Brevet FR3118328A1 — publié le 20220624

Contacteur électrique d’une ligne d’alimentation à trois phases électriques pour un véhicule et véhicule comprenant un tel contacteur L’invention concerne un contacteur électrique (10) d’une ligne d’alimentation (4) à trois phases électriques (5) pour un véhicule (2), notamment véhicule ferroviaire, le contacteur (10) comprenant, pour chaque phase électrique (5), une borne d’entrée (22) configurée pour être en contact électrique avec un conducteur (16) d’un câble d’entrée (6) de ladite phase (5), une borne de sortie (24) configurée pour être en contact électrique avec un conducteur (16) d’un câble de sortie (8) de ladite phase (5), et un interrupteur à vide (26) configuré pour interrompre ou établir une connexion électrique entre ladite borne d’entrée (22) et ladite borne de sortie (24). Le contacteur (10) comprend en outre, pour chaque phase électrique (5), un boîtier d’entrée de protection (32) définissant un espace intérieur d’entrée (34) dans lequel est agencée la borne d’entrée (22) correspondante, et un boîtier de sortie de protection (36), distinct du boîtier d’entrée de protection (32) correspondant. Figure pour l'abrégé : 1 Contacteur électrique d’une ligne d’alimentation à trois phases électriques pour un véhicule et véhicule comprenant un tel contacteur La présente invention concerne un contacteur électrique d’une ligne d’alimentation à trois phases électriques pour un véhicule, notamment un véhicule ferroviaire. La présente invention concerne le domaine de l’alimentation électrique des véhicules, notamment l’alimentation électrique des moteurs de traction de tels véhicules ou d’autres charges fonctionnant à une haute tension. Par « haute tension », il est entendu une tension d’au moins plusieurs centaines de volts. Pour interrompre l’alimentation électrique, on connaît des contacteurs ayant une borne d’entrée et une borne de sortie reliées à un circuit à interrompre et un interrupteur configuré pour interrompre ou établir une connexion électrique entre la borne d’entrée et la borne de sortie. Pour protéger les contacts électriques du contacteur, par exemple contre l’humidité, la borne d’entrée, la borne de sortie et l’interrupteur sont généralement logés ensemble dans un coffre. Le coffre permet ainsi d’éviter que de l’humidité rentre en contact avec les bornes ou d’autres éléments électriques du contacteur. Lorsque le contacteur est configuré pour interrompre plusieurs phases électriques parallèles, chaque borne d’entrée, chaque borne de sortie et éventuellement chaque interrupteur sont ainsi logés dans le même coffre. Cependant, de tels contacteurs peuvent encore être améliorés. En effet, par exemple lorsque le contacteur est localisé sous un châssis d’un véhicule ferroviaire, l’espace est limité. Ainsi, il est désirable de réduire l’encombrement de la fonction contacteur. En outre, il est souhaitable d’obtenir un contacteur présentant une bonne protection contre des courts-circuits lorsqu’il est alimenté à des tensions élevées. Un but de la présente invention est ainsi d’obtenir un contacteur présentant un encombrement plus faible tout en assurant un bon isolement électrique. À cet effet, l’invention a pour objet un contacteur électrique d’une ligne d’alimentation à trois phases électriques pour un véhicule, notamment un véhicule ferroviaire, le contacteur comprenant, pour chaque phase électrique, une borne d’entrée configurée pour être en contact électrique avec un conducteur d’un câble d’entrée de ladite phase, une borne de sortie configurée pour être en contact électrique avec un conducteur d’un câble de sortie de ladite phase, et un interrupteur, de préférence un interrupteur à vide, configuré pour interrompre ou établir une connexion électrique entre ladite borne d’entrée et ladite borne de sortie. Le contacteur comprend en outre, pour chaque phase électrique, un boîtier d’entrée de protection définissant un espace intérieur d’entrée dans lequel est agencée la borne d’entrée correspondante, et un boîtier