BR112015001793B1 - Disjuntor que inclui um primeiro contato e um segundo contato móveis um em relação ao outro - Google Patents

Disjuntor que inclui um primeiro contato e um segundo contato móveis um em relação ao outro Download PDF

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Abstract

disjuntor que inclui um primeiro contato e um segundo contato móveis um em relação ao outro. a presente invenção refere-se a um disjuntor de circuito que inclui um primeiro (1) e um segundo (2) contato móveis um em relação um ao outro entre uma posição aberta, na qual os contatos estão a uma distância um do outro, e uma posição fechada, na qual os contatos estão em contato elétrico entre si. o primeiro contato inclui um ou mais elementos de contato (3) adaptados para estar em contato elétrico com o segundo contato em que os contatos estão na posição fechada, e uma malha (8) feita de metal, disposta em contato térmico com os elementos de contato. a malha é disposta para circundar pelo menos parcialmente os elementos de contato para permitir que o calor seja conduzido dos elementos de contato até a malha.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[0001] A presente invenção refere-se a um disjuntor, o qual inclui um primeiro e um segundo contato móveis um em relação ao outro entre uma posição aberta, na qual os contatos estão a uma distância um do outro e uma posição fechada na qual os contatos estão em contato elétrico entre si.
TÉCNICA ANTERIOR
[0002] De modo geral, um dos contatos é estacionário e o outro contato é móvel em relação àquele. Embora, em algumas aplicações, ambos os contatos sejam dispostos de modo móvel um em relação ao outro. Normalmente, os contatos são circundados por um meio dielétrico, como gás ou líquido. Um dos contatos pode incluir vários elementos de contato, como lâminas de contato, adaptadas para estar em contato com o outro contato quando os contatos estiverem na posição fechada. O disjuntor pode incluir também uma montagem protetora eletrostática que circunda os elementos de contato.
[0003] Em disjuntores tanque vivo (LTB), os contatos estão alojados em isoladores de potencial de alta voltagem. Eles são exigidos para suportar até muitas centenas de amperes de carga de corrente contínua, embora não permitam que as partes que suportam a corrente excedam os limites recomendados de aumento de temperatura.
[0004] Requisitos satisfatórios de carga de taxa de corrente são geralmente alcançados por usar uma seção transversal de contatos de cobre suficientemente grande, alumínio ou uma combinação de ambos. A resistência de trajetória de corrente mais alta é normalmente encontrada nos principais pontos de conexão por contato entre os contatos. Esses pontos de contato são normalmente revestidos com prata para manter uma resistência elétrica mínima. O resfriamento dos pontos de contato e da trajetória de corrente é normalmente alcançado por convecção passiva natural do meio dielétrico que circunda os contatos. O resfriamento forçado é pouco prático em disjuntores devido ao custo e à confiabilidade.
[0005] Há um desejo de aumentar a taxa de corrente em disjuntores. Embora, a taxa de corrente desejada seja limitada pelas perdas de calor nos pontos de conexão por contato. O resfriamento por convecção passiva natural pode ser inadequado para estar de acordo com aumentos máximos de temperatura permitidos nos contatos.
[0006] Assim, deseja-se aumentar a dissipação de calor nos pontos de conexão por contato utilizando um projeto passivo confiável e de custo eficaz.
OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0007] O objetivo da presente invenção consiste em fornecer um disjuntor aprimorado com dissipação de calor aumentada nos pontos móveis de conexão por contato utilizando um projeto passivo de custo eficaz e confiável.
[0008] Esse objetivo é alcançado por um disjuntor de acordo com a presente invenção.
