BR102012015807A2 - Aparelho de proteção elétrico compreendendo pelo menos um módulo de comutação controlado por um dispositivo de controle com uma bobina eletro-magnética - Google Patents

Abstract

Aparelho de proteção elétrico compreendendo pelo menos um módulo de comutação controlado por um dispositivo de controle com uma bobina eletro-magnética. A presente invenção refere-se a um aparelho de proteção elétrico compreendendo pelo menos um módulo de comutação encaixado sobre um suporte de montagem, e um dispositivo de controle com uma bobina eletromagnética justaposta com um dos módulos mencionados acima, este dispositivo sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende uma blindagem eletromagnética (22) disposta em um plano substancialmente perpendicular ao plano do suporte de montagem, a dita blindagem (22) sendo localizada entre o dispositivo de controle (1) e o módulo de comutação (2,3) situados mais próximos ao dito dispositivo, frente à bobina do dispositivo positivo de controle (1), e compreendendo pelo menos uma peça ferromagnética (22) moldada de tal maneira que a dita blindagem realize a condução magnética do arco assim que a separação dos contatos ocorra de modo a aumentar o componente de propulsão t da força de laplace que atua sobre o arco assim que a separação dos contatos ocorre

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHO DE PROTEÇÃO ELÉTRICO COMPREENDENDO PELO MENOS UM MÓDULO DE COMUTAÇÃO CONTROLADO POR UM DISPOSITIVO DE CONTROLE COM UMA BOBINA ELETROMAGNÉTICA". A presente invenção refere-se a um aparelho de proteção elétrica compreendendo pelo menos um módulo de comutação ajustado em um suporte de montagem, e um dispositivo de controle com uma bobina eletromagnética justaposta com um dos módulos mencionados acima, cada módulo de comutação compreendendo dois contatos um dos quais é móvel com respeito ao outro entre uma primeira posição em os contatos são fechados e permitem a corrente fluir e uma posição aberta em que a corrente é interrompida entre os contatos, e o dispositivo de controle mencionado acima, compreendendo uma bobina eletromagnética projetada para comandar abertura ou fechamento dos contatos, a bobina do dispositivo de controle sendo localizada substancial mente de frente para o(s) ponto(s) de contato dos contatos do módulo de comutação(ões), o eixo chamado primeiro eixo da bobina do dispositivo de controle se estendendo substancialmente perpendicularmente para o plano fixo enquanto que o(s) eixo (eixos) do módulo de comutação(s) se estende(m) substancialmente paralelo(s) ao plano de fixação, o eixo chamado primeiro eixo se estende substancialmente perpendicularmente ao eixo (eixos) chamado(s) segundo(s) eixo (eixos).

Aparelhos de proteção elétrica como disjuntores de voltagem baixa possibilitam a corrente elétrica em um circuito elétrico ser interrompida de uma maneira conhecida como por separação dos contatos de maneira a proteger a propriedade e as pessoas contra os efeitos de correntes de curto-circuito. A presente invenção mais particularmente diz respeito ao campo de disjuntores protetores do tipo ultraterminal associados com auxiliares eletromagnéticos abrindo e fechando.

Em tais aparelhos, um arco elétrico que surge na separação dos contatos é submetido à força de Laplace que tende a direcioná-lo para a pré-câmara. Associando um controle auxiliar com uma bobina eletromagnética com um disjuntor de circuito bi-polar tem o efeito de perturbar a saída do arco.

Essa perturbação resulta tanto em perda do componente da força de propulsão dos arcos, quanto em um aumento muito grande do componente lateral da força de Laplace. Este efeito é mais particularmente visível no arco situado mais perto do auxiliar. Esse problema surge mais particularmente durante o teste de resistência elétrica para correntes de teste muito fracas.

Depois de um certo número de ciclos, observa-se que as paredes laterais podem ser queimadas e destruídas resultando em problemas de mal funcionamento do dispositivo de ligação térmica e riscos de poluição da área de contato.

Um exame completo mostra que existe um lado privilegiado em que esta destruição ocorre, que leva a supor que a força de Laplace é desviada lateralmente.

