BR112012004670A2 - disjuntor miniatura - Google Patents

Abstract

DISJUNTOR MINIATURA A presente invenção provê um disjuntor miniatura compreendendo uma unidade de controle arranjada para produzir sinais de disparo para disparar um mecanismo de disparo a abrir um par de contatos se for determinado que ocorreu uma condição de sobrecorrente com base na informação de um sensor de corrente; um motor elétrico operável para fechar os contatos através de um mecanismo de fechamento de contatos; um mecanismo de transferência de força arranjado para transferir uma primeira força de gatilho em uma segunda força de gatilho maior que a primeira força de gatilho, sendo que q mecanismo de transferência de força acopla um atuador a um mecanismo de abertura de contatos, de modo que a segunda força de gatilho dispara o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos; e/ou o acumulador de energia mecânica arranjado para acumular a energia mecânica a partir da operação do atuador de fechamento e subseqüentemente liberar a energia mecânica para fechar os contatos.

Description

"DISJUNTOR MINIATURA" A presente invenção se relaciona a um disjuntor miniatura. Um disjuntor é uma chave elétrica para proteger uma carga 5 seja submetida a uma sobrecorrente, i.e. uma corrente que exceda a corrente nominal da carga. Um disjuntor '\ tipicamente inclui um par de contatos abríveis localizado na trajetória de corrente principal, entre a fonte e a carga, e sendo arranjado para abrir os contatos no caso 10 de ocorrer uma condição de sobrecorrente, interrompendo alimentação de energia elétríca. Um disjuntor miniatura (ou somente disjuntor miniatura) (MCB de "Miniature Circuit Breaker") é um disjuntor que é usado para proteger circuitos de controle ou aparelhos 1-5 domésticos, e, tipicamente, tem corrente nominal de 125 Amps ou menos, voltagem nominal de 440 Volts ou menos, e capacidade nominal de curto circuito de 2500 Amps ou menos. O contorno físico dos MCBS geralmente segue as dimensões prescritas pelo standard DIN 43880 (EN 60898- 20 1:2003). Normalmente, uma instalação doméstica compreende uma pluralidade de MCBs instalada em um painel (chamado "Painel de Distribuição" ou "Caixa de Fusíveis"). Um MCB convencional compreende um par de contatos abríveis em uma trajetória de corrente principal entre um 25 terminal de linha para conectar uma fonte e terminal de carga para conectar a carga à fonte. MCBS convencionais adicionalmente incluem um mecanismo de disparo para abrir

M r os .contatos se ocorrer uma condição de sobrecorrente. O mecanismo de disparo usualmente inclui um componente 30 bimetálico para disparar o mecanismo de disparo a abrir os contatos, se ocorrer uma condição de sobrecarga, e um solenóide para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos se ocorrer uma condição de curto circuito. Uma condição de sobrecarga é uma condição 35 de sobrecorrente, na qual na trajetória de corrente princípal há uma sobrecorrente que passa através da trajetória de corrente principal, que pode cauQar um sobre-aquecimento da carga. Uma condição de curto circuito é uma condição de sobrecarga, onde há um grande surto de sobrecorrente que passa através da trajetória de corrente principal. 5 O mecanismo de abertura de contatos se trata de um mecanismo de mola que libera energia mecânica acumulada para abrir os contatos. MCBS convencionais adicionalmente incluem uma alavanca manual para fechar os contatos e também carregar o mecanismo de disparo para suprir 10 energia mecânica ao mecanismo de abertura de contatos. O componente bimetálico é localizado na trajetória de corrente principal do MCB. Se uma sobrecorrente flui através da trajetória de corrente principal, então, o componente bimetálico começa aquecer. O aquecimento, 15 devido a uma condição de sobrecorrente prolongada, faz o componente bimetálico se deformar até produzir uma força que dispara o mecanismo de disparo a abrir os contatos, movendo uma alavanca de disparo. O solenóide tem uma bobina localizada na trajetória de 20 corrente principal do MCB. Uma armadura do solenóide é mantida no lugar por meio de uma mola, mas, quando há um grande surto de sobrecorrente (i.e. uma sobrecorrente de curto circuito), a bobina gera um campo magnético que atua na armadura, com uma força que supera a força da 25 mola, movendo a armadura e disparando o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos com o movimento da alavanca de disparo.

N Quando uma sobrecorrente de curto circuito muito intensa passa através da trajetória de corrente principal, a 30 bobina do solenóide gera um campo magnético, que induz uma força na armadura do solenóide, que gira a armadura do solenóide, contatando a alavanca de disparo. Assim, disparando o mecanismo de abertura de contatos em um período de tempo muito curto. Ademais, como a armadura 35 gira em alta rotação, a armadura aciona a alavanca de disparo com uma força que faz a alavanca de disparo contatar q contato móvel, assistindo mecanicamente a abrir os contatos, i.e. em adição a disparar o mecanismo de abertura de contatos.

Esta assistência mecânica ajuda a evitar a solda {tack welding) dos contatos, devido à corrente que passa entre eles.

A solda dos contatos 5 implica em riscos apreciáveis em correntes de curto circuito muito intensas - 1000 Amps a 2000 Amps.

MCBs convencionais, como descrito acima, são bem conhecidos, e têm um desenho que proporciona um bom nível de proteção a sobrecorrentes, a um baixo custo.

A presente invenção se relaciona a várias modificações ao desenho de MCBS convencionais, descritos acima.

Estas modificações visam superar e/ou melhorar problemas, que os inventores descobriram ser associados a MCBS convencionais, como descrito acima.

De modo mais geral, um primeiro aspecto da presente invenção provê um MCB, no qual um sensor detecta uma corrente através da trajetória de corrente principal e no qual um mecanismo de disparo é disparável, com base na informação do sensor.

Por exemplo, cj mecanismo de disparo pode ter uma unidade de controle arranjada para produzir um sinal de disparo para disparar o mecanismo de disparo a abrir os contatos do MCB, se a unidade de controle determinar que ocorreu uma condição de sobrecorrente, com base na informação do sensor, i.e. com base em um valor representativo da corrente que passa através de trajetória de corrente principal do MCB.

O tempo que leva para um MCB abrir os contatos em resposta à condição de curto circuito é chamado "tempo de desconexão do MCB". Como explicado acima, o mecanismo de disparo de um MCB convencional é disparado a abrir os contatos do MCB por meio de um solenóide, cuja bobina se localiza na trajetória de corrente principal do MCB.

O tempo de desconexão de MCBS convencionais depende do tempo que a armadura leva para superar a força de mola, quando energizada a partir do solenóide, depois de ter se iniciada uma sobrecorrente de curto circuito.

Este tempo, por sua vez, depende do ponto na forma de onda da corrente na trajetória de corrente principal, quando a sobrecorrente de curto circuito começa. Se uma sobrecorrente começar no ponto errado da forma de onda de voltagem, pode haver uma quantidade de energia 5 ínsuficiente disponível para a armadura de o solenóide superar a mola de retenção até um último meio-ciclo da ", forma de onda de voltagem. Por conseguinte, o tempo de desconexão de MCBs convencionais, tipicamente, varia « entre 4 e 9 ns, dependendo do ponto na forma de onda de 10 voltagem, em que começa a sobrecorrente de curto circuito. Um MCB, de acordo com primeiro aspecto da presente invenção, pode disparar o mecanismo de disparo, assim que uma sobrecorrente for detectada pelo sensor, e não 15 precisa ser limitado pela quantidade de energia disponível na trajetória de corrente principal, quando começa a sobrecorrente, daí provendo um tempo de desconexão mais curto e consistente que MCBS convencionais. Um tempo de desconexão mais curto sendo 20 vantajoso, porque significa que menos energia passa pelo MCB, no caso de urna sobrecorrente de curto circuito. Deve ser notado que nem o solenóide nem o componente bimetálico de MCBS convencionais são capazes de detectar uma corrente que passa através de trajetória de corrente 25 principal de um MCB. Ademais, nem o solenóide nem o componente bimetálico determinam se ocorreu uma condição de sobrecorrente, com base na informação de um sensor. è' Ao invés, o solenóide e componente bimetálico são

W elementos reativos, e sofrem uma mudança física em . 30 resposta à condição de sobrecorrente, que faz disparar o mecanismo de abertura de contatos. O primeiro aspecto da presente invenção, por conseguinte, pode prover um MCB compreendendm um par de contatos abríveis, localízado em uma 35 trajetória de corrente principal, entre o terminal de linha e o terminal de carga; e um mecanismo de disparo para abrir os contatos, se ocorrer uma condição de sobrecorrente, o mecanismo de disparo incluindo: um sensor de corrente arranjado para detectar a corrente que passa através da trajetória de corrente principal; e 5 uma unidade de controle arranjada para produzir um sinal de disparo para disparar o mecanismo de disparo a abrir os contatos, se for determinado que ocorreu uma condição de sobrecorrente, com base na informação do sensor de corrente.

A condição de sobrecorrente pode ser, por exemplo, uma condição de curto circuito, i.e. um grande surto de sobrecorrente ou condição de sobrecarga, i.e. uma sobrecorrente que cresça lentamente pode vir a sobre-

aquecer a carga.

As condições de sobrecorrente são bem entendidas, e a unidade de controle pode ser arranjada para determinar se ocorreu uma condição de sobrecorrente, com base na informação do sensor de corrente.

A unidade de controle pode ser qualquer unidade capaz de determinar uma condição de sobrecorrente.

Por exemplo, a unidade de controle pode ser provida com uma circuitagem apropriada para fazer esta determinação.

C) sensor de corrente pode ser qualquer elemento que possa ser usado para detectar uma corrente.

A informação do sensor de corrente pode ser um sinal tendo um valor que representa a corrente que passa pela trajetória de corrente principal.

Sensores de corrente, por serem bem conhecidas, nãa serão adicionalmente discutidos nesta.

Por exemplo, o sensor de corrente provê uma corrente representativa da corrente que passa através da trajetória de corrente principal.

Outros tipos de sensor de corrente também podem ser igualmente apropriados.

O sinal de disparo não é limitado a qualquer tipo particular de sinal.

O sinal de disparo pode ser diferente, de acordo com a condição de sobrecorrente.

Assim, o sinal de disparo pode ser um sinal de disparo de curto circuito, se a unidade de controle determinar que ocorreu uma condição de curto circuito (i.e. se a corrente exceder um valor limite), ou sinal de disparo de sobrecarga, se a unidade de controle determinar que ocorreu a condição de sobrecarga (i.e. se a corrente excedeu um valor limite por um certo período de tempo). 5 O mecanismo de disparo pode incluir um mecanismo de gatilho e um mecanismo de abertura de contatos.

O mecanismo .de gatilho é arranjado para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, se um sinal de disparo for produzido.

O mecanismo de abertura de contatos pode ser qualquer mecanismo adequado, capaz de abrir os contatos.

O mecanismo de abertura de contatos pode ser similar a um mecanismo de abertura de contatos de MCBs convencionais.

Assim, o mecanismo de abertura de contatos pode incluir um acumulador de energia mecânica - i.e. uma mola ou uma pluralidade de molas - arranjado para liberar a energia mecânica acumulada para abrir os contatos, se cj mecanismo de abertura de contatos for disparado.

O mecanismo de abertura de contatos pode incluir uma trava, i.e. uma trava mecânica, arranjada de modo que o acumulador de energia mecânica libere a energia mecânica acumulada para abrir os contatos, se a trava for liberada.

Assim, o mecanismo de disparo pode ser arranjado de rnodo a disparar o mecanismo de abertura de contatos, liberando a trava.

A trava pode ser liberada pelo movimento de uma alavanca de disparo, por exemplo.

O mecanismo de gatilho pode incluir um atuador eletromecânico arranjado para ser operado pelo sinal de disparo para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, se o sinal de disparo for produzido.

