BRPI0315615B1 - dispositivo de proteção contra as sobretensões com eletrodo móvel - Google Patents

Abstract

"dispositivo de proteção contra as sobretensões com eletrodo móvel". a presente invenção refere-se a um dispositivo de proteção contra as sobretensões ligado entre uma linha elétrica (50) e a terra (52), compreende um primeiro eletrodo de conexão (12), um segundo eletrodo de conexão (18) e um eletrodo de comutação (22) móvel entre uma posição de serviço, em contato com o primeiro eletrodo de conexão, e uma posição de comutação próxima ao segundo eletrodo de conexão. um dipolo elétrico (36) compreendendo por exemplo um varistor (10) e/ou um centelhador (38) que conecta o eletrodo móvel (22) ao segundo eletrodo de conexão (18). o eletrodo móvel (22) pode ser acionado por um mecanismo, um relé eletromecânico e/ou um circuito magnético (46) proporcionando repulsão quando a intensidade de corrente torna-se muito alta. a separação dos eletrodos (12, 22) produz um arco que limita a corrente que passa através do dipolo e, por comutação do segundo eletrodo de conexão (18), desliga o dipolo, assegurando assim sua proteção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE PROTEÇÃO CONTRA AS SOBRETENSÕES COM ELETRODO MÓVEL".

DOMÍNIO TÉCNICO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a uma aparelhagem destinada a desviar uma onda de corrente elétrica para a terra quando a tensão de uma linha ultrapassa um limite dado.

ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR

No documento DE 32 28 471 é descrito um dispositivo desse tipo, formado por dois ramos de circuito paralelos dispostos entre um terminal de entrada ligado a uma linha e um terminal de saída ligado à terra. Um dos ramos compreende um centelhador, o outro ramo um varistor. É sabido que o centelhador tem um tempo de resposta maior do que o varistor. Quando aparece entre os terminais uma pequena sobretensão característica de um raio situado a longa distância do dispositivo, o varistor se toma passante no espaço de alguns nanossegundos e a corrente escoa e dá lugar a uma colocação em serviço do centelhador, pois a tensão de iniciação do centelhador nunca é atingida. Quando aparece entre os terminais uma forte sobretensão, característica de um raio na proximidade imediata do dispositivo, o varistor reage primeiro mas a tensão nos terminais do centelhador é suficiente para que o centelhador se tome passante, o que permite limitar a corrente . que atravessa na seqüência o varistor. No entanto, o ramo do circuito que compreende o varistor permanece passante quando o centelhador entra em serviço. O varistor não é portanto protegido eficazmente em caso de onda de corrente de seqüência longa. Existe portanto um risco de degradação do varistor. Quando o varistor se degrada, ele deixa passar uma corrente de fuga em permanência. Além disso, ela apresenta o risco de não mais atingir a tensão de inicialização do centelhador. É portanto proposto inserir no ramo que compreende o varistor um meio de vigilância do estado do varistor, que assegura uma desconexão do ramo no qual se encontra o varistor quando as características do varistor se degradaram. Nesse caso, o dispositivo continua a funcionar em um modo degradado, onde a proteção só é assegurada pelo centelhador.

Por outro lado, o bom funcionamento do dispositivo é tributário de um emparelhamento cuidado pelos componentes, que garante uma faixa de recobrimento precisa entre o domínio de funcionamento do varistor e o do centelhador. É de fato indispensável que o varistor seja capaz de suportar tensões superiores à tensão de inicialização do centelhador, mas também que o varistor atinja rapidamente a tensão de inicialização do centelhador. Isso impõe a utilização de componentes de baixa dispersão das características corrente/tensão, e portanto que as características sejam relativamente constantes no tempo, daí um preço de custo elevado.

Para responder a esse segundo problema, foi proposto no documento DE 38 12 058 conectar uma impedância em série no ramo de circuito que compreende o varistor. As características da impedância são escolhidas de maneira cuidadosa para que a transição entre o modo de funcionamento com centelhador não passante e o modo de funcionamento com centelhador passante se faça de maneira relativamente insensível às variações características do varistor e do centelhador. No entanto, esse artifício não responde ao problema de envelhecimento prematuro do varistor.

