Brevet FR3084515A1 — publié le 20200131

Dispositif de disjonction électrique pour véhicule et véhicule associé La présente invention concerne un dispositif de disjonction électrique pour véhicule comprenant : - un support s'étendant sensiblement selon un plan longitudinal ; - un disjoncteur comprenant un interrupteur à vide, un actionneur et un module d'entrainement reliant l'interrupteur à vide à l'actionneur, le disjoncteur s'étendant sensiblement parallèlement au plan longitudinal du support ; - une première connexion électrique et une deuxième connexion électrique propres chacune à relier l'interrupteur à vide à un contact électrique extérieur. Un tel dispositif est par exemple placé dans un circuit électrique d'alimentation en électricité d'un véhicule ferroviaire afin de protéger ledit circuit électrique d'alimentation en cas de court-circuit. Généralement, le réseau électrique d'un véhicule ferroviaire est connecté à une ligne électrique via un pantographe et le dispositif de disjonction électrique joue alors le rôle d'interrupteur et d'organe de protection électrique. En cas de surcharge de courant, le dispositif de disjonction électrique ouvre le circuit électrique et empêche le courant de circuler de la ligne électrique jusqu'au réseau électrique du véhicule ferroviaire sans avoir à baisser le pantographe pour défaire le contact entre le pantographe et la ligne électrique. Le dispositif de disjonction comprend en général un interrupteur à vide à l'intérieur duquel s'étendent un premier contact électrique et un deuxième contact électrique mobile par rapport au premier contact électrique. Les premier et deuxième contacts électriques sont respectivement connectés au réseau électrique du véhicule et au pantographe. Lors de la mise sous tension du circuit électrique, le deuxième contact électrique est déplacé au moyen d'un module d'entrainement jusqu'à être en contact avec le premier contact électrique pour permettre le passage du courant de la ligne électrique vers le réseau électrique du véhicule ferroviaire. Généralement, le dispositif est en partie intégré à la toiture du véhicule ferroviaire en s'étendant perpendiculairement à la toiture. Le dispositif de disjonction s'étend par exemple au travers d'une ouverture ménagée dans la toiture. Malgré cela, le dispositif dépasse souvent de la toiture sur une hauteur de l'ordre de 550 millimètres, ce qui a une incidence négative sur l'aérodynamisme du véhicule ferroviaire. Pour diminuer cette hauteur, il est connu de placer le dispositif de disjonction de sorte à ce qu'il s'étende sensiblement parallèlement au toit du véhicule ferroviaire. Le document EP 3 026 689 divulgue un disjoncteur à haute tension disposé parallèlement à la toiture d'un wagon de train et comprenant un boitier sous vide dans 2 lequel se trouvent au moins deux contacts électriques, un module d'entrainement couplé à un des contacts électriques et un actionneur permettant la mise en contact des contacts électriques. Un tel dispositif ne donne cependant pas entière satisfaction. En effet, cette 5 solution nécessite l'utilisation de connectiques isolées haute tension onéreuses et qui ne permettent pas d'ajouter des fonctions complémentaires au dispositif. Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de disjonction électrique pour véhicule ferroviaire présentant une hauteur réduite, tout en permettant l'ajout de fonctionnalités de manière simple et peu onéreuse. 10 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de disjonction du type précité, dans lequel les première et deuxième connexions électriques comprennent chacune une première extrémité reliée à l'interrupteur à vide et une deuxième extrémité située à l'opposé de la première extrémité par rapport à l'interrupteur à vide, les premières et deuxième connexions s'étendant de sorte que pour chacune des première et deuxième 15 connexions, la distance entre la deuxième extrémité et le support est supérieure à la distance entre la première extrémité et le support, les distances étant mesurées suivant une direction d'élévation sensiblement normale au plan longitudinal du support, le disjoncteur s'étendant entre le support et les première et deuxième connexions électriques. 