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Quitter Approche fonctionnelle Le système réel Ferelec Présentation Bibliographie – Sites internet Aide à lapproche fonctionnelle-structurelle du système.

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1 Quitter Approche fonctionnelle Le système réel Ferelec Présentation Bibliographie – Sites internet Aide à lapproche fonctionnelle-structurelle du système SNCF-CAV- J.J. DANGELO Guide de navigation Auteurs

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

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

4 Frontière du système de traction étudié A0

5 BB 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 kN En 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 lintermédiaire dun réducteur mécanique à rapport constant V (km/h) Fj (kN) Caractéristique de traction (roues mi-usées, adhérence moyenne) 128 Champ maximum

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

7 . La caténaire permet dalimenter la motrice en énergie, depuis les sous-stations. Le câble supérieur, appelé « porteur », aide à maintenir la caténaire. Le « retour » du courant se fait par les rails. Support en ogive (viaduc de Garabit) La caténaire Support 25kV Support 1500V poutrelle H

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

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

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

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

12 A4 Déplacer Adapter lénergie A41 Voyageurs ou marchandises Voyageurs Transmettre par adhérence A42 Réducteurs mécaniques (bogies moteurs) Liaison roue / rail Energie mécanique Pertes par frottement (bogies moteurs) * Energie mécanique Pertes dues à la pénétration dans lair Etat de la voie Déclivité, air Pertes par frottement (bogies wagons ) Pertes dues au glissement roue / rail Pertes énergétiques Energie mécanique restituée Dissiper A44 Freins mécaniques * Energie mécanique restituée * Energie mécanique restituée Vitesse roue * Energie auxiliaires (Waux) Perturbations énergétiques extérieuresE Caisse de la locomotive, wagons Energie mécanique Energie pneumatique Le signe * indique un lien hypertexte associé au flux * Energie mécanique A43 en situation initiale ou marchandises transportés

13 Frontière du système de traction étudié A0

14 A0

15

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

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

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

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

20 Comptes-rendus et signalisation Les sorties de la fonction « Communiquer »

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

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

23 E – galets «rail» G – galets «wagon» F – galets «moteur» La transmission dénergie mécanique galet moteur charge seffectue par frottement acier sur acier (contact roue - rail)

24 E – galets «rail» G – galets «wagon» F – galets «moteur» La transmission dénergie mécanique galet moteur charge seffectue par frottement acier sur acier (contact roue - rail)

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

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

27 Transformateurs TC2 : transformateur de traction Monophasé V / 2x24 V 2500 VA TC1 : transformateur dalimentation des circuits de commande Monophasé V / 2x24 V 250 VA Schéma

28 Modulateurs dénergie (ponts redresseurs) V2: pont complet monophasé 250V 57A V3: pont mixte monophasé 250V 57A Schéma

29 Résistances de freinage Schéma R1: résistance 0,1 Ohm 250 W R4: résistance 0,1 Ohm 250 W

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

31 Caténaire artificielle Transformateur de traction Transformateur dalimentation du circuit de commande Alimentation de la machine de charge.Hors frontière détude

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

33 Moteur de traction Résistance de freinage

34 Bibliographie - Internet Centre audiovisuel-Banque dimages SNCF: photos utilisables uniquement dans les pages du présent document. Toute autre utilisation est interdite. Dossier de ressources techniques « Ferelec » LEROY-SOMER, par Jean Filippini Encyclopédie des Sciences et des Techniques QUILLET SNCF-CAV-FABBRO et LEVEQUE

35 Les auteurs du présent document : Xavier RaynaudXavier Raynaud Professeur stagiaire GE Electrotechnique Patrick RaluyPatrick Raluy Professeur stagiaire GM Construction Serge MiasSerge Mias Formateur à lIUFM de Midi-Pyrénées en collaboration avec: Philippe Ladoux, J.M. Mendousse,Philippe Ladoux, J.M. Mendousse, formateurs à lIUFM de Midi- Pyrénées.


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