BR112014033020B1

BR112014033020B1 - Aparelho de comutação para fechar um circuito elétrico de nível de tensão alto ou médio

Info

Publication number: BR112014033020B1
Application number: BR112014033020-4A
Authority: BR
Inventors: Daniel Johansson
Original assignee: Abb Technology Ltd
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2021-08-24
Also published as: JP5819029B2; JP2015528982A; EP2682971A1; RU2598897C2; MX2014015155A; AU2013286233B2; AU2013286233A1; RU2015103223A; CN104380413B; US20150194276A1; BR112014033020B8; WO2014005746A1; MX342369B; EP2682971B1; US9218923B2; BR112014033020A2; CN104380413A

Abstract

APARELHO DE COMUTAÇÃO PARA FECHAR CIRCUITO ELÉTRICO DE NÍVEL DE TENSÃO ALTO OU MÉDIO. A presente invenção refere-se a um dispositivo para indicar o estado de um aparelho de comutação elétrico que inclui um contato móvel (102) disposto de modo móvel entre uma primeira e uma segunda posição. O dispositivo compreende pelo menos um elemento de contato protuberante (4A, 4B) disposto no contato móvel, pelo menos um pino de contato (2A, 2B) disposto nas proximidades do contato móvel de modo que o dito elemento de contato se encoste ao lado do pino de contato quando o contato móvel está na primeira posição e o dito elemento de contato esteja a uma distância do pino de contato quando o contato móvel está na segunda posição, através da qual o elemento de contato e o pino de contato formam um comutador elétrico (10A, 10B) e uma disposição de detector (8) configurada para detectar quando o dito comutador elétrico é fechado e detectar, através disso, quando o contato móvel está na primeira posição.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para indicaro estado de um aparelho de comutação elétrico que inclui um contato móvel, que é móvel entre uma primeira e uma segunda posição.

TÉCNICA ANTERIOR

[002] Um aparelho de comutação pode ser um comutador para ofechamento rápido de um circuito elétrico, em particular de um nível de tensão médio ou alto. Tal aparelho de comutação tem normalmente dois contatos móveis um em relação ao outro. Normalmente, o movimento é linear. O movimento relativo pode ser executado pelo fato de que um dentre os contatos é móvel e o outro estacionário, ou pelo fato de que ambos os contatos são móveis.

[003] O uso de um aparelho de comutação, que inclui um contatomóvel em aplicações técnicas para abrir e fechar um circuito elétrico, é comum e difundido em muitos campos. Associado com o mesmo também está a necessidade de determinar se um aparelho de comutação particular está em um estado fechado ou aberto, por exemplo, para determinar se um dispositivo é seguro ao toque durante o serviço ou que uma operação, fechada ou aberta, foi executada completamente. Dentro da técnica, vários detectores e indicadores diferentes são conhecidos.

[004] No entanto, muitos detectores e indicadores de posiçãosofrem desvantagens que os tornam insuficientes em determinadas aplicações. Por exemplo, dentro da área de comutadores de rápido fechamento para aplicações de alta tensão, é crucial que o indicador opere de modo confiável em velocidade alta e aceleração alta. Muitos tipos de indicadores estão propensos a quebrar se usados em aplicações que exijam uma velocidade maior e aceleração alta. A velocidade relativa do contato de um comutador de fechamento rápido está normalmente na faixa de 10 m/s ou mais. No entanto, os microcomutadores comercialmente disponíveis podem resistir a apenas cerca de 1 m/s.

[005] O uso de detectores que são adaptados para o uso emvelocidade alta como um indicador óptico, por exemplo, também está conectado a desvantagens em algumas aplicações, devido à presença de partículas ou impurezas no aparelho de comutação que podem bloquear o sinal óptico usado pelo indicador e prejudicar, através disso, uma operação confiável.

[006] Atualmente, a solução é fazer uma manobra extra docomutador de fechamento rápido somente para garantir que o mesmo esteja em uma posição aberta antes do sistema seja colocado em serviço novamente.

[007] Portanto, há claramente uma necessidade de um indicadorou detector mais confiável e eficiente que possa funcionar em aplicações de velocidade alta sem o risco de quebrar ou entregar os resultados não confiáveis.

OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] O objetivo da presente invenção é eliminar ou pelo menosminimizar os problemas descritos acima. Isso é alcançado por um dispositivo para indicar o estado de um aparelho de comutação de acordo com a presente invenção.