O mecanismo de gatilho de MCBs convencionais inclui solenõide e um componente bimetálico.

Erribora o solenóide e componente bímetálico de MCBS convencionais sejam atuadores eletromecânicos, o solenóide e o componente bimetálico de MCBS convencionais são diretamente atuados por uma sobrecorrente na trajetória de corrente principal, ao invés de por um sinal de disparo a partir da unidade de controle, como no primeiro aspecto da presente invenção.

O atuador eletromecânico pode incluir um solenõide.

Um solenóide tipicamente inclui uma bobina e armadura. 5 A bobina pode ser arranjada para ser acionada pelo sinal de disparo, para produzir uma força para atuar a ¶ armadura, se o sinal de disparo for produzido.

Preferivelmente, o atuador eletromecânico inclui um atuador solenóide de travamento magnético, i.e. como 10 descrito em conexão com o terceiro aspecto da presente invenção.

O sinal de disparo produzido pela unidade de controle pode ser uma corrente de disparo, i.e. uma corrente para operar o atuador eletromecânico.

Assim, o atuador 15 eletromecânico pode ser operado por uma corrente suprida pela unidade de controle, ao invés de por uma corrente suprida diretamente a partir da trajetória de corrente principal, como em MCBS convencionais.

A unidade de controle pode incluir um acumulador de 20 energia mecânica arranjado para produzir a corrente de disparo.

O acumulador de energia mecânica pode incluir, por exemplo, um capacitor ou bateria.

Um capacitor é preferível para ser usado como acumulador de energia mecânica, uma vez o capacitor sendo tipicamente capaz de 25 prover uma rápida descarga de uma corrente relativamente grande.

Isto ajuda o atuador eletromecânico a produzir uma força apreciável, quando operado pela corrente de disparo.

O atuador eletromecânico pode disparar o mecanismo de 30 abertura de contatos através de um ou mais componentes no mecanismo de gatilho.

Preferivelmente, o mecanismo de gatilho será descrito em conexão com c) terceiro aspecto da presente invenção.

O sinal de disparo é usado para atuar o atuador eletromecânico.

Assim, o mecanismo de 35 gatilho inclui: um atuador eletromecânico arranjado para ser operado pelo sinal de disparo, para produzir uma primeira força de gatilho; ^ P um mecanismo de LransfererlcLa de força arranjado para transformar a primeira força de gatilho em uma segunda força de gatilho, a segunda força de gatilho 5 sendo maior que a primeira força de gatilho; sendo que o mecanismo de transferência de força u acopla o atuador eletromecânico a um mecanismo de abertura de contatos, de modo que a segunda força de gatilho dispara ç} mecanismo de abertura de contatos 10 a abrir os contatos.

Com.o será explicada mais detalhadamente, em conexão com o terceiro aspecto da presente invenção, uma particular vantagem deste arranjo reside no fato de o mecanisrno de transferência de força ser capaz de amplificar a força produzida pelo atuador 15 eletromecânico, de modo a mecanicamente ajudar abrir qs contatos com o mecanismo de abertura de contatos, uma ajuda difícil cíe conseguir sem a amplificação de força.

A unidade de controle pode ser arranjada para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, 20 independentemente do mecanismo de gatilho.

Por exemplo, a unidade de controle pode ser arranjada para operar um at'uador eletromecânico (i.e. um motor elétrico descríto em conexão com o segundo aspecto da presente irrvenção)

para disparar o mecanismo de abertura de contatos 25 independentemente do mecanismo de gatilho.

Isto reduz o desgaste no mecanismo de gatilho, incluindo um componente suscetível ao desgaste, tal como trava e/ou mola.

A unidade de controle pode ser arranjada para produzir um sinal de disparo para operar o mecanismo de gatilho para 30 disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, se for determinado que ocorreu uma condição de curto circuito, i.e. produzindo um sinal de disparo de curto circuito.

Isto pode ser útil, porque os contatos são abertos muito rapidamente, em condições de curto 35 circuito.

Por outro lado, os contatos não precisam ser abertos tão rapidamente nas condições de sobrecarga.

Por conseguinte, a unidade de controle pode ser arranjada p'ara disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos independentemente do mecanismo de gatilho, se for determinado que ocorreu uma condição de sobrecarga, i.e. produzindo um sinal de disparo de sobrecarga.

Isto 5 reduz o desgaste no mecanismo de gatilho.

A unidade de controle pode ser arranjada para determinar se ocorreu uma condição de sobrecorrente, com base em um valor limite ou pluralidade de valores limites.

A unidade de controle pode ser arranjada para determinar que ocorreu uma condição de curto circuito, se a corrente na trajetória de corrente principal exceder um valor limite.

A unidade de controle pode ser arranjada para determinar que ocorreu urria condição de sobrecarga, se a corrente na trajetória de corrente principal exceder um valor limite por um pré-determinado período de tempo.

Os valores limites podem ser ajustáveis.

Assim, um usuário é capaz de ajustar a sobrecorrente para abrir os contatos, ajustando os valores limites.

Os valores limites podem ser ajustados em uma pré-determinada faixa de valores.

Um limite pode ser colocado na faixa de "valores além do qual um valor limite pode ser ajustado pela faixa de correntes mensuráveis pelo sensor de corrente.

No entanto, mesmo neste caso, a corrente limite no qual o MCB abre os contatos é ajustável em uma faixa muito mais ampla que MCBS convencionais, onde a corrente, na qual os MCBs abrem os contatos, pode ser ajustada apenas em valores muito pequenos, ajustando fisicamente o solenóide ou componente bimetálico dos MCBS (i.e. usando um parafuso de calibração) ou substituindo o solenóide ou componente bimetálico.

A unidade de controle pode ser arranjada para determinar se uma condição de sobrecorrente ocorreu, com base na corrente nominal (In), corrente de disparo instantânea, e/ou tipo de disparo instantâneo.

A corrente nominal In pode ser definida corrio sendo a corrente que o MCB deve suportar continuamente sem disparar.

Corrente de disparo instantânea pode ser definida como sendo a corrente mínima com que o MCB abre os contatos em 100 ms, e usualmente é definida como múltiplos de In (corrente nominal). Faixas de corrente nominais instantâneas podem ser classificadas de acordo com o tipo de disparo 5 instantàneo, como segue: Tipo B : 3-5 In Tipo C: 5-10 In Tipo D: 10-20 In A unidade de controle pode ser arranjada para fechar os

1.0 contatos através de um mecanismo de fechamento de contatos, i.e. operando um atuador de fechamento, tal camo um motor elétrico. Assim, os contatos podem ser fechados pela unidade de controle, em vez de manualmente. Isto permite que a unidade de controle atue como chave liga-desliga para a trajetõria de corrente principal. Os MCBS podem incluir um motor elétrico e mecanismo de fechamento de contatos, como descrito em conexão com o segundo aspecto da presente invenção. A unidade de controle pode ser arranjada para operar o motor elétrico para fechar os contatos através do mecanismo de fechamento de contatos. A unidade de controle pode ser arranjada para operar o motor elétrico a abrir os contatos independentemente do mecanismo de gatilho, i.e. disparando um mecanismo de fechamento de contatos. De modo mais geral, um segundo aspecto da presente invenção provê um MCB tendo um motor elétrico, operável para fechar os contatos do MCB. Como explicado acima, os contatos nos MCBS convencionais são fechados por uma alavanca manual. Os inventores descobriram ser vantajoso usar um motor elétrico para fechar os contatos do MCB, porque permite o fechamento automático dos contatos de um MCB, i.e. sem interverição dos usuários. O motor elétrico pode ser operável para fechar os contatos através de um mecanismo de fechamento de contatos. Os inventores descobriram que o motor elétrico é altamente adequado para ser usado como atuador, para automaticamente abrir e fechar os contatos de um MCB,

porque os motores elétricos são capazes de produzir forças relativamente grandes, (torque) em relação a seu tamanho.

Esta quantidade de força provida pelos motores elétricos é um aspecto importante, uma vez uma força de 5 grande intensidade podendo ser requerida para fechar os contatos do MCB e/ou suprir energia mecânica a outros mecanismos no MCB (tal como, o mecanismo de gatilho ou mecanismo de abertura de contatos). O segundo aspecto da presente invenção pode prover um MCB compreendendo: um par de contatos abríveis, localizado em uma trajetória de corrente principal, entre um terminal de linha e um terminal de carga;

- um mecanismo de disparo, para abrír os contatos se ocorrer uma condição de sobrecorrente; e um motor elétrico operável para fechar os contatos através de um mecanismo de fechamento de contatos.

O MCB pode ter um alojamento para conter seus componentes i.e. contatos, motor elétrico, mecanismo de fechamento de contatos, e/ou o mecanismo de disparo.

A presente invenção, portanto, provê MCBS com um alojamento de tamanho convencional, que aloja o motor elétrico.

O alojamento dos MCBS, que aloja o motor elétrico, preferivelmente segue standard DTN 43880, que recomenda três tamanhos diferentes - chamados "1", "2", "3". O alojamento do MCB do segundo aspecto da presente invenção preferivelmente segue standard DIN 4388 tamanho "1", que especifica uma largura de pólo de 17,5 a 18 mm, tamanho terminal a terminal 90 rnm, altura frontal do trilho de montagem DIN 70 mm, e largura de ombro 44,5 a 45,5 mm do trilho DIN de 70 mm, sendo que o alojamento do MCB do segundo aspecto da presente invenção pode exceder estes 70 mm, mas segue standard DIN 43880 nos outros aspectos.

Como descrito acima, os MCBS convencionais têm solenóide e cornponente bimetálico para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos". O conjunto de soIenóide usualmente é projetado para prover correntes de até 63 Amps, ocupando um grande volume nos MCBS convencionais.

Similarmente, o conjunto de componente bimetálico incluindo aquecedores, também ocupa um grande 5 de volume nos MCBS convencionais.

O espaço ocupado pelo conjunto de componente bimetálico é necessariamente q grande, porque deve prever um ajuste de calibração de deflexão do componente bimetálico em condições de carga e excesso de deflexão do componente bimetálico em 10 sobrecorrente, sem ser constrangido.

Portanto, MCBs converlcionai8 são repletos com mecanismos e atuadores, de modo que seria muito difícil incluir um motor elétrico no alojamento de MCBS convencionais, em particular alojamentos que seguem standard DIN 43880. 15 O mecanismo de disparo do MCB pode incluir um sensor de corrente arranjado para detectar a corrente que passa através de trajetória de corrente principal e unidade de controle arranjada para produzir um sinal de disparo para disparar o mecanismo de disparo a abrir os contatos se 20 for determinado que ocorreu uma condição de sobrecorrente com base na informação do sensor de corrente.

Como o mecanismo de disparo inclui um sensor de corrente e unidade de controle, não é necessário que os MCBS tenham um grande solenóide, e conjuntos de componente bimetálico 25 presentes em MCBS convencionais.

A falta do solenóide e conjuntos de componente bimetálico permite a instalação do motor elétrico no alojamento de MCB muito facilmente.

O mecanismo de disparo incluindo sensor de corrente e unidade de controle pode ser como descrito em conexão com 30 o primeiro aspecto da presente invenção.

O mecanismo de disparo pode incluir um mecanismo de gatilho e mecanismo de abertura de contatos.

O mecanismo de gatilho sendo arranjado para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir, se ocorrer uma condição de 35 sobrecorrente.

O mecanismo de abertura de contatos pode ser qualquer mecanismo adequado, capaz de abrir os contatos se ocorrer uma condição de sobrecorrente.

O mecanismo de abertura de contatos pode ser similar ao mecanismo de abertura de contatos de MCBS convencionais.

