BR9900175B1 - cÂmara extintora de disjuntor com expansço auto-extintora, e uma carcaÇa de resina termoplÁstica. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÂMARAEXTINTORA DE DISJUNTOR COM EXPANSÃO AUTO-EXTINTORA, EUMA CARCAÇA DE RESINA TERMOPLÁSTICA".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A invenção refere-se a uma câmara extintora para um disjuntorde alta voltagem, encerrada em uma carcaça preenchida com um gás dealta resistência dielétrica, e contendo:contatos separáveis,

um dispositivo extintor de arco por auto-expansão do gásdepois que o arco tenha sido girado devido ao efeito de umcampo magnético gerado por uma bobina eletromagnética,dispositivos para que a câmara se comunique com o exte-rior da carcaça durante a fase de auto-expansão, depoisque os contatos se separaram,

- sendo que a carcaça isolante é formada por um conjuntode arremate de meias-camisas obtido pela moldagem deuma resina termoplástica,

e um dispositivo protetor feito de material plástico sobre aface interna da carcaça, para proteger esta última contraos efeitos do arco, sendo que o material plástico do dispo-sitivo protetor tem uma resistência térmica maior do que ada resina termoplástica das duas meias-camisas.

Nos disjuntores com expansão auto-extinguível e arco rotativo,descritos marcadamente nos documentos US-A-5.166.483 e EP-A-768.692,a ocorrência do arco quando a separação dos contatos ocorre, causa umaumento acelerado da pressão do gás hexafluoreto de enxofre, SF6 contidono interior da carcaça, com a formação de um fluxo emergente de gás, atra-vés do canal tubular do contato móvel. O volume interno da carcaça, e odiâmetro do canal de comunicação são calculados de modo a se obter umótimo fluxo de gás, permitindo acelerada extinção do arco. A carcaça iso-lante é geralmente feita de uma resina termorrígida baseada, por exemplo,em resina epoxídica, de preferência com a adição de cargas ou reforço naforma de partículas ou fibras, e agentes de endurecimento. A natureza daresina e a composição ponderai devem atender a requisitos específicos docomportamento do gás SF6 na presença de um arco. A carcaça deve, parti-cularmente, suportar a influência do arco e dos produtos da decomposiçãode SF6, de modo a não sofrer qualquer dano ou desgaste prematuro.

A fabricação de uma carcaça de resina termorrígida é consegui-da pela fundição da mistura da resina e das cargas. O custo dessa opera-ção de moldagem é muito alto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objeto da invenção é obter uma câmara extintora para umdisjuntor com expansão auto-extinguível, usando uma carcaça isolante quetem um baixo custo de fabricação.

A câmara extintora, de acordo com a invenção, é caracterizadapelo fato de que o dispositivo protetor é formado por duas blindagens feitasde material plástico, e que dispositivos articuladores cooperam com as ex-tremidades confrontantes das duas blindagens para efetuar a centralizaçãodas mesmas em relação ao eixo geométrico longitudinal da carcaça e paraaprimorar a resistência mecânica do acoplamento, sendo que esse disposi-tivo de articulação compreende um elemento centralizador na forma de umamatriz disposta dentro da carcaça no centro do plano da interface entre asduas meias-camisas.

De acordo com uma característica da invenção, a resina termo-plástica das duas meias-camisas é baseada em policarbonato. A camisaprotetora é formada por uma placa de poli(tetrafluoro-etileno), PTFE, previ-amente cortada e dobrada. A matriz do elemento centralizador é feita dematerial plástico rígido e compreende um par de sulcos posicionadores,para posicionar as duas blindagens.

De preferência, a placa de poli(tetrafluoro-etileno) da blindagemtem uma espessura uniforme, escolhida entre 0,5 mm e 3 mm, e compreen-de uma base ligada a quatro superfícies laterais por linhas de dobramento.A base da placa é dotada de um orifício circular para a operação da blinda-gem sobre uma protuberância disposta na placa das meias-camisas.BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Outras vantagens e características se tornarão mais claramenteaparentes através da descrição que se segue de uma modalidade da inven-ção fornecida somente como um exemplo não-restritivo, e representada pe-Ios desenhos apensados nos quais:

A Figura 1 é uma vista da seção transversal da câmaraextintora equipada com a carcaça, de acordo com a invenção;

A Figura 2 é uma vista em perspectiva da matriz centrali-zadora das blindagens protetoras;

A Figura 3 é uma vista da projeção vertical da matriz daFigura 2;

A Figura 4 é uma vista da seção transversal ao longo dalinha 4-4 da Figura 3;

-A Figura 5 indica uma placa de poli(tetrafluoro-etileno)cortada para formar uma blindagem protetora;

A Figura 6 é uma vista da seção transversal ao longo dalinha 6-6 da Figura 5;

