BR102012016439A2

BR102012016439A2 - disjuntor

Info

Publication number: BR102012016439A2
Application number: BRBR102012016439-6A
Authority: BR
Inventors: Bernhard Roesch; Yi Zhu
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2013-07-09
Also published as: EP2544206B1; BR102012016439B1; KR101564549B1; CN102867710B; EP2544206A1; CN102867710A; US20130009743A1; KR20130005242A

Abstract

DISJUNTOR. A presente invenção refere-se a um disjuntor com um desengate de curto-circuito e um desengate de sobrecarga térmica (1), com o desengate de curto-circuito tendo uma armadura e um polo, os quais estão dispostos dentro de um formador de bobina, assim como uma placa de núcleo (4) e uma conexão de terminal as quais estão dispostas ao redor do formador de bobina, e em que o desengate de sobrecarga térmica (1) tem uma tira metálica (2) feita pelo menos dois tipos de metal, ao redor da qual um termistor de PTC (3) está enrolado, em que um isolante elétrico está disposto entre o termistor de PTC (3) e a tira metálica (2). A invenção está caracterizada pelo fato de que a conexão entre o desengate de sobrecarga térmica (1) e a placa de núcleo (4) é feita por meio de um suporte separado (5).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISJUNTOR".

A invenção refere-se a um disjuntor com um desengate de curtocircuito e um desengate de sobrecarga térmica, em que o desengate de curto-circuito tem uma armadura e um polo os quais estão dispostos dentro de 5 um formador de bobina, assim como uma placa de núcleo e uma conexão de terminal as quais estão dispostas ao redor do formador de bobina, e em que o desengate de sobrecarga térmica tem uma tira metálica que compreende pelo menos dois tipos de metal, ao redor da qual um termistor de PTC está enrolado, em que um isolante elétrico está disposto entre o termistor de PTC 10 e a tira metálica.

Os disjuntores com este tipo de desengate de curto-circuito são utilizados para comutação e proteção de motores e outras cargas. Estes desengates de curto-circuito são projetados como desengates eletromagnéticos, os quais essencialmente incluem um enrolamento de bobina, um for15 mador de bobina, uma armadura, um polo, um êmbolo, uma mola de restrição e um núcleo. A armadura puxa em uma corrente nominal de disjuntor específica, por exemplo, doze vezes a corrente nominal para a proteção de motor ou dezenove vezes a corrente nominal para a proteção de transformador. O movimento de armadura no processo atua sobre um mecanismo 20 de comutação e sobre uma peça de comutação móvel, de modo a abrir os contatos. Os Padrões ditam que a corrente de resposta pode somente flutuar por um máximo de +/- 20%.

Para maiores faixas de ajuste é difícil posicionar o enrolamento de bobina precisamente devido às maiores seções transversais de suporte 25 requeridas, aos menores números de espiras, às tolerâncias mais largas da bobina e do fio de enrolamento e ao campo magnético menos homogêneo associado com isto, com relação à folga de ar entre a armadura e o polo de modo a tornar possível conformar com os limites de resposta de acordo com os Padrões. Mais ainda, existe um problema em fixar o enrolamento de bo30 bina na posição com relação à folga de ar, uma vez que isto foi determinado, de modo que o enrolamento de bobina não seja movido na direção do centro de gravidade do ferro na corrente nominal ou no caso de uma alta corrente de curto-circuito, ou com a bobina sendo comprimida ou deformada como uma conseqüência, frequentemente resultando nesta não mais conformar com os limites de resposta.

Para classificações de comutação mais altas, as bobinas são fa5 bricadas com espiras de enrolamento ajustadas próximas de modo a impedir que a bobina seja capaz de comprimir e deformar com classificações de comutação mais altas. Como formadores de bobina uniformes são utilizados para o respectivo tamanho de bobina e a sua disposição para o enrolamento de bobina geometricamente maior, uma folga frequentemente surge entre o 10 flange de formador de bobina e a última espira do enrolamento de bobina. Após o posicionamento preciso do enrolamento de bobina em relação à folga de ar entre a armadura e o núcleo, para fixar o enrolamento de bobina, a extremidade de uma espira é colada no flange de formador de bobina ou no núcleo e a outra extremidade de enrolamento é soldada no terminal.

Para os disjuntores com uma alta capacidade de comutação, por

exemplo, até 100 kA a uma corrente nominal de 80 A, o desengate de curtocircuito deve ser adaptado. A alta capacidade de comutação de um dispositivo de 80 A significa que o gerenciamento de calor é crítico, além disso, por conta da carga de contato crescente, a demanda de força sobre o disparo 20 também aumenta. Sob a pré-condição que o desengate pode não ter mais perda de potência do que desengates de 50 A de corrente com a mesma excitação correspondente, o circuito magnético deve ser construído em um modo mais eficiente.