No documento FR 1.052.741 é descrito por outro lado um pára-raios com transferência de arco que compreende dois eletrodos metálicos de potência situados à distância um do outro, e um eletrodo intermediário constituído por uma resistência semicondutora disposta em série com um dos eletrodos metálicos e que é saliente na direção do outro eletrodo metálico. Em caso de sobretensão, um arco de descarga se inicia primeiro na extremidade do eletrodo resistivo e depois migra para vir se iniciar em seguida entre os dois eletrodos metálicos. O eletrodo resistivo de um tal pára-raios se mantém em série para descargas de pequena amplitude e de curta duração e é curto-circuitado para descargas de grande amplitude ou de longa duração. Obtém-se assim uma certa proteção do eletrodo resistivo. É pelo menos isso o que é afirmado no documento. De fato, em certas condições de utilização, o arco pode se desdobrar ou ter um comportamento de oscilação entre o eletrodo resistivo e o eletrodo de potência ao qual ele é conecta- do. Além disso, se revela difícil definir com precisão a tensão de inicialização do dispositivo, que será tributária do estado de superfície do eletrodo resisti-vo e do eletrodo metálico que está em frente a ele, das características do eletrodo resistivo assim como de todos os parâmetros característicos da tensão disruptiva no gás no qual são mergulhados os eletrodos, a saber em primeira aproximação a distância entre o eletrodo resistivo e o eletrodo que está em frente a ele e a pressão do gás, mas também a forma dos eletrodos e as características do meio gasoso, permeabilidade, umidade, temperatura ou pressão.

EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO A invenção visa portanto propor um dispositivo de proteção contra as sobretensões, que não tenha os inconvenientes salientados acima. Mais precisamente, ela visa propor um dispositivo de proteção contra as sobretensões que possui um dipolo elétrico não-linear, notadamente com varis-tor, destinado a responder rapidamente às sobretensões que aparecem nos terminais do dispositivo, e meios para derivar as correntes muito altas diretamente para a terra sem passar pelo dipolo.

Com essa finalidade, a invenção tem como objeto um dispositivo de proteção contra as sobretensões, que compreende: - um primeiro eletrodo de conexão em ligação elétrica com uma primeira faixa de conexão, - um segundo eletrodo de conexão em ligação elétrica com uma segunda faixa de conexão, - um terceiro eletrodo de comutação de arco móvel ligado eletricamente com a segunda faixa de conexão, - uma câmara de extinção de arco que se abre para os primeiro e segundo eletrodos de conexão, - meios de acionamento do eletrodo móvel em relação ao primeiro eletrodo de conexão de uma posição de serviço para uma posição de comutação se afastando assim do primeiro eletrodo de conexão e se aproximando do segundo eletrodo de conexão, de modo que um arco elétrico estendido entre o primeiro eletrodo de conexão e o eletrodo móvel comuta entre o primeiro eletrodo de conexão e o segundo eletrodo de conexão quando o eletrodo móvel passa da posição de serviço para a posição de comutação, - um dipolo elétrico conectado de tal maneira que quando o eletrodo móvel está em posição de serviço, o dipolo elétrico é ligado ao eletrodo de comutação de arco por um lado e a primeira ou a segunda faixa de conexão por outro lado, e que quando o eletrodo móvel está em posição de comutação e que um arco elétrico é estendido entre o primeiro eletrodo de conexão e o segundo eletrodo de conexão, o dipolo elétrico está fora de circuito, o dipolo elétrico tendo uma resistência ôhmica que varia não-linearmente com a tensão aplicada ao dipolo, a resistência ôhmica sendo elevada quando a tensão é inferior a uma tensão de inicialização e diminuindo quando a tensão aumenta acima da tensão de inicialização.

Deslocando-se o eletrodo de comutação para a posição de comutação, cria-se em um primeiro tempo um arco elétrico entre o eletrodo móvel e o primeiro eletrodo de conexão, o que tem como efeito imediato limitar a corrente que atravessa o dipolo. Quando o eletrodo de comutação se aproxima da posição de comutação, o arco elétrico comuta entre os eletrodos de conexão, colocando assim o dipolo elétrico fora de circuito. Obtém-se portanto assim uma dupla proteção do dipolo.

Preferencialmente, o dipolo elétrico é conectado em série entre o eletrodo de comutação e a segunda faixa de conexão. O dispositivo obtido é nesse caso especialmente simples. É notadamente possível prever que o eletrodo móvel em posição de serviço esteja em contato com o primeiro eletrodo de conexão.

De acordo com uma variante alternativa, o dipolo elétrico é conectado em série entre o primeiro eletrodo de conexão e um quarto eletrodo fixo situado à distância do primeiro eletrodo de conexão e de tal maneira que o eletrodo móvel em posição de serviço é ligado eletricamente com o quarto eletrodo fixo.

