Brevet FR2204516A1 — publié le 19740524

La présente invention concerne un dispositif de freinage d'un engin de traction électrique notamment un dispositif utilisant la transformation du fonctionnement d'un moteur de traction en génératrice de courant continu sur des engins tels que des locomotives ou des métros. Il est connu d'utiliser deux moyens de freinage sur les engins de cette catégorie à savoir le freinage par récupération et le freinage rhéostatique. Le premier consiste à envoyer l'énergie de freinage en provenance du moteur fonctionnant en génératrice dans la ligne, caténaire ou rail. Le second consiste à envoyer l'énergie de freinage dans une résistance électrique disposée sur l'engin. Dans le freinage rhéostatique la résistance est en parallèle sur la génératrice et la ligne est déconnectée par un contacteur amené dans la position ouvert. Dans le freinage par récupération on réalise une interconnexion inversant la diode de roue libre et le pulseur à savoir le pulseur en série sur la ligne et la diode de roue libre en parallèle sur le moteur fonctionnant en traction deviennent respectivement dans le fonctionnement en génératrice en parallèle sur le moteur et en série sur la ligne. Cependant, le freinage par récupération ne permet une bonne dissipation de l'énergie de la génératrice que dans une ligne apte à absorber de l'énergie, par exemple, dans le cas où une autre motrice circule sur la voie. Encore faut-il que cette deuxième motrice ne freine pas au moment où la première en fait autant. Si la ligne n'est pas capable de récupérer sa tension va augmenter. C'est un inconvénient majeur auquel on ne savait remédier jusqu a présent quten réduisant la puissance de freinage. De même le freinage rhéostatique exige une résistance de dissipation de grande puissance, jusqu'à un mégawatt pour une voiture de métro, la résistance étant très encombrante de ce fait. Les résistances peuvent occuper ainsi un volume de deux mètres cubes et on les loge parfois sur le toit de la motrice. Dans les tunnels du métro les pertes calorifiques dans les résistances de dissipation ont pour inconvénient d"Elever la température de l'atmosphère et de créer ainsi un échauffement de l'air prohibitif. Le dispositif selon la présente invention remédie à ces inconvénients. Dans celui-ci en effet, I 'énergie de freinage est dissipée pour une partie dans la ligne et pour une partie dans les résistances de dissipation permettant ainsi de dissiper dans les résistances la partie de l'énergie qui ne peut être absorbée par la ligne et seulement cette partie de l'énergie. Il en résulte d'une part, une égalisation de la tension de ligne d'autre part, une diminution de l'échauffement dû aux pertes calorifiques. L'invention a pour objet un dispositif de freinage d'un engin de traction électrique alimenté par une ligne d'alimentation comportant un moteur lequel en freinage est excité en génératrice et débite dans un circuit comprenant dans l'ordre une inductance de lissage, une diode des roue libre et une inductance de filtrage disposées en série et comprenant en parallèle sur le circuit un pulseur branché à un point situé entre ladite inductance de-lissage et ladite -diode de roue libre et un condensateur de filtrage branché à un point situé entre ladite diode de roue libre et ladite inductance de filtrage, ledit circuit débitant sur la ligne d'alimentation, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre en parallèle sur le circuit branché à un point situé entre ladite inductance de lissage et ladite diode de roue libre au moins un thyristor en série avec une résistance de dissipation, la gâchette dudit thyristor étant commandée par des moyens aptes à déclencher le thyristor en fonction de la tension existant aux bornes dudit condensateur de filtrage. Selon une particularité de l'invention lesdits moyens aptes à déclencher le thyristor comportant un mesureur de lá tension aux bornes dudit condensateur de filtrage, ledit mesureur étant relié à un comparateur comparant la tension mesurée à une tension de référence et délivrant un signal lorsque ladite tension mesurée dépasse la tension de référence, ledit signal déclenchant un générateur d'impulsions lequel délivre une impulsion sur la gâchette dudit thyristor. Un exemple de mise en oeuvre de la présente invention donné à titre purement illustratif et nullement limitatif va être décrit en référence à la figure unique qui représente schématiquement un dispositif de freinage selon l'invention. Tel qu'il est représenté, le dispositif a ses éléments dans la position freinage. Le moteur excité en génératrice 1 débite dans un circuit comportant en série une inductance de lissage 2 et en parallèle sur le circuit un pulseur 3 constitué d'un thyristor principal 4 et d'un circuit d'extinction 5. Il est entendu que le thyristor principal 4 peut être constitué de plusieurs thyristors en série-parallèle et que le circuit d'extinction 5 comporte également une pluralité de thyristors et un condensateur dont le rôle est de produire une tension inverse aux bornes du thyristor principal 4 en vue de l'éteindre-. On voit ensuite en parallèle sur le circuit, un thyristor 6 connecté en série à une résistance de dissipation 7.Le thyristor 6 peut être constitué d'une pluralité de thyristors en série-parallèle chacun des thyristors peut être muni d'éléments de protection à savoir, condensateur-résistance en parallèle du thyristor et une inductance en série avec le thyristor. La résistance 7peut être de un ohm et sa puissance peut être de un mégawatt. Elle doit être capàble d'absorber, le cas échéant, la totalité de l'énergie de freinage. En série avec le circuit'est connectée une diode de roue libre 8 dont l'anode est disposée du côté du pôle + de la génératrice 1.La diode de roue libre est appelée ainsi parce que, dans le fonctionnement en traction, elle se trouve en parallèle sur le moteur et qu'elle assure la circulation du courant du moteur pendant les périodes de blocage du pulseur, ledit pulseur étant alors dans la branche série- du circuit. Dans le fonctionnement en freinage la diode de roue libre 8 -isole le dispositif de freinage de la ligne représentée par la référence 9. Cette ligne peut être soit une caténaire soit un rail de contact. La tension de la ligne peut être dans le cas du métro égale à 750 -V et dans le cas des trains de 1500 V. Un filtre passe-b-as constitué d'une inductance 10 en série et d'un condensateur 11 en parallèle est disposé.