{{{sourceTextContent.title}}}

Les transformateurs de traction alimentent en énergie électrique les systèmes d'électrification ferroviaire

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Transformateur de traction

{{{sourceTextContent.description}}}

Un transformateur de traction est un transformateur spécialisé conçu pour alimenter en énergie électrique les systèmes d’électrification ferroviaire, notamment les locomotives électriques, les réseaux de métro, les tramways et les réseaux ferroviaires à grande vitesse. Il convertit la tension du réseau public en la tension requise par les systèmes de traction ferroviaire et est conçu pour résister aux fluctuations fréquentes de charge, aux courts-circuits, aux surtensions, aux vibrations et aux conditions environnementales difficiles.

Les transformateurs de traction peuvent être installés :
- dans des postes de traction (au sol)
- À bord des locomotives électriques ou des rames électriques (EMU)

Principe de fonctionnement
Un transformateur de traction reçoit du courant alternatif haute tension provenant du réseau public et l'abaisse à la tension requise pour l'électrification ferroviaire ou l'équipement de traction embarqué.

Transformateur de traction de sous-station
1. Reçoit le courant haute tension provenant du réseau public.
2. Abaisse la tension à la tension de distribution ferroviaire.
3. Alimente les systèmes de caténaires aériennes ou les réseaux à troisième rail.
4. Fournit une alimentation stable aux trains circulant sur le réseau ferroviaire.

Transformateur de traction embarqué
1. Reçoit l’énergie provenant de la caténaire aérienne ou du pantographe.
2. Abaisse la tension pour les convertisseurs de traction.
3. Les convertisseurs alimentent les moteurs de traction et les systèmes auxiliaires.
4. Permet l’accélération, la marche en régime de croisière, le freinage par récupération et l’alimentation des systèmes auxiliaires.

Composants principaux

Noyau magnétique
·Noyau en acier au silicium CRGO de haute qualité
·Construction à chevauchement étagé à faibles pertes
·Conçu pour un faible niveau sonore et un rendement élevé

Enroulements
·Conducteurs en cuivre ou en aluminium
·Résilience mécanique élevée

Enroulements secondaires multiples pour :
·Convertisseurs de traction
·Systèmes d’alimentation auxiliaires
·Charge des batteries
·Chauffage, ventilation et climatisation (CVC)

Système d’isolation
·Isolation papier-huile (transformateurs de sous-station)
·Isolation de type sec ou à la résine (certaines installations en intérieur)
·Rigidité diélectrique élevée
·Isolation renforcée contre les surtensions de commutation

Système de refroidissement
Les méthodes de refroidissement courantes comprennent :
·ONAN – Huile, air naturel
·ONAF – Huile, air naturel forcé
·OFAF – Huile, air forcé
·OFWF – Huile, eau forcée
·AN – Air naturel (type sec)
·AF – Air forcé (type sec)
Les transformateurs de traction embarqués utilisent souvent un refroidissement à air forcé ou à huile forcée en raison des contraintes d’espace et de poids.

Caractéristiques techniques types
·Puissance nominale : 500 kVA – 60 MVA
·Tension primaire : 11 kV – 220 kV (sous-station) ; 15 kV ou 25 kV CA (entrée embarquée)
·Tension secondaire : adaptée aux convertisseurs de traction ou aux lignes d'alimentation ferroviaires
·Fréquence : 16,7 Hz, 25 Hz, 50 Hz ou 60 Hz (selon le système ferroviaire)
·Refroidissement : ONAN, ONAF, OFAF, OFWF, AN, AF
·Isolation : à papier imprégné d’huile ou de type sec
·Changeur de prises : hors circuit ou en charge (selon l’application)
·Impédance : optimisée pour la traction

Caractéristiques principales
·Haute capacité de surcharge
·Excellente résistance aux courts-circuits
·Conçu pour des charges cycliques et à variation rapide
·Compact et léger (en particulier les modèles embarqués)
·Haute résistance aux vibrations et aux chocs
·Faible niveau sonore et faibles pertes
·Fonctionnement fiable dans des conditions environnementales difficiles
·Longue durée de vie avec un entretien réduit

Applications
·Trembles à grande vitesse
·Réseaux de métro
·Tramways urbains
·Locomotives électriques
·Rames automotrices électriques (RAE)
·Chemins de fer de fret
·Sous-stations de traction ferroviaire
·Transport ferroviaire industriel
·Systèmes ferroviaires miniers

Avantages
·Fournit une alimentation fiable pour l’exploitation ferroviaire
·Permet une accélération rapide et un freinage par récupération
·Rendement élevé et faibles pertes de fonctionnement
·Construction robuste adaptée aux environnements ferroviaires exigeants
·Conceptions flexibles adaptées aux différents systèmes d’électrification ferroviaire
·Fiabilité opérationnelle élevée et longue durée de vie

Considérations de conception
Les transformateurs de traction sont conçus pour résister à :
·Des cycles de surcharge fréquents
·Des pics de tension liés aux opérations de commutation
·Les harmoniques générées par les convertisseurs électroniques de puissance
·Les vibrations et chocs mécaniques
·Les fortes variations de température ambiante
·Un espace d’installation limité (notamment à bord)
·Les exigences en matière de sécurité incendie

Normes applicables
Les normes internationales courantes comprennent :
·CEI 60076 – Transformateurs de puissance
·CEI 60310 – Transformateurs de traction et inductances
·CEI 61373 – Applications ferroviaires – Matériel roulant – Essais de chocs et de vibrations
·CEI 60571 – Équipements électroniques utilisés sur le matériel roulant
·Série IEEE C57 (le cas échéant)
·Spécifications des opérateurs ferroviaires et des chemins de fer nationaux

Système d’alimentation de traction type
·Un système d’alimentation de traction ferroviaire se compose généralement des éléments suivants :
·Raccordement au réseau public
·Appareillage haute tension
·Transformateur de sous-station de traction
·Équipements de protection et de commande
·Caténaire aérienne ou système à troisième rail
·Pantographe ou collecteur de courant
·Transformateur de traction embarqué (systèmes à courant alternatif)
·Convertisseur de traction
·Moteurs de traction
·Systèmes d’alimentation auxiliaires

Résumé
Un transformateur de traction est un transformateur haute performance spécialement conçu pour les systèmes d’alimentation ferroviaires. Qu’il soit installé dans un poste de traction ou à bord d’un train, il assure une transformation de tension efficace et fiable tout en résistant aux conditions électriques, thermiques et mécaniques exigeantes du service ferroviaire. Sa conception spécialisée garantit un fonctionnement sûr, efficace et fiable des systèmes de transport ferroviaire modernes à travers le monde.