ES2883279T3 - Sistema de pantógrafo con superconductor y vehículo ferroviario que comprende dicho sistema - Google Patents

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Abstract

Sistema de pantógrafo ferroviario de captación de una corriente eléctrica de una catenaria (32) por la que circula una corriente eléctrica alterna o continua, destinado a alimentar un grupo motor (16) de un vehículo ferroviario, que comprende: - un primer circuito de alimentación de corriente continua al grupo motor, llamado circuito de continua (20), adaptado para recibir una corriente eléctrica continua, y que comprende un convertidor continua-continua (24) adaptado para convertir dicha corriente eléctrica continua para alimentar el grupo motor (16), - un segundo circuito de alimentación de corriente alterna al grupo motor, llamado circuito de alterna (18), adaptado para recibir una corriente eléctrica alterna, y que comprende un transformador principal (22) adaptado para transformar la corriente eléctrica alterna para alimentar el grupo motor (16), - un circuito intermedio (40), que une el circuito de continua (20) y el circuito de alterna (18), - al menos un pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente continua (12), adaptado para unir el circuito intermedio (40) y la catenaria (32) y para transmitir a dicho circuito intermedio (40) una corriente eléctrica continua proveniente de la catenaria (32) cuando la misma está recorrida por una corriente eléctrica continua, - al menos un pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente alterna (14), adaptado para unir el circuito intermedio (40) y la catenaria (32) y para transmitir a dicho circuito intermedio (40) una corriente eléctrica alterna proveniente de la catenaria (32) cuando la misma está recorrida por una corriente eléctrica alterna, caracterizado por que el circuito intermedio (40) comprende un sistema limitador de corriente, que comprende un cable superconductor dispuesto en el circuito intermedio (40) entre dicho pantógrafo de corriente continua (12) y el circuito de alterna (18) y configurado para presentar un primer estado, llamado estado superconductor, en el que el cable superconductor tiene una baja resistencia en caso de circulación, hacia el circuito de alterna (18), de una corriente eléctrica continua de intensidad inferior a una intensidad predeterminada, llamada intensidad crítica, y para transitar a un segundo estado, llamado estado crítico, en el que el cable superconductor tiene una elevada resistencia en caso de circulación, hacia el circuito de alterna (18), de una corriente eléctrica continua de intensidad superior a la intensidad crítica.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de pantógrafo con superconductor y vehículo ferroviario que comprende dicho sistema
1. Campo técnico de la invención
La invención concierne a los sistemas de pantógrafo ferroviario. En particular, la invención concierne a los sistemas de pantógrafo ferroviario que comprenden al menos dos pantógrafos diferenciados, permitiendo cada uno de ellos captar una corriente eléctrica de una catenaria por la que circula una corriente de tipo y/o de tensión diferente.
2. Antecedentes tecnológicos
Los pantógrafos son elementos que permiten captar una corriente eléctrica que circula por una catenaria, con el fin de alimentar eléctricamente un vehículo ferroviario (tren, tranvía, etc.), utilizándose principalmente la corriente captada para alimentar el motor de dicho vehículo.
Las catenarias utilizadas para el transporte de la corriente eléctrica por las vías ferroviarias pueden ser de diferentes tipos y, en especial, pueden transportar corriente eléctrica bajo formas diferentes (continua, alterna a frecuencias variadas) y a diferentes tensiones. En especial, en Europa, ciertos países o regiones de un país presentan catenarias diferentes entre unos y otros. De este modo, un tren que circula por varios países europeos puede, en el transcurso del trayecto, encontrarse con una multitud de catenarias diferentes. Ciertos pantógrafos son compatibles con varias catenarias, es decir, presentan una geometría compatible y están adaptados a las corrientes transportadas de varias catenarias, pero otros pantógrafos son del todo incompatibles con ciertas catenarias.
Para permitir la circulación del vehículo sin cambio de pantógrafo o de locomotora, los vehículos ferroviarios pueden estar equipados con varios pantógrafos, permitiendo así captar la corriente de varias catenarias diferentes. Uno de los pantógrafos se halla extendido para captar la corriente proveniente de la catenaria, y los demás pantógrafos se hallan retraídos. Tales sistemas se conocen por los documentos EP 0596790 A1, EP 1288060 A1, EP 2081207 A1, JONES N C ET AL: “BB 10003-prototype electric locomotive for the TMST”, PrOc EEDINGS OF THE IEEE/ASME JOINT RAILROAD CONFERENCE. ST. LOUIS, MAY 21 - 23, 1991, y PER L. LARSSON ET AL: “Integrated propulsion and auxiliary supply systems for multi-system operation”, 2007 EUROPEAN CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS AND APPLICATIONS, 1 de enero de 2007.
