BRPI1106774A2 - dispositivo comutador tendo vÁrias unidades de comutaÇço de polo énico e compreendendo um énico mecanismo de atuaÇço das ditas unidades - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO COMUTADOR TENDO VÁRIAS UNIDADES DE COMUTAÇçO DE POLO éNICO E COMPREENDENDO UM éNICO MECANISMO DE ATUAÇçO DAS DITAS UNIDADES".A presente invenção refere-se a um meio comutador(600)compreendendo uma unidade principal(BP)suportando um mecanismo de operação(8)e ao menos uma primeira unidade auxiliar(Ba1).as unidades compreendem repectivamente uma barra giratória(26)acoplada com uma ponte de contato móvel(22)guiada em rotação em torno de um eixo de rotação(Z).Dois contatos estacionários(41,51)colaboram com a dita ponte de contato móvel.O mecanismo de operação(8)comanda ao menos haste de acionamento(30),o movimento angular da qual resulta no das pontes de contato móveis922)entre uma posição aberta e uma posição fechada.Os meios de compensação compreendem um batente(60)contra o qual a haste no nível da primeira unidade(Ba1),e para aplicar um torque rotacional á dita haste para mantê-la paralela ao eixo(Z)

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO COMUTADOR TENDO VÁRIAS UNIDADES DE COMUTAÇÃO DE POLO ÚNICO E COMPREENDENDO UM ÚNICO MECANISMO DE ATUAÇÃO DAS DITAS UNIDADES".

Antecedentes da Invenção

A presente invenção refere-se a um meio comutador compreen- dendo uma unidade de comutação principal de polo único suportando um mecanismo de operação e ao menos uma primeira unidade de comutação auxiliar de único polo, as ditas unidades sendo dispostas lado a lado em uma direção transversal. Cada unidade de comutação compreende uma bar- ra giratória acoplada a uma ponte de contato móvel guiada em rotação em torno de um eixo de rotação. Dois contatos estacionários colaboram com a ponte de contato móvel e são respectivamente conectados a um condutor de entrada de corrente. O mecanismo de operação das unidades de comutação compreende uma alavanca comandando ao menos uma haste de aciona- mento passando através das barras, um movimento angular de ao menos uma dita haste de acionamento acionando o da ponte de contato móvel en- tre uma posição aberta e uma posição fechada dos contatos. Estado da técnica

O uso do único mecanismo de operação capaz de agir em várias

unidades de comutação é conhecido. Geralmente, o mecanismo de opera- ção é projetado para operar com meios comutadores de múltiplos polos tal como, em particular, meios de três polos ou de quatro polos.

Quando o mecanismo de operação está associado com a opera- ção de um meio comutador de três polos, um posicionamento simétrico do mecanismo com relação às três unidades de comutação posicionadas lado a lado é observado. A transmissão das forças de operação Fc é então distribu- ída uniformemente entre todos os polos de contato. A força de pressão Fp e a força de sobrecurso de contato medida no nível de cada polo de contato são apreciavelmente constantes.

Os disjuntores de dois polos ou de três polos apresentam a des- vantagem de induzir uma dissimetria na distribuição dos polos com relação à posição centralizada do mecanismo de operação. Essa dissimetria é particu- larmente prejudicial para produtos de cartucho de comutador composto compreendendo uma barra de suporte de contato. Por construção, uma par- te de ligação do mecanismo de operação conecta todas as barras de suporte de contato entre si. A parte de ligação é geralmente composta de ao menos uma haste de acionamento. A dita haste de acionamento então passa por grandes tensões mecânicas devido ao efeito combinado das forças de pres- são de contato Fp1 Fc e do mecanismo de operação.

Na prática, como representado na figura 6A, no caso de um dis- juntor de dois polos ou de três polos, a dissimetria induz uma rotação que resulta em desconexão do polo o mais distante do mecanismo de operação. Dependendo do país no qual o disjuntor está instalado, o polo mais distante pode ser o neutro ou a fase. Essa desconexão do polo resulta em uma perda de depressão e de pressão de contato Fp no nível do dito polo. Concomitan- temente, uma sobrecarga do polo adjacente ao mecanismo e oposta ao polo mencionado acima é observada. Essa sobrecarga resulta em uma depres- são e uma pressão de contato muito grandes.

Para resolver esse problema de desequilíbrio observado nas for- ças aplicadas no nível dos contatos, certas soluções descrevem o uso de um mecanismo adicional. De fato, como descrito no Pedido de Patente EP 0540431, o cartucho ou unidade comutadora que é excêntrica com relação ao mecanismo de operação compreende um mecanismo auxiliar compreen- dendo meios de mola. Os meios de acoplamento conectam o mecanismo de operação principal ao mecanismo auxiliar. Essas soluções apresentam a desvantagem de usar meios de operação adicionais que ainda criam diminu- ição da velocidade do contato móvel na abertura. Essa diminuição da veloci- dade eventualmente resulta em desgaste mais rápido do contato. Esses meios de operação adicionais podem também tomar o lugar de um ou mais auxiliares.

