Captation de courant dans un matériau conducteur

[IngGren115]

Bonjour

Je n'arrive pas à saisir quel type de courant tu souhaites mesurer (circuit "signalisation" ? traction ?). Sur ton schéma, tu représentes des courants orientés dans le même sens sur les deux rails, et tu dis ne pas te soucier de la caténaire.

Pourtant, il faut bien qu'il y ait un circuit de retour au courant circulant dans le rail, et ce retour produira lui aussi un champ magnétique au niveau du capteur. Ce que tu mesureras sera la somme vectorielle des champs produits par tous les courants, et pas seulement celui du rail qui t'intéresse.

Quoi qu'il en soit, la formule de base à retenir, qui donne l'intensité du champ magnétique (vecteur perpendiculaire au conducteur et situé dans un plan qui lui est parallèle), est :

où I est l'intensité du courant en A, r la distance du conducteur au point considéré en m, et µ₀/2π = 2.10⁻⁷ H/m

Ce champ peut être concentré à l'aide d'un noyau magnétique adapté à la fréquence à mesurer.

Bonjour PA5CAL,

Pour répondre à ta question, je commencerai par ceci : Tout d’abord il y a une ceinture EDF autour de Paris à 63000 V ou 225000 V alternatif qui distribue de l’électricité à des Postes de Haute Tension (il y en a plusieurs autour de Paris) puis le Poste de Haute Tension (15000 V alternatif) alimente un Poste de redressement (1500 V continu) qui alimente les caténaires.
Il se peut aussi que ça soit EDF (20000 V alternatif) qui alimente le Poste de Redressement.
Je rappelle qu’une caténaire est un ensemble distribuant le courant aux engins moteurs électriques par l’intermédiaire de Pantographes, donc je le redis encore une fois que je n'ai pas à me soucier des caténaires car "l'action" se passe ailleurs.

Il s'agit bien du courant de signalisation que je souhaite mesurer.

Il y a un matériel qu'on appelle connexion inductive, c'est ce matériel qui permet d’assurer la continuité électrique du courant de traction au moyen d’une éclisse mécanique isolante. La connexion inductive participe au fonctionnement de la signalisation par la détection de la présence d’un train.
Et ce qu'on appelle par Circuit de Voie, est un circuit électrique dont la ligne de transport d'énergie entre le générateur et le récepteur est constituée par les deux files de rails de roulement. Ces deux files sont isolées l'une par rapport à l'autre.
Un générateur branché à l'une des extrémités de la section isolée de la voie et un récepteur branché à l'autre extrémité de la section isolée de la voie.

Ce générateur est constitué pour certains Circuit de Voie par une source directe à courant continu ou alternatif à fréquence de 50 Hz environ, et pour d'autres Circuit de Voie plus récents, par un émetteur délivrant à partir d'une alimentation à courant continu 24 V, de l'énergie sous forme de courant impulsionnel ou sous forme de courant alternatif (300 Hz < F < 11 000 Hz) modulé ou non.

Ce récepteur est constitué : pour certains Circuit de Voie, par un relais adapté au courant reçu et pour d'autres Circuit de Voie plus récents, par un dispositif soit passif, soit actif (nécessitant une énergie locale). La liaison entre l'alimentation et la réception se faisant par les files de rails de la section isolée.

Sur les lignes électrifiées, si la voie est découpée en zones isolées pour les besoins de la signalisation, il est nécessaire d'assurer la continuité électrique de celle-ci pour le retour du courant de traction.
Ce problème peut être résolu par l'utilisation de circuits de voie «monorail» ou «birail» .

Tout ça pour dire que ce sont ces deux éléments réunis qui alimentent ma voie et que je n'ai pas me soucier de la caténaire.
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[ranarama]

Question naïve peut être :
Puisque les métaux conducteurs sont directement accessibles, pourquoi ne pas mesurer par contact ?

[IngGren115]

Je fais des découvertes. Je viens de découvrir qu'une file est aussi utilisée par des trains. Qu'une file est composée de rails. Je suis cependant habitué à appeler des rails, (car ils sont obligatoirement deux) ce sur quoi circulent les trains, et j'aurais tendance à à appeler une voie, la combinaison de deux rails parallèles, et appeler une ligne deux voies parallèles qui permettent de circuler dans les deux sens.

