EP3567623A1 - Disjoncteur à interrupteur à vide - Google Patents

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EP3567623A1
EP3567623A1 EP19172764.3A EP19172764A EP3567623A1 EP 3567623 A1 EP3567623 A1 EP 3567623A1 EP 19172764 A EP19172764 A EP 19172764A EP 3567623 A1 EP3567623 A1 EP 3567623A1
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EP
European Patent Office
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circuit breaker
electrical contact
current
electrical
breaker according
Prior art date
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Application number
EP19172764.3A
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German (de)
English (en)
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EP3567623B1 (fr
Inventor
Nicolas Quentin
Laurent DUFFAU
Antoine TAINE
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Alstom Holdings SA
Original Assignee
Alstom Transport Technologies SAS
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Publication date
Application filed by Alstom Transport Technologies SAS filed Critical Alstom Transport Technologies SAS
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Publication of EP3567623B1 publication Critical patent/EP3567623B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electromagnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/28—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H33/38—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using electromagnet

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum interrupter circuit breaker, arranged to be disposed in an electrical circuit and to withstand current flow as long as the current does not exceed a predetermined current threshold, and to interrupt the flow of current when the current exceeds the threshold. predetermined current.
  • a vacuum interrupter or "vacuum circuit breaker” has a vacuum interrupter comprising a vacuum chamber within which extends a first electrical contact and a second movable electrical contact with respect to the first electrical contact between a closed position, wherein the second electrical contact is in contact with the first electrical contact to allow current flow, and an open position, wherein the second electrical contact is spaced from the first electrical contact to interrupt current flow.
  • Such an electric circuit breaker may for example be arranged in an electrical supply circuit of a train operating with electrical energy to protect the electric supply circuit in the event of a short circuit.
  • US5206616A discloses a vacuum circuit breaker comprising a vacuum interrupter and a mechanical locking system configured to lock the second electrical contact in the closed position, the mechanical locking system being releasable by means of an electromagnet unlocking system to release the second electrical contact and allow the opening of the vacuum switch under the effect of a return spring acting on the second electrical contact.
  • One of the aims of the invention is to provide a circuit breaker that is reliable, simple and inexpensive to manufacture.
  • the invention proposes a circuit breaker comprising a vacuum interrupter comprising a first electrical contact and a second movable electrical contact with respect to the first electrical contact between a closed position, in which the second electrical contact is in contact with the first contact.
  • electrical apparatus for permitting current flow, and an open position in which the second electrical contact is spaced from the first electrical contact to interrupt current flow, and a locking system comprising at least one permanent magnet arranged to generate a magnetic force opposing the movement of the second electrical contact from the closed position to the open position.
  • such a locking system can be reset easily, which facilitates operations to close the circuit breaker after an opening thereof.
  • the invention also relates to a rail vehicle comprising a power supply network, a sensing device connected to the power supply network and capable of picking up an electric current from a power supply line and a circuit breaker, and a circuit breaker. as defined above disposed between the sensing device and the power supply network.
  • the railway vehicle comprises a voltage probing device, configured to determine the voltage level of the supply current supplied by the supply line, the probing device being connected to the sensing device by said breaker.
  • Circuit breaker 2 Figures 1 and 2 is configured to be disposed in an electrical circuit to withstand current flow as long as the current through the circuit breaker 2 is below a predetermined current magnitude threshold, and interrupt the current flow when the current intensity reaches or exceeds the predetermined current threshold.
  • the circuit breaker 2 comprises a vacuum switch 4, a return system 6 configured to cause the opening of the vacuum switch 4, a locking system 8 configured to hold the vacuum switch 4 closed against the system. 6, and an unlocking system 10 configured to unlock on the locking system 8 so as to allow the opening of the vacuum switch 4 under the effect of the return system 6.
  • a circuit breaker 2 having a vacuum switch 4 is generally referred to as a “vacuum interrupter” or “vacuum circuit breaker”.
  • the vacuum interrupter 4 (or “vacuum bulb”) comprises a vacuum chamber 12 inside which extend a first electrical contact 14 and a second electrical contact 16, the second electrical contact 16 being movable relative at the first electrical contact 14 between a closed position, in which the second electrical contact 16 is in contact with the first electrical contact 14 inside the vacuum chamber 12 to allow the passage of current through the circuit breaker 2, and a open position, in which the second electrical contact 16 is spaced from the first electrical contact 14 inside the vacuum chamber 12 to interrupt the flow of current through the circuit breaker 2.
  • the vacuum switch 4 When the second electrical contact 16 is in the closed position, the vacuum switch 4 is closed, and the circuit breaker 2 supports the passage of current. When the second electrical contact 16 is in the open position, the vacuum switch 4 is open, and the circuit breaker 2 interrupts the flow of current and ensures the isolation between the electrical contacts 14, 16.
  • the first electrical contact 14 and the second electrical contact 16 comprise respective contact portions 14A, 16A intended to come into contact, and respective connection portions 14B, 16B for the connection of the electrical contacts 14, 16 to the electrical circuit in which the circuit breaker 2 is integrated.
  • the contact portions 14A, 16A are located inside the vacuum chamber 12.
  • Each connecting portion 14B, 16B extends from the corresponding contact portion 14A, 16A to the outside of the chamber 12.
  • Each connection portion 14B, 16B leaves the vacuum chamber 12 through a wall delimiting the vacuum chamber 12.
  • connection portions 14B, 16B here have the shape of rods, the contact portion 14A, 16A of each of the first electrical contact 14 and the second electrical contact 16 being disposed at one end of the connection portion 14B, 16B of this contact electric.
  • the first electrical contact 14 is stationary and the second electrical contact 16 is movable between the closed position and the open position.
  • the second electrical contact 16 is here slidably mounted along a longitudinal axis A with respect to the first electrical contact 14, to move between the closed position and the open position.
  • the connecting portion 16B of the second electrical contact 16 extends along the longitudinal axis A being slidably guided along the longitudinal axis A to allow the displacement of the second electrical contact 16 between the closed position and the open position.
  • the vacuum chamber 12 is delimited by an enclosure 18 comprising walls.
  • the connection portion 16B of the second electrical contact 16 is mounted movably through a wall of the enclosure 18, here sliding through this wall of the enclosure 18.
  • the enclosure 18 here comprises a cylindrical side wall 20 extending along the longitudinal axis A and two transverse end walls 22.
  • the connection portions 14B, 16B of the first contact and the second electrical contact 16 each pass through a respective end wall 22 to exit the vacuum chamber 12.
  • connection portion 16B of the second electrical contact 16 extends for example along the longitudinal axis A and slidably traverses the corresponding end wall 22 delimiting the vacuum chamber 12.
  • the vacuum interrupter 4 comprises a sealing bellows 24 arranged to seal between the connection portion 16B of the second electrical contact 16 and the wall of the enclosure 18 through which this connecting portion 16B passes, while allowing the moving the connection portion 16B through the wall of the enclosure 18.
  • the return system 6, the locking system 8 and the unlocking system 10 are located outside the vacuum chamber 12.
  • the return system 6, the locking system 8 and the unlocking system 10 are configured to act on the second electrical contact 16, more precisely on the portion of the connection portion 16B of the second electrical contact 16 extending to the outside the vacuum chamber 12
  • the return system 6 comprises at least one resilient member 26, 28 arranged to exert on the second electrical contact 16 a return force from the closed position to the open position, at least when the second electrical contact 16 is in the closed position.
  • Each elastic member 26, 28 is for example located outside the vacuum chamber 12.
  • Each elastic member 26, 28 constantly exerts a return force on the second electrical contact 16.