Outras soluções como descritas no Pedido de Patente dos US

2007/0075808 usam uma parte de ligação entre todas as unidades de comu- tação compreendendo duas hastes de acionamento. O uso de duas hastes de acionamento possibilita que uma certa rigidez das partes seja obtida re- duzindo desse modo as deformações mecânicas. Entretanto, embora reduza os problemas relacionados ao desequilíbrio geométrico descrito acima, essa solução não é completamente satisfatória.

Finalmente, a solução descrita no Pedido de Patente dos US

2003/0098224 compreende um mecanismo de operação especificamente dedicado a um meio comutador de três polos. O mecanismo de operação é então posicionado nas duas unidades de comutação localizadas no centro. Essa solução apresenta a desvantagem de ter um mecanismo de operação específico por meio de operação. O meio de operação associado com um disjuntor de quatro polos não pode, por exemplo, ser usado para um disjun- tor de três polos e vice-versa. Sumário da Invenção

O objetivo da invenção é então reparar as desvantagens do es- tado da técnica de modo a propor um meio comutador compreendendo um mecanismo de operação eficaz das unidades de comutação.

O meio comutador de acordo com a invenção compreende mei- os de compensação compreendendo um batente contra o qual a haste de acionamento vai para a posição fechada e pressiona na mesma de modo a limitar localmente o movimento da dita haste de acionamento no nível da primeira unidade auxiliar e aplicar um torque rotacional à dita haste para manter a última paralela ao eixo de rotação.

De acordo com o modo de desenvolvimento da invenção, ao menos a dita primeira unidade de comutação auxiliar compreende um invó- lucro compreendendo uma abertura na forma de um arco de um círculo no qual a haste de acionamento se move entre a posição fechada e aberta, o batente sendo posicionado de modo a reduzir o comprimento do arco de um círculo e o movimento angular da dita haste na dita abertura.

De acordo com uma primeira modalidade particular, o batente é posicionado na primeira unidade de comutação de polo único em uma ex- tremidade do arco de um círculo formando a abertura de modo a reduzir o curso da haste de acionamento se movendo dentro da abertura. De acordo com uma segunda modalidade particular, o batente é posicionado em uma placa com flange externo do meio comutador, a dita placa com flange sendo posicionada contra uma parede externa da primeira unidade de comutação de polo único.

O meio comutador de acordo com a invenção compreende pre-

ferencialmente três unidades de comutação auxiliares de polo único dispos- tas lado a lado em uma direção transversal, a primeira unidade de comuta- ção auxiliar sendo separada das outras duas unidades de comutação auxilia- res pela unidade de comutação principal suportando o mecanismo de opera- ção das ditas unidades.

Vantajosamente, o batente é rígido com altura ajustável.

Vantajosamente, o batente compreende um meio deformável.

Vantajosamente, o batente compreende uma mola. Breve Descrição dos Desenhos Outras vantagens e características se tornarão mais claramente

aparentes a partir da seguinte descrição de uma modalidade particular da invenção, dadas para propósitos exemplificados não restritivos e represen- tados nos desenhos em anexo nos quais:

a figura 1 representa uma vista em perspectiva explodida de um disjuntor compreendendo um meio comutador de acordo com uma modali- dade da invenção.

A figura 2 representa uma vista em perspectiva de um meio co- mutador de acordo com a figura 1.

A figura 3 representa uma visão geral em perspectiva de um dis- juntor de acordo com uma modalidade da invenção.

As figuras 4 e 5 mostram vistas em perspectiva de uma unidade de comutação de polo único de um meio comutador de acordo com uma modalidade da invenção.

A figura 6A representa uma vista esquemática da distribuição das forças de pressão de contato de um meio comutador de tipo conhecido.

A figura 6B representa uma vista esquemática da distribuição das forças de pressão de contato de um meio comutador de acordo com a invenção.

A figura 7 representa uma vista em perspectiva das unidades de comutação de um meio comutador de acordo com a invenção. Descrição Detalhada da Invenção O meio comutador 600 compreende uma unidade de comutação

principal Bp suportando um mecanismo de operação e ao menos uma pri- meira unidade de comutação auxiliar Ba1.

De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, como representado na figura 1, o meio comutador 600 compreende quatro unida- des de comutação de polo único Bp1 Ba1, Ba2, Ba3 dispostas lado a lado em uma direção transversal. O dito meio, em particular, compreende três unida- des de comutação auxiliares Ba1, Ba2, Ba3. A primeira unidade de comuta- ção auxiliar Ba1 é separada das outras duas unidades de comutação auxilia- res Ba2, Ba3, a unidade de comutação principal Bp suporta o mecanismo de operação 8 das ditas unidades. O aparelho comutador 100, geralmente um disjuntor, é então um disjuntor de quatro polos.

