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La traction à courant alternatif 15kV 16⅔ Hz - Thyristors
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Caractéristiques générales
Caténaire : alternative monophasé 15kV
Fréquence : spéciale non industrielle 16⅔ Hz
Moteurs : triphasés
Variation de la vitesse : variation de tension au transformateur
Au préalable
Nous aurons plus loin une page consacrée spécifiquement à la motorisation triphasée. Alors que viennent faire ici la BR120 et la Re 4/4 IV des CFF ? C'est que ces engins sont précisemment les précurseurs des séries à venir futures, respectivement les BR101 de la DB et les Re460 des CFF. D'où l'intérêt de cette page avec l'arrivée longtemps repoussée du thyristor et le fait que ces machines restent monotension.
Dès la fin des années 1960, les constructeurs ferroviaires cherchent à développer le moteur asynchrone triphasé adapté à la traction. Problème difficile connaissant sa caractéristique couple vitesse, absolument pas adaptée au démarrage d’un train et fonctionnant à vitesse quasi constante pour une fréquence d’alimentation donnée. Au début des années 1970, l’expérimentation débouche sur une série de locomotives livrées à la DB : les E 120. Puis sur 4 Re 4/4 IV des CFF. Dès lors tous les réseaux électrifiés en 15 kV 16,7 Hz (Allemagne, Autriche, Suisse, Norvège, Suède...), misent sur l’asynchrone. Mais avant d'en arriver là, c'est encore le thyristor qui s'impose avant son remplacement par les GTO puis les IGBT.
Thyristors en fréquence spéciale
En quoi le thyristor est-il une nouveauté en monophasé 15kV ? Un bulletin CFF de 1979 nous donne la réponse. Il indiquait que la généralisation du thyristor s'était jusqu'ici heurtée à des problèmes de perturbations engendrées dans certaines installations fixes (appareillage basse-tension, dispositifs de sécurité, équipement d'alimentation en énergie). Quelques engins peu puissants avaient été cependant dotés de cette technologie. En adoptant cette technologie, les CFF ont dû prendre des mesures de protection des installations fixes.
L'arrivée du thyristor, puis plus tard du GTO, ouvre la porte à la traction polymorphe puiqu'il est déjà utilisé aussi sous caténaire continue, comme on l'a vu précédemment. Mais surtout, il siffle la fin programmée du moteur direct utilisé jusqu'ici par le groupe des pays 15kV ainsi que du moteur à courant continu (MCC). L'association convertisseur de fréquence/moteur triphasé se révèle être le futur de la traction ferroviaire et très clairement le « groupe 15kV » s'oriente dans cette direction. Mais avant d'en arriver là, il a fallu faire des test par le biais d'une série de machines qui vous sont présentées ci-contre. Point commun : toutes sont monotension 15kV et dotées de thyristors mais seules les 1044 autrichiennes ne disposent pas de moteurs triphasés. Chacune de ces machines a servi de modèle pour la génération de locomotives suivante. Un tournant technologique s'annonce...
Caténaire : alternative monophasé 15kV
Fréquence : spéciale non industrielle 16⅔ Hz
Moteurs : triphasés
Variation de la vitesse : variation de tension au transformateur
Au préalable
Nous aurons plus loin une page consacrée spécifiquement à la motorisation triphasée. Alors que viennent faire ici la BR120 et la Re 4/4 IV des CFF ? C'est que ces engins sont précisemment les précurseurs des séries à venir futures, respectivement les BR101 de la DB et les Re460 des CFF. D'où l'intérêt de cette page avec l'arrivée longtemps repoussée du thyristor et le fait que ces machines restent monotension.
Dès la fin des années 1960, les constructeurs ferroviaires cherchent à développer le moteur asynchrone triphasé adapté à la traction. Problème difficile connaissant sa caractéristique couple vitesse, absolument pas adaptée au démarrage d’un train et fonctionnant à vitesse quasi constante pour une fréquence d’alimentation donnée. Au début des années 1970, l’expérimentation débouche sur une série de locomotives livrées à la DB : les E 120. Puis sur 4 Re 4/4 IV des CFF. Dès lors tous les réseaux électrifiés en 15 kV 16,7 Hz (Allemagne, Autriche, Suisse, Norvège, Suède...), misent sur l’asynchrone. Mais avant d'en arriver là, c'est encore le thyristor qui s'impose avant son remplacement par les GTO puis les IGBT.
Thyristors en fréquence spéciale
En quoi le thyristor est-il une nouveauté en monophasé 15kV ? Un bulletin CFF de 1979 nous donne la réponse. Il indiquait que la généralisation du thyristor s'était jusqu'ici heurtée à des problèmes de perturbations engendrées dans certaines installations fixes (appareillage basse-tension, dispositifs de sécurité, équipement d'alimentation en énergie). Quelques engins peu puissants avaient été cependant dotés de cette technologie. En adoptant cette technologie, les CFF ont dû prendre des mesures de protection des installations fixes.
L'arrivée du thyristor, puis plus tard du GTO, ouvre la porte à la traction polymorphe puiqu'il est déjà utilisé aussi sous caténaire continue, comme on l'a vu précédemment. Mais surtout, il siffle la fin programmée du moteur direct utilisé jusqu'ici par le groupe des pays 15kV ainsi que du moteur à courant continu (MCC). L'association convertisseur de fréquence/moteur triphasé se révèle être le futur de la traction ferroviaire et très clairement le « groupe 15kV » s'oriente dans cette direction. Mais avant d'en arriver là, il a fallu faire des test par le biais d'une série de machines qui vous sont présentées ci-contre. Point commun : toutes sont monotension 15kV et dotées de thyristors mais seules les 1044 autrichiennes ne disposent pas de moteurs triphasés. Chacune de ces machines a servi de modèle pour la génération de locomotives suivante. Un tournant technologique s'annonce...
