FR2701434A1 - Organe de transmission d'énergie électrique entre une ligne et une machine électrique. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un organe de transmission d'énergie électrique entre une ligne et une machine électrique. L'organe de transmission (T) comprend au moins un système hydraulique (H) lui appliquant une force (FA ) par l'intermédiaire d'un vérin (V) de façon à ce qu'il soit au contact de la ligne électrique (6). Application: transmission entre une locomotive électrique et une caténaire ou un rail.

Description

ORGANE DE TRANSMISSION D'ENERGIE

ELECTRIQUE ENTRE UNE LIGNE

ET UNE MACHINE ELECTRIQUE

L'invention concerne un organe de transmission d'énergie électrique entre une ligne et une machine électrique Elle s'applique notamment à la transmission de l'énergie électrique entre un caténaire et une locomotive à grande vitesse plus généralement elle s'applique à la transmission entre une ligne d'alimentation électrique et une machine électrique mobile, le contact électrique entre le câble et la machine devant être suffisant pour maintenir un bon fonctionnement de cette dernière, la ligne

électrique pouvant être par exemple un câble tendu ou un rail.

Un problème rencontré par les trains électriques à grande vitesse est leur défaut d'alimentation électrique au niveau de la transmission d'énergie électrique entre un caténaire et une locomotive Pour assurer cette transmission, la locomotive est généralement équipée d'un pantographe relié électriquement au moteur de la locomotive et surmonté d'un patin qu'il applique au caténaire par effet ressort, le patin et le pantographe conduisent

l'électricité.

Or le caténaire n'est, en réalité, pas parfaitement rectiligne, notamment au niveau de ses points de fixation à des poteaux Il peut aussi

présenter de légères ondulations contribuant au fait qu'il n'est pas rectiligne.

Ces deux derniers types d'anomalies entraînent des ruptures de contact entre le caténaire et le patin du pantographe Par ailleurs, le vent, en déplaçant le

caténaire, participe aussi à ces ruptures de contact.

Quand la vitesse d'un train n'est pas très élevée, ces ruptures ne

causent généralement pas de dommage au fonctionnement des locomotives.

En effet, la vitesse de cette dernière est alors suffisamment faible pour qu'entre chaque rupture, le contact soit resté suffisamment longtemps établi et

qu'une quantité suffisante d'énergie ait été transférée.

Il n'en est plus de même lorsque le train se déplace à grande vitesse Dans ce cas, la durée du contact électrique entre deux ruptures risque d'être trop courte et le transfert d'énergie électrique insuffisant A titre d'exemple, pour qu'une locomotive lancée à 360 km/h puisse fonctionner convenablement, il est nécessaire d'assurer un contact électrique tous les 10 m environ, soit un contact tous les 0,1 s, ce qui revient à une bande passante

de contact d'environ 10 Hz.

Une solution pourrait consister à augmenter la force de contact entre le patin du pantographe et le caténaire Cependant une telle solution n'est ni fiable, ni économique, car elle entraîne une usure rapide des contacts électriques. Il existe des solutions qui n'entraînent pas d'usure des contacts en asservissant notamment la position d'un pantographe de façon à ce que sa force exercée sur le caténaire soit égale à la force de ressort exercée par ce dernier sur le contact Cependant ces solutions o l'asservissement est réalisé par moteurs électriques ne permettent pas d'atteindre des bandes

passantes de contact suffisamment élevées.

Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités notamment en assurant une bande passante de contact suffisamment élevée entre un caténaire et une locomotive autorisant une transmission d'énergie

électrique suffisante au bon fonctionnement de la locomotive.

A cet effet, l'invention a pour objet un organe de transmission d'énergie électrique entre une ligne et une machine électriques, une conduction électrique étant assurée entre une première et une deuxième extrémité de l'organe, la première extrémité étant reliée électriquement à la machine, l'organe comportant au moins des moyens lui appliquant une force de façon à ce que sa deuxième extrémité soit au contact de la ligne, caractérisé en ce que les moyens d'application de la force sont constitués d'un système hydraulique appliquant la force à l'organe de transmission par l'intermédiaire d'un vérin, la pression dans le système hydraulique étant

commandée par la position d'un tiroir.

