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I Remerciements Avant tous, nous remercions le bon dieu pour nous avoir accordé

I Remerciements Avant tous, nous remercions le bon dieu pour nous avoir accordé la santé, le courage et la détermination pour pouvoir accomplir ce travail. Qu’il nous soit permis de remercier Pr Hadjeri Samir, notre encadreur, qui a supervisé, avec clairvoyance et rigueur, la préparation de ce modeste travail. C’est grâce à ses conseils que nous avons pu mener à bien nos recherches. Qu’il trouve ici l’expression de notre profonde gratitude. Nous tenons à remercier vivement les membres de jury pour le grand honneur qu’ils nous ont fait en acceptant de juger notre travail et assurer notre soutenance. Nous remercions également les ingénieurs et le personnel administratif du laboratoire qui contribuent à son bon fonctionnement et toutes les personnes qui par leur soutien moral et leur amitié nous ont aidé à le mener bien. II Table des matières Table des matières ........................................................................................................................ II Liste des figures .......................................................................................................................... IV Liste des tableaux ....................................................................................................................... VI Abréviations .............................................................................................................................. VII Introduction ................................................................................................................................. IX I) Généralités sur les chemins de fer électrifiés ................................................................. 1 I.1) Principaux types des chemins de fer électrifiés ........................................................ 1 I.1.1) Les tramways .......................................................................................................... 1 I.1.2) Transit Léger sur Rail (TLR) ............................................................................. 1 I.1.3) Les métros ................................................................................................................ 1 I.1.4) Les chemins de fer de la traction lourde ........................................................... 1 I.1.5) Le train à grande vitesse (TGV) ......................................................................... 1 I.2) Aperçu sur les chemins de fer électrifiés .................................................................... 2 I.2.1) Tramways : 600 et 750 V CC .............................................................................. 2 I.2.2) Métros : 600, 750 and 1500 V CC ...................................................................... 2 I.2.3) Traction ferroviaire en courant continue : 1.5 et 3 kV CC ........................... 3 I.2.4) Traction ferroviaire à très basse fréquence : 15 kV 16.7 Hz ........................ 4 I.2.5) Traction ferroviaire à fréquence industrielle : 25 kV et 2x25 kV ............... 4 I.3) Locomotive et rame automotrice ................................................................................. 5 I.3.1) Système de propulsion........................................................................................... 5 I.3.2) Caractéristiques des véhicules électrifiés .......................................................... 7 I.3.3) Convertisseur de traction ..................................................................................... 8 I.3.4) Convertisseurs auxiliaires ................................................................................. 10 I.3.5) Système de collection de l’énergie ................................................................... 10 II) Systèmes d’électrification des lignes ferroviaires ...................................................... 11 II.1) Classification des systèmes d’électrification des lignes ferroviaires ................. 11 II.2) Niveaux de tension d’alimentation ........................................................................... 11 II.2.1) Niveaux de tension standardisés .................................................................... 12 II.2.2) Niveaux de tension non standardisés ............................................................ 16 II.3) Nature du courant d’alimentation............................................................................. 17 II.3.1) Courant continue ............................................................................................... 17 II.3.2) Courant alternatif .............................................................................................. 18 II.4) Systèmes de ligne de contact ..................................................................................... 22 II.4.1) Alimentation par ligne aérienne ..................................................................... 23 II.4.2) Alimentation par rail conducteur ................................................................... 30 II.5) Système de collection d’énergie ................................................................................ 34 II.5.1) Contact continue ................................................................................................ 34 III II.5.2) Sans contact avec des éléments de stockage d’énergie .............................. 37 II.6) Architectures des systèmes d’alimentation ............................................................ 43 II.6.1) Traction ferroviaire en courant continu ....................................................... 43 II.6.2) Traction ferroviaire à très basse fréquence ................................................. 