O circuito magnético é pior nos dispositivos de comutação atuais já que a placa de núcleo está simultaneamente incorporada como um suporte de tira de bimetal e é feito de um material platinizado de um par de ferro e cobre.

Anteriormente este problema de pior circuito magnético era resolvido por meio de uma chapa de cobre - aço platinizada e uma disposição correspondente das partes. Mais ainda materiais parcialmente unidos podem ser fabricados e subsequentemente dispostos formados para o par de materiais desejados. Do mesmo modo outras formas de placa de núcleo são utilizadas, as quais circundam o núcleo do desengate, consistindo em armadura e polo, de modo a interagir com a bobina e conseguir uma ação de desengate. O nível de força destes desengates é mantido por uma excitação altamente dimensionada. Isto significa uma conversão de energia ineficiente entre energia elétrica e mecânica.

Consequentemente o objetivo da presente invenção é criar um disjuntor com um desengate de curto-circuito e um desengate de sobrecarga térmica o qual, em altas taxas de comutação, exibe um comportamento de desengate definido com uma tensão térmica otimizada.

Este objeto é conseguido por um disjuntor com as características

da reivindicação 1. Modalidades e desenvolvimentos vantajosos, os quais podem ser utilizados ou em combinação uns com os outros, são o assunto das reivindicações dependentes.

Inventivamente este objeto é conseguido por um disjuntor com 15 um desengate de curto-circuito e um desengate de sobrecarga térmica, em que o desengate de curto-circuito tem uma armadura e um polo os quais estão dispostos dentro de um formador de bobina, e também uma placa de núcleo e uma conexão de terminal, as quais estão dispostas ao redor do formador de bobina, e em que o desengate de sobrecarga térmica tem uma 20 tira metálica que compreende pelo menos dois tipos de metal, ao redor da qual o termistor de PTC está enrolado, em que um isolante elétrico está disposto entre o termistor de PTC e a tira metálica. A invenção está caracterizada pelo desengate de sobrecarga térmica sendo preso na placa de núcleo por meio de um suporte separado.

A fixação inventiva do desengate de sobrecarga térmica na pla

ca de núcleo por um suporte separado é de preferência executada com um suporte rígido. Isto inclui a conexão fixa entre o suporte separado, especialmente um suporte de aço, e a placa de núcleo. A modalidade rígida pode de preferência ser conseguida por um suporte de aço o qual tem uma área em30 butida para enrijecimento. Além disso, é possível fazer a conexão entre o desengate de sobrecarga térmica, isto é, entre a tira metálica, a qual é de preferência incorporada de um bimetal, e o suporte separado por uma conexão soldada a qual está disposta deslocada em altura.

Em uma modalidade especialmente vantajosa a união do suporte de aço na placa de núcleo é executada por orelhas ou pinos de batente.

É também concebível unir o suporte de aço à placa de núcleo 5 sem orelhas ou pinos de batente ou fabricar o suporte de aço sem embutimento ou reviramento de borda. Isto significa que uma nova avaliação dos projetos em relação às tolerâncias, ao torque, aos materiais e também ao comportamento de deflexão é necessária.

De acordo com a invenção existe também uma provisão para 10 que a fixação seja executada utilizando uma cavidade de molde correspondentemente adaptada. Esta cavidade de molde pode também ser utilizada como um receptáculo de solda de modo a conectar as duas partes. A conexão entre o desengate de sobrecarga térmica, isto é, entre a tira de bimetal e o suporte separado, pode ser feita por soldagem a laser, por exemplo, na 15 qual uma ou mais costuras longitudinais são realizadas as quais estão dispostas verticalmente umas em relação às outras. A conexão pode também ser feita com outro método de soldagem, por exemplo, soldagem resistiva ou uma soldagem de gás inerte de tungstênio. É também concebível soldar a conexão ou utilizar parafusos.

É especialmente vantajoso utilizar o suporte separado em uma

forma vertical, já que um sistema total mais rígido é produzido deste modo.

O desengate térmico é incorporado mais rigidamente no total. Existe também vantajosamente uma provisão para que a altura do suporte separado seja capaz de ser variada para deste modo levar em conta a maior tensão 25 contínua. Em uma modalidade especialmente vantajosa existe uma provisão para que a conexão direta entre o suporte separado e a tira de bimetal seja implementada por um bolso no suporte separado de modo a garantir um posicionamento preciso. Após o posicionamento as partes são unidas. Em uma etapa de operação adicional, a bobina é combinada com a tira de bimetal. 30 Isto também pode ser implementado por métodos de soldagem conhecidos. Especificamente existe uma provisão para uma forma adaptada da bobina entre a extremidade de bobina e a tira de bimetal para levar a um alinhamento paralelo, o que simplifica a conexão das duas partes.