Cada uno de estos pantógrafos está conectado a diferentes circuitos de alimentación, estando adaptado cada circuito para tratar la corriente eléctrica proveniente de uno o varios tipos de catenaria. El o los pantógrafos asociados a los circuitos de alimentación conforman un sistema de pantógrafo ferroviario, destinado a captar la corriente proveniente de una catenaria y a alimentar un grupo motor del vehículo ferroviario merced a la corriente captada. La corriente es utilizada también para alimentar los equipos auxiliares del vehículo ferroviario.
Por ejemplo, la figura 1 representa un sistema de pantógrafo 10 según la técnica anterior, que comprende un primer pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente continua 12, un segundo pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente alterna 14, un primer circuito de alimentación del grupo motor 16, llamado circuito de alterna 18, adaptado para recibir una corriente alterna, y un segundo circuito de alimentación del grupo motor 16, llamado circuito de continua 20, adaptado para recibir una corriente continua. El circuito de alterna 18 comprende especialmente un transformador principal 22 y el circuito de continua 20 comprende especialmente un convertidor continuacontinua 24, permitiendo cada uno de ellos convertir la corriente recibida de la catenaria y transmitirla al grupo motor 16. A continuación, la corriente eléctrica circula por un carril 25 o un cable de retorno de corriente de tracción por intermedio de unas ruedas 23a, 23b del vehículo ferroviario.
Los pantógrafos están unidos entre sí, al objeto de compartir equipos en común. No obstante, estos pantógrafos deben estar asociados a sistemas de conmutadores de tipo disyuntores que permiten conectar los pantógrafos a los circuitos de alimentación adaptados, con el fin de transmitir un tipo de corriente eléctrica (alterna o continua) al circuito adaptado a esa corriente eléctrica. Con referencia a la figura 1, el circuito de alterna 18 comprende un disyuntor de alterna 26 y el circuito de continua 20 comprende un disyuntor de continua 28.
El disyuntor de alterna 26 y el disyuntor de continua 28 están pilotados por el conductor del vehículo, auxiliado generalmente por un transformador de palpación 30 adaptado para detectar la corriente eléctrica transmitida por la catenaria y evitar la activación de un disyuntor no adaptado. No obstante, un defecto en uno de los disyuntores puede llevar consigo una conducción permanente del mismo aun cuando está en posición de abierto. De este modo, puede transmitirse una corriente continua al circuito de alimentación de alterna, y provocar un incendio en el transformador principal. Por ejemplo, la figura 2 representa un sistema de pantógrafo de la técnica anterior, de acuerdo con la misma forma de realización que la representada en la figura 1, en la que el pantógrafo de corriente continua 12 está unido a una catenaria 32 por la que circula una corriente eléctrica continua: el pantógrafo de corriente continua 12 se halla en la posición llamada extendida, al objeto de hacer contacto con la catenaria 32, y el pantógrafo de corriente alterna 14 se halla en la posición llamada retraída, al objeto de evitar cualquier contacto con la catenaria 32. Por lo tanto, el sistema de pantógrafo está configurado para alimentar el grupo motor 16 por intermedio del circuito de continua 20: el disyuntor de continua 28 se halla en posición de cerrado y el disyuntor de alterna 26 se halla en posición de abierto. No obstante, debido a un mal funcionamiento del disyuntor de alterna 26, el mismo conduce la corriente eléctrica continua a la vez que está en posición de abierto (habiéndose representado dicha conducción con el rayo 34). La corriente eléctrica continua sigue entonces el trayecto representado por las flechas 35a, 35b, 35c, 35d, 35e, hacia el convertidor continua-continua 24, pero también hacia el transformador principal 22. Así, el transformador principal 22 recibe corriente eléctrica, por lo que puede resultar dañado, destruido y/o provocar un incendio.
Para paliar estos inconvenientes, existen varias soluciones. Es una primera solución utilizar un disyuntor monofásico de doble corte. Al abrirse, queda interrumpida la unión eléctrica entre el disyuntor monofásico y los pantógrafos. Esta solución, no obstante, lleva consigo una mayor ocupación de espacio del disyuntor, y un coste más elevado.
