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mesure du courant dans une caténaire



  1. #1
    Antoane
    Responsable technique

    mesure du courant dans une caténaire


    ------

    Bonjour,
    Je cherche à mesurer le courant (50A à ~1kA, sinus, 50Hz) circulant dans une caténaire, de manière embarquée, sur un pantographe, sur un train.
    Plusieurs problèmes :
    - impossible d'entourer le fil dans lequel passe le courant puisqu'il doit être accroché aux poteaux de soutien ;
    - "Vu de dessus, le fil de contact d’une caténaire ne forme pas une ligne droite, mais un zig-zag. Cette disposition est destinée à éviter l’usure ponctuelle de l’archet du pantographe." (wikipedia)

    Je suis parti sur l'idée d'une batterie de capteurs à effet de champ qui mesure le champs magnétique produit par ce courant, mais j'aurai aimé savoir si quelqu'un avait une autre idée. Celle retenue n'est ni très élégante et demande un tas de capteurs (cf second point ennoncé ci-dessus )
    Merci d'avance

    -----
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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  3. #2
    annjy

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    bonsoir,

    ça ressemble à un doublon, non?

    http://forums.futura-sciences.com/el...inverseur.html

    0/20

    cdlt,
    JY

  4. #3
    f6bes

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Bonjour,
    Je cherche à mesurer le courant (50A à ~1kA, sinus, 50Hz) circulant dans une caténaire, de manière embarquée, sur un pantographe, sur un train.
    Plusieurs problèmes :
    - impossible d'entourer le fil dans lequel passe le courant puisqu'il doit être accroché aux poteaux de soutien ;
    - "Vu de dessus, le fil de contact d’une caténaire ne forme pas une ligne droite, mais un zig-zag. Cette disposition est destinée à éviter l’usure ponctuelle de l’archet du pantographe." (wikipedia)

    Je suis parti sur l'idée d'une batterie de capteurs à effet de champ qui mesure le champs magnétique produit par ce courant, mais j'aurai aimé savoir si quelqu'un avait une autre idée. Celle retenue n'est ni très élégante et demande un tas de capteurs (cf second point ennoncé ci-dessus )
    Merci d'avance
    Bsr à toi,
    Ce courant qui circule dans la caténaire, circule dans le PANTHOGRAPHE (qui est FIXE) et dans le(s) cables qui transportent le courant sur la motrice.
    Comme ce courant est le MEME , une pince ampéremétrique sur le (s) cables de la motrice devrait faire l'affaire .
    Pourquoi veux tu te "cantonner" sur le CATENAIRE ? Tu peux mesurer ailleurs!

    A+

  5. #4
    Antoane
    Responsable technique

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Juste pour deux explications suplémentaires :
    - ce n'est en rien un doublon : le sujet de départ du précédant topic concernait le mode de câblage à préférer pour un ampli, il a ensuite dévié sur ma mesure de tension. Néanmoins, force est de constater qu'on ne peut rien te cacher : ce sont deux ailes d'un même projet.

    - Le courant circulant dans la caténaire serait le même que celui circulant dans le pantographe si il n'y avait qu'un train sur le tronçon, mais ce n'est absolument pas certain (merci Alainav1).

    PS : le 0/10 ne te semblais pas suffisant, Annjy ? un edit l'a transformé en 0/20
    PS2 : j'ai budget quasi-illimité
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Pierrre

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Bonjour

    une idee:
    la catenaire etant en zig zag, pour eviter de "tapisser" toute la zone de zig zag de capteurs, n'est il pas possible de faire un asservissement qui suivrait la catenaire, ce qui permettrait de reduire le nombre de capteurs ?

    A+

  8. #6
    Tropique

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Je suppose qu'il est fortement souhaitable d'éliminer les contacts.

    Dans ce cas, la mesure peut se faire à partir du champ magnétique.
    Les valeurs de courant sont très confortables, et la mesure pourrait se faire à plusieurs mètres, le problème n'est donc pas là.

    La difficulté viendra de la variabilité de la position, en hauteur et latéralement.

    Je pense qu'avec deux bobines de captation judicieusement positionnées, il doit être possible d'éliminer la position de la tension de sortie: voir croquis.

    On mettrait deux bobines, inclinées de façon non-optimale pour la réception lorsque la caténaire est centrée.