Preferencialmente, o dispositivo possui por outro lado meios de indução eletromagnética de projeção para induzir em um arco elétrico for- mado entre o primeiro eletrodo de conexão e o eletrodo móvel esforços eletromagnéticos que tendem a projetar o arco na direção da câmara de extinção e/ou que tendem a fazer o arco comutar para o segundo eletrodo de conexão. Os meios de indução eletromagnética de projeção têm como função provocar o alongamento do arco, favorecendo a limitação da corrente sub-seqüente, e/ou favorecer a comutação do arco entre os eletrodos de conexão. Naturalmente, as forças que agem sobre o arco elétrico aumentam com a intensidade da corrente de arco, o que é favorável a uma boa limitação da corrente. O movimento do eletrodo de comutação não é necessariamente de grande amplitude e pode ser obtido por todos os meios apropriados. Preferencialmente, os meios de acionamento compreendem meios de indução eletromagnética de repulsão para induzir no eletrodo móvel atravessado por uma corrente esforços eletromagnéticos que tendem a acionar o eletrodo móvel para a posição de comutação. Os meios de indução eletromagnética de repulsão têm a vantagem, em relação a meios de acionamento puramente mecânicos, de serem muito rápidos. Na prática, os meios de indução eletromagnética de repulsão e de projeção serão os mesmos; tratar-se-á por exemplo de uma forma de laço dado no primeiro eletrodo de conexão.

De acordo com um modo especialmente vantajoso, os meios de indução eletromagnética de repulsão compreendem um circuito de acionamento magnético para canalizar na direção do eletrodo móvel em posição de serviço um fluxo magnético gerado por uma corrente elétrica que circula entre a primeira faixa de conexão e o primeiro eletrodo de conexão, de modo que quando uma corrente elétrica passa da primeira faixa de conexão para o eletrodo móvel, esforços eletromagnéticos são induzidos no eletrodo móvel, tendendo a acionar o eletrodo móvel na direção da posição de comutação. Nesse caso também, o circuito magnético poderá cumular uma função de meio de projeção do arco e uma função de acionamento do eletrodo móvel.

Os meios de acionamento podem compreender, eventualmente em combinação, notadamente: - um relé eletromecânico sensível à corrente que atravessa o primeiro eletrodo de conexão ou o eletrodo móvel; - um mecanismo munido de um órgão de manobra móvel entre uma posição de colocação em serviço a uma posição de colocação fora de serviço e uma ligação cinemática entre o órgão de manobra e o eletrodo móvel para acionar o eletrodo móvel em uma posição de seccionamento quando o órgão de manobra passa da posição de colocação em serviço para a posição de colocação fora de serviço; - meios de retomo elástico do eletrodo móvel para sua posição de serviço; - uma mola de acumulação, que se descarrega acionando o eletrodo móvel da posição de serviço para a posição de comutação.

Vantajosamente, o dipolo elétrico possui um varistor.

Alternativamente, é possível prever que o dipolo elétrico possui um centelhador. Também é possível prever que o dipolo elétrico possui um centelhador e/ou uma impedância conectados em série entre um varistor por um lado e a segunda faixa de conexão ou o eletrodo móvel por outro lado. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Outras vantagens e características se destacarão mais claramente da descrição que vai se seguir de modos especiais de realização da invenção, dados a título de exemplos não limitativos, e representados nos desenhos anexos nos quais: - as figuras 1 e 2 representam um dispositivo de proteção de acordo com um primeiro modo de realização da invenção, respectivamente em posição de serviço e em posição de comutação; - as figuras 3 e 4 representam um dispositivo de proteção de acordo com um segundo modo de realização da invenção, respectivamente em posição de serviço e em posição de comutação; - a figura 5 representa um dispositivo de acordo com um terceiro modo de realização da invenção, em uma posição de serviço; - as figuras 6, 7, 8 e 9 representam um dispositivo de proteção de acordo com um quarto modo de realização da invenção, respectivamente em posição de serviço, em posição de seccionamento, em uma primeira po- sição de comutação e em uma segunda posição de comutação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UM MODO DE REALIZAÇÃO

Nas figuras 1 e 2 é representado um dispositivo de proteção contra as sobretensões de acordo com um primeiro modo de realização da invenção. Na parte de dentro de uma caixa moldada 10 feita de matéria sintética isolante são dispostos um primeiro eletrodo de conexão 12 provido de um contato fixo 14 e ligado a uma primeira faixa de conexão 16, um segundo eletrodo de conexão 18 ligado a uma segunda faixa de conexão 20, e um eletrodo de transferência móvel 22 provido de um contato móvel 24, que pivota em tomo de um eixo fixo 26 de uma posição de serviço representada na figura 1, que assegura o contato entre os dois contatos 14,24, para uma posição de comutação representada na figura 2, na qual o eletrodo móvel 22 se encontra na proximidade do segundo eletrodo de conexão 18. Os dois eletrodos de conexão 12,18 estão situados à distância um do outro, e delimitam a embocadura de uma câmara de extinção de arco 30 munida de aletas de desionização 32. A segunda faixa de conexão 20 também é ligada ao eletrodo móvel 22 por intermédio de um ramo de circuito 34 que contém um dipolo elétrico de inicialização 36 constituído por um varistor 38 e um centelhador 40 dispostos em série. Esse dipolo 36 se caracteriza por uma tensão de inicialização aquém da qual a corrente que atravessa o dipolo é nula (resistência ôhmica infinita) e além da qual o dipolo se torna passante, com uma resistência ôhmica pequena. A presença do centelhador 38 permite garantir a ausência de corrente de fuga em caso de envelhecimento do varistor 36. o varistor 36 no que lhe diz respeito confere ao dipolo uma curva tensão-corrente adequada, cuja resistência ôhmica diminui progressivamente quando a tensão aumenta.