O disjuntor inventivo está caracterizado pelo fato de que o desengate de sobrecarga térmica, isto é, a tira de bimetal, é preso na placa de núcleo do desengate de curto-circuito por meio de uma peça adicional na forma do suporte separado. O suporte separado, especialmente um suporte de aço, pode ser fixo na placa de núcleo através de batentes ou pinos puncionados na placa de núcleo. A escolha de métodos para conexão inclui soldagem a laser, soldagem de gás inerte de tungstênio, soldagem, soldagem resistiva ou parafusos. A conexão rígida entre o suporte separado e o núcleo pode por um lado ser conseguida por uma seção embutida no suporte separado, por outro lado por meio de uma soldagem deslocada em altura da tira de bimetal no suporte. De modo geral isto leva a um enrijecimento do sistema total do desengate. É também vantajoso que o suporte separado sirva como um posicionamento fixo para a conexão da bobina de enrolamento do desengate de curto-circuito. Além disso, o suporte separado pode servir, em virtude da forma individual, como um batente de altura e fixação para o sistema total do módulo de disjuntor em uma parte superior adaptada ou dentro de uma câmara respectivamente. Vantagens adicionais do disjuntor inventivo são que o suporte separado pode ser utilizado como bens agregados e economiza materiais de modo que uma economia de custo é produzida no total.

Vantagens e modalidades adicionais da invenção estão abaixo explicadas com base em modalidades exemplares com referência ao desenho, no qual as figuras esquemáticas mostram:

figura 1 é um diagrama em perspectiva de uma modalidade e

xemplar de uma conexão inventiva entre um desengate de sobrecarga térmica e uma placa de núcleo de um disjuntor através de um suporte separado;

figura 2 é um diagrama em perspectiva da modalidade exemplar de acordo com a figura 1, visto por trás;

figura 3 é um diagrama em perspectiva de uma modalidade exemplar de um suporte separado com rebaixos e seções estampadas sobre a placa de núcleo para posicionamento;

figura 4 é um diagrama em perspectiva de uma modalidade exemplar do suporte separado com rebaixos e pinos sobre a placa de núcleo para posicionamento;

figura 5 é um diagrama em perspectiva de uma modalidade e

xemplar do suporte separado com rebaixos e um bolso para receber e conectar o desengate de sobrecarga térmica;

figura 6 é um diagrama em perspectiva da modalidade exemplar de acordo com a figura 5 girada através de 90°;

figura 7 é um diagrama em perspectiva da modalidade exemplar

adicional de um suporte separado com extensão de material.

A figura 1 mostra uma modalidade exemplar de uma conexão inventiva entre um desengate de sobrecarga térmica 1 que tem uma tira metálica 2 que consiste em pelo menos dois tipos de metais e um termistor de 15 PTC 3 o qual está enrolado ao redor da tira metálica 2, e uma placa de núcleo 4 do desengate de curto-circuito de um disjuntor. A conexão inventiva entre a tira metálica 2, de preferência uma tira de bimetal, e a placa de núcleo 4 está incorporada como uma parte adicional na forma de um suporte separado 5. O suporte separado 5 está de preferência incorporado na forma 20 de uma letra L com dois braços 6, 7, os quais estão conectados um no outro através de uma área dobrada 8. Os braços 6, 7 podem de preferência ter comprimentos diferentes. O braço 6 do suporte separado 5 está conectado sobre a sua superfície na placa de núcleo 4, por exemplo, por uma conexão soldada ou por soldagem. Do mesmo modo, o braço 7 do suporte separado 25 5 está conectado através de partes de suas superfícies na tira metálica 2 do desengate térmico 1. Os braços 6, 7 estão de preferência a um ângulo de 90° um em relação ao outro.

A figura 2 mostra a modalidade exemplar de acordo com a figura

1 em uma vista por trás. Um recorte está incorporado no braço 7 no material 9 do suporte separado 5 o qual está disposto centralmente e corre ao longo do braço 7.

A figura 3 mostra uma modalidade exemplar de um suporte separado 5, o qual tem uma seção embutida 10 e está posicionado através de batentes 11 sobre a placa de núcleo 4. A seção embutida 10 está incorporada sobre o braço 6 inteiro, a área dobrada 8 e sobre parte do braço 7. A seção embutida 10 serve para enrijecer o sistema total de desengate de sobrecarga térmica e de desengate de curto-circuito.

A figura 4 mostra uma modalidade exemplar adicional de um suporte separado 5 com a seção embutida 10, em que a seção embutida 10 está somente aqui incorporada sobre parte do braço 6, 7 assim como na área dobrada 8. Pinos 12 estão incorporados sobre a placa de núcleo 4 para posicionamento os quais acoplam dentro de rebaixos no suporte separado 5.