Comme nous semblons, comme Monsieur Jourdain, utiliser les trains tous les jours sans savoir comment ils fonctionnent, je suis curieux, pour revenir dans le sujet d'aujourd'hui, peux-tu confirmer quand même qu'il s'agit bien de modélisme et pas de véritables trains SNCF? C'est évident, puisque les vrais ne pompent pas entre 15 mA et 2A, mais ce sera encore mieux en le disant.

Si, donc, il s'agit de modèles réduits, 1,4 mètre est une distance colossale alors que la captation du courant doit être faite en local, sur un rail et pas à distance.

Si donc, il s'agit de modélisme, c'est par chacun des deux rails que le courant circule: il entre dans la motrice par un rail, et ressort par l'autre.

Peux-tu confirmer que les fréquences variables, celles en kHz, sont celles qui assurent/fournissent la puissance aux motrices. Là aussi j'en doute, car tu affirmes quelque part que cette alimentation permet d'aller dans les deux sens. Seule une alimentation continue, polarisée, permet à un moteur continu, de changer de sens en inversant les polarités. Ceci est impossible en alternatif. Ne seraient-ce pas plutôt, des informations de signalisation, de télécommandes ... qui seraient superposées au continu?

Ce que tu décris et que tu attends existe-t-il ou bien es-tu en train de l'imaginer?

Si, donc (là, c'est moi qui élucubre) ce que tu veux connaître, c'est le courant continu de traction que tu veux mesurer, par tronçon, je te suggère, dans chaque tronçon, de "couper le rail", avec un intervalle négligeable (une fraction de millimètre), que le passage de la motrice ne gênera pas, et de "dérouter" sous ou à côté du rail, un conducteur (un fil) sur lequel tu pratiqueras ta mesure. Comme tu n'as que 2A au maxi, ce fil peut avoir une section faible, mais si tu tiens à te déporter de 1,4 m, pourquoi pas. Si tu dois utiliser un seul instrument mobile, tu aménages à chaque point de test, "ce qu'il faut" pour que la distance conducteur <-> capteur soit nulle.

Bien entendu, tu dois couper autant de rails que tu voudras de points de mesure, j'ai cru comprendre qu'il y en aura autant que de tronçons dans ton circuit. C'est pourquoi je voyais plutôt un capteur complet à l'endroit du rail et de la coupure, et tu viens brancher ton instrument là où tu veux savoir.

Ai-je tout faux dans mes hypothèses ou suis-je dans la réalité de ce que tu cherches?

Si je me suis encore trompé, je quitte la ligne.

Bonjour gienas,

je ne répondrai plus à cette histoire de rail, pas rail, file de rail, voie ferrée, etc. Si vous souhaitez m'aider, c'est avec un grand plaisir que j'échangerai avec vous (l'ensemble des personnes qui pourraient m'aider ici et là) sinon tanpis et je me débrouillerai autrement.

Non il ne s'agit pas de modélisme, c'est un problème réel qui est posé. je reconnais mon erreur, car je vous ai indiqué une mauvaise valeur, il s'agit bien de 140mm et non 140cm.

Le sujet consiste à réaliser un équipement portable permettant la mesure RMS directement sur un rail de transport ferroviaire d’un courant de signalisation dans une bande de fréquence déterminée :
L’utilisateur doit pouvoir sélectionner manuellement par exemple par un codeur rotatif, 13 bandes de fréquences différentes entre 20 et 80kHz par pas de 5kHz.

Les 140mm correspondent à la distance qui sépare le sol du capteur situé sous le train. Ce capteur reçoit des infos provenant du sol, lorsque le train circule.

Ce que je décris a déjà existé par le passé mais ne se fait plus.

Lire ceci : http://fr.wikipedia.org/wiki/Syst%C3%A8me_d'aide_%C3%A0_la_ conduite,_%C3%A0_l'exploitatio n_et_%C3%A0_la_maintenance

La transmission continue (de type SACEM) du sol vers les équipements embarqués utilise les files de rails comme support de transmission. Elle y est injectée à travers un courant modulé en fréquence (FSK) autour d’une fréquence porteuse. Le courant minimal injecté dans le rail est de 100 mA (pour SACEM).

Et c'est ce courant que je souhaite mesurer.

J'espère que cette fois-ci j'ai été un peu plus clair.

[DAUDET78]

Elle y est injectée à travers un courant modulé en fréquence (FSK) autour d’une fréquence porteuse. Le courant minimal injecté dans le rail est de 100 mA (pour SACEM).

Donc c'est un système de transmission d'information digitalle par couplage magnétique. Donc on se moque du courant, il est suffisant de détecter la porteuse pour pouvoir démoduler le signal FSK

Et c'est ce courant que je souhaite mesurer.

