BR102014003399A2

BR102014003399A2 - unidade de disparo termomagnética para um disjuntor e disjuntor

Info

Publication number: BR102014003399A2
Application number: BR102014003399A
Authority: BR
Inventors: Alethya Deydree Salas Armendariz; Raymundo Alcantara Gonzalez
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-10-20
Also published as: EP2770521B1; CN104008933A; US9530601B2; US20140232510A1; EP2770521A1

Abstract

resumo patente de invenção: "unidade de disparo termomagnética para um disjuntor e disjuntor". a presente invenção refere-se a uma unidade de disparo termomagnética (1) para um disjuntor em particular, para um disjuntor em caixa moldada, que compreende uma placa de revestimento trançado (2), uma placa de carga (3) e um aquecedor (4) disposto entre a placa de revestimento trançado (2) e a placa de carga (3), por meio do que a placa de revestimento trançado (2), a placa de carga (3) e o aquecedor (4) formam um percurso de corrente, adicionalmente compreendendo um bimetal (5) posicionado no aquecedor (4), uma barra de disparo giratória (6) e uma mola de armazenamento de energia (7), por meio do que a barra de disparo (6) pode soltar a mola de armazenamento de energia (7) depois de ter sido tocada pelo bimetal (5) com certa força, caracterizada pelo fato de o bimetal (5) ser um bimetal de ação rápida arqueado ou curvo (5) que se move rapidamente para uma direção oposta assim que uma certa temperatura é alcançada. além disso, a invenção refere-se a um disjuntor em particular, um disjuntor em caixa moldada, que compreende tal unidade de disparo termomagnética. 20427722v1 1/1 20427722v1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "UNIDADE DE DISPARO TERMOMAGNÉTICA PARA UM DISJUNTOR E DISJUNTOR". A presente invenção refere-se a uma unidade de disparo termo-magnética para um disjuntor, em particular, para um disjuntor em caixa moldada, que compreende uma placa de revestimento trançado, uma placa de carga e um aquecedor disposto entre a placa de revestimento trançado e a placa de carga, por meio do que a placa de revestimento trançado, a placa de carga e o aquecedor formam um percurso de corrente, adicionalmente compreendendo um bimetal posicionado no aquecedor, uma barra de disparo giratória e uma mola de armazenamento de energia, por meio do que a barra de disparo pode soltar a mola de armazenamento de energia depois de ter sido tocada pelo bimetal com certa força. Adicionalmente, a invenção refere-se a um disjuntor, em particular, um disjuntor em caixa moldada, que compreende pelo menos uma unidade de disparo termomagnética.

Um disjuntor é um comutador elétrico automaticamente operado projetado para proteger um circuito elétrico contra danos causados por sobrecarga ou curto-circuito. Um disjuntor automaticamente terá que abrir seus contatos, se uma condição de sobrecorrente for detectada. Por isso, um disjuntor compreende uma unidade de disparo que determina quando os contatos terão que ser abertos.

Alguns disjuntores compreendem uma unidade de disparo termomagnética. A unidade de disparo termomagnética inclui elementos projetados para detectar o calor resultante de uma condição de sobrecarga e a alta corrente resultante de um curto-circuito. Além disso, alguns disjuntores incorporam um botão de "apertar para disparar". É possível que um perfil de temperatura de uma unidade de disparo termomagnética de um disjuntor padrão não atenda as exigências de cada disjuntor. Por exemplo, o aumento da temperatura dentro da unidade de disparo termomagnética de um primeiro disjuntor pode gerar temperaturas mais altas nas alhetas que não estão de acordo com as temperaturas nas alhetas de disjuntores padrões.