A Figura 7 é uma vista detalhada, em escala ampliada, daFigura 6, representando as linhas de dobramento da placa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA

Na Figura 1, uma câmara extintora 10 para um pólo de um dis-juntor de alta voltagem do tipo expansão auto-extinguível compreende umacarcaça 12 feita de material isolante e preenchida com um gás de alta re-sistência dielétrica, notadamente hexafluoreto de enxofre, SF6. O espaçointerno da câmara extintora 10 contém um contato tubular móvel 14 operan-do em conjunto com um dispositivo estacionário de contato 16, associado auma bobina eletromagnética 18 para rodar o arco. O contato móvel 14 estálocalizado na extremidade de um tubo alongado 20, feito de material con-dutor, que é capaz de deslizar apertadamente através de uma das placas 22da carcaça isolante 12. A extremidade externa do tubo 20 está acoplada aum mecanismo acionador (não-representado) projetado para mover o con-tato móvel 14 entre uma posição fechada (figura 1) e uma posição aberta(figura 2).

O dispositivo estacionário de contato 16 é estendido por umperno condutor 24 com formato cilíndrico através da placa oposta 26, nadireção longitudinal da carcaça 12, e conectado com o exterior pela fita deconexão 28 do pólo. O tubo oco 20 permite que a câmara extintora 10 secomunique com o espaço externo da carcaça 12, tão logo os contatos 14 e16 se separem, para permitir a auto-expansão do gás.

A carcaça isolante 12 é formada por articulação das duasmeias-camisas 12A e 12B, cada uma delas fabricada pela moldagem deuma resina polimérica que tem boa resistência mecânica.

A bobina eletromagnética 18 usada para extinguir o arco com-preende um sarilho axial de espirais condutoras de cobre juntadas umas àsoutras e eletricamente conectadas em série por meio de parafusos fixadores30 com peças interpostas intercaladas feitas de material isolante. A facefrontal da bobina 18 é equipada com um trajeto 32 para migração do arco,sendo que esse trajeto 32 tem formato anular com um diâmetro interno ligei-ramente maior do que o diâmetro do contato móvel 14. A espiral posteriorem oposição à face frontal é conectada ao perno condutor 24 por braços desuporte 34 constituindo espaçadores de cobre que são separados do dispo-sitivo estacionário interno de contato 16 por intermédio das almofadas iso-lantes 36. Duas arruelas de aço 38 e 40 são afixadas pelos parafusos 30 àface posterior da bobina 18, depois da interposição das arruelas isolantes 41.

O dispositivo estacionário de contato 16 do disjuntor com ex-pansão auto-extinguível compreende três dedos de contato na forma desetores circulares, circunferencialmente dispostos para formar um contatooco cilíndrico. O diâmetro interno deste contato oco corresponde considera-velmente ao diâmetro externo do contato móvel 14, de modo que permita odeslizamento telescópico, respectivamente no começo do caminho deabertura e no final do caminho de fechamento do contato móvel 14.

As duas camisas 12A e 12B da carcaça 12, tendo seção trans-versai quadrada, são obtidas por meio de uma resina termoplástica, nota-damente baseada em policarbonato. Para proteger a superfície interna dacarcaça 12 contra os efeitos térmicos do arco gerado dentro da câmara ex-tintora 10, incorpora-se uma blindagem protetora 100 e 102, feita de mate-rial plástico com resistência térmica, a cada meia-camisa 12A e 12B. A blin-dagem 100 e 102 é de preferência obtida por uma placa de poli(tetrafluoro-etileno), PTFE1 previamente cortada e dobrada, para apresentar uma formaconjugada à seção transversal das camisas 12A e 12B.

Com relação às figuras 2 a 4, um elemento centralizador 104 éusado para a montagem extremidade-a-extremidade das duas blindagens100 e 102 dentro da carcaça 102. O elemento centralizador 104 é obtido poruma moldura 106 feita de material plástico rijo com seção transversal qua-drada, equipada com dois sulcos posicionadores 108 e 110 dispostos alter-nadamente ao longo dos dois lados da periferia da moldura 106. A seçãotransversal da moldura 106 é menor do que a seção transversal quadradada carcaça 12.

Nas figuras 5 a 7, a placa de poli(tetrafluoro-etileno), PTFE, decada blindagem 100 e 102, tem uma espessura uniforme de cerca de 1 mme compreende uma base 112 com seção transversal quadrada à qual jun-tam-se quatro superfícies laterais 114, 116, 118 e 120, pelo dobramento daslinhas 122. A base 112 da chapa pré-cortada 111 é dotada de um orifíciocircular 124 permitindo que a blindagem 100 e 102 seja posicionada sobre aprotuberância 126 e 128 (figura 1) disposta sobre a face interna das placas22 e 26 da carcaça 12.

