VEHÍCULO FERROVIARIO Y TALLER PROVISTO DE UNA TOMA DE ANDÉN PARA ESTE VEHÍCULO.

Vehículo ferroviario que comprende: - un bus auxiliar (44) de alimentación a media tensión constituido por al menos un conductor (55-57) de fase y un conductor (58) de neutro,

a los cuales están conectadas unas cargas auxiliares (80) llevadas en el interior del vehículo ferroviario, - al menos un convertidor auxiliar (48) capaz de convertir energía eléctrica captada a partir de una catenaria a media tensión suministrada al bus auxiliar (44) cuando el vehículo ferroviario se conecta a la catenaria, estando conectado este convertidor auxiliar a tal efecto a los conductores de fase y de neutro del bus auxiliar en unos puntos de conexión (60-63), y provisto de una masa de convertidor conectada a tierra, - un primer filtro CEM (Compatibilidad Electromagnética) (52) directamente conectado entre los puntos de conexión de los conductores de fase y la masa del convertidor auxiliar, comprendiendo este filtro CEM un condensador C1 conectado entre cada punto de conexión de fase del convertidor auxiliar y un mismo punto común (64) conectado a la masa del convertidor, significando « directamente » que la conexión se efectúa sin pasar por un conductor eléctrico o un componente eléctrico cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz es superior a la impedancia de C1 a las mismas frecuencias respectivas, y - un medio de conexión (70) solidario del vehículo ferroviario y conectado a cada conductor (55-58) del bus auxiliar (44), capaz de conectar eléctricamente una alimentación del bus auxiliar a media tensión cuando el vehículo ferroviario se desconecta de la catenaria, caracterizado por el hecho de que el filtro CEM comprende: - un circuito eléctrico de aislamiento (C2) directamente conectado entre el punto común (64) y la masa del convertidor cuya impedancia a 50 Hz entre el punto común y la masa del convertidor es al menos dos veces superior a la impedancia de la parte de conductor de neutro comprendida entre el filtro CEM y el medio de conexión (70), y cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz entre el punto común y la masa es inferior a, o del mismo orden de magnitud que la impedancia de C1 a las mismas frecuencias respectivas, y - un conductor eléctrico (66) de corto-circuito que presenta dos extremos uno de los está directamente conectado al punto común (64) y el otro está directamente conectado al conductor de neutro, siendo la impedancia a 50 Hz entre los dos extremos de este conductor inferior a la mitad de la impedancia de C2 a la misma frecuencia.

La presente invención se refiere a un vehículo ferroviario y a un taller dotado de una toma de andén para este vehículo.

Existen vehículos ferroviarios que comprenden:

- un bus auxiliar de alimentación a media tensión constituido por al menos un conductor de fase y un conductor de neutro, a los cuales están conectadas unas cargas auxiliares llevadas en el interior del vehículo ferroviario,

- al menos un convertidor auxiliar capaz de convertir energía eléctrica captada a partir de una catenaria a media tensión suministrada al bus auxiliar cuando el vehículo ferroviario se conecta a la catenaria, estando conectado este convertidor auxiliar a tal efecto a los conductores de fase y de neutro del bus auxiliar en unos puntos de conexión, y provisto de una masa de convertidor conectada a tierra,

- un primer filtro CEM (Compatibilidad Electromagnética) directamente conectado entre los puntos de conexión a los conductores de fase y la masa, que comprende un condensador C1 conectado entre cada punto de conexión del convertidor auxiliar y un mismo punto común conectado a la masa, y

- una toma de andén solidaria del vehículo ferroviario y conectado a cada conductor del bus auxiliar, siendo esta toma apta, cuando el vehículo ferroviario está en un andén, para conectarse a una toma correspondiente solidaria del andén para alimentar el bus auxiliar a media tensión a partir de la toma de andén cuando el vehículo ferroviario se desconecta de la catenaria y, alternadamente, para desconectarse de la toma de andén correspondiente cuando el vehículo ferroviario circula.

Este vehículo se describe por ejemplo en el documento: Belmonte J.C. y al, "Static Converters for Rolling Stock -Recent Developments and Experience", Alsthom Review, Alsthom, Paris, FR, no. 4, enero 1986 (1986-01) , páginas 39-50.

