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L’influence des besoins de mobilitédans la conception des transformateurs de traction

ABB Traction Transformers

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Plan de l’intervention

Caractéristiques d'un Transformateur De TractionHistoireRôleParticularitésExigences de sécuritéFonctionnmentInterférences sur les systèmes de signalisation

Exigences et attentes:Constructeurs de Matériel ferroviaireExploitants de RéseauxClients et Voyageurs.

Réponse du constructeur de Transformateur de tractionInstallationSécurité et FiabilitéProtection de l'environnment

Futur

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Puissance dans la Caténaire, et dans le véhicule

ABB, Acteur du Rail

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Customer oriented

Our knowledge of the rail world supplemented by simultaneous engineering (3D design, FE analysis) offer cost optimized solutions that achieve the most competitive LCC’s and lowest MTBF.

We provide a true know-how, as an organization independent of rolling stock manufacturers, offering flexibility and quick response time (R&D, prototypes)

An energy saving and environment conscious transformer

Low losses, leak proof, user-friendly

ABB Traction Transformers offer the most advanced solutions (aluminium tanks, noise reduction, leak tightness, low emissions) exceeding the actual environments constraints

ABB Traction Transformers during the transformer lifetime

Preventive maintenance, diagnostics & monitoring, upgrading, revamping

ABB Traction Transformers teams based in Switzerland, Germany and India are close to the railway operators and the rolling stock manufacturers . Hence they can offer full lifetime service and reach best LCC’s.

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A complete solution

Cooling system, supporting frame, plug & play

ABB Traction Transformers are fully interfaceable with the locomotive traction chain (plug & play, fiberoptics, standard mounting, mechanical and electrical interface).

Constant Innovation

Innovation is paramount importance for ABB Traction Transformers; it is our

goal to continuously improve our products and solutions to give our

customers the immediate benefit of it.

Our development teams are at he crossroads between between specific

products and solutions development for the rail industry and fundamental

research conducted by the worldwide network of ABB research centers.

ABB Traction Transformers is currently initiating a wide standardization process in order to offer our customers high-class solutions at an unbeatable quality/price ratio.

Recent breakthroughs cover multi-systems transformers, super-flat design (425 mm), plug & play solutions.

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Histoire

Typiquement les premières électrifications de la fin du XIXème siècles ont été réalisées en courant continu 600 à 750 V,puis 1.5 kV (France, Pays-Bas…), puis 3 kV (Italie, Belgique, Espagne).

Les premiers Transformateurs de Traction sont apparus dès l’avénement de la Traction Electrique à Haute Tension

Les débuts en courant alternatif

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Historique du Chemin de Fer électriqueElectrification:début vers 1880

Première application électrique: La machine à courant continude Gramme.

On découvre la réversibilité: la machine peut fonctionner en moteur(traction) et en générateur (freinage).

Exposition de Berlin de 1879: Werner Von Siemens met en service la première locomotive digne de ce nom (2 kW alimentépar installation fixe). Utilisation en train touristique.A cette époque, les locomotives à vapeur disposent d’unepuissance confortable de 800 à 1000 kW.

Pour mémoire: 1 kW = 1.36 Cheval

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Historique du Chemin de Fer électriqueDébut de la Traction à courant continu (1879 - 1900)

Dès 1900Les puissances requises augmentent, courant , problèmes de tensions aux collecteurs. Alimentation en Energie par un 3ème rail latéral de très forte section.

Electrification des métros, ligne de montagne, tramways.600 - 1000 V DC.

Avantages nets de la traction électrique déjà en 1900.Engin électrique: 10 kW / tonneEngin autonome: 5 kW / tonne

Surcharge possible (passage d’une rampe), accélération plus grande, respect de l’horaire...

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Historique du Chemin de Fer électriqueTraction avec réseau Triphasé (1888 - 1920)

Premier Transport d’énergie 3ph entre Lauffen et Francfort: 1891.On cherche à profiter de la simplicité et de la robustesse de la machine asynchrone et de l’utilisation du transformateur abaisseur.Avantage de la machine asynchrone: pas de balai.

