BR112012000405B1 - Interruptor a vácuo possuindo um alojamento - Google Patents

Interruptor a vácuo possuindo um alojamento Download PDF

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Abstract

interruptor a vácuo possuindo um alojamento a fim de se desenvolver adicionalmente um tubo de comutação a vácuo (1), possuindo um alojamento compreendendo duas regiões de alojamento de material isolante (16, 17) que são dispostas e projetadas simetricamente com relação a um plano central (s), onde cada uma das duas regiões de alojamento de material isolante (16, 17) compreende uma pluralidade de partes de alojamento de material isolante (9, 10, 11, 12, 13, 14), tubo esse que possui um desenho compacto e alta resistência dielétrica, é proposto que a parte de alojamento de material isolante (9, 12) de cada região de alojamento de material isolante (16, 17) localizada mais distante do plano central (s) possua um comprimento (l1) que é maior do que o comprimento (l2, l3) das outras partes de alojamento de material isolante (10, 11, 13, 14).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para INTERRUPTOR A VÁCUO POSSUINDO UM ALOJAMENTO.
[0001] A invenção refere-se a um interruptor de vácuo possuindo um alojamento que possui duas áreas de alojamento dielétrico que são dispostas e formadas simetricamente com relação a um plano central, com cada uma das duas áreas de alojamento dielétrico compreendendo uma pluralidade de partes de alojamento dielétrico.
[0002] Um interruptor a vácuo tal como esse é conhecido a partir de DE 10029763B4. O circuito de vácuo descrito possui um alojamento que possui duas áreas de alojamento dielétrico que são dispostas e formadas simetricamente com relação a um plano central. Cada uma das duas áreas de alojamento dielétrico nesse caso compreende uma pluralidade de partes de alojamento dielétrico, e no caso de DE 10029764B4, duas partes de alojamento dielétrico são fornecidas na forma de cilindros de cerâmica para cada uma das duas áreas de alojamento dielétrico. O comprimento das partes de alojamento dielétrico individuais é nesse caso governado por uma carga dielétrica máxima no interruptor a vácuo correspondente à voltagem classificada para a qual o interruptor a vácuo é projetado e dependendo da geometria interna do interruptor de vácuo e acoplamentos capacitivos a itens externos, por exemplo, um alojamento aterrado de um disjuntor de circuito onde o interruptor a vácuo é utilizado. O comprimento das partes de alojamento dielétrico individuais é nesse caso projetado de modo que o interruptor a vácuo tenha a resistência a flashover necessária.
[0003] O objetivo da presente invenção é desenvolver um interruptor a vácuo do tipo mencionado inicialmente, que tem desenho compacto com alta resistência dielétrica.
[0004] De acordo com a invenção, no caso de um interruptor a vácuo do tipo mencionado inicialmente, é alcançado que a parte de alojamento dielétrico de cada área de alojamento dielétrico que é disposta
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2/7 mais distante do plano central tenha um comprimento que é maior do que o comprimento das partes de alojamento dielétrico adicionais. [0005] Um comprimento maior dessas partes de alojamento dielétrico de cada área de alojamento dielétrico do interruptor a vácuo que são dispostas mais distantes do plano central é vantajoso visto que, a partir da experiência, uma distribuição potencial que ocorre através do interruptor a vácuo na direção axial não é distribuída linearmente através do interruptor a vácuo, mas essas partes de alojamento dielétrico que são dispostas mais distantes do plano central estão sujeitas a uma carga maior. Isso devido às diferenças potenciais em cada parte de alojamento dielétrico que aumentam continuamente de uma extremidade do interruptor a vácuo para outra extremidade do interruptor a vácuo, como resultado do que a última parte de alojamento dielétrico é sujeita à maior carga. Nos sistemas de corrente alternada, a polaridade dos potenciais que estão presentes no tubo muda adicionalmente, como resultado do que as duas partes de alojamento dielétrico que estão dispostas mais distantes do plano central do interruptor a vácuo são alternadamente submetidas à maior carga. O comprimento dessas partes de alojamento dielétrico que são dispostas mais distantes do plano central é, portanto, governado pela resistência dielétrica necessária ou resistência a flashover para a qual o interruptor a vácuo deve ser adequado. Partes de alojamento dielétrico adicionais que estão mais próximas do plano central do interruptor a vácuo são submetidas a cargas dielétricas menores e podem, consequentemente, ter um comprimento menor, como resultado do que um interruptor a vácuo projetado dessa forma permite um desenho compacto enquanto a resistência dielétrica do interruptor a vácuo permanece alta e constante. Para fins da presente invenção, o plano central nesse caso é um plano que corre em ângulos retos para o eixo geométrico longitudinal do interruptor a vácuo, e com relação ao qual o alojamento do interruptor a
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3/7 vácuo é projetado para ser essencialmente simétrico, com o alojamento possuindo partes de cobertura metálica em adição às partes de alojamento dielétrico, em uma forma que é conhecida para os interruptores a vácuo e por meio das quais as conexões de contato para um contato fixo e um contato móvel do interruptor a vácuo se estende de forma impermeável a vácuo através do mesmo e para o interior do interruptor a vácuo. As partes de alojamento dielétrico são vantajosamente apresentadas na forma de cilindros cerâmicos.