à la sortie du circuit. Il a pour but d'égaliser les ondulations du courant de la génératrice 1 débitant dans la ligne 9. Entre les bornes du condensateur 11 est branché un mesureur de tension 12 suivi d'un comparateur 13 recevant une tension de seuil V. La comparateur 13 délivre un signal lorsque la tension est supérieure à la tension de seuil V. Ce signal déclenche un générateur d'impulsions 14 lequel délivre une impulsion à la gâchette du thyristor 6. Le fonctionnement en freinage est le suivant : la génératrice 1 présente une force electromotrice pouvant varier entre OV et.750V dans le cas d'une ligne à 750 volts. Le pulseur 3 est allumé dans un premier temps, le thyristor principal 4 conduit et la génératrice 1 est alors pratiquement en court-circuit L'inductance de lissage 2 emmagasine l'énergie de freinage. L'intensité débitée par le générateur croit selon une rampe. Dans un deuxième temps le pulseur 3 est éteint, le thyristor principal 4 est alors ouvert et l'énergie de freinage est renvoyée sur la ligne 9 à travers la diode de roue libre 8 et le filtre passe-bas10, 11. Pendant ce deuxième temps l'intensité fournie par la génératrice 1 décroît régulièrement sans atteindre une valeur nulle.En effet la force électromotrice de la génératrice est inférieure a ia force électromotrice de la ligne et par suite de cette différence de tension I'intensité parourant le circuit doit diminuer Aux bornes du condensateur 11 la tension monte régulièrement et atteint par exemple 900 volts si la ligne 9 ne peut pas récupérer. La tension aux bornes du condensateur 11 dépassant alors un certain seuil auquel correspond la tension de référence V envoyée dans le comparateur 13, le système régulateur constitué du mesureur de tension 12, du comparateur 13 et du générateur d'impulsions 14 déclenche le thyristor 6. Le thyristor 6 devient passant et la génératrice 1 débitè dans la résistance 7. Ainsi l'énergie de freinage n'est dissipée dans la résistance 7 que dans le cas où la ligne 9 ne peut l'absorber. Le thyristor 6 s'-éteint lorsque la tension entre ses anode et cathode devient nulle ou devient inverse. Pendant le premier temps où le pulseur 3 est allumé la tension aux bornes du thyristor principal 4 ne s'annule pas complètement et elle peut être de 1,5 volt par exemple. Cette tension existe également aux bornes du thyristor 6 et de la résistance 7 et créant un courant supérieur au courant de maintien du thyristor 6 > celui-ci ne s'éteint pas encore. Pendant le deuxième temps où le pulseur 3 est en phase d'extinction il existe une tension inverse due au circuit d'extinction 5. Cette tension inverse est appliquée également aux électrqdes du thyristor 6 qui s'éteint également. La séquence peut alors recommencer. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux on comprendra que diverses modifications peuvent lui être ajoutées sans sortir du cadre de l'invention certains des éléments du dispositif pouvant être remplacés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où l'énergie de freinage doit être envoyée soit sur une ligne ondes batteries soit dans une résistance de dissipation. Les applications particulièrement intéressantes concernent les chemins de fer, les métros ou les voitures à traction électrique. REVENDICATIONS 11 Dispositif de freinage d'un engin de traction électrique alimenté par une ligne d'-alimentation comportant un moteur lequel en freinage est excité en génératrice et débite dans un circuit comprenant dans l'ordre une inductance de lissage, une diode de roue libre et une inductance de filtrage disposées en série et comprenant en parallèle sur le circuit un pulseur branché à un point situé entre ladite induct-ance de lissage et ladite diode de roue libre et un condensateur de filtrage branché à un point situé entre ladite diode de roue libre et ladite inductance de filtrage, ledit circuit débitant sur la ligne d'alimentation, caractérisé par le fait outil comporte en outre en parallèle sur le circuit branché à un point situe entre ladite inductance de lissage et ladite diode de roue libre au .moins un thyristor en série avec une résistance de dissipation, la gâhette dudit thyristor étant commandée par des moyens aptes à déclencher le thyristor en fonction de la tension existant aux bornes dudit condensateur de filtrage. 2/ Dispositif de freinage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens aptes à déclencher le thyristor comportant un mesureur de la tension aux bornes dudit condensateur de filtrage ledit mesureur étant relié à un comparateur comparant la tension mesurée à une tension de référence et délivrant un signal lorsque ladite tension mesurée dépasse la tension de référence, ledit signal-déclenchant un générateur d'impulsions lequel délivre une impulsion sur la gâchette dudit thyristor.