  • Each elastic member 26, 28 is for example a compression spring or a tension spring.
  • the return system 6 comprises for example an elastic member 26 in the form of a compression spring arranged to be compressed when the second electrical contact 16 is in the closed position and to relax to push the second electrical contact 16 in the open position.
  • the elastic member 26 in the form of a compression spring has for example an end bearing against a movable bearing surface carried by the second electrical contact 16.
  • the other end is for example supported on a fixed support surface.
  • the fixed bearing surface is here defined on a fixed partition 30, located outside the vacuum chamber 12 and traversed by the connecting portion 16B of the second electrical contact 16.
  • the fixed partition 30 is here reported in an insulating outer envelope 56 inside which are arranged the vacuum switch 4, the return system 6, the locking system 8 and the unlocking system 10.
  • the fixed partition 30 is integrally formed of a single piece of material with the outer casing 56
  • the fixed support surface is defined on the outer casing 56.
  • the elastic member 26 in the form of a compression spring is for example helical and extends along the longitudinal axis A and around part of the connecting portion 16B of the second electrical contact 16 coming out of the vacuum chamber 12 .
  • the return system 6 comprises for example an elastic member 28 in the form of a tension spring (shown schematically in phantom on the Figures 1 and 2 ) arranged to be stretched when the second electrical contact 16 is in the closed position and to contract to pull the second electrical contact 16 in the open position.
  • a tension spring shown schematically in phantom on the Figures 1 and 2
  • the elastic member 28 in the form of a tension spring is for example arranged between a fixed connection point and a mobile connection point carried by the second electrical contact 16.
  • the elastic member 28 in the form of a tension spring extends here along the longitudinal axis A and around the portion of the connecting portion 16B of the second electrical contact 16 extending outside the chamber empty 12.
  • the locking system 8 comprises at least one permanent magnet 42 arranged to generate on the second electrical contact 16 a magnetic retaining force opposing the displacement of the second electrical contact 16 from the closed position to the open position.
  • the locking system 8 acts here against the return system 6.
  • Each permanent magnet 42 is for example carried by the second electrical contact 16, and thus mobile, or fixed mounted.
  • Each permanent magnet 42 is for example arranged to cooperate with another permanent magnet or with a ferromagnetic element able to be magnetized under the effect of the magnetic field of the permanent magnet 42.
  • the locking system 8 comprises a ferromagnetic fixed locking element 44 and a ferromagnetic movable locking element 46 which are in contact with each other in the closed position of the second electrical contact 16 and spaced apart. one of the other in the open position of the second electrical contact 16, each permanent magnet 42 of the locking system being arranged to generate a force of attraction between the fixed locking element 44 and the movable locking element 46 at least in closed position of the second electrical contact 16.
  • each permanent magnet 42 is fixedly mounted relative to the second electrical contact 16, as is the fixed locking element 44.
  • Each permanent magnet 42 is for example fixed to an inner wall of the circuit-breaker 2 substantially parallel to the fixed partition 30 and the fixed locking element 44 is integral with each permanent magnet 42.
  • the movable locking element 46 is carried by the second electrical contact 16, more specifically here by the portion of the connection portion 16B of the second electrical contact 16 extending outside the vacuum chamber 12.
  • the fixed locking element 44 and the movable locking element 46 are in mutual contact, preferably in plane contact, with respective contact surfaces.
  • the contact surfaces extend for example each transversely to the longitudinal axis A.
  • the fixed locking element 44 and the movable locking element 46 have the form of plates extending substantially perpendicular to the longitudinal axis A, each contact surface being defined by a face of the plate located next to the other plate.
  • the locking system 8 comprises for example at least one stationary permanent magnet 42 secured to the fixed locking element 44 and / or at least one movable permanent magnet 42 secured to the movable locking element 46.
  • the locking system 8 here comprises two fixed permanent magnets 42 fixed to the fixed locking element 44.
  • the movable support surface 30, on which the compression spring bears is defined on the movable locking element 46 carried by the second electrical contact 16.
  • ferromagnetic locking elements in particular in the form of plates, makes it possible to generate a magnetic retaining force over an extended surface, a priori larger than that of the permanent magnet (s), thus ensuring effective restraint.
  • the unlocking system 10 is configured to generate a magnetic repulsion force opposite to that generated by the locking system 8 when the intensity of the electric current exceeds the predetermined current intensity threshold, so as to allow the opening of the circuit breaker 2, here under the effect of the return system 6.
  • the unlocking system 10 comprises for example at least one electromagnet 48 arranged to generate a magnetic force opposite to that generated by the permanent magnet (s) 42 of the locking system 8, so as to allow the opening of the circuit breaker 2 under the effect of the booster system 6.
  • the unlocking system 10 comprises a respective electromagnet 48 associated with each permanent magnet 42 of the locking system 8.
  • Each electromagnet 48 is for example arranged facing the associated permanent magnet 42.
  • each electromagnet 48 When the unlocking system 10 is activated, each electromagnet 48 generates a magnetic field opposite to that of the associated permanent magnet 42, so that the magnetic retaining force generated by the locking system 8 is canceled by the magnetic repulsion force generated. by the electromagnet (s) 48 of the unlocking system 10.
  • the locking system 8 with permanent magnet (s) 42 and the unlocking system 10 with electromagnet (s) 48 together form a magnetic lock or "magnetic suction cup" which is locked by default and can be unlocked on command.
  • the circuit breaker 2 comprises a control system 50 for controlling the unlocking system 10.
  • the control system 50 comprises for example a current sensor 52 arranged to measure the intensity of the current flowing through the circuit breaker 2, the unlocking system 10 being configured to control each electromagnet so as to open the circuit breaker 2 when the current measured by the current sensor 52 exceeds the predetermined current intensity threshold.
  • the current sensor 52 comprises for example an annular-shaped magnetic core surrounding the connection portion of the second electrical contact 16 and an electrical coil surrounding the magnetic core.
  • the current sensor uses other technologies, such as the hall effect.
  • the control system 50 includes a control unit 54 configured to control the unlocking system 10 in accordance with the measurement signal provided by the current sensor 52.
  • Electromagnets 48 are for example supplied with electrical energy from a power source.
  • the circuit breaker 2 comprises a hollow outer casing 56 inside which are arranged the vacuum switch 4, the return system 6, the locking system 8 and the unlocking system 10.
  • the outer casing 56 extends around the vacuum switch 4, the return system 6, the locking system 8 and the unlocking system 10.
  • the outer casing 56 is electrically insulating. It is made of an electrically insulating material.
  • the outer casing 56 is generally tubular in shape extending along the longitudinal axis A.
  • connection portion 14B of the first electrical contact 14 leaves at one longitudinal end of the outer envelope 56
  • connection portion 16B of the second electrical contact 16 leaves at the other longitudinal end of the outer envelope 56.
  • the outer casing 56 comprises a first section 58A receiving the vacuum switch 4 and a second section 58B receiving the return system 6, the locking system 8 and the unlocking system 10.
  • the internal partition 30 separates the first section 58A and the second section 58B.
  • End walls 60 close the internal cavity defined by the outer casing 56 at its longitudinal ends.
  • An end wall 60 is integral with the outer shell 56, the other end wall 60 being attached to the outer shell 56.
  • the outer casing 56 comprises circumferential annular fins 62 formed protruding on the outer surface of the outer casing 56.
  • the fins 62 are parallel to each other. These fins 62 give the outer casing 56 a wavy shape when the outer surface of the outer casing 56 is traversed along the axis longitudinal A. These fins 62 limit the risk of propagation of a surface electric current on the outer surface of the outer casing 56, increasing the path to be covered, and therefore the resistance opposing the passage of such an electric current .