Um indutor 42 (meia espira ou bobinagem) é disposto em série entre a primeira faixa de conexão 16 e o eletrodo de conexão 12. Esse indutor 42 é enrolado em torno de um núcleo 44 que forma a base de um circuito magnético em U 46 do qual os ramos laterais enquadram o eletrodo móvel 22, assegurando um acoplamento eletromagnético. Uma mola de retorno 48 de pequena rigidez solicita o eletrodo móvel 22 no sentido horário na figura 1, na direção do eletrodo fixo 12.

Para fixar a idéia, foi representada a primeira faixa de conexão 16 conectada a uma linha elétrica 50 e a segunda faixa de conexão 20 à terra 52, ainda que a disposição inversa também possa ser considerada assim como outros esquemas mais complexos conhecidos pelo especialista dos dispositivos de proteção contra as sobretensões. O dispositivo funciona da seguinte maneira.

Na ausência de sobretensão na linha, a diferença de potencial entre as duas faixas de conexão 16, 20 é inferior à tensão de inicialização definida pelo dipolo de inicialização 36.0 dispositivo é não passante.

Quando sobrevêm uma sobretensão que ultrapassa a tensão de inicialização, o dipolo de inicialização 36 se torna passante e uma corrente começa a escoar da linha 50 para a terra 52, passando para isso pela primeira faixa 16, pelo indutor 42, pelo contato fixo 14, pelo contato móvel 24, pelo eletrodo móvel 22, pelo dipolo de inicialização 36 e pela segunda faixa 20. A sucessão da seqüência de proteção depende da intensidade da corrente que atravessa os contatos.

Se a intensidade da corrente não é muito elevada, o campo eletromagnético induzido é insuficiente para compensar a pressão de contato definida pela mola de retorno 48 e provocar uma elevação do contato móvel 24. Desde que a onda de corrente passou, a diferença de potencial nos terminais do dipolo de inicialização 36 passa de novo abaixo da tensão de inicialização e o dipolo de inicialização se torna de novo não passante. A corrente subseqüente é portanto cortada pelo dipolo de inicialização 36.

Se a intensidade é mais elevada, o campo eletromagnético induzido pela corrente que atravessa o indutor 42 é suficiente para compensar a pressão de contato definida pela mola de retorno 48 e projetar o eletrodo móvel 22 para a posição de comutação representada na figura 2. Um arco elétrico (em traços mistos finos na figura 2) se forma entre os contatos 14, 24 desde sua separação, e o pé do arco comutado se desloca rapidamente para o primeiro eletrodo 12. Pode acontecer que a intensidade da corrente não seja suficientemente grande para projetar o arco para a câmara mas nesse caso a repulsão eletromagnética impede pelo menos a recaída do eletrodo móvel. A corrente é nesse caso cortada pelo dipolo de inicialização, em série com o arco estendido entre os contatos. Se a corrente é muito grande, o campo magnético induzido pelo efeito de laço devido à forma do primeiro eletrodo, e pelo circuito magnético que concentra na proximidade do eletrodo móvel 22 o campo induzido pelo indutor 42, se toma rapidamente muito elevado, e o arco é empurrado para a câmara de extinção 30. O eletrodo móvel 22, se deslocando na direção de sua posição de separação, se aproxima do segundo eletrodo 18 e permite assim uma comutação do arco para o segundo eletrodo 18. Nesse momento, a corrente que circulava até aí pelo ramo 34 de circuito elétrico que contém o dipolo de inicialização 36, comuta também para o ramo formado pelo primeiro eletrodo 12, pelo arco elétrico, pelo segundo eletrodo 18 e pela segunda faixa de conexão 20. Essa comutação coloca fora de circuito o dipolo de inicialização 36 e permite preservar o mesmo.

Quando o dispositivo é submetido a uma onda de corrente ainda maior, do tipo corrente de raio direta, seguida por uma corrente subseqüen-te, um primeiro arco se forma entre os contatos 14, 24 quase instantaneamente e é projetado violentamente pelo efeito de laço eletromagnético até o fundo da câmara 30, antes mesmo que o eletrodo móvel 22 tenha atingido sua posição de separação, na proximidade do segundo eletrodo. Em um segundo tempo, uma corrente subseqüente aparece, que corresponde a um segundo arco cujo comportamento é comparável com o comportamento descrito nos parágrafos precedentes. Esse segundo arco se extingue nas condições descritas no parágrafo precedente.

