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Traction électrique ferroviaire



  1. #1
    ElectroniqueP

    Traction électrique ferroviaire


    ------

    Bonjour,

    Serait-il possible d'obtenir des explications sur le fonctionnement et le rôle du hacheur rhéostatique lorsque le train fonctionne en moteur et en générateur ? En effet, malgré mes recherches, je ne trouve pas beaucoup d'informations. Sauriez-vous également pourquoi un transformateur basse fréquence est plus encombrant qu'un transformateur haute fréquence ?

    Merci de votre aide.

    Nom : Capture.JPG
Affichages : 134
Taille : 30,2 Ko

    Source de l'image : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00794532/document

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  3. #2
    f6exb

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Bonjour,
    D'après moi, le hacheur rhéostatique sert en cas de freinage lorsqu'on ne réinjecte pas la tension produite par le moteur dans la caténaire. La puissance est dissipée dans la résistance en fonction du réglage du rhéostat.
    Essaie de faire tourner un petit moteur à courant continu à la main, puis la même chose en court-circuitant les bornes. tu verras que dans le deuxième cas c'est moins facile.
    Concernant les transfos, plus la fréquence est basse et plus le circuit magnétique est important. D'où plus de fer et plus de poids.
    Seuls les faucons volent. Les vrais restent au sol.

  4. #3
    ElectroniqueP

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Merci de votre réponse.

    En effet, j'ai trouvé la même explication concernant le freinage rhéostatique. Cependant, ma question est plutôt "pourquoi utiliser un hacheur" et "comment fonctionne ce circuit quand on est en moteur/générateur ? (le hacheur joue un rôle dans le cas moteur ?)".

    Comment se fait-il qu'un circuit magnétique plus important est requis pour une fréquence plus faible ?

    Merci de votre aide.

  5. #4
    f6bes

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Citation Envoyé par f6exb Voir le message
    Essaie de faire tourner un petit moteur à courant continu à la main, puis la même chose en court-circuitant les bornes. tu verras que dans le deuxième cas c'est moins facile.
    Bjr à tous,
    De meme lorsqu'on transporte des appareils de mesure à aiguille il est bon de court circuiter le
    galvanométre. Ca évite certains déboires !!!
    Un galva 50 uA (non courcircuité) en envoi par paquet postal=arrivée mort à destination.

    Bonne journée
    Ben ça marche!

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Bonjour,
    Durant une décélération (pas forcément jusqu'à l'arrêt), l'inertie moteur provoque une réjection d'énergie qui par l'effet de découpage onduleur, vient "gonfler" la tension du bus DC commun. Le hacheur rhéostatique ou aussi appelé clamp, permet de maintenir la tension à une valeur acceptable pour tous les composants. Son fonctionnement est basé sur une détection de surtension qui active le transistor pour décharger le bus dans la résistance.
    Le hacheur ne fonctionne pas en mode "moteur", juste en décélération ou freinage.
    Dernière modification par Qristoff ; 15/11/2020 à 12h53.
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  8. #6
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    En fait, je ne me rappelais plus mais tu ouvres plusieurs discussions sur le même sujet : https://forums.futura-sciences.com/e...eversible.html
    C'est pas bien !
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

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  10. #7
    ElectroniqueP

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Qristoff, votre réponse est vraiment très intéressante, merci. Les diodes placées en parallèle servent de diode de roue libre pour éviter des surtensions aux bornes du transistor et de la résistance lorsque la commande du transistor passe à 0 ?


    Merci de votre aide.

  11. #8
    ElectroniqueP

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Mon autre sujet porte sur le fonctionnement de l'onduleur triphasé en général, j'ai pensé plus juste de ne pas intervenir avec d'autres questions dans mon sujet nommé "Onduleur réversible". J'y penserai la prochaine fois.


    Merci de votre aide.

  12. #9
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Les diodes placées en parallèle servent de diode de roue libre pour éviter des surtensions aux bornes du transistor et de la résistance lorsque la commande du transistor passe à 0 ?
    oui, mais dans un bras de pont, c'est la diode du transistor opposé qui va conduire pour éviter cette surtension.
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    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  13. #10
    Exotique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    On évite généralement de se servir des diodes de body des transistors MOS, dans la pratique ont ajoutent des diodes externes.

  14. #11
    ElectroniqueP

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Merci de votre aide et de vos explications.