As investigações realizadas mostram a complexidade do impacto sobre a saída do arco e a interatividade de estabelecer componentes constituindo o disjuntor, em particular o forte impacto eletromagnético da bobina de controle remoto. O controle remoto compromete a resistência de rompimento e elétrica através do campo eletromagnético criado por sua bobina. A presente invenção resolve esses problemas e propõe um aparelho de proteção elétrico de design simples em que as características de rompimento são melhoradas, em particular por um aumento do componente da força de propulsão atuando sobre o arco quando o rompimento acontece.

Para este propósito, o objetivo da presente invenção é prover um aparelho de proteção elétrico do tipo mencionado acima, esse aparelho sendo caracterizado pelo fato de que ele compreende um protetor magnético disposto em um plano substancialmente perpendicular ao plano do suporte de montagem, o dito protetor sendo situado entre o dispositivo de controle e o módulo de comutação localizado mais perto do dito dispositivo, de frente para a bobina do dispositivo de controle, e compreendendo pelo menos uma parte ferro-magnética formada de tal maneira que o dito protetor realiza orientação magnética do arco logo que a separação dos contatos acontece de maneira a aumentar o componente de propulsão da força de Laplace atuando no arco tão logo a separação dos contatos acontece.

De acordo com uma característica particular, a bobina do dispositivo de controle, vista a partir da frente do aparelho, é girada em uma direção da curva oposta à direção da curva da(s) bobina(s} do(s) módulo(s) de coumtação, a última direção da curva sendo vista da parte superior do aparelho. A direção da curva da bobina do dispositivo de controle é no sentido anti-horário, enquanto a(s) bobina(s) do(s) módulo(s) de comutação é(são) girada(s) no sentido horário.

De acordo com outra característica, a blindagem mencionada acima apresenta a forma de uma cruz compreendendo duas asas chamadas de primeiras asas que se estendem no sentido da altura do aparelho e substancial e perpendicularmente à direção longitudinal do trilho, e duas asas chamadas de segundas asas que se estendem na direção longitudinal do trilho, a peça compreendendo essas segundas asas e a peça central mencionada acima unindo essas duas asas sendo situadas substancialmente frente à bobina do dispositivo de controle de modo a cobrir a última de modo substancial e completamente.

De acordo com outra característica, a blindagem mencionada acima apresenta uma espessura compreendida entre 0,5 e 1,2 mm.

De acordo com outra característica, a blindagem magnética é posicionada intercalada entre o invólucro do dispositivo de controle e aquele do módulo de comutação adjacente.

De acordo com outra característica, este aparelho compreende meios de pré-posicionamento da dita blindagem com respeito ao caso do dispositivo de controle ou ao caso do módulo de comutação, estes meios compreendendo dois pinos de centralização fornecidos sobre um dos casos que operam em conjunto com os furos fornecidos nos outros casos, ou uma nervura periférica feita em um dos casos.

De acordo com outra característica, este aparelho de proteção elétrica é um interruptor de baixa tensão.

De acordo com outra característica, este dispositivo de controle é um aparelho de controle remoto.

De acordo com outra característica, este aparelho é um interruptor de baixa tensão bipolar interruptor que compreende dois módulos de comutação.

Mas outras vantagens e características da invenção se tornarão mais claramente evidentes a partir da seguinte descrição detalhada que se refere aos desenhos anexos dados apenas para fins de exemplo e nos quais: - A figura 1 é uma vista em perspectiva de um interruptor de proteção elétrico bipolar associado com uma abertura e fechamento de controle auxiliar electromagnético dos contatos do dito interruptor, de acordo com a invenção, -A figura 2 é uma vista frontal esquemática que ilustra, para um interruptor de acordo com a técnica anterior do mesmo tipo que aquele da figura 1, as bobinas electromagnéticas de um dispositivo de controle auxiliar e dos módulos de comutação, bem como o caminho do arco elétrico quando ocorre a separação dos contatos, -A figura 3 é uma vista em perspectiva que ilustra as partes internas de um interruptor de acordo com a figura 2 em forma esquemática, -A figura 4 é uma vista em perspectiva que ilustra, da esquerda para a direita, um dispositivo de controle auxiliar, um condutor magnético e módulos de comutação, -A figura 5 é uma vista similar à figura 4, após o condutor magnético ter sido encaixado no interruptor, e -A figura 6 é uma vista em perspectiva que ilustra o interruptor de acordo com a invenção após os módulos de comutação terem sido encaixados sobre interruptor, -A figura 7 é uma vista em corte transversal do interruptor acima mencionado de acordo com a invenção, em um plano paralelo ao plano do suporte de montagem, -A figura 8 é uma vista em perspectiva parcial que ilustra a bobina do dispositivo de controle auxiliar, do condutor magnético de acordo com a invenção, e dos módulos de comutação, e -A figura 9 é uma vista similar à figura 2, que ilustra o arco elétrico, no caso de um interruptor de acordo com a invenção.