Donc ça n'a rien à voir avec la transmission d'information . C'est un appareil de mesure pour la maintenance pour savoir si l'installation au sol est OK ou pas ?

J'espère que cette fois-ci j'ai été un peu plus clair.

Non, car tu ne réponds toujours pas aux questions posées

car dans le passé, il y a eu des appareils qui étaient conçu pour cette tâche là,

Je t'ai demandé si tu avais les références de ces appareils et leurs schémas..... Je suis en attente !

[PA5CAL]

Tout ça pour dire que ce sont ces deux éléments réunis qui alimentent ma voie et que je n'ai pas me soucier de la caténaire.

Ton exposé sera certainement utile aux non-spécialistes, au moins pour leur culture générale.

Si tu es certain que l'appareil ne sera jamais utilisé lorsqu'un courant de l'ordre de 1 kA circule dans la caténaire (ligne 1500 V) située à environ 6 m, tu pourrais certainement utiliser un capteur magnéto-résistif pour mesurer les 10 mA circulant dans le rail situé à 1,4 m.

Note bien, à toutes fins utiles, que les champs magnétiques produits par les deux courants évoqués présentent un rapport supérieur à 20000:1, et que ce type de capteur est caractérisé par une rapide saturation... (traduction: si ton affirmation est fausse, ton appareil devient inutilisable).

[IngGren115]

C'est un appareil de mesure pour la maintenance pour savoir si l'installation au sol est OK ou pas ?

C'est exact.

Non, car tu ne réponds toujours pas aux questions posées

Que voulez-vous savoir précisément ?

Oui j'ai des certaines références de cet appareil mais pas toutes.

[IngGren115]

Ton exposé sera certainement utile aux non-spécialistes, au moins pour leur culture générale.

C'était juste pour montrer que la caténaire n'influe pas dans mon projet et non pas de faire une démonstration de je ne sais trop quoi.

Si tu es certain que l'appareil ne sera jamais utilisé lorsqu'un courant de l'ordre de 1 kA circule dans la caténaire (ligne 1500 V) située à environ 6 m, tu pourrais certainement utiliser un capteur magnéto-résistif pour mesurer les 10 mA circulant dans le rail situé à 1,4 m.

Je vous remercie pour cette piste, je vais essayer de creuser là dessus.
PS : Comme dit plus haut, je me suis trompé de distance, il s'agit bien de 14cm et non de 1,4m .

[DAUDET78]

Que voulez-vous savoir précisément ?

Plus rien maintenant ... je laisse tomber, ras le bol !
Tu ne réponds toujours pas aux questions posées

car dans le passé, il y a eu des appareils qui étaient conçu pour cette tâche là,

Je t'ai demandé si tu avais les références de ces appareils et leurs schémas..... Je suis en attente !

Bon W.E.

[PA5CAL]

PS : Comme dit plus haut, je me suis trompé de distance, il s'agit bien de 14cm et non de 1,4m .

Ça réduirait juste l'ordre de grandeur du rapport des champs de 20000:1 à 2000:1. C'est encore énorme.

D'autre part, 14 cm c'est très peu comparé aux dimensions de la section du rail. Il ne sera pas commode d'évaluer la distance réelle des courants mesurés (puisqu'elle dépend beaucoup de leur répartition et de la situation du capteur), ni l'influence de la proximité d'une telle masse ferromagnétique sur la valeur et l'orientation des champs relevés.


Les questions d'électromagnétisme relatives aux voies (rails, caténaires, feeders, etc.) ont déjà été largement étudiées par les sociétés ferroviaires historiques qui sévissent dans et autour de Paris, et je sais que les résultats expérimentaux ont donné lieu à la réalisation de documents et d'outils de référence validés. Si tu ne peux pas avoir accès aux secrets de conception d'un appareil de mesure équivalent à celui que tu décris, alors tu pourrais certainement chercher la réponse de ce côté (si tu travailles pour l'une ou l'autre de ces sociétés, ou si ton budget te le permet, en contactant les services concernés).

Quoi qu'il en soit, je doute que tu puisses obtenir les informations nécessaires à la résolution de ton problème sur un forum public, puisqu'elles relèvent essentiellement de l'expérience (les calculs théoriques sur la base de modèles faux ne valent rien) et du secret industriel, et que les personnes qui peuvent t'apporter des réponses pertinentes sur ce sujet très particulier n'ont absolument aucun intérêt à les divulguer dans un espace où la concurrence pourrait s'en emparer.