Otra solución consiste en disociar eléctricamente los circuitos de alimentación de continua y de alterna. No obstante, esta solución ya no permite aprovechar la puesta en común del transformador de palpación 30.
Otras soluciones que se han propuesto precisan de la detección de la circulación de una corriente continua en el circuito de alterna, especialmente entre los bornes del transformador principal. El principal inconveniente de estas soluciones está en que precisan de una detección muy rápida, al objeto de bajar el pantógrafo con el fin de desconectarlo de la catenaria antes de que aparezcan daños en el transformador principal. Además, una rápida bajada del pantógrafo puede provocar un arco eléctrico que dañe el pantógrafo y la catenaria.
Una solución alternativa es la de añadir una redundancia en cada disyuntor, al objeto de prevenir el paso de la corriente en caso de mal funcionamiento de un disyuntor.
Esta solución, no obstante, precisa de la aportación de elementos costosos, y hace más complicado y menos fiable el gobierno del disyuntor.
Por lo tanto, el experto en la materia busca una solución simple y económica para dar respuesta a este problema técnico.
3. Objetivos de la invención
La invención está encaminada a paliar al menos algunos de los inconvenientes de los sistemas de pantógrafo ferroviario conocidos.
En particular, la invención está encaminada a proporcionar, en al menos una forma de realización de la invención, un sistema de pantógrafo que permita evitar la propagación de una corriente eléctrica continua por un circuito destinado a recibir y tratar una corriente eléctrica alterna.
La invención también está encaminada a proporcionar, en al menos una forma de realización, un sistema de pantógrafo que permita reducir el riesgo de incendio.
La invención también está encaminada a proporcionar, en al menos una forma de realización de la invención, un sistema de pantógrafo que presente un mantenimiento sencillo.
La invención también está encaminada a proporcionar, en al menos una forma de realización, un sistema de pantógrafo económico.
La invención también está encaminada a proporcionar, en al menos una forma de realización, un sistema de pantógrafo que no precise de un dispositivo de mando suplementario.
La invención también está encaminada a proporcionar, en al menos una forma de realización, un sistema de pantógrafo que no precise de la sustitución de una pieza en caso de fallo.
4. Explicación de la invención
Para hacer esto, la invención concierne a un sistema de pantógrafo ferroviario de captación de una corriente eléctrica de una catenaria por la que circula una corriente eléctrica alterna o continua, destinado a alimentar un grupo motor de un vehículo ferroviario, que comprende:
- un primer circuito de alimentación de corriente continua al grupo motor, llamado circuito de continua, adaptado para recibir una corriente eléctrica continua, y que comprende un convertidor continua-continua adaptado para convertir dicha corriente eléctrica continua para alimentar el grupo motor,
- un segundo circuito de alimentación de corriente alterna al grupo motor, llamado circuito de alterna, adaptado para recibir una corriente eléctrica alterna, y que comprende un transformador principal adaptado para transformar la corriente eléctrica alterna para alimentar el grupo motor,
- un circuito intermedio, que une el circuito de continua y el circuito de alterna,
- al menos un pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente continua, adaptado para unir el circuito intermedio y la catenaria y para transmitir a dicho circuito intermedio una corriente eléctrica continua proveniente de la catenaria cuando la misma está recorrida por una corriente eléctrica continua,
- al menos un pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente alterna, adaptado para unir el circuito intermedio y la catenaria y para transmitir a dicho circuito intermedio una corriente eléctrica alterna proveniente de la catenaria cuando la misma está recorrida por una corriente eléctrica alterna,
caracterizado por que el circuito intermedio (40) comprende un sistema limitador de corriente, que comprende un cable superconductor dispuesto en el circuito intermedio (40) entre dicho pantógrafo de corriente continua (12) y el circuito de alterna (18) y configurado para presentar un primer estado, llamado estado superconductor, en el que el cable superconductor tiene una baja resistencia en caso de circulación, hacia el circuito de alterna (18), de una corriente eléctrica continua de intensidad inferior a una intensidad predeterminada, llamada intensidad crítica, y para transitar a un segundo estado, llamado estado crítico, en el que el cable superconductor tiene una elevada resistencia en caso de circulación, hacia el circuito de alterna (18), de una corriente eléctrica continua de intensidad superior a la intensidad crítica.
