Brevet FR2516316A1 — publié le 19830513

Dispositif de commande d'un disjoncteur électromécanique de moteur de traction de matériel de transport La présente invention concerne un dispositif de commande d'un disjoncteur électromécanique de moteur de traction de matériel de transport et notamment un disjoncteur rapide servant à protéger d'une façon sûre ledit moteur, les équipements statiques de commutation et le câblage vis-à-vis des surintensités pouvant apparaître sur la ligne d'alimentation électrique. On connait le disjoncteur électromécanique disposé entre l'entrée d'une ligne alimentée par un pantographe et un filtre passe-bas, un équipement statique commutant le moteur de traction. Ce disjoncteur électromécanique constitué d'un contact dont l'ouverture peut être commandée de trois manières différentes - par un relais à maximum d'intensité, incorporé au disjoncteur - par une bobine dite de maintien, alimentée par une batterie d'accumulateurs et actionnée par une commande extérieure - par une bobine dite de "déclenchement rapide" dont l'énergie magnétique provient de l'énergie électrique d'un condensateur dit de "déclenchement rapide", cet échange d'énergie étant effectué au moyen d'un thyristor de commutation dit de "déclenchement rapide" disposé entre la bobine et le condensateur. Jusqu'à présent, le condensateur de déclenchement rapide était chargé par une alimentation auxiliaire. Quant au thyristor de déclenchement rapide sa gâchette était commandée par une électronique de traitement et de commande prévue pour l'équipement statique disposé en aval du disjoncteur. L'ordre d'allumage de la gâchette était provoqué notamment par le dépassement d'une intensité de courant mesuré à l'aide d'une sonde à effet Hall requérant une alimentation particulière de la sonde laquelle était disposée en série avec le moteur. De plus, en parallèle sur le contact du disjoncteur était disposé un circuit de précharge du condensateur du filtre passe-bas constitué d'un contacteur de précharge commandable suivi d'une résistance de précharge du condensateur de filtrage. Les dispositifs antérieurs présentent un certain nombre d'inconvénients. Premièrement la mise en service du disjoncteur classique dépendait de l'électronique de commande de l'équipement statique du moteur, et dont une panne peut provoquer une non-ouverture du disjoncteur. Deuxièmement, les informations de dépassement d'intensité étaient prélevées à proximité du moteur de traction et de l'équipement statique qu'il faut protéger. I1 en résulte que le disjoncteur classique risque en cas de surintensité de ne jouer qu'un rôle à postériori. Troisièmement les moyens employés pour alimenter les composants du disjoncteur classique sont encombrants et suivent une chaîne relativement longue. Le dispositif de la présente invention remédie à ces inconvénients. I1 permet en effet d'assurer au disjoncteur une fonction de protection complémentaire et indépendante à celui de l'équipement statique, un fonctionnement en cas de surintensité apparaissant brusquement à proximité immédiate du contact du disjoncteur et un temps de réponse inférieur ou égal à celui de la protection réalisée actuellement pour ltéquipement statique de puissance. De plus, le disjoncteur comporte une chaîne de commande plus courte qu'auparavant, les différents composants qui le constituent étant regroupés dans un même boîtier. Enfin la commande améliorée du disjoncteur assure une plus grande sûreté de fonctionnement. La présente invention a pour objet un dispositif de commande d'un disjoncteur électromécanique de moteur de traction de matériel de transport, ledit disjoncteur comportant au moins un pôle disposé à l'entrée de la ligne principale d'alimentation et actionné soit par une bobine de maintien alimentée par une batterie d'accumulateurs soit par une bobine de déclenchement rapide recevant après allumage d'un thyristor de déclenchement rapide, l'énergie -de décharge ou de charge d'un condensateur de déclenchement rapide ledit disjoncteur comportant en outre une bobine de surintensité disposée sur le bras série de ladite ligne, ladite ligne alimentant en outre une inductance de filtrage en série et un condensateur de filtrage en parallèle, ladite ligne alimentant, en outre, en parallèle sur ledit condensateur de filtrage et dans l'ordre un équipement statique de commutation ledit moteur de traction et une sonde de mesure de courant, ledit équipement statique étant commandé par un circuit électronique de commande de l'équipement statique traitant les informations en provenance de ladite sonde, ladite ligne comportant en outre sur son bras série aux bornes dudit pôle du disjoncteur et de ladite bobine de surintensité un contacteur de précharge muni d'une première résistance de précharge caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre au moins un circuit électronique de commande du disjoncteur actionnant la gâchette dudit thyristor de déclenchement rapide, ledit circuit électronique de commande du disjoncteur étant relié à un détecteur du gradient de courant afin de recevoir un premier signal de défaut provoquant un ordre de déclenchement dudit thyristor de déclenchement rapide. Selon une particularité de l'invention ledit circuit électronique de commande du disjoncteur est relié en outre audit premier circuit électronique