  • the fixed locking element 44, the permanent magnets 42 and the electromagnets 48 are carried by support elements 64 fixed to the outer casing 56, and more particularly recessed into the outer casing 56.
  • Each support member 64 extends projecting inside the outer casing 56.
  • the vacuum switch 4 is initially closed.
  • the first electrical contact 14 and the second electrical contact 16 are in contact with each other, thus allowing the current to flow through the circuit breaker 2.
  • the current sensor 52 supplies the control unit 54 with a signal representative measurement of the current flowing through the circuit breaker 2.
  • control unit 54 sends a control signal to the unlocking system 10 to supply each electromagnet 48 so as to release the second electrical contact 16, which then moves into position open, here under the effect of the booster system 6.
  • the resetting can for example be carried out manually by an operator by acting on the second electrical contact 16 against the return system 6, directly or via a manual reset mechanism, comprising for example a lever to facilitate the operation.
  • the circuit breaker 2 of the Figure 3 differs from that of Figures 1 and 2 in that the control system 50 comprises a reserve 66 of electrical energy capable of storing electrical energy, the reserve 66 being connected to each electromagnet 48 by means of an electric switch 68, provided for example under the form of an electrical relay, the control unit 50 being configured to control the closing of the electrical relay 68 and thus cause the supply of each electromagnet 48 by the reserve 66, and thus the opening of the vacuum switch 4 when the intensity of the current flowing through the circuit breaker 2 exceeds the predetermined current intensity threshold.
  • the control system 50 comprises a reserve 66 of electrical energy capable of storing electrical energy, the reserve 66 being connected to each electromagnet 48 by means of an electric switch 68, provided for example under the form of an electrical relay, the control unit 50 being configured to control the closing of the electrical relay 68 and thus cause the supply of each electromagnet 48 by the reserve 66, and thus the opening of the vacuum switch 4 when the intensity of the current flowing through the circuit breaker 2 exceeds the predetermined current intensity threshold
  • the reserve 66 is for example a capacitance. Such a reserve 66 can be filled quickly and empty quickly into each electromagnet 48 to cause rapid opening of the vacuum switch 4.
  • the reserve 66 is for example supplied with electrical energy from the current flowing in the circuit breaker 2. In operation, electrical energy is stored in the reserve 66 when the circuit breaker 2 is closed.
  • control unit 50 controls the closing of the electrical switch 68, which causes the supply of each electromagnet 48 to from the reserve 66, the unlocking of the second electrical contact 16, and its displacement in the open position, here under the effect of the return system 6.
  • the resetting can be carried out in a manner similar to the embodiment of the Figures 1 and 2 .
  • the power supply of the supply 66 may be provided by an external power source.
  • control system 50 is shown schematically partially outside the casing 56, but can in practice be integrated inside the casing 56
  • control system 50 comprises an electrical coil 70 arranged to feed the control system 50, in particular each electromagnet 48 of the unlocking system 10, by magnetic induction from the current flowing through the circuit breaker 2.
  • the electric coil 70 is for example arranged around the connection portion 16B of the second electrical contact 16 and electrically connected to each electromagnet 48, so that the flow of an electric current in the second electrical contact 16 generates a current induced in the electrical coil 70 by electromagnetic induction, each electromagnet 48 being supplied with electric current from the induced electric current.
  • the locking system 8, the unlocking system 10 and the control system are configured so that when the intensity of the current flowing through the circuit breaker 2 exceeds the predetermined current intensity threshold, the unlocking system 10 generates a magnetic force. sufficient to release the second electrical contact 16 and cause are displacement in the open position under the effect of the return system 6.
  • the resetting can be carried out in a manner similar to the embodiment of the Figures 1 and 2 .
  • the exemplary embodiment of the Figure 5 differs from that of Figures 1 and 2 in that the circuit-breaker 2 does not have an unlocking system 10 and a control system 50.
  • the passage of a current through the circuit breaker 2 generates a repulsive electric force between the first electrical contact 14 and the second electrical contact 16, this repulsive electric force tending to separate the first electrical contact 14 and the second electrical contact 16 one the other.
  • the repulsive electric force is a function of the intensity of the current flowing through the circuit breaker 2.
  • the locking system 8 is configured to retain the second electrical contact 16 in the closed position against the repulsive electric force generated by the passage of current through the circuit breaker 2 and the restoring force generated by the return system 6 as long as the intensity of the current is below the predetermined current intensity threshold, and to allow the displacement of the second electrical contact 16 in the open position when the intensity of the current is equal to or greater than the predetermined current intensity threshold under the effect of the repulsive electric force and the restoring force.
  • the holding force generated by the locking system 8 and the vacuum in the vacuum switch 4 is substantially equal to or less than the sum of the restoring force and the repulsive electric force generated by the passing through the circuit breaker 2 a current whose intensity is equal to or greater than the predetermined current intensity threshold.
  • the resetting can be carried out in a manner similar to the embodiment of the Figures 1 and 2 .
  • the exemplary embodiment of the Figure 6 differs from that of Figures 1 and 2 in that the control system 50 comprises a sacrificial electrical component 72 electrically connected to the second electrical contact 16 and adapted to be damaged when the current flowing through the circuit breaker 2 exceeds the predetermined current intensity threshold, and a configured control unit 54 to activate the unlocking system 10 when the sacrificial electrical component 72 is damaged, thus causing the unlocking of the second electrical contact 16 and its displacement in the open position under the effect of the return system 6.
  • the control system 50 comprises a sacrificial electrical component 72 electrically connected to the second electrical contact 16 and adapted to be damaged when the current flowing through the circuit breaker 2 exceeds the predetermined current intensity threshold, and a configured control unit 54 to activate the unlocking system 10 when the sacrificial electrical component 72 is damaged, thus causing the unlocking of the second electrical contact 16 and its displacement in the open position under the effect of the return system 6.
  • the sacrificial electrical component 72 is for example a fuse or a part in a low melting temperature alloy configured to break when the intensity of the current exceeds the predetermined current intensity threshold, or a component explosive electric device configured to explode when the current intensity exceeds the predetermined current intensity threshold.
  • the reset circuit breaker 2 can be performed in a similar manner to the embodiment of the Figures 1 and 2 except that the fuse or explosive electrical component should be replaced, preferably before resetting.
  • the invention makes it possible to obtain a circuit breaker 2 of simple design and operation, which can be obtained at low cost and whose handling is simple to carry out.
  • the circuit breaker 2 can be arranged in a supply circuit of a railway vehicle 74.
  • the railway vehicle 74 comprises, for example, a sensing device 76 for sensing an electric current from a supply line 77.
  • the supply line 76 is for example an overhead line and the sensing device 76 is for example a pantograph.
  • the railway vehicle 74 comprises a main circuit breaker 78 disposed between the sensing device 76 and a high-voltage electrical network 80 of the railway vehicle 74.
  • the railway vehicle 74 further comprises a voltage probing device 82 connected to the sensing device 76 for supplying a low-voltage supply network 84 from the sensing device, and an auxiliary circuit-breaker 2 complying with FIG. invention being disposed between the sensing device 76 and the voltage sensing device 82.
  • the voltage sensing device 82 advantageously comprises a transformer and is configured to determine the voltage level of the supply current supplied by the power supply line. 77.
  • the network connected upstream of the main circuit breaker 78 and in particular the probing device 82 can be protected at a reasonable cost and without increasing the complexity of the electrical circuit or the complexity of its handling.
