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Rail et transports urbains

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C-PARTIE ÉLECTRIQUE 1-TRANSMISSION ÉLECTRIQUE La transmission est du type triphasé continu, maintenant très classique. Fig. 20 — Schéma de principe des circuits électreiques principaux d'une demi-rame Afin d'éviter qu'un incident ne puisse paralyser la rame, les circuits de puissance et auxiliaires sont scindés de façon à former deux demi-rames autonomes, mais, en secours, il est possible d'alimenter l'ensemble des auxiliaires à partir d'une seule motrice. De même, les circuits de commande et de contrôle sont séparés par demi-rame dans le cas général, ils sont doublés par une commande de secours dans le cas contraire. Le schéma des circuits principaux d'une demi-rame est représenté sur la figure 20. Chaque groupe bi-TURMO entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un générateur Alsthom qui comporte, dans une carcasse unique, deux alternateurs triphasés disposés sur le même arbre : l'alternateur principal de type AT 9 alimente, par l'intermédiaire d'un pont redresseur de 24 diodes, les 6 moteurs de traction branchés en parallèle; l'alternateur auxiliaire de type AT 10 alimente un réseau 400 Hz -380/220 V fournissant la totalité de l'énergie auxiliaire nécessaire (climatisation, fourniture d'air comprimé, éclairage, charge batterie, excitation des alternateurs, groupes électro-pompes à combustible...,). Par le jeu des contacteurs et des commutateurs de traction-freinage combinés avec les inverseurs de traction, les moteurs peuvent débiter dans des résistances et assurer ainsi un freinage rhéostatique important. Dans ce cas, l'excitation des moteurs est fournie par l'alternateur principal. La transmission est prévue pour 1 250 kW par turbine, ce qui ménage une certaine marge d'augmentation de la puissance unitaire des turbomoteurs; le régime continu est défini à 200 km/h. Il n'est pas nécessaire de shunter les moteurs de traction pour transmettre la totalité de la puissance jusqu'à la vitesse maximale (300 km/h) ce qui apporte une simplification importante. La fréquence de 400 hertz pour l'alimentation du réseau auxiliaire a été choisie en particulier pour l'allègement qu'elle procure dans la construction de l'àlternateur et des moteurs auxiliaires. A titre d'exemple, les moteurs de l'équipement de climatisation ont une masse unitaire de 115 kg pour une puissance de 44 kW alors qu'en courant alternatif 50 hertz leur masse serait de 250 kg environ. Ce choix a, en outre, permis de grouper dans une même carcasse les alternateurs principal et auxiliaire, la vitesse de 4000 tr/mn étant voisine de l'optimum quant au dimensionnement de l'alternateur principal. Cette disposition, qui réduit les masses, est par ailleurs très favorable du point de vue installation car elle supprime les problèmes d'entraînement de l'alternateur auxiliaire. 1.1. Alternateur principal AT 9 C'est un alternateur à 6 pôles. Le rotor est massif; sa ventilation, distincte de celle du stator, est assurée par un ventilateur centrifuge aspirant, sous le bobinage des encoches, l'air pris au niveau du générateur auxiliaire. L'intensité d'excitation maximale est de l'ordre de 300 ampères. Elle est fournie, à travers un transformateur et un pont mixte (thyristors + diodes), par le réseau auxiliaire. Le stator est réalisé par empilage, dans une virole, de tôles vernissées tenues aux extrémités par des anneaux de serrage. Les sections sont logées dans des encoches profondes de façon à réduire les courants de défauts subtransitoires. Le bobinage avec couplage en étoile est du type imbriqué. Le refroidissement est assuré par un ventilateur hélicoïde soufflant à travers le stator. 1.2. Alternateur auxiliaire AT 10 Défini pour débiter 225 kW avec un cosinus φ de 0,8, il est de conception classique. Le rotor comporte 12 pôles rapportés sur l'arbre par queue d'aronde et clavetage. Les bobines sont calées latéralement dans leurs parties médianes. Il est refroidi par l'air aspiré par le rotor de l'alternateur principal. Il est auto-excité (excitation contrôlée, comme pour l'alternateur principal, par un pont mixte thyristors + diodes). Sa tension est régulée à ± 1 % quelle que soit la charge. Les deux alternateurs A T 9 et 10 sont isolés classe H, à l'exception du rotor AT 10 isolé classe F. La masse totale du générateur est de 3 240 kg. 1.3. Bloc redresseur principal C'est un redresseur constitué de 24 diodes de type 984 - ZZD (2 400 V - 500 A) montées en pont de GRAETZ (4 diodes en parallèle par bras). Sa masse est de 320 kg. Il est ventilé par l'air aspiré par les alternateurs AT 9 et 10. 