Electricité
Du courant pour le train
Trams et trains
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Les trains ne peuvent pas être alimentés en alternatif triphasé qui permet de transmettre une puissance élevée. Pour pouvoir transmettre une puissance élevée il faut utiliser une tension plus élevée.
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Cet article fait suite à l'article consacré à l'alimentation électrique des trams. Le courant des trains est apporté par un seul fil conducteur aérien; le courant doit donc nécessairement être monophasé. La puissance qui peut ainsi être transmise est nécessairement limitée, alors que la puissance demandée est mille fois supérieure. De plus, les distances entre transformateurs d'injection est souvent plus élevée. On doit nécessairement passer à des tensions très élevées pour alimenter les trains.

La tension d'alimentation est de 3000V continu en Belgique (situation historique), mais pour les lignes à grande vitesse on est passé à du 25kV alternatif. L'utilisation d'une tension plus élevée permet de limiter le nombre de stations d'injection et réduit également la chute de tension (exprimée en pourcentage) entre deux stations. Mais dans certains cas cela n'est pas encore assez et il faut ajouter des stations booster entre deux stations d'injection.

L'alimentation est nécessairement monophasée et cause une charge asymmétrique du réseau triphasé. De plus tous les transformateurs du réseau d'alimentations des trains doivent nécessairement prélever la même phase.

Des solutions pour réduire l'asymmétrie sont mises en œuvre, voir branchements monophasés sur réseau triphasé.

Certains réseaux d'alimentation des trains sont en fait des réseaux biphasés comme dans l'exemple montré ici.

  1. Transformateur d'alimentation monophasé
  2. Prise au réseau haute tension
  3. Alimentation de la caténaire (phase "positive")
  4. Rails (mis à la masse)
  5. Feeder (phase "négative")
  6. Pantographe (prise de courant dans le train)
  7. Transformateur dans le train
  8. Transformateur "booster" en milieu de ligne
Tous les réseaux d'alimentation des trains n'ont pas de transformateurs booster! On ne peut pas ajouter de tels transformateurs sur les réseaux continu.

Ce système permet de travailler avec une tension plus élevée (50kV) tandis que la tension par rapport à la masse reste de 25kV (qui est malgré tout une tension très élevée!) Un train est alimenté des deux cotés, ce qui réduit le courant dans la caténaire.

Les installations dans le train doivent être conçues pour pouvoir travailler avec une tension fluctuante (chute de tension de 5kV dans le réseau 25kV). Une telle chute de tension peut apparaitre quand le train accélère entre deux stations d'alimentation.

L'alimentation biphasée peut être ajoutée à un réseau alternatif existant quand cela est rendu nécessaire par l'augmentation du traffic ou l'augmentation de la vitesse des trains. Il faut remplacer les transformateurs d'alimentation par des transformateurs biphasés plus puissants, placer une ligne feeder et un transformateur booster entre deux transformateurs d'alimentation. C'est une opération qui est souvent plus économique que de placer plus de transformateurs d'alimentation, qui nécessitent une connection au réseau très haute tension.

Toute la ligne ferroviaire ne doit pas nécessairement être adaptée. L'installation électrique dans le train ne doit pas être modifiée, car le train ne voit qu'une seule phase.

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