20 Un tel agencement permet de réduire l'encombrement du dispositif de disjonction et d'ajouter facilement au dispositif de disjonction des fonctionnalités supplémentaires, comme un dispositif de mise à terre par exemple. Le dispositif selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison 25 techniquement possible : - les première et deuxième connexions électriques s'étendent en formant un angle minimal compris entre 45° et 100°, de préférence eitre 70° et 90°, avec le plan longitudinal du support ; - les première et deuxième connexions électriques s'étendent selon la direction 30 d'élévation ; - les première et deuxième connexions électriques comprennent chacune une première portion et une deuxième portion successives formant entre elles un coude, chaque première portion s'étendant suivant la direction d'élévation, chaque deuxième portion s'étendant suivant un axe longitudinal sensiblement normal à la première portion 35 et comportant un connecteur électrique destiné à être connecté à un contact électrique 3 extérieur, la distance entre les premières portions étant inférieure à la distance entre les connecteurs électriques, les distances étant mesurées suivant l'axe longitudinal ; - le dispositif comprend en outre une enveloppe creuse comportant un boitier, dans lequel est disposé le disjoncteur, et des manchons, dans lesquels s'étendent les 5 première et deuxième connexions électriques ; - les première et deuxième connexions électriques comprennent chacune des connecteurs électriques s'étendant en saillie en dehors des manchons, à l'opposé du disjoncteur ; - les première et deuxième connexions électriques et les manchons sont montés 10 de façon amovible sur le boitier ; - le dispositif comprend en outre un dispositif de mise à terre ; - le dispositif comprend un dispositif de sectionnement additionnel disposé sur le support et s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan du support, le dispositif de sectionnement comprenant un bras mobile entre une position fermée, dans laquelle la 15 première connexion électrique est reliée à un contact électrique extérieur, et une position ouverte, dans laquelle la première connexion électrique est isolée dudit contact électrique extérieur ; - l'ensemble formé par le disjoncteur et les première et deuxième connexions électriques présente une hauteur maximale inférieure à 450 millimètres, la hauteur étant 20 mesurée selon la direction d'élévation sensiblement normale au plan longitudinal du support. L'invention a également pour objet un véhicule comprenant un dispositif de disjonction électrique tel que défini ci-dessus. Le véhicule selon l'invention peut comprendre en outre un pantographe, connecté 25 à la première connexion électrique, et un réseau électrique haute tension, connecté à la deuxième connexion électrique. D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : 30 - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier dispositif de disjonction selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de côté d'un dispositif analogue à celui de la figure 1 et comprenant un dispositif de sectionnement additionnel ; - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques analogues à celle de la figure 2, 35 illustrant un mode de réalisation particulier du dispositif de disjonction selon l'invention 4 comprenant un dispositif de mise à terre respectivement dans la position de service et dans la position de mise à terre ; - les figures 5 et 6 sont des vues schématiques analogues à celle de la figure 1 illustrant des modes de réalisation particuliers du dispositif de disjonction selon l'invention. 5 Un premier dispositif de disjonction électrique 10 selon l'invention est représenté sur la figure 1. Le dispositif de disjonction 10 est destiné à être monté sur un véhicule, notamment un véhicule ferroviaire, en particulier un train, un tramway, un métro ou autre. De façon classique, le véhicule ferroviaire comprend notamment un toit, un pantographe et un 10 réseau électrique haute tension. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif 10 comporte un support 12, un disjoncteur 14, une première connexion électrique 16A et une deuxième connexion électrique 16B. Le support 12 s'étend sensiblement selon un plan longitudinal. Le support 12 15 présente une surface intérieure 20 et une surface extérieure 22, la surface extérieure 22 étant de préférence sensiblement parallèle à la surface intérieure 20. Dans le cas du dispositif de disjonction 10 représenté sur la figure 1, le support 12 est formé par au moins une partie du toit du véhicule ferroviaire. En variante, le support 12 est formé d'une plaque fixée à au moins une partie du toit du véhicule ferroviaire. 