• LE CONDENSATEUR ÉLECTRIQUE

    Ce composant a pour fonction de stocker et de concentrer de l’électricité d’où son nom : “condensateur électrique”. La pile et la batterie sont une forme de condensateur électrique qui restitue de l’électricité.

    Le condensateur électrique (symbole C) est utilisé pour des applications électriques et électroniques en association avec d’autres composants tels que des résistances (R), des inductances ou selfs (L), des semi-conducteurs (SC). Le condensateur inclut un isolant, des électrodes, des connexions de sortie, un enrobage étanche.

    Généralement, la résistance (R) se présente sous la forme d’un tube cylindrique, l’inductance (L) sous la forme d’un ressort de fils métalliques ; la gamme des semi-conducteurs (SC) débute par la diode (le courant passe das un seul sens), le transistor (amplification, commutation), le thyristor (le courant passe ou non selon la commande), le bloc multi pattes. La tension électrique (V) de service des condensateurs électriques va du volt à des centaines de kV (ligne EDF).

    Voici quelques fonctions du condensateur électrique dans des circuits électroniques en association avec d’autres composants électriques : antiparasitage entre matériels (C est inclus dans le cordon entre ordinateur et périphérique); détection de la fréquence de l’émetteur sur un poste radio à l’aide d’un condensateur variable; transformateur faisant passer du 220 Volt alternatif en 5 Volt continu pour des batteries de portables (C est associé à des diodes); multiplicateur de tension pour la radiographie X à 70 kV et pour les TV à tube cathodique à 15 kV (idem); redressement de la tension de 1500 V des caténaires de TGV pour alimenter le moteur de la motrice (C est associé à des semi-conducteurs de puissance); démarrage du moteur de machine à laver le linge; décharge dans un composant laser pour la télémétrie; limitation par ballast du courant dans un tube fluorescent; répéteur dans les câbles sous-marins…

    Les deux principales applications du condensateur électrique sont le filtrage et sa stabilisation, la décharge électrique incluant la commutation. Les utilisations sont multiples dans les circuits électroniques car le condensateur bloque le courant continu et est traversé par le courant alternatif.

    Les technologies sont donc adaptées à l’usage, en fonction des évolutions des matériaux utilisés et des tensions électriques ainsi que des environnements (température, spatial, processus de production telle la soudure à la vague sur circuit imprimé CI) et des connexions (fil, borne…). Ainsi, les films plastiques ont remplacé le papier, leurs métallisations de surface (moins de 1 micron) ont remplacé les feuilles d’aluminium de 5 microns et plus, les épaisseurs des diélectriques débutent au micron. Les dimensions finales des condensateurs vont de quelques mm3 à des dizaines de litres et plus pour des applications professionnelles, de même, la surface S va de quelques mm² à des dizaines de m².

    La capacité du condensateur électrique est calculée à l’aide de la formule suivante : C=€.€o.S/e avec S= surface des électrodes en regard de polarités différentes et e = épaisseur du diélectrique ; €o est une constante ; € dépend du matériau diélectrique entre les électrodes dont la valeur va de 1 pour le vide à quelques unités pour des matières organiques (plastique, huile, résine) à des milliers pour la céramique. L’unité de mesure est le FARAD (F) décliné en mF, µF, nF, pF ; le marquage est en lettre-chiffre ou par code couleur pour les petites pièces. En plus d’empilement compact des diélectriques et électrodes, pour des tensions électriques supérieures supérieures à 1000 V, le diélectrique doit être traité et absent de vide, d’humidité…pour éviter des décharges électriques internes entre électrodes

    La recherche vise à diminuer le volume du condensateur donc à trouver le compromis entre l’épaisseur (e) du diélectrique et sa valeur (€), sa tenue en tension dans la plage de température de service du produit final (la plage professionnelle peut être de -45°C à +125°C et plus limitée pour des produits grand public telle -25°C à +45°C). Pour les condensateurs chimiques, la surface des électrodes est accrue par gravage des films d’aluminium. Il faut aussi tenir compte de la présentation finale du condensateur (forme plate ou ronde, enrobée de résine ou de ruban adhésif, boitier métallique…) et des connexions électriques extérieures qui sont reliées aux électrodes internes afin de les connecter aux autres composants du circuit électronique tel sur le circuit imprimé (CI).