Assim, o mecanismo de abertura de contatos pode incluir 5 um acurnulador de energia mecânica (uína mola ou uma pluralidade de molas) arranjado para liberar a energia mecânica acumulada para abrir os contatos, se o mecanismo de abertura de contatos for disparado.

O mecanismo de abertura de contatos inclui uma trava no acumulador de lO energia mecânica, i.e. trava mecânica, A trava é arranjada de modo que o acumulador de energia mecânica seja arranjado para disparar o mecanismo de abertura de contatos, liberando a traxra, que pode ser liberada pela alavanca de disparo, por exemplo.

O mecanismo de gatilho pode incluir urn acumulador de energia mecânica (uma mola ou uma pluralidade de molas) arranjado para liberar a energia mecânica acumulada para disparar o mecanismo de abertura de contatos, se ocorrer uma condíção de sobrecorrente.

Por exemplo, o mecanismo de gatilho pode ser como descrito em conexão com q terceiro aspecto da presente invenção, no qual o mecanismo de transferência de força pode incluir um acumulador de energia rnecânica.

No entanto, o mecanismo de gatilho não precisa compreender um acumulador de energia mecânica, i.e. pode ser um solenóíde ou componente bimetálico, c'omo em MCBs convencionais.

O motor elétrico pode ser operável para carregar o mecanismo de disparo, suprindo energia mecânica ao acumulador de energia mecânica do mecanismo de disparo, i.e. ao acumulador de energia mecânica do mecanismo de abertura de contatos (se houver) e/ou ao acumulador de energia mecânica (se houver). Assim, o mecanismo de disparo pode ser carregado sem o usuário precisar suprir energia mecânica manualmente ao acumulador de energia mecânica, diferentemente de MCBS convencionais, onde a energia mecânica é suprida a um mecanismo de abertura de contatos através de uma alavanca manual.

O motor elétrico pode ser operável para abrir os contatos i.e. disparando o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos. Assim, o motor elétrico pode permitir que o MCB opere como uma chave liga-desliga. 5 O motor elétrico pode ser operável para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos q independentemente do mecanismo de gatilho. Isto reduz o desgaste no mecanismo de gatilho, incluindo um componente

P suscetível a desgaste, tal como trava e/ou mola. 10 O motor elétrico pode ser arranjado para abrir os contatos através de um mecanismo de abertura de contatos, se ocorrer uma condição de sobrecorrente. Em particular, o motor elétrico pode ser arranjado para abrir os contatos, se ocorrer uma condição de sobrecarga. Isto 15 pode ser muito interessante, se o motor elétrico abrir os contatos vagarosamente demais para ser efetivo em curto circuito (onde um mecanismo de gatilho pode ser usado), mas, pode abrir os contatos com segurança em uma condição de sobrecarga (com uma sobrecorrente menor). 20 O motor elétrico pode ser operável, em um primeiro modo, no qual um elemento rotativo (eixo) do motor elétrico gíra em uma primeira direção, e, em um segundo modo, no qual o elemento rotativo gira em uma segunda direção, oposta à primeira direção. Assim, o motor elétrico pode 25 ser operado em duas direções, horária e anti-horária, ao invés de em apenas uma direção. O motor elétrico pode ser operável, em um primeiro modo, ^ para fechar os contatos. O motor elétrico pode ser

W operável, em um segundo modo, para carregar o mecanismo 30 de disparo, i.e. suprindo energia mecânica ao acumulador de energia mecânica do mecanismo de gatilho e/ou ao mecanismo de abertura de contatos, como descrito acima. Isto reduz a carga no motor, uma vez o motor não p'recisando fechar os contatos e carregar o mecanismo de 35 disparo ao mesmo tempo. Preferivelmente, o motor ej-étrico é operável para carregar o mecanismo de disparo, suprindo energia mecânica ao acumulador de energia mecânica de um mecanismo de gatilho no segundo modo, uma vez o acumulador de energia rnecânica do mecanismo de gatilho requerendo uma grande quantidade de energia mecânica para ser carregado, i.e. para acumular energia mecânica para 5 ajudar mecanicamente a abrir os contatos, como descrito em conexão com o terceiro aspecto da presente invenção.

O motor elétrico pode ser operável, no segundo modo, para abrir os contatos, i.e. através do mecanismo de abertura de contatos, como descrito acima.

O mecanismo de fechamento de contatos pode incluir um came ou uma pluralidade de cames.

O motor elétrico ser operado para fechar os contatos via came(s). Este arranjo se mostrou vantajoso, uma vez os cames se mostrando menos sensíveis a presença de fragmentos, que tipicamente são produzidos em MCBs em curto circuito, devido à formação de arco entre os contatos, que outros tipos de elementos de acoplamento (tal como, por engrenagem). Tais fragmentos podem prejudicar o desempenho dos MCBS se interferirem com o mecanismo de fechamento de contatos.

O motor elétrico pode ser um motor de corrente contínua.

O motor elétrico também pode ser um motor de engrenagem.

Motores de corrente contínua e, em particular, motores de engrenagem tendem a ter uma relação torque: tamanho muito grande.

Por conseguinte, estes motores são particularmente adequados para uso em MCBS onde o espaço é extremamente limitado.

O motor elétrico pode ser voltagem nominal de 24 volts ou menos, 12 Volts ou menos, ou 6 Volts ou menos, uma vez que a corrente pode ser limitada, se o motor elétrico for operado pela unidade de controle.

O motor elétrico pode ser operável para produzir um torque de 30 mNm ou mais, 40 mNm ou mais.

Descobriu-se que tais torques são particularmente adequados para fechar os contatos de MCBs, e também para prover outras funções, tal como carregar o mecanismo de disparo.

Se um motor de corrente contínua de engrenagem for usado, então o motor de corrente contínua de engrenagem pode ter uma relação de 100:1 ou mais, 200:1 ou mais, ou 300:1 ou mais, uma vez que estas relações se mostraram mais interessantes para produzir os torques requeridos.

Os MCBS podem ter um mecanismo de gatilho, como descrito 5 em conexão com q terceiro aspecto da presente invenção.

O motor elétrico pode ser operável para carregar o mecanismo de gatilho, suprindo energia mecânica ao acumulador de energia mecânica do mecanismo de transferência de força, como descrito em conexão com o lO terceiro aspecto da presente irrvenção.

O MCB pode ter um mecanismo de fechamento de contatos, como descrito em conexão c'om um quarto aspecto da presente invenção.

O motor elétrico, por conseguinte, pode atuar como atuador de fechamento, descrito em conexão com o quarto aspecto da presente invenção.

De modo mais geral, o terceiro aspecto da presente invenção provê MCBS com um mecanismo de disparo incluindo um mecanismo de transferência de força, arranjado para transformar uma primeira força de gatilho produzida por um atuador eletromecânico em uma segunda força de gatilho, a segunda força de gatilho maior que a primeira força de gatilho, para disparar um mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos.

A primeira força de gatilho pode surgir em uma condição de sobrecorrente.

O terceiro aspecto da presente invenção se refere à amplificação da força de gatilho produzida por um atuador eletromecânico para disparar um mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos de um MCB.

A força de gatilho amplificada ajuda a abrir os contatos corn o mecanismo de abertura de contatos e/ou a acelerar abertura dos contatos com q mecanismo de abertura.

O' terceiro aspecto da presente invenção, por conseguinte, provê um MCB compreendendo:

- um par de contatos abríveis, localizado na trajetória de corrente principal, entre um terminal de linha e terminal de carga;

- um mecanismo de disparo, incluindo um mecanismo de gatilho e mecanismo de abertura de contatos para abrir os contatos, se ocorrer uma condição de sobrecorrente, o mecanismo de gatilho, incltiindo: um atuador eletromecânico arranjado para ser operado por 5 uma corrente de disparo, para produzir uma primeira força de gatilho; um mecanismo de transferência de força arranjado para transformar a primeira força de gatilho em uma segunda força de gatilho maior, a segunda força de gatilho maior que a primeira força de gatilho; sendo que o mecanismo de transferência de força acopla o atuador eletromecânico ao mecanismo de abertura de contatos, de modo que a segunda força de gatilho dispara o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos.

O mecanismo de transferência de força pode acoplar o atuador eletromecânico ao mecanismo de abertura de contatos, de modo que a segunda força de gatilho mecanicamente ajude mecanicamente a abrir os contatos com o mecanismo de abertura de contatos, i.e. em adição ao disparo do mecanismo de abertura de contatos.

O mecanismo de abertura de contatos deve ser capaz de suplementar, ao invés de substituir, a abertura dos contatos através do mecanismo de abertura de contatos. a ajuda mecânica para abrir os contatos com a segunda força de gatilho reduz o tempo que o mecanismo de abertura de contatos leva para abrir os contatos.

Em adição, assistência mecânica da segunda força de gatilho impede que os contatos se soldem com uma sobrecorrente de curto-circuito muito intensa, que acontece em sobrecorrentes de 1000 Amps a 2000 Amps.

O mecanismo de transferência de força pode incluir um membro de gatilho, arranjado para ser deslocado pela segunda força de gatilho para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos.

Portanto, transformar a primeira força de gatilho em segunda força de gatilho maior reduz c) terrípo que c) mecanismo de abertura de contatos leva para ser disparado, porque o merribro de gatilho é movido em uma velocidade mais alta que aquela provida pela primeira força de gatilho.

O merribro de gatilho pode disparar c) mecanismo de abertura 5 de contatos contatando o mecanismo de abertura de contatos.

Preferivelmente, o membro de gatilho dispara o mecanismo de abertura de contatos, acionando o mecanismo de abertura de contatos, acionando a alavanca de disparo do mecanismo de abertura de contatos.

Uma ação de acionamento foi percebida como particularmente interessante para evitar a solda de contato (tack weld),

se o membro de gatilho for arranjado para ajudar mecanicamente a abrir os contatos.

No entanto, q membro de gatilho pode disparar c) mecanísmo de abertura de contatos indiretamente, i,e. via um ou mais outros membros, de modo que o membro de gatilho não contate diretamente c) mecanismo de abertura de contatos. o membro de gatilho pode ser arranjado para ser movido pela segunda força de gatilho para ajudar mecanicamente a abrir os contatos com o mecanismo de abertura de contatos.

O membro de gatilho pode ser arranjado para ajudar mecanicamente a abrir os contatos, transferindo momento para o contato móvel a partir do membro de gatilho.

A transferência de momento pode ser direta, i.e. com inerrbro de gatilho contatando diretamente o contato móvel ou indiretamente, i.e. o merríbro de gatilho contatando um ou mais outros rnembros, que então contatam o contato móvel.

Por exemplo, o momento pode ser transferido do membro de gatilho para um contato móvel pelo merribro de gatilho, movendo com a alavanca de disparo, que então move o contato móvel.

O membro de gatilho pode ser movelmente montado no MCB.

Por exemplo, o membro de gatilho pode ser deslizavelmente montado ou pivotalmente montado no MCB, i.e. alojamento dos MCBs.

O membro de disparo pode ser, por exemplo, um pino deslizavelmente montado no MCB (similarmente ao pino de disparo descrito mais detalhadamente abaixo), ou alavanca pivotalmente montada no MCB (como alavanca de armar mola, como será descrito mais detalhadamente). Assim, o mecanismo de abertura de contatos pode incluir um acumulador de energia mecânica (uma mola ou uma 5 pluralidade de molas) arranjado para liberar a energia mecânica acumulada para abrir qs contatos, se c) mecanismo de abertura de contatos for disparado.

O mecanismo de abertura de contatos inclui uma trava, i.e. uma trava mecânica arranjada de modo que o acumulador de energia 10 mecânica libere a energia mecânica acumulada para abrir os contatos se a trava estiver liberada.