[009] O dispositivo compreende pelo menos um elemento decontato protuberante disposto no contato móvel, um pino de contato disposto nas proximidades do contato móvel de modo que o elemento de contato esteja em contato com o pino de contato quando o contato móvel está na primeira posição e o elemento de contato esteja a uma distância do pino de contato quando o contato móvel está na segunda posição, através da qual o elemento de contato e o pino de contato formam um comutador elétrico e uma disposição de detector configurada para detectar quando o comutador elétrico está fechado e para detectar quando o contato móvel está na primeira posição. Adequadamente, o aparelho de comutação está em um estado aberto quando o contato móvel está na primeira posição e em um estado fechado quando o contato móvel está na segunda posição.

[010] O pino de contato pode ser feito muito robusto e pode resistira forças e tensões devido ao fechamento rápido do aparelho de comutação. Graças à invenção, um dispositivo de indicação simples, confiável e robusto é alcançado. Desse modo, o estado de um aparelho de comutação de fechamento rápido pode ser determinado como sendo seguro de se o comutador está aberto ou fechado e de que a operação é alcançada completamente.

[011] Desse modo, tendo capacidade para determinar com certezase o comutador está em uma posição aberta, pode-se tornar seguro manusear o equipamento, por exemplo, para finalidades de manutenção. Graças à construção robusta e simples, o dispositivo de indicação é confiável com uma vida útil longa e exige muito pouca manutenção.

[012] O dispositivo compreende uma parte mecânica e uma parteelétrica. A parte mecânica é o elemento de contato e o pino de contato e a parte elétrica é uma disposição de detecção. As duas partes podem ser posicionadas vantajosamente a uma distância uma da outra e conectadas entre si por um ou dois conectores isolados, como cabos. Sendo assim, uma disposição de detecção mais sensível, ou pelo menos uma parte principal da mesma, pode ser posicionada a uma distância segura do aparelho de comutação ao mesmo tempo em que a parte mecânica robusta é posicionada no interior do aparelho de comutação. Adicionalmente, graças à natureza mecânica da invenção e à possibilidade da montagem da parte mecânica no interior do aparelho de comutação, a presença de partículas de impureza não é prejudicial à operação da invenção.

[013] De acordo com uma modalidade da invenção, o dispositivocompreende uma fonte de alimentação e um primeiro resistor dispostos para formar um circuito elétrico fechado juntamente com o comutador elétrico formado pelo elemento de contato e pelo pino de contato. Preferencialmente, o primeiro resistor está disposto em série com o primeiro comutador para evitar o curto circuito quando o comutador é fechado.

[014] Por exemplo, o circuito elétrico está conectado eletricamenteao contato móvel através de uma estrutura de suporte. Por exemplo, se o contato móvel está conectado à terra, o mesmo potencial de terra pode ser usado no circuito elétrico. Mediante o uso do mesmo potencial elétrico como o contato móvel, como um aterramento local, o dispositivo de indicação exige apenas um conector isolado para conexão à disposição de detecção. Os componentes envolvidos no circuito são, em geral, componentes-padrão, que tornam a fabricação e a adaptação do dispositivo de indicação fáceis e rentável. Por ter capacidade para usar qualquer tensão disponível em uma localização particular com a invenção, a necessidade de transformadores ou adaptadores também é eliminada, tornando a invenção até mais conveniente e rentável.

[015] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposiçãode detector compreende uma unidade de medição disposta para medir a tensão ou a corrente no circuito, e a disposição de detector está configurada para detectar quando o contato móvel está na primeira posição com base no nível da tensão ou corrente medida. O nível de tensão/corrente pode ser medido pelo equipamento diferente conhecido. Isso é uma maneira simples de detectar o estado da unidade de comutação.

[016] De acordo com uma modalidade da invenção, o dispositivocompreende um ou dois elementos de contato protuberantes dispostos no contato móvel, um segundo pino de contato disposto nas proximidades do contato móvel de modo que um dentre um ou dois elementos de contato esteja em contato com o segundo pino de contato quando o contato móvel está na segunda posição e o um dentre um ou dois elementos de contato esteja a uma distância do segundo pino de contato quando o contato móvel está na primeira posição, através da qual o contato móvel e o segundo pino de contato formam um segundo comutador elétrico e a disposição de detector esteja configurada para detectar quando o segundo comutador é fechado e detectar, através disso, quando o contato móvel está na segunda posição. Essa modalidade torna possível também detectar quando o aparelho de comutação está no segundo estado.