1ère Application BBCLigne Berthoud Thoune à 3 x 750 V et 40 Hz

Difficulté de la traction avec réseau triphasé:Couple de démarrage faible Ligne de contact double très compliquéeVitesse maxi fixe

A cette époque la puissance des machines électriques rivalisent déjà avec la traction vapeur.

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Historique du Chemin de Fer électriqueTraction monophasé (1904 - 1920)

Au moment de la naissance de la traction monophasée, les grands réseaux d’énergie n’existent pas encore. Ainsi chaque chemin de fer choisit la tension qui lui convient et produit lui-même son énergie.

Durant un exposé en 1902 à Zurich, Emil Huber-Stockar propose le monophasé à 15 kV / 50 Hz. A cette époque, le DC est à 1000 V et le triphasé à 3000 V.

Premier essais sur la ligne Seebach Wettingen prêtée par les CFF. La conversion de la tension se fait à l’intérieur de la machine. (groupe tournant).

Le 50 Hz pose de gros problème avec l’utilisation du moteur àcollecteur alimenté en AC (perturbations des télégraphes).

Huber et Behn préconise l’abaissement de la fréquence pour limiter les problèmes de commutations. On hésite entre 15Hz et 16.6 Hz: ce sera finalement 50 / 3 = 16 2/3 Hz.

Aux USA ce sera 25 Hz et la première application en service industriel sur la ligne New-York (Penn Station) Newhaven en 11kV 25 Hz .

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Historique du Chemin de Fer électriqueProblème avec le moteur à collecteur:

Le moteur à collecteur est équipé d’un appareillage de commutation (collecteur + balais)La commutation d’une lamelle sur une autre doit se faire si possible àtension induite nulle. Ceci est vrai dans le cas d’une alimentation DC mais pas pour une alimentation AC. D’où la limitation de la fréquence d’alimentation.Tension DC >> Réglage couple vitesse aiséVers 1920: Sous station avec conversion 3ph >> DC avec redresseur à vapeur de mercure.

Avantage 1 ph ACUtilisation de transfo

abaisseurLigne de contact plus

légèreMoins de sous station

d’alim.Récupération d’énergie

facilitée

Avantage DCMoteur plus simpleUtilisation du 50 Hz possiblePas de centrale électrique à fréquence spéciale

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1) Historique du Chemin de Fer électriqueAboutissement de la Traction monophasée

De 1920 à 1940 des réseaux AC 1ph et DC se développent en Europe. Chaque chemin de fer ourégion prone l’une ou l’autre des technologies.

1948-1951: Sous l’autorité de Louis Armand, Ligne d’étude en France (Annecy Aix-les Bains) : traction à 20 puis 25 kV / 50 Hz possible. Ligned’etudes en Allemagne (Höllenthal)2 possibilités s’offrent:

L’utilisation du moteur en 50 Hz direct (via transformateur à gradins)L’utilisation du moteur alimenté en DC via redresseur et transformateur à gradins

Répartition des différents réseaux en EuropeVoir carte annexée

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Carte des systèmes électriques européens

• Paris-Milan via Lausanne: 4 systèmes

• Paris Bruxelles: 3 systèmes

• Tout train quittant la Suisse, l’Allemagne, l’Italie, la France ou la Belgique dans n’importe quelle direction doit être 4 systèmes

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1) Historique du Chemin de Fer électriqueDiversité du réseau Suisse

Aujourd’hui, le réseau suisse est principalement électrifié en 15 kV / 16.7 Hz mais il subsiste une quantité de chemins de ferprivés avec toutes sortes de tensions. RBS, WB, FW, FB,

1.5 kV DC : NStCM / LEB / CMN CJ / AB / CFF Genève la Plaine1.3 kV DC : AL1.2 kV DC : SZU avec caténaire latérale / FART1.0 kV DC : RhB (Bernina)900 V DC : MOB / GFM (TPF)850 V DC : AOMC / MC (3ème rail)750 V DC : TSOL 650 V DC : LO / BVB600 V DC : RBS3 x 1125 V / 50 Hz : Jungfrau Bahn3 x 825 V / 50 Hz : GGB Gornergrat Bahn11 kV / 16.7 Hz : RhB, MGB

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Evolution des technologiesRésumé des percées technologiques de 1879 à nos jours

Dès 1879 : Accumulateurs / Machine de Gramme / Moteur SérieDès 1890 : Machine asynchrone / Transformateur / Moteur série monophasé