de commande de l'équipement statique afin de recevoir un second signal de défaut provoquant un ordre de déclenchement dudit thyristor de décclenchement rapide. Selon une autre particularité de l'invention l'alimentation dudit circuit électronique de commande du disjoncteur est fournie par ladite batterie d'accumulateurs alimentant ladite bobine de maintien. Selon une autre particularité de l'invention ledit condensateur de déclenchement rapide est chargé au travers d'une deuxième résistance de précharge branchée par une extrémité au point commun entre ladite première résistance de précharge et ledit contacteur de précharge. Selon une autre particularité de l'invention ledit condensateur de déclenchement rapide est chargé à travers ladite bobine de déclenchement rapide du disjoncteur. Plusieurs exemples de mise en oeuvre de la présente invention donnés à titre purement illustratif et nullement limitatif vont être décrits en référence aux figures 1 et 2 qui représentent schématiquement respectivement un schéma de principe électrique d'un disjoncteur électromécanique disposé à l'entrée d'un moteur de traction et de ses circuits de commutation et une variante de ce schéma. On voit sur la figure un pantographe 1 alimentant une ligne principale d'alimentation 2 (par exemple 750 volts). Les composants du disjoncteur électromécanique sont référencés généralement par la référence 3. La ligne 2 alimente en aval du disjoncteur 3 un filtre passe-bas constitué d'une inductance de filtrage 4 dans le bras série et d'un condensateur de filtrage 5 dans le bras parallèle relié à la masse 6 du dispositif. Aux bornes du condensateur de filtrage 5 sont disposés dans l'ordre l'ensemble d'un équipement statique 7 de commutation, (comportant par exemple un hâcheur et les composants de commutation classiques) suivi d'un moteur M lequel est suivi d'un appareil à détecter le dépassement d'intensité de courant 8 constitué par exemple d'une sonde à effet Hall.Une électronique de commande 9 commande l'équipement statique 7 qui permet d'alimenter le moteur de traction M. L'électronique 9 reçoit de plus les informations de dépassement d'intensité par le circuit de liaison 10. L'appareil 8 nécessite de plus une alimentation de la sonde à effet Hall par exemple, cette alimentation en énergie étant représentée, elle aussi par le circuit de liaison 10. L'électronique 9 reçoit par deux conducteurs 11 son alimentation qui est peut être par exemple une tension de 220 volts à 400 Hertz. Le disjoncteur 3 comporte à l'entrée de la ligne 2 un pôle 12 dont le rôle est d'ouvrir le circuit de ligne sous l'action soit d'une bobine QMT de maintien soit d'une bobine QDR de déclenchement rapide. La bobine QMT reçoit son alimentation d'une batterie d'accumulateurs 13, (110 volts par exemple) lorsqu'une commande extérieure non représentée est actionnée. La bobine QDR reçoit son énergie d'un condensateur CDR de déclenchement rapide, cet échange d'énergie étant rendu particulièrement rapide par le jonction provoquée du circuit oscillant QDR-CDR. Cette jonction provoquée est réalisée au moyen d'un thyristor THDR de déclenchement rapide. L'ouverture du pôle 12 peut être réalisée en quelques millisecondes. Aux bornes de la bobine QDR il est avantageux de disposer une diode DDR de roue libre.Selon l'invention il existe une électronique 14 de commande du disjoncteur dont le rôle est d'allumer la gachette 15 du thyristor THDR afin de provoquer la décharge du condensateur CDR dans la bobine QDR. Cette électronique de commande 14 comprend un étage d'adaptation 14A et un circuit logique de fonction "OU" 14B. L'électronique de commande 14 est disposée à l'intérieur du boitier du disjoncteur 3. Cette électronique 14 reçoit les ordres de déclenchement en provenance d'un détecteur 16 disposé en série avec le pôle 12 de préférence entre ce pôle et une bobine de surintensité QSI, classique servant à limiter la surintensité du disjoncteur. Le détecteur 16 détecte le gradient d'intensité dI/dt grâce à tout moyen approprié et pouvant être un transformateur d'impulsions, constitué par exemple par un tore magnétique. Le gradient qui peut être détecté est de l'ordre de quelques dizaines de kiloampères par seconde. L'électronique 14 est également reliée par un circuit 17 à l'électronique de l'équipement statique 9. Un circuit logique "OU" 14B, constitué par un transformateur à entrées multiples a l'une de ses entrées reliée à la sortie de l'étage d'adaptation 14A par l'intermédiaire de la ligne 17. L'utilisation du transformateur à entrées multiples comme circuit logique de fonction "OU" 14B permet de profiter des avantages d'isolation qui lui sont propres. Les ordres du détecteur 16 et les ordres 17 de l'électronique 9 sont redondants et complémentaires afin d'augmenter la sûreté du dispositif. L'alimentation éventuelle en énergie de l'électronique 14 peut être faite à partir de la batterie 13 par un circuit 21 ce qui réduit considérablement les sources d'énergie extérieures.Dans une variante un second détecteur 23 est monté en série avec le moteur M et relié par une ligne 24 à un étage d'adaptation supplémentaire 142A connecté à une autre entrée du circuit de logique 14B. Aux bornes du plot 12 du disjoncteur, du détecteur 16 et de la bobine de surintensité QSI est disposé un circuit de précharge 22 