[017] Embora seja possível usar o mesmo elemento de contatopara detectar tanto o estado aberto quanto o estado fechado, nem sempre é conveniente devido à falta de espaço no interior do aparelho de comutação.

[018] De acordo com uma modalidade da invenção, o dispositivocompreende um primeiro e um segundo elemento de contato dispostos no contato móvel a uma distância um do outro e o primeiro pino de contato mencionado está disposto de modo que o primeiro elemento de contato esteja em contato com o primeiro pino de contato quando o contato móvel está na primeira posição e o primeiro elemento de contato esteja a uma distância do primeiro pino de contato quando o contato móvel está na segunda posição e o segundo pino de contato é disposto de modo que o segundo elemento de contato esteja em contato com o segundo pino de contato quando o contato móvel está na segunda posição e o segundo elemento de contato esteja a uma distância do segundo pino de contato quando o contato móvel está na primeira posição. Essa modalidade torna possível reduzir a distância entre os pinos de contato e reduzir, consequentemente, a altura do espaço necessário para os pinos de contato.

[019] De acordo com uma modalidade da invenção, o segundocomutador elétrico é uma parte do circuito elétrico fechado.

[020] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposiçãode detecção está configurada para detectar se o contato móvel está na primeira ou segunda posição com base no nível da tensão/corrente medida.

[021] De acordo com uma modalidade da invenção, o segundocomutador está disposto em paralelo com o primeiro comutador mencionado e a fonte de alimentação, e o circuito elétrico compreende um segundo resistor disposto em série com o segundo comutador, formado pelo segundo pino de contato e o elemento de contato, para alcançar um nível de tensão e corrente diferenciado em comparação ao primeiro comutador e tornar possível detectar, assim, as diferentes posições.

[022] De acordo com uma modalidade da invenção, a disposiçãode detector está configurada para detectar quando tanto o primeiro comutador mencionado quanto o segundo comutador estão abertos e detectar, através disso, quando o contato móvel está em uma posição entre a primeira e a segunda posição e que um possível mau funcionamento tenha ocorrido. Essa modalidade torna possível detectar quando o contato móvel ficou preso em uma posição entre a posição aberta e a posição fechada.

[023] De acordo com uma modalidade da invenção, o pino decontato é acionado por mola, para aprimorar o contato entre o pino de contato e o elemento de contato no contato móvel.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[024] A invenção será agora descrita em mais detalhes com referência aos desenhos anexos, em que:

[025] A Figura 1 mostra uma vista geral em corte transversal deuma parte de um dispositivo para indicar o estado de um aparelho de comutação, de acordo com uma modalidade da invenção, com o aparelho de comutação em um primeiro estado;

[026] A Figura 2 mostra uma vista geral em corte transversal dodispositivo, de acordo com a Figura 1, com o aparelho de comutação em um segundo estado;

[027] A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal dodispositivo da Figura 1 e 2 em uma aproximação.

[028] A Figura 4 mostra um diagrama de circuito do dispositivo, deacordo com a Figura 1 a 3.

[029] A Figura 5 mostra um diagrama de circuito do dispositivo, deacordo com outra modalidade da invenção.

[030] A Figura 6 mostra outro exemplo de um dispositivo, deacordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[031] As Figuras 1 e 2 mostram um exemplo de um indicador deposição 1 montado em conexão com um aparelho de comutação 100. O indicador de posição 1 é uma parte de um dispositivo para indicar o estado de uma comutação. A ilustração é simplificada por questão de clareza a fim de focar nos aspectos que são relevantes para o entendimento da invenção. Desse modo, são omitidos os detalhes como o atuador para controlar a operação do comutador, o invólucro no qual o comutador é montado e outros componentes gerais. Os detalhes podem ser de qualquer tipo convencional e a necessidade pode não estar descrita no presente documento.