    Si celle-ci s'éloigne en hauteur, le champ au niveau des bobines va diminuer en module, par contre comme la tangente se rapproche de l'axe la composante de ce champ récupérée va augmenter.
    De même si la caténaire est décentrée latéralement, une des bobines va voir son champ diminuer, et l'autre augmenter.
    Le but, dans les deux cas, est d'avoir une somme ~constante pour un bonne plage de positions.
    Il faut faire une étude mathématique pour déterminer la position, la géométrie, et surtout l'angle de positionnement optimal des bobines, et ça ne va pas être triste: cela revient à un calcul d'inductance mutuelle, pour lequel il est nécéssaire de passer par des intégrales elliptiques. Comme en plus le problème est largement ouvert, ça promet d'être particulièrement jouissif.
    Mais à mon avis, il doit être possible d'arriver à un niveau très satisfaisant de correction.
    Si ce n'était pas le cas, il resterait toujours la possibilité d'ajouter une ou plusieurs bobines supplémentaires.
    Images attachées Images attachées  
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

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  10. #7
    hobbymax

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Bonjour,

    Ne pourrait-on pas mesurer au même instant d'une part le courant absorbé au niveau du pantographe et d'autre part le courant débité au niveau de la sous station qui alimente la section de ligne, puis corréler les 2, ce qui renseignerait sur la situation où 2 locomotives seraient sur la même section. Quelle est la vitesse ? S'agit-il de TGV ?
    Quid du cas où l'une des locos ralentit et renvoie du courant dans la ligne ?

    Par ailleurs, le capteur de courant le plus adapté pour ce genre de mesures me semble être la boucle de Rogowski.

  11. #8
    f6bes

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Juste pour deux explications suplémentaires :
    - ce n'est en rien un doublon : le sujet de départ du précédant topic concernait le mode de câblage à préférer pour un ampli, il a ensuite dévié sur ma mesure de tension. Néanmoins, force est de constater qu'on ne peut rien te cacher : ce sont deux ailes d'un même projet.

    - Le courant circulant dans la caténaire serait le même que celui circulant dans le pantographe si il n'y avait qu'un train sur le tronçon, mais ce n'est absolument pas certain (merci Alainav1).

    PS : le 0/10 ne te semblais pas suffisant, Annjy ? un edit l'a transformé en 0/20
    PS2 : j'ai budget quasi-illimité
    Remoi,
    Un caténaire a forcément une injection de courant qq part.
    Donc si tu ne VEUX PAS mesurer le courant d'une SEULE motrice, qu'est ce qui interdit de mesurer le courant à la source (alim caténaire) ?

    Ou tu veux mesurer la TOTALITE dans le caténaire (donc mesuree à la source) ,
    ou tu veux mesurer le courant d'UNE motrice.
    Dans les deux cas un systéme FIXE est appicable.

    Puisque budjet...illimité qu'est ce qui t'interdit (mem si la source est a des centaines de kilométres) , de prévoir une "liaison de transport de données quelconques" pour EXPLOITATION là ou tu le désires ?
    A+

  12. #9
    robrico

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    bonjour à vous tous,
    En lisant par simple curiosité, je me demande s'il n'est pas plus facile de mesurer le courant au point d'alimentation de la caténaire, certainement unique pour des raisons de protection, et de le télétransmettre à bord: radio, courant porteur ou autre...
    Mais je ne lis que ce qui est écrit ici, et pas le contexte

    Je m'abonne pour la suite...

    C.R.

  13. #10
    robrico

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Même idée simultanée !
    C.R.

  14. #11
    hobbymax

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Re bonjour,

    Je vois une difficulté dans le cas où le capteur serait monté au voisinage de l'archet du pantographe. En effet, selon la position de la locomotive par rapport au point d'alimentation de la ligne de contact, le courant arrive tantôt par l'avant de la locomotive, tantôt par l'arrière. Il faudrait donc disposer 2 capteurs, l'un mesurant sur le brin avant, l'autre sur le brin arrière.

    Autre problème : selon la tension d'alimentation, la construction des lignes est très différente.
    En 1,5 kV l'intensité se chiffre en kA. La ligne de contact rectiligne est elle même suspendue à une ligne d'alimentation rapprochée, aussi rectiligne, cet ensemble étant lui même supporté par la caténaire.
    L'ensemble est encore complété par des feeders.
    Pour rester rectiligne, la ligne de contact est soumise à une forte tension mécanique au moyen d'un système de tendeurs et de poids. Cette ligne de contact n'est pas réalisée en cuivre pur qui ne résisterait pas, mais dans un alliage cuivreux qui est bien sûr moins conducteur que le cuivre. D'où la présence de la ligne d'alimentation qui peut être en cuivre de forte section, et par laquelle le courant passe préférentiellement.

    En 25 kV, les intensités restent dans les centaines d'ampères et la ligne de contact est seulement reliée à la caténaire par des suspentes. Les capteurs magnétiques suggérés précédemment pourraient peut être être utilisés, mais il ne faut pas oublier que le balayage de la ligne de contact de droite à gauche a une amplitude de plus de 500 mm sur l'archet.

    On imagine assez mal un capteur qui s'accommoderait de telles structures si différentes...

  15. #12
    Pierrre

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Citation Envoyé par hobbymax Voir le message
    , mais il ne faut pas oublier que le balayage de la ligne de contact de droite à gauche a une amplitude de plus de 500 mm sur l'archet.