L'invention a pour principaux avantages qu'elle assure aux contacts électriques une longue durée de vie, que son fonctionnent est indépendant des perturbations électriques, qu'elle permet d'amortir des phénomènes

mécaniques dus par exemple à des effets ressort et qu'elle est économique.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la

description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent:

la figure 1, une machine reliée électriquement à une ligne; la figure 2, un exemple possible d'organe de transmission selon l'invention comprenant un système hydraulique; la figure 3 a, un dispositif possible de transmission d'énergie de commande mécanique vers le système hydraulique; la figure 3 b, un régime transitoire du dispositif précité; la figure 4, une forme possible d'un courant de commande du dispositif précité; les figures 5 a et 5 b, des allures possibles d'énergie magnétisante dans des circuits magnétiques utilisé par le dispositif précité; la figure 6, un exemple de circuit possible de démagnétisation des circuits magnétiques précités; la figure 7, une structure possible du système hydraulique; les figures 8, 9, 10, des exemples d'asservissement de position

possibles de l'organe de transmission selon l'invention.

La figure 1, présente une machine électrique M, une locomotive par exemple, reliée électriquement à une ligne électrique, un caténaire par exemple, par l'intermédiaire d'un organe de transmission T, un pantographe par exemple La machine M étant mobile, se déplaçant par exemple sur un rail R, l'organe de transmission T doit rester suffisamment au contact de la ligne L, y compris autour de ses points de suspension si elle est suspendue, pour permettre une bonne transmission de l'énergie électrique de la ligne L vers la machine M Quand cette dernière se déplace à grande vitesse la bande passante de contact de l'organe de transmission T doit être suffisante pour autoriser la transmission d'une énergie électrique suffisante, selon les

vitesses, cette bande doit par exemple atteindre au moins 10 Hz.

Selon l'invention, cet objectif est notamment atteint en équipant l'organe de transmission T d'un système hydraulique Ce dernier constitue les moyens d'application d'une force FA à l'organe de transmission T, cette force lui permettant d'être en contact de la ligne L. Comme le montre la figure 2, l'organe de transmission T peut être par exemple constitué d'un pantographe ou d'un bras articulé B dont une première extrémité El est reliée électriquement à la machine M et une deuxième extrémité E 2 est destinée à être au contact de la ligne L Cette deuxième extrémité E 2 est par exemple surmontée d'un patin P destiné à faciliter le contact électrique avec la ligne, un caténaire par exemple Une

conduction électrique est par ailleurs assurée entre les deux extrémités.

Le système hydraulique H applique la force FA à l'organe de transmission par l'intermédiaire d'un vérin V. Le système hydraulique H est par exemple disposé sur la machine M Pour assurer un contact satisfaisant, la force FA appliquée à l'organe de transmission T, et transmise à sa deuxième extrémité E 2 ou au patin P, doit au moins être supérieure ou égale à une force FL exercée par la ligne sur l'organe au niveau de sa deuxième extrémité E 2 ou du patin P De préférence, la force FA appliquée à l'organe de transmission peut être régulée, à l'aide de moyens d'asservissement non représentés, de façon ce qu'elle soit en permanence égale à la force FL exercée par la ligne L Cette force étant

notamment une force de traînée mécanique et aérodynamique.

La pression dans le système hydraulique dépend de la position d'un tiroir dont la position est commandée par un dispositif de transmission d'énergie de commande mécanique Ce type de dispositif utilisé dans des systèmes hydrauliques possède généralement deux étages Le premier étage constituant un actionneur linéaire, commande une palette munie d'un axe ou barreau en mouvement par magnétisation qui résulte de l'action d'un courant traversant un solénoïde associé à l'axe Le deuxième étage est un amplificateur hydraulique composé d'un tiroir et d'un ressort de rappel par exemple Les inerties mécaniques, les résonances et les constantes de temps compliquent notamment l'asservissement et limitent la rapidité de déplacement des organes Il est néanmoins possible d'améliorer les performances de ces systèmes, notamment celles relatives à leur temps de réponse ou bande passante, mais au prix d'un accroissement de leur complexité qui accroît considérablement leurs coûts de fabrication et limite

leur fiabilité.

Pour s'affranchir des inconvénients précités, notamment s'il est nécessaire d'obtenir des temps de réponse courts, l'actionneur linéaire est par exemple remplacé par un actionneur rotatif dans le système hydraulique H équipant l'organe de transmission selon l'invention Cet actionneur rotatif permet en effet d'augmenter la rapidité de déplacement des pièces

mécaniques sans oscillations ou sans phénomènes de résonance.