[032] O aparelho de comutação 100 tem um contato estacionário101 e um contato móvel 102 na forma de uma haste ou um tubo montado em um alojamento 103. Para fechar o comutador, o contato móvel 102 é ativado para realizar um movimento em direção ao contato estacionário 101 para conectar o contato estacionário 101 e o contato móvel 102. Para detectar se o aparelho de comutação está em um primeiro estado, que corresponde a uma posição aberta em que o contato móvel 102 não está em contato com o contato estacionário 101, conforme mostrado na Figura 1, ou em um segundo estado, que corresponde a uma posição fechada em que os contatos estacionários e móveis 102, 101 estão em contato entre si, conforme mostrado na Figura 2, um dispositivo de indicação, de acordo com a invenção, é usado. O aparelho de comutação inclui uma estrutura de suporte 12 para sustentar o contato móvel 102. A estrutura de suporte é conectada eletricamente ao contato móvel 102, que tem tipicamente um potencial de terra local. A estrutura de suporte inclui o alojamento 103 que circunda o contato móvel 102 e sustenta o contato móvel, em que um flange de fundo montado em barras condutoras 15 se estende em uma unidade de controle externa 14 para controlar os movimentos do contato móvel. Desse modo, a unidade de controle 14 e o contato móvel 102 têm o mesmo potencial de terra.

[033] O indicador de posição 1 compreende pelo menos um pinode contato, mas preferencialmente pelo menos dois pinos de contato 2A, 2B, que são montados de modo adjacente ao contato móvel 102 que também constitui um contato móvel para o dispositivo de indicação. No contato móvel 102 é montado pelo menos um elemento de contato protuberante, mas preferencialmente pelo menos dois elementos de contato 4A, 4B são montados de modo que um primeiro elemento de contato 4A se encoste ao lado do primeiro pino de contato 2A quando o contato móvel 102 está no estado aberto e um segundo elemento de contato 4B se encoste ao lado do segundo pino de contato 2B quando o contato móvel 102 está no estado fechado. O elemento de contato protuberante 4A, 4B estão dispostos no contato móvel e são feitos de um material condutor, preferencialmente o mesmo material do contato móvel. Os elementos de contato estão dispostos em contato elétrico com o contato móvel. Os elementos de contato também podem ser uma parte do contato móvel. Desse modo, o primeiro pino de contato 2A e o contato móvel 102 formam um primeiro comutador elétrico 10A e o segundo pino de contato 2B e o contato móvel 102 formam um segundo comutador elétrico 10B.

[034] Os elementos de contato 4A, 4B são preferencialmentecuneiformes para proporcionar uma operação segura e confiável dos pinos de contato 2A, 2B e permitir, desse modo, que os mesmos se movimentem em relação aos terminais 6A, 6B sem serem submetidos indevidamente ao desgaste e ruptura.

[035] Cada um dentre os primeiro e segundo pinos de contato 2A,2B é montado em um terminal 6A, 6B feito de um material condutor, de modo que o mesmo possa realizar um movimento linear em direção ao contato móvel 102 e estejam sempre em contato com o terminal 6A, 6B. Cada um dentre os terminais 6A, 6B é montado em uma manga isolante 6C, 6D feita de um material isolante. Além disso, o primeiro e o segundo pinos de contato 2A, 2B são pré-acionados por molas mecânicas convencionais 5A, 5B, respectivamente, que impulsionam os pinos de contato 2A, 2B em direção ao contato móvel 102.

[036] Cada um dentre os primeiro e segundo terminais 6A, 6Btambém compreende um primeiro e um segundo terminal de conexão 7A, 7B que pode estar conectado a componentes adicionais do dispositivo de indicação 1. O material usado por pinos de contato e por terminais é um material de metal condutor, como alumínio, cobre ou aço. Desse modo, pela disposição dos primeiro e segundo pinos de contato 2A, 2B dentro de um terminal 6A, 6B, que está conectado, emcontrapartida, aos terminais de conexão 7A, 7B, permite que os pinos de contato 2A, 2B estejam em contato elétrico com os terminais de conexão 7A, 7B. O contato móvel 102 está conectado a um potencial elétrico conhecido, preferencialmente a terra ou a um aterramento local (não mostrado). Conforme mostrado na Figura 2, os terminais 7A, 7B são conectados um ao outro por um resistor R1. O terminal 7A está conectado, por exemplo, a uma unidade de controle 14 do aparelho de comutação através de um cabo 3. A unidade de controle 14 inclui uma disposição de detector 8 configurada para detectar quando o primeiro ou o segundo comutadores são fechados e detectar, através disso, quando o contato móvel está na posição aberta ou posição fechada. Em uma modalidade alternativa, a unidade de controle também é configurada para detectar quando tanto o primeiro quanto o segundo comutadores são abertos e detectar, através disso, quando o contato móvel está em uma posição entre a primeira e a segunda posição. Essa modalidade torna possível detectar que um mau funcionamento tenha ocorrido, por exemplo, que o contato móvel se prendeu em uma posição entre a primeira e a segunda posição. A unidade de controle inclui circuitos lógicos para avaliar o estado do aparelho de comutação com base na saída da unidade de detecção 8C, na Figura 4. Em uma modalidade alternativa, a disposição de detector 8 pode estar localizada no exterior da unidade de controle 14.

