Quitter

1. Quitter Ferelec Auteurs Aide à l’approche fonctionnelle-structurelle du système Présentation Le système réel Approche fonctionnelle Bibliographie – Sites internet Guide de navigation  SNCF-CAV- J.J. D’ANGELO

2. Guide de navigation Un clic souris sur : Sélectionfonction Permet de sélectionner une fonction dans une liste proposée. Permet de revenir au menu du niveau strictement supérieur . Retour menu Permet d’accéder à la diapositive suivante dans la logique de l’arborescence du diaporama. Diapositive suivante Diapositive précédente Permet d’accéder à la diapositive précédente dans la logique de l’arborescence du diaporama. Quitter Permet de quitter le diaporama. Texte souligné bleu : indique un lien hypertexte .  SNCF-CAV-FABBRO et LEVEQUE

3. Le système FERELEC permet de mettre en évidence les comportements particuliers d’un système réel de traction électrique, en tenant compte de la variabilité de la charge, du profil de la voie, du problème de l’adhérence roue – rail, de la pénétration dans l’air.Le système réel considéré dans ce document est constitué d’une locomotive BB 15000, de ses wagons chargés ou non, des rails et de la caténaire.  SNCF-CAV-FABBRO et LEVEQUE

4. A0 Frontière du système de traction étudié

5. BB 15000 • Caractéristiques • Longueur : 17,48 m • Masse totale : 88 tonnes • - Diamètre roues :1,215 m (mi-usées)- Réduction :1:1,659 - Vitesse maximale : 180 km /h- Effort à la jante à la vitesse maximale : 82 kNEn exploitation: • - Puissance continue : 4000 kW (128 kN à 110 km/h)- Puissance unihoraire : 4420 kW • - Vitesse maximale : 160 km/h • 2 bogies indépendants. 1 moteur électrique par bogie, entraînant 2 essieux par l’intermédiaire d’un réducteur mécanique à rapport constant. Fj (kN) Caractéristique de traction(roues mi-usées, adhérence moyenne) 294 Champ maximum 190 128 93 V(km/h) 98 110 152 172 0 180

6. Principes de construction des voies de chemin de fer Rayon des courbes • Le franchissement des courbes contraint à limiter la vitesse des trains : pour circuler à 200 km/h, le rayon des courbes minimum est de 1 700 mètres. Pour rouler à 270 km/h, le rayon des courbes doit être de l’ordre de 4 000 mètres. d = 35/1000 = 3,5% 35m Profil de voie • La SNCF admet par exemple des déclivités de 35 pour 1 000 (3,5 %) pour certaines lignes de transport de voyageurs à très grande vitesse. 1000m  SNCF-CAV-Eric BERNARD

7. Support 25kV Support 1500V poutrelle H La caténaire Lacaténairepermet d’alimenter la motrice en énergie, depuis les sous-stations. Lecâble supérieur,appelé«  porteur »,aide à maintenir lacaténaire. Le « retour » du courant se fait par lesrails. Support en ogive (viaduc de Garabit)

8. Feuille de route Le pupitre de commandede la BB 15000 Dans sa cabine, le conducteur surveille la signalisation et contrôle la marche du train grâce aux instruments disposés devant lui. Il assure le démarrage, l’arrêt du train et règle la vitesse selon sa feuille de route.

9. - Dialogue conducteur / motrice selon : - Vitesse de déplacement (consignes vitesse ou courant ) en fonction de : -Réseau monophasé 230 V-Perturbations énergétiques: horaires, présence conducteur, liaison radio, signaux optiques. pénétration dans l’air, état des rails,déclivité (gravité). charge remorquée, profil, conditions climatiques, état des rails. - Dialogue voie / motrice : arrêt automatique de sécurité. W R E Voyageurs ou marchandises transportés Voyageurs ou marchandises en situation initiale , , Transporter Informations visuelles A0 Pertes énergétiques Énergie électrique renvoyée au réseau Système Ferelec : [locomotive + wagons + rails + caténaire] A-0 N.B.: le conducteur n’appartient pas au système

10. W Le signe * indique un lienhypertexte associé au flux R E Vitesse, courants * Ordres conducteur  motrice Ws * Informations affichées Communiquer * Dialogue voie / motrice A1 Perturbations énergétiques Réglage I moteurs (pilotage ponts) Cabine, pupitre de commande Traction / Freinage Ws * Modes de marcheConsignes v, I Traiter les données A2 Commande :- disjoncteur - pantographe - auxiliaires Automate, régulateurs, logique électrique et pneumatique Informations à afficher Énergie électrique renvoyée au réseau C R E Gérer l’énergie Monophasé 230 V / 50 Hz A3 Ws Pertes énergétiques * Energie mécanique Waux Rails,caténaireartificielle, procédé de gestion d’énergie Voyageurs ou marchandises en situation initiale Voyageurs ou marchandises Déplacer A4 transportés Locomotive, wagons, rails * Énergie mécanique restituée n moteurs,charge Ws Acquérir lesdonnées I moteurs et ponts A5 Capteurs de vitesse, et courant A0 Images vitesses, courants moteurs et ponts

11. C R E W Traction / Freinage Réseau monophasé 230V / 50 Hz Réglage courants moteurs (commandes ponts) Commandes Disjoncteur,pantographe Auxiliaires Énergie électrique renvoyée au réseau Distribuer A31 Waux et Ws Gérer l’énergie des auxiliaireset de commande Caténaire, pantographe, disjoncteur, contacteurs, rail A35 - Circuits auxiliaireset de commande 230V / 50 Hz Adapter A32 Transformateurs Energie électriquerestituée Couplage moteurs Pertes énergétiques 2 x 24V / 50Hz Moduler A33 I ponts Ponts Energie électrique restituée I moteurs I ponts Energie électrique Convertir Energie mécanique restituée A34 Energie mécanique Couplage résistances 2 moteurs série Energie électrique restituée Dissiper A35 A3 Résistances de freinage

