Caractéristiques techniques

Puissance: 3620 kW
Courant: alternatif monophasé 15 000 V à fréquence 16 2/3 Hz 
Masse: 84 t
Vitesse: 160 km/h

L'Allemagne est le pays de la traction électrique en courant monophasé à fréquence spéciale. De plus, très novateur dans ce domaine, ce pays a longuement utilisé les moteurs directs, afin de résoudre le problème des moteurs série à collecteur utilisant ce type de courant. La E-111 représente une des séries les plus importantes à moteurs directs.

Une commande par semi-conducteurs

C'est bien le collecteur du moteur direct qui pose des problèmes, la commutation se faisant mal aux fortes intensités, lors des démarrages ou des marches lentes prolongées. La solution, grâce au progrès de l'électronique des années 1960, consiste à ne plus envoyer directement le courant dans ce moteur, mais à le commander au moyen de semi-conducteurs: le collecteur, que l'on peut comparer à un «interrupteur collectif électromécanique», est abandonné et remplacé par des «interupteurs individuels électroniques» (selon les termes d'Yves Machefert-Tassin). Beaucoup de réseaux équipés en courant alternatif (Suisse, Autriche, États-Unis, etc.) franchissent le pas.

L'Allemagne, fidèle au moteur direct

Les ingénieurs allemands, bien qu'utilisant certes les semi-conducteurs pour certaines séries d'engins (automotrices notamment), restent partisans du moteur direct pour leurs locomotives. Robuste, simple, utilisable en freinage rhéostatique ou en freinage par récupération, ce moteur conserve ses partisans.
La E-111, elle-même issue des séries E-10 (ou E-110), est, avec 220 exemplaires, représentative de ce qu'il est possible d'atteindre avec le moteur direct. Les moteurs, certes, ont encore une commutation électromécanique classique, mais un graduateur électronique par thyristors et de nombreux auxiliaires électroniques viennent aider la cause. Développant 3620 kW et roulant à 160 km/h, ces locomotives se retrouvent en tête de trains rapides et légers, notamment des rames de grande banlieue ou des relations suburbaines peu chargées. En fait, la réussite que représente ce type de locomotive illustre surtout les difficultés techniques qu'il a fallu surmonter pour la mise au point du moteur direct. L'arrivée de l'électronique et la mise au point de la commutation statique par thyristors, valable aussi bien pour le courant alternatif que continu, fera oublier, dans les prochaines décennies, ce long cheminement technique com¬mencé dès les années 1930.

Les problèmes de traction en courant alternatif

L'utilisation du courant alternatif, dans le domaine de la traction ferroviaire, présente de nombreux avantages par rapport au courant continu: il se transporte infiniment mieux, demande des installations fixes plus légères et plus simples, et l'équipement des locomotives est plus simple aussi. Par contre, les moteurs classiques à courant alternatif et à collecteur sont peu adaptés à la traction ferroviaire et supportent très mal le démarrage, à basse vitesse, de charges très lourdes, alors que le moteur à courant continu excelle dans ce domaine caractéristique de la traction ferroviaire. Le moteur à courant alternatif et à collecteur impose donc des conditions de fonctionnement optimales (effort, vitesse), sinon il souffre...