    ...
    re

    voir #5, car la frequence de l'oscillation de 500mm ne doit pas etre elevee

    A+

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  17. #13
    Antoane
    Responsable technique

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Bonjour à tous et merci pour vos réponses.
    L'important est uniquement de connaitre le courant qui circule dans le fil de contact (le fil de la caténaire sur lequel s'appuie le pantographe) au niveau du train qui embarque le système. La mesure est donc impossible au niveau de la sous-station alimentant la caténaire (présence d'autres trains, présence de plusieurs câbles pour acheminer le courant...).
    la frequence de l'oscillation de 500mm ne doit pas etre élevée
    ~2*60m, soit 0,7Hz@320km/h.
    Je suppose qu'il est fortement souhaitable d'éliminer les contacts.
    Pas nécessairement : On peut très bien positionner le capteur à une distance (selon la verticale) connue du fil de contact.
    la catenaire etant en zig zag, pour eviter de "tapisser" toute la zone de zig zag de capteurs, n'est il pas possible de faire un asservissement qui suivrait la catenaire, ce qui permettrait de reduire le nombre de capteurs ?
    Ca existe déjà, mais n'est pas utilisé à grande vitesse. Ceci dit, il est vrai que le 0,7Hz, que je n'avais pas eu la curiosité de calculer impliquerait une vitesse de déplacement de l'asservissement de seulement 3km/h. C'est raisonnable. Demeure un problème au niveau des "discontinuités de position du fil de contact" (cf PJ : voie et fil de contact de profil et de dessus).

    Bref, je regarde tout ça et reviens vous en parler.
    Merci encore.


    PS : note de vocabulaire : caténaire : ensemble de fils qui apporte le courant au train ; fil de contact : le fil sur lequel s'appuie le pantographe du train.
    Images attachées Images attachées  
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  18. #14
    f6bes

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Bonjour à tous et merci pour vos réponses.
    L'important est uniquement de connaitre le courant qui circule dans le fil de contact (le fil de la caténaire sur lequel s'appuie le pantographe) au niveau du train qui embarque le système. La mesure est donc impossible au niveau de la sous-station alimentant la caténaire (présence d'autres trains, présence de plusieurs câbles pour acheminer le courant...).
    Bjr à toi,
    Donc si tu ne veux pas (présence d'autres trains) , suffit comme déjà dit, de mesurer SUR la motrice. Tu ne mesures QUE le courant entre caténaire et panto !
    Mais ça à l'air de te géner ?
    Je dois pas tout piger ...certainement, car je ne vois pas la DIFFERENCE qui devrait me sauter aux yeux .

    Bonne journée

  19. #15
    YBaCuO

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Bonjour,

    Quelle est la finalité du dispositif?
    Quel sont les ordres de grandeurs des tensions et courants (ou leur delta) à mesurer ainsi que la précision demandée.

  20. #16
    Antoane
    Responsable technique

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Quelle est la finalité du dispositif?
    Contrôle de la section d'un fil de contact par la mesure de sa résistance.
    Quel sont les ordres de grandeurs des tensions et courants (ou leur delta) à mesurer précision demandée.
    50A<I<1kA (pour être large. Sinon : 50 à 300A)
    Potentiel de la caténaire / sol : 25kV sinus 50Hz.
    delta tension à mesurer : inférieure à 20mV, mais c'est une autre histoire...
    précision demandée :
    qu'elle soit suffisante.

    Donc si tu ne veux pas (présence d'autres trains) , suffit comme déjà dit, de mesurer SUR la motrice. Tu ne mesures QUE le courant entre caténaire et panto !
    Mil excuses, je sais que je n'explique pas très bien...
    Le but est de mesurer la résistance électrique d'une portion de fil de contact de 300mm. Pour cela, je mesure la tension aux bornes de cette portion de fil, avec deux pointes de touche. Il me faut aussi connaitre le courant circulant dans ma section de fil (M. Ohm oblige). Par suite, le courant débité par la sous-station, aussi bien que le courant consommé par un autre train en circulation, aussi bien que le courant consommé par le train transportant mon système ne m'interressent absolument pas. Seul compte celui traversant la portion de fil de contact étudiée.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  21. #17
    YBaCuO

    Re : mesure du courant dans une caténaire

    Concernant la mesure du courant par champ magnétique, celle-ci risque d'être perturbée par les champs magnétiques générés par les conducteurs du voisinage.

    Les illustrations de cette plaquette semblent confirmer les doutes.
    http://www.elbas.ch/pdf/ELBASTOOL_4_EN.pdf

    Concernant la loi d'ohm, il n'est pas évident que la section puisse se déduire de la loi d'ohm appliquée seulement au fil de contact.

    Le calcul théorique nécessite la connaissance des impédances mutuelles entre le fil de contact et les conducteurs du voisinage(fils de contact parallèles, câbles porteurs, feeders, câbles de protection, rails, sol...) ainsi que la distribution des courants dans ces conducteurs.

    Peut-on se permettre de les négliger?

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