[0009] O disjuntor é caracterizado pelo fato de que o primeiro contato compreende uma malha feita de metal disposta em contato térmico com os elementos de contato que permite que o calor seja conduzido dos elementos de contato até a malha, a qual é disposta para circundar pelo menos parcialmente os elementos de contato e;
[0010] Uma malha de metal é uma barreira semipermeável feita de fios de metal. Por contato térmico entende-se que a distância entre a malha e os elementos de contato é tal que é permitido que o calor seja conduzido dos elementos de contato até a malha. O calor é conduzido na direção contrária aos pontos de contato para o meio dielétrico que circunda os contatos através da malha. A malha metálica aumenta dramaticamente a área de superfície nas proximidades dos pontos de contatos, e, assim, facilita a dissipação de calor de modo mais eficaz, embora não iniba desmedidamente o fluxo de convecção do meio dielétrico para dissipar o calor da área de contato.
[0011] A solução proposta tem os benefícios seguintes: - Passivo, sem partes móveis, sem manutenção. - Incorporada facilmente em projetos de contados existentes. - Montagem simples. - Custo baixo devido à única parte adicional, por exemplo, a malha metálica.
[0012] O termo disjuntor também abrange comutadores, disjuntores, interruptores e desconectores.
[0013] A presente invenção pode ser usada para qualquer tipo de disjuntor, como tanque vivo, tanque morto, GIS, voltagem alta, voltagem média e até mesmo voltagem baixa. A invenção é focada na dissipação de calor no contato devido ao fluxo de corrente, por isso é "independente" de qualquer tipo de voltagem em que o interruptor ou disjuntor seja usado.
[0014] A malha é disposta adequadamente para circundar pelo menos parcialmente os elementos de contato. Preferencialmente, a malha é disposta para circundar os elementos de contato circunferencialmente, assim, aumenta posteriormente a área de superfície nas proximidades dos pontos de contatos.
[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, a malha estende-se tanto na direção axial quanto na direção radial do primeiro contato. Assim, a dissipação de calor a partir dos pontos de contato é aumentada.
[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, a malha se estende pelo menos ao longo do comprimento dos elementos de contato na direção axial do primeiro contato. Assim, a área de superfície nas proximidades dos pontos de contatos é aumentada proporcionando uma dissipação de calor mais eficaz.
[0017] De acordo com uma modalidade da invenção, o primeiro contato compreende várias lâminas de contato adaptadas para estar em contato com o segundo contato quando os contatos estiverem na segunda posição e a dita malha estiver disposta em contato térmico com as lâminas de contato.
[0018] De acordo com uma modalidade da invenção, o primeiro contato compreende uma montagem protetora eletrostática que circunda os elementos de contato e disposto para que um espaço seja formado entre os elementos de contato e a montagem protetora eletrostática e a dita malha é posicionada no dito espaço. Essa modalidade utiliza um espaço de contato previamente existente que torna a solução de custo eficaz e não aumenta o tamanho do contato.
[0019] De acordo com uma modalidade da invenção, a montagem protetora eletrostática inclui uma parede que está voltada na direção contrária aos elementos de contato e a parede é dotada de aberturas para aprimorar o resfriamento do espaço. Assim, a dissipação de calor dos pontos de contato é aumentada.
[0020] De acordo com uma modalidade da invenção, a malha é entrelaçada.
[0021] De acordo com uma modalidade da invenção, a malha é feita de cobre, liga de cobre, cobre estanhado, cobre chapeado com prata, liga de cobre, alumínio, liga de alumínio, aço ou aço chapeado. Esses metais têm boas propriedades condutoras de calor.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0022] A invenção será explicada mais detalhadamente agora pela descrição de diferentes modalidades da invenção e com referência aos desenhos anexos.
[0023] A Figura 1 mostra um disjuntor de acordo com uma primeira modalidade da invenção em uma posição aberta.
[0024] A Figura 2 mostra um disjuntor mostrado na figura 1 em uma posição fechada.
[0025] A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal A-A através do disjuntor mostrado na Figura 2, em uma posição fechada.
