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La traction polytension à conversion de courant - Hier
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Caractéristiques générales
Caténaire : alternative / continue
Fréquence en alternatif : 16⅔ Hz et 50Hz
Moteurs : à collecteur et courant continu
Variation de la vitesse : rhéostats puis hacheur à thyristors
Avantages : passage d'une tension à l'autre
Inconvénients : poids du transformateur
D'une tension à l'autre
On constate que le moteur à collecteur a conservé toute sa noblesse et s'est remarquablement adapté à toutes les innovations de la chaîne de traction. En conjuguant le hacheur en continu et le redresseur en monophasé, on obtient un engin multitension. Pour quelle nécessité ?
C'est que la France n'est pas homogène : 1500V continu au Sud et 25kV dans le Nord et l'Est, comment passer de l'un à l'autre ?
Le principe
Le captage du courant est réalisé par un pantographe par tension, afin de respecter le gabarit de la caténaire de chacune des tensions. Peu de gens savent en effet que chaque caténaire dispose aussi d'un gabarit propre. Un transformateur est présent à bord pour débiter du continu aux moteurs de traction, qui restent des moteurs à collecteur. Les premières locomotives bi tensions furent les BB 25100 et 25200 datant de 1964. Equipées de moteurs à collecteur, l’appareillage de base est un rhéostat, branché directement sur la caténaire en 1500 V et connecté à un redresseur à diodes au secondaire du transformateur sous 25 kV. Les locomotives SNCF CC40100 et SNCB série 18 ont les mêmes dispositions et permettent de passer la frontière sans changement d'engin de traction sur le trafic Paris-Belgique. La SNCB adopte la même chaîne sur ses BB série 15 et 16.
Caténaire : alternative / continue
Fréquence en alternatif : 16⅔ Hz et 50Hz
Moteurs : à collecteur et courant continu
Variation de la vitesse : rhéostats puis hacheur à thyristors
Avantages : passage d'une tension à l'autre
Inconvénients : poids du transformateur
D'une tension à l'autre
On constate que le moteur à collecteur a conservé toute sa noblesse et s'est remarquablement adapté à toutes les innovations de la chaîne de traction. En conjuguant le hacheur en continu et le redresseur en monophasé, on obtient un engin multitension. Pour quelle nécessité ?
C'est que la France n'est pas homogène : 1500V continu au Sud et 25kV dans le Nord et l'Est, comment passer de l'un à l'autre ?
Le principe
Le captage du courant est réalisé par un pantographe par tension, afin de respecter le gabarit de la caténaire de chacune des tensions. Peu de gens savent en effet que chaque caténaire dispose aussi d'un gabarit propre. Un transformateur est présent à bord pour débiter du continu aux moteurs de traction, qui restent des moteurs à collecteur. Les premières locomotives bi tensions furent les BB 25100 et 25200 datant de 1964. Equipées de moteurs à collecteur, l’appareillage de base est un rhéostat, branché directement sur la caténaire en 1500 V et connecté à un redresseur à diodes au secondaire du transformateur sous 25 kV. Les locomotives SNCF CC40100 et SNCB série 18 ont les mêmes dispositions et permettent de passer la frontière sans changement d'engin de traction sur le trafic Paris-Belgique. La SNCB adopte la même chaîne sur ses BB série 15 et 16.
La question du transformateur
C'est la caractéristique même des locomotives à conversion de courant de la première époque : le transformateur embarqué peut être très lourd, ce qui impacte sur la tenue de voie. Ce poids est encore augmenté sur les machines quadritension par la présence du 15kV 16²/³Hz, car la faible fréquence de ce courant oblige à augmenter considérablement la section des circuits magnétiques.
L'objet encombrant que représente le transformateur se justifie aussi par son système de refroidississement. A l'origine refroidi par huile, les transformateurs des années 60 le sont ensuite par gaz. Cette technique a permit d'utiliser des isolants de classe H permettant ainsi de réduire les sections de cuivre des enroulements, et donc du poid total du transformateur.
Le transformateur ne donnant qu'une tension fixe, le démarrage et le réglage de la vitesse s'effectuait par utilisation d'un rhéostat et par modification du couplage des moteurs DC. L'élimination des résistances et le changement de couplage des moteurs se faisait au moyen des traditionnels contacteurs commandés par arbre à cames entraîné par servo-moteur, en usage sur toutes les machines à rhéostats de cette époque.
Le grand progrès vient avec les BB 22200, des années 1975. Toujours avec le moteur à collecteur (monté sur bogie monomoteur), l’équipement de base est un hacheur de courant à thyristors. Sous 1500 V il est branché directement après un filtre self – condensateur ; en monophasé, le secondaire du transformateur alimente un pont de Graëtz à thyristors. Les rames à grande vitesse de la première génération – TGV Sud Est – bénéficieront d’une configuration analogue.
Le schéma ci-dessous présente les différentes configurations de traction de la locomotive CC40100 de la SNCF.
C'est la caractéristique même des locomotives à conversion de courant de la première époque : le transformateur embarqué peut être très lourd, ce qui impacte sur la tenue de voie. Ce poids est encore augmenté sur les machines quadritension par la présence du 15kV 16²/³Hz, car la faible fréquence de ce courant oblige à augmenter considérablement la section des circuits magnétiques.
L'objet encombrant que représente le transformateur se justifie aussi par son système de refroidississement. A l'origine refroidi par huile, les transformateurs des années 60 le sont ensuite par gaz. Cette technique a permit d'utiliser des isolants de classe H permettant ainsi de réduire les sections de cuivre des enroulements, et donc du poid total du transformateur.
Le transformateur ne donnant qu'une tension fixe, le démarrage et le réglage de la vitesse s'effectuait par utilisation d'un rhéostat et par modification du couplage des moteurs DC. L'élimination des résistances et le changement de couplage des moteurs se faisait au moyen des traditionnels contacteurs commandés par arbre à cames entraîné par servo-moteur, en usage sur toutes les machines à rhéostats de cette époque.
Le grand progrès vient avec les BB 22200, des années 1975. Toujours avec le moteur à collecteur (monté sur bogie monomoteur), l’équipement de base est un hacheur de courant à thyristors. Sous 1500 V il est branché directement après un filtre self – condensateur ; en monophasé, le secondaire du transformateur alimente un pont de Graëtz à thyristors. Les rames à grande vitesse de la première génération – TGV Sud Est – bénéficieront d’une configuration analogue.
Le schéma ci-dessous présente les différentes configurations de traction de la locomotive CC40100 de la SNCF.
HLE série 16 SNCB
CC 40100 SNCF
BR 181 DB
BB 22300 SNCF