1.4. Moteurs de traction TAO 670 Il s'agit de moteurs à carcasses feuilletées, compensés, isolés classe H et autoventilés, dont I'isolement à la masse est capable de 1 500 V. En bout de chaque moteur (fig. 15), un dispositif à courants de Foucault TELMA, type FOCAL 205, dérivé d'un type d'utilisation courante sur le matériel routier, assure un freinage d'appoint qui s'ajoute à .l'effet des autres modes de freinage. Les freins TELMA excités à demi-puissance fournissent 3,3 tonnes de retenue pour la rame. En outre, au cas où le freinage rhéostatique d'une demi-rame serait accidentellement hors service, un freinage supplémentaire, obtenu par excitation à pleine puissance des freins TELMA de la demi-rame intéressée, ajoute un effort de retenue de 2,5 tonnes. La masse d'un moteur est de 1 235 kg (1 465 kg avec le frein à courants de Foucault). 1.5. Rhéostat de freinage Un rhéostat logé dans le bloc électrique de chaque motrice assure le freinage des 6 moteurs d'une demi-rame. Il se compose de 3 travées comportant chacune deux résistances séparées (une par moteur). Chaque travée est ventilée par un groupe moteur-ventilateur alimenté par une partie de la tension d'une des résistances. Un cran d'adaptation permet le court-circuit d'une partie de chaque résistance par contacteurs TCP. On maintient ainsi l'efficacité du freinage rhéostatique dans une plage de vitesse suffisante pour l'obtention de la distance d'arrêt imposée pour la Tame. La valeur d'une résistance à chaud est de 0,97 ohm (0,61 ohm après fermeture du cran d'adaptation) et le débit d'air par travée de 2,5 m³/s environ. 2-APPAREILLAGE ÉLECTRIQUE 2.1. Batteries Chaque caisse comporte une batterie 72 V de 48 éléments type 500 MH VO chargée à partir du réseau 400 Hz par un transformateur triphasé et un redresseur. En outre, chaque motrice est équipée d'une batterie 24 V de 20 éléments, type GP 850, chargée par une dynastart du groupe bi-TURMO (c'est la dynastart de la première turbine mise en service pour chaque bi-TURMO qui est utilisée pour la charge). 2.2. Moteurs auxiliaires D'une manière générale, la présence d'un réseau alternatif triphasé a permis, dans toute la mesure du possible, de supprimer les moteurs à collecteurs. Chaque compresseur est entraîné par un moteur asynchrone à cage. Le démarrage des moteurs est direct mais le démarrage du deuxième compresseur est retardé de 8 secondes par rapport au premier pour limiter la perturbation du réseau 400 Hz. La puissance de chaque moteur est de 13 kW (cos φ = 0,613), Chaque climatiseur est entraîné par un moteur asynchrone à cage de 46 kW (cos φ = 0,8) démarré sur couplage étoile avec passage automatique en couplage triangle en dix secondes environ. La pompe à combustible PSP est entraînée par un moteur à courant continu 72 V et celle du combustible diesel par un moteur asynchrone 200 V entre phases d'un type couramment utilisé pour le matériel aéronautique. 2.3. Appareillage électronique Cet appareillage est monté dans des tiroirs standards ce qui a facilité onsidérablement les problèmes d'installation. Chaque motrice comporte : Dans le bloc d' appareillage : 5 tiroirs pour l'électronique Westinghouse chargée, à partir des informations fournies par les détecteurs COTEP de chaque essieu, de fournir les seuils de vitesse 180, 120, 40 et critères de roulement (V < 10 km/h), nécessaires pour réaliser le programme de freinage, et les tops de patinage et d'enrayage des essieux; 1 tiroir pour l'électronique ECME chargée de délivrer les informations de sous-vitesse, survitesse et température 4 de chaque turbine ; 3 tiroirs pour l'électronique Alsthom chargée de réguler l'excitation des alternateurs principaux (2 tiroirs) et auxiliaire (1 tiroir); 1 alimentation stabilisée Faiveley type ALFA qui alimente les 4 derniers tiroirs. Dans l' armoire « Sécurité » à l' arrière de la motrice : 1 tiroir pour le dispositif de Vacma, 2 tiroirs pour le dispositif de préannonce, 1 tiroir pour le dispositif enregistreur-indicateur de vitesse et de répétition des signaux, 4 tiroirs pour la répétition des signaux à bord ( cab-signal), 2 tiroirs pour la commande automatique des freins. Par souci de sécurité et également pour des raisons de puissance, ces 10 tiroirs sont alimentés au choix par l'une ou l'autre des deux alimentations stabilisées montées dans cette armoire. Chaque remorque voyageurs comporte 2 tiroirs et demi d'électronique Westinghouse pour fournir les seuils de vitesse et les tops de patinage et d'enrayage des essieux d'un bogie. 2.4. Appareillage électromécanique Pour chaque motrice, il est groupé dans le bloc d'appareillage et comprend essentiellement : les contacteurs de ligne et de freinage, les commutateurs d'inversion et de freinage, les contacteurs basse tension des freins Telma et des patins électromagnétiques, le contacteur d'alimentation du réseau 400 Hz, les relais de contrôle, les relais de mesure servo-contact, les transformateurs, redresseurs et redresseurs contrôlés, les transducteurs de courant, l'appareillage de contrôle des boîtes chaudes, l'appareillage de démarrage des bi-TURMO et de régulation 24 V, le sectionneur de batterie (72 et 24 V), la boîte à clés, ... L'appareillage des remorques est monté sous caisse dans des coffres fermés et ventilés par l'air climatisé sortant des caisses. Les remorques voyageurs comportent : l'appareillage de