[0026] A Figura 4 mostra um disjuntor de acordo com uma segunda modalidade da invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO
[0027] As Figuras 1 a 3 mostram um disjuntor 10 de acordo com a primeira modalidade da invenção. A Figura 1 mostra o disjuntor 10 em uma posição aberta e a Figura 2 mostra o disjuntor 10 em uma posição fechada. A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal A- A através do disjuntor 10 na posição fechada. O disjuntor 10 inclui um primeiro contato 1 e um segundo contato 2 móveis um em relação ao outro entre uma posição aberta, na qual os contatos estão a uma distância um do outro, como mostrado na Figura 1, e uma posição fechada, na qual os contatos 1 e 2 estão em contato elétrico entre si, como mostrado na Figura 2. Normalmente, um dos contatos é móvel e o outro contato é estacionário. Embora, seja possível também que ambos os contatos sejam móveis. O primeiro contato 1 inclui um ou mais elementos de contato 3 adaptados para estar em contato com o segundo contato quando os contatos estiverem na posição fechada. Os elementos de contato são fornecidos em uma extremidade do primeiro contato e, mais particularmente, os elementos de contato são fornecidos em uma extremidade do primeiro contato que está voltado ao segundo contato.
[0028] Nesse exemplo, o primeiro contato 1 é uma parte estacionária e o segundo contato 2 é uma parte móvel e a parte estacionária tem várias lâminas de contato 3 que deslizam sobre e fazem contato com uma superfície de contato compatível 5 da parte móvel 2. As lâminas de contato 3 são adaptadas para estar em contato com o segundo contato 2 quando os contatos estiverem na posição fechada. As lâminas de contato 3 são normalmente acionadas por mola para manter uma pressão por contato. Outros elementos de contato possíveis são, por exemplo, contatos “laminares”, contatos “laminares múltiplos”, contato de molas ou espirais, lâminas de contato acionadas por molas individuais.
[0029] O primeiro contato 1 inclui uma montagem protetora eletrostática 4 que circunda circunferecialmente as lâminas de contato e as cercam. Assim, as lâminas de contato 3 estão contidas dentro da montagem protetora eletrostática 4. Um espaço 6 é formado entre as lâminas de contato 3 e a montagem protetora eletrostática 4. Um espaço 6 tem um diâmetro d. Adicionalmente, os contatos 1 e 2 estão cercados em um alojamento (não mostrado) que inclui um meio dielétrico interruptor, por exemplo, um gás como SF6. O alojamento circunda os contatos e forma uma câmara de interruptor. O alojamento é, por exemplo, feito de um material isolante como porcelana. A parede da montagem protetora eletrostática 4 pode ser dotada de aberturas 7 para aprimorar o resfriamento do espaço e permitir um fluxo desimpedido do meio dielétrico interruptor e facilitar o resfriamento convencional passivo eficaz da área de conexão entre as lâminas de contato 3 e a superfície de contato 5 do segundo contato 2. Embora, as aberturas 7 sejam opcionais.
[0030] De acordo com a invenção, o primeiro contato 1 compreende a malha 8 feita de metal disposta em contato térmico com os elementos de contato 3. Por contato térmico entende-se que a malha é disposta próxima o suficiente dos elementos de contato para poder conduzir o calor dos elementos de contato para as proximidades. Embora seja preferido que a malha esteja em contato mecânico com os elementos de contato 3, a malha não precisa estar necessariamente em contato mecânico direto com os elementos de contato. A malha 8 é fornecida nas proximidades dos pontos de contato entre o primeiro contato e o segundo contato 1 e 2 quando o disjuntor estiver na posição fechada. A malha é disposta na parte externa dos elementos de contato 3. A malha 8 é disposta para circundar pelo menos parcialmente os elementos de contato 3. Preferencialmente, a malha 8 é disposta para circundar os elementos de contato 3 do primeiro contato 1. A malha 8 estende-se tanto na direção axial quanto na direção radial do primeiro contato 1. A malha 8 se estende pelo menos ao longo do comprimento dos elementos de contato 3 na direção axial do primeiro contato 1. A malha 8 se estende a uma distância r na direção radial do contato que depende do tamanho do contato.
[0031] Os elementos de contato são adaptados para estar em contato com uma superfície de contato compatível do segundo contato quando os contatos estiverem na posição fechada, e a malha estiver disposta nas proximidades dos pontos de contato entre os elementos de contato e a superfície de contato do segundo contato.