Na figura 1, um interruptor elétrico bipolar de baixa tensão D, de acordo com a presente invenção, pode ser visto compreendendo, da esquerda para a direita, um dispositivo de controle remoto 1 e dois módulos de comutação 2,3, o dispositivo e os módulos sendo alojados em casos modulares projetados para serem encaixados lado a lado em um trilho de fixação (não mostrado). Cada caso compreende um painel traseiro 4 para a fixação ao triího, dois painéis principais 5,6 através dos quais os casos são unidos dois a dois, um painel frontal 7 formando um nariz, um painel de topo 8 e um painel de fundo 9, os ditos painéis compreendendo terminais de entrada 10 e terminais de saída 11 do aparelho.

Em uma forma conhecida como tal, cada módulo de comutação 2,3 compreende um dispositivo de disparo magnético projetado para comandar a abertura dos contatos, no caso de um curto-circuito no circuito a ser protegido, e um dispositivo de disparo térmico projetado para causar a abertura dos contatos, no caso de uma sobrecarga no circuito.

Como ilustrado particularmente na figura 8, cada dispositivo de disparo magnético compreende uma bobina 12 através da qual a corrente a ser monitorada flui e a qual está conectada eletricamente ao contato estacionário 13, a dita bobina tendo passagem através dela e uma haste de acionamento 14 projetada para acionar o contato móvel 15 no caso de um curto-circuito. O contato estacionário 13 e um contato móvel 15 estão situados em um espaço 16 chamado de pré-câmara no qual o arco elétrico se forma antes de ser deslocado para uma câmara de arco voltaico 17. O dispositivo de controle remoto 1 compreende principalmente uma bobina electromagnética 18 projetada para agir sobre os contatos 13,15 de modo a realizar a abertura ou o fechamento do último.

Na figura 2, em um interruptor bipolar D associado a um auxiliar de controle 1 com uma bobina eletromagnética de acordo com a técnica anterior, o arco elétrico 19 na partida é projetado lateralmente como foi explicado no que precede, o que leva a uma possível destruição das paredes laterais 20 do caso correspondente. Nesta modalidade também ilustrada na figura 3, o componente lateral L da força de Laplace é muito grande em comparação com o componente de propulsão T.

Como pode ser visto nas figuras 3 e de 7 a 9, as bobinas 12,21 dos módulos de comutação 2,3 estão substancialmente no mesmo plano paralelo ao plano do suporte de montagem, o eixo X das bobinas dos módulos de comutação 2,3 se estendendo substancialmente perpendicular ao eixo Y da bobina do dispositivo de controle 1.

Como ilustrado nas figuras 4 a 9, e de acordo com a invenção, uma peça 22 sob a forma de uma placa feita de material ferromagnético apresentando a forma geral de uma cruz é encaixada entre o dispositivo de controle 1 e mais próximo do módulo de comutação 2 o qual está associado com ele. Esta peça compreende uma peça central 23 a partir da qual se estendem duas asas 24,25 que se estendem substancialmente perpendicularmente à direção longitudinal Z do suporte de montagem e duas asas 26,27 que se estendem de forma substancial mente paralela a esta direção. Esta peça central 23 e as duas asas 26,27 que se estendem de forma substancialmente paralela à direção longitudinal Z mencionada acima são dimensionadas de modo a cobrir completa e substancialmente a bobina 18 do dispositivo de controle 1.

Tal como ilustrado na figura 5, esta peça 22 está posicionada intercalada entre os invólucros do dispositivo de controle 1 e aquele dos módulos de comutação 2,3. O pré-posicionamento da peça é realizado por meio de dois pinos de centralização 28,29 fornecidos no invólucro do interruptor projetado para operar em conjunto com orifícios 30,31 fornecidos na placa 22. Outra modalidade deste pré-posicionamento podería consistir em uma nervura periférica fornecida em um ou o outro dos invólucros e projetada para receber a referida placa 22.