Traction Triphasée à fréquence fixeDès 1910 : Essai à fréquence spéciale / Moteur sérieDès 1930 : Essai à fréquence industrielle / Avènement du redresseur à vapeur de mercure.Dès 1950 : Avènement des premier éléments semi-conducteurs (diodes)Dès 1975 : Avènement des semi-conducteurs contrôlés (Thyristors)Dès 1985 : Avènement des semi-conducteurs contrôlés àl’enclenchement et au déclenchement (GTO)Dès 1995 : Avènement des IGBT dans la Traction. (Même principe que GTO mais plus rapide).

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2) Evolution des technologiesQuelques références dans le matérielroulant Suisse (1)

Re 4/4 I série 1 CFF : 1850 kW / Z max: 135 kN / V max: 125 km/h

Technique: moteur direct alimenté par transfo vertical àgradinsFreinage électrique: ouiAnnée de fabrication: 1946 - 1948 (26 machines construites)Retrait du service CFF: 1998 (8 Mkm effectué) maisquelques unités en service sur des CdF privés.

Ae 6/6 CFF : 3060 kW / Z max: 284 kN / V max: 100 km/h

Technique: moteur direct alimenté par transfo verticalàgradinsAnnée de fabrication: 1952 - 1966 (120 machines construites)Encore en service

Re 4/4 II CFF : 4450 kW / Zmax: 255 kN / Vmax: 140 km/h

Technique: moteur direct alimenté par transfo vertical àgradins avec self de lissageFreinage électrique: ouiAnnée de fabrication: 1964 - 1985 (276 machines construites)

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2) Evolution des technologiesQuelques références dans le matérielroulant Suisse (2)

Re 6/6 CFF : 7440 kW / Z max: 394 kN / V max: 140 km/hTechnique: moteur direct alimenté par transfo vertical double àgradinsFreinage électrique: ouiAnnée de fabrication: 1972 - 1980 (89 machines construites)Encore en service

RBDe 4/4 CFF : 1680 kW / Zmax: 182 kN / V max: 140 km/h

Technique : Moteur DC alimenté par convertisseur à thyristorsTransfo sous-caisse (version 15 et 25 kV SBAhn BâleFreinage électrique: ouiAnnée de fabrication: 1984 - 1993 (126 machines construites)Encore en service

Re 460 CFF(loc 2000) : 5600 kW / Zmax: 300 kN / V max. 230 km/h

Technique : Moteur asynchrone triphasé piloté par conv. ÀGTO refroidi à l’huileTransformateur sous caisseFreinage électrique: à cos phi 1Année de fabrication: 1991 - 1996 (119 machines construites)

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2) Evolution des technologiesQuelques références dans le matériel roulant Suisse (3)

RABDe 500 CFF (ICN) : 5200 kW / Z max: 210 kN / V max: 200 km/hTechnique (2 demi-chaines de traction, redondance à mi-puissance:

Chassis en aluminium, montage sous caisseMoteur asynchrone triphasé piloté par conv. à GTO refroidi à l’eauTransmission par cardanTechnique d’inclinaison avec entrainement électrique

Freinage électrique: à cos phi 1Année de fabrication: 1999 - 2001 (24 Trains puis 20 trains supplémentaires)

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Traction électrique et transformateurs de traction.

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Traction élecrique et transformateurs de traction.

Dilemme entre la traction à basse tension en courant continu et le souhait d'une traction à haute tension pour un coût réduit des infrastructures.Apparition de la traction à haute tension.

Commutation facilitée à basse fréquence.Fréquences de 12, 15, 16 2/3, 20 et 25 Hz

Suisse et Allemagne1908: USA Woodlawn Junction Stamford New-Haven 11 kV 25 Hz

1950: Apparition de la traction à fréquence industrielle 50 ou 60 HzCoopération entre la France et l'Allemagne.

