Le DISJONCTEUR






GÉNÉRALITÉS
Les disjoncteurs sont des appareils d’interruption et de protection générale destinées à :
• Soit permettre l'alimentation des circuits haute tension de l'engin moteur, action toujours volontaire de la part du CRL,
• Soit interrompre :
     • Volontairement, l'alimentation des circuits haute tension par action du CRL, pour la mise hors tension de l'engin moteur,
     • Automatiquement en cas d’apparition d’un défaut :
          • Fonctionnement d’un dispositif de protection,
          • Protection contre les masses,
          • ..... 

Le disjoncteur doit posséder des caractéristiques particulières pour la fonction à remplir :
• Vitesse d'ouverture très rapide pour éviter la formation d'un arc électrique (quelques centièmes de seconde),
• Pouvoir de coupure important, un disjoncteur doit pouvoir s'ouvrir en charge et couper l'alimentation de l'engin moteur.

Pour autant tous les défauts possibles sur un engin moteur ne provoquent pas l'ouverture du disjoncteur.
C'est pourquoi les Préparations Courantes (PC) ou Visites à l'Arrivée (VAr) doivent être effectuées avec sérieux.

Anomalies ne provoquant pas l'ouverture du disjoncteur
Elles peuvent être signalées sur le pupitre par des pictogrammes ou des lampes individuelles :
• Défaut de graissage de certaines parties mécaniques,
• Chauffage de boîtes d'essieux, 
• Incendie,
• Détection des patinages,
• Défaut de fonctionnement de certains auxiliaires,
• ...

CONSTITUTION GÉNÉRALE
Les disjoncteurs comprennent deux parties essentielles :
• Un bloc de commande sollicité à distance par l'intermédiaire d'un circuit à basse tension,
• Une partie exécution constituée par le dispositif de coupure.

commande du disjoncteur
Commande du disjoncteur

dispositif de coupure dbtf
               
dispositif de coupure hrks
                                                              
Dispositif de coupure DBTF
                                                                                                             
Dispositif de coupure HRKS

En fonction des caractéristiques des courants utilisés pour l'alimentation des engins moteurs la conception des disjoncteurs est différente :
Sous courant monophasé :
• Tension importante, intensité "faible",

Le disjoncteur 25 Kv très répandu est le DBTF. 
Le disjoncteur est situé sur la toiture de l'engin moteur.

disjoncteur dbtf
        
disjoncteur dbtf
          
disjoncteur dbtf
Disjoncteur DBTF

Sous courant continu :
• Tension "faible", intensité "importante".

Les disjoncteurs continus sont :
• Le HRKS,
• Le JRT,
• ....

Le disjoncteur est situé à l'intérieur de la locomotive dans les compartiments haute tension de l'engin moteur.

disjoncteur hrks
Disjoncteur HRKS
PRINCIPES de FONCTIONNEMENT
Les disjoncteurs sont constitués par plusieurs circuits nécessaires à leur fonctionnement :
• Un circuit d'enclenchement ou de fermeture,
• Un circuit de maintien,
• Un circuit de signalisation.

Le circuit d'enclenchement
Il est constitué par un mécanisme électropneumatique ou électromagnétique assez complexe puisqu'il doit fermer le disjoncteur sans s'opposer à son ouverture immédiate en cas de détection d'un défaut.

La fermeture du disjoncteur est asservie à la position d'un certain nombre d'éléments, pour essayer d'empêcher la fermeture du disjoncteur sur un défaut ou lorsque certains appareils ne sont pas correctement positionnés.

Par exemple la fermeture du disjoncteur est asservie à l'ouverture des circuits de traction :
Si le train circule, avec un effort moteur à la moitié de sa puissance que se passe-t'il en cas de disjonction :
• L'effort moteur étant supprimé, la locomotive peut ralentir ou même s'arrêter si l'ouverture du disjoncteur se prolonge,
• Si le CRL tentait une fermeture du disjoncteur alors que le circuit de traction est fermé, la tension appliquée aux bornes des moteurs serait supérieure à la tension de démarrage, les moteurs seraient détruits instantanément.