La figure 3 a, présente un schéma de principe d'un dispositif possible de transmission d'énergie de commande mécanique vers le système hydraulique H. Dans le dispositif présenté par cette figure, un tiroir hydraulique 1, dont le mouvement est toujours linéaire, est relié à un actionneur rotatif 2 par des moyens de transmission 3 Ces moyens de transmission 3, une bielle par exemple, transmettent à partir du mouvement de rotation de l'actionneur rotatif 2 un mouvement linéaire au tiroir 1 L'actionneur 2 est mû par un électroaimant rotatif dont il est solidaire mécaniquement La position angulaire de ce dernier, donc de l'actionneur rotatif 2 est commandée par exemple par un courant l délivré par un module électronique 4 Un ressort 5 concentrique exerce un couple opposé à celui créé par le courant l de l'électroaimant rotatif de manière à ramener l'actionneur rotatif 2 vers sa position initiale Des moyens de lecture 6 de la position angulaire de l'actionneur 2 délivrent une grandeur électrique représentative de cette position, une tension ou un courant par exemple, au module électronique 4 pour permettre notamment l'asservissement de position augulaire de l'actionneur 2 La position du tiroir 1

dans le système hydraulique H commande la pression dans ce dernier.

Les équations régissant les mouvements angulaires de l'actionneur

2 sont encore du second degré comme pour un actionneur linéaire.

Néanmoins les valeurs notamment du moment d'inertie de l'actionneur lui-

même, des couples exercés par le ressort 5 et par le tiroir permettent d'obtenir des régimes transitoires en deçà du régime critique comme l'illustre la figure 3 b En effet la courbe CI, représentative de la réponse de la position augulaire O de l'actionneur 2 en fonction du temps t suite à une variation de

consigne de position angulaire, ne présente pas d'oscillations.

La variation de position angulaire de l'actionneur rotatif 2 est commandée par la variation de la valeur moyenne du courant l alimentant l'électroaimant qui lui est solidaire Une méthode simple pour faire varier la valeur moyenne du courant l consiste à choisir un courant impuisionnel et par exemple périodique, de valeur crête sensiblement constante et à faire varier

son rapport cyclique.

La figure 4 illustre une forme possible du courant l en fonction du temps t, destiné à alimenter l'électroaimant de l'actionneur rotatif 2 Ce courant l est impulsionnel et par exemple périodique, durant chaque période T par exemple, il est non nul et égal à l pendant une durée T inférieure à T, et nul pendant le reste de la période La valeur moyenne du courant 1, notée I est donc définie par la relation suivante:

I= 1 = 1 ( 1)

T La fréquence du courant I est telle, plusieurs centaines de Hertz par exemple, que les intervalles de temps o il est nul n'influent pas directement sur la position de l'électroaimant de l'actionneur ni ne crée d'instabilité à cause des constantes de temps de ce dernier très nettement

supérieures aux intervalles de temps o le courant I est nul.

Pour des fréquences du courant l relativement faibles, le temps de réponse de la position angulaire de l'actionneur rotatif 2 est encore trop long, dans ce sens qu'il n'atteint pas par exemple des valeurs de l'ordre de 0,1 seconde pour être compatible de certaines applications La position angulaire de l'actionneur rotatif 2 étant commandée par le rapport cyclique d'un courant périodique, une solution permettant d'augmenter la bande passante du dispositif ou, ce qui revient au même, de diminuer son temps de réponse, conduit à augmenter la fréquence du courant l Or, les essais réalisés antérieurement ne laissaient pas apparaître d'augmentation de la bande passante avec l'augmentation de cette fréquence et les temps de réponse de l'actionneur rotatif 2 stagnaient à une valeur trop grande pour permettre notamment au système hydraulique H de fournir une bande passante suffisante à l'organe de transmission T qu'il équipe La cause de cette stagnation du temps de réponse malgré l'augmentation de la fréquence du courant l semblait être due à des effets mécaniques, notamment des frottements. Les observations et les expériences réalisées par la Déposante ont permis de constater le rôle de l'énergie magnétisante stockée dans

l'électroaimant de l'actionneur rotatif 2.

Les courbes des figures 5 a et 5 b illustrent l'allure de cette énergie magnétisante Em en fonction du temps t La courbe C 2 de la figure 5 a représente l'énergie magnétisante Em o, à chaque période de durée T 1,