Um perfil de baixa temperatura pode gerar baixas temperaturas no bimetal de uma unidade de disparo termomagnética que resultam em uma baixa deflexão de bimetal e em um desenvolvimento em baixa potência do bimetal. Embora a deflexão do bimetal possa ser compensada com o uso de um parafuso de calibração para que o bimetal fique mais próximo à barra de disparo da unidade de disparo termomagnética, a temperatura pode não ser suficiente para que o bimetal produza força suficiente para girar a barra de disparo e soltar a mola de armazenamento de energia "kicker" da unidade de disparo termomagnética.

Por exemplo, disjuntores conhecidos compreendem uma unidade de disparo termomagnética 1 com uma placa de revestimento trançado 2, uma placa de carga 3, um aquecedor 4 e um bimetal 5 que apresenta um aquecimento indireto através do aquecedor 4. O bimetal 5 pode ser torcido no aquecedor 4 e/ou em uma placa de suporte de aquecedor 8. Uma barra de disparo 6 da unidade de disparo termomagnética 1 gira assim que ela é movida pelo bimetal 5. A barra de disparo 6 pode soltar a mola de armazenamento de energia 7 da unidade de disparo termomagnética 7 para abrir os contatos do disjuntor. Um parafuso de calibração térmica 9 pode ser usado para calibrar a unidade de disparo termomagnética 1 para aumentar ou diminuir o tempo que o bimetal 5 precisa para tocar a barra de disparo 6, vide Figuras de 1 a 4. A Figura 2 mostra uma unidade de disparo termomagnética familiar 1 com um bimetal 5 em sua posição normal. Se nenhuma corrente estiver fluindo através do percurso de corrente da unidade de disparo termomagnética 1, o bimetal 5 estará em uma posição "normal" ereta.

Se sobrecorrente suficiente fluir através do percurso de corrente do disjuntor, o calor formado fará com que o bimetal 5 da unidade de disparo termomagnética 1 seja flexionado. Na medida em que o bimetal 5 é aquecido, ele é flexionado de seu lado de alta expansão para seu lado de baixa expansão. Depois do flexionamento em uma distância predeterminada, o bimetal 5 toca a barra de disparo 4 ativando a mola de armazenamento de energia 7 e, portanto, o mecanismo de disparo do disjuntor. Se 120% da corrente nominal do disjuntor fluírem através do percurso de corrente, o bimetal 5 irá gerar força de acordo com a temperatura disponível que gira a barra de disparo térmica 6 e solta a mola de armazenamento de energia 7, vide Figura 3.

Se a temperatura não for suficiente, o bimetal 5 poderá ser flexionado e tocar a barra de disparo 6, mas não irá gerar força suficiente para girar a barra de disparo 6, vide Figura 4. Se 100% da corrente fluírem através do percurso de corrente da unidade de disparo termomagnética 1, o bimetal 5 poderá ser flexionado, mas poderá deixar de tocar a barra de disparo 6.

Um objetivo da presente invenção é solucionar, pelo menos parcialmente, os problemas acima mencionados de uma unidade de disparo termomagnética de um disjuntor. Em particular, é um objetivo da presente invenção prover uma unidade de disparo termomagnética de um disjuntor em particular, de um disjuntor em caixa moldada, e um disjuntor em particular, um disjuntor em caixa moldada, que supere as desvantagens da unidade de disparo termomagnética acima mencionada e que gere sempre força suficiente para mover a barra de disparo da unidade de disparo termomagnética.