    Donc si je comprends bien, le fonctionnement de ce circuit est le suivant :


    Le redresseur

    Dans le cas du fonctionnement moteur, la tension alternative va être redressée et puis lissée par le condensateur. Son principe de fonctionnement se base sur l'utilisation d'un signal MLI (redresseur MLI = convertisseur PMCF).
    Dans le cas du fonctionnement générateur, la tension DC venant du bus continu va être modulée (redresseur MLI devient onduleur MLI) afin d'obtenir une tension qui va être réinjectée sur le réseau par l'intermédiaire d'un transformateur d'isolement.

    Le hacheur rhéostatique

    Dans le cas du fonctionnement moteur, le transistor est bloquant, rien ne se passe.
    Dans le cas du fonctionnement générateur avec freinage rhéostatique, fonctionnement vu précédemment et au vu de la structure les diodes agissent comme diode de roue dans la résistance et dans le transistor. Le rôle du hacheur rhéostatique étant de maintenir une tension du bus DC acceptable. Lors du freinage, que se passe-t-il pour qu'on devienne générateur ?

    L'onduleur

    Dans le cas du fonctionnement moteur, la tension du bus DC va être modulée par l'onduleur triphasé MLI.
    Dans le cas du fonctionnement générateur, l'onduleur triphasé MLI va agir comme un redresseur triphasé MLI.

    Malgré de nombreuses recherches, j'ai beaucoup de mal à me représenter le fonctionnement du redresseur et de l'onduleur MLI, sauriez-vous où je pourrai trouver une explication imagée afin d'avoir les différentes phases d'activation des transistors et des diodes ?

    Merci de votre aide.

  15. #12
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Citation Envoyé par Exotique Voir le message
    On évite généralement de se servir des diodes de body des transistors MOS, dans la pratique ont ajoutent des diodes externes.
    Heureusement, il y a des fondeurs qui font bien leur boulot et on obtient des transistors très performant et avec une diode de body particulièrement efficace qui ne nécessite pas de diode externe. De plus, en cas d'utilisation d'une diode externe, cela nécessite d'insérer une diode en série avec le drain ou la source pour éviter la mise en parallèle. Donc, pertes supplémentaires
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

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  17. #13
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Donc si je comprends bien, le fonctionnement de ce circuit est le suivant :
    En cas de convertisseur PMCF, la fonction de hacheur rhéostatique n'est pas nécessaire généralement car cela ne génère que de la perte par effet joule (pas bien pour la planète qu'elle a dit Greta ), on préfère réaliser cette fonction avec le convertisseur PMCF en récupération d'énergie et réinjecter sur le réseau.
    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  18. #14
    Exotique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Citation Envoyé par Qristoff Voir le message
    Heureusement, il y a des fondeurs qui font bien leur boulot et on obtient des transistors très performant et avec une diode de body particulièrement efficace qui ne nécessite pas de diode externe.
    Un exemple?
    Ca dépend de l'application, mais si cette diode de body n'est pas bien spécifiée dans la doc alors le risque de défaillance est non négligeable.
    Pour ton histoire de diode en série, faudrait que tu développes, car une diode reste une diode, interne ou externe.
    Juste qu'externe elle prévaudra sur l'interne donc aucun problème supplémentaire.

  19. #15
    Qristoff
    Animateur Électronique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    mais si cette diode de body n'est pas bien spécifiée dans la doc
    Alors comment veux tu mettre une autre diode en parallèle sans en connaitre les caractéristiques !
    Pour ton histoire de diode en série, faudrait que tu développes, car une diode reste une diode, interne ou externe.
    Tu veux faire une course de diodes ...
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    Tout existe, il suffit de le trouver...!

  20. #16
    f6exb

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Seuls les faucons volent. Les vrais restent au sol.

  21. #17
    BOB92
    Animateur Bricolage et décoration

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Citation Envoyé par Qristoff Voir le message
    En cas de convertisseur PMCF, la fonction de hacheur rhéostatique n'est pas nécessaire généralement car cela ne génère que de la perte par effet joule (pas bien pour la planète qu'elle a dit Greta ), on préfère réaliser cette fonction avec le convertisseur PMCF en récupération d'énergie et réinjecter sur le réseau.
    Bonjour
    Bien évidemment que l'on cherche à récupérer de l'énergie lors d'un freinage ( ralentissement en descente, réduction de vitesse, y compris pratiquement jusqu'à l'arrêt ).

    Mais cette fonction me parait indispensable pour pouvoir réaliser un freinage dans tous le cas, y compris en cas de coupure d'alimentation, ou de problème de pantographe ..
    Bien qu'il reste d'autres systèmes de freinage en secours ..