l'électroaimant se charge d'énergie magnétisante pendant une durée Tl, c'est-

à-dire quand le courant l est non nul, et se décharge complètement de cette énergie magnétisante pendant tout le reste de la période Cette décharge complète de l'énergie magnétisante n'est possible que si la période Tl est suffisamment grande donc que la fréquence du courant l est suffisamment faible Dès que cette fréquence est augmentée en vue d'augmenter la bande passante du dispositif, la période du courant diminue à tel point que l'énergie magnétisante stockée dans l'électroaimant de l'actionneur rotatif 2 ne se décharge plus complètement comme l'illustre la courbe C 3 de la figure 5 b Sur cette figure, l'électroaimant se charge jusqu'à une valeur d'énergie magnétisante maximale mais ne se décharge plus complètement par la suite, au cours des périodes suivantes L'énergie magnétisante Em varie alors entre une valeur maximale et une valeur minimale non nulle Or, si la position angulaire de l'actionneur rotatif 2 est définie par la valeur moyenne du courant 1, elle est en fait d'abord fonction de la valeur moyenne de l'énergie magnétisante stockée dans l'électroaimant de l'actionneur 2, cette énergie magnétisante étant fonction du courant 1 Quand sa fréquence est telle que l'énergie magnétisante Em est représentée par la courbe C 3, une variation de la valeur moyenne du courant 1, donc de son rapport cyclique, destinée à faire varier la position angulaire de l'actionneur, génère une variation de la valeur moyenne, non pas dans une période de courant comme dans le cas de la courbe C 2, mais avec un temps de réponse fonction des constantes de temps des circuits internes de l'électroaimant Dans ce dernier cas, l'énergie magnétisante Em est toujours représentée par une courbe de forme analogue à la courbe C 3 mais s'établit avec une valeur moyenne différente Quand la fréquence du courant I est trop élevée, le temps de réponse de l'actionneur aux variations du rapport cyclique du courant I n'est donc pas fonction de la fréquence de ce dernier mais des constantes de temps des circuits internes

de l'électroaimant, c'est-à-dire en fait principalement de sa bobine La self-

inductance de cette dernière possède une valeur conférant à l'électroaimant,

et donc à l'actionneur qui lui est solidaire, des temps de réponse trop longs.

Ce problème ayant été mis en évidence, le dispositif de transmission d'énergie de commande mécanique conserve la structure de base présentée par le schéma de principe de la figure 3 a utilisant notamment l'actionneur rotatif 2 en y ajoutant, à l'intérieur du module électronique 4 par exemple, un circuit de démagnétisation de l'électroaimant de l'actionneur 2 destiné à permettre la suppression de son énergie magnétisante Em dans une

période du courant 1.

La figure 6 présente un exemple possible de circuit de démagnétisation de l'électroaimant de l'actionneur 2, utilisé notamment quand la fréquence du courant impulsionnel I augmente Le courant I est fourni par exemple par une source de tension 21, égale à 28 volts par exemple Cette source de tension 21 est principalement chargée par la bobine 22 du rotor de l'électroaimant de l'actionneur 2 et par un transistor 23, à effet de champ par exemple La bobine 22 est reliée au pôle positif de la source de tension 21 et au drain du transistor 23 Le pôle négatif de la source de tension 21 et la source du transistor 23 sont reliés par exemple à un potentiel de masse 24. Le transistor est commandé par exemple par deux transistors 25, 26 montés en "push-pull" L'émetteur du transistor 25 et le collecteur du transistor 26 sont reliés à la grille du transistor 23, le collecteur du transistor 26 étant relié au potentiel de masse 24 Une résistance 27 câblée entre le pôle positif de la source de tension 21 et le collecteur du transistor 25 limite le courant de commande dans les transistors 25, 26 Une diode écréteuse 28 limite la tension aux bornes de ces transistors Les bases des transistors 25, 26 sont reliées à un même signal de commande logique La présence de ce signal fait conduire le transistor 23, par l'intermédiaire des autres transistors 25, 26, donc fait parcourir la bobine par un courant, de l'ordre de 2 ampères par exemple, et l'absence de ce signal bloque le transistor 23 donc annule le courant dans la bobine 22 Ce signal peut être fourni par un circuit analogique ou par un circuit numérique à base de microprocesseur par exemple Lorsque le courant est annulé dans la bobine 22, une diode 29 et une résistance 30 la démagnétisent A cet effet, la résistance 30 est câblée entre le point commun à la bobine 22 et au drain du transistor 23 et la cathode de la diode 29,

l'anode de cette dernière étant reliée à l'autre extrémité de la bobine 22 elle-

même reliée au pôle positif de la source de tension 21 Un filtre, non représenté, composé principalement d'un condensateur et situé entre la bobine 22 et la source de tension 21, découple celle-ci du reste du circuit en

lui évitant notamment de brusques variations de courant à sa sortie.

L'énergie magnétisante à laquelle est soumis l'électroaimant de l'actionneur rotatif est donc annulée rapidement après que le courant dans sa bobine a été interrompu Cela permet d'augmenter la fréquence, et de profiter de cette augmentation pour diminuer le temps de réponse du dispositif selon l'invention Une bande passante de 10 Hz, soit un temps de réponse de 0,1

seconde environ, peut alors être aisément atteinte.

La figure 7, donne à titre d'exemple indicatif, une structure possible

du système hydraulique H équipant l'organe de transmission selon l'invention.