Em todos os casos nos quais a corrente é suficientemente elevada para levantar o eletrodo móvel 22, a repulsão eletromagnética impede a recaída do eletrodo móvel 22 até que a corrente se anule no eletrodo móvel. Escolhe-se a massa do eletrodo móvel 22 e a rigidez da mola de retorno 48 em função do limite a partir do qual se deseja limitar a corrente no dipolo elétrico 36, mas também para assegurar que o eletrodo móvel não recaia sobre o primeiro eletrodo de conexão antes que o arco entre os eletrodos de conexão seja extinguido. Na prática, escolhe-se portanto um eletrodo 22 de inércia muito pequena, e uma mola de pequena rigidez.

Nas figuras 3 e 4 está ilustrado um dispositivo de proteção de acordo com um segundo modo de realização da invenção. Esse dispositivo tem uma constituição próxima do dispositivo do primeiro modo de realização, de modo que os mesmos sinais de referência foram tomados para designar elementos idênticos ou similares. Esse dispositivo possui, alojados em uma caixa 10 feita de material isolante, um primeiro eletrodo de conexão 12 ligado a uma primeira faixa de conexão 16, um segundo eletrodo de conexão 18 ligado a uma segunda faixa de conexão 20, um eletrodo móvel 22 que pivota em torno de um eixo fixo 26, e uma pastilha fixa condutora 60 que apresenta uma face 62 que constitui um eletrodo fixo (figura 4) em frente ao primeiro eletrodo de conexão 12 e uma face oposta 64 que constitui um eletrodo de contato sobre o qual repousa o eletrodo móvel. Os eletrodos são dispostos em frente a uma câmara de corte 30 munida de aletas de resfriamento 32. Os dois eletrodos de conexão 12,18 são confrontantes na entrada da camada de extinção de arco 30.

Entre o primeiro eletrodo de conexão 12 e a pastilha 60 é disposto um eletrodo de inicialização 66, comandado por um circuito de inicialização 68 que detecta uma diferença de potencial entre a primeira faixa de conexão 16 e a pastilha 60. Um relé eletromecânico 70 é disposto em frente ao braço pivotante. O relé 70 possui uma bobinagem 72 ligada em série entre a faixa de conexão 10 e o eletrodo fixo 12, uma culatra 74 que forma um circuito magnético, uma armadura móvel 76 prolongada por um percussor 78, e uma mola de retorno 80 da armadura móvel 76 para uma posição de repouso, na esquerda nas figuras 3 e 4. O eletrodo móvel 22 é ligado eletricamente com a segunda faixa de conexão 20 e com o segundo eletrodo de conexão 18 por intermédio de um ramo de circuito elétrico 34 que possui um dipolo elétrico 36 constituído por um varistor 40.

Em funcionamento, uma das faixas de conexão é ligada a uma linha elétrica 50 e a outra à terra 52. Em serviço, o dispositivo é não passan- te visto que o primeiro eletrodo de conexão 12 é disposto à distância do eletrodo 62 da pastilha 60. Se a diferença de potencial entre o eletrodo fixo e a pastilha ultrapassa um limite determinado pelo circuito de inicialização 68 e superior à tensão de inicialização do varistor 40, o eletrodo de inicialização 66 é levado pelo circuito de inicialização 68 a uma tensão tal que um arco é iniciado entre o eletrodo de inicialização 66 e um dos eletrodos 12, 62. Esse arco se estabelece imediatamente entre o eletrodo de conexão 12 e a pastilha 60, e a corrente elétrica encontra um caminho entre as faixas de conexão 16, 20, passando pelo eletrodo de conexão 12, pelo arco, pela pastilha 60, pelo eletrodo móvel 22 em posição de repouso e pelo varistor 36 que se tornou passante. A forma em laço do eletrodo 12 induz no arco esforços eletromagnéticos que propulsam o arco na direção da câmara 30. Devido a isso, o arco comuta diretamente para o segundo eletrodo de conexão e penetra dentro da câmara para se extinguir aí no final da onda de corrente. A extinção do arco abre o circuito e a linha se encontra isolada da terra. A duração total da vida do arco, de algumas dezenas de microssegundos, é suficientemente pequena para que o relé não intervenha, devido a sua inércia.