Ligne du HöllentalEtoile de Savoie :

D'abord en 20 kVPassage au 25 kVPremières lignes électrifiées en 50 HzValenciennes ThionvilleGénéralisation de l'électrification à 25 kV 50 Hz

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Deux éthiques s’affrontent

La traction à fréquence spécialeSuisse, Allemagne, Autriche, Suède, Norvège:les irréductiblesUSA: Corridor Boston Washington

La traction à fréquence industrielleLe reste du monde, sauf les inconditionnels du continu (Pologne…)Pays ayant décidé de passer au 25 kV 50 Hz:

Espagne, Italie, Belgique… Pays-Bas ?

L’essentiel des nouvelles électrifications est en 25 kV 50 Hz

Les trois plus grands réseaux au monde sont en 25 kV 50 Hz:Russie, en association avec le 3 kV continuChine,Inde, Shinkansen Japonais (50 et 60 Hz)

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Qu’est ce qu’un transformateur de traction?

15 kV 16.7 Hz

et/ou 25 kV 50 Hz.

Voit passer toute la puissance électrique utilisée par le train.

Traction

Auxiliaires

Batteries et Sécurité

Elément non dupliqué et non redondant.

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Mais aussi

Elément le plus lourd de la chaìne de traction:Environ 12 % du poids d’une locomotive.Encombrement:

PoidsDimensions

InterfacesMécanique, Caise du véhicule, gabarit, poids…Electrique:

1 HT, jusqu’à 6 BT TractionTensions auxiliaires (jusqu’à 10 % de la puissance totale, soit 500 kW)

Thermique, échangeurs, ventilation…

Composants principaux:Cuve afin de retenir l’huileCircuit magnétique (Cuivre, tôles, bois)Huile (Isolation et réfrigération)Très peu de composants electro-mécaniques (pompes)Connexions, Isolation solide (Papier, Board, Nomex ®)

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Et encore

Champs rayonnés à l’extérieur ne devant pas perturber les systémes de signalisation

Champs rayonnés ne devant pas affecter la sécurité des usagers (pacemakers…).

Impact environnemental réduit.Recyclabilité des composants (huile minérale ou ester, refus par ABB de l’huile silicone).

Bruit (réfrigération)

Rendement (Pertes réduites)

Durée de vie dépassant 40 ans

Conditions d’utilisation très exigeantes.

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Caractéristiques et rôle du transf. de traction

Point de passage unique de toute l'énergie électriqueconsommée par le train:

Traction et Récupération (4 quadrants)

Auxiliaires de sécurité:Compresseurs d'air (freinage et auxiliares pneumatiques)EclairageSystèmes de signalisation

ConventionelleEmbarquée (ETCS, ERTMS)

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Adaptation entre la tension caténaire (15 ou 25 kV) et celle de l'équipement de traction (2 kV max)

Isolation galvaniqueNon redondance.

Réserve de puissance en fonctionnement dégradé.

Fonctionnement sur plage de température très large(-40°C, + 50 °C) et en environnements très ingrats (salinité, humidité)

Passage très brusque entre environnements très différents(de -30 °C humidité nulle à + 30 °C humidité très élevée en 30 secondes) cas des traversés alpines.

Vibrations et chocs: joints de voies, aiguillages, tamponnement.

Force centrifuge en courbe, fonctionnment en inclinaison: Arrêt des trains en courbe (gare d’Oensingen), trains pendulaires.

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Systèmes de communicationRadioGPS

Systèmes d'information des passagersSonorisationAffichages (Cathodique, LED. LCD)

ConfortClimatisationToilettes (Chauffe-eau, pompage eau propre, pompage des eauxcloacales, ventilation, éclairage, sèche-mains, prises électriques, automatismes)Restauration, cuisson, réfrigération, caisse enregistreuse, hayonélévateur.Prises pour PC ou autres appareils portables.Amplificateurs pour NatelWAN.

Contrôle CommandeTachymètrie, contrôle de vitesse au sol, ZUB, LZB, KVB…Enregistrements, Perturbographes

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Particularités

Portes (Entrainement, Fermeture, Blocage, Sécurité)

Exigences de sécurité.

Stabilité du véhicule

Feu (Huile), Tunnels

Environnement (Recyclabilité, PCB, silicone)

Passage immédiat de pleine puissance à puissance nulle voirerécupération totale;

Ouvertures très fréquente du disjoncteur (sectionnements), tous les 8 km en 25 kV , tous les 100 km en 15 kV.

Interférences sur les systèmes de signalisation

Impact sur la construction du véhicule.