[0006] Em uma modalidade vantajosa da invenção, as partes de alojamento dielétrico adicionais possuem um comprimento decrescente à medida que a distância do plano central diminui. Uma redução no comprimento das partes do alojamento dielétrico adicionais dessa forma resulta de forma simples em um desenho ainda mais compacto do interruptor a vácuo com alta resistência dielétrica, visto que as cargas dielétricas diminuem à medida que a distancia do plano central do interruptor a vácuo diminui, como resultado do que as exigências por comprimento das partes de alojamento dielétrico também são reduzidas.
[0007] Em uma modalidade particularmente vantajosa da invenção, os comprimentos das partes de alojamento dielétrico adicionais são calculados a partir do comprimento da parte de alojamento dielétrico que é disposta mais distante, utilizando:
Δ(λ) > p(.x) Lv onde p(x) =------(2/V-l) e N = número total de partes de alojamento dielétrico do interruptor a vácuo ex = N, n-1...N/2+1 [0008] Tal configuração de comprimento do alojamento dielétrico adicional pelo cálculo a partir do comprimento da parte de alojamento
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4/7 dielétrico que é disposta mais distante foi, em uma multiplicidade de experiências e testes, considerada como a melhor configuração possível para o comprimento das partes de alojamento dielétrico adicionais como uma função do comprimento da parte de alojamento dielétrico que é disposta mais distante, meios pelos quais as exigências por resistência dielétrica e compacidade do interruptor a vácuo são satisfeitas além de possíveis.
[0009] Em um refinamento adicional da invenção, protetores contra vapor e/ou elementos d controle de campo são montados entre as partes de alojamento dielétrico. Tais protetores contra vapor e elementos de controle de campo que são montados entre as partes de alojamento dielétrico e são dispostos no interior do interrupto a vácuo garantem de forma simples que as partes de alojamento dielétrico sejam protegidas contra a evaporação causada pelos vapores de metal que são criados durante o processo de comutação.
[00010] Em uma modalidade preferida adicional da invenção, uma parte de alojamento metálico é fornecida entre as áreas de alojamento dielétrico. Uma parte de alojamento metálico tal como essa é da mesma forma vantajosa para aumentar a resistência a flashover de um interruptor a vácuo.
[00011] A invenção será explicada em maiores detalhes no texto a seguir utilizando uma modalidade ilustrativa e com referência aos desenhos, cuja figura única ilustra uma vista transversal esquemática de um interruptor a vácuo de acordo com a invenção.
[00012] A figura ilustra um interruptor a vácuo 1 com um contato fixso2 e um parafuso de conexão de contato fixo 3, além de um contato móvel 4 e um parafuso de conexão de contato móvel 5. O parafuso de conexão de contato fixo 3 é nesse caso passado para fora de forma impermeável a vácuo através de uma primeira parte de cobertura metálica 6 do interruptor a vácuo, e o parafuso de conexão de contato
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5/7 móvel 5 é passado para fora do interruptor a vácuo de forma impermeável a vácuo através de uma segunda parte de cobertura metálica 7, por meio de uma sanfona 8 que permite que o mesmo se mova, com resultado do que o sistema de contato é formado a partir do contato fixo 2 e o contato móvel 4 para comutar uma corrente que é transportada através de parafusos de conexão de contato fixo e contato móvel 3 e 5, por exemplo, para um disjuntor de circuito, onde um movimento de acionamento ou uma unidade de acionamento, que não é ilustrada na figura, pode ser introduzido no parafuso de conexão de contato móvel 5 a fim de fechar ou abrir o sistema de contato compreendendo o contato fixo 2 e o contato móvel 4. O interruptor a vácuo 1 possui adicionalmente componentes de alojamento na forma de partes de alojamento dielétrico 9, 10, 11, 12, 13 e 14, que estão na forma de cilindros cerâmicos, com uma parte de alojamento metálica 15 sendo fornecida entre as partes de alojamento dielétrico 11 e 14 na modalidade ilustrativa, parte de alojamento metálica essa 15 que é disposta na área do sistema de contato compreendendo o contato fixo 2 e o contato móvel 4. O alojamento do interruptor a vácuo 1 é disposto e formado essencialmente de forma simétrica com relação a um plano central S, com as partes de alojamento dielétrico 9, 10 e 11 formando uma primeira área de alojamento dielétrico 16, e as partes de alojamento dielétrico 12, 13 e 14 formando uma segunda área de alojamento dielétrico 17, em outras palavras de modo que as áreas de alojamento dielétrico 16 e 17 sejam dispostas e formadas simetricamente com relação ao plano central S. Para fins de modalidade ilustrativa, simetricamente nesse caso significa que as partes de alojamento dielétrico 9 e 12 possuem o mesmo comprimento Li, as partes de alojamento dielétrico 10 e 13 possuem o mesmo comprimento L2, e as partes de alojamento dielétrico 11 e 14 possuem o mesmo comprimento L3, e as áreas de alojamento dielétrico 16 e 17 estão à mesma distân
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6/7 cia do plano central S. Nesse caso, os protetores contra vapor e/ou elementos de controle de campo 18 a 25, que são fornecidos no interior do interruptor a vácuo 1, são dispostos e montados de forma impermeável a vácuo entre duas partes de alojamento dielétrico adjacentes e em áreas limite entre as partes de alojamento dielétrico e as primeira e segunda partes de cobertura metálicas 6 e 7.Os protetores contra vapor e/ou elementos de controle de campo 18 e 25 são utilizados para proteger as partes de alojamento dielétrico contra vapores metálicos que são criados pela erosão dos contatos durante um processo de comutação que age nos mesmos.