  • the circuit breaker 2 makes it possible to avoid undesirably soliciting a substation supplying the supply line 77 in the event of a short circuit at the probing device 82.
  • Another application is the installation of the circuit breaker in series with a main circuit breaker in order to achieve an additional ultimate electrical protection against short circuits or over-currents.
  • a selectivity of the tripping thresholds of the two circuit breakers can be considered in this case.

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Abstract

Le disjoncteur comporte un interrupteur à vide (4) comprenant un premier contact électrique (14) et un deuxième contact électrique (16) mobile par rapport au premier contact électrique (14) entre une position fermée, dans laquelle le deuxième contact électrique (16) est en contact avec le premier contact électrique (14) pour permettre le passage du courant, et une position ouverte dans laquelle le deuxième contact électrique (16) est espacé du premier contact électrique (14) pour interrompre le passage du courant, et un système de verrouillage (8) comprenant au moins un aimant permanent (42) agencé pour générer une force magnétique s'opposant au déplacement du deuxième contact électrique (16) de la position fermée vers la position ouverte.

Description

  • La présente invention concerne un disjoncteur à interrupteur à vide, prévu pour être disposé dans un circuit électrique et supporter le passage du courant tant que le courant ne dépasse pas un seuil de courant prédéterminé, et interrompre le passage du courant lorsque le courant dépasse le seuil de courant prédéterminé.
  • Un disjoncteur à interrupteur à vide, ou « disjoncteur à vide », possède un interrupteur à vide comprenant une chambre à vide à l'intérieur de laquelle s'étendent un premier contact électrique et un deuxième contact électrique mobile par rapport au premier contact électrique entre une position fermée, dans laquelle le deuxième contact électrique est en contact avec le premier contact électrique pour permettre le passage du courant, et une position ouverte, dans laquelle le deuxième contact électrique est espacé du premier contact électrique pour interrompre le passage du courant.
  • Un tel disjoncteur électrique peut par exemple être disposé dans un circuit électrique d'alimentation d'un train fonctionnant à l'énergie électrique pour protéger le circuit électrique d'alimentation en cas de court-circuit.
  • US5206616A divulgue un disjoncteur à vide comprenant un interrupteur à vide et un système de verrouillage mécanique configuré pour verrouiller le deuxième contact électrique en position fermée, le système de verrouillage mécanique étant déverrouillable à l'aide d'un système de déverrouillage à électroaimant pour libérer le deuxième contact électrique et permettre l'ouverture de l'interrupteur à vide sous l'effet d'un ressort de rappel agissant sur le deuxième contact électrique.
  • Un des buts de l'invention est de proposer un disjoncteur qui soit fiable, simple et économique à fabriquer.
  • A cet effet, l'invention propose un disjoncteur comportant un interrupteur à vide comprenant un premier contact électrique et un deuxième contact électrique mobile par rapport au premier contact électrique entre une position fermée, dans laquelle le deuxième contact électrique est en contact avec le premier contact électrique pour permettre le passage du courant, et une position ouverte dans laquelle le deuxième contact électrique est espacé du premier contact électrique pour interrompre le passage du courant, et un système de verrouillage comprenant au moins un aimant permanent agencé pour générer une force magnétique s'opposant au déplacement du deuxième contact électrique de la position fermée vers la position ouverte.
  • L'utilisation d'un système de verrouillage utilisant au moins un aimant permanent pour retenir le deuxième contact en position fermée permet d'obtenir un système de verrouillage simple et fiable, avec peu de pièces mobiles.
  • En outre, un tel système de verrouillage peut être réarmé facilement, ce qui facilite les opérations pour refermer le disjoncteur après une ouverture de celui-ci.
  • Dans des modes de réalisation particuliers, le disjoncteur peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
    • il comporte un système de rappel comprenant au moins un organe élastique agencé pour exercer sur le deuxième contact électrique une force de rappel de la position fermée vers la position ouverte, le système de verrouillage étant configuré pour retenir le deuxième contact électrique en position fermée à l'encontre du système de rappel ;
    • il comprend un système de déverrouillage possédant au moins un électroaimant agencé pour générer une force magnétique opposée à celle générée par le système de verrouillage de manière à permettre le déplacement du deuxième contact électrique en position ouverte
    • il comprend un système de commande configuré pour commander le système de déverrouillage en fonction du courant traversant le disjoncteur pour libérer le deuxième contact électrique lorsque l'intensité du courant traversant le disjoncteur dépasse un seuil d'intensité de courant prédéterminé ;
    • le système de commande comprend un capteur de courant agencé pour mesurer l'intensité du courant traversant le disjoncteur, le système de commande étant configuré pour commander le système de déverrouillage en fonction d'un signal de mesure fourni par le capteur de courant ;
    • le système de commande comprend une réserve d'énergie électrique reliée à chaque électroaimant par l'intermédiaire d'un relais électrique dont la fermeture permet d'alimenter chaque électroaimant à partir de la réserve d'énergie électrique ;
    • le système de commande comprend un composant électrique sacrificiel propre à être détérioré lorsque le courant traversant le disjoncteur dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, le système de commande étant configuré pour activer le système de déverrouillage lorsque le composant électrique sacrificiel a été détériorié ;
    • le système de commande comprend une bobine électromagnétique agencée pour alimenter chaque électroaimant à partir du courant traversant le disjoncteur par induction électromagnétique ;
    • le ou chaque aimant permanent est configuré de sorte que le système de verrouillage et l'effort généré par la dépression de l'interrupteur à vide exercent une force de retenue inférieure à la somme de la force de rappel générée par le système de rappel et d'une force de répulsion générée entre le premier contact électrique et le deuxième
  • contact électrique par le passage d'un courant d'intensité égale ou supérieure à un seuil d'intensité de courant prédéterminé ;
    • le système de rappel comprend au moins un organe de rappel sous la forme d'un ressort de compression et/ou au moins un organe de rappel sous la forme d'un ressort de traction ;
    • il comprend une enveloppe externe creuse électriquement isolante, l'interrupteur à vide et le système de verrouillage étant logés à l'intérieur de l'enveloppe externe.
  • L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comprenant un réseau d'alimentation électrique, un dispositif de captage relié au réseau d'alimentation électrique et propre à capter un courant électrique à partie d'une ligne d'alimentation et un disjoncteur, et un disjoncteur tel que défini ci-dessus disposé entre le dispositif de captage et le réseau d'alimentation électrique.
  • Dans un mode de réalisation particulier, le véhicule ferroviaire comprend un dispositif de palpage de tension, configuré pour déterminer le niveau de tension du courant d'alimentation fourni par la ligne d'alimentation, le dispositif de palpage étant relié au dispositif de captage par ledit disjoncteur.
  • L'invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la Figure 1 est une vue schématique en perspective et partiellement en coupe d'un disjoncteur ;
    • la Figure 2 est une vue schématique en coupe du disjoncteur de la Figure 1 ;
    • les Figures 3 à 6 sont des vues analogues à celle de la Figure 2, illustrant des disjoncteurs électriques selon d'autres exemples de réalisation ;
    • la Figure 7 est une vue schématique partielle d'un véhicule ferroviaire équipé d'un disjoncteur électrique.
  • Le disjoncteur 2 des Figures 1 et 2 est configuré pour être disposé dans un circuit électrique pour supporter le passage du courant tant que l'intensité du courant traversant le disjoncteur 2 est inférieure à un seuil d'intensité de courant prédéterminé, et interrompre le passage du courant lorsque l'intensité du courant atteint ou dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé.