Assim, o wd mecanismo de transferência de força pode acoplar o atuador eletromecânico ao mecanismo de abertura de contatos, de modo que a segunda força de gatilho dispare 15 o mecanismo de abertura de contatos, liberando a trava.

A trava pode ser liberada com o movimento de uma alavanca de disparo, por exemplo.

O mecanismo de transferência de força pode ser qualquer mecanismo adequado para transformar a primeira força de 20 gatilho em uma segunda força de gatilho maior.

O mecanismo de amplificação de fcjrça pode ser arranjado para transformar a força de atuação indiretamente, i.e. produzindo a segunda força de gatilho, ao invés de diretamente converter/ amplificar a primeira força de 25 gatilho na segunda força de gatilho.

O mecanismo de transferência de força pode incluir um acumulador de energia mecânica (uma mola ou pluralidade de molas) arranjado para liberar energia acumulada para produzir a segunda força de gatilho, se a primeira força 30 de gatilho tiver sido produzida.

Um acumulador de energia mecânica é preferível para produzir a segunda força de gatilho, uma vez que acumuladores de energia são adequados para liberar uma grande quantidade de energia rapidamente e produzir uma força de grande intensidade. 35 O mecanismo de transferência de força pode incluir uma trava, i.e. uma trava mecânica arranjada de modo que cj acumulador de energia mecânica libera a energia mecânica acumulada para produzir a segunda força de gatilho, se a trava estiver liberada.

Assim, o mecanismo de transferência de força libera a trava.

A trava pode ser liberada por um movimento de alavanca, i.e. de uma 5 alavanca de soltura de mola, como descrito abaixo.

O atuador eletromecânico pode incluir um solenóide, tipicamente compreendendo bobina e armadura.

A bobina pode ser arranjada para ser operada pela corrente de disparo para produzir a primeira força de gatilho que atua na armadura, se a corrente de disparo for produzida.

Assim, a força de atuação pode ser arranjada para mover o solenóide, se uma corrente de disparo for produzida.

Preferivelmente, o atuador eletromecânico inclui um atuador solenóide de travamento magnético, incluindo: uma bobina arranjada para ser operada pela corrente de disparo, para produzír uma primeira força, que atua na armadura, se urna corrente de disparo for produzida;

- uma mola arranjada para produzir uma força de mola, que atua na armadura; - um magneto permanente arranjado para prQduzir urna força de retenção, que atua sobre a armadura, pelo menos igualando a força de mola; c) atuador sendo arranjado, de modo que a prirneira força faz a fiorça da mola superar a força de retenção, de rnodo que a mola produza uma segunda força, que atua na armadura- Assim, o magneto permanente atua como trava magnética no atuador solenÓide de travamento magnético.

A trava é liberada pela força provida pela bobina.

Neste contexto, "magneto permanente" se refere a um magneto que produz um campo magnético na ausência do campo magnético aplicado.

O magneto permanente inclui um magneto de terras raras, incluindo liga de elemento de terras raras, uma vez que os magnetos de terras raras são particularmente fortes.

O magneto permanente pode incluir placa magnética, como será descrito mais detalhadamente.

O atuador solenóide de travamento magnético pode ser provido com uma estrutura para alojar bobina, armadura,

mola, e magneto permanente. Um atuador solenóide de travamento magnético preferivelmente é um atuador eletromecânico adequado para produzir uma força mecânica de intensidade em relação 5 à corrente suprida ao mesmo, devido à amplificação de força pela mola. Isto pode ser especialmente útil, onde a

D corrente de disparo suprida ao atuador eletromecâníco é a corrente produzida por uma unidade de controle, uma vez e que a corrente suprida pela unidade de controle pode ser 10 pequena em relação à corrente na trajetória principal, (.ver abaixo). Assim, a segunda força produzida pelo .àtuador solenóide de travamento magnético pode atuar c.omo primeira força de gatilho do MCB. No entanto, como o atuador solenóide de travamento 15 magnético amplifica a primeira força para uma segunda força, a mola e o magneto permanente podem atuar como mecanismo de transferência de força do MCB. Neste caso, a bobina e ^ · a armadura atuam como atuador eletromecani.co, a primeira força atuando como "primeira força de gatilho" 20 e a segunda Eorça como "segunda força de gatilho". A corrente de disparo que atua no atuador eletromecânico pode ser uma sobrecorrente na trajetória de corrente principal. Assim, o atuador eletromecânico pode ser um solenóide, cuja bobina é localizada na trajetória de 25 corrente principal, similarmente a MCBs convencionais. No entanto, os inventores descobriram que o terceiro + aspecto da presente invenção é particularmente interessante quando a corrente de disparo não é suprida diretamente a partir da trajetória de corrente principal, - 30 i.e. quando a corrente de disparo é produzida por uma unidade de controle, como descrito com referência ao primeiro aspecto da presente invenção. Isto acontece porque a corrente de disparo que não é suprida diretamente da trajetória de corrente principal pode ser 35 muito menor que a corrente na trajetória de corrente principal, em qual caso, a força produzida pelo atuador eletromecânico pode ser muito menor que se corrente de disparo fosse suprida diretamente a partir da trajetória de corrente principal.

Se a força produzida pelo atuador eletromecânico for usada para disparar o mecanismo de abertura de contatos sem c) mecanismo de transferência de 5 força, o tempo que levaria para abrir os contatos aumentaria, ou a força produzida pelo atuador eletromecânico pode não ser suficientemente grande para ajudar mecanicamente a abrir os contatos com o mecanismo de abertura de contatos, como descrito acima.

Por conseguinte, a amplificação de força provida pelo mecanismo de transferência de força permite que a unidade de controle acione o mecanismo de disparo a abrir os contatos com uma força que é comparável à força produzida pelo solenóide de um MCB convencional, mesmo se a corrente de disparo produzida pela unidade de controle for fraca.

Isto, por exemplo, ajuda a segunda força de disparo a ajudar mecanicamente a abrir os contatos, i.e. evitar solda dos contatos, como descrito acima.

O mecanismo de disparo, portanto, inclui: um sensor de corrente arranjado para detectar a corrente que passa pela trajetória de corrente principal; e uma unidade de controle, arr"anjada para produzir uma corrente de disparo ^ a para acionar o atuador eletromecantco, se for determinado que ocorreu uma condição de sobrecorrente, com base na informação do sensor de corrente.

Assim, a corrente de disparo é produzida por uma unidade de controle, ao invés de suprida diretamente a partir da trajetória de corrente principal.

O sensor de corrente e unidade de controle podem ser como descrito em conexão com o primeiro aspecto da presente irrvenção.

Os MCBS podem incluir um motor elétrico e um mecanismo de fechamento de contatos, como descrito em conexão com o segundo aspecto da invenção, e/ou um atuador de Eechamento e um mecanismo de fechamento de contatos, como descrito em conexão com o quarto aspecto da invenção.

De modo mais geral, um quarto aspecto da presente invenção provê um MCB com mecanismo de fechamento de contatos, incluindo um acumulador de energia mecânica ^ arranjado para acumular energia mecaníca a partir de um atuador de fechamento operável para abrir os contatos.

O acumulador de energia mecânica é adicionalmente 5 arranjado para liberar energia mecânica acumulada para fechar os contatos do MCB.

Assim, o acumulador de energia mecânica pode ajudar a fechar os contatos rriais rapidamente, i.e. liberando energia mecânica acumulada em um período de tempo mais curto que o período de tempo que leva para acumular energia.

Fechar os contatos mais rapidamente, reduz a probabilidade de formar arcos elétricos e/ou reduz sua severidade.

O quarto aspecto da presente invenção, por conseguinte, pode prover MCBS tendo: - um par de contatos abríveis localizado em uma trajetória de corrente principal entre um terminal de linha e um terminal de carga; um mecanismo de disparo para abrir qs contatos, se ocorrer uma condição de sobrecorrente; - um atuador de fechamento operável para fechar os contatos via um mecanismo de fechamento de contatos; sendo que o mecanismo de fechamento de contatos inclui um acumulador de energia mecânica, arranjado para acumular energia mecânica a partir da operação do atuador de fechamento, e subseqüenternente liberar a energia mecânica acumulada para fechar os contatos.

O acumulador de energia mecânica pode ser arranjado para Iiberar uma pré-determinada quantidade de energia mecânica acumulada para fechar os contatos.

Assim, a quantidade de energia mecânica acumulada liberada pelo acumulador de energia mecânica do mecanismo de fechamento de contatos pode ser selecionada, de modo a fechar os contatos na velocidade desejada, independentemente da velocidade na qual a energia ê suprida ao acumulador de energia mecânica pelo atuador de fechamento.

Isto é particularmente interessante, se o atuador de fechamento produzir energia mecânica apenas para fechar os contatos muito lentamente.

A energia mecânica acumulada liberada pelo acumulador de energia mecânica não precisa ser toda energia mecânica acumulada a partir da operação do atuador de fechamento, 5 por exemplo, o acumulador de energia mecânica pode ser arranjado de modo a usar parte da energia mecânica acumulada para atuar nos contatcjs abríveis para produzir uma pressão, sobre eles depois de fechados.

O mecanismo de fechamento de contatos pode ser arranjado, de modo que a velocidade na qual a energia mecânica acumulada é liberada pelo acumulador de energia mecânica seja maior que a velocidade na qual a energia é acumulada pelo acumulador de energia mecânica.

Similarmente, o acumulador de energia mecânica pode ser arranjado para liberar energia mecânica em um período de tempo mais curto que aquele levado pelo acumulador de energia mecânica para acumular energia mecânica a partir da operação do atuador de fechamento.

Assim, c) acumulador de energia mecânica é capaz de fechar os contatos mais rapidamente que se a energia mecânica, a partir do atuador de fechamento, fosse usada diretamente para fechar os contatos.

O atuador de fechamento pode ser um atuador manual, i.e. como usado em MCBS convencionais.

No entanto, o atuador de fechamento preferivelmente é um atuador elétrico operável para fechar contatos, tal como um motor elétrico.

O atuador elétrico e mecanisrno de fechamento de contatos, por conseguinte, podem ser descritos em conexão com o segundo aspecto da presente invenção.

Os inventores descobriram que o acurnulador de energia rnecânica pode ser particularmente interessante se o atuador de fechamento for um atuador elétrico, uma vez que um fecihamento rápido dos contatos pode ser conseguido, mesmo em circunstâncias nas quais o atuador elétrico produz energia mecânica em taxas muito baixas.

O mecanismo de fechamento de contato pode incluir um merribro de obstrução móvel para obstruir o fechamento dos contatos.

O acumulador de energia mecânica pode ser arranjado para acumular energia mecânica a partir da operação do atuador de fechamento, se o membro de obstrução obstruir os contatos.

O acumulador de energia 5 mecânica pode ser arranjado para liberar energia mecânica se o membro de obstrução for deslocado da posição de obstrução.

O mecanismo de fechamento de contato pode ser arranjado de modo que a posição do membro de obstrução dependa da quantidade com qual o atuador de fechamento atuou, i.e. o quanto o motor girou, se o atuador de fechamento for um motor.

O mecanismo de fechamento de contatos pode ser arranjado para deslocar o membro de obstrução da posição de obstrução, de modo que uma pré-determinada quantidade de energia mecânica seja liberada pelo acumulador de energia mecânica.

O mecanismo de Eechamento de contatos pode ser arranjado de modo que a quantidade de energia mecânica acumulada no acumulador de energia mecânica dependa da quantidade na qual o atuador foi atuado.

Assim, o mecanismo de fechamento de contatos pode ser arranjado para deslocar o merribro de obstrução da posição de obstrução, de modo que uma pré-determinada quantidade de energia mecânica seja liberada, deslocando o membro de obstrução da posição de obstrução, se o atuador de fechamento atuou uma pré- determinada quantidade.