de sortie de protection, distinct du boîtier d’entrée de protection correspondant, et définissant un espace intérieur de sortie dans lequel est agencée la borne de sortie correspondante. Chaque boîtier d’entrée de protection présente une ouverture configurée pour coopérer avec une enveloppe isolante du câble d’entrée correspondant pour fermer l’espace intérieur d’entrée dudit boîtier d’entrée de protection de façon étanche par rapport à l’extérieur du contacteur. Chaque boîtier de sortie de protection présente une ouverture configurée pour coopérer avec une enveloppe isolante du câble de sortie correspondant pour fermer l’espace intérieur de sortie dudit boîtier de sortie de protection de façon étanche par rapport à l’extérieur du contacteur. Le contacteur selon l’invention présente un très faible encombrement, car la borne d’entrée et la borne de sortie pour chaque phase sont logées séparément dans un boîtier de protection. La protection contre l’humidité et des salissures est ainsi assurée par ces boîtiers d’entrée et de sortie, au lieu d’un coffre global comprenant toutes les bornes. Par conséquent, le volume occupé par le contacteur est faible, car chaque boîtier présente un volume faible. De plus, comme les boîtiers d’entrée et de sortie permettent par exemple l’isolement électrique de l’espace intérieur de chaque boîtier l’un par rapport à l’autre, les bornes peuvent être agencées très proches l’une par rapport à l’autre. Cela permet également de réduire l’encombrement du contacteur. Aussi, le contacteur selon l’invention présente une protection élevée contre les amorçages non seulement entre une borne et l’environnement du contacteur, mais également entre deux bornes du contacteur. En effet, grâce à la protection de chaque borne d’entrée et de chaque borne de sortie par un boîtier dédié, même par exemple lors d’un dévissage partiel ou total d’un câble destiné à être relié à une borne, le câble ne peut pas entrer en contact électrique avec une borne voisine. En outre, le contacteur selon l’invention permet d’obtenir une maintenance plus aisée, car la connexion à chaque borne d’entrée et de sortie est vérifiable séparément. Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le contacteur comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - chaque boîtier d’entrée de protection et/ou chaque boîtier de sortie de protection comprend un corps et un dispositif de fermeture délimitant l’espace intérieur d’entrée/de sortie, le dispositif de fermeture étant configuré pour être fixé de manière amovible au corps, de préférence par au moins une vis. - chaque ouverture est formée dans une paroi du corps correspondant, chaque ouverture traversant la paroi selon un axe s’étendant parallèlement à un plan dans lequel s’étend le dispositif de fermeture. - chaque boîtier d’entrée de protection et/ou chaque boîtier de sortie de protection est fait d’un matériau comprenant un polymère époxyde, de préférence est fait d’un matériau consistant du polymère époxyde. - pour chaque phase, le boîtier d’entrée de protection et le boîtier de sortie de protection correspondants sont formés en une seule pièce. - le contacteur comprend en outre, pour chaque phase, un boîtier d’interrupteur formée par ladite seule pièce correspondante, dans lequel l’interrupteur à vide correspondant est logé. - le contacteur comprend en outre, pour chaque boîtier d’entrée de protection et chaque boîtier de sortie de protection un presse-étoupe formant une étanchéité de l’ouverture correspondante lorsque le câble d’entrée ou de sortie est inséré dans l’ouverture. - la borne d’entrée ou la borne de sortie de chaque phase électrique est configurée pour être fixée à une extrémité du conducteur de ladite phase par au moins une vis, de préférence deux vis. - le contacteur comprend en outre un contrôleur configuré pour commander l’interrupteur à vide de chaque phase électrique pour interrompre ou établir la connexion électrique. - la borne de sortie de chaque phase électrique est configurée pour être connectée électriquement à un moteur de traction du véhicule. L’invention a en outre pour objet un véhicule, notamment véhicule ferroviaire, comprenant une ligne d’alimentation à trois phases électriques comprenant trois câbles d’entrée, trois câbles de sortie, et un contacteur connecté aux câbles d’entrée et aux câbles de sortie, le contacteur étant tel que décrit ci-dessus. Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la est une vue schématique en coupe d’une partie d’un véhicule ferroviaire comprenant un contacteur selon l’invention, et - la est une vue schématique en perspective du contacteur de la . On a en effet illustré sur la , une partie d’un véhicule 2 comprenant une ligne d’alimentation 4 à trois phases électriques 5 comprenant trois câbles d’entrée 6, trois câbles de sortie 8, et un contacteur électrique 10 connecté aux câbles d’entrée 6 et aux câbles de sortie 8. La ligne d’alimentation 4 est par exemple configurée pour alimenter un moteur de traction 11 du véhicule 2 ou un autre consommateur électrique, tel qu’un réseau de bord du véhicule 2 ou un système de climatisation du véhicule 2. En particulier, la ligne d’alimentation 4 est configurée pour transporter de l’énergie électrique présentant une haute tension, par exemple de plusieurs centaines de volt. Sur la , du fait de sa représentation en coupe, uniquement une phase électrique 5 est visible. Bien entendu, les autres phases électriques 5 sont identiques. Sur la , pour des raisons de visibilité, le câble d’entrée 6 et le câble de sortie 8 sont représentés uniquement pour une phase électrique 5. Les câbles 6 et 8 de chaque phase électrique 5 sont identiques. Le véhicule 2 est par exemple un véhicule ferroviaire. Comme visible sur la , le véhicule 2 comprend un châssis 12 sur lequel est fixé le contacteur 10, par exemple par au moins quatre vis 14. Dans l’exemple de , le contacteur 10 est fixé sur une partie inférieure du châssis 12 selon l’orientation du châssis 12 lorsque de véhicule 2 circule sur des rails horizontaux ou sur une route horizontale. En variante, le véhicule 2 est un véhicule routier, tel qu’un bus. Dans ce qui suit, lorsqu’il est fait référence à une partie ou un élément d’une phase électrique 5 parmi les trois phases, il est entendu que cette caractéristique est identique pour chaque phase électrique 5. Les trois phases électriques 5 sont de préférence identiques. Comme visible en particulier sur la , le câble d’entrée 6 et le câble de sortie 8 comprennent par exemple un conducteur 16 et une enveloppe isolante 18 entourant le conducteur 16. Le câble d’entrée 6 et le câble de sortie 8 comprennent par exemple chacun une extrémité 20 dépourvue de l’enveloppe isolante 18 et destinée à être en contact électrique avec une partie du contacteur 10. En variante ou en complément, l’extrémité 20 comprend une cosse de câble destinée à être en contact électrique avec une partie du contacteur 10. Le contacteur 10 est un appareil électrotechnique destiné à établir ou interrompre le passage du courant dans la ligne d’alimentation 4. Le contacteur 10 comprend, pour chaque phase électrique 5, une borne d’entrée 22 configurée pour être en contact électrique avec le conducteur 16 du câble d’entrée 6 de cette phase 5, comme visible dans l’exemple des figures 1 et 2. Le contacteur comprend en outre, pour chaque phase électrique 5, une borne de sortie 24, en particulier visible sur la , configurée pour être en contact électrique avec le conducteur 16 du câble de sortie 8 de cette phase 5. Le contacteur 10 comprend en outre, pour chaque phase électrique 5, un interrupteur 26, de préférence un interrupteur à vide, configuré pour interrompre ou établir une connexion électrique entre la borne d’entrée 22 et la borne de sortie 24. A cet effet, la borne d’entrée 22 et la borne de sortie 24 sont connectées électriquement par des liaisons internes 28 respectives à l’interrupteur 26. Le contacteur 10 comprend par exemple en outre un contrôleur 30 configuré pour commander l’interrupteur à vide 26 de chaque