Le 16 2/3 Hz en traction ferroviaire
16 2/3 Hz railway traction
Pourquoi cette valeur très particulière de 16,7 Hz pour la fréquence des réseaux en Suisse, Allemagne, etc…?
Parce que c’est exactement un tiers de 50 hertz.1/3 de 50, c’est 16,6666666 et non 16,7 !
Ce n’est pas un hasard, le choix de 16 2/3 provenait de l’espoir qu’il serait possible de trouver une technique électrotechnique simple pour diviser la fréquence par 3, espoir qui ne s’est pas concrétisé, à ma connaissance.
Pour des raisons d’harmoniques, la fréquence a été portée il y a quelques années à 16,7 Hz.
A l’origine on disait 16 2/3 ce qui met tout le monde d’accord.
La fréquence est de 16,700000Hz et non 16,666666666666……………..Hz
Ceci pour éviter les problèmes entre le réseau triphasé 50Hz général et le réseau spécifique au 16,7Hz.
Il n’y a plus d’ »accouplement » entre les deux réseaux, il n’y a pas de perturbation qui passent de l’un à l’autre comme avec des machines tournante
50Hz <>16 Hz 2/3 (Harmonique, puissance réactive,…) car dans ce cas le moteur 50Hz et l’alternateur 16Hz 2/3 sont sur le même axe.
50 Hz correspondent pour un alternateur à une paire de pôles (par phase) à une vitesse de rotation de 3000 t/min, 60 Hz correspondent à 3600 t/min.
La vitesse de rotation étant inversement proportionnelle au nombres de pôles: 2 paires 1500 t/min, 3 paires 1000 t/min…
16 2/3 Hz correspondent à une machine à 1000 t/min.
C’est la raison pour laquelle on a choisi cette fréquence, en fait on a choisi une vitesse.
Pour les centrales hydrauliques les alternateurs verticaux étaient à vitesse plus faible et à nombre de pôles plus élevés.
Les générateurs 50 Hz sont toujours triphasés, les générateurs 16 2/3 toujours monophasés et donc plus délicats à équilibrer.
Au pays du 16 2/3 (aujourd’hui 16.7 Hz pour éloigner l’harmonique 3 de 50 Hz.) dans les centrales électriques thermiques, il y a très souvent plusieurs machines à 3000 t/min produisant du 50 Hz et une machine à 1000 t/min de faible puissance alimentant le chemin de fer.
D’autre part la puissance étant égale au couple x la vitesse, à puissance égale un générateur 16.7 Hz est trois fois plus gros qu’un 50 Hz.
Aux débuts de la traction électrique, pour obtenir une vitesse variable, on ne pouvait que travailler en continu (d’où le 1500 V puis le 3000 V) soit
commuter une tension alternative qui devait être de fréquence basse.
On a donc commencé les électrifications en 16 2/3 ou 25 Hz (ou 1500 t/min).
Ensuite da,ns les années 50, quand on a su redresser de l’alternatif, le 50 Hz a été choisi pour la traction ferroviaire.
Maintenant tout cela est fait par de l’électronique de puissance.
Une conséquence de tout cela: en 50 Hz les sous-stations sont alimentées par une voir 2 phases du réseau, alors qu’en 16.7 Hz on est toujours en
monophasé.
C’est pourquoi il y a en 50 Hz des sectionnements tous les 50 à 70 km alors qu’en 16.7 Hz, il n’y a presque pas de sectionnements.
Pour le 16/3 voici un texte pour sa petite histoire en France.
En France, le PLM testa en 1910, sur la courte section Mouans-Sartoux/Grasse, une machine sous 12 000 volts, 25 Hz.
L’alimentation provenait d’une caténaire simple à pendules en zigzag comme sur la ligne de Vienne à Presburg en Autriche.
La compagnie du Midi se rallia au monophasé 12 000 volts, 16 2/3 Hz dès 1908.
La première ligne équipée allait de Perpignan à Villefranche de Conflent.
D’autres lignes suivirent partant de Tarbes, Pau et Montrejeau.
Malheureusement, cette compagnie fut contrainte de revenir au courant continu et seule la première section restera pendant de longues années l’unique représentante des grands réseaux français de la traction en courant monophasé. »
En tout cas il y avait la ligne d’essai en forêt noire … en Allemagne qui était électrifié en 50 Hz, 20 kV de 1936 – 1960.