O mecanismo de fechamento de contato pode incluir um membro elástico que leva o membro de obstrução a obstruir os contatos.

Assim, o membro de obstrução obstrui os contatos a rnenos que se desloque da posição de obstrução, i.e. por outra parte do mecanismo de disparo.

O membro elástico pode ser arranjado para atuar sobre o membro de obstrução com uma força que se reduz à medida que o acumulador de energia mecânica acumula energia.

Assim, tornando mais fácil deslocar c) membro de obstrução da posição de obstrução, à medida que a quantidade de energia rnecânica acumulada aumenta.

Isto reduz a carga no atuador de fechamento, se o mecanismo de fechamento de contatos for arranjado para deslocar o membro de obstrução da posição de obstrução, se a energia mecânica acumulada no acumulador de energia mecânica exceder uma 5 pré-determinada quantidade.

O acumulador de energia mecânica pode ser arranjado para liberar energia mecânica acumulada para fechar os contatos, produzindo uma força que atua no contato móvel.

A força no contato móvel depende da velocidade na qual a energia mecânica acumulada é liberada pelo acumulador de energia mecânica, que, portanto, pode ser aumentada, liberando energia mecânica em uma velocidade mais alta, abreviando o tempo levado para fechar os contatos.

O contato móvel pode ser montado giratoriamente em torno de um pivot.

O contato móvel pode inoluir uma abertura alongada (oval) com o pivot passando através da abertura alongada.

A abertura alongada pode acomodar o movimento de translação do contato móvel, que pode ser interessante, por exemplo, para permitir energia mecânica ser acumulada, se a rotação do contato mÓvel for obstruída pelo membro de obstrução.

O acumulador de energia mecânica pode incluir uma primeira mola, arranjada para acumular energia mecânica a partir da operação do atuador de fechamento.

Uma mola é adequada como parte do acumulador de energia mecânica, porque uma mola tipicamente é capaz de liberar energia muito rapidamente, e, por conseguinte, fechar os contatos muito rapidamente.

A primeira mola pode ser uma mola de compressão.

O acumulador de energia mecânica pode incluir uma segunda mola arranjada para acumular energia mecânica a partir da operação do atuador de fechamento.

Usando duas molas, descobriu-se ser interessante configurar o acumulador de energia mecânica para fechar os contatos em uma desejada velocidade.

A segunda mola pode ser uma mola de torção.

Ademais, usando duas molas, perrnite perfilar as molas de modo que a carga no atuador de Eechamento seja

[ 27 configurada, de modo a corresponder aos requisitos do atuador de fechamento (para corresponder aos requisitos de torque de um atuador de fechamento). O acumulador de energia mecânica pode ser parte de um 5 mecanismo de abertura de contatos, em adição a ser parte do mecanismo de fechamento.

O acumulador de energia, portanto, pode ser arranjado de modo a liberar a porção da energia mecânica acumulada para abrir os contatos, se o mecanismo de abertura de contatos for disparado (depois 10 de usada a porção da energia mecânica acumulada para fechar os contatos). O mecanismo de abertura de contatos, que inclui o acumulador de energia descrito em conexão com outros aspectos da presente invenção.

Ademais, a presente invenção pode incluir qualquer 15 combinação de aspectos e componentes preferidos descritos aqui, exceto onde tal corribinação claramente não for admitida ou expressamente evitada.

Os mecanismos de abertura/fechamento de contato, mecanismos de disparo, e mecanismos de amplificação de 20 força não são limitados a q'ualquer tipo de mecanismos.

Tais mecanismos podem ter qualquer desenho adequado para m executar a função descrita, como deve ser parente àqueles habilitados na técnica.

Tais mecanismos tipicamente compreendem um ou mais componentes operavelmente 25 conectáveis, tais como, por exemplo, membros móveis alavancas, molas, e/ou atuadores.

Como deve ser aparente a partir da descrição, estes dispositivos compartilham componentes.

As configurações da nossa proposta serão discutidas com 30 referência aos desenhos anexos, nos quais: A figura 1 é um diagrama sirribólico de um primeiro MCB; A figura 2 é uma visca em planta em corte do primeiro MCB no estado "carregado"; A figura 3 é uma vista em perspectiva em corte do 35 primeiro MCB no estado "carregado"; A figura 4 é uma vista em perspectiva em corte do primeiro MCB no estado ."ligado", no qual a alavanca de disparo está ilustrada semitransparente; A figura 5 é uma outra vista em perspectiva em corte do primeiro MCB no estado "ligado" como visto a partir do lado oposto ao mostrado na figura 4; 5 A figura 6 é uma vista em pIanta em corte longitudinal do primeiro MCB no primeiro estado "desligado"; A fiqura 7 é uma vista em planta em corte de parte do ~ mecanismo de transferência de força do primeiro MCB; A figura 8 é uma vista em perspectiva em corte de um atuador eletromecânico do MCB; A figura 9 é uma vista em planta em corte de um segundo MCB no estado "ligado", no qual a alavanca de disparo está ilustrada corno semitransparente; A figura 10 é uma vista em planta em corte do segundo MCB no primeiro estado "desligado"; A figura 11 é uma vista ern perspectiva de um subconjunto de motor do segundo MCB; A figu.ra 12 é uma vista em perspectiva do mÓdulo de subconjunto de motor do segundo MCB, como visto a partir do lado oposto ao mostrado na figura 11; e A figura 13 é uma vista em perspectiva de um motor do segundo MCB.

A figura 1 mostra um primeiro MCB 11, tendo urri primeiro terminal 2 e um segundo terminal 4, que define trajetória de corrente principal 6 entre eles.

Um par de contatos abríveis 8, IO é localizado na trajetória de corrente principal 6. O primeiro MCB 1 inclui um mecanismo de disparo 20 para abrir os contatos 8, 10, se ocorrer uma condição de sobrecorrente.

O mecanismo de disparo 20 inclui uma unidade de controle 22, sensor de corrente 23, motor 25, mecanismo de fechamento de contatos 30a, mecanismo de abertura de contatos 30b, e mecanismo de gatilho 60. A unidade de controle 22 é arranjada para atuar no motor 22 para fechar os contatos 8, 10 através do mecanismo de fechamento de contatos 30a.

A unidade de controle também é arranjada para atuar no motor a abrir os contatos 8, 10 através do mecanismo de abertura de contatos 30b.

Erri adição, a unidade de controle 22 também pode operar o motor a carregar o mecanismo de disparo 20 suprindo energia mecânica ao mecanismo de abertura de contatos 30b 5 e ao mecanismo de gatilho 60, como será descrito em mais detalhes abaixo.

A unidade de controle 22 é arranjada para determinar se ocorreu uma condição de sobrecorrente, com base na informação do sensor de corrente 23, que detecta a corrente através da trajetória de corrente principal 6. Nesta particular configuração, o sensor de corrente 23 é urn transdutor de corrente que produz uma corrente para a unidade de controle 22, que representa a corrente na trajetória de corrente principal 6. Sensores de corrente são bem conhecidas não serão discutidos adicionalmente.

A unidade de controle 22 inclui capacitor (não mostrado) e sendo arranjada para produzir uma corrente de disparo a partir do capacitor, se for determinado que ocorreu uma condição de curto circuito, com base na informação do sensor de corrente 23. O mecanismo de gatilho 60 é operado pela corrente de disparo para disparar c) mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir os contatos 8, 10. A unidade de controle 22 é adicionalmente arranjada para operar o motor 25 para disparar o mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir os contatos 8, 10 se for determinado que ocorreu uma condição de sobrecarga com base na informação do sensor de corrente 23. Assim, cj mecanismo de abertura de contatos 30 é disparado independentemente do mecanismo de gatilho 60, se ocorrer uma condição de sobrecarga.

Isto ajuda a evitar c) desgaste no mecanismo de gatilho 60, no caso de uma condição de sobrecarga, onde o período de tempo para abrir os contatos é menos importante que na condição de curto circuito.

Como mostrado na figura 1, o mecanismo de gatilho 60 inclui um atuador eletromecânico 61 e um mecanismo de transferência de força 70. O atuador eletromecânico 61 sendo arranjado para ser operado pela corrente de disparo a partir da unidade de controle 22, de modo a produzir urria primeira força de gatilho.

O mecanismo de 5 transferência de força 70 é arranjado para produzir uma segunda força de gatilho, a segunda força de gatilho maior que a primeira força de gatilho, se a primeira força de gatilho tiver sido produzida.

Assim, o mecanismo de transferência de força 70 transforma a primeira força de gatilho na segunda força de gatilho.

O mecanismo de transferência de força 70 acopla o atuador eletromecânico 61 no mecanismo de abertura de contatos 30b, de modo que a segunda força de gatilho dispare o mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir os contatos 8, 10. A segunda força de gatilho também ajuda mecanicamente a abrir os contatos 8, 10 com o mecanismo de abertura de contatos 30b, que ajuda a evitar a solda dos contatos 8, 10, em caso de sobrecorrente de curto circuito.

As figuras 2 a 8 mostram q primeiro MCB 1 em mais detalhes.

O primeiro MCB 1 será descrito agora no estado "carregado", como mostrado nas figuras 2 e 3. As direções horária e anti-horãria são definidas na figura 2, a menos que expresso de outra forma.

O primeiro MCB 1 inclui um alojamento de plástico 12. O alojamento 12 é provido em duas metades (uma delas não mostrada nos desenhos), que são rebitadas através dos furos de rebite 13. A superfície externa do alojamento 12 define um recesso 14, para montar o MCB em um trilho,

tipicamente usado em painéis de disjuntores.

O primeiro terminal 2 e o segundo terminal 4 do primeiro MCB são providos como terminais roscados em extremidades opostas do alojamento 12. Nesta configuração, o primeiro terminal 2 é um terminal de carga para conectar uma carga a ser energizada por uma fonte e o segundo terminal 4 é um terminal de linha para conectar a fonte.

No entanto,

em outras configurações, o primeiro terminal 2 é o terminal de línha e o segundo terminal 4 é o terminal de carga.

Em qualquer caso, a trajetória de corrente principal é parte da trajetória de corrente entre fonte e carga. 5 Um contato fixo 8 é provido como uma tira de condutor montado no alojamento 12. O contato móvel 10 é provido como um braço montado giratoriamente no alojamento por um pivot de contato móvel lOa via uma ranhura alongada ll (ver figura 5) no contato móvel 10. A ranhura alongada 11 acomoda um movimento de translação do contato móvel 10 em relação ao pivot lOa.

Nesta configuração, o contato móve1 10 inclui uma pastilha (pad) de contato (cobre revestido de prata) para contatar o contato fixo 8. Em outras configurações, o contato móvel 10 inclui uma pastilha de condutor.

O contato fixo 8 é conectado ao primeiro terminal 2 através de uma trajetória tortuosa de condutor 6a.

O contato móvel 10 é conectado ao terminal de carga através de uma trajetória tortuosa de condutor 6b.

As trajetórias tortuosas de condutor 6a, 6b formarn a trajetória de corrente príncipal 6 do MCB, na qual os contatos 8, 10 se localizam.

Os contatos 8, 10 podem ser fechados, girando o contato móvel 10 na direção horária em direção ao contato fixo 8, e podem ser abertos pela rotação do contato móvel 10 na direção anti-horária, afastando q contato mÓvel lO do contato fixo 8. Com os contatos 8, 10 fechados, a corrente passa através da trajetória de corrente principal 6. Quando os contatos 8, 10 estão abertos, a corrente não passa através da trajetória de corrente principal 6. O primeiro MCB 1 inclui canais de arco 16 e placas extintoras de arco 17. Os canais (runners) de arco 16 são conectados aos primeiro e segundo terminais 2, 4, e se estendem em uma câmara extintora de arco do alojamento 12, na qual as placas extintoras de arco 17 se localizam.