El término “la catenaria” designa la catenaria cuya corriente capta un pantógrafo en un momento dado, no captando dicho pantógrafo la corriente eléctrica más que de una catenaria a la vez. Así, el término “la catenaria” designa una catenaria con posibilidad de cambiar de tipo durante el desplazamiento del vehículo ferroviario, con especial posibilidad de transportar corrientes de diferente tipo (alterna o continua, tensión/corriente diferentes, etc.).
La catenaria designa la línea aérea de contacto, con suspensión catenaria (componente de una instalación de tracción eléctrica ferroviaria), y puede ser una catenaria adaptada para un vehículo ferroviario de tipo tren o tranvía. Se entiende por circuito intermedio un circuito de conexión entre los pantógrafos y los circuitos de alimentación. El circuito intermedio está dedicado únicamente a la transmisión de la corriente eléctrica, sin tratamiento, y puede estar compuesto, en parte o en su totalidad, de elementos de los pantógrafos y/o de los circuitos de alimentación únicamente destinados a la transmisión de la corriente, tal como cables o hilos eléctricos.
Un sistema de pantógrafo según la invención permite, por tanto, prevenir el deterioro, la destrucción y/o la declaración de un incendio, merced a la presencia del sistema limitador de corriente, cuyo cable superconductor presenta una resistencia baja, e incluso nula, cuando lo atraviesa una corriente eléctrica inferior a una intensidad llamada crítica, y una resistencia elevada en caso de circulación de corriente eléctrica continua hacia el circuito de alterna.
Una resistencia baja corresponde a una resistencia inferior o igual a la resistencia que generalmente se recoge en los cables de conducción eléctrica convencionales, de tipo cable de cobre. A efectos prácticos, un cable superconductor tiene una resistencia nula o prácticamente nula cuando la corriente que lo atraviesa es de intensidad inferior a la intensidad crítica.
Una resistencia elevada corresponde a una resistencia que permite reducir la circulación de la corriente: preferentemente, la resistencia elevada tiene un valor que permite reducir la corriente que circula del pantógrafo de corriente continua hacia el circuito de alterna a una corriente de baja intensidad que no representa un peligro para el transformador principal.
El paso de una resistencia baja a una resistencia elevada corresponde a un cambio de estado del cable superconductor del primer estado, llamado estado superconductor, en el que su resistencia es baja (o prácticamente nula), hacia un segundo estado, llamado estado crítico. El estado crítico corresponde especialmente al estado del material conformante del cable a temperatura ambiente: así, el estado crítico se denomina en ocasiones “estado normal” en la bibliografía relacionada con los superconductores, pues corresponde al estado del material en condiciones normales de presión y temperatura, sin propiedad superconductora. La transición del estado superconductor al estado crítico se efectúa en un intervalo de tiempo muy corto. La transición del estado crítico al estado superconductor se efectúa después de un intervalo de tiempo más largo, siempre y cuando se cumplan las condiciones de temperatura y de intensidad pasante por el cable superconductor (en especial, intensidad inferior a la intensidad crítica).
Los dos pantógrafos están unidos al mismo circuito intermedio, lo cual permite explotar cooperativamente ciertos componentes, por ejemplo un transformador de palpación.
Un sistema de pantógrafo que comprende dos pantógrafos corresponde, por ejemplo, a los vehículos ferroviarios del tipo del tren francés de alta velocidad (TGV por sus siglas en francés) Duplex, equipados con un pantógrafo de corriente continua adaptado a las catenarias que transportan una corriente continua de 1500 V (red ferroviaria del sur de Francia) y con un pantógrafo de corriente alterna adaptado a las catenarias que transportan una corriente alterna a 25 kV y 50 Hz (red ferroviaria francesa de gran velocidad). El sistema de pantógrafo según la invención permite evitar un incendio del transformador principal de estos vehículos ferroviarios debido a la circulación de corriente continua por dicho transformador principal, con posibilidad de acarrear un incendio del vehículo ferroviario por propagación.