Por media tensión, se designa aquí una tensión alternativa comprendida entre 100 y 1000 Vca y de frecuencia inferior o igual a 60 Hz, típicamente de 400 Vef 50Hz trifásica.

Por catenaria, se designan tanto catenarias suspendidas por encima de las vías férreas como una catenaria que descansa sobre el suelo y que permite alimentar el vehículo ferroviario. La catenaria que descansa en el suelo se conoce mejor por el término de « tercer rail ».

Las cargas auxiliares están constituidas por todos los equipos eléctricos de a bordo en el vehículo ferroviario y que deben ser alimentados con electricidad excepto los motores de propulsión del vehículo. Por ejemplo, las cargas auxiliares pueden ser climatizadores, ventiladores, la iluminación o también un cargador de batería.

Se designa por « directamente » el hecho de que la conexión eléctrica está hecha sin pasar por un conductor eléctrico o un componente eléctrico cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz es superior a la impedancia del filtro CEM a las mismas frecuencias respectivas.

En los vehículos ferroviarios existentes, el punto común de conexión de los condensadores del filtro CEM está directamente conectado a la masa.

En los vehículos ferroviarios existentes, cuando el convertidor auxiliar funciona para alimentar al bus auxiliar a media tensión, este genera señales eléctricas parásitas de altas frecuencias. Por alta frecuencia se designa una señal cuya frecuencia es superior o igual a 10 kHz. A altas frecuencias, la impedancia de los condensadores C1 es muy reducida. Consecuentemente, el filtro CEM permite corto-circuitar a la masa las señales parásitas de altas frecuencias. Gracias a ello, las perturbaciones electromagnéticas conducidas y radiadas por el convertidor y el vehículo ferroviario son suficientemente reducidas para cumplir las normas en la materia, tales como, por ejemplo, , la norma EN 50 121-3-2.

Cuando el vehículo ferroviario está en un andén, es a menudo necesario desconectar la catenaria o interrumpir la alimentación de la catenaria por razones de seguridad. Esto se produce en especial durante operaciones de mantenimiento. Sin embargo, al mismo tiempo, es deseable seguir alimentando determinadas cargas auxiliares llevadas en el vehículo ferroviario. A tal efecto, los vehículos ferroviarios existentes están provistos de la toma de andén que puede conectarse a una red de media tensión solidaria del andén.

La red de media tensión comprende típicamente tres conductores de fases y un conductor de neutro conectado permanentemente a tierra. El andén está también dotado de un disyuntor diferencial interpuesto entre la toma de andén y la red de media tensión para poder aislar eléctricamente esta toma de andén de la red de media tensión en caso de defecto de aislamiento entre fase (s) y la tierra.

Puede ocurrir que la red de media tensión produzca una corriente de fuga a tierra, es decir que la suma de las intensidades de las corrientes que circulan por los tres conductores de fases no sea igual a la corriente de retorno que vuelve por el conductor de neutro. En estas condiciones, el disyuntor diferencial puede dispararse incluso si no existe ningún defecto de aislamiento peligroso para la seguridad de las personas o del material en el vehículo ferroviario. Efectivamente, las capacidades parásitas de los equipos eléctricos y, en particular, el filtro CEM crean un camino de fuga de corriente a la frecuencia fundamental de la red entre los conductores de fase del bus auxiliar y la tierra. A continuación, esta corriente de fuga vuelve al conductor de neutro de la red trifásica de media tensión mediante la toma de tierra de esta red. Cuando la corriente de fuga sigue este recorrido, no vuelve a pasar por el disyuntor diferencial. Consecuentemente, a partir del momento en que la intensidad de la corriente de fuga sobrepasa el umbral de disparo del disyuntor, típicamente de 100 mA, ello puede provocar un disparo intempestivo de la alimentación solidaria del andén.

Para dar remedio a este inconveniente, se ha propuesto aislar galvanicamente el bus auxiliar de la red de media tensión llevando a bordo del vehículo ferroviario, entre la toma del andén y el bus auxiliar o bien un transformador de aislamiento suplementario, o bien un convertidor auxiliar provisto de un transformador de aislamiento. Estas soluciones son pesadas y costosas.