La figure 7 présente l'actionneur rotatif 2, précité, équipé d'un ressort de rappel non représenté et transmettant par l'intermédiaire d'une bielle 3 et d'une barre 41 un mouvement de translation à un tiroir hydraulique 1 contenu dans un corps 49 Ce tiroir aiguille la circulation d'huile ou d'autre liquide à travers plusieurs circuits hydrauliques 42, 43, 44 Le tiroir hydraulique 1, en se déplaçant dans le sens indiqué par la flèche A, permet au débit hydraulique présent dans un premier circuit 42 d'être aiguillé vers un deuxième circuit 43, mettant ainsi en communication la génération hydraulique avec l'utilisation, c'est-à-dire avec le vérin V agissant sur l'organe de transmission T Lorsque le tiroir se déplace dans le sens indiqué par la flèche B, le deuxième circuit 43 est mis en communication avec un troisième circuit 44 Ce dernier circuit assure la mise en communication de l'utilisation, le vérin V, avec un réservoir 47 Le premier circuit 42 est relié au réservoir 47 par l'intermédiaire d'une pompe 48 régulée à une certaine pression Le corps 49 possède à chacune de ses extrémités un soufflet de récupération d'huile

ou de liquide qui est ensuite transmise par un circuit 50 au réservoir 47.

L'électroaimant de l'actionneur rotatif 2 peut être commandé par un

courant impulsionnel de fréquence égale à environ 500 Hz par exemple.

Le dispositif de la figure 7 offre la possibilité de changer entre la bielle 3 et le tiroir hydraulique 1, la composition du mouvement et du déplacement à la demande selon que des cames sont intercalées ou non

entre la bielle 3 et le tiroir hydraulique 1.

La figure 8 présente le synoptique d'un premier type d'asservissement possible de l'organe de transmission selon l'invention, les moyens d'asservissement agissant sur le système hydraulique H. Une force de consigne Fco est affichée à l'entrée positive d'un premier soustracteur 81, lequel effectue la soustraction entre une grandeur

affichée à son entrée positive et une grandeur affichée à son entrée négative.

A cette dernière est affichée la sortie de moyens de mesure 82 de la force de réaction que subit l'organe de transmission T Si celui-ci possède un patin au contact de la ligne électrique L, la mesure de la force de réaction est prise au

niveau du patin.

Les moyens de mesure 82 sont par exemple fixés sur l'organe de transmission pour capter la force de réaction précitée qui est la différence entre la force FL exercée par la ligne sur l'organe de transmission et la force appliquée FA à l'organe de transmission par le système hydraulique H Ces moyens de mesure 82 peuvent être par exemple constitués d'un ensemble de jauge de contrainte ou d'extensométrie associés à des moyens de conversion électrique des grandeurs mesurées fixés dans des logements de l'organe de transmission, dans des logements d'un bras articulé ou d'un pantographe par exemple, ces logements permettant notamment d'obtenir une protection de l'ensemble aux effets perturbateurs d'ondes rayonnées par l'énergie transportées sur la ligne électrique Une jauge de contrainte peut par exemple être disposée en pont de Wheatstone avec trois éléments résistifs, une déformation de la jauge modifiant le courant délivré par le pont de Wheatstone. En sortie du premier soustracteur 81, est branché le module électronique 4, le soustracteur 81 fournissant à ce dernier, sous forme de grandeur électrique par exemple, une information d'erreur S qui est la différence entre la force de consigne FCO et la force de réaction fournie par les moyens de mesure 82 L'erreur S indiquant une erreur de force est par exemple convertie en erreur de position angulaire de l'actionneur rotatif 1 par le module électronique, à l'aide d'une table de conversion mémorisée par exemple Le module électronique contient par exemple un asservissement dont le rôle est de réduire cette erreur de position angulaire Le résultat de l'asservissement joue notamment sur le courant moyen du courant impuisionnel I de l'électroaimant de l'actionneur rotatif 2, ce courant moyen commandant la position angulaire de ce dernier Si le courant est périodique, le courant moyen est notamment déterminé par le facteur de forme du courant impulsionnel 1 L'actionneur rotatif 2 déplace le tiroir 1 du système hydraulique H de façon à modifier la force FA qu'il applique à l'organe de transmission T, l'asservissement étant tel que la force de réaction soit égale à la force de consigne Fco Cette force de consigne Fco détermine la force de contact entre l'organe de transmission T et la ligne électrique L Quand cette dernière est un câble tendu, elle prend par exemple en compte sa technologie et sa technique de tension S'il est choisi de réaliser un contact tel que la force FA appliquée à l'organe de transmission soit égale à la force FL qu'exerce sur lui

la ligne électrique L, la consigne Fco peut être par exemple prise égale à 0.