Os objetivos acima mencionados são solucionados por uma unidade de disparo termomagnética de acordo com a reivindicação independente 1 e por um disjuntor de acordo com a reivindicação independente 6. Características e detalhes adicionais da presente invenção resultam das su-breivindicações, da descrição e dos desenhos. Características e detalhes discutidos com relação à unidade de disparo termomagnética podem ser aplicados ao disjuntor e vice-versa.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, o objetivo a-cima mencionado é solucionado por meio de uma unidade de disparo termomagnética para um disjuntor, em particular, para um disjuntor em caixa moldada, que compreende uma placa de revestimento trançado, uma placa de carga e um aquecedor disposto entre a placa de revestimento trançado e a placa de carga. A placa de revestimento trançado, a placa de carga e o aquecedor da unidade de disparo termomagnética formam um percurso de corrente. A unidade de disparo termomagnética adicionalmente compreende um bimetal posicionado no aquecedor, uma barra de disparo giratória e uma mola de armazenamento de energia. A barra de disparo pode soltar a mola de armazenamento de energia depois de ter sido tocada pelo bimetal com certa força. A unidade de disparo termomagnética é caracterizada pelo fato do bimetal ser um bimetal de ação rápida, arqueado ou curvo, que se move rapidamente para uma direção oposta logo que uma certa temperatura é atingida, por meio do que a temperatura depende da corrente nominal que flui para o percurso de corrente da unidade de disparo termomagnética e por meio do que o bimetal de ação rápida é formado de tal modo que, em uma posição normal, o bimetal de ação rápida seja flexionado longe da barra de disparo.

Tal unidade de disparo termomagnética assegura que o bimetal de ação rápida toque a barra de disparo com uma força que é forte o suficiente para girar a barra de disparo, se a corrente nominal que flui para o percurso de corrente alcançar um certo valor e uma certa temperatura no bimetal de ação rápida for atingida. O bimetal de ação rápida compreende dois metais separados ligados entre si. Isto significa que o bimetal de ação rápida consiste de camadas de diferentes metais, sendo especialmente formado de diferentes folhas de metal ligadas entre si.

Assim que uma certa quantidade de temperatura e de corrente nominal, respectivamente, seja alcançada, o bimetal de ação rápida se move rapidamente para a direção oposta a partir da qual ele foi flexionado, girando a barra de disparo para soltar a mola de armazenamento de energia para abrir os contatos elétricos de um disjuntor.

De acordo com outro desenvolvimento preferido da invenção, uma unidade de disparo termomagnética pode ser fornecida, a qual é caracterizada pelo fato de o bimetal ser formado de tal modo que permaneça na posição normal, se a corrente que flui através do percurso de corrente variar de 0% a 105% da corrente nominal.

Isto significa que, se a corrente que flui através do percurso de corrente variar de 0% a 105% da corrente nominal, o bimetal suportará as mudanças de temperatura e permanecerá na posição normal, o qual é flexionado para um lado de alta expansão independente da barra de disparo. O bimetal pode ser formado de tal modo que seja rapidamente movido para a direção oposta, se a corrente que flui através do percurso de corrente variar de 105% a 120% da corrente nominal. É preferida uma unidade de disparo termomagnética com um bimetal que seja formado de tal modo que se mova rapidamente para a direção oposta, se a corrente que flui através do percurso de corrente alcançar 120% da corrente nominal.

