PARTIE ELECTRIQUE - 2

Schéma des auxiliaires

L'utilisation de moteurs de traction auto-ventilés et les dispositions retenues pour l'installation de l'ensemble transformateur-self, du groupe redresseur et des résistances de stabilisation conduisent à un schéma d'auxiliaires extrêmement simple (figure 31) en comparaison avec le schéma des BB16000. Il suffit en effet de prévoir :

• - Un groupe moto-pompe à huile pour la circulation d'huile de l'ensemble transformateur-self de lissage
• - Deux groupes ventilateurs pour la ventilation en série des ensembles :
  1. transformateur - self de lissage
  2. redresseurs principaux
  3. résistances de stabilisation
• - Un groupe compresseur
• - Enfin,deux ponts à thyristors permettent d'assurer, l'un, la régulation de la charge de la batterie d'accumulateurs 72V, l'autre, la régulation de la charge de la batterie d'excitation pour la marche en freinage rhéostatique d'urgence.

1-Transfo des auxiliaires 2-Groupe convertisseur Arns et charge batterie 3-Groupes moteurs-ventilateurs des moteurs de traction 4-Groupe moteur-ventilateur de réfrigérants d'huile 5-Groupe compresseur 6-Groupe moto-pompe à eau 7-Groupe moto-pompe à huile 8-Réchauffeurs d'eau 9-Réchauffeur d'anode		10-Enroulement de chauffage, transfo principal 11-Groupe compresseur 12-Groupe moto-pompe à huile 13-Transfo d'intensité d'alimentation des moteurs-ventilateurs     des blocs redresseurs et de réfrigérants 14-Groupes moteurs-ventilateurs des blocs redresseurs     et des réfrigérants

La figure 31 fait apparaître que le schéma des auxiliaires est traité sans faire appel à aucun appareil électromécanique.

a) Groupe moto-pompe à huile (type 149F déjà utilisé sur un très grand nombre de locomotives monophasé)
Il est entraîné par un moteur asynchrone, à phase capacitive permanente, qui est alimenté à partir d'une prise du secondaire chauffage par l'intermédiaire d'un fusible.

b) Groupes moto-ventilateurs (Type VO46)

On peut obtenir une régulation très simple et très sûre du débit de ventilation en fonction de l'intensité absorbée par le circuit principal. Il suffit d'alimenter le moteur d'entraînement à partir d'un transformateur d'intensité, dont le primaire est traversé par le courant principal. La courbe de la figure 32 montre la variation du débit des ventilateurs en fonction de l'intensité. Dans le cas de la marche en traction, la régulation de la ventilation est assurée par le transformateur d'intensité. Dans la marche en freinage par récupération, les ponts à thyristors sont utilisés pour deux circuits différents. Aussi, le primaire du transformateur d'intensité est constitué par le circuit d'excitation et le schéma réalisé permet d'alimenter les moteurs de ventilateurs sous la tension la plus élevée : - soit la tension du groupe transformateur d'intensité-redresseur - soit la tension du talon de la résistance de stabilisation. On obtient ainsi, très simplement et de façon entièrement statique, l'adaptation de la ventilation aux conditions d'utilisation des ponts à thyristors. Enfin, dans la marche en freinage rhéostatique d'urgence, la régulation de la ventilation se trouve assurée, sans aucune modification au schéma, par l'limentation des groupes ventilateurs à partir de la tension délivrée par le talon des résistances de freinage. c) Groupe compresseur (type BA5-72M) Il est entraîné paer un moteur série à basse tension alimenté par l'intermédiaire d'un pont mixte dont la commande assure la mise sous tension et la limitation d'intensité au cours du démarrage, disposition qui permet de supprimer le contacteur et la classique résistance série.

L'installation de la BB15000 a été étudiée en vue de réduire dans toute la mesure du possible le câblage de puissance sur caisse et les circuits de ventilation (fig33).
La totalité de l'appareillage a été concentré en un bloc unique dont une partie forme gaine de ventilation et contient en partie basse les ponts à thyristors et, en partie haute, les résistances de stabilisation.

L'air de ventilation de ces éléments est aspiré au travers des réfrigérants d'huile de l'ensemble transformateur-selfs dont la forme a été tout spécialement étudiée pour s'adapter à l'installation du bloc.