As blindagens protetoras 100 e 102 são encaixadas na câmaraextintora 10 da seguinte maneira:

A primeira blindagem 100, cuja base 112 é suportada pela placa22, é encaixada na meia-camisa 12A que está equipada com o tubo condu-tor 20. A protuberância 126 entra, então, no orifício 124 e realiza o posicio-namento axial da blindagem 100. As quatro superfícies laterais 114, 116,118 e 120 da blindagem 100 estendem-se ao longo das faces internas quelimitam a seção transversal quadrada da meia-camisa 12A.A segunda blindagem 102 é encaixada na outra meia-camisa12B de uma maneira similar, depois que o conjunto formado pela bobina 18e pelo dispositivo estacionário de contato 16 tenha sido montado.

As duas blindagens 100 e 102 são juntadas uma na outra pormeio de um elemento centralizador 104 disposto dentro da câmara extintora10 no plano médio da interface entre as duas meias-camisas 12A e 12B naposição encostada. As duas meias-camisas 12A e 12B depois simplesmentetêm de ser finalmente afixadas por parafusos de fixação (não-repre-sentados), para formar uma proteção contínua eficiente sobre todas as fa-ces internas da câmara extintora 10. A presença da moldura centralizadora106 adicional permite que a conexão entre as duas blindagens 100 e 102seja reforçada.

É evidente que a invenção aplica-se a qualquer outra seçãotransversal da carcaça 12, particularmente para uma seção transversal ci-líndrica. A espessura da placa de poli(tetrafluoro-etileno), PTFE, pode sertambém adaptada para satisfazer a capacidade interruptora do disjuntor, epode estar compreendida entre 0,5 mm e 3 mm.

Claims (7)

1. Câmara extintora para um disjuntor de alta voltagem, encer-rada em uma carcaça (12) preenchida com um gás de alta resistência dielé-trica, e contendo:contatos separáveis (14 e 16),um dispositivo extintor de arco por auto-expansão do gásdepois que o arco tenha sido girado devido ao efeito deum campo magnético gerado por uma bobina eletromagné-tica (18),dispositivos para que a câmara (10) se comunique com oexterior da carcaça (12) durante a fase de auto-expansão,depois que os contatos (14 e 16) se separaram,sendo que a carcaça isolante (12) é formada por um con-junto de arremate de duas meias-camisas (12A e 12B) ob-tido pela moldagem de uma resina termoplástica,e um dispositivo protetor feito de material plástico aplicadosobre a face interna da carcaça (12), para proteger estaúltima contra os efeitos do arco, sendo que o materialplástico do dispositivo protetor tem uma resistência térmicamaior do que a da resina termoplástica das duas meias-camisas (12A e 12B), caracterizada pelo fato de que o dis-positivo protetor é formado por duas blindagens (100, 102)feitas de material plástico, e que dispositivos articuladorescooperam com as extremidades confrontantes das duasblindagens (100, 102) para efetuar a centralização dasmesmas em relação ao eixo geométrico longitudinal dacarcaça (12) e para aprimorar a resistência mecânica doacoplamento, sendo que esse dispositivo de articulaçãocompreende um elemento centralizador (104) na forma deuma moldura (106) disposta dentro da carcaça (12) nocentro do plano da interface entre as duas meias-camisas(12A, 12B).

2. Câmara extintora, de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zada pelo fato de que a resina termoplástica das meias-camisas (12A e 12B) é baseada em policarbonato.

3. Câmara extintora, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizada pelo fato de que a blindagem protetora (100 e 102) é obtida apartir de uma placa (111) de poli(tetraflúor-etileno), PTFE, previamentecortada e dobrada.

4. Câmara extintora, de acordo com qualquer uma das reivindi-cações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a moldura (106) tem umformato conjugado ao da carcaça (12).

5. Câmara extintora, de acordo com a reivindicação 4, caracteri-zada pelo fato de que a moldura (106) do elemento centralizador (104) éfeita de material plástico rijo e compreende um par de sulcos posicionadores(108 e 110), para posicionar as duas blindagens (100 e 102).

6. Câmara extintora, de acordo com a reivindicação 3, caracteri-zada pelo fato de que a placa de poli(tetraflúor-etileno) (111) da blindagem(100 e 102) tem uma espessura uniforme escolhida entre 0,5 mm e 3 mm, ecompreende uma base (112) unida a quatro superfícies laterais (114, 116, 118 e 120) por linhas de dobramento (122).

7. Câmara extintora, de acordo com a reivindicação 6, caracteri-zada pelo fato de que a base (112) da placa (111) é provida de um orifíciocircular (124) para a operação da blindagem (100 e 102) sobre uma protu-berância (126 e 128) disposta sobre a placa (22 e 26) das meias-camisas(12A e 12B)