Assim que o fluxo de corrente alcançar 120% da corrente nominal do disjuntor, a temperatura no percurso de corrente irá aumentar e o bimetal será rapidamente movido para a direção do lado de baixa expansão, gerando força suficiente para girar a barra de disparo. O bimetal de ação rápida se move de sua posição normal para a posição oposta tão logo o bimetal de ação rápida atinja a temperatura calibrada. Depois, o bimetal de ação rápida gera força suficiente para girar a barra de disparo. Mesmo que o perfil de temperatura no percurso de corrente seja baixo, o deslocamento do bimetal de sua posição normal para a posição oposta será suficiente para mover a barra de disparo. Novos métodos de calibração podem ser desenvolvidos usando bimetais de ação rápida nas unidades de disparo termomagnéticas. É preferível que uma unidade de disparo termomagnética por meio da qual o bimetal é fornecido com um condutor elétrico que está em contato direto com o bimetal. O condutor elétrico forma uma parte do aquecedor. Tal bimetal pode ser aquecido diretamente. O tempo de reação da ação rápida do bimetal pode ser substancialmente reduzido. O condutor elétrico pode ter a forma de uma tira. Adicionalmente, o condutor elétrico pode ser embutido em uma camada isolante posicionada em um lado do bimetal de ação rápida. O condutor elétrico provê uma ótima transferência de calor homogênea para o bimetal de ação rápida de modo que, com um aumento no fluxo de corrente nominal, um movimento rápido possa ser obtido.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, o objetivo é solucionado por um disjuntor em particular, um disjuntor em caixa moldada, que compreende pelo menos uma unidade de disparo termomagnética de acordo com o primeiro aspecto da invenção em particular, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5. Tal disjuntor assegura que os contatos elétricos sempre se abram, se uma sobrecorrente suficiente fluir através do percurso de corrente do disjuntor. O bimetal de ação rápida garante que a força para girar a barra de disparo seja sempre alta o suficiente, se uma certa quantidade de temperatura e corrente nominal for alcançada. A presente invenção é adicionalmente descrita com relação às figuras anexas. É mostrado esquematicamente na: Figura 1, em uma vista em perspectiva, uma unidade de disparo termomagnética de acordo com o estado da técnica, Figura 2, em uma vista lateral, uma unidade de disparo termomagnética de acordo com o estado da técnica, Figura 3, em uma vista lateral, uma unidade de disparo termomagnética de acordo com o estado da técnica, Figura 4, em uma vista lateral, uma unidade de disparo termomagnética de acordo com o estado da técnica, Figura 5, em uma vista lateral, uma unidade de disparo termomagnética de acordo com a invenção, Figura 6, em uma vista em perspectiva, uma unidade de disparo termomagnética com um bimetal em sua posição normal de acordo com a invenção, e Figura 7, em uma vista em perspectiva, uma unidade de disparo termomagnética com um bimetal movido rapidamente de acordo com a invenção.

As Figuras 1 a 4 mostram esquematicamente uma unidade de disparo termomagnética 1 de acordo com o estado da técnica.

As Figuras de a 7 mostram esquematicamente, em uma vista lateral, uma unidade de disparo termomagnética 1 para um disjuntor, em particular, para um disjuntor em caixa moldada, de acordo com a invenção. A unidade de disparo termomagnética 1 compreende uma placa de revestimento trançado 2, uma placa de carga 3 e um aquecedor 4 disposto entre a placa de revestimento trançado 2 e a placa de carga 3. A placa de revestimento trançado 2, a placa de carga 3 e o aquecedor 4 formam um percurso de corrente. A unidade de disparo termomagnética 1 adicionalmente compreende um bimetal 5 disposto no aquecedor 4, uma barra de disparo giratória 6 e uma mola de armazenamento de energia 7. A barra de disparo 6 pode soltar a mola de armazenamento de energia 7 depois de ter sido tocada pelo bimetal 5 com certa força. O bimetal 5 é um bimetal de ação rápida arqueado ou curvo 5 que se moverá rapidamente para uma direção oposta, se uma certa temperatura for atingida, por meio do que a temperatura depende da corrente nominal que flui para o percurso de corrente. O bimetal de ação rápida 5 é formado de tal modo que, em uma posição normal, o bimetal de ação rápida 5 seja flexionado longe da barra de disparo 6. A Figura 6 mostra uma unidade de disparo termomagnética 1 com o bimetal de ação rápida 5 estando em na "posição normal". Nesta posição, o bimetal 5, que pode ser uma tira, é flexionado para longe da barra de disparo 6, de modo que não haja contato entre o bimetal de ação rápida 5 e a barra de disparo 6. O bimetal de ação rápida 5 é formado de tal modo que permaneça na posição normal, se a corrente que flui através do percurso de corrente variar de 0% a 105% da corrente nominal. Isto significa que, se a corrente que flui através do percurso de corrente variar de 0% a 105 da corrente nominal, o bimetal de ação rápida suportará as mudanças de temperatura e permanecerá na posição normal, o qual é flexionado para um lado de alta expansão independente da barra de disparo 6, vide Figura 6.