No cascj de curto circuito, uma sobrecorrente de curto circuito muito intensa passa através da trajetória de corrente principal 6, formando um arco entre os contatos 8, 10, quando eles são abertos pelo mecanismo de abertura de contatos 30b.

Os canais de arco 16 transferem este 5 arco às placas extintoras de arco 17, que o extinguem.

Os canais de arco 16, placas extintoras de arco 17, e outros componentes do MCB, localizados sob a linha A-A na figura 2, são bem conhecidos, e não serão descritas adicionalmente.

O motor 25 é montado no alojamento 12 por uma placa de montagem de motor 26 (figura 1). O motor 25 tem um eixo 28 (figura 3) no qual um primeiro came 32 está montado.

O motor 25 é operável no modo "para frente" (forward) no qual o eixo 28 do motor gira na direção horária e 1-5 também "em reverso", onde o eixo do motor 25 gira na direção anti-horária, como vísto da extremidade do motor 25 a qual o primeiro came 32 está montado.

Em algumas configurações, o motor 25 é um motor de corrente contínua de engrenagem com relação 324:1 e 2Q torque 50 mNm ern operação intermitente, e fornecido pela Faulhaber Group, por exemplo.

Outros motores podem ser adequados.

O mecanismo de fechamento de contatos 30a inclui um primeiro came 32, segundo came 34, mola de segundo came 35, conexão (link) 36, alavanca de disparo 42, molas de contato móvel 44, 46, cursor 50, alavanca de cursor 52, membro de obstrução 54, e mola de membro de obstrução 56. O mecanismo de abertura de contatos 30b compartilha muitos componentes com o mecanismo de fechamento de contatos.30a e inclui segundo came 34, mola de segundo came 35, conexão (link) 36, trava 38, alavanca de disparo 40, mola de alavanca de disparo 42, e molas de contato móvel 44, 46. O primeiro came 32 está montado no eixo 28 do motor 25, de modo que q eixo 28 gira o primeiro came 32 na mesma direção do came 28. Assim, a operação do motor 25 no modo "para frente" gira o primeiro came 32 na direção horária e a operação do motor 25 "em reverso" gira o primeiro came na direção anti-horária, como visto a partir da extremidade do motor 25, na qual na qual o primeiro came 32 está montado. 5 O segundo came 34 é giratoriamente montado no alojamento 12 em um pivot 34a girando entre uma posição retraída da figura 2 e a posição estendida da figura 4. O segundo came 34 é posicionado de modo que operação do motor 25, no modo "para frente" Eaz o primeiro came 32 engatar o segundo came 34, fazendo que o segundo came 34 gire na direção anti-horária para a posição estendida.

A mola de segundo came 35 (figura 5), (mola de torção) leva o segundo came para a posição retraída- A conexão 36 conecta o segundo came 34 à trava 38, 1-5 de modo que a rotação do segundo came 34 em direção à posição estendida afasta a trava 38 do motor 25. A trava 38 é giratoriamente montada no contato móvel 10, por meio de um pivot 38a no contato móvel 10, de modo que a trava 38 gire em relação ao contato móvel.

A alavanca de disparo 40 é giratoriamente montado no pivot de contato móvel lOa, ao qual o pivot de contato móvel 10 é giratoriamente montado.

A mola de alavanca de disparo 42 (mola de torção) pressiona a alavanca de disparo na direção horária, de modo que, no estado "carregado" das figuras 2 e 3, a alavanca de disparo 40 engata a trava 38, a mantendo no recesso 40a na alavanca de disparo 40, impedíndo que a trava gire livremente em torno do pivot da trava 38a.

Como a trava 38 é mantida no recesso 40a na alavanca de disparo 40, a rotação do segundo came 34 em direção à posição estendida pressiona a trava (através da conexão 36) contra o contato móvel 10, girando o contato móvel 10 na direção horária, i.e. em direção ao contato fixo.

As molas de contato móvel 44, 46 incluem uma mola de compressão de contato móvel 44, e mola de torção de contato móvel 46 montada no alojamento 12. Com o primeiro MCB no estado "carregado" das figuras 2 e 3, ambas molas de contato de contato móvel 44, 46, provêem urrta força que afasta o contato móvel 10 do contato fixo 8, embora a força provida pela mola de compressão de contato móxrel atue através do pivot de contato móvel lOa. 5 Um indicador de contato positivo 48 é giratoriamente montado no alojamento 12 em um pivot e visível pelo lado de fora do primeiro MCB 1 através de uma janela no alojamento 12 (não mostrada). O indicador 48 inclui uma porção em U que engata deslizavelmente o pivot de trava 38a no contato móvel 10 (figura 5). O engate é feito de forma que a rotação do contato móvel 190 faz a rotação do indicador 48 apresentar uma prirneira cor (verde) através da janela, quando os contatos 8, 10 estão abertos, e uma segunda cor (vermelha) através da janela, quando os contatos 8, 10 estão fechados.

Assim, o indicador 48 permite que o usuário determine se 08 contatos 8, 10 estão abertos ou fechados, sem abrir o alojamento 12. Em adição a ser engatável com o segundo came 34, o primeiro came 32 é conectado (por um pino localizador ou projeção moldada) a um cursor 50, que é deslizavelmente montado em um canal na placa de montagem de motor 26. O cursor 50 é móvel entre a posição retraída da figura 3 e a posição estendida da figura 5. A conexão entre o primeiro came 32 e o cursor 50 provê que a operação do motor 25, no modo "para frente", leve o cursor 50 para a posição retraída.

O cursor 50 é conectado a uma alavanca de cursor 52 (figura 5) que é giratoriamente montada no alojamento 12 em um pívot.

O movimento do cursor 50 em direção à posição estendida gira a alavanca de cursor 52 na direção anti-horária, como na figura 5. O membro de obstrução 54 é deslizavelmente montado em um canal formado no alojamento 12. O membro de obstrução 54 se move para a posição de obstrução, na qual o membro de obstrução impede que o contato móvel 10 contate o contato fixo 8. Na posição "carregada" das figuras 2 e 3, o membro de obstrução 54, na posição de obstrução, é baixado em direção ao contato fixo 8, de modo a obstruir o contato m6vel 10. A figura 4 mostra c) membro de obstrução 54 erguido da posição de obstrução. A mola de membro de obstrução 56 é montada em uma 5 projeção no alojamento 12 (não mostrada) e engata urria projeção na alavanca de cursor 52 (figura 5). A mola de membro de obstrução 56 leva o membro de obstrução 54 para a posição de obstrução. No entanto, a rotação do segundo came 34 em direção à posição estendida (i.e. na direção anti-horária) faz o segundo came 34 engatar o membro de obstrução 54, de modo a superar a mola de membro de obstrução 56, assim, erguendo o membro de obstrução 54 da posição de obstrução, i.e. como mostrado na figura 5. A mola de membro de obstrução 56 é arranjada de modo a atuar sobre o membro de obstrução 54 com uma força elástica, que é reduzida quando o motor opera no modo "para frente". Assim, a força elástica agindo no membro de obstrução 54 é reduzida antes de o segundo came 34 engatar q membro de obstrução 54, para elevá-lo da posi.ção de obstrução. Assim, a carga sobre o motor 25 produzida pela mola de membro de obstrução 56 é reduzida. O atuador eletromecânico 61 é um atuador solenóide de travamento magnético. Como explicado acima, o atuador eletromecânico 61 é arranjado para ser operado por uma corrente de disparo, produzida pela unidade de controle

22. A operação o atuador eletromecânico 61 desloca a armadura 22 (figura 3) da abertura no atuador eletromecânico 61. O atuador eletromecânico 61 será descrito em mais detalhes, com referência à figura 8. O mecanismo de transferência de força 70 inclui alavanca de armar (reset) atuador 72, mola de disparo 74, alavanca de armar mola 76, alavanca de soltura (release) de mola 78, e pino de disparo 80. A alavanca de armar atuador 72 é giratoriamente montada no alojamento 12 em um pivot, e tem uma porção sobreposta à abertura no atuador eletromecânico 61, de modo que a armadura 62 do atuador eletromecânico 61 contata (atinge)

a alavanca de armar atuador 72, quando o atuador eletromecânico 61 é acionado pela corrente de disparo.

A mola de disparo 74 (figura 5) é uma mola de cornpressão montada em uma cavidade (não mostrada) no alojamento 12 e 5 ^ atua como acumulador de energia mecan1ca com respeito ao mecanisrno de transferência de força.

Com o primeiro MCB 1 no estado "carregado" das figuras 2 e 3, a mola de disparo 74 fica totalmente comprimida e, por conseguinte, carregada, i.e. armazenando energia mecânica.

A alavanca lO de armar mola 76 é posicionada na frente da mola de disparo 74 e giratoriamente montada no alojamento 12 em um pivot, de modo que a mola de disparo 74 gire a alavanca de armar mola 76 na direção anti-horária, como na figura 7, quando a mola de disparo 74 expande, i.e. liberando a energia mecânica armazenada.

A alavanca de soltura de mola 78 é giratoriamente montada no alojamento 12 em um pivot.

No estado "carregado" das figuras 2 e 3, a alavanca de soltura de mola 78 está na posição de bloqueio, onde o lábio 78a (figura 7) da alavanca de soltura de mola é posicionado na frente da alavanca de armar mola 76, impedindo que a alavanca de armar mola 76 gire.

Assim, com c) primeiro MCB 1 no estado "carregado", a alavanca de soltura de mola 78 impede que a mola de disparo 74 libere a energia mecânica armazenada.

Uma mola de alavanca de soltura 79 (mola de torção (figura 7)), move a alavanca de soltura de mola 78 para a posição de bloqueio.

Um membro 78b da alavanca de soltura de mola 78 se estende na alavanca de armar atuador 72 (figura 3) de modo que o movimento de rotação da alavanca de armar atuador 72, provocado pela operação do atuador eletromecânico 61, faz a alavanca de armar atuador 72 girar a alavanca de soltura de mola 78 na direção horária, como mostrado na figura 7, por conseguinte deslocando a alavanca de soltura de mola 78 da posição de bloqueio, de modo que o lábio 78a desobstrua a alavanca de armar mola 76 (figura 7) para permitir que a mola de disparo 74 Iibere a energia mecânica armazenada para disparar o mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir os contatos 8, 10, como será descrito em mais detalhes.

A alavanca de soltura de mola 78, por conseguinte, atua 5 como trava, com respeito à mola de disparo 74, que é liberada, deslocando a alavanca de soltura de mola 78 da posição de bloqueio.

A conexão 77 conecta a alavanca de armar mola 76 à alavanca de cursor 52 (figura 5) através da ranhura alongada na alavanca de armar mola 76. A ranhura alongada na alavanca de armar mola 76 acomoda o movimento da alavanca de armar mola 76, de modo q'ue a alavanca de cursor 52 e o cursor 50 ~ nao se movimentem, durante a expansão da mola de disparo 74. O pino de disparo 80 é deslizavelmente montado em um conjunto fixo de trajetória tortuosa de condutor 6a do alojamento 12, e posicionado entre a alavanca de armar mola 76 e a alavanca de disparo 40. A operação do motor 25 para fechar os contatos 8, 10 a partir do estado "carregado", como nas figuras 2 e 3, agora será descrita.

Para fechar os contatos 8, 10, a partir do estado "carregado", a unidade de controle 22 opera o motor 25 no modo "para frente", que faz girar o primeiro came 32 para engatar o segundo came 34, e fez girar o segundo came 34 em direção a sua posição estendida.