Em certas circunstâncias no entanto, um arco elétrico pode perdurar entre o primeiro eletrodo de conexão 12 e a pastilha 60, seja devido a uma corrente subseqüente, seja devido a uma degradação dos eletrodos com o tempo. Em um tal caso, o relé eletromecânico 70 é alimentado durante um tempo suficiente para acionar o equipamento móvel 76 do qual a extremidade 78 vem percutir o eletrodo móvel 22 e projetar o mesmo na posição de comutação, como representado na figura 4. o arco comuta então entre o eletrodo de conexão 12 e o eletrodo móvel 22 e depois entre os dois eletrodos de conexão 12,18 e se alonga até penetrar dentro da câmara. A partir do momento em que o arco comutou entre os dois eletrodos de conexão 12,18, o ramo de circuito que compreende o varistor 36 é colocado fora de circuito o que assegura a proteção do varistor 40. O arco é nesse caos livre para penetrar completamente dentro da câmara 30 onde ele encontra as aletas de desionização 32 que o resfriam e provocam sua extinção. Uma fixação pode ser prevista para impedir a recaída do eletrodo móvel 22. Um mecanismo de rearmamento pode ser previsto para permitir o retomo do eletrodo móvel e/ou do relé 70 para a posição de serviço.

Na figura 5 foi representado um dispositivo de acordo com um terceiro modo de realização da invenção, que só difere do dispositivo de acordo com o segundo modo de realização pela ligação específica do dipolo 36, entre o primeiro eletrodo de conexão 12 e a pastilha 60. Nesse caso, o varistor 40 do dipolo 36 se encontra em paralelo com o centelhador constituído pelo primeiro eletrodo de conexão 12, pela pastilha fixa 60 e pelo eletrodo de inicialização 66, de modo que a tensão de inicialização é comandada somente pelo dipolo 36, enquanto que no segundo modo de realização a tensão era definida pelo dipolo em série com o centelhador. Nesse modo de realização também, o dipolo 36 se encontra fora de circuito quando o arco elétrico comutou entre os eletrodos de conexão 12,18.

Nas figuras 6 a 9 foi representado um dispositivo de proteção de acordo com um quarto modo de realização. Esse dispositivo tem uma constituição próxima do dispositivo do primeiro modo de realização, de modo que os mesmos sinais de referência foram tomados para designar elementos idênticos ou similares. Como o dispositivo de acordo com o primeiro modo de realização, ele compreende um primeiro eletrodo de conexão 12 provido de um contato fixo 14 e ligado a uma primeira faixa de conexão 16, um segundo eletrodo de conexão 18 ligado a uma segunda faixa de conexão 20, e um eletrodo móvel 22. O primeiro eletrodo de conexão 12 é conformado em ü para favorecer um efeito de repulsão eletromagnética no eletrodo móvel 22. Para fixar as idéias, a primeira faixa de conexão 16 foi conectada a uma linha 50 e a segunda faixa de conexão foi conectada à terra 52. O eletrodo móvel 22 é provido de um contato 24 que opera junto, na posição de serviço representada na figura 6, com o contato fixo 14. Os dois eletrodos de conexão 12,18 estão situados à distância um do outro, e delimitam a embocadura de uma camara de extinção de arco 30 munido de aletas de desionização 32. A segunda faixa de conexão 20 também é ligada ao eletrodo móvel 22 por intermédio de um ramo de circuito 34 no qual é ligado em série um dipolo elétrico de inicialização 36 que compreende um varistor 40 e um centelha- dor 38 dispostos em série. O dispositivo de acordo com a quarto modo de realização difere dos precedentes essencialmente pelo fato de que ele é provido de um mecanismo de abertura 90 do tipo que é encontrado habitualmente nos disjuntores. Um tal mecanismo possui uma biela superior 92 e uma biela inferior 94 que formam uma articulação com junta articulada 96 que liga um gancho 98 a uma barra porta eletrodo 100, que sustenta o eletrodo móvel 22 por intermédio de uma mola de pressão de contato 102. O gancho 98 pivota em torno de um eixo fixo 104 e é retido por uma trava 106 em uma posição de travamento. Um manipulo 108 que pivota em tomo de um eixo geométrico fixo 110 é ligado ao eixo 112 de articulação da junta articulada 96 por intermédio de uma mola de acumulação 114. Um relé eletromecânico 116 comanda a posição da trava em função de parâmetros elétricos tais como a intensidade da corrente que atravessa o dipolo elétrico 36 em função do tempo. Na posição fechada do mecanismo, na figura 6, o gancho 98 está em posição de travamento e o eletrodo móvel 22 está em posição de serviço, em contato com o primeiro eletrodo de conexão 12. É nesse caso possível abrir a aparelhagem fazendo-se para isso bascular o manipulo 108 para a direita na figura, o que aciona o porta eletrodo 100 por intermédio da junta articulada 96 que se dobra. Na posição aberta do mecanismo (Figura 7), o eletrodo móvel 22 se encontra na proximidade do segundo eletrodo de conexão 18. Inversamente, é possível fechar o mecanismo fazendo-se bascular de novo o manipulo 108 que desdobra a junta articulada 96 e leva de volta o porta eletrodo 100 e o eletrodo móvel 22 para a posição de serviço. A partir da posição fechada, também é possível deslocar rapidamente o porta eletrodo 100 sem manobrar o manipulo 108, acionando para isso a trava 106 que libera o gancho 98. A carga residual da mola de acumulação 114 na posição fechada é nesse caso suficiente para acionar o porta eletrodo 100 e o eletrodo móvel 22 para uma posição de comutação representada na figura 9, na proximidade do segundo eletrodo de conexão 18, o mecanismo se encontrando então em uma posição disparada. O funcionamento do dispositivo de acordo com o quarto modo de realização é similar ao funcionamento do dispositivo do primeiro modo de realização. Em caso de diferença de potencial grande entre os dois eletrodos de conexão 12,18, que ultrapassa a tensão de inicialização do dipolo 36, o dipolo 36 se torna passante, permitindo um escoamento da corrente para a terra. Se a intensidade da corrente é grande, os esforços eletromagnéticos de repulsão induzidos no eletrodo móvel 22 são suficientes para levantar o eletrodo 22 comprimindo para isso a mola de pressão de contato 102, o porta eletrodo 100 permanecendo imóvel, como representado na figura 8. Desde a separação dos contatos, um arco elétrico aparece, que tende a limitar a corrente que atravessa o dipolo 36. A forma em U do eletrodo de conexão 12 tende também a favorecer o alongamento do arco na direção da câmara de extinção 30. Ainda que o mecanismo permaneça imóvel, a ligeira aproximação entre o eletrodo móvel 22 e o segundo eletrodo de conexão 18, combinada com o campo eletromagnético intenso na entrada da câmara de extinção de arco 30, é suficiente para que o arco se alongue se curvando para isso dentro da câmara, e depois comute para o segundo eletrodo de conexão 18. É possível portanto considerar que a posição de repulsão do eletrodo móvel 22 é uma posição de comutação.