12. E Perturbations énergétiques extérieures * Energie auxiliaires (Waux) Energie mécanique Energiepneumatique Energie mécanique restituée Adapter l’énergie A41 Vitesse roue Pertes par frottement (bogies moteurs) Réducteurs mécaniques(bogies moteurs) Dissiper Etat de la voie Déclivité,air A44 Freinsmécaniques * Energiemécanique Pertes énergétiques Energie mécanique Transmettre par adhérence Pertes dues au glissement roue / rail A42 * Energie mécanique restituée Liaison roue / rail Pertes par frottement(bogies wagons) * Energie mécanique Pertes dues à la pénétration dans l’air Voyageurs ou marchandises Voyageurs Déplacer A43 en situation initiale ou marchandisestransportés Caisse de la locomotive, wagons * Energie mécanique restituée A4 Le signe * indique un lienhypertexte associé au flux

13. A0 Frontière du système de traction étudié

14. Frontière du système de traction étudié A0

16. Pénétration dans l’air Les effets aérodynamiques sont représentés par le couple résistant exercé par le ventilateur sur l’axe de la charge tournante. Le ventilateur est équipé d ’un volet de réglage du débit d ’air. ventilateur

17. Déclivité La déclivité (palier, rampe ou montée, pente ou descente) est représentée par le couple exercé par la machine de charge sur l’axe de la charge tournante. Machine de charge

18. Charge remorquée La charge de 170 tonnes est représentée par la charge tournante ( 2 volants d’inertie, 2,5 kg.m²) Les effets d’une charge de 340 tonnes sont représentés par la charge tournante et par la machine de charge, qui produit un couple représentatif des effets de l’inertie supplémentaire. Machine de charge Charge tournante

19. Les entrées de la fonction « Communiquer » Modes de marche, consignes courant et /ou vitesse Couplages moteurs et modulateurs

20. Les sortiesde la fonction « Communiquer » Comptes-rendus et signalisation

21. Supports d’activité de la fonction « Traiter les données » Le logiciel FERELEC Carte « Train » La carte train réalise l’interface armoire électrique / micro - ordinateur Les circuits de logique câblée (circuits de commande)

22. Supports d’activité de la fonction « Acquérir les données » Capteurs de courant, moteurs et modulateurs H – capteurs de vitesse, moteurs et charge (codeurs incrémentaux)

23. E – galets «rail» F – galets «moteur» G – galets «wagon» La transmission d’énergie mécanique galet moteur charge s’effectue par frottement acier sur acier (contact roue - rail)

24. E – galets «rail» F – galets «moteur» G – galets «wagon» La transmission d’énergie mécanique galet moteur charge s’effectue par frottement acier sur acier (contact roue - rail)

25. Transmission de l’énergie mécanique L’énergie mécanique est transmise du moteur de traction à la « roue » (galet moteur) par un ensemble poulies / courroie crantée de rapport 1:1 Rail tournant Courroie Galet moteur Galet wagon

26. Caténaire artificielle Schéma Bobine de conducteur H05 V-K 2,5mm² cuivre 100m 5,2 mHou self 4 / 7,3 mH

27. Transformateurs Schéma TC1 : transformateur d’alimentationdes circuits de commandeMonophasé 230-400V / 2x24 V 250 VA TC2 : transformateur de traction Monophasé 230-400V / 2x24 V 2500 VA

28. Modulateurs d’énergie (ponts redresseurs) Schéma V2: pont complet monophasé 250V 57A V3: pont mixte monophasé 250V 57A

29. Résistances de freinage Schéma R1: résistance 0,1 Ohm 250 WR4: résistance 0,1 Ohm 250 W

30. Moteurs de traction Deux moteurs, « avant » et « arrière » (A) Moteurs à courant continu à excitation série T15 Leroy SomerP=0,95 kW pour n=1000 min-1, U=24,9V et I= 50 AP=0,475 kW pour n=500 min-1, U=14,4V et I= 50 AIP 20 Isolation classe FService S6 60% Schéma

31. Alimentation de la machine de charge.Hors frontière d’étude Transformateurd’alimentation ducircuit de commande Caténaire artificielle Transformateur de traction

32. Pont mixte Pont complet Le pont complet peut être transformé en pont mixte(fermeture de KM8)

33. Résistance de freinage Moteur de traction

34. Bibliographie - Internet Centre audiovisuel-Banque d’images SNCF: photos utilisables uniquement dans les pages du présent document. Toute autre utilisation est interdite. Dossier de ressources techniques «  Ferelec » LEROY-SOMER, par Jean FilippiniEncyclopédie des Sciences et des Techniques QUILLET http://www.transports.equipement.gouv.frhttp://www.sncf.comhttp://www.rff.frhttp://www.uic.com http://mercurio.iet.unipi.it/tgv/ http://www.multimania.com/souil/photoshttp://h7a.free.frhttp://tdf.free.frhttp://perso.infonie.fr/cheminsdefer/  SNCF-CAV-FABBRO et LEVEQUE

35. Les auteurs du présent document : • Xavier RaynaudProfesseur stagiaire GE Electrotechnique • Patrick RaluyProfesseur stagiaire GM Construction • Serge MiasFormateur à l’IUFM de Midi-Pyrénéesen collaboration avec: • Philippe Ladoux, J.M. Mendousse,formateurs à l’IUFM de Midi-Pyrénées.