45 II.6.3) Traction ferroviaire à fréquence industrielle .............................................. 47 II.6.4) Circuits de retours ............................................................................................. 49 III) Réseau de traction du tramway de la ville de SBA .................................................... 51 III.1) Présentation du projet du tramway ................................................................ 51 III.1.1) Partition et organisation ................................................................................ 51 III.1.2) Matériel roulant ............................................................................................... 51 III.2) Architecture du système d’alimentation ........................................................ 53 III.2.1) Réseau HTB 60 kV .......................................................................................... 54 III.2.2) Réseau HTA 30 kV .......................................................................................... 59 III.2.3) Réseau BT 750 V CC ...................................................................................... 67 III.3) Disposition et implantation des équipements d’alimentation ................... 73 III.3.1) PHT .................................................................................................................... 73 III.3.2) SST ...................................................................................................................... 77 IV) Caractéristiques du matériel roulant ............................................................................ 82 IV.1) Composition .............................................................................................................. 82 IV.1.1) Equipements en toiture ................................................................................... 83 IV.1.2) Bogie .................................................................................................................... 84 IV.2) Chaine de traction et conversion auxiliaire ....................................................... 85 IV.2.1) Chaine de traction ............................................................................................ 85 IV.2.2) Conversion auxiliaire ....................................................................................... 87 IV.2.3) Coffre de traction .............................................................................................. 88 IV.2.4) Module de puissance ONIX 850 DLP3....................................................... 90 IV.3) Moteur de traction 4 HGA 1433 .......................................................................... 92 IV.3.1) Circuit équivalent du fabricant ...................................................................... 92 IV.3.2) Caractéristiques principales du moteur ....................................................... 93 IV.3.3) Caractéristiques nominales du moteur ........................................................ 93 IV.3.4) Essais réalisés par le constructeur ................................................................ 94 IV.3.5) Paramètres du circuit équivalent .................................................................. 94 IV.3.6) Courbes caractéristiques du moteur 4 HGA 1433 .................................... 97 Conclusion .................................................................................................................................... 99 Références bibliographiques .................................................................................................. 101 IV Liste des figures Figure I-1 : Système de propulsion électrique typique utilisant courant alternatif [12] ............................ 5 Figure I-2 : Ecoulement de puissance dans un système de propulsion électrique [12] ............................. 6 Figure I-3 : Schématisation de la topologie basique d'un convertisseur à quatre quadrants [22] .............. 8 Figure I-4 : Forme d'onde de la tension et du courant (a) Coté CA, (b) Coté CC du convertisseur à 4 quadrants [22] ........................................................................................................................................... 9 Figure II-1 : Ligne de contact fonctionnant sous 600 V CC Tramway/Trolleybus de ATM Milan [1] .. 13 Figure II-2 : Nottingham Express Transit au Royaume-Uni utilise le 750V CC aérien, en commun avec la plupart des systèmes de tramway modernes. [2] ................................................................................. 13 Figure II-3 : Ligne de 1.65 kV appartenant à DSB Copenhague S-TOG Danemark [15]....................... 14 Figure II-4 : Ligne ferroviaire lourde électrifiée par un réseau de 3kV dans la république Tchèque [21] ................................................................................................................................................................ 15 Figure II-5 : Train de marchandises qui charge les véhicules du groupe VW de Munich au Nord Italien sur le KBS 950 électrifié en 15 kV 16.7 Hz [14] .................................................................................... 15 Figure II-6 : Un train de marchandises mixtes faisant Munich à Salzbourg [14].................................... 16 Figure II-7 : Quelques niveaux de tension non normalisés en cours d'utilisation ................................... 16 Figure II-8 : Redresseur à arc de mercure de 12 anode (à gauche) ; Une commutatrice, Hendon, London [10] .......................................................................................................................................................... 17 Figure II-9 : SBB (Schweizerische Bundesbahnen) à Sierre, Suisse [7] ................................................. 