• - la forme particulièrement allongée des réfrigérants permettant la répartition uniforme de l'air à l'entrée du bloc central,
• - le groupement des bornes du transformateur à la partie supérieure de la cuve et leur raccordement direct au câblage du bloc, disposition qui permet de réduire, aux seules liaisons "bloc central - moteurs de traction", le câblage de puissance sur caisse,
• - la forme du conservateur lui permettant de se loger dans un angle du bloc. A la partie supérieure, la borne 25 kV vient se raccorder directement à la traversée HT de la toiture. La protection de la liaison est assurée par un manchon condensateur.

L'installation de la locomotive est complétée par :

• - un bloc pneumatique groupant l'ensemble des appareils à air comprimé.
• - un bloc "batteries" qui groupe :
  • - la batterie de commande à 72 V,
  • - la batterie 20 V d'excitation en freinage d'urgence,
  • - les dispositifs de charge de ces batteries,
  • - le tableau batterie et
  • - le dispositif de mise en route de la locomotive (réservoir de secours - compresseur auxiliaire)
• - le compresseur principal.

IV - LE BLOC CENTRAL D'APPAREILLAGE

Ainsi que nous l'avons indiqué précédemment, le bloc central renferme la totalité de l'équipement de puissance et auxiliaire de la locomotive dont la figure 34 fait apparaître la disposition. L'ensemble de l'appareillage, contacteurs, inverseurs, etc. est contenu dans l'un des compartiments.

Les appareils sont fixés sur une charpente très simple, constituée uniquement par quatre barreaux-supports maintenus en partie centrale par deux montants tubulaires qui constituent également les arrivées d'air comprimé pour l'appareillage électropneumatique. On remarque en partie basse, la barre à bornes de puissance du bloc dont les shunts permettent le raccordement direct au bornier du transformateur sur lequel se trouve groupé l'ensemble des bornes : "secondaires traction" - "self de lissage" "chauffage" et "auxiliaires". De part et d'autre de cette barre à bornes prennent place les transformateurs d'alimentation des groupes ventilateurs.

En partie haute, se trouvent alignés les "départs puissance" (alimentation des moteurs de traction).
Les panneaux de relais haute tension, basse tension, boîte à clés de verrouillage et bornier basse tension viennent compléter l'installation de ce compartiment.

Le deuxième compartiment du bloc central est essentiellement réservé à l'installation des redresseurs principaux. Il n'y a pas de bloc redresseur séparé. Les barres de connexions montées sur profilés en verre-polyester constituent une simple charpente sur laquelle viennent se fixer les ensembles doubles diodes ou thyristors.

La section inférieure de ce compartiment se trouve raccordée, par l'intermédiaire d'un profilé caoutchouc souple, à la gaine de ventilation portée par le groupe transformateur-self qui canalise l'air de ventilation depuis les réfrigérants d'huile.
Le compartiment redresseur est séparé en 2 parties par une cloison verticale. On obtient ainsi l'indépendance des circuits de ventilation en cas d'isolement d'un moteur de traction.
La ventilation est assurée par un groupe moteur-ventilateur hélicoïde à axe vertical. Ce groupe est monté sur segments de glissement permettant un pivotement pour visite des balais. Un verrou de positionnement et des vis de blocage immobilisent le groupe en fonctionnement normal.

Au refoulement de chaque groupe ventilateur, est disposé une résistance de stabilisation et l'air chaud est ensuite refoulé à l'extérieur de la locomotive par un lanterneau amovible muni de persiennes mobiles.
Il convient de signaler que nous avons fait mettre au point la ventilation de ce compartiment par le Laboratoire de ventilation des Usines de JEUMONT NORD. A cet effet, une maquette du bloc et des circuits de ventilation a été réalisé à échelle 1/2. Ces essais ont permis de définir les aménagements qu'il convenait d'apporter au circuit étudié pour améliorer notablement les conditions de ventilation.
Citons entre autres, la mise au point d'un redresseur d'air au refoulement des ventilateurs permettant un gain sérieux sur le débit et une bonne répartition de la ventilation des résistances de freinage.

Enfin, à l'extrémité du bloc, un compartiment est réservé à l'installation d'un châssis recevant l'ensemble des tiroirs électroniques. Une travée de ce châssis contient les dispositifs de commande des thyristors des ponts principaux et de shuntage.
L'autre travée contient les ensembles éléctroniques suivants : alimentation stabilisée, dispositif de vitesse indiquée, régulateur d'intensité, dispositif de commande du groupe compresseur. Un emplacement est réservé dans ce compartiment pour l'installation du dispositif de préannonce.
Enfin, les relais de blocage rapide des thyristors sont également groupés dans ce châssis.
Les circuits basse tension de la locomotive sont raccordés au bloc principal par des coupleurs.