El cable superconductor está dimensionado para dejar pasar una corriente de intensidad inferior a su intensidad crítica y para reducir la circulación de la corriente si lo atraviesa una corriente de intensidad superior a la intensidad crítica. La intensidad crítica está predeterminada en función de la corriente nominal que puede circular por el cable superconductor en condiciones normales, para la cual el cable superconductor debe presentar una baja resistencia (por ejemplo, la corriente que circula hacia un equipo unido al circuito intermedio tal como un transformador de palpación), así como en función del valor mínimo de la corriente de falta (debida a un fallo de un disyuntor de alterna) igual a la relación entre el valor mínimo de la tensión en la catenaria de continua y el valor máximo de la resistencia óhmica del arrollamiento primario del transformador principal. Así, el cable superconductor puede seleccionarse de entre cables superconductores disponibles en el mercado y cuyos parámetros son acordes con la aplicación (especialmente, la intensidad crítica), o diseñarse especialmente para esta aplicación.
La utilización de un cable superconductor es una alternativa a las soluciones ya propuestas en la técnica anterior. No precisa de redundancia, ni de complejos sistemas de supervisión, que deben ser lo suficientemente rápidos para detectar una avería antes de que provoque el deterioro/destrucción del transformador, o un incendio. Adicionalmente, el cable superconductor no se destruye y vuelve a su estado inicial, el estado superconductor, después de un cierto intervalo de tiempo y siempre y cuando la intensidad de la corriente que lo atraviesa no deje de ser inferior a la intensidad crítica.
Adicionalmente, el cambio de estado del cable superconductor es automático y no precisa de gobierno.
Ventajosamente, un sistema de pantógrafo según la invención comprende un transformador de palpación, adaptado para detectar el tipo de corriente captada por el pantógrafo en contacto con la catenaria.
De acuerdo con otras variantes de la invención, el sistema de pantógrafo comprende varios transformadores de palpación. No obstante, la utilización de un solo transformador de palpación permite reducir los costes y la ocupación de espacio en el techo del vehículo ferroviario. Adicionalmente, la utilización de un solo transformador de palpación permite no precisar de un circuito suplementario.
Ventajosamente y de acuerdo con la invención, el sistema limitador de corriente está adaptado para desencadenar una retracción del pantógrafo de corriente continua en caso de detección, por el transformador de palpación, de una tensión nula entre sus bornes.
Ventajosamente, el sistema limitador de corriente comprende un voltímetro dispuesto en paralelo con el cable superconductor, y está adaptado para desencadenar una retracción del pantógrafo de corriente continua en caso de detección por el voltímetro de una tensión no nula en bornes del cable superconductor.
De acuerdo con estos dos aspectos de la invención, el cambio de estado del cable superconductor puede también llevar consigo la retracción del pantógrafo de corriente continua, al objeto de suprimir totalmente el riesgo de deterioro, destrucción y/o la declaración de un incendio. Adicionalmente, la retracción del pantógrafo no origina arcos eléctricos como en los sistemas de pantógrafo de la técnica anterior, pues la corriente ya está acusadamente reducida merced al cable superconductor. Finalmente, a diferencia de los sistemas de pantógrafo de la técnica anterior, donde la retracción se debe efectuar de un modo muy rápido para impedir toda degradación, el sistema de la invención permite reducir la corriente merced al cable superconductor y luego, en segunda instancia, retraer el pantógrafo.
Para desencadenar la retracción de los pantógrafos, el sistema de pantógrafo puede precisar de la recepción de una señal de retracción únicamente del transformador de palpación, únicamente del sistema limitador de corriente, o de ambos combinados, para permitir una redundancia y así impedir una retracción fortuita.
Ventajosamente, los pantógrafos se retraen mediante circuitos neumáticos, por ejemplo circuitos de desgaste de mesilla. Los circuitos de desgaste de mesilla son conocidos y permiten retraer los pantógrafos en caso de desgaste de mesilla. La utilización de los circuitos neumáticos ya presentes permite reducir los costes del sistema de pantógrafo.
Ventajosamente y de acuerdo con la invención, el sistema limitador de corriente comprende una resistencia dispuesta en paralelo con el cable superconductor.
De acuerdo con este aspecto de la invención, la resistencia permite un ajuste preciso de la intensidad crítica, y permite evitar una transición de estado fortuita del cable superconductor al estado crítico en caso de sobretensiones que pueden surgir en régimen transitorio (con la conexión o desconexión de un pantógrafo a una catenaria, por ejemplo).
Asimismo, la invención concierne a un vehículo ferroviario caracterizado por comprender un sistema de pantógrafo según la invención.
Por lo tanto, un vehículo ferroviario que comprenda dicho sistema de pantógrafo según la invención es menos susceptible de ser afectado por un incendio declarado en el transformador principal.