    Et, pour de l'enseignement, il est bon de traiter ce freinage rhéostatique ...
    Qui est l'image du freinage rhéostatique que l'on trouve sur les convertisseurs de fréquence(variateurs de vitesse) pour moteurs asynchrone ...

    Cordialement

  22. #18
    ElectroniqueP

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Bonsoir à tous,


    Est-ce que quelqu'un saurait m'aider ? "Malgré de nombreuses recherches, j'ai beaucoup de mal à me représenter le fonctionnement du redresseur et de l'onduleur MLI, sauriez-vous où je pourrai trouver une explication imagée afin d'avoir les différentes phases d'activation des transistors et des diodes ?"

    Merci de votre aide.
    Dernière modification par ElectroniqueP ; 16/11/2020 à 20h44.

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  24. #19
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Bonjour,

    Est-ce que quelqu'un saurait m'aider ? "Malgré de nombreuses recherches, j'ai beaucoup de mal à me représenter le fonctionnement du redresseur et de l'onduleur MLI,
    Au risque de me répéter : tout ces systèmes que tu étudies se déduisent du fonctionnement d'une cellule de commutation et de son inductance de sortie. As-tu bien compris en quoi utiliser deux transistors dans une cellule de commutation permet de fonctionner dans les 4 quadrants ?
    Dans ce circuit :
    Nom : fs28.JPG
Affichages : 49
Taille : 34,0 Ko
    si on suppose les sources de tensions et les transistors idéaux, que l'inductance est de "valeur suffisante" pour que le courant ne s'y annule jamais,
    et que l'on appelle dc le rapport cyclique du signal PWM,
    que vaut le courant moyen dans la résistance ?

    C'est sur ce circuit que se trouve toute l'électronique de puissance. A partir de là, il sera ensuite possible de passer au cas de sources de tension AC mono, puis tri.


    sauriez-vous où je pourrai trouver une explication imagée afin d'avoir les différentes phases d'activation des transistors et des diodes ?
    A vrai dire, ce n'est pas très important, ce ne sont que des considérations pratiques
    Dans le cas avec IGBT, c'est facile :
    - lorsque l'un des IGBT conduit, tous les autres composants sont bloqués (sauf pendant les commutation : l'une des diodes conduit également).
    - lorsque aucun IGBT ne conduit, l'une des diodes conduit. Laquelle se détermine en fonction du sens du courant sortant de la cellule de commutation : s'il est effectivement sortant alors c'est la diode Low-side qui conduit, sinon c'est la high-side.
    Avec un MOSFET c'est encore plus simple :
    - si un mosfet est commandé alors il conduit et tout le reste est bloqué (sauf pendant les commutations)
    - si aucun MOSFET ne conduit, c'est comme pour l'IGBT

    Vu de pas trop près, un IGBT et sa diode anti-parallèle sont équivalent à un mosfet.

    Les diodes de body des MOSFET Si (et SiC) ont des Qrr généralement élevées, d'où des fortes pertes par commutation -- sauf à travailler en ZVS. La tension de seuil est par ailleurs généralement élevée, d'où des pertes par conductions non-négligeables. De plus, cela permet d'assurer qu'une diode anti-parallèle externe conduira a priori davantage que celle de body -- et ce d'autant plus que les MOSFETs sont généralement utilisés à des tensions où on trouve de bonnes Schottky.
    Du fait de la possibilité de conduction inverse des MOSFET, les pertes par conduction dans la diode de body n'apparaissent généralement que pendant les temps-morts. Elles ne sont donc souvent gênantes que dans les applications à (très) basse tension, fonctionnant à haute fréquence (sans driver intelligent avec temps-morts adaptatifs) : la tension directe de la diode est alors élevée vs. la tension de sortie du montage et les temps-morts durent une fraction notable de la période de découpage.

    Citation Envoyé par BOB92 Voir le message
    Mais cette fonction me parait indispensable pour pouvoir réaliser un freinage dans tous le cas, y compris en cas de coupure d'alimentation, ou de problème de pantographe ...
    C'est pour ça ! merci, j'y avais pas pensé
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  25. #20
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Traction électrique ferroviaire

    Bonsoir,
    Est-ce que quelqu'un saurait m'aider ? "Malgré de nombreuses recherches, j'ai beaucoup de mal à me représenter le fonctionnement du redresseur et de l'onduleur MLI,
    ca se simule aussi très bien, par exemple avec LTSpice ou tout autre logiciel de simulation de circuit.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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