Adicionalmente, o bimetal de ação rápida 5 é formado de tal modo que seja rapidamente movido da "posição normal" ou "posição regular" para uma "posição de soltura", se a corrente que flui através do percurso de corrente atingir 120% da corrente nominal, vide Figura 7. A mudança do bimetal de ação rápida 5 da unidade de disparo termomagnética 1 é ilustrada na Figura 5. Na "posição normal" o bimetal de ação rápida 5 é flexionado para longe da barra de disparo 6. Na "posição de soltura", o bimetal de ação rápida 5 entra em contato com a barra de disparo 6. Uma vez que o bimetal de ação rápida 5 se move rapidamente com uma certa velocidade, o bimetal de ação rápida 5 gera uma força que é suficiente para girar a barra de disparo 6.

Isto significa que, se o fluxo de corrente alcançar 120% da corrente nominal do disjuntor, a temperatura no percurso de corrente irá aumentar e o bimetal de ação rápida 5 será rapidamente movido para a direção do lado de baixa expansão, gerando força suficiente para girar a barra de disparo 6. O rápido movimento do bimetal de ação rápida 5 de sua posição "normal" de espera, vide Figuras 5 e 7, para a posição "de soltura" ativada, vide Figuras 6 e 7, acontecerá rapidamente, se o bimetal de ação rápida 5 atingir uma temperatura calibrada. O bimetal de ação rápida 5 gera força suficiente para girar a barra de disparo 6, mesmo se o perfil de temperatura no percurso de corrente for baixo.

SINAIS DE REFERÊNCIA 1 unidade de disparo termomagnética 2 placa de revestimento trançado 3 placa de carga 4 aquecedor 5 bimetal 6 barra de disparo giratória 7 mola de armazenamento de energia 8 placa de suporte de aquecedor 9 parafuso de calibração térmica REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Unidade de disparo termomagnética (1) para um disjuntor, em particular, para um disjuntor em caixa moldada, que compreende uma placa de revestimento trançado (2), uma placa de carga (3) e um aquecedor (4) disposto entre a placa de revestimento trançado (2) e a placa de carga (3), através do qual a placa de revestimento trançado (2), a placa de carga (3) e o aquecedor (4) formam um percurso de corrente, compreendendo ainda um bimetal (5) posicionado no aquecedor (4), uma barra de disparo giratória (6) e uma mola de armazenamento de energia (7), através do qual a barra de disparo (6) pode soltar a mola de armazenamento de energia (7) depois de ter sido tocada pelo bimetal (5) com certa força, caracterizada pelo fato de o bimetal (5) ser um bimetal (5) de ação rápida, arqueado ou curvo que se move rapidamente para uma direção oposta assim que uma certa temperatura é atingida, através do qual a temperatura depende da corrente nominal que flui para o percurso de corrente e através do qual o bimetal (5) de ação rápida é formado de tal modo que, em uma posição normal, o bimetal (5) de ação rápida seja flexionado para longe da barra de disparo (6).

2. Unidade de disparo termomagnética (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o bimetal (5) ser formado de tal modo que permaneça na posição normal se a corrente que flui através do percurso de corrente variar de 0% a 105% da corrente nominal.

3. Unidade de disparo termomagnética (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o bimetal (5) ser formado de tal modo que se mova rapidamente para a direção oposta, se a corrente que flui através do percurso de corrente variar de 105% a 120% da corrente nominal.

4. Unidade de disparo termomagnética (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de o bimetal (5) ser formado de tal modo que se mova rapidamente para a direção o-posta, se a corrente que flui através do percurso de corrente atingir 120% da corrente nominal.

5. Unidade de disparo termomagnética (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de o bime- tal (5) ser provido com um condutor elétrico que está em contato direto com o bimetal (5), o condutor elétrico fazendo parte do aquecedor (4).

6. Disjuntor, em particular, disjuntor em caixa moldada, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma unidade de disparo termomagnética (1) como definida em qualquer uma das reivindicações precedentes.