Pour éviter cela, on asservit la fermeture du disjoncteur à l'ouverture du circuit de traction en insérant dans le circuit de fermeture, un contact commandé par le circuit de traction.

On procède ainsi avec tous les circuits dont on veut qu'ils empêchent la fermeture du disjoncteur :
• Minimum tension (Q30),
• Détection de masse,
• Appareil en mauvaise position,
• ...

Le circuit de maintien

Lorsque le CRL enclenche le disjoncteur et qu'il relâche le bouton poussoir d'enclenchement, le disjoncteur doit rester fermé.
Pour réaliser cela le disjoncteur possède un circuit de maintien de fermeture.

Le circuit de maintien est constitué par un électro-aimant dont la bobine est excitée en permanence pour que le disjoncteur reste fermé.
Toute coupure de l'alimentation de cet électro-aimant entraîne l'ouverture du disjoncteur.

Comme pour la fermeture du disjoncteur, un certain nombre de contacts auxiliaires sont montées en série avec la bobine de l'électro-aimant de maintien permettant en cas de détection d'une anomalie d'ouvrir le contact auxiliaire correspondant ce qui entraîne la désexcitation de la bobine de l'électro-aimant et par conséquence l'ouverture du disjoncteur.

Le nombre d'engins moteurs existants étant considérable il est impossible de citer tous les cas de figure. Néanmoins un certain nombre de protections sont toujours présentent :
• Q30 relais à minimum tension,
• Q90 survitesse moteur,
• Q44 relais de substitution,
• QMO relais de retour de courant,
• QLM surcharge ligne monophasé,
• Contact ZPT,
• ...

L'ouverture du disjoncteur consiste donc à interrompre l'alimentation de l'électro-aimant de maintien du disjoncteur, soit volontairement par action du CRL, soit automatiquement en cas de détection d'un défaut.
Soufflage de l'arc
Un disjoncteur est prévu pour s'ouvrir en charge.
C'est à dire qu'il doit être capable de s'ouvrir alors que la locomotive est en train de consommer du courant qui peut être très important (alimentation des moteurs de traction, ventilateurs, refroidisseurs...).

Lors de l'ouverture d'un circuit électrique en charge, un arc se crée, qui est d'autant plus important que l'intensité à couper est importante.

Cet arc, qui possède des effets destructeurs, doit absolument être interrompu rapidement, sous peine de voir le disjoncteur ouvert et la locomotive toujours alimentée par cet arc électrique qui contournerait le disjoncteur..

C'est pourquoi les disjoncteurs sont équipés d'un dispositif de soufflage de l'arc qui peut être :
• Soit pneumatique (air des réservoirs principaux),
• Soit magnétique, par des bobines de soufflage,
• Ou les deux.

Pour minimiser l'intensité à couper plusieurs systèmes existent :
• Soit insérer une résistance dans le circuit à couper avant ouverture du disjoncteur (DBTF),
• Soit insérer des résistances au fur et à mesure du soufflage de l'arc dans les cornes de soufflage (HRKS).

Le circuit de signalisation
Le CRL est informé de l'ouverture ou de la fermeture du disjoncteur par un pictogramme situé dans le boîtier de signalisation sur le pupitre de commande de l'engin moteur.
• Pictogramme allumé, disjoncteur ouvert,
• Pictogramme éteint, disjoncteur fermé.

La lampe LSDJ est commune au disjoncteur monophasé ou continu sur une locomotive bicourant.