phase électrique 5 pour interrompre ou établir la connexion électrique entre la borne d’entrée 22 et la borne de sortie 24, par exemple simultanément pour chaque phase 5. Selon un exemple, la borne de sortie 24 est connectée électriquement au moteur de traction 11 du véhicule 2, et/ou à un autre consommateur électrique, tel qu’un réseau de bord du véhicule 2 ou un système de climatisation du véhicule 2. Par exemple, la borne d’entrée 22 et/ou la borne de sortie est(sont) configurée(s) pour être fixée(s) à une extrémité du conducteur 16 par au moins une vis 31, de préférence au moins deux vis 31. L’utilisation de deux vis 31 permet de sécuriser la fixation mécanique de la liaison électrique. Elle permet également le détrompage des phases si les entraxes sont différents entre les trois phases. Le contacteur 10 comprend en outre, pour chaque phase électrique 5, un boîtier d’entrée de protection 32 définissant un espace intérieur d’entrée 34 dans lequel est agencée la borne d’entrée 22 correspondante, et un boîtier de sortie de protection 36 définissant un espace intérieur de sortie 38 dans lequel est agencée la borne de sortie 24 correspondante. Le boîtier de sortie de protection 36 est distinct du boîtier d’entrée de protection 32 de la même phase électrique 5. Par exemple, le boîtier d’entrée de protection 32 et/ou le boîtier de sortie de protection 36 est(sont) fait(s) d’un matériau isolant électriquement, formant ainsi une isolation diélectrique entre chaque espace intérieur d’entrée 34 et/ou de sortie 38 et l’extérieur de l’espace correspondant. Par exemple, le boîtier d’entrée de protection 32 et/ou de sortie de protection 36 est(sont) fait(s) d’un matériau comprenant un polymère époxyde, et de préférence consistant de ce polymère époxyde. Une variante consiste à réaliser les boitiers de protection 32, 36 à partir d’un composite à base de résine polyester et fibre de verre. Selon un exemple, le boîtier d’entrée de protection 32 et le boîtier de sortie de protection 36 sont formés, pour chaque phase 5, en une seule pièce. Selon un exemple, le contacteur 10 comprend en outre, pour chaque phase 5, un boîtier d’interrupteur 39 formé par cette seule pièce de la phase 5 correspondante, dans lequel l’interrupteur à vide 26 correspondant est logé. En variante, le boîtier d’entrée de protection 32, le boîtier de sortie de protection 36, et éventuellement le boîtier d’interrupteur 39 de l’ensemble des trois phases électriques 5 sont formés par une seule pièce correspondant à un pôle électrique. Dans une deuxième variante les trois pôles électriques sont regroupés dans une seule enveloppe isolante. Avantageusement, le contrôleur 30 est positionné dans un coffre étanche distinct des boitiers d’entrée de protection 32, de sortie de protection 36, et d’interrupteur 39 et notamment de la pièce ou des pièces formant l’ensemble de ces boîtiers et la ou lesdites pièces sont fixés sur le coffre étanche. Le boîtier d’entrée de protection 32 présente une ouverture 40 configurée pour coopérer avec l’enveloppe isolante 18 du câble d’entrée 6 pour fermer l’espace intérieur d’entrée 34 de ce boîtier d’entrée de protection 32 de façon étanche par rapport à l’extérieur du contacteur 10. Le boîtier de sortie de protection 36 présente une ouverture 42 configurée pour coopérer avec une enveloppe isolante 18 du câble de sortie 8 pour fermer l’espace intérieur de sortie 38 de ce boîtier de sortie de protection 36 de façon étanche par rapport à l’extérieur du contacteur 10. Par l’expression « fermer […] de façon étanche », il est entendu un isolement de l’espace intérieur d‘entrée et de sortie 34, 38 par rapport à des liquides présents à l’extérieur du contacteur 10. Selon un exemple, l’étanchéité de l’espace intérieur d‘entrée et de sortie 34, 38 permet de protéger en outre cet espace intérieur contre des salissures présentes à l’extérieur du contacteur 10, telles que du sable et/ou de la poussière. Par « l’extérieur du contacteur 10 », il est notamment entendu l’environnement du contacteur 