TP TGE Le freinage rhéostatique. 4h Fiche pédagogique

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1 TP TGE Le freinage rhéostatique. 4h Fiche pédagogique Système : FERELEC Lieu d activité : Labo. d essais de systèmes Définition des tâches confiées à l élève Enoncé des objectifs de formation Prérequis : Connaissances Compréhension : Connaissances des différents modes de freinage (théorie) Installer des mesurages Utiliser un oscilloscope numérique En ayant à votre disposition : Le système FERELEC Le dossier technique du système FERELEC avec les schémas de principe La notice d utilisation du logiciel de pilotage du système Les appareils de mesure et les notices correspondantes Vérifier la réversibilité du convertisseur électromécanique d'énergie (moteur/génératrice). justifier les solutions technologiques qui permettent le stockage et/ou la dissipation de l'énergie. On vous demande : Des montages méthodiques et clairs Un compte rendu soigné à remettre à la fin de la séance Une analyse qualitative et quantitative des performances du dispositifs étudié Application : Installer des mesurages pertinents Mener des essais Interpréter des mesures Critères d évaluation : Aucune erreur de câblage Utilisation correcte des lois physiques Exactitude des mesures et des relevés Oscillogrammes commentés Analyse pertinente des résultats obtenus et conclusions Qualité du compte-rendu (présentation, rédaction) Evaluation, analyse : Montrer l influence du freinage rhéostatique sur la vitesse Analyser les circuits de puissance Evaluation : Note : Temps : Nom(s) de l élève : Prévu : 4h Passé : FERELEC 1/9

2 TP Le freinage rhéostatique. T.P. Situation Système de traction avec une source monophasée et utilisant des moteurs à courant continu alimentés par l intermédiaire de groupes statiques. Problème Les locomotives sont équipées de différents dispositifs de freinage : - électrique : rhéostatique ou par récupération, - à courants de Foucault, - électro-pneumatique et mécanique. Lors d un trajet, la conjugaison ou non des différents procédés de freinage est mise en œuvre en fonction du besoin. Celui-ci peut être : - un freinage d urgence, - un freinage de ralentissement en vue d obtenir l arrêt ou non, - un freinage en descente de manière à stabiliser la vitesse. La conjugaison des freins est destinée à répartir l effort de freinage à réaliser sur les bogies moteurs entre le frein électrique (rhéostatique ou à récupération), le frein à courants de Foucault et le frein à friction, en tenant compte des possibilités, de l état et des limitations imposées pour chacun de ces trois freins ainsi que de la vitesse du train. En fonction de la vitesse du train et de l effort maximal disponible par chaque dispositif de freinage, les consignes sont élaborées. A noter, que lors d une demande de freinage, il peut se produire un phénomène d enrayage. D autre part, lors d un freinage électrique par récupération, il se pose le problème de réversibilité des stations et sous-stations. On propose donc d étudier le freinage rhéostatique pour différentes conditions de charges et de montrer l influence sur la vitesse de ce type de freinage. Pour bien comprendre les transferts d énergie, la traction et la marche sur l erre (1) (à consigne de courant nulle) seront à l étude. Pour information : (1) erre : n. f. (ancien français errer, marcher) Marine : vitesse restante d un navire, moteur arrêté ou voiles amenées. Dans notre étude, passage de la traction au freinage. Les locomotives sont équipées de plusieurs moteurs, au cours d un trajet, ceux-ci peuvent être couplés en série ou en parallèle et dans différents modes d excitation. FERELEC 2/9

3 Etude Configuration d étude Sources en série Moteurs en série Commande synchronisée des deux ponts 1. Effectuer une mise en fonctionnement en mode traction, noter l état des contacteurs K à KM9, puis passer en mode freinage rhéostatique et effectuer le même travail. 2. Etudier le schéma de puissance «développé» (voir «2 documents réponse N 1») et à l aide du document ressource, rechercher les positions des contacts du commutateur complexe permettant d obtenir la configuration d essai souhaitée, ainsi que l état des contacteurs (de K à KM6). Tracer en couleur les différents circuits. 3. Compléter, sur le document réponse n 2, les schémas simplifiés de principe du circuit de puissance pour la configuration d essai, en traction et en freinage. Mesures et essais 4. Relever l évolution de la vitesse n=f(t) et la consigne de courant donc de couple I=f(t) pour le cycle suivant : marche en mode traction pour une consigne de 2,75 V (soit 27.5 A), régime établi puis freinage par arrêt libre. Commenter les oscillogrammes, en précisant notamment les durées des différentes phases transitoires. 5. Refaire le même essai et ne relever que la vitesse n = f(t) pendant la phase de freinage. Imprimer l oscillogramme puis le commenter. Mode opératoire Vérifier la connectique du système. Mettre sous tension, exécuter le logiciel de pilotage. Mettre en place l oscilloscope numérique et la pince ampéremétrique. Choisir la configuration d essai : Sources en série Moteur en série Choisir le type de pont : Pont P1 mixte Pont P2 mixte Choisir le mode d exploitation : Commande synchronisée des deux ponts Choisir le mode de marche : FERELEC 3/9