19 Figure II-10 : Le petit Train de la Rhune Pyrénées-Atlantiques, France [24] ......................................... 20 Figure II-11 : Ligne de contact aérienne pour tramway. Vienne, Autriche par Peter Forsberg .............. 23 Figure II-12 : Théâtre de l'opéra de Vienne, points d’ancrage entourés en orange. Vienne, Autriche [11] ................................................................................................................................................................ 23 Figure II-13 : Systéme de traction électrique typique d’un tramway [3] ................................................ 24 Figure II-14 : Console Alstom Cariboni pour une ligne légère double voie 1.5 kV ............................... 25 Figure II-15 : Fil Transversal suspendu sur une structure à l’aide d’un anneau de levage [3] ................ 25 Figure II-16 : Suspension d'une ligne de contact aérienne sur une voie courbée. Sheffield, Royaume-Uni [3] ............................................................................................................................................................ 26 Figure II-17 : Caténaire d'une LGV de la SNCF alimentée en 25 kV [23] ............................................. 27 Figure II-18 : Equipement Tendeur, par Rainer Knäpper [2] ................................................................ 28 Figure II-19 : Isolateur de section de 1kV, Siemens AG [18] ................................................................. 29 Figure II-20 : Section neutre sur une caténaire de 25 kV, Siemens AG [18] .......................................... 29 Figure II-21 : (a) Métro de Londres à quatre rails. (b) Troisième rail central aéroport de Stansted, Londres [2] ............................................................................................................................................................ 30 Figure II-22 : Dispositif de captage par le dessus, Royaume-Uni [2] .................................................... 30 Figure II-23 : Implantation d'un système de conduit. Londres, Royaume-Uni [6] ................................. 31 Figure II-24 : Infrastructure du système APS d'Alstom [17] .................................................................. 33 Figure II-25 : Section d'une voie APS montrant un segment neutre et une boite d'isolation [2] ............. 33 Figure II-26 : Pantographe unijambiste asymétrique d’un tramway Berlin, Allemagne [2] ................... 35 Figure II-27 :(a) Dispositif de captage par le dessous. (b) Roue en plastique sur une barre de guidage . 36 Figure II-28 : Rampe de terminaison d'un rail conducteur. Dimensions en mm [8] ............................... 36 Figure II-29 : Module STEEM de 48 super condensateurs (54V - 130F) associés en série-paralléle. L'énergie maximale emmagaziné est de 1.6 kWh. [25] .......................................................................... 39 Figure II-30 : Schéma simplifié du principe de fonctionnement d'un système SRS [20] ....................... 41 Figure II-31 : Principe de base de la recharge par induction magnétique PRIMOVE [17] ..................... 42 Figure II-32 : Principaux composants d'un système sans contact PRIMOVE [16] ................................. 42 Figure II-33 : Architecture fondamentale du réseau de traction en courant continu [4] ......................... 43 Figure II-34 : Réseau HTA du Métro de Londres, Royaume Uni [19] ................................................... 44 Figure II-35 : Réseau de traction centralisé de DB (Allemagne) et ses interconnexions avec les réseaux voisins [4] ............................................................................................................................................... 45 Figure II-36 : Comparaison entre le système centralisé et le système décentralisé [9] ........................... 46 Figure II-37 : Schématisation de l'architecture 25 kV 50 Hz [4] ............................................................ 47 Figure II-38 : (a) Transformateur en V, (b) Transformateur de Scott, (c) Transformateur de Leblanc [12] ................................................................................................................................................................ 48 Figure II-39 : Différent types de postes du 25 kV 50 Hz assurant la redondance et l'alimentation de secours [19] .......................................................................................................................................................... 48 Figure II-40 : (a) Retour par rail, (b) Retour par conducteur, (c) Transformateur suceur + retour par rail, (d) Transformateur suceur + Conducteur de retour ................................................................................. 49 V Figure II-41 : Système de traction à autotransformateurs 2x25 kV [5] ................................................... 50 Figure III-1 : Partition du secteur d'étude 40 .......................................................................................... 51 Figure III-2 : Profil du matériel roulant et ses dimensions en mm .......................................................... 51 Figure III-3 : Tracé de la première ligne du tramway de SBA ................................................................ 52 Figure III-4 : Schéma unifilaire simplifier du poste haute tension .......................................................... 53 Figure III-5 : Schéma unifilaire de la travée ligne 1 ............................................................................... 55 Figure III-6 : Schéma unifilaire de la travée transformateur 1 ................................................................ uploads/Ingenierie_Lourd/ araba-abdelmajid.pdf