[0032] A malha é feita de um material, que é um bom condutor de calor e radiador de calor, e que também tem alguma flexibilidade e durabilidade para poder permanecer flexível durante as operações mecânicas de disjuntor. De modo adequado, a malha é feita de um metal como cobre, liga de cobre, aço ou equivalente. Nessa modalidade da invenção, a malha 8 é disposta no espaço 6 entre as lâminas de contato 3 e a proteção eletrostática 4. A malha metálica 8 aumentaria dramaticamente a área de superfície nas proximidades dos pontos de contatos e facilitaria a dissipação de calor mais eficaz, embora não iniba desmedidamente o fluxo de convecção do meio dielétrico para dissipar o calor da área de contato. A malha é uma barreira semipermeável feita de filamentos de metal conectados. Uma malha de metal pode ser, por exemplo, trançada, entrelaçada, soldada, ou expandida a partir do cobre, aço ou outros metais. A malha 8 se estende em três dimensões, e preenche preferencialmente o espaço 6 entre as lâminas de contato 3 e a proteção eletrostática 4. A malha 8 nesse exemplo é feita de fios de metal que são dispostos de modo emaranhado arbitrariamente.
[0033] A Figura 4 mostra outro exemplo de como a malha pode ser disposta. Uma lâmina de malha entrelaçada 14 é disposta no espaço 6 entre as lâminas de contato 3 e a proteção eletrostática 4. A malha entrelaçada foi enrolada em várias camadas 15 em volta do primeiro contato no espaço 6 entre as lâminas de contato 3 e a proteção eletrostática 4. A malha preenche a maior parte do espaço 6.
[0034] A presente invenção não é limitada às modalidades descritas, mas pode ser variada e modificada dentro do escopo das seguintes concretizações. Por exemplo, se o disjuntor não tiver nenhuma proteção eletrostática, a malha pode ser disposta do mesmo modo na parte externa dos elementos de contato e em contato térmico com os elementos de contato.

Claims (8)

1 . Disjuntor que inclui um primeiro contato (1) e um segundo contato (2) móveis um em relação ao outro entre uma posição aberta, na qual os contatos (1, 2) estão a uma distância um do outro, e uma posição fechada, na qual os contatos estão em contato elétrico entre si, o primeiro contato (1) inclui um ou mais elementos de contato (3) adaptados para estarem em contato com o segundo contato (2) quando os contatos (1, 2) estão na posição fechada, e o primeiro contato (1) compreende uma malha (8) feita de metal disposta em contato térmico com os elementos de contato (3), caracterizado pelo fato de que a dita malha (8) é disposta para circundar pelo menos parcialmente os elementos de contato (3).
2 . Disjuntor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita malha (8) se estende em direção tanto axial quanto radial do primeiro contato (1).
3 . Disjuntor, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a dita malha (8) pelo menos se estende ao longo do comprimento dos elementos de contato (3) na direção axial do primeiro contato (1).
4 . Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro contato (1) compreende uma pluralidade de lâminas de contato (3) adaptada para estar em contato com o segundo contato (2) quando os contatos (1, 2) estão na segunda posição, e a dita malha (8) está disposta em contato térmico com as lâminas de contato.
5 . Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro contato (1) compreende uma montagem protetora eletrostática (4) que circunda os elementos de contato (3) e disposta de modo que um espaço (6) seja formado entre os elementos de contato (3) e a montagem protetora eletrostática (4), e a dita malha (8) está posicionada no dito espaço (6).
6 . Disjuntor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a montagem protetora eletrostática (4) inclui uma parede que está voltada na direção contrária aos elementos de contato (3) e a parede é dotada de aberturas (7) para aprimorar a ventilação do espaço (6).
7 . Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a malha (8) é entrelaçada.
8 . Disjuntor, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a malha (8) é feita de cobre, uma liga de cobre, cobre estanhado, cobre chapeado com prata, liga de cobre com estanho, alumínio, liga de alumínio, aço ou aço chapeado.
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