Se no entanto, a intensidade da corrente permanece elevada durante um tempo suficiente, o relé eletromecânico 116 aciona a trava 106 que libera o gancho 98. O mecanismo é acionado para a posição disparada representada na figura 9, provocando um pivotamento do porta eletrodo 100 e do eletrodo móvel 22 que aproxima o eletrodo móvel 22 do segundo eletrodo de conexão 18. Há então comutação do arco para o segundo eletrodo de conexão 18, e o dipolo 36 se encontra fora de circuito. O arco se estende e depois se extingue dentro da câmara de extinção de arco 30. A posição disparada do mecanismo corresponde portanto a uma segunda posição de comutação do eletrodo móvel 22. O mecanismo oferece vantagens suplementares. Primeiramente, ele permite um seccionamento entre a linha e a terra por manobra do manipulo 108 em posição aberta (figura 7). Um travamento do manipulo 108 na posição aberta pode por outro lado ser previsto para permitir intervenções a montante ou a jusante do dispositivo.

Por outro lado, é possível disparar o mecanismo quando uma corrente de fuga é detectada no ramo 34 que compreende o varistor. Obtém-se assim um acionamento de final de vida do dipolo, e uma visualização apropriada, pelo posicionamento característico do manipulo 108.

Naturalmente, diversas modificações são possíveis. O dipolo pode ser constituído unicamente por um varistor, ou então por um varistor em série com um centelhador ou uma impedância, ou então outros elementos de efeitos similares. Em todos os casos, o dipolo de inicialização tem uma característica de inicialização tensão-corrente que permite definir uma tensão de inicialização aquém da qual a corrente que atravessa o dipolo é nula ou muito pequena (resistência ôhmica muito elevada),e além da qual o dipolo se torna passante, com uma resistência ôhmica mais fraca. Quando o dipolo é passante e que a corrente aumenta, a tensão nos terminais do dipolo deve no entanto ser ou se tornar maior do que a tensão de um arco estendido entre os eletrodos de conexão. O mecanismo do quarto modo de realização da invenção só é uma possibilidade dentre outras, e o profissional poderá escolher qualquer mecanismo correntemente empregado para os disjuntores,que assegura uma função de acionamento. O eletrodo móvel em posição de comutação pode tocar o segundo eletrodo de conexão. É possível também prever um segundo eletrodo de conexão que forma um U no plano geométrico perpendicular ao plano de deslocamento do eletrodo móvel, o eletrodo móvel passando de uma posição de serviço situada de um lado do plano geométrico para uma posição de comutação situada do outro lado do plano geométrico, e atravessando o plano geométrico entre os dois ramos do U formado pelo segundo eletrodo de conexão, para assegurar a comutação do arco.