  • Le disjoncteur 2 comprend un interrupteur à vide 4, un système de rappel 6 configuré pour provoquer l'ouverture de l'interrupteur à vide 4, un système de verrouillage 8 configuré pour maintenir l'interrupteur à vide 4 fermé à l'encontre du système de rappel 6, et un système de déverrouillage 10 configuré pour déverrouiller sur le système de verrouillage 8 de manière à permettre l'ouverture de l'interrupteur à vide 4 sous l'effet du système de rappel 6.
  • Un disjoncteur 2 possédant un interrupteur à vide 4 est généralement nommé « disjoncteur à interrupteur à vide » ou « disjoncteur à vide ».
  • L'interrupteur à vide 4 (ou « ampoule à vide ») comprend une chambre à vide 12 à l'intérieur de laquelle s'étendent un premier contact électrique 14 et un deuxième contact électrique 16, le deuxième contact électrique 16 étant mobile par rapport au premier contact électrique 14 entre une position fermée, dans laquelle le deuxième contact électrique 16 est en contact avec le premier contact électrique 14 à l'intérieur de la chambre à vide 12 pour permettre le passage du courant à travers le disjoncteur 2, et une position ouverte, dans laquelle le deuxième contact électrique 16 est espacé du premier contact électrique 14 à l'intérieur de la chambre à vide 12 pour interrompre le passage du courant à travers le disjoncteur 2.
  • Lorsque le deuxième contact électrique 16 est dans la position fermée, l'interrupteur à vide 4 est fermé, et le disjoncteur 2 supporte le passage du courant. Lorsque le deuxième contact électrique 16 est dans la position ouverte, l'interrupteur à vide 4 est ouvert, et le disjoncteur 2 interrompt le passage du courant et garantit l'isolement entre les contacts électriques 14, 16.
  • Le premier contact électrique 14 et le deuxième contact électrique 16 comprennent des portions de contact 14A, 16A respectives destinées à venir en contact, et des portions de connexion 14B, 16B respectives pour la connexion des contacts électriques 14, 16 au circuit électrique dans lequel le disjoncteur 2 est intégré.
  • Les portions de contact 14A, 16A sont situées à l'intérieur de la chambre à vide 12. Chaque portion de connexion 14B, 16B s'étend à partir de la portion de contact 14A, 16A correspondante jusqu'à l'extérieur de la chambre à vide 12. Chaque portion de connexion 14B, 16B sort de la chambre à vide 12 à travers une paroi délimitant la chambre à vide 12.
  • Les portions de connexion 14B, 16B présentent ici la forme de tiges, la portion de contact 14A, 16A de chacun du premier contact électrique 14 et du deuxième contact électrique 16 étant disposée à une extrémité de la portion de connexion 14B, 16B de ce contact électrique.
  • Dans l'exemple illustré, le premier contact électrique 14 est immobile et le deuxième contact électrique 16 est mobile entre la position fermée et la position ouverte.
  • Le deuxième contact électrique 16 est ici monté coulissant suivant un axe longitudinal A par rapport au premier contact électrique 14, pour se déplacer entre la position fermée et la position ouverte.
  • La portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 s'étend suivant l'axe longitudinal A en étant guidée à coulissement suivant l'axe longitudinal A pour permettre le déplacement du deuxième contact électrique 16 entre la position fermée et la position ouverte.
  • La chambre à vide 12 est délimitée par une enceinte 18 comprenant des parois. La portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 est montée mobile à travers une paroi de l'enceinte 18, ici coulissante à travers cette paroi de l'enceinte 18.
  • L'enceinte 18 comprend ici une paroi latérale 20 cylindrique s'étendant suivant l'axe longitudinal A et deux parois d'extrémité 22 transversales. Les portions de connexion 14B, 16B du premier contact et du deuxième contact électrique 16 traversent chacune une paroi d'extrémité 22 respective pour sortir de la chambre à vide 12.
  • La portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 s'étend par exemple suivant l'axe longitudinal A et traverse à coulissement la paroi d'extrémité 22 correspondante délimitant la chambre à vide 12.
  • L'interrupteur à vide 4 comprend un soufflet d'étanchéité 24 agencé pour assurer l'étanchéité entre la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 et la paroi de l'enceinte 18 traversée par cette portion de connexion 16B, tout en permettant le déplacement de la portion de connexion 16B à travers la paroi de l'enceinte 18.
  • Le système de rappel 6, le système de verrouillage 8 et le système de déverrouillage 10 sont situés à l'extérieur de la chambre à vide 12.
  • Le système de rappel 6, le système de verrouillage 8 et le système de déverrouillage 10 sont configurés pour agir sur le deuxième contact électrique 16, plus précisément sur la partie de la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 s'étendant à l'extérieur de la chambre à vide 12
  • Le système de rappel 6 comprend au moins un organe élastique 26, 28 agencé pour exercer sur le deuxième contact électrique 16 un effort de rappel de la position fermée vers la position ouverte, au moins lorsque le deuxième contact électrique 16 est dans la position fermée.
  • Chaque organe élastique 26, 28 est par exemple situé à l'extérieur de la chambre à vide 12.
  • Chaque organe élastique 26, 28 exerce en permanence un effort de rappel sur le deuxième contact électrique 16.
  • Chaque organe élastique 26, 28 est par exemple un ressort de compression ou un ressort de traction.
  • Le système de rappel 6 comprend par exemple un organe élastique 26 sous la forme d'un ressort de compression agencé pour être comprimé lorsque le deuxième contact électrique 16 est en position fermée et pour se détendre pour repousser le deuxième contact électrique 16 en position ouverte.
  • L'organe élastique 26 sous la forme d'un ressort de compression a par exemple une extrémité en appui contre une surface d'appui mobile portée par le deuxième contact électrique 16.
  • L'autre extrémité est par exemple en appui sur une surface d'appui fixe. La surface d'appui fixe est ici définie sur une cloison fixe 30, située à l'extérieur de la chambre à vide 12 et traversée par la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16.
  • La cloison fixe 30 est ici rapportée dans une enveloppe externe 56 isolante à l'intérieur de laquelle sont disposés l'interrupteur à vide 4, le système de rappel 6, le système de verrouillage 8 et le système de déverrouillage 10. En variante, la cloison fixe 30 est intégralement formée d'une seule pièce de matière avec l'enveloppe externe 56
  • Dans une autre variante, la surface d'appui fixe est définie sur l'enveloppe externe 56.
  • L'organe élastique 26 sous la forme d'un ressort de compression est par exemple hélicoïdal et s'étend suivant l'axe longitudinal A et autour de partie de la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 sortant de la chambre à vide 12.
  • En variante ou en option, le système de rappel 6 comprend par exemple un organe élastique 28 sous la forme d'un ressort de traction (représenté schématiquement en traits mixtes sur les Figures 1 et 2) agencé pour être étiré lorsque le deuxième contact électrique 16 est en position fermée et pour se contracter pour tirer le deuxième contact électrique 16 en position ouverte.
  • L'organe élastique 28 sous la forme d'un ressort de traction est par exemple agencé entre un point de connexion fixe et un point de connexion mobile porté par le deuxième contact électrique 16.
  • L'organe élastique 28 sous la forme d'un ressort de traction s'étend ici suivant l'axe longitudinal A et autour de la partie de la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 s'étendant à l'extérieur de la chambre à vide 12.
  • Le système de verrouillage 8 comprend au moins un aimant permanent 42 agencé pour générer sur le deuxième contact électrique 16 une force magnétique de retenue s'opposant au déplacement du deuxième contact électrique 16 de la position fermée vers la position ouverte.
  • Le système de verrouillage 8 agit ici à l'encontre du système de rappel 6.