[037] Na Figura 3, uma vista em corte transversal de umaaproximação da parte mecânica do indicador de posição 1 é mostrada quando o aparelho de comutação 100 está no segundo estado, isto é, uma posição fechada, conforme mostrado na Figura 2. Nessa posição, o segundo elemento de contato 4B se encosta ao lado do segundo pino de contato 2B de modo que o mesmo seja empurrado contra a mola pré- acionada 5B no interior do terminal 6B. Desse modo, o segundo elemento de contato 4B é conectado eletricamente ao segundo terminal de conexão 7B de modo que uma corrente possa fluir de um para o outro.

[038] Conforme pode ser visto na Figura 2, o primeiro pino decontato 2A não está em contato com o contato móvel 102, ou qualquer um dentre os primeiro e segundo elementos de contato 4A, 4B e, então, nenhuma conexão elétrica do primeiro terminal de conexão 7A para o contato móvel 102 é feita. Desse modo, em um estado fechado, o segundo comutador 10B está fechado e o primeiro comutador 10A está aberto.

[039] Se o contato móvel 102 e o aparelho de comutação 100estivessem em uma posição aberta, as condições poderiam ser invertidas de modo que houvesse uma conexão elétrica entre o primeiro terminal de conexão 7A e o contato móvel 102, mas não entre o segundo terminal de conexão 7B e o contato móvel 102. Desse modo, em um estado aberto, o primeiro comutador 10A está fechado e o segundo comutador 10B está aberto.

[040] Desse modo, em cada um dentre o primeiro e o segundoestado do aparelho de comutação 100, uma corrente pode fluir de um dos terminais de conexão 7A, 7B para o contato móvel 102, mas não o outro.

[041] A Figura 4 mostra um diagrama de circuito de um dispositivode indicação, de acordo com uma primeira modalidade da invenção. O dispositivo de indicação inclui o indicador de posição 1 e uma disposição de detecção 8 para detectar os estados dos comutadores 10A, 10B e, através disso, o estado do aparelho de comutação 100, conforme será descrito em mais detalhes mais abaixo. A disposição de detecção 8 compreende uma fonte de alimentação 8A e um resistor R2 conectados à fonte de alimentação 8A e uma unidade de medição 8C, como um voltímetro, que está disposto para medir uma tensão entre o resistor R2 e um potencial elétrico conhecido, como um aterramento local. Nesse caso, a unidade de controle está configurada para detectar se o contato móvel 102 está na primeira ou na segunda posição com base no nível da tensão medida. Os dois terminais detectores 8D, 8E são fornecidos para saída e entrada à disposição de detecção 8. A disposição de detector 8 pode ser uma parte da unidade de controle 14 do aparelho de comutação.

[042] Alternativamente, a unidade de medição 8C pode serconfigurada para medir a tensão sobre o resistor R2. Em uma modalidade alternativa, a unidade de medição 8C é um medidor de ampere que mede a corrente no circuito. O medidor de ampere pode ser disposto para medir a corrente em diferentes localizações na disposição de detector 8, como em série com o resistor R2 ou entre a fonte de alimentação 8A e o aterramento local. Nesse caso, a unidade de controle está configurada para detectar se o contato móvel 102 está na primeira ou na segunda posição com base no nível da corrente medida.

[043] A disposição de detecção 8 está conectada ao indicador deposição 1 através do primeiro dos terminais detectores 8D ao longo de um conector/cabo isolado 3 que é montado no primeiro terminal de conexão 7A, conforme mostrado pelo diagrama de circuito. O resistor R1 é fornecido entre o primeiro terminal de conexão 7A e o segundo terminal de conexão 7B. O contato móvel 102 é conectado, conforme foi mencionado anteriormente, à terra, a um aterramento local ou a outro potencial elétrico conhecido que é o mesmo que aquele cuja fonte de potência 8A está conectada. Essa conexão pode ser feita através da estrutura de suporte 12 do aparelho de comutação, conforme mostrado na Figura 2, ou por um conector separado.