Lorsque les locomotives peuvent être branchées en unité multiple (UM), le boîtier de signalisation comporte deux lampes (photo de droite) :
• LSDJ menante pour la locomotive en tête,
• LSDJ menée pour la locomotive en deuxième position.

pictogramme lsdj menante
               
pictogramme lsdj
                                                                         
Pictogramme LS DJ Menante
                                                            
Pictogramme LS DJ Menante et Menée

PRINCIPES de FERMETURE et de MAINTIEN du DISJONCTEUR
Pour aider à la compréhension voici, en principe, la fermeture et le maintien fermé du disjoncteur.
Le nombre d'appareils de sécurité et de détection de position de certains appareils est bien sûr plus important et varie d'un engin moteur à un autre, mais les principes restent toujours les mêmes :
• On empêche la fermeture du disjoncteur si un défaut est détecté,
• On ouvre le disjoncteur si un défaut est détecté.
1) Le CRL ferme le sectionneur batterie H
Le courant arrive :
• Au bouton poussoir du disjoncteur (BPDJ),
• A l'interrupteur ZDJ,
• Aux contacts de contrôle d'armement de la Veille Automatique (VA),
• Le contact de QM0 (détection de retour de courant) se ferme puisque aucun défaut n'est détecté,
• Le disjoncteur étant ouvert, la lampe de signalisation LSDJ est allumée.

fermeture sectionneur batterie
Fermeture sectionneur batterie

2) Le conducteur monte le pantographe de l'engin moteur
Le conducteur ayant monté le pantographe correspondant à la tension de la caténaire :
• Le sectionneur mono-continu (HMC) sur les locomotives bicourant se positionne pour sélectionner la partie continue ou monophasée de l'engin moteur, son contact correspondant se ferme,
• Le contact du relais Q30 (relais à minimum tension) se ferme puisque la valeur de la tension est suffisante,
• Le contact de QLM (relais de surcharge ligne) se ferme, car aucune surcharge ligne n'est détectée,

Ces contacts situés derrière le BPDJ ou ZDJ ne permettent pas encore l'alimentation des bobines de fermeture ou de maintien du disjoncteur.

le crl monte le pantographe
Le CRL monte le pantographe de l'engin moteur

3) Le CRL ferme l'interrupteur ZDJ
Le CRL prépare la fermeture du disjoncteur.
• Un certain nombre d'opérations se passent qu'il n'est pas utile de préciser.

fermeture de zdj
Fermeture de ZDJ
4) Le CRL manœuvre le bouton poussoir de fermeture du disjoncteur (BPDJ)
• L'appui sur BPDJ permet l'alimentation et l'armement du coffret de Veille Automatique (VA),
• BPDJ possède plusieurs contacts.

fermeture de bpdj
Appui sur BPDJ

5) Opérations effectuées pendant l'appui sur BPDJ (2s)
Le coffret VA étant armé, ces contacts associés basculent et permettent :
• L'extinction de LSDJ par ouverture du contact DJ (fermé au repos),
• La fermeture d'un contact VA positionné en parallèle avec le BPDJ, ce qui permettra lors du relâchement de BPDJ de continuer à alimenter le coffret VA,
• La fermeture d'un contact VA situé après le ZDJ , et permettant, pendant l'appui de BPDJ d'alimenter la bobine de fermeture du disjoncteur.

Le disjoncteur se ferme, et permet d'alimenter les circuits haute tension de l'engin moteur.

operations effectuees pendant l'appui sur bpdj
Opérations effectuées pendant l'appui sur BPDJ

le disjoncteur se ferme
Le disjoncteur se ferme
6) Le CRL relâche BPDJ
• Le coffret VA reste alimenté par le contact VA placé en parallèle sur BPDJ,
• Le disjoncteur étant fermé, le contact DJ reste ouvert et empêche l'allumage de LSDJ, signalant que le disjoncteur est fermé,
• La branche de fermeture du disjoncteur (EA(FR)DJ) cesse d'être alimentée par le relâchement de BPDJ,
• Le circuit de maintien du disjoncteur reste alimenté par ZDJ et le contact de contrôle VA et tous les circuits de contrôle et de protection montés en série.

Le disjoncteur reste FERMÉ.

le crl relache bpdj
Le CRL relâche BPDJ

ANIMATION de FERMETURE et de MAINTIEN du DISJONCTEUR
Animation résumant la fermeture et le maintien fermé du disjoncteur.

animation
Animation de fermeture et de maintien fermé du DJ