4 Suivi de consigne Pour obtenir un freinage en arrêt libre, cliquer sur freinage en bas et au centre de l écran supervision. Choisir le mode de freinage : Cliquer sur arrêt libre Pour obtenir un arrêt par freinage rhéostatique, cliquer sur freinage en bas et au centre de l écran supervision. Choisir le mode de freinage : Cliquer sur freinage rhéostatique Sur l écran de supervision, si la consigne est à 0 cela correspond à une consigne de courant nulle. Le freinage n est donc pas contrôlé. Pour maîtriser le freinage par freinage rhéostatique, il faut donner une consigne de courant donc de couple en augmentant la valeur de la consigne à l aide de la souris ou du clavier. 6. Freinage rhéostatique à consigne de courant nulle (marche sur l erre) : relever puis imprimer, l évolution de la vitesse n=f(t), la consigne de courant I=f(t) dans le pont V1 et le courant dans la résistance de freinage. Commenter qualitativement et quantitativement vos oscillogrammes. Comparer l allure de la vitesse dans la phase transitoire d arrêt libre à celle d arrêt par freinage rhéostatique à consigne nulle. 7. Freinage rhéostatique par consigne progressive de 2,5 V soit 25 A : relever puis imprimer, l évolution de la vitesse n=f(t) et la consigne de courant I=f(t) dans le pont V1. Montrer que le courant est dissipé dans la résistance de freinage, relever la vitesse en fonction du temps et le courant dans l induit. Commenter qualitativement et quantitativement vos oscillogrammes. Comparer l allure de la vitesse en arrêt libre à celle en arrêt par freinage rhéostatique. 8. On entraîne maintenant, en descente, «le train» par la génératrice de profil de voie. La génératrice de profil de voie : elle permet de simuler dans la configuration suivante une voie dont la pente est de 10%. Mode opératoire Mettre en service le groupe variateur et génératrice par appui sur le bouton marche génératrice sur la porte de l armoire. A l aide du boîtier de commande en tension par potentiomètre du variateur de la génératrice, faire tourner la génératrice. Repérer le sens de rotation du mécanisme, il faut que ce soit le même sens que lors du fonctionnement en traction (simulation d une descente), sinon inverser le sens de rotation. Lorsque tout est configuré : A l aide du boîtier de commande, donner une consigne de 10 V, ce qui correspond à 10 % de pente. Sur l écran de supervision, cliquer sur freinage Choisir le mode de freinage : FERELEC 4/9

5 Cliquer sur freinage rhéostatique Donner une consigne de freinage de 10 A puis toutes les 40 secondes envoyer successivement une consigne de 20 A et de 30 A. Relever l allure de la vitesse n=f(t), la consigne de freinage I=f(t) et commenter vos oscillogrammes. Qualifier le freinage réalisé. 9. Après avoir effectué les mesures, tracer, sur le document réponse n 2, le sens du courant pendant les différentes phases, traction et freinage. FERELEC 5/9

6 XP V1 V KM V K KM K KM3 KM3 KM5 21 XP K XP XP K XP 19 XP Rf 4 3 L1 KM5 - + Rf KM4 XP 12 XP 13 XP 14 XP XP KM4 FERELEC 6/9

7 XP V1 V KM V K KM K KM3 KM3 KM5 21 XP K XP XP K XP 19 XP Rf 4 3 L1 KM5 - + Rf KM4 XP 12 XP 13 XP 14 XP XP KM4 FERELEC 7/9

8 Sources en série Moteurs en série T V1 V2 Rf Rf Sources en série Moteurs en série Freinage rhéostatique T V1 V2 Rf Rf FERELEC 8/9

9 Circuit de puissance Commutateur complexe N contacts Positions demandées Circuit de commande Circuit de commande N contacts Positions demandées Contacts Sources Moteurs 1-2 indépendantes indépendants en parallèle en série en série en parallèle en parallèle en série signifie contact établi Pour voir les résultats : Cliquez ici! Pour voir la table des TP : Cliquez ici FERELEC 9/9