20 Selon ces modes de réalisation, le plan longitudinal est donc formé par le plan dans lequel s'étend le toit ou est sensiblement parallèle à ce plan. Le disjoncteur 14 est disposé sur le support 12, du côté de la surface extérieure 22, et s'étend sensiblement parallèlement au plan longitudinal du support 12. Par parallèlement, on entend que le disjoncteur 14 s'étend principalement selon un axe 25 principal, dit axe longitudinal A ou direction longitudinale A comme cela sera décrit ultérieurement, cet axe longitudinal A étant sensiblement parallèle au plan longitudinal du support 12. Le disjoncteur 14 comprend un interrupteur à vide 24, un actionneur 26 et un module d'entrainement 28 reliant l'interrupteur à vide 24 à l'actionneur 26. 30 L'interrupteur à vide 24 comprend un premier contact électrique, un deuxième contact électrique et une ampoule à vide à l'intérieur de laquelle s'étendent le premier contact électrique et le deuxième contact électrique (non représentés). Comme connu en soi, l'utilisation d'un interrupteur à vide 24 permet de commuter des courants et d'isoler un circuit sous une tension élevée avec des distances inter-contact faibles, le vide jouant le 35 rôle d'isolant électrique. L'interrupteur à vide 24 s'étend sensiblement parallèlement au plan longitudinal du support 12. 5 L'interrupteur à vide 24 est délimité par au moins une paroi longitudinale 30 de forme cylindrique s'étendant selon l'axe longitudinal A et deux parois transversales 32, s'étendant de part et d'autre de la paroi longitudinale 30 selon la direction longitudinale A. Chaque contact électrique comprend une portion de contact et une portion de 5 connexion. Les portions de contact sont situées à l'intérieur de l'interrupteur à vide 24 et les portions de connexion du premier contact électrique et du deuxième contact électrique traversent chacune une des parois transversales 32 de l'interrupteur à vide 24 et s'étendent à l'extérieur de l'enceinte sous vide définie par les parois longitudinales 30 et transversales 32. Le deuxième contact électrique est mobile par rapport au premier 10 contact électrique entre une position fermée, dans laquelle les contacts électriques sont en contact au niveau de leurs portions de contact pour permettre le passage du courant à travers le dispositif de disjonction 10, et une position ouverte, dans laquelle les contacts électriques sont éloignés l'un de l'autre pour interrompre le passage du courant à travers le dispositif de disjonction 10. 15 A cet effet, le deuxième contact électrique est par exemple monté coulissant suivant l'axe longitudinal A par rapport au premier contact électrique entre la position fermée et la position ouverte. Le module d'entrainement 28 est situé à l'extérieur de l'interrupteur à vide 24 et comprend un dispositif d'entrainement 34. 20 Le dispositif d'entrainement 34 s'étend sensiblement suivant l'axe longitudinal A. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif d'entrainement 34 présente la forme d'une tige. Le dispositif d'entrainement 34 assure une isolation électrique entre le deuxième contact électrique et l'actionneur 26 et est réalisé par exemple en matrice polymère 25 renforcée ou en fibres de verre. Le dispositif d'entrainement 34 est fixé au deuxième contact électrique au niveau de la portion de connexion dudit contact électrique. Le dispositif d'entrainement 34 présente en outre une première extrémité 38 et une deuxième extrémité 40 opposée à la première extrémité 38 selon la direction 30 longitudinale A. Le dispositif d'entrainement 34 est raccordé au deuxième contact électrique coulissant au niveau de la première extrémité 38 et à l'actionneur 26 au niveau de la deuxième extrémité 40. Le module d'entrainement 28 comporte au moins un organe de rappel 42 agencé 35 pour exercer sur le deuxième contact électrique un effort de rappel de la position fermée vers la position ouverte. 