[044] Os resistores R1, R2 são, preferencialmente, os resistoresde alto efeito, por exemplo, 1 kQ, 50 W, mas as propriedades dos mesmos podem ser variadas dependendo da aplicação particular e das propriedades da fonte de potência 8A. A fonte de potência 8A pode variar no intervalo de 5 a 500 V dependendo de outros componentes. Em geral, qualquer tensão adequada na localização pode ser usada e em que os resistores R1, R2 selecionados dependem dessa tensão. Como um exemplo, os resistores, em que a resistência R1=R2=25 kQ, são adequados para o uso com uma tensão de 50 V da fonte de potência 8A. Preferencialmente, os resistores são do mesmo tamanho.

[045] A unidade de controle 14 inclui circuitos lógicos, porexemplo, uma CPU, um PLC ou um FPGA, que são usados para avaliar o estado do aparelho de comutação com base nos níveis de tensão ou corrente medidos. A unidade de controle 14 é configurada para detectar se o contato móvel está na primeira ou na segunda posição com base no nível da tensão ou corrente medida.

[046] A operação do dispositivo de indicação será descrita agoraem mais detalhes com referência aos desenhos e a uma primeira, segunda e terceira modalidade preferencial da invenção.

[047] Em uma primeira modalidade preferencial, o dispositivo deindicação compreende o primeiro e segundo pino de contato 2A, 2B conforme mostrado na Figura 1 a 3 e o diagrama de circuito da Figura 4.

[048] Quando o aparelho de comutação 100 está em um primeiroestado, isto é, uma posição aberta, conforme mostrado na Figura 1, o primeiro elemento de contato 4A está em contato com o primeiro pino de contato 2A de modo que uma corrente possa fluir entre o primeiro terminal de conexão 7A e o contato móvel 102, o que significa que o primeiro comutador 10A está fechado. Determinando-se o estado do aparelho de comutação 100, uma diferença potencial será medida pelo voltímetro 8C, que corresponde à diferença potencial entre as extremidades do resistor R1. Se o segundo terminal de conexão 7B não estiver conectado ao contato móvel 102 e, consequentemente, o segundo comutador 10B estiver aberto, nenhuma corrente flui através do resistor R1 e, consequentemente, nenhuma diferença potencial é detectada pelo voltímetro 8C.

[049] Quando o aparelho de comutação 100 está em um segundo estado, isto é, uma posição fechada, conforme mostrado na Figura 2 e na Figura 3, o segundo elemento de contato 4B está em contato com o segundo pino de contato 2B de modo que uma corrente possa fluir entre o segundo terminal de conexão 7B e o contato móvel 102 e, consequentemente, o segundo comutador está fechado. O primeiro elemento de contato 4A não está em contato com o primeiro pino de contato 2A e, consequentemente, o primeiro comutador 10A está aberto. Nesse segundo estado, a corrente flui através do resistor R1. Se R1=R2, o nível de tensão medido pelo dispositivo de medição 8C é metade do nível de tensão da fonte de tensão 8A.

[050] A tensão dada pela fonte de potência 8A pode ser dequalquer magnitude e os resistores R2, R1 selecionados podem ser apropriados. É vantajoso escolher que a resistência do resistor R2 seja igual ao resistor R1 para facilitar a distinção entre o primeiro e o segundo estado. Assim, se a fonte de potência fornecer 10 V e as resistências forem iguais, um primeiro estado do aparelho de comutação 100 que corresponde a uma posição aberta fornecerá o potencial de 0 V no voltímetro, enquanto que um segundo estado fornecerá o potencial de 5 V.

[051] Se o aparelho de comutação 100 não funcionarcorretamente, de modo que, por exemplo, o contato móvel 102 esteja em uma posição em que nenhum dos elementos de contato 4A, 4B se encoste ao lado de um pino de contato 2A, 2B, nenhuma corrente pode fluir a partir de ambos os terminais de conexão 7A, 7B para o contato móvel 102. Graças à colocação do resistor R2, o voltímetro mostrará o mesmo potencial que aquele dado pela fonte de potência, isto é, 10 V no exemplo descrito acima. Visto que os dois resistores diferentes R2, R1 são usados, então, o mau funcionamento pode ser identificado claramente e não é confundido com qualquer um dentre o primeiro e o segundo estado.