Les circuits intéressant les ensembles électroniques sont passés sous caisse en câbles torsadés, blindés, isolés, et raccordés au bloc par coupleurs 3 broches dont l'une est utilisée pour assurer la continuité du blindage.
Nous terminerons cette description en indiquant que l'accessibilité à l'appareillage est assuré par une porte unique équilibrée à axe horizontal (figure 36), qui permet la visite sans aucune gêne due aux montants verticaux. Les figures 37 et 38 donnent respectivement les vues côté appareillage et côté redresseurs principaux.

Cliquer sur l'image pour agrandir

V - LES REDRESSEURS PRINCIPAUX

Nous avons vu précédemment les impératifs qui nous ont guidé dans le choix du schéma de la locomotive : 2 ponts à thyristors par moteur, l'un tout thyristors (permettant le fonctionnement en onduleur), l'autre mixte.
Compte tenu des caractéristiques du moteur de traction (1500 V 1550 A en régime continu) nous avons été conduits pour diminuer le nombre des composants, à utiliser des éléments de calibre élevé : thyristors et diodes "pressés double face" dont les caractéristiques sont les suivantes :

Les composants	Ensemble radiateur - diodes	Ensemble radiateur - thyristors - bloc de commande

Les dispositifs "résistance - capacité" de protection de ces semi-conducteurs sont moulés dans un bloc verre-polyester dont la fixation sur la diode ou le thyristor lui-même constitue également la connexion. Ajoutons que pour les thyristors, ce bloc contient également les accessoires de comande tel que le transformateur d'impulsion. Le primaire de ce transfo est alimenté par un petit coupleur basse tension. La figure 42 donne le schéma complet de l'ensemble redresseur pour un moteur de traction

Bloc de commande des thyristors

Le dispositif de commande des thyristors principaux comprend deux parties essentielles : - d'une part, l'allumeur dont le rôle est de produire l'impulsion d'allumage qui est distribuée à chaque thyristor par l'intermédiaire de son transformateur d'impulsion. - d'autre part, le déphaseur qui fixe la position de l'impulsion d'allumage par rapport au "0" de la sinusoïde, permettant ainsi d'obtenir la valeur de tension désirée. a) L'allumeur Le principe retenu pour ce type d'allumeur consiste:

1°) En ce qui concerne la charge, par un secondaire dont la tension est en opposition de phase avec la tension anodique A (courbe B en pointillés). A partir de ce secondaire (fig44a) deux diodes D3 D4 permettent de charger le condensateur C5. Si aucune modification de ce circuit n'intervenait, ce condensateur resterait chargé. 2°) En ce qui concerne la décharge, par un thyristor unique Th1 qui permet, lorsque l'on excite son électrode de commande, de décharger le condensateur C5 dans tous les primaires des transformateurs d'impulsion.

	L'électrode de commande du thyristor Th1 est alimentée à partir d'une source à courant continu grâce au transistor T3 qu'il convient de rendre conducteur au moment opportun, en polarisant sa base. On utilise à cet effet un deuxième transistor T1 dont la base est attaquée par la tension de commande. Lorsque la tension de commande est telle que le transistor T1 est conducteur, aucun courant ne circule dans la base du transistor T3 qui se trouve ainsi bloqué.
Lorsque la tension de commande est nulle ou négative, le courant base-émetteur s'annule et le transistor T1 est bloqué. La base du transistor T3 se trouve alors polarisée et le transistor T3 devient conducteur. En définitive, l'impulsion d'allumage des thyristors de puissance se trouve provoquée dès que la tension de commande Uc s'annule pour devenir négative. On parvient à ce résultat en utilisant une tension sinusoïdale décalée de 90° par rapport à la sinusoïde A (fig 46).

Ce procédé permet ainsi de débloquer un pont de thyristors. Or dans le cas de la locomotive BB15000, il faut, en traction débloquer successivement les thyristors du pont complet, les thyristors du pont mixte, les thyristors de shuntage.
Chacun de ces ensembles possède son allumeur et son déphaseur.
Il suffira donc de polariser de manière convenable la base du transistor T1 de chaque déphaseur pour obtenir le déblocage successif des trois ensembles considérés.

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Bibliographie :
1 - RGCF Octobre 1967 - La locomotive bi-courant CC21000 et ses dérivées à courant continu et monophasé.
2 - RGCF mai 1965 - Les locomotives BB16500 à récupération
- Documents D.E.T.E.

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