6 Dans le dispositif représenté sur la figure 1, l'organe de rappel 42 est un ressort s'étendant selon l'axe longitudinal A. Le module d'entrainement 28 relie donc l'interrupteur à vide 24 à l'actionneur 26 et permet le déplacement du deuxième contact électrique entre la position fermée et la 5 position ouverte. L'actionneur 26 agit à l'encontre de l'organe de rappel 42. L'actionneur 26 est agencé pour exercer une force opposée à la force exercée par l'organe de rappel 42 en maintenant le deuxième contact électrique dans la position fermée. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, l'actionneur 26 est un électroaimant. En 10 variante, l'actionneur 26 est un vérin pneumatique ou un moteur électrique. L'actionneur 26 est configuré pour entrainer le déplacement du dispositif d'entrainement 34 et ainsi le déplacement du deuxième contact électrique entre la position ouverte et la position fermée. L'actionneur 26 peut ainsi commander le passage du courant à l'intérieur de l'interrupteur à vide 24. 15 Dans un mode de réalisation particulier, l'actionneur 26 est équipé d'un module de réception (non représenté) pour recevoir des signaux de commande. Le disjoncteur 14 s'étend entre le support 12 et les connexions électriques 16A, 16B sensiblement suivant la direction longitudinale A. Lorsque le véhicule ferroviaire sur lequel est disposé le dispositif de disjonction 10 circule sur des rails horizontaux, la 20 direction longitudinale A est sensiblement horizontale. La première connexion électrique 16A et la deuxième connexion électrique 16B sont connectées à l'interrupteur à vide 24 et relient ledit interrupteur 24 à des contacts électriques extérieurs (non représentés sur la figure 1). Ces contacts électriques extérieurs font par exemple partie d'un pantographe et d'un réseau électrique haute 25 tension, comme cela sera décrit ultérieurement. La première connexion électrique 16A comporte une première extrémité 44A et une deuxième extrémité 46A. La première extrémité 44A de la première connexion 16A est reliée à la portion de connexion du premier contact électrique. 30 La deuxième extrémité 46A de la première connexion 16A présente un connecteur électrique 48A destiné à être connecté à un contact électrique extérieur, par exemple à un pantographe. La deuxième connexion électrique 16B comporte une première extrémité 44B et une deuxième extrémité 46B. 35 La première extrémité 44B de la deuxième connexion 16B est reliée à la portion de connexion du deuxième contact électrique, par exemple par un câble 50. 7 La deuxième extrémité 46B de la deuxième connexion 16B présente un connecteur électrique 48B destiné à être connecté à un contact électrique extérieur, par exemple au réseau électrique haute tension du véhicule ferroviaire. Les connexions électriques 16A, 16B s'étendent chacune suivant une direction 5 d'extension de sorte que la distance entre le connecteur électrique 48A et le support 12 est supérieure à la distance entre la première extrémité 44A et le support 12 et la distance entre le connecteur électrique 48B et le support 12 est supérieure à la distance entre la première extrémité 44B et le support 12. Les distances sont mesurées suivant une direction d'élévation B sensiblement normale au plan longitudinal du support 12. Lorsque 10 le véhicule ferroviaire sur lequel est disposé le dispositif de disjonction 10 circule sur des rails horizontaux, la direction d'élévation B est sensiblement verticale. Avantageusement, les connexions électriques 16A, 16B forment avec le support 12, en partant de la première extrémité 44A, 44B, un angle minimal a compris entre 45° et 100°, de préférence entre 70° et 90°. 15 Dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1, les connexions électriques 16A, 16B s'étendent selon la direction d'élévation B, également appelée axe d'élévation B. En variante, sur la figure 5, les connexions électriques 16A, 16B sont inclinées et forment avec le plan longitudinal du support 12 un angle a strictement inférieur à 90°. 