A thyristors, mais monotension
Série 120 de la DB
Cinq prototypes sont livrés dès 1979 sur base des expériences effectuées sur des locomotives diesel DE 2500. Il s'agit de la première locomotive à moteurs triphasés. Si la chaîne de traction a dépassé toutes les espérances, la partie mécanique a souffert de sa construction légère nécessitée par le poids de l'électronique de l'époque. En 1992, ABB-Henschel modifia deux locomotives, les 120 004 et 005, afin de tester de nouvelles technologies dans la chaîne de traction selon son nouveau concept "Eco 2000". La 120 005 reçut de nouveaux convertisseurs de puissance électrique sur la base de thyristors GTO, ainsi qu'une nouvelle électronique embarquée tandis que la 120 004 reçevait des bogies "Flexifloat" avec roues orientables. La construction des 120 préfigure la série qui suivra : les BR 101 d'ADTranz.
1044 des ÖBB
Il y eut d'abord une machine BLS qui fut modifiée pour recevoir des convertisseurs à thyristors et qui fût testée avec succès sur la ligne autrichienne du Semmering. L’entreprise ferroviaire ÖBB passa alors en 1987 une commande à la filiale viennoise d’ABB pour 216 locomotives de même réalisation, les 1044. Le thyristors entre de plein pied dans le monophasé 16⅔ Hz. Cette série ne dispose pas de moteurs triphasés et fut produite en partie chez Simmering-Graz-Pauker AG, qui tomba dans l'escarcelle de Siemens dans les années 90 et qui produira plus tard la fameuse « Taurus ».
El 17 des NSB
Cette machine fût livrée en 1983 sur base des test concluants menés avec la BR 120 de Thyssen Henschel. Cette locomotive en reprend les éléments essentiels mais a été curieusement réservée par les norvégiens aux trains légers. Des défauts de jeunesse qui n'ont pas empêcher l'apparition généralisée de la traction triphasée via la El 18.
Re 4/4 IV des CFF
De leur côté, les CFF construisent quatre prototypes Re 4/4 IV avec chacune une livrée différente. Nous sommes au début de leur fameux plan « Rail 2000 » et des refontes tous azimuts se profilent (horaires, technologie des locomotives, voitures...). Ces locomotives mono-continu sont chargées de préparer le terrain pour la mise au point d'un matériel de traction puissant et capable de satisfaire aux plus hautes exigences. Il s'agira comme chacun sait de la Re 460 « Lok 2000 » d'ABB, une série produite en 1992 et dont la technologie atterrira chez Bombardier pour en arriver plus tard à la TRAXX.
Série 120 de la DB
Cinq prototypes sont livrés dès 1979 sur base des expériences effectuées sur des locomotives diesel DE 2500. Il s'agit de la première locomotive à moteurs triphasés. Si la chaîne de traction a dépassé toutes les espérances, la partie mécanique a souffert de sa construction légère nécessitée par le poids de l'électronique de l'époque. En 1992, ABB-Henschel modifia deux locomotives, les 120 004 et 005, afin de tester de nouvelles technologies dans la chaîne de traction selon son nouveau concept "Eco 2000". La 120 005 reçut de nouveaux convertisseurs de puissance électrique sur la base de thyristors GTO, ainsi qu'une nouvelle électronique embarquée tandis que la 120 004 reçevait des bogies "Flexifloat" avec roues orientables. La construction des 120 préfigure la série qui suivra : les BR 101 d'ADTranz.
1044 des ÖBB
Il y eut d'abord une machine BLS qui fut modifiée pour recevoir des convertisseurs à thyristors et qui fût testée avec succès sur la ligne autrichienne du Semmering. L’entreprise ferroviaire ÖBB passa alors en 1987 une commande à la filiale viennoise d’ABB pour 216 locomotives de même réalisation, les 1044. Le thyristors entre de plein pied dans le monophasé 16⅔ Hz. Cette série ne dispose pas de moteurs triphasés et fut produite en partie chez Simmering-Graz-Pauker AG, qui tomba dans l'escarcelle de Siemens dans les années 90 et qui produira plus tard la fameuse « Taurus ».
El 17 des NSB
Cette machine fût livrée en 1983 sur base des test concluants menés avec la BR 120 de Thyssen Henschel. Cette locomotive en reprend les éléments essentiels mais a été curieusement réservée par les norvégiens aux trains légers. Des défauts de jeunesse qui n'ont pas empêcher l'apparition généralisée de la traction triphasée via la El 18.
Re 4/4 IV des CFF
De leur côté, les CFF construisent quatre prototypes Re 4/4 IV avec chacune une livrée différente. Nous sommes au début de leur fameux plan « Rail 2000 » et des refontes tous azimuts se profilent (horaires, technologie des locomotives, voitures...). Ces locomotives mono-continu sont chargées de préparer le terrain pour la mise au point d'un matériel de traction puissant et capable de satisfaire aux plus hautes exigences. Il s'agira comme chacun sait de la Re 460 « Lok 2000 » d'ABB, une série produite en 1992 et dont la technologie atterrira chez Bombardier pour en arriver plus tard à la TRAXX.
BR 120 DB
1044 ÖBB
EL 17 NSB
Re 4/4 IV