10, par exemple toute position agencée à une distance minimale inférieure à un mètre par rapport à une partie quelconque du contacteur 10. Comme visible dans l’exemple des figures 1 et 2, le boîtier d’entrée de protection 32 comprend par exemple un corps 44 et un dispositif de fermeture 46 délimitant l’espace intérieur d’entrée 34. De même, selon un exemple, le boîtier de sortie de protection 36 comprend un corps 44 et un dispositif de fermeture 46 délimitant l’espace intérieur de sortie. Le corps 44 présente par exemple des parois agencées de manière à délimiter l’espace intérieur 34, 38 ayant une forme générale de parallélépipède rectangle. En particulier, le corps 44 comprend une paroi 48 dans laquelle est formée l’ouverture 40, 42 correspondante pour le câble d’entrée ou de sortie 6, 8. Par exemple, l’ouverture 40, 42 traverse la paroi 48 correspondante selon un axe X s’étendant parallèlement à un plan P dans lequel s’étend le dispositif de fermeture 46. Cela est par exemple illustré sur la pour le cas du boîtier d’entrée 32. De préférence, l’ouverture 42 du boîtier de sortie 36 est agencé de manière analogue. Selon un exemple, les axes X de l’ouverture 40 et de l’ouverture 42 d’une même phase électrique 5 sont agencés parallèlement l’un par rapport à l’autre. En particulier, l’ouverture 40 s’étend depuis l’espace intérieur d’entrée 34 vers l’extérieur du contacteur 10 selon une direction opposée par rapport à une direction selon laquelle s’étend l’ouverture 42 depuis l’espace intérieur de sortie 36 vers l’extérieur du contacteur 10. Cela permet de faciliter l’agencement des câbles d’entrée et de sortie 6, 8. En variante, en modifiant la localisation et/ou l’orientation de l’ouverture 42 ou de l’ouverture 40, les câbles d’entrée et sortie peuvent suivre une même direction. Selon un exemple, pour former une étanchéité de l’ouverture 40, 42 lorsque le câble d’entrée ou de sortie 6, 8 est inséré dans l’ouverture 40, 42 correspondante, le contacteur 10 comprend en outre un presse-étoupe 50 pour chaque boîtier d’entrée et de sortie de protection 32, 36. En particulier, le presse-étoupe 50 est configuré pour rentrer en contact avec enveloppe isolante du câble d’entrée ou de sortie 6, 8. En variante, non représenté, au lieu d’un presse-étoupe, le contacteur 10 comprend un autre dispositif formant une étanchéité, par exemple un joint en caoutchouc, pour chaque boîtier d’entrée et de sortie de protection 32, 36. Le dispositif de fermeture 46 du boîtier d’entrée et de sortie de protection 32, 36 est en particulier configuré pour être fixé de manière amovible au corps 44. Cela est en particulier illustré sur la , montrant la direction d’insertion dans le corps 44 du dispositif de fermeture 46 à l’exemple du boîtier de sortie de protection 36. Pour des raisons de visibilité, sur la , les dispositifs de fermeture 46 des boîtiers d’entrée et de sortie de protection 32, 36 sont représentés uniquement pour deux des trois phases électriques 5. Bien entendu, les dispositifs de fermeture 46 pour la troisième phase 5 sont identiques. Le dispositif de fermeture 46 est par exemple configuré pour être fixé au corps 44 par au moins une vis, en particulier par deux vis, au moyen des trous de vis 52 illustrés sur la . Le dispositif de fermeture 46 permet à un opérateur d’avoir accès à l’espace intérieur 34, 38 correspondant pour fixer les câbles 6, 8 aux entrées, sorties correspondantes via notamment les vis 31. Bien entendu, d’autres modes de réalisation peuvent être envisagés. Contacteur électrique (10) d’une ligne d’alimentation (4) à trois phases électriques (5) pour un véhicule (2), notamment un véhicule ferroviaire, le contacteur (10) comprenant, pour chaque phase électrique (5), une borne d’entrée (22) configurée pour être en contact électrique avec un conducteur (16) d’un câble d’entrée (6) de ladite phase (5), une borne de sortie (24) configurée pour être en contact électrique avec un conducteur (16) d’un câble de sortie (8) de ladite phase (5), et un interrupteur, de