Como uma modalidade exemplificada, o aparelho comutador 100 compreende uma unidade de disparo 7 associada com o meio comuta- dor 600. As unidades de comutação de polo único são então projetadas para serem respectivamente conectadas ambas à unidade de disparo 7 no nível da tira de conexão no lado da carga 5 e a uma linha de corrente a ser prote- gida no nível de uma tira de conexão no lado da linha 4. A unidade de comu- tação de polo único 10 é também chamada cartucho.

Com a finalidade de simplificar a apresentação de uma modali- dade preferencial da invenção, o elemento compondo o aparelho comutador 100, e em particular, as unidades de comutação de polo único Bp, Ba1, Ba2, Ba3 formando o meio comutador 600, serão descritas em relação à posição de uso na qual o disjuntor 100 é ajustado em um painel, com o nariz 9 com- preendendo uma alavanca vertical 88 paralela à parede de montagem, as tiras de conexão no lado da linha 4 na linha elétrica localizada no topo e for- mando a superfície superior 74 do meio comutador 100 e a unidade de dis- paro 7 na base. O uso dos termos de posição relativos tal como "lateral", "topo", "base", etc. não deveria ser interpretado como um fator limitante. A alavanca é projetada para comandar um mecanismo de atuação 8 dos con- tatos elétricos.

Cada unidade de comutação de polo único Bp, Ba1, Ba2, Ba3 possibilita que um polo único seja quebrado. A dita unidade está vantajosa- mente na forma de um invólucro plano 12 feito de plástico moldado, com dois lados grandes paralelos 14 separados por uma espessura e. Em parti- cular, na modalidade ilustrada, a espessura e é aproximadamente 23 mm para uma capacidade de 160 A. O invólucro 12 é constituído de duas partes, preferencialmente

de modo simétrico, fixadas entre si em seu lado grande 14 por qualquer meio adequado. Como ilustrado em uma modalidade preferencial na figura 5, um sistema complementar do tipo encaixe que possibilita que as partes do invólucro 12 sejam ajustadas entre si, uma das duas partes (não mostrada) compreendendo pinos adequados para entrar em rebaixos 16 da outra parte. Os arranjos 18 são ainda fornecidos para possibilitar a justaposição dos in- vólucros 12 da unidade de polo único Bp, Ba1, Ba2, Ba3 e para fixar a última por meio de um disjuntor de polos múltiplos 100.

Cada unidade de comutação de polo único compreende um me- canismo de ruptura 20 alojado no invólucro 12. De acordo com uma modali- dade particular ilustrada nas figuras 4 e 5, o mecanismo de ruptura 20 é pre- ferencialmente do tipo de ruptura dupla giratória. O aparelho comutador 100 de acordo com a invenção é, de fato, particularmente projetado para aplica- ções até 630 A e em certas aplicações até 800 A, para o qual a ruptura única pode não ser suficiente.

O mecanismo de ruptura 20 compreende uma ponte de contato móvel 22 girando em torno de um eixo de rotação Ζ. A ponte de contato mó- vel 22 é montada flutuante em uma barra giratória 26 tendo uma abertura transversal para alojar a dita ponte de contato. A dita ponte é saliente em cada lado da barra 26. A dita barra giratória 26 é inserida entre os dois pai- néis laterais 14 do invólucro 12 da unidade de comutação Bp, Ba1, Ba2, Ba3. A ponte de contato móvel 22 compreende uma tira de conato em cada extremidade. A unidade de comutação compreende um par de contatos estacionários 41, 51. Cada contato estacionário é projetado para colaborar com uma tira de contato da ponte de contato móvel 22. Um primeiro contato estacionário 41 é projetado para ser conectado à linha de corrente por uma tira de conexão no lado da linha 4. O segundo contato estacionário 51 é pro- jetado para ser conectado à unidade de disparo 7 por uma tira de conexão no lado da carga 5. Cada parte do invólucro 12 compreende um rebaixo de passagem correspondente. A dita ponte é montada girando entre uma posição aberta na

qual as tiras de contato são separadas dos contatos estacionários 41, 51 e uma posição fechada na qual elas estão em contato com cada um dos con- tatos estacionários. As tiras de contato da ponte de contato 22 estão prefe- rencialmente localizadas simetricamente com relação ao eixo de rotação Z. As unidades de comutação de polo único Bp1 Ba1, Ba2, Ba3 pre-

ferencialmente compreendem duas câmaras de extinção de arco 24 para extinguir arcos elétricos. Cada câmara de extinção de arco 24 está localiza- da em um volume aberto entre uma tira de contato da ponte de contato 22 e um contato estacionário. Cada câmara de extinção de arco 24 é delineada por duas paredes laterais 24A, uma parede traseira localizada afastada do volume de abertura 24B, uma parede inferior 24C próxima ao contato esta- cionário e uma parede de topo 24D. Como representado nas figuras 4 a 6, cada câmara de extinção de arco 24 compreende uma pilha de ao menos duas aletas de deionização 25 separadas entre si por um espaço de troca dos gases de ruptura. Cada câmara de extinção de arco 24 compreende ao menos uma saída conectada a ao menos um canal de escape 38, 42 dos gases de ruptura.