[052] Em uma segunda modalidade preferencial, conformemostrado na Figura 5, o dispositivo de indicação 1 compreende apenas um comutador 10A que inclui um pino de contato 2, a saber o primeiro pino de contato 2A e apenas um elemento de contato que está disposto a estar em contato com o primeiro pino de contato 2A quando o aparelho de comutação 100 está em um primeiro estado que corresponde a uma posição aberta. Essa modalidade pode ser tornada mais rentável, visto que são exigidos poucos componentes e, além disso, o peso do dispositivo de indicação pode ser mantido muito baixo. Detectando-se a posição aberta, pode-se determinar se o mesmo é seguro tocar o equipamento, por exemplo, para operações de manutenção, e em muitas aplicações essas informações são suficientes para manusear e operar com segurança o aparelho de comutação 100. Assim, essa modalidade pode ser vista como uma versão particularmente simples e rentável do dispositivo de indicação, ao mesmo tempo em que ainda mantém todas as vantagens do conceito principal da invenção, a saber a confiabilidade e a velocidade alta do indicador.

[053] Nessa segunda modalidade, se uma fonte de potência 8A de10 V for usada, como no exemplo dado acima, a unidade de medição 8C pode detectar 0 V se o aparelho de comutação 100 está no primeiro estado, isto é, o estado aberto, e 10 V se não estiver. Nessa modalidade, tanto um estado fechado quanto um mau funcionamento devem fornecer o mesmo valor para a unidade de medição 8C.

[054] O diagrama de circuito para essa segunda modalidadepreferencial se difere daquele mostrado na Figura 4 pelo fato de o segundo comutador 10B e o resistor R1 são eliminados, deixando apenas o resistor R2 e o primeiro comutador 10A, juntamente com as conexões de entrada/saída (através do conector isolado ao ponto 8D e a conexão através da estrutura de suporte para o ponto 8E, respectivamente) no dispositivo de indicação 1.

[055] Graças à invenção de acordo com qualquer uma dasmodalidades, o estado de um aparelho de comutação de fechamento rápido pode ser detectado de uma maneira segura. Pela interação do contato móvel com os elementos de contato, os pinos de contato e as molas, o estado do aparelho de comutação pode ser detectado de uma maneira simples e robusta que pode sustentar as altas velocidades de comutação do contato móvel. Além disso, a presença de impureza ou partículas no contato estacionário 101 e no contato móvel 102 do aparelho de comutação 100, em geral, não afeta a operação do dispositivo de indicação 1 e, graças ao uso de um potencial elétrico como a terra ou um aterramento local para o contato móvel 102 e para a fonte de potência 8A, apenas um conector isolado é exigido a partir do dispositivo de indicação 1 para a disposição de detector 8, independentemente do número de pinos de contato. Desse modo, o espaço exigido no aparelho de comutação 100 e ao redor do mesmo para o dispositivo de indicação 1 e para o conector isolado é muito baixo. Visto que a pressão no interior de um invólucro do aparelho de comutação 100 pode ser muito maior, o uso de apenas um conector isolado também diminui o risco de escapamento dentro do invólucro.

[056] Deve-se notar que o dispositivo de indicação, de acordo coma invenção, pode funcionar com uma variedade de diferentes aparelhos de comutação que exigem apenas modificações menores. Assim, a invenção não deve ser vista como limitada ao tipo de aparelho de comutação descrito no presente documento. A invenção pode ser usada com aparelhos de comutação que usam tensão alta, intermediária e baixa e é, conforme foi descrito em detalhes acima, particularmente benéfica pelo fato de que é importante que o comutador opere em velocidade alta.

[057] A Figura 6 mostra outro exemplo de um dispositivo deindicação, de acordo com a invenção, que inclui um pino de contato 20 e uma pluralidade de elementos de contato 22A a 22C dispostos para detectar uma pluralidade de estados do contato móvel. Nesse exemplo, o contato móvel 102 foi dotado de três elementos de contato protuberantes 22 dispostos isolados eletricamente do contato móvel e conectados à terra através de resistores 24. Alternativamente, cada elemento de contato é conectado individualmente à terra com um resistor próprio. O dispositivo pode incluir diversos pinos de contato conectados em paralelo.A invenção pode ser variada de vários modos dentro do escopo das concretizações anexas. Por exemplo, o pré-carregamento dos pinos de contato pode ser feito com o uso de qualquer tipo de elemento de mola ou outro método de empurrar os mesmos contra a parte móvel, conforme será entendido facilmente pelo indivíduo versado na técnica. Além disso, a disposição de detector e o indicador de posição podem ser uma unidade integrada localizada no aparelho de comutação. Se desejado, o estado do aparelho de comutação pode ser determinado pelo dispositivo de indicação, conforme descrito acima, mas transferido por quaisquer meios adequados para um dispositivo ou unidade de controle remoto para análise, como um computador ou similares. Em uma modalidade alternativa, o mesmo elemento de contato no contato móvel pode ser usado para formar um comutador com o primeiro assim como o segundo pino de contato. O dispositivo pode ser estendido facilmente para detectar as posições adicionais adicionando-se somente mais pinos de contato e conectando-se os resistores àqueles pinos. Então, em outras modalidades da invenção, é possível ter três ou mais pinos de contato e uma ou mais partes de contato correspondentes para garantir a detecção de mais estados/posições. Como uma alternativa ao medidor de tensão, um medidor de ampere pode ser usado para medir a corrente no circuito e para determinar o estado do aparelho de comutação.