Quando o segundo came 34 gira, o segundo came 34 pressiona o contato móvel IO, via conexão 36 e trava 38, girando o contato móvel 10 na direção horãria em direção ao contato fixo 8. Durante esta operação, a conexão 36 e a trava 38 são movidas em direção às molas de contato mõvel 44, 46. No entanto, a trava 38 é impedida de desengatar da alavanca de disparo 40pla mola de alavanca de disparo 42, que gira a alavanca de disparo 40 na direção horária, de modo a seguir o movimentQ da trava 38 em direção às molas de contato móvel 44, 46. Embora o contato móvel 10 inicialmente gire em direção ao contàto fixo 8, o fechamento dos contatos 8, 10 é í'mpedido pelo membro de obstrução 54, movido para a posição de obstrução pela mola de membro de obstrução 56. O membro de obstrução 54, assim, impede o movimento 5 giratõrio contínuo do contato móvel 10, mas à medida que o segundo came 34 continua pressionando o contato móvel 10 via conexão 36 e trava 38, a ranhura alongada ll, ao longo da qual o pivot lO se estende, acomoda o movimento de translação do contato móvel 10, em direção às molas de contato móvel 44, 46. As molas de contato mÓvel 44, 46 são arranjadas de modo a acumular energia mecânica a partir do motor 25 devido ao movirnento de translação do contato móvel 10, em direção às molas, à medida que a trava 38 pressiona o contato móvel 10. Como explicado, com o primeiro MCB 1 no estado "carregado" das figuras 2 e 3, as molas de estado móvel 44, 46 afastarn o contato móvel do contato fixo 8. C) movimento provido pelas molas de contato móvel 44, 46 direciona a trava ao segundo came 34, de modo que uma força, provida pelas molas de contato mÓvel 44, 46, é transmitida a partir do segundo came 34 ao longo do eixo geométrico da conexão 36. Assim, com o segundo came na posição retraída (ou próximo dela), a força que atua ao longo do eixo geométrico da conexão 36 traz o segundo came de volta para a posição retraída.

No entanto, à medida que o segundo came 34 continua a girar em direção a posição estendida, a força, a partir das molas de contato mõvel 44, 46, fica sobre-centrada em relação ao pivot 34a do segundo came 34 e, portanto, leva o segundo came para a posição estendida 34 com a mola de segundo came 35, como ilustrado na figura 4, onde a linha de ação da força ao longo do eixo geométrico da conexão 36 é indicada pelo número de referência 37. Uma vez que a força atuando ao longo do eixo geométrico da conexão 36 está sobre-centrada em relação ao pivot do segundo came 34a, segundo came 34, conexão 36, e trava 38 formam uma estrutura suporte, que suporta o pivot de trava 38a, de modo que o pivot de trava 38a se torne o pivot do contato móvel 10 (a ranhura alongada 11 acomoda o movimento de rotação do contato mõvel 10 em torno do 5 pivot de trava 38a). Uma vez que o pivot do contato móvel 10 tenha mudado para pivot de trava 38a, as forças 'providas pelas molas de contato móvel 44, 46 atuam para aproximar (ao invés de afastar) o contato rnÓvel 10 do contato fixo 8. lO À medida que o segundo came 34 se aproxima da posição . estendida, o segundo came 34 engata o membro de obstrução 54, de modo a superar a mola de obstrução 92, e erguer o membro de obstrução 54 da posição de obstrução, como mostrado na figura 4. Uma vez erguido o membro de obstrução da posição de obstrução, o contato móvel 10 é liberado para contatar o contato fixo 8 e, liberando uma porção da energia ^ E mecaníca acumulada armazenada nas molas de contato rnóvel 44, 46, para mover o contato móvel 10 em direção ao contato fixo 8, em urria velocidade essencialmente independentemente da velocidade operação do motor 25. As molas 44, 46, portanto, atuam como acumulador de energia mecânica com respeito ao mecanismo de fechamento de contatos 30b.

Uma parte da energia mecânica acumulada se mantém nas molas de contato móvel 44, 46, depois do fechamento dos contatos 8, 10, e provê uma força que pressiona os contatos 8, 10 entre si para prover uma pressão de contato.

Assim, o primeiro MCB 1 assume o estado "ligado", como mostrado nas figuras 4 e 5. A operação do motor 25 para disparar o mecanismo de abertura de contatos 30b (independentemente do mecanismo de gatilho 60) a abrir os contatos 8 e 10, a partir do estado "ligado", como nas figuras 4 e 5, agora será descrita.

Com o primeiro MCB 1 no estado "ligado", uma projeção 40b na alavanca de disparo 40 é localizada em uma porção de recesso do cursor 50. Para abrir os contatos 8, 10 com a operação do motor 25, a unidade de controle 22 opera o motor 25 "em reverso" para mover o cursor 50 uma pequena distância em direção à posição retraída.

Este movimento 5 do cursor 50 faz o cursor engatar a projeção 40b, de modo a girar a alavanca de disparo 40 na direção anti-horária.

A rotação da alavanca de disparo 40 na direção anti- horária desengata a trava 38 da alavanca de disparo 40 e libera a trava 38. Com a trava 38 liberada, a estrutura suporte (formada pelo segundo came 34, conexão 36, e trava 38), que suportava o pivot de trava 38a cede, e pivot de contato móvel IOa, de novo, se torna o pivot do contato móvel 10. Uma vez o pivot de contato móvel lOa tendo se tornado o pivot do contato móvel 10, as molas de contato móvel 44, 46, de novo, afastam o contato móvel 10 dos contatos fixos.

Como explicado acima, uma parte da energia mecânica acumulada se mantém nas molas de contato móvel 44, 367 depois do fechamento dos contatos 8, 10. Uma vez o pivot de contato móvel loa tendo se tornado o pivot do contato móvel 10, o remanescente de energia mecânica acumulada é liberada pelas molas de contato móvel 44, 46 abrindo os contatos 8, 10 e girando o contato móvel 10 a partir do contato fixo 6. As molas de contato móvel 44, 46, por conseguinte, atuam como acumulador de energia mecânica com respeito ao mecanismo de abertura de contatos 30b, liberando energia mecânica acumulada para abrir os contatos 8, 10. A energía mecânica usada pelas molas de contato m6vel 44, 46 para abrir os contatos 8, 10 foi suprida pelo motor 25 durante operação para fechar os contatos 8, 10, como descrito acima.

À medida que os contatos 8, 10 são abertos, qualquer arco formado entre os contatos 8, 10 é transferido pelo canal 17 para as placas extintoras 17, para ser extínto.

À medida que o contato móvel 12 gira na direção anti-

horária para a posição totalmente aberta, uma projeção lo'b (figura 4) no contato móvel engata uma projeção 72â (figura 3) na alavanca de armar atuador 72, para girá-la na direção horária, trazendo a armadura 62 de volta para a abertura do atuador eletromecânico 61, de modo a 5 rearmá-lo. Assim, o primeiro MCB 1 assume um primeiro estado "desligado", como mostrado na figura 6. Upia vez o primeiro MCB 1 tendo entrado no primeiro estado "desligado" na figura 6, a operação do motor 25 segue "em reverso" movendo o cursor 50 para a posição retraída, e girando o primeiro came 32 a partir do segundo came 34. À medida que o primeiro came gira, a mola do segundo carne 35 faz o segundo came 34 seguir o primeiro came 32, rnovendo o segundo came 34 para a posição retraída, 1'5 movendo a trava 38 (via conexão 36), de modo que a trava reengate a alavanca de disparo 40 se mantendo no recesso 4a da alavanca de disparo. Assim, o primeiro MCB 1 volta para o estado "carregado" mostrado nas fíguras 2 e 3. Uma vez o primeiro MCB 1 tendo retornado para o estado "carregado", os contatos 8, 10 podem ser refechados pela operação do motor 25, no modo "para frente", para fazer o primeiro MCB 1 voltar para o estado "ligado", como descrito acima. A operação do mecanismo de gatilho 60 para disparar o mecanismo de abertura de contatos 30b (independentemente do motor 25) a abrir os contatos 8, 10, a partir do estado "ligado" das figuras 4 e 5, agora será descrita. Para abrir os contatos 8, 10 via mecanismo de gatilho 60, a unidade de controle alimenta uma corrente de disparo a partir de seu capacitor para o atuador eletromecânico

61. Isto faz o atuador eletromecânico 61 deslocar a armadura 62 da abertura no atuador eletromecânico 61, e contatar a alavanca de armar atuador 72 para girar na direção anti-horária. Quando a alavanca de armar atuador 72 gira, a alavanca de armar atuador contata o membro 78b da alavanca de soltura de mola 78 e gira a alavanca de soltura de mola 78 na direção horária, para deslocar q lábio 78a da a1a"vanca de soltura de mola 78 da posição de bloqueio, de modo que a mola de disparo 754 se expanda rapidamente, liberando a energia mecânica acumulada para produzir uma força que 5 gíra a alavanca de armar mola 76 em uma alta velocidade na direção anti-horária, como na figura 7. Quando a alavanca de armar mola 76 gira em alta rotação, a alavanca de armar mola 76 move o pino de disparo 80, que, por sua vez, contata (atinge) a alavanca de disparo 40 com uma força considerável.

A rotação da alavanca de disparo 40 provida pelo pino de disparo 80 dispara o mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir os contatos 8, 10, como descrito acima.

Em adição a disparar do mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir os contatos 8, lO, o acionamento da alavanca de disparo 40 pelo pino de disparo 80 gira a alavanca de disparo 40 na direção anti-horária em alta rotação, fazendo a alavanca de disparo 40 engatar o contato móvel 10 de modo a girar rapidamente o contato móvel 10 a partir do contato fixo 8. Neste processo, um momento é transferido do pino de disparo 80 para o contato móvel 10 de modo a mecanicamente ajudar a abrir os contatos 8, 10. A assistência mecânica para abrir os contatos 8, 10 com o mecanismo de transferência de força 7C) é vantajosa, porque ajuda a reduzir o tempo que leva para abrir os contatos 8, 10, em resposta à condição de sobrecorrente e tarrbém ajuda a evitar a solda dos contatos 8, 10. Uma vez o mecanismo de gatilho 60 tendo disparado o mecanismo de abertura de contatos 30b a abrír os contatos 8, 10, o primeiro MCB assume um segundo estado "desligado", no qual os contatos 8, 10 estão abertos e o mecanismo de gatilho 60 não-carregado (porque a mola de disparo 74 liberou sua energia mecânica acumulada). O segundo estado "desligado" não sendo ilustrado.

A operação do mecanismo de disparo 60 para carregar o mecanismo de gatilho 60 a partir da segunda posição "desligado" será agora descrita.

Para carregar o mecanismo de gatilho 60, a unidade de controle 22 opera o motor 25 "em reverso", fazendo o cursor 50 passar para a posição retraída e girar a alavanca de cursor 53 na direção horária, como mostrado 5 na figura 5. À medida que a alavanca de cursor 52 gira na direção horária, como na figura 5, a conexão 77, conectada à alavanca de cursor 52, engata a alavanca de arrnar mola 76, e gira a alavanca de armar mola 76 na direção anti- lO horária, como mostrado na figura 5. Esta ação comprime a mola de disparo 74, e também permite que a mola de alavanca de soltura 79 traga a alavanca de soltura de mola 78 de volta para a posição de bloqueio, de modo que o lábio 78a da alavanca de soltura de mola 78 impeça a mola de disparo 74 de liberar sua energia mecânica acumulada.

Assim, a operação do motor 25 "em reverso" carrega o mecanismo de gatilho, suprindo energia mecânica à mola de disparo 74. O primeiro MCB 1 volta para o estado "carregado" mostrado das figuras 2 e 3. Para refechar os contatos 8, 10, e retornar o primeiro MCB para o estado "ligado", a unidade de controle 22 opera o motor 25 no modo "para frente", como descrito.

A figura 8 mostra o atuador eletromecânico 61 do primeiro MCB mais detalhadamente.