Esta peça é projetada para constituir um condutor magnético para o arco e é mantida na sua posição definitiva através da montagem do dispositivo de controle 1 sobre o interruptor constituído pelos dois módulos 2,3, tal como ilustrado nas figuras 6 e 7. A presença de um entalhe 32, no fado da placa 22, projetado para permitir a passagem dos meios de fixação da bobina 18 do dispositivo de controle 1 também pode ser observada, como ilustrado na figura 5. A espessura da chapa não deve ser demasiado grande para que esta última não constitua uma blindagem, cuja função seria parar o fluxo, mas, pelo contrário, execute a função de condução magnética.

Esta espessura será, portanto, vantajosamente compreendida entre 0,5 mm e 1,2 mm, com um valor preferido de 1 mm.

Mesmo que a função principal desta placa não seja constituir uma blindagem, pode-se notar que a forma transversal desta placa aumentará a blindagem da última.

Ainda de acordo com a invenção, a bobina de controle 18 do dispositivo de controle 1 é girada em vista frontal dos aparelhos, em uma direção a oposta à direção de rotação b das bobinas 12,21 dos módulos de comutação 2,3, em vista de topo do último. A direção de rotação dos interruptores geralmente sendo o sentido horário visto na vista de topo, a direção de rotação da bobina de controle 18 do dispositivo de controle 1 será, portanto, vantajosamente o sentido anti-horário.

Em operação, quando a separação dos contatos 13,15 ocorre, este condutor magnético formado pela placa 22 mencionada acima permite que as linhas de fluxo magnético sejam canalizadas e cria condições mais favoráveis para partida do arco, no ponto de separação dos contatos, permitindo que o último seja retificado de modo a ser recentralizado como ilustrado na figura 9. A invenção permite que efeitos eletromagnéticos sejam obtidos consistindo em uma redução do componente lateral L da força de Laplace prejudicial de cerca de 75% sobre o arco do módulo de comutação que está mais perto da bobina de controle remoto da bobina. Um aumento do componente de propulsão T é assim obtido para cada um dos arcos respectivamente produzidos pelos módulos de comutação diferentes, este componente mesmo tornando-se maior do que sobre um interruptor de circuito sem um dispositivo de controle associado. Este aumento em relação a um interruptor sem um dispositivo de controle auxiliar é de 20% sobre o arco mais distante do dispositivo de controle remoto e cerca de 2000% sobre o arco mais perto do eletroímã. O dispositivo de controle auxiliar pode então ser considerado como sendo um dispositivo de explosão de arco complementar.

Um aparelho de proteção elétrica, em que um dispositivo de controle associado já não confere a ruptura dos módulos de comutação com os quais está associado, ou a resistência pelo campo elétrico criado por sua bobina, tem, portanto, sido alcançado de acordo com a invenção. As superfícies das paredes laterais dos módulos de comutação já não são mais danificadas.

Estes resultados são obtidos por meio de uma solução que consiste em associar um condutor magnético de pequena espessura, com uma convenção de rotação particular da bobina do dispositivo de controle e das bobinas dos acionadores de pólo-unidade. A invenção aplica-se particularmente a aparelhos elétricos tais como interruptores controlados por um dispositivo de controle compreendendo uma bobina eletromagnética tal como um controle remoto, ou um dispositivo de detecção diferencial, e em forma mais ampla a qualquer acio-nador equipado com auxiliares com uma bobina de controle eletromagnético. A invenção é, naturalmente, de modo algum limitada às modalidades descritas e ilustradas as quais foram dadas apenas para fins de exemplo. A blindagem pode, assim, ser formada por uma ou mais peças feitas de um material ferromagnético posicionado em um plano vertical entre o eletroímã e o módulo de comutação mais próximo.

Pelo contrário, a invenção estende-se para abranger todos os equivalentes técnicos dos meios descritos, bem como suas combinações quando estas são realizadas de acordo com o espirito da invenção.