20 Les connexions électriques 16A, 16B sont espacés l'une de l'autre d'une distance minimale mesurée selon l'axe longitudinal A supérieure à 200 mm. Cette distance est agencée pour que l'isolation électrique entre la première connexion 16A et la deuxième connexion 16B soit assurée par l'air ambiant entre la première et la deuxième connexions 16A, 16B. 25 Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le dispositif de disjonction électrique 10 comprend en outre une enveloppe creuse 60 à l'intérieur de laquelle sont disposés le disjoncteur 14 et les connexions électriques 16A, 16B. L'enveloppe creuse 60 comporte un boitier 62 et deux manchons 64. Dans cet exemple, le boitier 62 a sensiblement une forme de parallélépipède 30 rectangle. Le disjoncteur 14 est disposé à l'intérieur du boitier 62. Le boitier 62 s'étend sensiblement parallèlement au support 12. Le boitier 62 comporte au moins une embase 66 fixée sur le support 12. En variante, un fond du boitier 62 est disposé directement au contact du support 12 et fixé à celui-ci. 35 Les manchons 64 sont disposés sur le boitier 62 en s'étendant sensiblement suivant la direction d'extension des connexions électriques 16A, 16B. Les manchons 64 8 forment avec le support 12 un angle sensiblement égal à l'angle minimal a formé par les connexions électriques avec le support 12. Les manchons 64 comprennent suivant la direction d'extension, une première extrémité en regard du boîtier 62 et du support 12 et une deuxième extrémité opposée au 5 boitier 62 et au support 12. La distance, mesurée suivant la direction d'élévation B, entre chaque deuxième extrémité et le support 12 est supérieure à la distance entre la première extrémité correspondante et le support 12. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, les manchons 64 s'étendent sensiblement selon la direction d'élévation B. 10 En variante, sur la figure 5, les manchons 64 sont inclinés et forment avec le support 12 un angle a strictement inférieur à 90°. De préférence, les manchons 64 sont montés sur le boitier de façon amovible. Par exemple, les manchons 64 présentent un filetage (non représenté) et sont insérés par vissage à l'intérieur d'ouvertures ménagées dans le boitier 62. 15 En variante, les manchons 64 sont venus de matière avec le boitier 62. Les manchons 64 présentent chacun deux ouvertures à leurs extrémités, de sorte que chaque manchon 64 définit un alésage central délimité par une paroi externe 68 et débouchant d'un côté à l'intérieur du boitier 62 et de l'autre côté à l'air ambiant. La paroi externe 68 présente une pluralité de nervures 70 annulaires 20 circonférentielles s'étendant en saillie radialement sur la paroi externe 68. Les nervures 70 sont sensiblement parallèles entre elles. Les nervures 70 limitent le risque de formation d'un arc électrique à la surface de la paroi externe 68 du manchon 64. Les première et deuxième connexions électriques 16A, 16B s'étendent 25 respectivement à l'intérieur d'un des manchons 64, dans ledit alésage central. Selon un mode de réalisation, l'alésage présente une forme sensiblement complémentaire de celle d'au moins une partie des connexions électriques 16A, 16B. Lorsque les manchons 64 sont montés de façon amovible sur le boitier 62, les connexions électriques 16A, 16B sont avantageusement amovibles et peuvent être déconnectées de l'interrupteur à vide 24. Il 30 est ainsi possible de réaliser des opérations de maintenance directement sur les connexions 16A, 16B ou procéder à leur remplacement sans avoir besoin de démonter l'ensemble du dispositif de disjonction 10. Chaque connexion électrique 16A, 16B s'étend à l'intérieur d'un manchon 64 de sorte que sa première extrémité 44A, 44B est située au niveau d'une première ouverture 35 du manchon 64. 9 Chaque connexion 16A, 16B traverse une deuxième ouverture du manchon 64 de sorte que le connecteur électrique 48A, 48B s'étend en saillie en dehors du manchon 64, à l'opposé du disjoncteur 14. Cette disposition facilite le raccordement des barres ou câbles reliés aux connexions 16A, 16B, ainsi que le contrôle d'isolement de l'ampoule à 5 vide. L'enveloppe creuse 60 est réalisée en un matériau polymérique. Avantageusement, l'enveloppe creuse 60 est dépourvu de matériau métallique de sorte à n'assurer aucune conduction électrique. De préférence, le matériau polymérique comprend au moins un polymère 10 époxyde, aussi connu sous le nom de « polyépoxyde » ou de REVENDICATIONS1.