A figura 5 mostra uma modalidade exemplar adicional do suporte separado 5 com a área embutida 10, em que a área embutida 10 está somente aqui incorporada na área dobrada 8 do suporte separado em forma de L 5. Além disso, o suporte separado 5 tem um bolso sobre o braço 7 na 15 forma de um rebaixo 13o qual serve para acomodar e conectar o desengate de sobrecarga térmica 1. Além disso, o braço 6 do suporte separado 5 está disposto nesta modalidade exemplar vertical sobre a placa de núcleo 4 e assim deslocado por 90° em relação às modalidades exemplares das figuras

1 a 4. O resultado disto é que a conexão no desengate de sobrecarga térmica 1 não é estabelecida através da superfície do braço 7 do suporte separado 5, mas através do rebaixo 12 o qual é feito no braço 7.

A figura 6 mostra a modalidade exemplar de acordo com a figura 5 em um diagrama girado através de 90°. Isto mostra a disposição entre o braço 7 do suporte separado 5, do desengate de sobrecarga térmica na for25 ma de sua tira metálica 2 e da extensão de bobina 14 de um desengate de curto-circuito adjacente. A figura 6 mostra o rebaixo 13 para a tira metálica 2 em uma vista frontal. A figura 6 também revela a disposição paralela do braço 7 do suporte separado 5, da tira metálica 2 e da extensão de bobina 14.

A figura 7 mostra uma modalidade exemplar adicional de um suporte separado 5 inventivo, em que aqui uma extensão de material de preferência dobrada 15 está incorporada sobre a borda de lado inferior do braço 7, a qual serve como uma superfície de suporte para a extensão de bobina 14. O disjuntor inventivo está caracterizado pelo fato de que o desengate de sobrecarga térmica, isto é, a tira de bimetal, está preso na placa de núcleo do desengate de curto-circuito por meio de uma peça adicional na forma de um suporte separado. O suporte separado, especialmente um suporte de aço, pode ser fixo na placa de núcleo através de batentes ou pinos puncionados na placa de núcleo. A escolha de técnica de conexão pode ser soldagem a laser, soldagem de gás inerte de tungstênio, soldagem, soldagem resistiva, parafusos ou rebites. A conexão rígida entre o suporte separado e a placa de núcleo pode ser conseguida por um lado por uma seção embutida no suporte separado, por outro lado por meio de uma soldagem deslocada em altura da tira de bimetal. De modo geral isto leva a um enrijecimento do sistema de desengate inteiro. É também vantajoso que o suporte separado sirva como um posicionamento fixo para a utilização da bobina do desengate de curto-circuito. Além disso, o suporte separado pode servir através de sua forma individual como um batente de altura e fixação para o sistema total do módulo de disjuntor em uma seção superior adaptada ou em uma câmara respectivamente. Vantagens adicionais do disjuntor inventivo são o fato que o suporte separado pode ser utilizado como um material agregado e economiza material, de modo que em geral uma economia de custo seja produzida.

Claims

1. Disjuntor com um desengate de curto-circuito e um desengate de sobrecarga térmica (1), com o desengate de curto-circuito tendo uma armadura e um polo, os quais estão dispostos dentro de um formador de bobina, e também uma placa de núcleo (4) e uma conexão de terminal as quais estão dispostas ao redor do formador de bobina, e em que o desengate de sobrecarga térmica (1) tem uma tira metálica (2) feita de pelo menos dois tipos de metal, ao redor da qual um termistor de PTC (3) está enrolado, em que um isolante elétrico está disposto entre o termistor de PTC (3) e a tira metálica (2) caracterizado pelo fato de que a conexão entre o desengate de sobrecarga térmica (1) e a placa de núcleo (4) é feita por meio de um suporte separado (5).

2. Disjuntorde acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a conexão entre a placa de núcleo (4) e o suporte separado (5) assim como entre o suporte separado (5) e o desengate de sobrecarga térmica (1) é feita como uma conexão soldada.

3. Disjuntor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a solda é feita como uma solda a laser, uma solda de gás inerte de tungstênio ou uma solda resistiva.

4. Disjuntor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a conexão entre a placa de núcleo (4) e o suporte separado (5) e também entre o suporte separado (5) e o desengate de sobrecarga térmica (1) é soldada.

5. Disjuntor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pe!o fato de que o suporte separado (5) está posicionado sobre a placa de núcleo (4) através de batentes (11).

6. Disjuntor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o suporte separado (5) está posicionado sobre a placa de núcleo (4) através de pinos (12).

7. Disjuntor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o suporte separado (5) tem uma seção embutida (10) para enrijecer o sistema total que compreende o desengate de curto-circuito e o desengate de sobrecarga térmica (1).

8. Disjuntor de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o suporte separado (5) tem um rebaixo (13).