  • Chaque aimant permanent 42 est par exemple porté par le deuxième contact électrique 16, et donc mobile, ou monté fixe.
  • Chaque aimant permanent 42 est par exemple agencé pour coopérer avec un autre aimant permanent ou avec un élément ferromagnétique propre à être aimanté sous l'effet du champ magnétique de l'aimant permanent 42.
  • Dans l'exemple illustré, le système de verrouillage 8 comprend un élément de verrouillage fixe 44 ferromagnétique et un élément de verrouillage mobile 46 ferromagnétique qui sont en contact l'un avec l'autre en position fermée du deuxième contact électrique 16 et espacés l'un de l'autre en position ouverte du deuxième contact électrique 16, chaque aimant permanent 42 du système de verrouillage étant agencé pour générer une force d'attraction entre l'élément de verrouillage fixe 44 et l'élément de verrouillage mobile 46 au moins en position fermée du deuxième contact électrique 16.
  • Dans l'exemple représenté à la figure 2, chaque aimant permanent 42 est monté fixe par rapport au deuxième contact électrique 16, de même que l'élément de verrouillage fixe 44. Chaque aimant permanent 42 est par exemple fixé à une paroi interne du disjoncteur 2 sensiblement parallèle à la cloison fixe 30 et l'élément de verrouillage fixe 44 est solidaire de chaque aimant permanent 42.
  • L'élément de verrouillage mobile 46 est porté par le deuxième contact électrique 16, plus spécifiquement ici par la partie de la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 s'étendant à l'extérieur de la chambre à vide 12.
  • En position fermée du deuxième contact électrique 16, l'élément de verrouillage fixe 44 et l'élément de verrouillage mobile 46 sont en contact mutuel, de préférence en contact plan, par des surfaces de contact respectives.
  • Les surfaces de contact s'étendent par exemple chacune transversalement par rapport à l'axe longitudinal A.
  • Dans l'exemple illustré, l'élément de verrouillage fixe 44 et l'élément de verrouillage mobile 46 présentent la forme de plaques s'étendant sensiblement perpendiculairement à l'axe longitudinal A, chaque surface de contact étant définie par une face de la plaque située en regard de l'autre plaque.
  • Le système de verrouillage 8 comprend par exemple au moins un aimant permanent 42 fixe assujetti à l'élément de verrouillage fixe 44 et/ou au moins un aimant permanent 42 mobile assujetti à l'élément de verrouillage mobile 46.
  • Le système de verrouillage 8 comprend ici deux aimants permanents 42 fixes assujettis à l'élément de verrouillage fixe 44.
  • Dans l'exemple illustré, la surface d'appui mobile 30, sur laquelle le ressort de compression est en appui, est définie sur l'élément de verrouillage mobile 46 porté par le deuxième contact électrique 16.
  • L'utilisation d'éléments de verrouillage ferromagnétiques, en particulier sous la forme de plaques, permet de générer une force magnétique de retenue sur une surface étendue, a priori plus étendue que celle du(des) aimant(s) permanent(s), assurant ainsi une retenue efficace.
  • Le système de déverrouillage 10 est configuré pour générer une force magnétique de répulsion opposée à celle générée par le système de verrouillage 8 lorsque l'intensité du courant électrique dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, de manière à permettre l'ouverture du disjoncteur 2, ici sous l'effet du système de rappel 6.
  • La force magnétique de retenue générée par le système de verrouillage 8 et la force magnétique de répulsion opposée générée par le système de déverrouillage 10 lorsque l'intensité du courant électrique dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, s'annulent mutuellement pour libérer le deuxième contact électrique 16, qui est alors déplacé en position ouverte, ici sous l'effet du système de rappel 6.
  • Le système de déverrouillage 10 comprend par exemple au moins un électroaimant 48 agencé pour générer une force magnétique opposé à celle générée par le(s) aimants permanent(s) 42 du système de verrouillage 8, de manière à permettre l'ouverture du disjoncteur 2 sous l'effet du système de rappel 6.
  • Dans l'exemple illustré, le système de déverrouillage 10 comprend un électroaimant 48 respectif associé à chaque aimant permanent 42 du système de verrouillage 8. Chaque électroaimant 48 est par exemple disposé en regard de l'aimant permanent 42 associé.
  • Lorsque le système de déverrouillage 10 est activé, chaque électroaimant 48 génère un champ magnétique opposé à celui de l'aimant permanent 42 associé, de sorte la force magnétique de retenue générée par le système de verrouillage 8 est annulée par la force magnétique de répulsion générée par le(s) électroaimant(s) 48 du système de déverrouillage 10.
  • Le système de verrouillage 8 à aimant(s) permanent(s) 42 et le système de déverrouillage 10 à électroaimant(s) 48 forment ensemble une serrure magnétique ou « ventouse magnétique » qui est verrouillée par défaut et qui peut être déverrouillée sur commande.
  • Dans l'exemple de réalisation de la Figure 1, le disjoncteur 2 comprend un système de commande 50 pour commander le système de déverrouillage 10.
  • Le système de commande 50 comprend par exemple un capteur de courant 52 agencé pour mesurer l'intensité du courant passant à travers le disjoncteur 2, le système de déverrouillage 10 étant configuré pour commander chaque électroaimant de manière à ouvrir le disjoncteur 2 lorsque le courant mesuré par le capteur de courant 52 dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé.
  • Le capteur de courant 52 comprend par exemple un noyau magnétique de forme annulaire entourant la portion de connexion du deuxième contact électrique 16 et une bobine électrique entourant le noyau magnétique. En variante, le capteur de courant utilise d'autres technologies, telles que l'effet hall.
  • Le système de commande 50 comprend une unité de commande 54 configurée pour commander le système de déverrouillage 10 en fonction du signal de mesure fourni par le capteur de courant 52.
  • Les électroaimants 48 sont par exemple alimentés en énergie électrique à partir d'une source d'énergie.
  • Le disjoncteur 2 comprend une enveloppe externe 56 creuse à l'intérieur de laquelle sont disposés l'interrupteur à vide 4, le système de rappel 6, le système de verrouillage 8 et le système de déverrouillage 10.
  • L'enveloppe externe 56 s'étend autour de l'interrupteur à vide 4, du système de rappel 6, du système de verrouillage 8 et du système de déverrouillage 10.
  • L'enveloppe externe 56 est isolante électriquement. Elle est réalisée dans un matériau électriquement isolant.
  • L'enveloppe externe 56 est de forme générale tubulaire s'étendant suivant l'axe longitudinal A.
  • La portion de connexion 14B du premier contact électrique 14 sort à une extrémité longitudinale de l'enveloppe externe 56, et la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 sort à l'autre extrémité longitudinale de l'enveloppe externe 56.
  • L'enveloppe externe 56 comprend un premier tronçon 58A recevant l'interrupteur à vide 4 et un deuxième tronçon 58B recevant le système de rappel 6, le système de verrouillage 8 et le système de déverrouillage 10.
  • Dans l'exemple représenté, la cloison interne 30 sépare le premier tronçon 58A et le deuxième tronçon 58B.
  • Des parois d'extrémité 60 ferment la cavité interne définie par l'enveloppe externe 56 à ses extrémités longitudinales. Une paroi d'extrémité 60 est venue de matière avec l'enveloppe externe 56, l'autre paroi d'extrémité 60 étant rapportée sur l'enveloppe externe 56.