Claims

1. Aparelho de comutação (100) para fechar um circuito elétrico de nível de tensão alto ou médio, o aparelho (100) incluindo um contato móvel (102) disposto linearmente de modo móvel entre uma primeira e uma segunda posição, sendo que o aparelho (100) compreende um dispositivo para indicar o estado do aparelho de comutação (100), caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende- um primeiro e segundo elementos de contato protuberantes (4A, 4B) dispostos a uma distância um do outro no contato móvel (102),- um primeiro e um segundo pino de contato (2A, 2B) dispostos a uma distância dos contatos móveis (102), de modo que o primeiro elemento de contato (4A) se encoste no primeiro pino de contato (2A) e o primeiro pino de contato (2A) esteja em contato elétrico com o primeiro elemento de contato (4A) quando o contato móvel (102) está na primeira posição, e o primeiro elemento de contato (4A) esteja a uma distância do primeiro pino de contato (2A) quando o contato móvel (102) está na segunda posição, através do que o primeiro elemento de contato (4A) e o primeiro pino de contato (2A) formam um primeiro comutador elétrico (10A), e o segundo elemento de contato (4B) se encoste no segundo pino de contato (2B) e o segundo pino de contato (2B) está em contato elétrico com o segundo elemento de contato (4B) quando o contato móvel (102) está na segunda posição, e o segundo elemento de contato (4B) está a uma distância do segundo pino de contato (2B) quando o contato móvel (102) está na primeira posição, pelo que o segundo elemento de contato (4A) e o segundo pino de contato (2A) formam um segundo comutador elétrico (10B),- uma disposição de detector (8) configurada para detectar quando o dito primeiro comutador elétrico (10A) está fechado e detectar, através disso, quando o contato móvel (102) está na primeira posição, e para detectar quando o segundo comutador (10B) está fechado e detectar, através disso, quando o contato móvel (102) está na segunda posição, e a disposição de detector (8) compreende uma fonte de alimentação (8A) disposta para formar um segundo circuito elétrico juntamente com os ditos primeiro e segundo comutadores elétricos (10A, 10B), e- uma unidade de medição (8C) disposta para medir a tensão ou corrente no segundo circuito elétrico, e a disposição de detector (8) é configurada para detectar se o contato móvel (102) está na primeira posição ou na segunda posição com base no nível da corrente ou tensão medida.

2. Aparelho de comutação (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende um primeiro resistor (R2) disposto para formar um circuito elétrico fechado juntamente com o comutador elétrico (10A) e a fonte de alimentação (8A).

3. Aparelho de comutação (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro resistor (R2) está disposto em série com o dito primeiro comutador (10A) e sendo que o dito circuito elétrico compreende um segundo resistor (R1) disposto em série com o segundo comutador (10B).

4. Aparelho de comutação (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dito segundo comutador (10B) é disposto em paralelo com o dito primeiro comutador (10A) e a fonte de alimentação (8A).

5. Aparelho de comutação (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dita disposição de detector (8) é configurada para detectar quando tanto o primeiro comutador (10A) quanto o segundo comutador (10B) estão abertos ao mesmo tempo, e para detectar, através disso, quando o contato móvel (102) está em uma posição entre a primeira e a segunda posição.

6. Aparelho de comutação (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o dito circuito elétrico é conectado eletricamente ao contato móvel (102) através de uma estrutura de suporte (12).

7. Aparelho de comutação (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o pino de contato (2A, 2B) é acionado por mola.