Claims (10)

1. Aparelho de proteção elétrico compreendendo pelo menos um módulo de comutação encaixado sobre um suporte de montagem, e um dispositivo de controle com uma bobina eletromagnética justaposta com um dos módulos mencionados acima, cada módulo de comutação compreendendo dois contatos dos quais um é móvel com relação ao outro entre uma primeira posição na qual os contatos são fechados e permite que a corrente flua e uma posição aberta na qual a corrente é interrompida entre os contatos, e o dispositivo de controle mencionado acima compreendendo uma bobina eletromagnética projetada para comandar a abertura e o fechamento dos contatos, a bobina do dispositivo de controle sendo localizada substancialmente frente ao(s) ponto(s) de contato dos contatos do módulo de comu-tação(s), o eixo geométrico chamado de primeiro eixo geométrico da bobina do dispositivo de controle que se estende substancialmente de modo perpendicular ao plano de fixação enquanto o(s) eixo(s) geométrico(s) do(s) módulo(s) de comutação se estende(m) substancialmente paralelos ao plano de fixação, o eixo geométrico chamado de primeiro eixo geométrico se estendendo substancialmente de modo perpendicular ao(s) efxo(s) geométrico^) chamados(s) de segundo(s) eixo(s) geométrico(s), caracterizado pelo fato de que ele compreende uma blindagem magnética (22) disposta em um plano substanciaimente perpendicular ao plano do suporte de montagem, a dita blindagem (22) sendo situada entre o dispositivo de controle (1) e o módulo de comutação (2,3) localizados mais próximos ao dito dispositivo frente à bobina (18) do dispositivo de controle (1), e compreendendo pelo menos uma peça ferromagnética (22) dimensionada de modo que ela cubra de modo substancial e completamente a bobina de cada dispositivo de controle (1), a dita peça realizando a condução magnética do arco (19) assim que a separação dos contatos (13,15) ocorrer de modo a aumentar o componente de propulsão T da força de Laplace que atua sobre o arco (19) assim que a separação dos contatos ocorre.

2. Aparelho de proteção elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o(s) ou cada módulo de comutação (2,3) compreende uma bobina (12,21) cujo eixo geométrico se estende de modo substancial e perpendicularmente ao eixo geométrico da bobina do dispositivo de controle (1) e sensivelmente paralelo ao plano de fixação, e a bobina do dispositivo de controle (1), vista a partir da frente do aparelho, é girada em uma direção oposta de rotação (a) à direção de rotação (b) da(s) bobi-na(s) (12,21) do(s) módulo(s) de comutação (2,3), a última direção de rotação (b) sendo vista a partir da parte de cima do aparelho.

3. Aparelho de proteção elétrico de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a direção de rotação (a) da bobina (18) do dispositivo de controle (1) é o sentido anti-horário, enquanto a(s) bobi-na(s) (12,21) do(s) módulo(s) de comutação (2,3) é(são) giradas em um sentido horário (b).

4. Aparelho de proteção elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a blindagem mencionada acima (22) apresenta o formato de uma cruz compreendendo duas asas (24,25) chamadas de primeiras asas que se estendem em um sentido da altura do aparelho de modo substancial e perpendicularmente à direção longitudinal Z do trilho, e duas asas (26,27) chamadas de segundas asas que se estendem na direção longitudinal do trilho, a peça compreendendo estas segundas asas (26,27) e a peça central mencionada acima (23) unindo estas duas asas sendo situadas substancialmente frente à bobina (18) do dispositivo de controle (1) de modo a cobrir a última de modo substancial e completamente.

5. Aparelho de proteção elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a blindagem mencionada acima (22) apresenta uma espessura compreendida entre 0,5 e 1,2 mm.

6. Aparelho de proteção elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a blindagem magnética (22) é posicionada intercalada entre o invólucro do dispositivo de controle (1) e aquele do módulo de comutação adjacente (2).

7. Aparelho de proteção elétrico de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que ele compreende meios de pré-posiciona-mento (28,29,30,31) da dita blindagem (22) com relação ao caso do dispositivo de controle (1) ou ao caso do módulo de comutação (2,3), estes meios compreendendo dois pinos de centralização (28,29) fornecidos em um dos casos que operam em conjunção com orifícios (30,31) fornecidos no outro caso, ou uma nervura periférica feita sobre um dos casos.

8. Aparelho de proteção elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que ele é um interruptor de baixa tensão D.

9. Aparelho de proteção elétrico de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle (1) é um dispositivo de controle remoto.

10. Aparelho de proteção elétrico de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que ele é um interruptor de baixa tensão bipolar D compreendendo dois módulos de comutação (2,3).