La figure 9 présente le synoptique d'un deuxième type d'asservissement possible de l'organe de transmission selon l'invention A la boucle d'asservissement 81, 4, 2, 1, H, T, 82 de la figure 8 est ajoutée une deuxième boucle d'asservissement 91, 4, 2, 1, H, 92 Cette dernière comprend un deuxième soustracteur 91 fonctionnant de façon analogue au premier 81 A l'entrée positive de ce soustracteur est affichée une force de consigne FA' à appliquer à l'organe de transmission, et à son entrée négative est affichée la force FA appliquée à l'organe de transmission T Cette force appliquée FA est captée par des moyens de mesure 92 par exemple de structure analogue aux moyens de mesure 82 de la force de réaction La sortie du deuxième soustracteur 91 est reliée à l'entrée du module électronique 4 pour lui délivrer un signal d'erreur s' que le module convertit par exemple en erreur de position angulaire de l'actionneur rotatif 2 Cette deuxième boucle d'asservissement qui comprend le deuxième soustracteur 91, le module électronique 4, l'actionneur rotatif 2, le tiroir hydraulique 1, le système hydraulique H et les moyens de mesure de la force appliquée FA permet d'asservir cette dernière sur la force de consigne F'A affichée à l'entrée du deuxième soustracteur 91 Cette force de consigne F'A est par exemple issue d'un module auxiliaire 93 dont l'entrée est reliée à la sortie du premier soustracteur 81 Ce module auxiliaire réalise par exemple, à partir de l'erreur S fournie par le premier soustracteur 81, un asservissement de façon à déterminer la force à appliquer à l'organe de transmission, cette force étant la force de consigne F'A affichée à l'entrée de la deuxième boucle

d'asservissement, c'est-à-dire à l'entrée du deuxième soustracteur 91.

Le module auxiliaire 93 peut par exemple prendre en compte la vitesse de déplacement de la machine au moyen d'un capteur 94 La force à appliquer F'A est alors fonction notamment de cette vitesse, l'asservissement réalisé par le module auxiliaire étant corrigé par cette vitesse D'autres paramètres peuvent être pris en compte par le module auxiliaire pour définir la force F'A à appliquer Ces paramètres peuvent être par exemple l'intensité

parcourant la ligne électrique ou encore l'humidité ambiante.

La force à appliquer F'A peut aussi être fonction de l'intensité du courant transmise par l'organe de transmission à la machine électrique, cela permet notamment de réguler la force de contact de l'organe de transmission sur la ligne électrique en fonction de cette intensité et donc de limiter l'usure des points de contact de l'organe de transmission, car cette usure est

notamment fonction du courant qui passe par les points de contact.

Une autre solution possible d'asservissement de l'organe de transmission consiste non plus à l'asservir en fonction de la force de réaction précitée, celle-ci devant être égale à une valeur de consigne donnée, mais en fonction d'un courant dérivé par exemple Dans ce cas un courant ID est dérivé entre la ligne électrique et l'organe par un circuit de dérivation de résistance RD connue, ce courant étant inférieur au courant principal transmis à la machine électrique La tension U entre la ligne et lamachine, ou un potentiel de référence, étant elle aussi connue, le courant délivré ID est égal au rapport de cette tension U par la somme de la résistance de dérivation RD connue en série avec la résistance de contact Rc entre la ligne et l'organe de transmission, soit:

RDRR ( 1)

Cette résistance de contact Rc étant caractéristique du contact entre la ligne électrique et l'organe de transmission, il est donc possible

d'asservir la position de l'organe de transmission en fonction de sa valeur.

Etant donné que la tension U et la résistance de dérivation RD sont connues, le courant dérivé ID est donc lui aussi caractéristique du contact et peut donc

être utilisé comme paramètre d'asservissement.

La figure 10 illustre un asservissement utilisant ce courant dérivé.

A l'entrée positive d'un soustracteur 101 de courant par exemple est affiché un courant de consigne IDO correspondant à un contact donné entre la ligne électrique et l'organe de transmission T A l'entrée négative de ce soustracteur 101 est affiché le courant dérivé ID* Ce soustracteur 101 délivre en sortie un courant d'erreur SD qui est la différence entre le courant de consigne IDO et le courant dérivé ID* Cette sortie est reliée à l'entrée du module électronique qui convertit l'erreur de courant ED en une erreur de position angulaire de l'actionneur rotatif, par exemple au moyen d'une table de conversion mémorisée Comme dans les asservissements précédents, le module électronique corrige alors la valeur moyenne du courant impulsionnel I qu'il délivre à l'actionneur rotatif 2, lequel commande la position du tiroir hydraulique 1 qui commande la pression dans le système hydraulique H Ce dernier applique à l'organe de transmission une force FA qui joue sur la

résistance de contact RC entre la ligne électrique et l'organe de transmission.