préférence un interrupteur à vide (26), configuré pour interrompre ou établir une connexion électrique entre ladite borne d’entrée (22) et ladite borne de sortie (24), caractérisé en ce que le contacteur (10) comprend en outre, pour chaque phase électrique (5), un boîtier d’entrée de protection (32) définissant un espace intérieur d’entrée (34) dans lequel est agencée la borne d’entrée (22) correspondante, et un boîtier de sortie de protection (36), distinct du boîtier d’entrée de protection (32) correspondant, et définissant un espace intérieur de sortie (38) dans lequel est agencée la borne de sortie (24) correspondante, en ce que chaque boîtier d’entrée de protection (32) présente une ouverture (40) configurée pour coopérer avec le câble d’entrée (6) correspondant pour fermer l’espace intérieur d’entrée (34) dudit boîtier d’entrée de protection (32) de façon étanche par rapport à l’extérieur du contacteur (10), et en ce que chaque boîtier de sortie de protection (36) présente une ouverture (42) configurée pour coopérer avec le câble de sortie (8) correspondant pour fermer l’espace intérieur de sortie (38) dudit boîtier de sortie de protection (36) de façon étanche par rapport à l’extérieur du contacteur (10). Contacteur (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque boîtier d’entrée de protection (32) et/ou chaque boîtier de sortie de protection (36) comprend un corps (44) et un dispositif de fermeture (46) délimitant l’espace intérieur d’entrée/de sortie (34, 38), le dispositif de fermeture (46) étant configuré pour être fixé de manière amovible au corps (44), de préférence par au moins une vis. Contacteur (10) selon la revendication 2, dans lequel chaque ouverture (40, 42) est formée dans une paroi (48) du corps (44) correspondant, chaque ouverture (40, 42) traversant la paroi (48) selon un axe (X) s’étendant parallèlement à un plan (P) dans lequel s’étend le dispositif de fermeture (46). Contacteur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque boîtier d’entrée de protection (32) et/ou chaque boîtier de sortie de protection (36) est fait d’un matériau comprenant un polymère époxyde, de préférence est fait d’un matériau consistant du polymère époxyde. Contacteur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, pour chaque phase (5), le boîtier d’entrée de protection (32) et le boîtier de sortie de protection (36) correspondants sont formés en une seule pièce, le contacteur (10) comprenant de préférence en outre, pour chaque phase (5), un boîtier d’interrupteur (39) formée par ladite seule pièce correspondante, dans lequel l’interrupteur (26) correspondant est logé. Contacteur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre, pour chaque boîtier d’entrée de protection (32) et chaque boîtier de sortie de protection (36) un presse-étoupe (50) formant une étanchéité de l’ouverture (40, 42) correspondante lorsque le câble d’entrée ou de sortie (6, 8) est inséré dans l’ouverture (40, 42). Contacteur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la borne d’entrée (22) ou la borne de sortie (24) de chaque phase électrique (5) est configurée pour être fixée à une extrémité du conducteur (16) de ladite phase (5) par au moins une vis (31), de préférence au moins deux vis (31). Contacteur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un contrôleur (30) configuré pour commander l’interrupteur (26) de chaque phase électrique (5) pour interrompre ou établir la connexion électrique. Contacteur (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la borne de sortie (24) de chaque phase électrique est configurée pour être connectée électriquement à un moteur de traction (11) du véhicule (2). Véhicule (2), notamment véhicule ferroviaire, comprenant une ligne d’alimentation (4) à trois phases électriques (5) comprenant trois câbles d’entrée (6), trois câbles de sortie (8), et un contacteur (10) connecté aux câbles d’entrée (6) et aux câbles de sortie (8), le contacteur (10) étant selon l’une quelconque des revendications précédentes.