Asimismo, la invención concierne a un sistema de pantógrafo y a un vehículo ferroviario caracterizados en combinación por la totalidad o parte de las características mencionadas anteriormente o seguidamente.
5. Lista de figuras
Otras finalidades, características y ventajas de la invención se irán poniendo de manifiesto con la lectura de la siguiente descripción, dada a título únicamente no limitativo y que hace referencia a las figuras que se acompañan, en las cuales:
la figura 1, anteriormente descrita, es una vista esquemática de un sistema de pantógrafo según la técnica anterior,
la figura 2, anteriormente descrita, es una vista esquemática de un sistema de pantógrafo según la técnica anterior, que presenta un fallo en un disyuntor,
la figura 3 es una vista esquemática de un sistema de pantógrafo según una primera forma de realización de la invención,
la figura 4 es una vista esquemática de un sistema de pantógrafo según la primera forma de realización de la invención, que presenta un fallo en un disyuntor,
la figura 5 es una vista esquemática de un sistema de pantógrafo según una segunda forma de realización de la invención, y
la figura 6 es una vista esquemática de un sistema de pantógrafo según una tercera forma de realización de la invención.
6. Descripción detallada de una forma de realización de la invención
Las siguientes realizaciones son ejemplos. Aunque la descripción aluda a una o varias formas de realización, esto no necesariamente significa que cada referencia concierna a la misma forma de realización, o que las características solamente sean de aplicación a una sola forma de realización. Características simples de diferentes formas de realización pueden ser combinadas asimismo para proporcionar otras realizaciones. En las figuras, no están respetadas estrictamente las escalas y las proporciones, y ello a efectos de ilustración y de claridad.
Como anteriormente se ha descrito, la figura 1 representa un sistema de pantógrafo 10 de la técnica anterior, y la figura 2 representa el mismo sistema de pantógrafo 10 de la técnica anterior, en el que un fallo en el disyuntor de alterna 26 del circuito de alimentación de alterna acarrea la circulación de una corriente continua por el transformador principal 22, acarreando la degradación del mismo y, en especial, originando un riesgo de destrucción y de incendio.
Las figuras 3 y 4 representan un sistema de pantógrafo 100 según una primera forma de realización de la invención. La figura 3 representa el sistema de pantógrafo solo, y la figura 4 representa el sistema de pantógrafo en funcionamiento, unido a una catenaria, y en el que el circuito de alterna 18 presenta un fallo en el disyuntor de alterna 26.
El sistema de pantógrafo 100 es similar al sistema de pantógrafo descrito en las figuras 1 y 2, al que se ha añadido un sistema limitador de corriente que comprende un cable superconductor 36 entre el pantógrafo de corriente continua 12 y el circuito de alterna 18. El cable superconductor 36 está situado en la parte del circuito, llamado circuito intermedio 40, que une el pantógrafo de corriente continua 12 y el pantógrafo de corriente alterna 14 (o pantógrafo de corriente monofásica) con el circuito de alterna 18 y con el circuito de continua 20. Este circuito intermedio 40 se compone únicamente de elementos conductores tales como cables o hilos eléctricos que permiten la transmisión de una corriente eléctrica sin tratamiento, y puede estar compuesto, en parte o en su totalidad, de elementos conductores provenientes de los pantógrafos o de los circuitos de alimentación.
En particular, esta forma de realización representa un sistema de pantógrafo 100 de un TGV Duplex tal como se describió anteriormente, donde el pantógrafo de corriente continua 12 está adaptado a las catenarias que transportan una corriente continua de 1500 V, y el pantógrafo de corriente alterna 14 está adaptado a las catenarias que transportan una corriente alterna a 25 kV y 50 Hz, al cual se añade el cable superconductor 36.
En funcionamiento normal, el sistema de pantógrafo 100 transmite una corriente eléctrica de una catenaria hacia el circuito de alimentación adecuado, por ejemplo:
- de una catenaria de 1500 V de continua hacia el circuito de continua, por intermedio del pantógrafo de corriente continua 12. En este caso, la intensidad de la corriente eléctrica que recorre el cable superconductor 36 es nula, circulando la totalidad de la corriente eléctrica directamente hacia el circuito de continua y el transformador de palpación 30, sin atravesar el cable superconductor 36. Por el transformador de palpación 30 solo circula una corriente de intensidad muy baja, correspondiente a la intensidad de palpación de la corriente.