    Les schémas ci-dessous donnent une idée de la constitution d’un condensateur et présentent différents modèles utilisés dans les industries électriques et électroniques.

    Par Alain DERMENJIAN

    Composition des empilements diélectrique-électrode.

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  • LA CATÉNAIRE

    DÉFINITION

    Une caténaire est un ensemble de câbles porteurs et de fils conducteurs destinés à l’alimentation des moyens de transport électriques à captage de courant par dispositif aérien.

    Les câbles porteurs sont en bronze ou en aluminium acier, quant à eux, les fils conducteurs sont en cuivre à 98% de conductivité ou en cuivre allié à l’étain ou au magnésium.

    La caténaire permet de faire circuler la plupart des trains, des trams et aussi des trolleybus.

    TYPE DE CATÉNAIRE

    COURANT CONTINU MONOPHASÉ

    Les tensions courantes sont le 600 V et le 750 V pour les tramways, trolleys et métro et le 1500 V (1,5 kV) et 3000 V pour les grands chemins de fer.

    COURANT ALTERNATIF MONOPHASÉ

    25 kV courant alternatif à fréquence industrielle de 50 Hz.

    2×25 kV en courant alternatif à fréquence industrielle de 50 Hz.

    DATES

    1920-1945 : 1500 V

    1945-1960 : expérimentation poussée de la caténaire 25 kV 50Hz

    1950 : 25 kV mise en place à partir des années 1950 quand l’électronique de puissance en courant alternatif a fait suffisamment de progrès.

    1960 : poursuite de 25 kV sous cette tension caténaire plus légère, un seul FC

    NOTA

    Électrification en 25 kV à fréquence industrielle à 50 Hz.

    1950 : Ligne Aix-Les-Bains/Annecy en 20 kV

    1951 : Annecy/La Roche Sur Foron en 20kV

    Deux types de machines : BB 12000 et CC 14000

    BB 12000 : transformateur plus redresseur “IGNITRON” avec moteur à courant continu

    CC 14000 : machine tournante transformant le monophasé en triphasé alimentant 6 moteurs triphasés synchrone à fréquence variable.

    1953 : Passage au 25 kV sur ces 2 lignes et début d’électrification sur le réseau NORD-EST (Lille/Metz, Sedan, Strasbourg).

    1981 : Création du 2×25 kV sur la ligne SUD-EST, espacement des sous-stations de l’ordre de 100 km au lieu de 70 km sous 25 kV classique.

    1985 : Première ligne classique 2×25 kV (Lyon/Grenoble).

    ÉLECTRIFICATION DE LA RIVE DROITE DU RHÔNE (Lyon/Nîmes) CATÉNAIRE ALUMINIUM/CUIVRE.

    Septembre 1977 : Partie SUD de la rive droite (Nîmes/La Voulte Sur Rhône).

    Mai 1979 : Partie NORD de la rive droite (La Voulte Sur Rhône/Chasse Sur Rhône) avec 3 liaisons entre la rive droite et la ligne classique Lyon/Marseille (Saint Rambert d’Albon, La Voulte et Avignon).

    PAYS EUROPÉENS

    BELGIQUE : 3kV CC

    HOLLANDE : 1,5 kV CC

    ITALIE : 3 kV CC

    SUISSE, ALLEMAGNE : 15 kV 16 2/3 Hz (basse fréquence).

    CONSTITUTION

    1500 V/1,5 kV caténaire dite lourde

    Feeder de ligne souvent sur la ligne de fret ou fort trafic.