Deve ser destacado que nas figuras, a posição de comutação do eletrodo móvel está representada de maneira esquemática, relativamente afastada da posição de serviço. Na prática no entanto, é possível obter uma comutação de arco com um movimento de pequena amplitude.

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Dispositivo de proteção contra as sobretensões, que compreende: - um primeiro eletrodo de conexão (12) em ligação elétrica com uma primeira faixa de conexão (16), - um segundo eletrodo de conexão (18) em ligação elétrica com uma segunda faixa de conexão (20), - uma câmara de extinção de arco (30) que se abre para os primeiro (12) e segundo (18) eletrodos de conexão, - meios de acionamento do eletrodo móvel em relação ao primeiro eletrodo de conexão (12) de uma posição de serviço para uma posição de comutação se afastando assim do primeiro eletrodo de conexão (12) e se aproximando do segundo eletrodo de conexão (18), de modo que um arco elétrico estendido entre o primeiro eletrodo de conexão (12) e o eletrodo móvel (22) comuta entre o primeiro eletrodo de conexão (12) e o segundo eletrodo de conexão (18) quando o eletrodo móvel (22) passa da posição de serviço para a posição de comutação, - um dipolo elétrico (36) conectado de tal maneira que quando o eletrodo móvel (22) está em posição de serviço, o dipolo elétrico (36) é ligado ao eletrodo de comutação de arco (22) por um lado e a primeira ou a segunda faixa de conexão por outro lado, e que quando o eletrodo móvel (22) está em posição de comutação e que um arco elétrico é estendido entre o primeiro eletrodo de conexão (12) e o segundo eletrodo de conexão (18), o dipolo elétrico está fora de circuito, o dipolo elétrico tendo uma resistência ôhmica que varia não-linearmente com a tensão aplicada ao dipolo, a resistência ôhmica sendo elevada quando a tensão é inferior a uma tensão de inicialização e diminuindo quando a tensão aumenta acima da tensão de inicialização, caracterizado por compreender ainda - um terceiro eletrodo de comutação de arco móvel (22) ligado eletricamente com a segunda faixa de conexão (20).

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dipolo elétrico (36) é conectado em série entre o eletrodo de comutação e a segunda faixa de conexão.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o eletrodo móvel (22) em posição de serviço está em contato com o primeiro eletrodo de conexão (12).

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dipolo elétrico (36) é conectado em série entre o primeiro eletrodo de conexão (12) e um quarto eletrodo fixo (62) situado à distância do primeiro eletrodo de conexão (12) e de tal maneira que o eletrodo móvel (22) em posição de serviço é ligado eletricamente com o quarto eletrodo fixo (62).

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que possui por outro lado meios de indução eletromagnética de projeção para induzir em um arco elétrico formado entre o primeiro eletrodo de conexão (12) e o eletrodo móvel (22) esforços eletromagnéticos que tendem a projetar o arco na direção da câmara de extinção e/ou que tendem a fazer o arco comutar para o segundo eletrodo de conexão (18).

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de acionamento compreendem meios de indução eletromagnética de repulsão para induzir no eletrodo móvel atravessado por uma corrente esforços eletromagnéticos que tendem a acionar o eletrodo móvel (22) para a posição de comutação.

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os meios de indução eletromagnética de repulsão compreendem um circuito de acionamento (46) para canalizar na direção do eletrodo móvel em posição de serviço um fluxo magnético gerado por uma corrente elétrica que circula entre a primeira faixa de conexão (16) e o primeiro eletrodo de conexão (12), de modo que quando uma corrente elétrica passa da primeira faixa de conexão (16) para o eletrodo móvel (22), esforços eletromagnéticos são induzidos no eletrodo móvel (22), tendendo a acionar o eletrodo móvel (22) na direção da posição de comutação.

8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de acionamento compreendem um relé eletromecânico (70) sensível à corrente que atravessa o primeiro eletrodo de conexão (12) ou o eletrodo móvel (22).

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de acionamento compreendem um mecanismo (90) munido de um órgão de manobra (108) móvel entre uma posição de colocação em serviço a uma posição de colocação fora de serviço e uma ligação cinemática entre o órgão de manobra e o eletrodo móvel para acionar o eletrodo móvel (22) em uma posição de seccio-namento quando o órgão de manobra passa da posição de colocação em serviço para a posição de colocação fora de serviço.

10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de acionamento compreendem meios de retorno elástico (48, 102) do eletrodo móvel para sua posição de serviço.

11. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de acionamento compreendem uma mola de acumulação (114), que se descarrega acionando o eletrodo móvel (22) da posição de serviço para a posição de comutação.

12. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o dipolo elétrico (36) possui um varistor (40).