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Evolutions des besoins de mobilité

Fréquences des déplacements.

Demande en confort:Espace pour les voyageurs. Temps d'embarquement et de débarquement les plus réduits possibles.

Emmarchement sur quais hautsVéhicules à plancher bas pour quais bas, Circulation des personnes dans le train.

Personnes handicapéesLandausBicyclettesPersonnel d'accompagnement, Minibar, restauration, Contrôle

Plancher plat, Circulation facilitée dans le train

Bruit, émissions réduitesSystèmes de refroidissement et ventilation,Huile

Vibrations

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Trois invariants

Unité de lieu:Gabarit UICCharge à l’essieu (22.5 t max pour une locomotive mais 16 t pour un Train à Grande Vitesse)Longueur des quais:

SBahn Zürich 300mRER Paris 225m pour les gares souterrainesInvestissements démesurés pour agrandir les gares souterraines.

Circuler partout:Systèmes d’électrificationSystèmes de signalisation

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Trois invariants

Unité de Temps:VitesseAccélération, freinage:

Pointes de puissance en 4 quadrants:Réserve de puissance pour “coups de collier”

Fréquence des trains.Temps d’arrêt réduit en gare:

Descente et Montée rapide des voyageurs.Demi-tours rapides (Zürich, Genève Aéroport, Gares Parisiennes, Milan, Francfort…)

Recomposition des rames, trains à tranches multiples. Maintenance planifiée et modularisée.

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Trois invariants

Unité d’Action:Volumes transportés (passagers, tonnes).

Confort, maximiser l’espace marchant.Satisfaire le client en faisant davantage que le transporter.

Ne pas limiter la notion de confort à l’obtention d’une place assise

Sécurité

Environnement

Rentabilité

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Demande en rapidité:

Accélération Freinage (Récupération)De bonnes caratéristiques accélération / freinage associées à un temps d'arrêt réduit permettent une augmentation de la fréquencehoraire et donc un accroissement de la capacité de transport.

Adhérence, faibles efforts sur la voie

Passages au frontières électriques: 4 systèmes d'électrification en Europe.

2 systèmes à Bâle

3 systèmes à Genève quand CEVA sera en service, on se pose la question d’en supprimer un car le cas n’a jamais existé.

2 systèmes pour la desserte Tessin-Lombardie

Nouvelles traversés alpines, protection anti-incendie dans les tunnels.

Généralisation des réseaux SBahn enterrés dans les grandes villes(Paris, Münich, Zürich, Istambul...)

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Demande en rapidité

Temps d'arrêts réduits, horaire cadencé, demande de puissance pour rattraper l’horaire et ne plus perturber l’horaire.

Les clients ne veulent pas de changer de train (sauf en Suisse oùl'horaire cadencé est un modèle du genre).

Fractionnement et recomposition des rames

Apparition des équipements multi-modes (hybrides)Nouvel AGC de la SNCF existe en version diesel et électriquePrototype Alstom LirexTramway de Kassel

Besoin de faire cohabiter deux modes de traction d’où impératifsd’encombrement réduit.

Le Transformateur de l’AGC hybride devra être installé dans l’espacevoyageur sans diminuer le nombre de places assies (montage en toiture)

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Exigences et attentes:

Constructeurs de Matériel ferroviaire:Prix réduit,Coûts Totaux (Life Cycle costs réduits et maîtrisés)

Exploitants de Réseaux:Rentabilité:

Valeur à la revente

Le maximun d'espace est réservé aux clients, comparaison des rames SBahn de Zürich d'ancienne et nouvelle génération.

Disparition du marché des locomotives voyageurs:Il ne monte personne dans une locomotive.

Généralisation des automotrices, maximisation de l'espace réservé aux clients

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Segmentation du marché

Sur les 7 segments communément identifiées sur le marché ferroviaire, seuls 4 utilisent des transformateurs de traction:

Transport de marchandisesRER et desserte régionalesDesserte inter-régionale IR et intercité ICDesserte à grande vitesse.

