Annales gratuites Bac STI Génie Mécanique : Questions de cours

Locomotive multitension européenne

Ce sujet porte sur l'étude de quelques solutions technologiques retenues pour la réalisation d'une locomotive multitension européenne.

Les "corridors fret", souhaités par la communauté européenne et réalisés par les réseaux ferroviaires internationaux, exigent des locomotives "passe frontières" capables de fonctionner sous des réseaux différents :
alimentations françaises :                        25 kV ; 50 Hz           monophasé

                                      ou                     1 500 V                    continu

alimentations belges et italiennes :           3 000 V                   continu

alimentations allemandes et suisses :        15 kV ; 16,66 Hz      monophasé

La locomotive et sa charge sont entraînées par des moteurs asynchrones tétrapolaires alimentés par des onduleurs autonomes à U/f constant afin de permettre la variation de la vitesse de rotation.

Questions de cours

1. Quel dispositif permet de réaliser une conversion alternatif / alternatif sinusoïdale 15 kV / 3 300 V ?
2. Quel type de convertisseur permet d'obtenir une tension continue à partir de cette tension sinusoïdale de 3 300 V ?
3. Quel type de convertisseur permet d'obtenir une tension continue variable à partir d'une tension continue fixe ?

I - JUSTE EN UN COUP D'OEIL

1. Convertisseur alternatif / alternatif : transformateur

2. Convertisseur alternatif / continu : pont redresseur

3. Convertisseur continu fixe / continu variable : hacheur série

II - LES RESULTATS commentes et DETAILLES

1. Un transformateur est un convertisseur statique qui permet de transformer une tension sinusoïdale de valeur efficace 15 kV en une tension sinusoïdale de valeur efficace 3 300 V sans changement de fréquence.

2. Un pont redresseur permet de transformer une tension sinusoïdale de valeur efficace 3 300 V en une tension redressée. Un condensateur de filtrage, en parallèle avec la charge et de capacité convenablement choisie, permet de rendre cette tension continue.

3. Un hacheur série permet de transformer une tension continue fixe en une tension de valeur moyenne réglable par action sur le rapport cyclique.

III - Les competences exigibles

1. Le transformateur

Connaissances scientifiques :
● Citer le rôle des transformateurs dans le transport et la distribution de l'énergie électrique.

2. Redressement, redressement commandé

Connaissances scientifiques :
● Notions sur le redressement double alternance des tensions.
● Citer l'effet d'un condensateur sur la forme de la tension de sortie d'un pont de diodes.
● Citer le rôle d'un pont redresseur.

3. Hacheur série

Connaissances scientifiques :
● Citer le rôle d'un hacheur série.