- de una catenaria a 25 kV y 50 Hz hacia el circuito de alterna, por intermedio del pantógrafo de corriente alterna 14. En este caso, la intensidad de la corriente eléctrica que recorre el cable superconductor 36 es muy baja, circulando la casi totalidad de la corriente eléctrica directamente hacia el circuito de alterna sin atravesar el cable superconductor 36. Por el cable superconductor solo circula una corriente de intensidad baja, inferior a la intensidad crítica, correspondiente a la intensidad de palpación de la corriente que circula hacia el transformador de palpación 30.
En todas estas situaciones de funcionamiento llamado normal, el cable superconductor 36 se halla en un primer estado, llamado estado superconductor.
En caso de funcionamiento defectuoso del disyuntor de alterna 26, como se representa mediante la referencia 34 en la figura 4 y como se ha descrito anteriormente con referencia a la figura 2, y si el pantógrafo de corriente continua 12 está unido a una catenaria 32 bajo una tensión de 1500 V en continua, va a circular, entre el pantógrafo de corriente continua 12 y el circuito de alterna 18, una considerable corriente, de intensidad del orden de diez veces la corriente de intensidad baja que circula en situación normal, y por ejemplo del orden de un mínimo de 200 A. El cable superconductor 36 está dimensionado para que opere una transición a un segundo estado, llamado estado crítico, si la intensidad de la corriente que lo atraviesa es superior a una intensidad llamada intensidad crítica. Fijando la intensidad crítica del cable superconductor en función de la intensidad máxima que atraviesa el cable superconductor 36 en situación normal y la intensidad que lo atraviesa en caso de fallo (por ejemplo, fijando la intensidad crítica en 100 A), el cable superconductor 36 transitará al estado crítico si la corriente eléctrica proveniente de la catenaria de 1500 V de continua atraviesa el cable superconductor 36, limitando así la corriente continua que circula hacia el circuito de alterna por el circuito debido a la elevada resistencia del cable superconductor 36, como está representado con referencia a la figura 4 mediante línea de puntos que representa el cable superconductor 36 en estado crítico. Por lo tanto, el circuito de alterna 18 recibe una baja corriente continua (prácticamente nula) de la catenaria 32, evitando así todo riesgo de degradación, destrucción y/o de declaración de incendio en el transformador principal 22.
La figura 5 representa un sistema de pantógrafo 102 según una segunda forma de realización de la invención. En esta forma de realización, el transformador de palpación 30 está situado al otro lado del cable superconductor 36, es decir, sigue estando unido al pantógrafo de corriente alterna 14 en caso de transición de estado del cable superconductor 36 al estado crítico.
Adicionalmente, en esta forma de realización, el sistema limitador de corriente está configurado para permitir la retracción del pantógrafo de corriente continua 12 (o, eventualmente, de los dos pantógrafos 12, 14), por ejemplo por intermedio de circuitos neumáticos (no representados). Los circuitos neumáticos son, por ejemplo, circuitos neumáticos existentes, tales como circuitos neumáticos de desgaste de mesilla, adaptados para retraer los pantógrafos en caso de detección de un desgaste acusado de una mesilla de un pantógrafo. La retracción del pantógrafo de corriente continua 12 permite aislar totalmente el pantógrafo de las catenarias y, así, reducir la corriente de fallo a cero.
La detección del paso del cable superconductor 36 del estado superconductor al estado crítico se puede realizar por intermedio del transformador de palpación 30. El transformador de palpación 30 habitualmente detecta una tensión no nula entre sus bornes en condiciones normales. Cuando el cable superconductor 36 transita al estado crítico, el transformador de palpación 30 ya no detecta ninguna tensión. Si el transformador de palpación 30 detecta entre sus bornes una tensión nula, puede transmitir entonces al pantógrafo de corriente continua 12 una señal de retracción. Para mejorar la fiabilidad y evitar bajar de manera fortuita el pantógrafo de corriente continua 12, puede aportarse redundancia a la información proveniente del transformador de palpación 30 con otras informaciones. Por ejemplo, el sistema limitador de corriente puede comprender un voltímetro 42 que permite medir el valor de la tensión en bornes del cable superconductor. En funcionamiento normal, el cable superconductor se halla en estado superconductor y la tensión en bornes del cable es nula, pues el cable superconductor tiene una resistencia nula. En caso de mal funcionamiento, el cable superconductor se halla en estado crítico y la tensión en bornes del cable es no nula, pues el cable tiene una resistencia elevada. Si el transformador de palpación detecta una tensión nula y, el voltímetro, una tensión no nula, se envía una señal de retracción al pantógrafo de corriente continua 12.