Les métros et systèmes hectométriques(LRVs) n’utilisent pas de transformateursde traction. Un micro-marché apparaît avec les trams-trains circulant hors des villes surles voies ferrées “lourdes” et traversant la ville sur les voies tramways (Karlsruhe, Saarbrücken, Kassel, projets à Mulhouse, Luxembourg et Genève…) Siemens

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Transport de marchandises

Longues distances; > 500 km1 tonne sur 2 en Suisse provient de l’étranger et y repart.1 tonne sur 2 en France franchit au moins une frontière

Franchissement des frontières électriques:Généralisation des machines multi-systèmes (de 2 à 4)

Chaque constructeur a développé sa plate-forme:Bombardier TraxxSiemens TaurusAlstom Prima

Puissance unihoraire élevée (traversées alpines)Changement de systèmes en pleine voie sans arrêt en gare(France, Belgique) ou minimisation de l’arrêt en gare pour changement d’équipe.Généralisation des chaînes de traction AC asynchrones, trèsvolumineuses, obligation de monter les transformateurs sous caisseet de minimiser voire supprimer les interférences avec le plancherde la locomotive.

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Réponse du constructeur

Transformateurs montés sous caisse.Transformateur modulaire multi-systèmes avec interfaces mécaniques standardisées avec la locomotive plate-forme:

Gamme de transformateurs différents montables sous la même caisse.Toutes les locomotives en commande pour l’Europe sont multi-systèmes

Suppression des éléments devenus redondants donc couteux et encombrants.

Utilisation des enroulements de traction comme selfs en courant continu.

RE 484 CFF, E 402 C, brevet ABB Sécheron.

Minimisation des interfaces, le transformateur inclut tous les périphériques.

Réfrigération: circuit d’huile et pompes, Circuit de refroidissement: Aéro-réfrigérants et ventilateurs.Contrôle

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Transformateur « tolérant »Réserve de puissance pour « coup de collier »:

Pics de températuresIsolation renforcéeRéfrigération sur-dimensionnée

Pilotage en températurePré-réfrigération

Optimisation poids-encombrement:Une loc AC/AC moderne délivre 6400 kW au lieu de 4400 kW en AC/DC à poids constant.Le transformateur est désormais sous-caisse et non plus vertical et son poids est inférieur de 20 %.

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Locomotives multi-systèmes

BR 185 (DB)15 kV, 25 kV

Cl 92 (UK)25 kV, 750 V

Alp 46 (USA)11 kV, 12 kV, 25 kV

25 Hz et 60 Hz

Machines réservées exclusivement au trafic marchandises et inaptes au trafic voyageur (aucune possibilité d’alimenter le train en énergie).Poids max 90 t

Références ABB.

Re 484 (CFF)15 kV, 25 kV1.5 kV, 3kVE 402 C (FS)

15 kV, 25 kV1.5 kV, 3kV

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RER, SBahn,

Course moyenne 40 km voire 80 si traversée de l'hypercentreurbain.La totalité de la longueur du train est réservée aux voyageurs

Distance entre arrêt de l'ordre de 2.5 km, vmax 140 km/hGénéralisation des matériels à deux niveaux

Exemples:Flirt (Stadler), transformateur monté en toitureSbahn Zürich (Siemens) mini-transformateur monté en coin.

Prototype Talgo du premier train à deux niveaux avec intercirculation sur deux niveaux.

Le transfo sera monté sous la caisse devant le premier bogie.

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RER, SBahn,

Exemple des automotrices Nina (Bombardier) BLS Suisse, chainede traction Alstom.

Transformateur monté en toiture,

Pas de protection spéciale.

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Transformateur monté en toiture

ABB Sécheron est le seul constructeur au monde proposant ce mode d’installation.

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Développement Talgo 22

L’eventueltransformateur sera monté en porte-à-faux devant le bogie moteur

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Comparaison des concepts Sbahn Zürich

A longueur de train égale, + 33% de personnes transportées

2005, 4 voitures2 niveaux

4 mini-transfosmontés en coin

1990, 1 loc+ 3 voitures2 niveaux1 Transfo

sous caisse

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Desserte régionale

Course moyenne 60 km, mais performance comparables àl'automobile, vitesse moyenne 60 km/h.Distance entre arrêts de l'ordre de 10 km. vmax 160 km/hLa totalité de la longueur du train est réservée aux voyageurs

