Séance
Comment assurer un transfert optimal de l'énergie sur une LGV ?
Pour limiter et vaincre l’effet joule (perte d’énergie dissipée en chaleur due au transport d’électricité), le matériau de la caténaire doit offrir une très bonne conductivité électrique.
Modélisation du circuit d'alimentation électrique du TGV
- 20 min -
- En classe entière - Observer
Rôle de l’enseignant
L'enseignant pourra, selon le temps qu'il souhaite réserver à cette activité, identifier plus précisément les extraits des ressources pertinents pour ce travail (par exemple, dans le mémoire descriptif RTE, pages 14 à 17). Par ailleurs, une aide pourra être apportée à certains élèves en redonnant les lois générales de l'électricité.
Activité de l’élève
Les élèves sont appelés à modéliser le comportement électrique de l’ensemble station électrique/caténaire/train roulant/rail pour le tronçon Angoulême-Bordeaux. À partir des ressources et de leurs prérequis, ils précisent sur le schéma électrique équivalent simplifié les noms et les valeurs des différents éléments. En explicitant leurs hypothèses de calcul, ils expriment la tension UM aux bornes du train, quand celui-ci se déplace.
Consigne
Compléter le schéma électrique de l'ensemble station électrique/caténaire/train roulant/rail pour le tronçon Angoulême-Bordeaux en nommant les éléments et en indiquant les données connues.
Donner l'expresion littérale de la tension UM aux bornes du moteur du train en fonction de la distance dtrain qui sépare le train des sous-stations électriques.
Extraits d'une thèse de doctorat en mécanique portant sur la modélisation du comportement dynamique du couple pantographe-caténaire.
Fichiers à télécharger
systeme_pantographe_catenaire_up1m1r1.pdf [pdf - 508.26 KB]
Ce mémoire décrit en détail le projet de la création de la double ligne aérienne à 400 000 volts de raccordement de la sous-station ferroviaire de Clérac sur la ligne à 400 000 volts Cubnezais-Plaud.
Fichiers à télécharger
memoire_descriptif_up3m1da1.pdf [pdf - 2.83 MB]
Simulation du circuit d'alimentation électrique du TGV
- 40 min -
- En groupe - Simuler
Activité de l’élève
À l’aide du modèle virtuel mis à leur disposition, les élèves sont invités à décrire la démarche qu’ils envisagent pour simuler l’évolution de la tension UM aux bornes du train en fonction de la distance dtrain qui le sépare des sous-stations, pour le tronçon Angoulême-Bordeaux. Ils identifient les paramètres importants de la simulation, mettent en œuvre la démarche envisagée et simulent la tension UM. Ils tracent l’évolution de la tension UM par rapport à la distance qui sépare le train des sous-stations. Ils effectuent par la suite d’autres simulations, en utilisant différents matériaux pour la caténaire et les rails, et comparent les résultats obtenus. Les élèves concluent alors sur le choix du matériau de la caténaire.
Astuce pour l’élève
Le modèle Sinusphy, mis à la disposition des élèves, leur offre la possibilité de paramétrer les résistances linéiques de la caténaire et du rail, la distance entre les stations et le courant absorbé par le train. Il leur donne également la capacité de modifier la valeur de la tension d’origine des stations. Les élèves observent ainsi les effets de ces paramètres sur l’évolution de la tension de la caténaire. Ils peuvent tester différents matériaux en connaissant la résistance linéique et en déduire le meilleur couple caténaire/rail.
Ce modèle Sinusphy, mis à la disposition des élèves, leur offre la possibilité de paramétrer les résistances linéiques de la caténaire et du rail, la distance entre les stations et le courant absorbé par le train.
Fichiers à télécharger
modele_sinusphy_up3m2da1.zip [zip - 3.96 KB]