L'ensemble 102 constitué de la résistance de dérivation RD et de la résistance de contact Rc est par ailleurs soumis à la tension U de façon à délivrer le courant de dérivation ID qui est rebouclé sur le soustracteur 101 La tension U peut être la tension entre la ligne électrique et un potentiel de référence Cette tension peut aussi être régulée à une valeur stabilisée réalisée à partir de la tension de la ligne électrique ou d'une autre tension disponible, cela permet un asservissement plus précis, notamment si la tension de la ligne est trop fluctuante Les courants, choisis comme paramètre d'asservissement peuvent être remplacés par toute grandeur électrique représentative de la résistance

de contact entre l'organe de transmission et la ligne électrique.

En cas de coupure de la ligne, le contact ne peut plus être assuré.

Pour éviter que la position de l'organe de transmission dérive, un capteur de position peut être utilisé Il permet de bloquer la position de l'organe de transmission par rapport à une position donnée, dès que cette position est atteinte par exemple Par ailleurs, une bielle 3 transmettant un mouvement linéaire au tiroir hydraulique 1 à partir du mouvement de rotation de l'actionneur 2 peut être par exemple prolongée au delà de l'axe de translation

du tiroir hydraulique 1, représenté notamment par la borne 41 sur la figure 7.

Cela permet en effet d'agir directement sur la position du tiroir 1 indépendamment de l'asservissement de position ou de dysfonctionnements

éventuels au niveau de cet asservissement.

Les asservissements permettent aussi de positionner sans à-coups l'organe de transmission au contact de la ligne électrique depuis une position initiale de l'organe, par exemple pliée Cette mise en contact peut se faire par exemple en jouant sur les valeurs de consigne, de force Fco ou de courant IDO, ces valeurs pouvant par exemple varier depuis une valeur initiale jusqu'à leur valeur nominale de façon progressive de façon à amener

progressivement l'organe de transmission au contact de la ligne.

La ligne électrique, peut être un câble tendu, un caténaire ou un rail par exemple La machine électrique peut être une locomotive, lancée à

grande vitesse par exemple.

Le système hydraulique est alimenté par exemple par un circuit de génération hydraulique commandé par un moteur électrique Une énergie électrique indépendante peut alimenter le moteur électrique de façon à être indépendante du fonctionnement électrique de la machine par exemple Par ailleurs, une telle énergie électrique peut fournir, au moyen d'un convertisseur, une tension flottante et isolée par transformateur puis accrochée électriquement à la ligne, de manière par exemple à fournir une tension U au circuit de dérivation RD + Rc utilisé dans un asservissement utilisant le courant de dérivation ID précité.5 R E V E N D I C AT i O N S 1 Organe de transmission d'énergie électrique entre une ligne ( 2) et une machine (M) électriques, une conduction électrique étant assurée entre une première (El) et une deuxième (E 2) extrémité de l'organe, la première extrémité étant reliée électriquement à la machine, l'organe comportant au moins des moyens lui appliquant une force (FA) de façon à ce que sa deuxième extrémité soit au contact de la ligne, caractérisé en ce que les moyens d'application de la force (FA) sont constitués d'un système hydraulique (H) appliquant la force (FA) à l'organe de transmission (T) par l'intermédiaire d'un vérin (V), la pression dans le système hydraulique étant

commandée par la position d'un tiroir ( 1).

2 Organe de transmission selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'asservissement qui asservissent sa position de façon à ce que la force de réaction qu'il subit soit égale à une première force de consigne donnée (Fco), la force de réaction étant la différence entre la force (FA) que lui applique le système hydraulique (H) et la force (F L) que

lui applique la ligne électrique (L).

3 Organe de transmission selon la revendication 2, caractérisé en

ce que la force de consigne (FCO) a une valeur nulle.

4 Organe de transmission selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que l'énergie de commande du

système hydraulique (H) lui est fournie par un actionneur rotatif ( 2) équipé d'un ressort de rappel ( 5) et des moyens ( 3) reliés à l'actionneur rotatif ( 2) pour transmettre un mouvement linéaire au tiroir ( 1), l'actionneur rotatif ( 2) étant mû par un électroaimant rotatif dont la position angulaire est

commandée par la valeur moyenne d'un courant ( 1) impulsionnel.

