Courant continu
Les premiers systèmes électriques utilisaient des tensions relativement basses en courant continu. Les moteurs électriques étaient alimentés en direct sur le réseau et contrôlés par une combinaison de résistances et de relais qui connectaient les moteurs en parallèle ou en série.
Les tensions courantes sont le 600 V et le 750 V pour les tramways, trolleys et métros, et le 1500 V et le 3000 V pour les grands chemins de fer. Autrefois, des convertisseurs rotatifs (commutatrices) ou des redresseurs à vapeur de mercure étaient utilisés pour convertir le courant alternatif fourni par le réseau public en courant continu à la tension voulue. De nos jours, on utilise généralement des redresseurs à semi-conducteurs.
Le système à courant continu est très simple, mais nécessite des conducteurs de forte section et impose de courtes distances entre les sous-stations qui alimentent le réseau. En outre, il y a des pertes notables du fait de la résistance des conducteurs.
Les équipements auxiliaires, tels que souffleries et compresseurs, sont aussi animés par des moteurs branchés directement sur le réseau électrique. En conséquence, ces moteurs sont souvent inhabituellement volumineux.
Le courant continu 1500 V est utilisé aux Pays-Bas, au Japon, dans certaines parties de l'Australie et partiellement en France (réseaux Sud-Est et Sud-Ouest). Aux États-Unis, le courant continu 1500 V est utilisé dans la région de Chicago par le Metra (anciennement Illinois Central Railroad) et la ligne de tram interurbain South Shore and South Bend.
Le courant continu 3000 V est utilisé en Belgique, en Italie, en Pologne, dans le nord de la République tchèque, en Slovaquie, dans l'ancienne Yougoslavie et dans les pays de l'ex-Union soviétique. Le courant continu 3000 V fut aussi utilisé autrefois par le Delaware, Lackawanna and Western Railroad (actuellement New Jersey Transit avant qu'il ne soit converti au courant alternatif 25 kV). À noter que le Luxembourg est équipé comme ses voisins, en 3 kV au nord et en 25 kV au sud, afin d'éviter les escales avant l'avènement des engins bi-courants fiables et sans coût exagéré.
Les tensions indiquées (telles que 1500 V) sont des valeurs nominales susceptibles de fluctuer dans un sens ou dans l'autre, par exemple entre 1300 V et 1800 V selon divers facteurs :
nombre de trains captant le courant sur la ligne,
distance depuis la sous-station.
Les tensions courantes sont souvent des multiples simples l'une de l'autre :
- 1500 V CC = 2 x 750 V CC
- 3000 V CC = 2 x 1500 V CC
- 1200 V CC = 2 x 600 V CC
Ceci a permis de nombreuses combinaisons dans les chaînes de traction des anciennes locomotives à commande électromécanique. Il est possible de faire fonctionner en sous tension une locomotive conçue pour une tension plus élevée, avec la tension caténaire plus faible, entre 2 réseaux ferroviaires utilisant le courant continu : exemple, entre la SNCF et les FS, à Modane et Vintimille. La machine italienne conçue pour le 3000 V continu évolue sous tension catenaire 1500 V continu pour manoeuvrer (mais pas pour accélérer). Les motrices modernes nécessitent une modification du logiciel de gestion, afin d'autoriser la fermeture du disjoncteur en sous alimentation (cas d'une machine tritension 25 kV-50 Hz, 15 kV-16⅔ Hz et 3000 V continu). Dans le mode 3000 V continu, la chaine de traction travaille, ainsi à demi-tension sous 1500 V continu. Le chemin de fer de la Mure (Isère, France) fut la premiere ligne électrifiée en courant continu haute tension, entre 1903 et 1913 (tension 2700 V continu en charge et 3000 V à vide).