Généralisation de la traction répartieFractionnment des puissance

Apparition des matériels hybrides, bi-modes

Exemples:X 60 (Alstom) Transformateur monté en toiture

AGC (Alstom) transformateur monté sous caisse

Rames E-Talent (ÖBB),

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Montage sous-caisse ou en toiture

Modularité pour systèmes d’électrification non-prévus à l’origine (AGC Bombardier)

Poids réduit

Tous systèmes périphériques inclus, y compris parfois pour la réfrigération de l’électronique de puissance (E-Talent ÖBB)

Légéreté, analyse de la valeur.Le transfo monté en toiture participe à la rigidité de la caisse et devient élémentstructurel (X 60 Suède)

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Desserte intercité

Course moyenne supérieure à 200 km.

Distance entre arrêts de l'ordre de 100 km. vmax 200 km/h

La totalité de la longueur du train est réservée aux voyageurs

Exemple: ICN (Bombardier) transformateur plat montésous caisse, et garantie que le transformateur esttoujours plein d’huile quelle que soit l’inclinaison (train pendulaire)

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Comparable à la problématique des locomotives.Réserve de puissance

Pilotage en température

Encombrement

Poids

Modularité

Accessibilté pour Maintenance

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Evolution du concept IC/IR

Train non pendulaire160 km/h max

Longueur utile 80 %6100 kW

1 Transformateur

Train pendulaire220 km/h max

Longueur utile 95 %5200 kW

2 transformateurs(50 % de réserve ou 75 % si unité double)Le marché de la locomotive

voyageurs a disparu en Europe, il reste quelques unités en production pour la France et l’Autriche.

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Desserte très grande vitesse

Course moyenne supérieure à 500km

Distance entre arrêt de l'ordre de 200 km, mais on atteint 800 km

Vitesse dépassant 300 km/h

Apparition des matériels à deux niveaux (TGV Duplex France, et Max Japon)

Tous les nouveaux concepts imposent un matériel sous caisse:Shinkansen (Japon)

ICE 3 Allemagne (Siemens)

Prototype AGV (Alstom France)

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Equipement plat monté sous caisse participant à la stabilité du véhicule (Vitesse commerciale 350 km/h)Essais à 362 km/h sans problèmes.Mise en service prévue 2006.

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Desserte très grande vitesse futur)

Généralisation de la traction répartie.Fractionnement de la puisance et en conséquence multiplication des transformateurs qui seront montés en occupant un encombrement minimum.Protection anti-incendie, d’où renoncement absolu aux huiles silicones (Japon)

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Synthèse de la réponse du constructeur

Installation: Equipement fractionné, discret et sûrCompacité:

Ratio kVA / kg très élevé de l’ordre de 1kVA / kgFonctionnment à températures plus élevéesIsolation

Distances d'isolation réduites, fonctionnement à haute température.Amélioration de la compacité des auxiliaires (Réfrigération) Muti-systèmesReconfiguration simple suivant les systèmes d'électrifications utilisés.Fonctionnement en courant continu.

Utilisation des enroulements BT comme selfs.Suppression de ces selfs

Gain économiuqe, Gain de poids, Economie d'espaceSécurité et Fiabilité

Protection de l'environnment

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Et demain

Le transformateur sera un adaptateur d'énergie et non plus un adaptateur de tension.La tension sera le paramètre de dimensionnement et non plus la fréquence.Il n'y aura plus d'huile.L’équipement sera fractionné et discret.La recyclabilité devra être totale.Le tranfo incorporera davantage de valeur tant fonctionelle questructurelle.De nouveaux matériaux d’isolation solide très performants (haute température et haute rigidité électrique auront vu le jour).On utilisera de nouvelles équations pas nécessairement électro-magnétiques pour le dimensionnement.Carnot restera Carnot ainsi que Lorentz, mais qui remplaceraMaxwell pour notre application?

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ABB: Your Railway Partner

Au terme de cette présentation, je souhaite remercier mon collégue Christian Vetterli pour son aide sur la partie historique de cet exposé

Et aussi tout le personnel d’ABB Sécheron et son directeur Jean-Luc Favre pour la motivation permanente apportée au développement de notre produit et à notre position de leader mondial.

ABB Traction L’influence des Transformers besoins de ... · Durant un exposé en 1902 à Zurich,...

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