Como mostrado na figura 8, o atuador eletromecânico 61- se trata de um atuador solenóide de travamento magnético tendo uma caixa 63 que aloja armadura 62, bobina 64, mola de soltura 66, magneto de terras raras 68, e placa de magneto 69. A armadura se estende ligeiramente por uma abertura na estrutura 63 do atuador eletromecânico 61. A estrutura 63, armadura 62, e placa de magneto 69 são de aço carbono ou ferro fundido.

A mola de soltura 66 produz uma força de mola que atua sobre a armadura 62 para trazer a armadura para uma posição deslocada da abertura na caixa 63 do atuador eletromecânico 61. O magneto de terras raras 68 produz um campo magnético que é modificado pela placa de magneto 69, pa-ra produzir uma força de retenção, que atua sobre a armadura 62. A força de retenção equilibra a força de mola na ausência de corrente através da bobina 64. Assim, quando nenhuma 5 corrente é suprida à bobina 64, a armadura 62 fica presa no atuador eletromecânico 61. Como explicado acima, se a unidade de controle 22 determinar que ocorreu um curto circuito, então a unidade de controle 22 produz uma corrente de disparo que é suprida à bobina 64 do atuador eletromecânico 61. Na maior parte dos solenóides, uma corrente, que passa através da bobina do solenóide, produz um campo magnético que produz uma força, que atua na armadura para mover a armadura no solenóide.

Mas, no atuador eletromecânico 61 a corrente de disparo, que passa através da bobina 64 a partir da unidade de controle 22, tem polaridade, de modo que a corrente, passando através da bobina 64, produz um campo magnético que atua na arrnadura 62 com uma força que desequilibra a força de mola e a força de retenção, que atuam na armadura 62, fazendo a força de rnola superar a força de retenção.

Uma vez a força de mola superando a força de retenção, a rnola de soltura 66 atua na armadura 62 com uma força que desloca a armadura 62 da abertura, assim operando c) atuador eletromecânico 61. O rnagneto de terras raras 68 e placa de magneto 69, portanto, atuam como uma trava magnética com respeito ao atuador eletromecânico.

A trava sendo liberada pela força produzida pela corrente de disparo que passa através da bobina 64. A mola pressiona a armadura 62 do atuador eletromecânico 61 com uma força maior que a força da armadura 62, produzida pela corrente de disparo que passa através da bobina 64. Portanto, mola de soltura 66, magneto de terras raras 68, e placa magnética 69 podem ser tomadas como mecanismo de transferência de força, que transforma a força produzida pela corrente, que passa pela bobina 64, em uma força maior.

Esta amplificação de força ajuda o atuador eletromecânico 61 a reduzir o tempo que leva para o mecanismo de gatilho 60 disparar o mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir os contatos.

A figura 8 mostra o circuito magnético 68a do magneto de 5 terras raras 68, e circuito magnético 64a da bobina, quando a corrente passa através da bobina 64. Como mostrado na figura 8, estes circuitos magnéticos ficam na placa magnética 69. As espiras da bobina 64 podem variar de seção e número para alterar o número de ampére-espira e duração de pulso da descarga do capacitor da unidade de controle 22. A descarga do capacitor preferivelmente é maximizada para aumentar a magnitude da força de atuação e, portanto, minimizar q tempo que leva para atuador eletrol[[ecanLco ^ · 61 atuar em resposta a uma corrente de disparo.

Como explicado previamente, quando o mecanismo de abertura de contatos 30b disparou para abrir os contatos 8, 10, uma projeção lOb (figura 4) no contato móvel 12 engata uma projeção 72a na alauanca de armar atuador 72 para girar a alavanca de armar atuador 72, para retornar a armadura para o atuador eletromecânico 61, assim rea:rmando c) atuador eletromecânico 61, suprindo energia para voltar a comprimir a mola de soltura 66. As figuras 9 a 13 mostram um segundo MCB 101. Componentes do segundo MCB 101 idênticos àqueles do primeiro MCB recebem os mesmos números de referência e não serão discutidos adicionalmente.

A operação do segundo MCB 101 entre um estado "carregado" e um estado "ligado" e primeiro e segundo estados "desligado", se dá como discutido com respeito ao primeiro MCB 1. O segundo MCB 101 tem um motor 125 (figura 13) que é parte de um subconjunto de motor (figuras 11 e 12). O subconjunto 126 inclui um alojamento 127 que aloja o motor 125, o primeiro came 32, cursor 150, alavanca de cursor 52, atuador eletromecânico 61, alavanca de atuador eletromecânico 72, mola de disparo 74, alavanca de armar mola 76, alavanca de armar mola 78, e mola de alavanca de soltura 79. o alojamento 127 do subconjunto 126 inclui dedos de encaixe 127a que permitem que o motor 125 seja ajustado por encaixe no subconjunto do motor 126, através das 5 correspondentes projeções 125a no motor 125 (figura 13). Uma vez o subconjunto de motor 126 montado no alojamento 12 do segundo MCB 101, os dedos de encaixe 127a são suportados pelo alojamento 12 de modo a não fletirem e soltarem o motor 125. O alojamento do subconjunto do motor 126 define um número de furos 127b (figura 12), que permite que o subconjunto do motor 126 seja montado no alojamento 12m através dos correspondentes batoques no alojamento 12 (não mostrado). O subconjunto de motor 126, portanto, ajuda a simplificar o processo de montagem do segundo MCB 101. O cursor 150 do subconjunto MCB 101 funciona como o cursor 50 do primeiro MCB 1. No entanto, a forma do cursor 150 - tipo placa - aumenta a rigidez do cursor

150. O cursor 150 do segundo MCB 101 é deslizavelmente; montado em um canal formado entre o alojamento 12 do segundo MCB 101 e motor 125 e primeiro came 32, ao invés de erri uma placa de montagem de motor 26, como no primeiro MCB 1. A alavanca de cursor 52 conecta o cursor 150 via abertura no cursor 150. O suporte para o contato fixo 8 mostrado nas figuras 4, 6, 9, 10 é ligeiramente inclinado em direção ao contato móvel 10 ern relação ao suporte do contato fixo 8 como mostrado nas figuras 2, 3, 5. Este componente opcional ajuda a aumentar a distância entre a parte superior do suporte do contato fixD e o contato móvel 10. Aqueles habilitados na técnica, após uma leitura atenta da presente especificação, poderão efetuar várias mudanças, alterações, e subtrações de equivalentes, sem sair, contudo, do conceito amplo da presente invenção. Portanto, pretende-se que o escopo da presente invenção seja limitado apenas pelas reivindicações com referência à descrição e aos desenhos, e não sendo

'limitado, de nenhuma forma, às configurações descritas.

Por exemplo, embora as configurações descritas incluam um pino de disparo 80, que dispara um mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir contatos pela ação da alavanca de disparo 40, o pino de disparo 80 pode vir a ser omitido, de modo que a alavanca de armar mola 76 dispare o mecanismo de abertura de contatos 30b a abrir contatos pela ação da alavanca de disparo 40.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Disjuntor miniatura, caracterizado pelo fato de compreender: um par de contatos abríveis, localizado em uma 5 trajetória de corrente principal, entre um terminal de linha e um terminal de carga; e um mecanismo de disparo para abrir contatos, se ocorrer uma condição de sobrecorrente; e um motor elétrico operãvel para fechar os contatos via mecanismo de fechamento de disparo; sendo que o mecanisrno de disparo inclui um mecanismo de gatilho e um mecanismo de abertura de contatos, o mecanismo de gatilho sendo arranjado para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, se um sinal de disparo for produzido; um sensor de corrente arranjado para detectar a corrente que passa através da trajetória de corrente principal; e uma unidade de controle; - sendo que a unidade de controle é: arranjada para produzir o sinal de disparo para operar o mecanismo de gatilho para disparar o mecanismo de disparo a abrir os contatos, se for determinado que ocorreu uma condição de curto com base na inforrnação do sensor de corrente; e adicionalmente arranjada para operar o motor elétrico para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, independentemente do mecanismo de gatilho, se for determinado que ocorreu uma condição de sobrecarga.

2. Disjuntor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o mecanismo de abertura de contatos incluir um acumulador de energia mecânica, arranjado para liberar a energia mecânica acumulada para abrir os contatos, se o mecanismo de abertura de contatos for disparado.

3. Disjuntor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de:

- o mecanismo de abertura de contatos incluir uma trava arranjada de modo que o acumulador de energia mecânica libere energia mecânica acumulada para abrir os contatos, se a trava estiver liberada; e 5 - o mecanismo de gatilho ser arranjado para disparar o mecanismo de abertura de contatos liberando a trava.

4. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de I a 3, caracterizado pelo fato de q rnecanismo de gatilho incluir um atuador eletromecânico arranjado para ser operado pelo sinal de disparo para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, se o sinal de disparo for produzidcn

5. Disjuntor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o atuador eletromecânico incluir um solenóide.

6- Disjuntor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o atuador eletromecânico incluir um atuador solenóide de travamento magnético.

7. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de o mecanismo de gatilho incluim um atuador eletromecânico arranjado para ser operado por um sinal de disparo para produzir uma primeira força de gatilho; - um mecanismo de transferência de força arranjado para transformar a primeira força de gatilho em uma segunda força de gatilho, a segunda força de gatilho sendo maior que a primeira força de gatilho; - sendo que o mecanismo de transferência de força acopla o atuador eletromecânico a um mecanismo de abertura de contatos, de modo que a segunda força de gatilho dispare o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos.

8. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser arranjada para operar o motor para fechar os contatos via rnecanismo de fechamento de contatos.

9. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de o mecanismo de abertura de contatos compreender um 5 acumulador de energia mecânica, arranjado para acumular energia mecânica a partír da operação do atuador de fechamento, e, subseqüentemente, liberar a energia mecânica acumulada para fechar os contatos.

10. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de compreender um alojamento que aloja o motor elétrico, e de o alojamento do disjuntor seguir standard DIN 43880.

11. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a lO, caracterizado pelo fato de: - o mecanismo de disparo incluir um mecanismo de gatilho e mecanismo de abertura de contatos, sendo que o mecanismo de gatilho é arranjado para disparar o mecanismo de abertura de contatos a abrir os contatos, se ocorrer uma condição de disparo; - o motor elétrico ser operável para carregar o mecanismo de disparo para suprir energia mecânica ao acumulador de energia mecânica do mecanismo de disparo.

12. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de I a 11, caracterizado pelo fato de o motor elétrico ser operável em um primeiro modo, no qual um elemento rotativo do motor elétrico gira ern primeira direção, e um segundo modo no qual o elemento rotativo gira em uma segunda direção vertical oposta à primeira, sendo que o motor elétrico é operável no primeiro modo, para fechar os contatos, e no segundo modo para carregar o mecanismo de disparo.

13. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de o sinal de disparo ser uma corrente de disparo.

14. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de a unidade de controle incluir um acumulador de energia mecânica, arranjado para produzir a corrente de disparo.

15. Disjuntor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o acumulador de energia mecânica incluir um capacitor. 5

16. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reívindicações de 1 a 15, caracterízado pelo fato de a unidade de controle ser arranjada para determinar se uma condição de sobrecorrente ocorreu, com base em um valor limite.

17. Disjuntor, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de o valor limite ser ajustável.

18. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 17, caracterizado pelo fato de a unidade de controle ser arranjada para determinar se uma condição de sobrecorrente ocorreu, com base em uma corrente nominal, corrente de disparo instantânea, e/ou tipo de disparo instantâneo.

19. Disjuntor, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a corrente riominal, corrente de disparo instantânea, e/ou tipo de disparo instantâneo serem ajustáveis.

20. Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 19, caracterizado pelo fato de o motor elétrico ser um motor elétrico de engrenagem.