La invención se propone dar remedio al inconveniente precitado sin tener que recurrir a un aislamiento galvánico entre el bus auxiliar y la red de media tensión.

Tiene por lo tanto por objeto un vehículo ferroviario en el cual el filtro CEM de convertidor auxiliar comprende:

- un circuito eléctrico de aislamiento (C2) directamente conectado entre el punto común y la masa del convertidor cuya impedancia a 50 Hz entre el punto común y la masa del convertidor es al menos dos veces superior a la impedancia de conductor de neutro comprendida entre el filtro CEM y la toma de andén, y cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz entre el punto común y la masa del convertidor es inferior a, o del mismo orden de magnitud que la impedancia de C1 a las mismas frecuencias respectivas, y

- un conductor eléctrico de corto-circuito que presenta dos extremos, uno de ellos directamente conectado al punto común y el otro directamente conectado al conductor de neutro, siendo la impedancia a 50 Hz entre los dos extremos de este conductor inferior a la mitad de la impedancia del circuito eléctrico de aislamiento a la misma frecuencia.

En el vehículo ferroviario de más arriba, cuando el convertidor auxiliar funciona para alimentar al bus auxiliar, este genera señales eléctricas parásitas de altas frecuencias. A altas frecuencias, de manera semejante a la capacidad C1, la impedancia del circuito eléctrico de aislamiento es muy reducida. Consecuentemente, las señales de altas frecuencias se corto-circuitan a la masa, lo cual limita las perturbaciones electromagnéticas conducidas y radiadas por los convertidores y el vehículo ferroviario de manera suficiente para cumplir las normas de compatibilidad electromagnética.

Cuando se alimenta el bus auxiliar a partir de la toma de andén a media tensión, debido a que la impedancia del circuito de aislamiento C2 a 50 Hz es sensiblemente superior a la del conductor eléctrico de corto-circuito a la misma frecuencia, cualquier corriente de fuga que atraviesa a uno de los condensadores C1 vuelve por lo tanto al conductor de neutro de la red de media tensión esencialmente por el conductor eléctrico de corto-circuito. En estas condiciones, incluso en caso de corriente de fuga, la suma de las intensidades de las corrientes en los conductores de... [Seguir leyendo]

1. Vehículo ferroviario que comprende:

- un bus auxiliar (44) de alimentación a media tensión constituido por al menos un conductor (55-57) de fase y un conductor (58) de neutro, a los cuales están conectadas unas cargas auxiliares (80) llevadas en el interior del vehículo ferroviario,

- al menos un convertidor auxiliar (48) capaz de convertir energía eléctrica captada a partir de una catenaria a media tensión suministrada al bus auxiliar (44) cuando el vehículo ferroviario se conecta a la catenaria, estando conectado este convertidor auxiliar a tal efecto a los conductores de fase y de neutro del bus auxiliar en unos puntos de conexión (60-63) , y provisto de una masa de convertidor conectada a tierra,

- un primer filtro CEM (Compatibilidad Electromagnética) (52) directamente conectado entre los puntos de conexión de los conductores de fase y la masa del convertidor auxiliar, comprendiendo este filtro CEM un condensador C1 conectado entre cada punto de conexión de fase del convertidor auxiliar y un mismo punto común (64) conectado a la masa del convertidor, significando « directamente » que la conexión se efectúa sin pasar por un conductor eléctrico o un componente eléctrico cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz es superior a la impedancia de C1 a las mismas frecuencias respectivas, y

- un medio de conexión (70) solidario del vehículo ferroviario y conectado a cada conductor (55-58) del bus auxiliar (44) , capaz de conectar eléctricamente una alimentación del bus auxiliar a media tensión cuando el vehículo ferroviario se desconecta de la catenaria,

caracterizado por el hecho de que el filtro CEM comprende:

- un circuito eléctrico de aislamiento (C2) directamente conectado entre el punto común (64) y la masa del convertidor cuya impedancia a 50 Hz entre el punto común y la masa del convertidor es al menos dos veces superior a la impedancia de la parte de conductor de neutro comprendida entre el filtro CEM y el medio de conexión (70) , y cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz entre el punto común y la masa es inferior a, o del mismo orden de magnitud que la impedancia de C1 a las mismas frecuencias respectivas, y

- un conductor eléctrico (66) de corto-circuito que presenta dos extremos uno de los está directamente conectado al punto común (64) y el otro está directamente conectado al conductor de neutro, siendo la impedancia a 50 Hz entre los dos extremos de este conductor inferior a la mitad de la impedancia de C2 a la misma frecuencia.

