est désescaladée en basse tension et convertie en CC par les redresseurs et convertisseurs électroniques de puissance .

3e système de rails

Ce type d'alimentation en courant continu est fourni au véhicule de deux manières différentes: la première est via le 3ème système de rails (sur le côté et sous la voie électrifiée en cours de fonctionnement et fournissant un chemin de retour à travers les rails de roulement), et la deuxième via la ligne aérienne Système DC. Ce courant continu est alimenté au moteur de traction comme la série DC ou les moteurs composés pour entraîner la locomotive, comme indiqué dans la figure ci-dessus.

Les systèmes d'alimentation de l'électrification CC comprennent une alimentation de 300-500V pour les systèmes spéciaux tels que les systèmes de batterie (600-1200V) pour les chemins de fer urbains comme les tramways et les métros légers, et le 1500-3000V pour les services de banlieue et de grandes lignes comme les métros légers et lourds trains de métro . Les systèmes de troisième (rail conducteur) et de quatrième rail fonctionnent à des tensions basses (600-1200V) et des courants élevés, tandis que les systèmes ferroviaires aériens utilisent des tensions élevées (1500-3000V) et des courants faibles.

“Comment vérifier le condensateur avec un multimètre numérique ”

Système d'électrification DC

En raison du couple de démarrage élevé et du contrôle de la vitesse modérée, les moteurs de la série DC sont largement utilisés dans les systèmes de traction DC. Ils fournissent un couple élevé à basse vitesse et un couple faible à haute vitesse.

Une contrôleur de vitesse de moteur électrique est utilisé en faisant varier la tension qui lui est appliquée. Les systèmes d'entraînement spéciaux qui sont utilisés pour contrôler ces moteurs électriques comprennent le changeur de prises, la commande de thyristor, la commande de hacheur et les commandes de commande de microprocesseur.

Les inconvénients de ce système comprennent la difficulté d'interruption des courants à des tensions élevées lorsque la condition de défaut est soulevée, et la nécessité de localiser des sous-stations CC entre de courtes distances.

Système d'électrification à courant alternatif (AC)

Un système de traction à courant alternatif est devenu très populaire de nos jours, et il est plus souvent utilisé dans la plupart des systèmes de traction en raison de plusieurs avantages, tels que la disponibilité rapide et la génération de courant alternatif qui peut être facilement augmenté ou réduit, un contrôle facile des moteurs à courant alternatif, moins de besoin de sous-stations, et la présence de caténaires aériens légers qui transfèrent de faibles courants à des tensions élevées, et ainsi de suite.

Les systèmes d'alimentation de l'électrification CA comprennent des systèmes monophasés, triphasés et composites. Les systèmes monophasés se composent d'une alimentation de 11 à 15 KV à 16,7 Hz et 25 Hz pour faciliter la vitesse variable des moteurs à commutation CA.
Il utilise abaisser le transformateur et des convertisseurs de fréquence pour convertir les hautes tensions et la fréquence industrielle fixe.

“exemples de système de contrôle en boucle fermée ”

La configuration monophasée 25KV à 50Hz est la configuration la plus couramment utilisée pour l'électrification AC. Il est utilisé pour les systèmes de transport lourd et les services de lignes principales car il ne nécessite pas de conversion de fréquence. C'est l'un des types de systèmes composites largement utilisés dans lequel l'alimentation est convertie en courant continu pour entraîner des moteurs de traction à courant continu.

Système d'électrification AC

Le système triphasé utilise un moteur à induction triphasé pour entraîner la locomotive, et il est évalué à 3,3 KV, 16,7 Hz. Le système de distribution haute tension à une alimentation de 50 Hz est converti en cette puissance de moteur électrique par des transformateurs et des convertisseurs de fréquence. Ce système utilise deux lignes aériennes et le rail de voie constitue une autre phase, mais cela pose de nombreux problèmes aux croisements et aux intersections.

La figure ci-dessus montre le fonctionnement de la locomotive électrique à courant alternatif dans lequel le système caténaire reçoit une alimentation monophasée du système aérien. L'alimentation est augmentée par le transformateur, puis convertie en courant continu par un redresseur. Un réacteur de lissage ou une liaison CC, filtre et adoucit le CC pour réduire les ondulations, puis le CC est converti en CA par un onduleur qui varie en fréquence pour obtenir une vitesse variable du moteur de traction (similaire à VFD ).

Système composite

Ce système intègre les avantages des systèmes CC et CA. Ces systèmes sont principalement de deux types: un système monophasé à trois phases ou système Kando, et l'autre système monophasé à CC.

Système monophasé à triphasé ou système Kando

Dans un système Kando, une seule ligne aérienne achemine l'alimentation monophasée de 16KV, 50Hz. Cette haute tension est abaissée et convertie en alimentation triphasée de même fréquence dans la locomotive elle-même à travers le transformateur et convertisseurs .

Cette alimentation triphasée est en outre fournie au moteur à induction triphasé qui entraîne la locomotive. Comme le système à deux lignes aériennes du système triphasé est remplacé par une seule ligne aérienne par ce système, il est économique.

Comme nous l'avons déjà mentionné dans l'électrification CA, le fait qu'un système monophasé à CC est très populaire, c'est le moyen le plus économique de ligne aérienne simple et présente une grande variété de caractéristiques de moteur de série CC.
Dans ce système particulier, une alimentation monophasée 25KV, 50Hz du système de lignes aériennes est réduite par un transformateur à l'intérieur de la locomotive, puis convertie en courant continu par des redresseurs. Le CC est alimenté au système d'entraînement CC pour entraîner le moteur de série et pour contrôler sa vitesse et ses systèmes de freinage.

Tout cela concerne les systèmes de locomotives électriques. Et nous espérons que nous vous avons donné des informations complètes et pertinentes sur les différents systèmes d'alimentation utilisés dans les systèmes de traction.

Nous vous encourageons à écrire vos suggestions, commentaires et commentaires sur cet article ou des idées de projet dans la section des commentaires ci-dessous, et attendons également vos suggestions pour réduire les accidents de court-circuit dans les systèmes de traction.

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