  • L'enveloppe externe 56 comprend des ailettes 62 annulaires circonférentielles formées en saillie sur la surface externe de l'enveloppe externe 56. Les ailettes 62 sont parallèles entre elles. Ces ailettes 62 confèrent à l'enveloppe externe 56 une forme ondulée lorsque l'on parcourt la surface externe de l'enveloppe externe 56 suivant l'axe longitudinal A. Ces ailettes 62 limitent le risque de propagation d'un courant électrique surfacique sur la surface externe de l'enveloppe externe 56, en augmentant le chemin à parcourir, et donc la résistance s'opposant au passage d'un tel courant électrique.
  • Dans l'exemple illustré, l'élément de verrouillage fixe 44, les aimants permanents 42 et les électroaimants 48 sont portés par des éléments de support 64 fixés sur l'enveloppe externe 56, et plus particulièrement encastrés dans l'enveloppe externe 56. Chaque élément de support 64 s'étend en saillie à l'intérieur de l'enveloppe externe 56.
  • Dans l'exemple de réalisation des Figures 1 et 2, en fonctionnement, l'interrupteur à vide 4 est initialement fermé. Le premier contact électrique 14 et le deuxième contact électrique 16 sont en contact l'un avec l'autre, permettant ainsi le passage du courant à travers le disjoncteur 2. Le capteur de courant 52 fournit à l'unité de commande 54 un signal de mesure représentatif du courant traversant le disjoncteur 2.
  • Lorsque le courant dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, l'unité de commande 54 envoie un signal de commande au système de déverrouillage 10 pour alimenter chaque électroaimant 48 de manière à libérer le deuxième contact électrique 16, qui se déplace alors en position ouverte, ici sous l'effet du système de rappel 6.
  • Pour réarmer le disjoncteur 2, c'est-à-dire refermer l'interrupteur à vide 4, il suffit de replacer le deuxième contact électrique 16 en contact avec le premier contact électrique 14. Le deuxième contact électrique 16 est alors automatiquement retenu en position fermée par le système de verrouillage 8 à aimant(s) permanent(s) 26.
  • Le réarmement peut par exemple être effectué manuellement par un opérateur en agissant sur le deuxième contact électrique 16 à l'encontre du système de rappel 6, directement ou par l'intermédiaire d'un mécanisme de réarmement manuel, comprenant par exemple un levier pour faciliter l'opération.
  • Le disjoncteur 2 de la Figure 3 diffère de celui des Figures 1 et 2 en ce que le système de commande 50 comprend une réserve 66 d'énergie électrique propre à stocker de l'énergie électrique, la réserve 66 étant reliée à chaque électroaimant 48 par l'intermédiaire d'un interrupteur électrique 68, prévu par exemple sous la forme d'un relais électrique, l'unité de commande 50 étant configurée pour commander la fermeture du relais électrique 68 et ainsi provoquer l'alimentation de chaque électroaimant 48 par la réserve 66, et ainsi l'ouverture de l'interrupteur à vide 4, lorsque l'intensité du courant circulant traversant le disjoncteur 2 dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé.
  • La réserve 66 est par exemple une capacitance. Une telle réserve 66 peut être remplie rapidement et se vider rapidement dans chaque électroaimant 48 pour provoquer une ouverture rapide de l'interrupteur à vide 4.
  • La réserve 66 est par exemple alimentée en énergie électrique à partir du courant circulant dans le disjoncteur 2. En fonctionnement, de l'énergie électrique est stockée dans la réserve 66 lorsque le disjoncteur 2 est fermé.
  • Lorsque l'intensité du courant mesurée par le capteur de courant 52 dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, l'unité de commande 50 commande la fermeture de l'interrupteur électrique 68, ce qui provoque l'alimentation de chaque électroaimant 48 à partir de la réserve 66, le déverrouillage du deuxième contact électrique 16, et son déplacement en position ouverte, ici sous l'effet du système de rappel 6.
  • Le réarmement peut être effectué de manière analogue à l'exemple de réalisation des Figures 1 et 2.
  • En variante, l'alimentation en énergie électrique de la réserve 66 peut être effectuée par une source d'alimentation externe.
  • Sur la Figure 3, le système de commande 50 est représenté schématiquement partiellement à l'extérieur de l'enveloppe 56, mais peut en pratique être intégré à l'intérieur de l'enveloppe 56
  • L'exemple de réalisation de la Figure 4 diffère de celui des Figures 1 et 2 en ce que le système de commande 50 comprend une bobine électrique 70 agencée pour alimenter le système de commande 50 en particulier chaque électroaimant 48 du système de déverrouillage 10, par induction magnétique à partir du courant circulant à travers le disjoncteur 2.
  • La bobine électrique 70 est par exemple disposée autour de la portion de connexion 16B du deuxième contact électrique 16 et connectée électriquement à chaque électroaimant 48, de sorte que la circulation d'un courant électrique dans le deuxième contact électrique 16 génère un courant induit dans la bobine électrique 70 par induction électromagnétique, chaque électroaimant 48 étant alimenté en courant électrique à partir du courant électrique induit.
  • Le système de verrouillage 8, le système de déverrouillage 10 et le système de commande sont configurés de sorte que lorsque l'intensité du courant traversant le disjoncteur 2 dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, le système de déverrouillage 10 génère un force magnétique suffisante pour libérer le deuxième contact électrique 16 et provoquer sont déplacement en position ouverte sous l'effet du système de rappel 6.
  • Le réarmement peut être effectué de manière analogue à l'exemple de réalisation des Figures 1 et 2.
  • L'exemple de réalisation de la Figure 5 diffère de celui des Figures 1 et 2 en ce que le disjoncteur 2 est dépourvu de système de déverrouillage 10 et de système de commande 50.
  • Le passage d'un courant à travers le disjoncteur 2 génère une force électrique répulsive entre le premier contact électrique 14 et le deuxième contact électrique 16, cette force électrique répulsive tendant à écarter le premier contact électrique 14 et le deuxième contact électrique 16 l'un de l'autre. La force électrique répulsive est fonction de l'intensité du courant traversant le disjoncteur 2.
  • Le système de verrouillage 8 est configuré pour retenir le deuxième contact électrique 16 en position fermée à l'encontre de la force électrique répulsive générée par la passage du courant à travers le disjoncteur 2 et de la force de rappel générée par le système de rappel 6 tant que l'intensité du courant est inférieure au seuil d'intensité de courant prédéterminé, et pour permettre le déplacement du deuxième contact électrique 16 en position ouverte lorsque l'intensité du courant est égale ou supérieure au seuil d'intensité de courant prédéterminé sous l'effet de la force électrique répulsive et de la force de rappel.
  • En d'autres termes, la force de retenue générée par le système de verrouillage 8 et par la dépression dans l'interrupteur à vide 4 est sensiblement égale ou inférieure à la somme de la force de rappel et de la force électrique répulsive générée par le passage à travers le disjoncteur 2 d'un courant dont l'intensité est égale ou supérieure au seuil d'intensité de courant prédéterminé.
  • Le réarmement peut être effectué de manière analogue à l'exemple de réalisation des Figures 1 et 2.
  • L'exemple de réalisation de la Figure 6 diffère de celui des Figures 1 et 2 en ce que le système de commande 50 comprend un composant électrique sacrificiel 72 relié électriquement au deuxième contact électrique 16 et propre à être détérioré lorsque le courant traversant le disjoncteur 2 dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, et une unité de commande 54 configurée pour activer le système de déverrouillage 10 lorsque le composant électrique sacrificiel 72 est détérioré, provoquant ainsi le déverrouillage du deuxième contact électrique 16 et son déplacement en position ouverte sous l'effet du système de rappel 6.