Organe de transmission selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'actionneur rotatif ( 2) comporte des moyens de mesure ( 6) de sa position angulaire, les moyens de mesure ( 6) délivrant une grandeur électrique représentative de la position angulaire à un module électronique ( 4) fournissant le courant impulsionnel ( 1) de commande de l'électroaimant de l'actionneur rotatif ( 2) de manière à asservir la position angulaire de ce dernier. 6 Organe de transmission selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'actionneur rotatif ( 2) est équipé de moyens de suppression ( 29, 30)

de l'énergie magnétisante (Em) stockée dans l'électroaimant.

7 Organe de transmission selon l'une quelconque des

revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement

comportent au moins une première boucle d'asservissement avec un premier soustracteur ( 81) dont: l'entrée positive reçoit la première force de consigne (FCO) l'entrée négative est reliée à des moyens de mesure de la force de réaction ( 82) la sortie est reliée à l'entrée du module électronique ( 4) pour lui délivrer une information d'erreur (s) qui représente l'écart entre la force de consigne (FCO) et la force de réaction, le module électronique transformant cette erreur en erreur de position angulaire de l'actionneur rotatif ( 2) et corrigeant la valeur du courant moyen ( 1) de commande de ce dernier de

façon à réduire cette erreur de position angulaire.

8 Organe de transmission selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement comprennent une deuxième boucle d'asservissement avec un deuxième soustracteur ( 91) dont: l'entrée positive reçoit une consigne (F'A) de la force à appliquer à l'organe de transmission, cette consigne (F'A) étant fournie par un module auxiliaire ( 93) dont l'entrée est reliée à la sortie du premier soustracteur et délivrant une valeur de la consigne (F'A) de la force à appliquer qui réduit l'écart entre la première force de consigne (Fco) et la force de réaction l'entrée négative est reliée à des moyens de mesures ( 92) de la force appliquée (FA) à l'organe de transmission la sortie est reliée à l'entrée du module électronique ( 4) pour lui délivrer une information d'erreur (s') qui représente l'écart entre la consigne (F'A) de la force à appliquer et la force appliquée (FA), le module électronique transformant cette erreur (s') en erreur de position angulaire de l'actionneur rotatif ( 2) et corrigeant la valeur du courant moyen ( 1) de commande de ce

dernier de façon à réduire cette erreur de position angulaire.

9 Organe de transmission selon l'une des revendications 7 ou 8,

caractérisé en ce que les moyens de mesures ( 82, 92) des forces sont des

jauges de contrainte.

Organe de transmission selon l'une quelconque des

revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'asservissement

comportent une boucle d'asservissement avec un soustracteur ( 101) dont: l'entrée positive reçoit une grandeur électrique de consigne (IDO) l'entrée négative reçoit une grandeur électrique (ID) représentative de la résistance de contact (Rc) entre l'organe de transmission et la ligne électrique la sortie est reliée au module électronique pour lui délivrer une information d'erreur (úD) qui représente l'écart entre la grandeur électrique de consigne (IDO) e la grandeur représentative de la résistance de contact, le module électronique transformant cette erreur (úD) en erreur de position angulaire de l'actionneur rotatif ( 2) et corrigeant la valeur du courant moyen ( 1) de commande de ce dernier de façon à réduire cette erreur de position angulaire. 11 Organe de transmission selon la revendication 10, caractérisé

en ce que les grandeurs électriques sont des courants (IDO, ID)-

12 Organe de transmission selon l'une quelconque des

revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les valeurs des consignes (Fco,

F'A, IDO) sont fonction de la vitesse de déplacement de la machine (M).

13 Organe de transmission selon l'une quelconque des

revendications 7 à 12, caractérisé en ce que les valeurs des consignes (FCO,

F'A, IDO) sont fonction de l'intensité de courant transmise par l'organe de transmission. 14 Organe de transmission selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le système hydraulique

comprend plusieurs circuits hydrauliques ( 42, 43, 44), le tiroir ( 1) contenu dans un corps ( 49), en se déplaçant dans un sens donné permettant au liquide présent dans un premier circuit ( 42) d'être aiguillé vers un deuxième circuit ( 43) dont le liquide agit sur le vérin (V), le tiroir ( 1) se déplaçant en sens inverse du sens donné permettant au liquide contenu dans le deuxième circuit ( 43) d'être aiguillé vers un troisième circuit ( 44) en communication avec un réservoir ( 47), le premier circuit ( 42) étant relié au réservoir ( 47) par l'intermédiaire d'une pompe ( 48) régulée à une pression donnée, le corps ( 49) possédant à chacune de ses extrémités un soufflet de récupération de liquide

qui est ensuite transmise par un circuit ( 50) au réservoir ( 47).