2. Vehículo según la reivindicación 1, en el cual el circuito eléctrico de aislamiento está constituido por un condensador C2 conectado permanentemente entre el punto común (64) y la tierra, estando la capacidad de este condensador C2 comprendida entre 1 nF y 1 mF.

3. Vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual al menos una carga auxiliar (80) conectada al bus auxiliar mediante puntos de conexión respectivos (86-89) y provisto de una masa de carga auxiliar conectada a tierra está dotada de su propio segundo filtro CEM (90) directamente conectado entre los puntos (8688) de conexión de fase y la masa de la al menos una carga auxiliar, comprendiendo este filtro CEM:

- un condensador C1 conectado entre cada punto (86-88) de conexión de fase de la al menos una carga auxiliar y un mismo punto común conectado a la masa de la al menos una carga auxiliar, significando « directamente » que la conexión se efectúa sin pasar por un conductor eléctrico o un componente eléctrico cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz es superior a la impedancia de C1 a las mismas frecuencias respectivas,

- un circuito eléctrico de aislamiento (C2) directamente conectado entre el punto común y la masa de la al menos una carga auxiliar cuya impedancia a 50 Hz entre el punto común y la masa de la carga auxiliar es al menos dos veces superior a la impedancia de la parte de conductor de neutro comprendida entre el filtro CEM y el medio de conexión (70) , y cuya impedancia a frecuencias superiores a 10 kHz entre el punto común y la masa es inferior a, o del mismo orden de magnitud que la impedancia de C1 a las mismas frecuencias respectivas, y

- un conductor eléctrico de corto-circuito que presenta dos extremos uno de los está directamente conectado al punto común y el otro está directamente conectado al conductor de neutro, siendo la impedancia a 50 Hz entre los dos extremos de este conductor inferior a la mitad de la impedancia de C2 a la misma frecuencia.

4. Vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el cual el vehículo comprende un circuito (100) provisto de una masa del circuito conectado a tierra, de conexión a masa del conductor de neutro (58) y de detección de un defecto de aislamiento entre un conductor de fase y la masa del circuito, comprendiendo dicho circuito (100) , conectado en serie entre el conductor (58) de neutro y la masa del circuito, un disyuntor llevado a bordo de detección (102) y una resistencia (104) , comprendiendo dicho circuito (100) también una impedancia (C3, 106) de conexión a masa par defecto, conectado entre el conductor (58) de neutro y la masa del circuito.

5. Vehículo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el vehículo comprende un caja (42) de alimentación auxiliar dotado de una envoltura conductora (46) conectada a tierra, en el interior de la cual están 5 alojados el convertidor auxiliar y el primer filtro CEM, constituyendo dicho caja (42) la masa del convertidor auxiliar.

6. Taller que comprende:

- un vehículo ferroviario (6) definido según la reivindicación 1,

- una red (10) de media tensión provista de varios conductores eléctricos (20-24) de los cuales al menos un conductor de fase y un conductor de neutro (24) está eléctricamente conectado a tierra,

-una toma (12) de andén solidaria del andén, estando esta toma conectada mediante diferentes conductores (26) a la red de media tensión,

- un disyuntor diferencial (14) interpuesto entre la red de media tensión (10) y la toma (12) de andén solidaria del andén, siendo este disyuntor (14) capaz de bascular automáticamente de un estado conductor hacia un estado no conductor a partir del momento en que el valor absoluto de la suma de las intensidades de las corrientes que

circulan por los diferentes conductores de la red de media tensión es superior o igual a 100 mA, y en el cual el medio de conexión (70) de andén solidario del vehículo ferroviario es conectable en la toma (12) de andén solidaria del andén para alimentar al bus auxiliar (44) a partir de la red de media tensión.