contrôle d'un bogie à l'exception des contacteurs et des relais de mesure, l'appareillage du groupe de climatisation, l'appareillage relatif à la charge batterie, à l'éclairage et aux diverses servitudes (fermeture des portes, chauffe-eau, ...). La remorque centrale n'a pas d'appareillage relatif à la traction et à la charge batterie. Fig. 21 — Pupitre de conduite 2.5. Poste de conduite (fig. 21) Le pupitre de conduite, qui a été dépouillé au maximum, est mis en service par deux clés, celle de la boîte à leviers et celle du manipulateur de freinage. La mise en service de la boîte à leviers déverrouille le levier de commande de l'inverseur qui, à son tour, lorsqu'il est en position AVANT ou ARRIÈRE, déverrouille le manipulateur de traction. Le manipulateur de traction a une position 0 crantée et une plage sans crans marqués. Le déplacement de la manette par éloignement du zéro correspond à une augmentation continue de l'affiche d'excitation des alternateurs principaux. Dans chaque cabine de conduite, et disposé sur la paroi arrière, un panneau de contrôle permet : le lancement et l'arrêt du bi-TURMO local, le contrôle des divers paramètres (NGG -NTL -T4, etc.) du bi-TURMO, la signalisation, par stop-circults, des défauts thermiques ou électriques de la rame, l'isolement : des moteurs d'un bogie de n'importe quelle demi-rame, d'un turbomoteur de n'importe quelle demi-rame, de l'alternateur auxiliaire de l'une ou l'autre demi-rame, du relais Qc de n'importe quelle demi-rame, des patins EM et des Telma d'un bogie de la motrice, le groupement des fusibles de la motrice à l'exception de ceux des circuits de sécurité. 2.6. Sonorisation Elle permet la diffusion d'informations parlées ou de musique dans les trois remorques. Les émissions de longue durée par pick-up, lecture de bandes magnétiques s'effectuent à partir des motrices. Dans chaque remorque, un atténuateur permet de régler l'intensité de l'audition. Les informations parlées peuvent être émises à partir de chaque véhicule (micro sur tableau d'appareillage pour les remorques). Elles sont prioritaires sur les émissions de longue durée et annulent les effets éventuels des atténuateurs. Un interphone permet, depuis n'importe quel poste, d'appeler et de converser avec tous les postes des motrices ou de la remorque laboratoire. 2.7. Installation radio Une installation radio permet d'établir une liaison phonique entre la rame et un poste de commandement situé à terre. 3 — ÉCLAIRAGE La commande de l'éclairage général s'effectue à partir des cabines de conduite. Remorque 1re classe Plate-forme et couloirs : L'éclairage est obtenu par des plafonniers carrés légèrement en saillie; chaque plafonnier comporte : 2 tubes fluorescents alimentés par le réseau 220 V - 400 Hz, 1 tube fluorescent alimenté par le réseau batterie 72 V par l'intermédiaire d'un convertisseur individuel; ce tube assure l'éclairage de « service ». L'éclairage des marchepieds est complété par une lampe. à incandescence incorporée à l'un des montants de chaque porte. Anneaux d'intercirculation : L'éclairage est obtenu par des plafonniers rectangulaires légèrement en saillie. Chaque plafonnier comporte 2 tubes fluorescents, alimentés par le réseau 220 V 400 Hz. Cabinet de toilette : L'éclairage général, « normal » et de « service », est obtenu par une lampe à incandescence encastrée dans le plafond. Deux appliques verticales, de part et d'autre du miroir, assurent en « normal » un éclairage d'appoint. Compartiment voyageurs : L'éclairage d'ambiance du compartiment est réalisé par une vasque centrale disposée au plafond. Cette vasque assure : un éclairage indirect, par deux rangées de tubes fluorescents alimentés par le réseau 220 V- 400 Hz, un éclairage direct doux et coloré par douze lampes à incandescence, alimentées par le réseau batterie 72V. Un certain nombre de points lumineux agrémentent par ailleurs, le dessous de la vasque. Ils sont obtenus par des pavés translucides placés au droit des tubes. Sous les porte-bagages, un éclairage d'appoint individuel à flux dirigé et à commande persorinelle est à la disposition des voyageurs. Pour le service, un éclairement suffisant du compartiment est obtenu par les douze lampes de la vasque dont on augmente la tension d'alimentation. Remorque 2e classe Les éclairages de la plate-forme, des couloirs et des cabinets de toilette sont identiques à ceux de la remorque de 1re classe. Compartiment voyageurs : L'éclairage du compartiment est réalisé par une vasque centrale disposée au plafond. Cette vasque comporte deux rangées de tubes fluorescents assurant à la fois : un éclairage indirect par le plafond, un éclairage direct grâce à un certain nombre de pavés translucides. Afin d'assurer l'éclairage de « service », un tube sur quatre est alimenté par le réseau batterie 72 V, par l'intermédiaire d'un convertisseur individuel. Les autres tubes sont, comme sur la voiture Ire classe, alimentés par le réseau 220 V — 400 Hz.

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