De acuerdo con otra forma de realización, solo se utiliza el voltímetro para decidir la retracción de los pantógrafos. De este modo, el sistema limitador de corriente, cuando detecta una tensión no nula en bornes del cable superconductor, puede enviar una señal de retracción al pantógrafo de corriente continua 12.
La figura 6 representa un sistema de pantógrafo 104 según una tercera forma de realización de la invención. En esta forma de realización, en paralelo con el cable superconductor 36, se ubica una resistencia 44. Esta resistencia 44 permite un ajuste preciso de la intensidad crítica, y permite evitar una transición de estado fortuita del cable superconductor 36 al estado crítico en caso de sobretensiones que pueden surgir en régimen transitorio (con la conexión o desconexión de un pantógrafo a una catenaria, por ejemplo).
La invención no se limita a las únicas formas de realización descritas. En particular, el sistema de pantógrafos puede comprender más de dos pantógrafos. En este caso, es posible conectar cada pantógrafo con los demás por intermedio de un cable superconductor.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de pantógrafo ferroviario de captación de una corriente eléctrica de una catenaria (32) por la que circula una corriente eléctrica alterna o continua, destinado a alimentar un grupo motor (16) de un vehículo ferroviario, que comprende:
- un primer circuito de alimentación de corriente continua al grupo motor, llamado circuito de continua (20), adaptado para recibir una corriente eléctrica continua, y que comprende un convertidor continua-continua (24) adaptado para convertir dicha corriente eléctrica continua para alimentar el grupo motor (16),
- un segundo circuito de alimentación de corriente alterna al grupo motor, llamado circuito de alterna (18), adaptado para recibir una corriente eléctrica alterna, y que comprende un transformador principal (22) adaptado para transformar la corriente eléctrica alterna para alimentar el grupo motor (16),
- un circuito intermedio (40), que une el circuito de continua (20) y el circuito de alterna (18),
- al menos un pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente continua (12), adaptado para unir el circuito intermedio (40) y la catenaria (32) y para transmitir a dicho circuito intermedio (40) una corriente eléctrica continua proveniente de la catenaria (32) cuando la misma está recorrida por una corriente eléctrica continua,
- al menos un pantógrafo, llamado pantógrafo de corriente alterna (14), adaptado para unir el circuito intermedio (40) y la catenaria (32) y para transmitir a dicho circuito intermedio (40) una corriente eléctrica alterna proveniente de la catenaria (32) cuando la misma está recorrida por una corriente eléctrica alterna, caracterizado por que el circuito intermedio (40) comprende un sistema limitador de corriente, que comprende un cable superconductor dispuesto en el circuito intermedio (40) entre dicho pantógrafo de corriente continua (12) y el circuito de alterna (18) y configurado para presentar un primer estado, llamado estado superconductor, en el que el cable superconductor tiene una baja resistencia en caso de circulación, hacia el circuito de alterna (18), de una corriente eléctrica continua de intensidad inferior a una intensidad predeterminada, llamada intensidad crítica, y para transitar a un segundo estado, llamado estado crítico, en el que el cable superconductor tiene una elevada resistencia en caso de circulación, hacia el circuito de alterna (18), de una corriente eléctrica continua de intensidad superior a la intensidad crítica.
2. Sistema de pantógrafo según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende un transformador de palpación (30), adaptado para detectar el tipo de corriente captada por el pantógrafo en contacto con la catenaria.
3. Sistema de pantógrafo según la reivindicación 2, caracterizado por que el sistema limitador de corriente está adaptado para desencadenar una retracción del pantógrafo de corriente continua en caso de detección, por el transformador de palpación, de una tensión nula en bornes del transformador de palpación.
4. Sistema de pantógrafo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el sistema limitador de corriente comprende un voltímetro dispuesto en paralelo con el cable superconductor, y está adaptado para desencadenar una retracción del pantógrafo de corriente continua en caso de detección por el voltímetro de una tensión no nula en bornes del cable superconductor.
5. Sistema de pantógrafo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el sistema limitador de corriente comprende una resistencia dispuesta en paralelo con el cable superconductor.
6. Vehículo ferroviario, caracterizado por comprender un sistema de pantógrafo (100,102) según una de las reivindicaciones 1 a 5.
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