    Porteur principal.

    Porteur auxilliaire.

    Deux fils de contact.

    Pendule coulissant en fil rond diamètre 7** en cuivre entre PP et PA.

    Pendule étrier en plat cuivre de 20×3 entre PA et FC.

    **Remplacé en câble 12 mm².

    25 kV

    Feeder (éventuelle ligne) 2×25 kV (feeder négatif en Al/Ac 288 mm².

    Porteur.

    Fil de contact.

    Pendule en câble d’alliage de cuivre de section 12 mm².

    FILS DE CONTACT

    Cu pur; Cu/Sn; Cu/Cd (plus fabriqué depuis 1998).

    Cu/Mg – section 107, 120, 150 mm²

    ISOLATEURS

    Matière : céramique, verre, composite.

    CONDUCTEURS NUS

    Conducteurs en alliage de Cu pour ligne aérienne selon norme C 34-110-2

    NOTA : Pour les câbles dit BRONZE suivant la norme ci-avant, nous avons des conductivités différentes :

    • 12 mm² pour les pendules 72% de conductivité
    • 65,4 mm² pour le porteur principal 60% de conductivité
    • 116 mm² pour le porteur principal en 1500 V et le porteur principal en 25 kV pour LGV MED et suivantes 72% de conductivité voit tableau des caractéristiques des conducteurs).

    Câbles BRONZE : sections 12, 65.4, 116 mm²

    Aluminium-Acier : sections 93.3, 178, 228, 288 mm²

    Aluminium : sections 228, 288, 375, 475 mm²

    Fils ou Barres rondes : cuivre écroui – sections : 104, 143, 254 mm² Dia 18 – 490 mm² Dia 25.

    Aluminium : section 380 mm² Dia 22; 706 mm² Dia 30.

    Câbles protégés : Bronze 65.4 mm²; 116 mm²

    Cuivre écroui 146 mm²

    Câbles isolés : Cuivre recuit 35; 70; 185; 240; 400 mm²

    Aluminium 240 mm²; 95 mm²

    CONNEXIONS

    ANCRAGES : Mécaniques à coincement conique ou sertis

    DÉRIVATIONS : Boulonnées/Boulonnées serties/Serties

    COSSES D’EXTREMITÉ

    Serrage mécanique (étriers) ou serties

    JONCTIONS

    • uniquement boulonnées sur les FC
    • mécaniques à coincement conique
    • serties

    MATIERES ENTRANT DANS LA COMPOSITION DES RACCORDS

    Aluminium à 99%

    Cu/Al ou Cu/Bl selon l’obtention (étire, matrice, fondu).

    Acier (chapes) ou Inox (boulonneries)

    Laiton

    Cupro-Alu

    TYPE DE SERTISSAGE

    Oval : raccords de dérivation type DPH Cu ou Al

    Hexagonal : manchon d’extrémité, de jonction, manchon de réparation, dérivations boulonnées serties, cosses d’extrémité, dérivation en TÉ

    LES OUTILS

    Têtes de sertissage : 12 T : pendules conducteurs (en “C”)

    22 T : en “U”

    LES SOURCES HYDRAULIQUES

    Manuelles

    Outil hydraulique avec batterie rechargeable

    Groupe hydraulique sur courant

    Groupe hydraulique avec batterie rechargeable

    Groupe hydraulique moteur thermique

    SIMAGRIF outil de montage et de démontage des pendules conducteurs

    LES FABRICANTS FRANCAIS ET EUROPÉENS

    FRANCE : Fonderie DAVERGNE; SIVAL à EU; Fonderies du BELLIER(GALLAND); TYCO; SIMEL.

    EUROPE :

    • PFISTER, Allemagne
    • ARTHUR FLURY, Suisse
    • CEMBRE, BONOMI, Italie

    ANNEXES

    Alimentation électrique

    Pantographe

    Par Jean-Claude THIARD

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