Etude du contact glissant pour l'évaluation de l'usure des pantographes en carbone

SLiding Contact Investigation for Carbon Pantograph wear Evaluation (SLICE)

• Auteur / Autrice : Oreen Oumer
• Direction : Philippe Baucour, Pierre-Henri Cornuault
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2024
• Etablissement(s) : Besançon, Université Marie et Louis Pasteur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Département Énergie
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Franche-Comté (1971-....)

Mots clés

Mots clés libres

Contact électrique glissant

Thermique

Électrique

Usure

SLiding Contact

Thermal Engineering

Electrical Engineering

Wear

Résumé

Dans le cadre de l'étude et la caractérisation des contacts électriques glissants, le département Energie dispose d'un banc expérimental simulant le contact entre un pantographe et le fil de caténaire. L'objectif du projet SLICE (Sliding Contact Investigation for Carbon pantograph wear Evaluation) est d'étudier finement le contact cuivre-matériau carboné et en particulier de comprendre les mécanismes d'usure du contact. En effet, selon les nuances carbonées utilisées, les profils de courant appliqués, le comportement frictionnel et thermique du contact, les niveaux d'usure enregistrés varient très fortement. L'objectif du projet SLICE est de tester différents matériaux et profils d'usage tout en mettant en place des mesures spécifiques et beaucoup plus fines telles que la rugosimétrie 3D, la microscopie optique et électronique à balayage (MEB) ou encore des analyses EDS (spectroscopie à dispersion d'énergie) et XPS (spectrométrie photoélectronique par rayons X). Ces mesures réalisées - avant et après essai - seront complétées par un suivi plus fin des grandeurs thermiques, électriques, et mécaniques au cours de ce même essai. Ainsi, il est envisagé de développer une mesure de la résistance thermique et électrique ainsi qu'une détection optique des arcs électriques.A terme, le projet SLICE, devrait permettre (1) d'établir des lois de comportement et d'usure et (2) de discriminer les performances des différents types de matériaux carbonés.

As part of the study and characterization of sliding electrical contacts, the Energy department has an experimental bench simulating the contact between a pantograph and the catenary wire. The objective of the SLICE project (Sliding Contact Investigation for Carbon pantograph wear Evaluation) is to study in detail the copper-carbon material contact and in particular to understand the contact wear mechanisms. Indeed, depending on the carbon grades used, the applied current profiles, the frictional and thermal behavior of the contact, the wear levels recorded vary greatly. The objective of the SLICE project is to test different materials and usage profiles while implementing specific and much more detailed measurements such as 3D roughness, optical and scanning electron microscopy (SEM) or EDS (energy dispersive spectroscopy) and XPS (X-ray photoelectron spectrometry) analyses. These measurements taken - before and after the test - will be supplemented by more detailed monitoring of thermal, electrical and mechanical quantities during the same test. Thus, it is planned to develop a measurement of thermal and electrical resistance as well as optical detection of electric arcs. Ultimately, the SLICE project should make it possible to (1) establish behavior and wear laws and (2) discriminate the performance of different types of carbon materials.