[00013] Um interruptor a vácuo ilustrado como na modalidade ilustrativa em um sistema de corrente alternada está sujeito a uma configuração potencial na direção axial, com a distribuição potencial aumentando de uma extremidade de interruptor para a outra extremidade, como resultado do que a última cerâmica é mais severamente carregada. Dependendo da polaridade, no caso do interruptor a vácuo 1, essa é a parte de alojamento dielétrica 9 ou 12 que, consequentemente, possui o maior comprimento Li, visto que essas são as partes de alojamento dielétrico de cada área de alojamento dielétrico que são dispostas mais distantes do plano central. O comprimento Li é, portanto, determinado a partir das exigências por resistência dielétrica do interruptor a vácuo e voltagem classificada, além de fatores externos tal como acoplamentos capacitivos a um alojamento aterrado de um disjuntor de circuito circundante. O comprimento L2 ou L3 das respectivas partes de alojamento dielétrico 10 e 13 além de 11 e 14 é determinado a partir do comprimento Li das partes de alojamento dielétrico 9 e 12 utilizando a fórmula:
L(x)>p(x)»Lx, onde N é o número de cerâmicas, 6 no caso da modalidade ilustrativa, e onde p(x) é um fator de escalonamento que é determinaPetição 870190028705, de 26/03/2019, pág. 11/18
7/7 do a partir de:
p(x).=(2x-1)/(2N-1), onde x pode considerar os valores N, N - 1...N/2+1 [00014] de modo que, na modalidade ilustrativa ilustrada na figura para N=6, x pode, por motivos de simetria, considerar os valores 6, 5, 4 e os comprimentos das partes de alojamento dielétrico 9 e 12 além de 10 e 13 e 11 e 14 são respectivamente da mesma magnitude por motivos de simetria com relação ao plano central S, caso no qual o fator de escalonamento é:
p(6)=1=p(1) e p(5) = p(2)=9/11 e p(4) =p(3)=5/11 [00015] Com base na fórmula definida acima, isso, portanto, resulta no comprimento L2 =0,81 * L1, e o comprimento L3 = 0,45 * L1.
Lista de Referências Numéricas interruptor a vácuo contato fixo parafuso de conexão de contato fixo contato móvel parafuso de conexão de contato móvel primeira parte de cobertura metálica segunda parte de cobertura metálica sanfona a 14 partes de alojamento dielétrico/cilindros cerâmicos parte de alojamento metálica primeira área de alojamento dielétrico segunda área de alojamento dielétrico a 25 protetores contra vapor ou elementos de controle de cam- po
L1 comprimento das partes de alojamento dielétrico 9 e12
L2 comprimento das partes de alojamento dielétrico 10 e13
L3 comprimento das partes de alojamento dielétrico 11 e14
S plano central/eixo geométrico de simetria

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Interruptor a vácuo (1) possuindo um alojamento que possui duas áreas de alojamento dielétrico (16, 17) que são dispostas e formadas simetricamente com relação a um plano central (S), com cada uma das duas áreas de alojamento dielétrico (16, 17) compreendendo uma pluralidade de partes de alojamento dielétrico (9, 10, 11, 12, 13, 14), caracterizado pelo fato de essa parte de alojamento dielétrico (9, 12) de cada área de alojamento dielétrico (16, 17) que é disposta mais distante do plano central (S) possuir um comprimento (L1) que é maior do que o comprimento (L2, L3) das partes de alojamento dielétrico adicionais (10, 11, 13, 14).
  2. 2. Interruptor a vácuo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as partes de alojamento dielétrico adicionais (10, 11, 13, 14) possuírem um comprimento decrescente (L2, L3) à medida que a distância do plano central (S) diminui.
  3. 3. Interruptor a vácuo (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de os comprimentos das partes de alojamento dielétrico adicionais (10, 11, 13, 14) serem calculados a partir do comprimento da parte de alojamento dielétrico (9, 12) que é disposta mais distante, utilizando:
    L(x) > p(x).Ln onde p(x) = (2x-1)/(2N-1) e N = número total de partes de alojamento dielétrico do interruptor a vácuo e x = N, N - 1...N/2+1.
  4. 4. Interruptor a vácuo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de os protetores contra vapor (18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25) e/ou elementos de controle de campo (18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25) serem montados entre as partes de alojamento dielétrico (9, 10, 11, 12, 13, 14).
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  5. 5. Interruptor a vácuo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de uma parte de alojamento metálico (15) ser fornecida entre as áreas de alojamento dielétrico (16, 17).
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