Puis il y Kando qui a commencé en 1923 avec l’électrification en 42 Hz, puis 50 Hz de Budapest vers la frontière autrichienne.
Des moteurs de faible puissance en 42, 50 ou 60 Hz étaient disponible tôt.
Le Stubaitalbahn (Innsbruck – Fulpmes) fut électrifié en 2500 V 42 Hz en 1904, puis changé en 3000 V 50 Hz en 1926 et fonctionnait avec les mêmes motrices jusqu’en 1983, quand elle fut « tramisé ».
Jadis, il y a eu des machines en triphasé avec 3 phases, 2 pantographes et une phase au rail.
Why this very special value of 16.7 Hz for frequency networks in Switzerland, Germany , etc. … ?
Because that is exactly one-third of hertz.1 50 /3 50 is 16.6666666 and not 16.7 !
It is not a coincidence , the choice of 16 2/3 came from the hope that it would be possible to find a simple electrical technique to divide the frequency by 3 , hope that does not happen to my knowledge .
For reasons of harmonic frequency range it was a few years ago to 16.7 Hz
Originally they said Feb. 16 /3 which puts everyone agrees.
The frequency is 16.700000 Hz and not 16.666666666666 Hz ……………..
This is to avoid problems between the network phase 50Hz general and specific network to 16.7 Hz
There are more » coupling » between the two networks , there is no disruption to pass from one to another as with rotating machinery
50Hz <> 16 Hz 2/3 ( Harmonic , reactive power, … ) because in this case the 50Hz and 16Hz motor generator 2/3 are on the same axis.
50 Hz corresponding to an alternator with a pair of poles (per phase ) at a rotational speed of 3000 r / min, 60 Hz correspond to 3600 rev / min .
The speed is inversely proportional to the number of poles : 2 pairs 1500 t / min , 3 pairs 1000 t / min …
16 2/3 Hz to a machine correspond to 1000 rev / min .
This is why we chose this frequency, in fact we chose a speed.
For vertical hydro generators were at lower speeds and higher number of poles.
50 Hz generators are always three phase generators 16 2/3 still single and therefore more difficult to balance .
The country of 16 2/3 ( 16.7 Hz today to keep the 3rd harmonic of 50 Hz ) in thermal power plants, there are often several machines 3000 rev / min and 50 Hz producing machine 1000 t / min low power feeding the railway.
On the other hand, the power is equal to torque x speed, power equal to a 16.7 Hz generator is three times larger than a 50 Hz
In the early days of electric traction , for a variable rate , it could only work continuously (hence the 1500 and the 3000 V V) is
switching an AC voltage should be low frequency .
So we started the electrification in 16 2/3 or 25 Hz (or 1500 t / min).
Then da , ns the 50s, when we knew the correct alternative , the 50 Hz was chosen for railway traction.
Now this is all done by the power electronics.
A consequence of all this : at 50 Hz sub- stations are powered by a two -phase view of the network, whereas 16.7 Hz it is still
phase .
That is why there is a 50 Hz of valves every 50 to 70 km whereas 16.7 Hz, there is almost no valves .
For 16/3 Here is a text for his story in France .
In France , PLM testa in 1910 , the short section Mouans-Sartoux/Grasse , a machine with 12 000 volts, 25 Hz
Power came from a simple catenary clocks as on zigzag line Presburg Vienna Austria.
The company’s South rallied to 12,000 volts single phase , 16 2/3 Hz in 1908 .
The first line was equipped from Perpignan to Villefranche de Confluent .
Other lines followed starting from Tarbes, Pau and Montrejeau .
Unfortunately , the company was forced to return to DC current and only the first section will remain for many years the sole representative of the major French networks traction current phase . «
In any case there was the test line in the Black Forest … Germany was electrified at 50 Hz, 20 kV 1936-1960 .
Then there Kando which began in 1923 with the electrification of 42 Hz and 50 Hz Budapest to the Austrian border.
Engines with low power in 42, 50 or 60 Hz were available earlier.
The Stubaitalbahn (Innsbruck – Fulpmes ) was electrified in 2500 V 42 Hz in 1904, then changed to 3000 V 50 Hz in 1926 and worked with the same drive until 1983 , when it was » tramisé » .
Formerly, there were machines with three phase 3 phase 2 and phase pantograph rail.