  • Le composant électrique sacrificiel 72 est par exemple un fusible ou une pièce dans un alliage à basse température de fusion configuré pour rompre lorsque l'intensité du courant dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, ou un composant électrique explosif configuré pour exploser lorsque l'intensité du courant dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé.
  • Dans les exemples de réalisation de la Figure 6, le réarmement du disjoncteur 2 peut être effectué de manière analogue à l'exemple de réalisation des Figures 1 et 2, à ceci près qu'il convient de remplacer le fusible ou le composant électrique explosif, de préférence avant le réarmement.
  • L'invention permet d'obtenir un disjoncteur 2 de conception et de fonctionnement simple, qui peut être obtenu à faible coût et dont la manipulation est simple à réaliser.
  • Ceci permet d'ajouter ce disjoncteur 2 dans un circuit électrique comprenant déjà d'autre disjoncteur 2, pour améliorer la protection du circuit électrique à un coût raisonnable et sans augmenter la complexité du circuit électrique ou la complexité de sa manutention.
  • Tel qu'illustré sur la Figure 7, le disjoncteur 2 peut être disposé dans un circuit d'alimentation d'un véhicule ferroviaire 74.
  • Le véhicule ferroviaire 74 comprend par exemple un dispositif de captage 76 pour capter un courant électrique à partir d'une ligne d'alimentation 77. La ligne d'alimentation 76 est par exemple une ligne aérienne et le dispositif de captage 76 est par exemple un pantographe.
  • Le véhicule ferroviaire 74 comprend un disjoncteur principal 78 disposé entre le dispositif de captage 76 et un réseau électrique haute tension 80 du véhicule ferroviaire 74.
  • Le véhicule ferroviaire 74 comprend en outre un dispositif de palpage de tension 82 relié au dispositif de captage 76 pour l'alimentation d'un réseau d'alimentation basse tension 84 à partir du dispositif de captage, et un disjoncteur 2 auxiliaire conforme à l'invention étant disposé entre le dispositif de captage 76 et le dispositif de palpage de tension 82. Le dispositif de palpage de tension 82 comprend avantageusement un transformateur et est configuré pour déterminer le niveau de tension du courant d'alimentation fourni par la ligne d'alimentation 77.
  • Ainsi, le réseau raccordé en amont du disjoncteur principal 78 et notamment le dispositif de palpage 82 peut être protégé à un coût raisonnable et sans augmenter la complexité du circuit électrique ou la complexité de sa manutention. En outre le disjoncteur 2 permet d'éviter de solliciter de manière non désirée une sous-station alimentant la ligne d'alimentation 77 en cas de court-circuit au niveau du dispositif de palpage 82.
  • Une autre application est l'installation du disjoncteur en série avec un disjoncteur principal afin de réaliser une protection électrique ultime additionnelle contre les courts-circuits ou sur-courants. Une sélectivité des seuils de déclenchement des deux disjoncteurs peut être envisagée dans ce cas.

Claims (15)

  1. Disjoncteur comportant un interrupteur à vide (4) comprenant un premier contact électrique (14) et un deuxième contact électrique (16) mobile par rapport au premier contact électrique (14) entre une position fermée, dans laquelle le deuxième contact électrique (16) est en contact avec le premier contact électrique (14) pour permettre le passage du courant, et une position ouverte dans laquelle le deuxième contact électrique (16) est espacé du premier contact électrique (14) pour interrompre le passage du courant, et un système de verrouillage (8) comprenant au moins un aimant permanent (26) agencé pour générer une force magnétique s'opposant au déplacement du deuxième contact électrique (16) de la position fermée vers la position ouverte.
  2. Disjoncteur selon la revendication 1, comprenant un système de rappel (6) comprenant au moins un organe élastique agencé pour exercer sur le deuxième contact électrique (16) une force de rappel de la position fermée vers la position ouverte, le système de verrouillage étant configuré pour retenir le deuxième contact électrique (16) en position fermée à l'encontre du système de rappel.
  3. Disjoncteur selon la revendication 1 ou 2, comprenant un système de déverrouillage (10) possédant au moins un électroaimant (48) agencé pour générer une force magnétique opposée à celle générée par le système de verrouillage (8) de manière à permettre le déplacement du deuxième contact électrique (16) en position ouverte.
  4. Disjoncteur selon la revendication 3, comprenant un système de commande (50) configuré pour commander le système de déverrouillage (10) en fonction du courant traversant le disjoncteur pour libérer le deuxième contact électrique (16) lorsque l'intensité du courant traversant le disjoncteur dépasse un seuil d'intensité de courant prédéterminé.
  5. Disjoncteur selon la revendication 4, dans lequel le système de commande (50) comprend un capteur de courant (52) agencé pour mesurer l'intensité du courant traversant le disjoncteur, le système de commande (50) étant configuré pour commander le système de déverrouillage (10) en fonction d'un signal de mesure fourni par le capteur de courant (52).
  6. Disjoncteur selon la revendication 5, dans lequel le capteur de courant (52) comprend un noyau magnétique de forme annulaire entourant une portion de connexion du deuxième contact électrique (16) et une bobine électrique entourant le noyau magnétique.
  7. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le système de commande (50) comprend une réserve (66) d'énergie électrique reliée à chaque électroaimant (48) par l'intermédiaire d'un relais électrique dont la fermeture permet d'alimenter chaque électroaimant (48) à partir de la réserve (66) d'énergie électrique.
  8. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le système de commande (50) comprend un composant électrique sacrificiel (72) propre à être détérioré lorsque le courant traversant le disjoncteur dépasse le seuil d'intensité de courant prédéterminé, le système de commande (50) étant configuré pour activer le système de déverrouillage (10) lorsque le composant électrique sacrificiel (72) a été détériorié.
  9. Disjoncteur selon la revendication 4, dans lequel le système de commande (50) comprend une bobine électromagnétique agencée pour alimenter chaque électroaimant (48) à partir du courant traversant le disjoncteur par induction électromagnétique.
  10. Disjoncteur selon la revendication 2, dans lequel le ou chaque aimant permanent est configuré de sorte que le système de verrouillage (8) et l'effort généré par la dépression de l'interrupteur à vide (4) exercent une force de retenue inférieure à la somme de la force de rappel générée par le système de rappel (6) et d'une force de répulsion générée entre le premier contact électrique (14) et le deuxième contact électrique (16) par le passage d'un courant d'intensité égale ou supérieure à un seuil d'intensité de courant prédéterminé.
  11. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de rappel (6) comprend au moins un organe de rappel (26) sous la forme d'un ressort de compression et/ou au moins un organe de rappel (28) sous la forme d'un ressort de traction.
  12. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réarmement du disjoncteur peut être effectué manuellement par un opérateur en agissant sur le deuxième contact électrique (16) à l'encontre du système de rappel (6), directement ou par l'intermédiaire d'un mécanisme de réarmement manuel.
  13. Disjoncteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une enveloppe externe creuse électriquement isolante, l'interrupteur à vide (4) et le système de verrouillage (8) étant logés à l'intérieur de l'enveloppe externe.
  14. Véhicule ferroviaire comprenant un réseau d'alimentation électrique, un dispositif de captage (76) relié au réseau d'alimentation électrique et propre à capter un courant électrique à partie d'une ligne d'alimentation et un disjoncteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, disposé entre le dispositif de captage et le réseau d'alimentation électrique.
  15. Véhicule ferroviaire selon la revendication 14, comprenant un dispositif de palpage de tension (82), configuré pour déterminer le niveau de tension du courant d'alimentation fourni par la ligne d'alimentation, le dispositif de palpage (82) étant relié au dispositif de captage (76) par ledit disjoncteur.
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