constitué d'un contacteur de précharge 18 relié à une première résistance de précharge 19. Selon l'invention une deuxième résistance de précharge 20 branchée en un point du circuit de précharge 22 est reliée à une borne du condensateur CDR de déclenchement rapide afin d'effectuer sa charge préalable sans avoir besoin de source d'alimentation auxiliaire, l'alimentation provenant de la source dite "haute tension" de la ligne 2. Il est à remarquer que la constante de temps de la précharge du condensateur CDR et dépendant du produit résistance de 20 X capacite de CDR est inférieure à la constante de temps de précharge du condensateur de filtrage 5 dépendant du produit résistance de 19 X capacité de 5.Cette précharge simultanée est par conséquent réalisée d'abord pour le condensateur CDR ensuite pour le condensateur de filtrage 5. Dans la variante illustrée dans la figure 2, le condensateur CDR à décharge rapide est monté en série avec la bobine QDR de déclenchement rapide du disjoncteur, ayant en parallèle la diode de roue libre DDR, de telle sorte que l'énergie de défaut provoque l'allumage du thyristor THDR, par l'intermédiaire de ltélectronique 14. Les perfectionnements aux commandes de disjoncteurs classiques portent donc sur un fonctionnement en cas de surintensité ou de surtension brutale, avec un temps de réponse inférieur ou égal à celui de la protection réalisée jusqu'ici pour les équipements statiques de puissance. La sûreté de fonctionnement est accrue du fait du dédoublement des commandes, de la réduction des sources d'alimentation d'appoint, de la réduction du nombre de composants -et de liaisons mis en jeu et enfin de la logique séquentielle selon laquelle le dispositif de déclenchement rapide est "armés préalablement du fait de la présence de la "haute tension" dont en cas de défaut, ce même dispositif devra agir pour s'en isoler. La présente invention trouve ses applications dans le domaine des véhicules de transport. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de commande d'un disjoncteur électromécanique de moteur de traction de matériel de transport, ledit disjoncteur (3) comportant au moins un pôle (12) disposé à l'entrée d'une ligne principale d'alimentation (2) et actionné soit par une bobine de maintien (QMT) alimentée par une batterie d'accumulateurs (13) soit par une bobine de déclenchement rapide (QDR) recevant après allumage d'un thyristor de déclenchement rapide (THDR) 11 énergie de décharge ou de charge d'un condensateur de déclenchement rapide (CDR), ledit disjoncteur (3) comportant en outre une bobine de surintensité (QSI) disposée sur le bras série de ladite ligne (2), ladite ligne (2) alimentant en outre une inductance de filtrage (4) en série et un condensateur de filtrage (5) en parallèle, ladite ligne (2) alimentant, en outre, en parallèle sur ledit condensateur de filtrage (5), et dans l'ordre un équipement statique (7) de commutation, ledit moteur de traction (M), une sonde (8) de mesure de courant, ledit équipement statique (7) étant commandé par un circuit électronique (9) de commande de l'équipement statique traitant les informations en provenance de ladite sonde (8), ladite ligne (2) comportant en outre sur son bras série aux bornes dudit pôle (12) du disjoncteur (3) et de ladite bobine de surintensité (QSI) un contacteur (18) de précharge muni d'une première résistance (19) de précharge, caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre au moins un circuit électronique (14) de commande du disjoncteur actionnant la gâchette (15) dudit thyristor (THDR) de déclenchement rapide, ledit circuit électronique (14) de commande du disjoncteur étant relié à un détecteur (16) du gradient de courant afin de recevoir un premier signal de défaut provoquant un ordre de déclenchement dudit thyristor de déclenchement rapide. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit détecteur (16) est un transformateur d'impulsions. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit circuit électronique (14) de commande du disjoncteur est relié, en outre, audit premier circuit électronique (9) de commande de l'équipement statique afin de recevoir un second signal de défaut provoquant un ordre de déclenchement dudit thyristor de déclenchement rapide (THDR). 4/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'alimentation dudit circuit électronique (14) de commande du disjoncteur est fournie par ladite batterie (13) d'accumulateurs alimentant ladite bobine de maintien (QMT). 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit condensateur (CDR) de déclenchement rapide est chargé au travers d'une deuxième résistance (20) de précharge branchée par une extrémité au point commun entre ladite première résistance (19) de précharge et ledit contacteur de précharge (t8). 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la constante de temps obtenue par le produit de la deuxième résistance (20) de précharge et de la capacité du condensateur de déclenchement rapide (CDR) est inférieure à la constante de temps obtenue par le produit de la première résistance (19) de précharge et de la capacité dudit condensateur de filtrage (5). 7/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit condensateur de déclenchement rapide CDR est chargé à travers ladite bobine de déclenchement rapide du disjoncteur QDR.