- Dispositif de disjonction électrique (10) pour véhicule comprenant : - un support (12) s'étendant sensiblement selon un plan longitudinal ; - un disjoncteur (14) comprenant un interrupteur à vide (24), un actionneur (26) et un module d'entrainement (28) reliant l'interrupteur à vide (24) à l'actionneur (26), le disjoncteur (14) s'étendant sensiblement parallèlement au plan longitudinal du support (12) ; - une première connexion électrique (16A) et une deuxième connexion électrique (16B) propres chacune à relier l'interrupteur à vide (24) à un contact électrique extérieur, caractérisé en ce que les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B) comprennent chacune une première extrémité (44A, 44B) reliée à l'interrupteur à vide (24) et une deuxième extrémité (46A, 46B) située à l'opposé de la première extrémité (44A, 44B) par rapport à l'interrupteur à vide (24), les premières et deuxième connexions (16A, 16B) s'étendant de sorte que pour chacune des première et deuxième connexions (16A, 16B), la distance entre la deuxième extrémité (46A, 46B) et le support (12) est supérieure à la distance entre la première extrémité (44A, 44B) et le support (12), les distances étant mesurées suivant une direction d'élévation (B) sensiblement normale au plan longitudinal du support (12), le disjoncteur (14) s'étendant entre le support (12) et les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B). 2.- Dispositif (10) selon la revendication 1, dans lequel les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B) s'étendent en formant un angle minimal (a) compris entre 45° et 100°, de préférence entre 70° et 90 °avec le plan longitudinal du support (12). 3.- Dispositif (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B) s'étendent selon la direction d'élévation (B). 4.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B) comprennent chacune une première portion (210A, 210B) et une deuxième portion (212A, 212B) successives formant entre elles un coude, chaque première portion (210A, 210B) s'étendant suivant la direction d'élévation (B), chaque deuxième portion (212A, 212B) s'étendant suivant un axe longitudinal (A) sensiblement normal à la première portion (210A, 210B) et comportant un connecteur électrique (48A, 48B) destiné à être connecté à un contact 15 électrique extérieur, la distance entre les premières portions (210A, 210B) étant inférieure à la distance entre les connecteurs électriques (48A, 48B), les distances étant mesurées suivant l'axe longitudinal (A). 5 5.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comprenant en outre une enveloppe creuse (60) comportant un boitier (62), dans lequel est disposé le disjoncteur (14), et des manchons (64), dans lesquels s'étendent les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B). 10 6.- Dispositif (10) selon la revendication 5, dans lequel les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B) comprennent chacune des connecteurs électriques (48A, 48B) s'étendant en saillie en dehors des manchons (64), à l'opposé du disjoncteur (14). 15 7.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, dans lequel les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B) et les manchons (64) sont montés de façon amovible sur le boitier (62). 8.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes 20 comprenant en outre un dispositif de mise à terre (140). 9.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un dispositif de sectionnement (110) additionnel disposé sur le support (12) et s'étendant sensiblement perpendiculairement au plan du support (12), le dispositif de 25 sectionnement (110) comprenant un bras mobile (114) entre une position fermée, dans laquelle la première connexion électrique (16A) est reliée à un contact électrique extérieur, et une position ouverte, dans laquelle la première connexion électrique (16A) est isolée dudit contact électrique extérieur. 30 10.- Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble formé par le disjoncteur (14) et les première et deuxième connexions électriques (16A, 16B) présente une hauteur maximale inférieure à 450 millimètres, la hauteur étant mesurée selon la direction d'élévation (B). 35 11.- Véhicule comprenant un dispositif de disjonction électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 16 12.- Véhicule selon la revendication 11 comprenant en outre un pantographe (130), connecté à la première connexion électrique (16A), et un réseau électrique haute tension, connecté à la deuxième connexion électrique (16B). 5