Article

1 - COMPATIBILITÉ ÉLECTROMAGNÉTIQUE DANS LE DOMAINE FERROVIAIRE

2 - SEMICONDUCTEURS DE PUISSANCE

  • 2.1 - Performances des composants utilisés
  • 2.2 - Techniques de refroidissement

3 - CONVERTISSEUR D’ENTRÉE SOUS CATÉNAIRE CONTINUE

4 - CONVERTISSEUR D’ENTRÉE SOUS CATÉNAIRE MONOPHASÉE

5 - MOTEUR SYNCHRONE AUTOPILOTÉ

6 - MOTEUR ASYNCHRONE

Article de référence | Réf : D5502 v1

Traction électrique ferroviaire - Convertisseurs et moteurs

Auteur(s) : Victor SABATÉ

Date de publication : 10 mai 1998

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Auteur(s)

  • Victor SABATÉ : Ingénieur CNAM - Expert électrique à la Direction technique de GEC Alsthom Transport - Intervenant ferroviaire à l’École supérieure des techniques aéronautiques et de construction automobile

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INTRODUCTION

Le choix politique de l’augmentation de la vitesse des trains ainsi que celle des performances des trains de marchandises a conduit la SNCF à s’orienter vers l’utilisation des moteurs triphasés – synchrone et asynchrone – à partir de la décennie quatre-vingt.

Ces moteurs se caractérisent par une plus grande puissance massique et volumique que les moteurs à courant continu. Cette démarche s’avère nécessaire, car la masse de l’engin de traction constitue une grandeur critique notamment sur la limitation de la vitesse du train à cause des problèmes de dégradation des voies ferrées.

Depuis la fin de la décennie quatre-vingt, cette motorisation se généralise sur l’ensemble des nouveaux matériels roulants : automotrices de banlieue et de région, motrices TGV et locomotives.

Le moteur synchrone à rotor bobiné n’est pas industriellement intéressant pour équiper les automotrices, car la puissance unitaire des moteurs est de quelques centaines de kilowatts. Au-dessous de 1 MW, le dimensionnement du rotor ne varie pas proportionnellement à la puissance de définition du moteur.

Le pilotage des moteurs triphasés s’effectue au moyen d’onduleurs alimentés depuis :

  • une source de courant continu pour les moteurs synchrone et asynchrone ;

  • une source de tension continue seulement pour le moteur asynchrone.

La SNCF n’a pas choisi l’utilisation du moteur synchrone alimenté depuis une source de tension continue, car la structure de l’onduleur est nettement plus complexe et coûteuse par rapport à celle retenue.

Ce choix de motorisation n’est devenu intéressant que grâce à l’évolution récente et progressive (depuis deux décennies) des semiconducteurs de puissance. L’optimisation de la masse et du volume des équipements embarqués étant un critère essentiel, il est nécessaire de minimiser le nombre de semiconducteurs de puissance et on se situe, fréquemment, à la limite du savoir-faire technologique du moment.

L’alimentation de l’engin de traction depuis la caténaire implique l’adaptation de la tension et/ou du courant d’alimentation des onduleurs triphasés en utilisant des structures de convertisseurs d’entrée plus ou moins complexes. Avant de concevoir la structure et le pilotage des convertisseurs d’entrée, il est important de définir leur compatibilité électromagnétique vis-à-vis de l’environnement ferroviaire et public.

Compte tenu de ces différents aspects techniques, nous abordons cette étude sur les convertisseurs statiques et les moteurs de traction dans l’ordre suivant :

  • compatibilité électromagnétique dans le domaine ferroviaire ;

  • semiconducteurs de puissance ;

  • convertisseurs d’entrée sous caténaire continue et sous caténaire monophasée ;

  • moteur synchrone et moteur asynchrone.

Nota :

L’article «Traction électrique ferroviaire » fait l’objet de plusieurs fascicules :

D 5 501 Dynamique ferroviaire et sous-stations

D 5 502 Convertisseurs et moteurs

D 5 503 Perspectives d’évolution

Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-d5502


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - TESSIER (M.) -   Traction électrique et thermo-électrique  -  . Éditions Riber - 1978.

  • (2) - COSSIÉ (A.) -   Cours de traction électrique  -  . Cours CNAM - 1983.

  • (3) - MOLINS (H.) -   Alimentation en énergie électrique de la ligne nouvelle  -  . Revue Générale des Chemins de Fer, France - septembre 1981, p. 498 à 502.

  • (4) - ROUSSEL (H.) -   Power supply for the atlantic TGV high speed line  -  . IEE - septembre 1989, p. 388 à 392.

  • (5) - MICHON (J.) -   10 années d’alimentation du TGV SUD-EST  -  . Revue Générale des Chemins de Fer, France - octobre 1991, p. 59 à 61.

  • (6) - COURTOIS (C.) -   Perturbations électriques conduites portées par les courants de traction  -  . Publication INRETS, Paris - Journée...

1 Annexe

Dans les Techniques de l’Ingénieur Traité Génie électrique

* - L’évolution de la traction électrique fait appel à celle de toutes les technologies relatives au génie électrique. De ce fait, la totalité du présent traité est concerné par ce sujet.

HAUT DE PAGE

Autres bibliographies

Alstom Transport - * - Documentation interne : La Traction ferroviaire – P. CHAPAS.

KALLER (R.) - ALLENBACH (J.M.) - * - Traction électrique – Collection Électricité – Presses Polytechniques et Universitaires Romandes – CH 1015 Lausanne - 1995.

* - Revue Générale des Chemins de fer – 1954 à 2003.

HAUT DE PAGE

3 Normalisation

ENV 50121 - 01-2001 - Applications ferroviaires. Compatibilité électromagnétique. - -

ENV 50121-1 - Généralités. - -

ENV 50121-2 - Émission du système ferroviaire dans son ensemble vers le monde extérieur. - -

ENV 50121-3-1 - Matériel roulant. Trains et véhicules complets. - -

ENV 50121-3-2 - Matériel roulant. Appareils. - -

ENV 50121-4 - Émission...

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