As unidades de comutação de polo único Bp, Ba1, Ba2, Ba3 são projetadas para serem acionadas simultaneamente e são acopladas com esse propósito por ao menos uma haste de acionamento 30. Como repre- sentado nas figuras, a haste de acionamento 30 compreende um eixo longi- tudinal Y substancialmente paralelo ao eixo de rotação Z da ponte de conta- to móvel.

Um mecanismo de operação de unidade de comutação 8 é posi- cionado na unidade de comutação principal Bp. O mecanismo de operação 8 compreende uma alavanca 88 controlando o movimento da haste de acio- namento 30 via as hastes de conexão 50. Como representado nas figuras 6A, 6B, as ditas hastes de conexão transmitem uma força de controle Ft à haste de acionamento 30.

A haste de acionamento 30 passa através das barras 26 das u- nidades de comutação Bp1 Ba1, Ba2, Ba3 via as aberturas 32. De acordo com uma modalidade preferencial, uma única haste

de acionamento 30 é usada.

Um movimento angular da dita haste de acionamento 30 aciona o da ponte de contato móvel 22 entre uma posição aberta e uma posição fechada dos contatos. Cada parte do invólucro 12 compreende uma abertura 34 na

forma de um arco de um círculo possibilitando ao menos o movimento da haste de acionamento 30 passando através do último entre a posição de fluxo de corrente e a posição aberta. Vantajosamente, cada parte do invólu- cro 12 é moldada com arranjos internos possibilitando um posicionamento relativamente estável dos diferentes elementos que compõem o mecanismo de ruptura 20, em particular, dois alojamentos simétricos para cada uma das câmaras de extinção de arco 24, e um alojamento central circular possibili- tando que a barra 26 seja ajustada.

De acordo com uma modalidade preferencial, o meio comutador 600 compreende meios de compensação de movimento da haste de acio- namento 30. Os meios de compensação compreendem um batente 60 con- tra o qual a haste de acionamento 30 entra na posição fechada e pressiona na mesma.

O posicionamento do batente 60 é executado tal como a limitar localmente o movimento da dita haste de acionamento 30 no nível da primei- ra unidade de comutação auxiliar Ba1. Como representado na figura 6B, o batente tende a aplicar uma força de compensação Fr projetada para gerar um torque rotacional Cr na haste de acionamento 30 de modo que o eixo longitudinal Y da dita haste não articule na extremidade de movimento e, em particular, quando uma ponte de contato móvel 22 está em uma posição fe- chada dos contatos. Assim, diferentes das soluções conhecidas e como re- presentado nas figuras 6B e 7, o eixo longitudinal Y da haste de acionamen- to 30 é mantido paralelo ao eixo de rotação Z da barra giratória.

De acordo com uma primeira modalidade particular da invenção, como representado na figura 2, o batente 60 é preferencialmente posiciona- do em uma extremidade do arco do círculo que forma a abertura 34 de modo a reduzir o comprimento do arco do círculo e o movimento angular da dita haste. De acordo com essa modalidade particular, o batente 60 é posiciona- do na primeira unidade de comutação auxiliar Ba1. Em outras palavras, o posicionamento do batente dentro da abertura 34 possibilita que o curso da haste de acionamento 30 movendo dentro da dita abertura seja reduzido. De acordo com outra modalidade particular que não é represen-

tada, o batente 60 é posicionado em uma placa com flange externa 70 do meio comutador, a dita placa com flange 70 sendo posicionada contra uma parede externa do invólucro 12 da primeira unidade de comutação auxiliar Ba1.

De acordo com uma modalidade alternativa que não é represen-

tada, o batente é rígido e de altura ajustável. De fato, como uma modalidade exemplificada, o batente pode compreender uma haste com roscas. A haste com roscas é projetada para colaborar com uma área rosqueada posiciona- da na placa com flange ou na parede externa do invólucro 12 da dita unida- de de comutação.

De acordo com outra modalidade alternativa que não é repre- sentada, o batente compreende um meio deformável tal como, em particular, uma mola.

Claims (8)

1. Dispositivo comutador (600), compreendendo: - uma unidade de comutação principal de polo único (Bp) supor- tando um mecanismo de operação (8) e ao menos uma primeira unidade de comutação auxiliar de polo único (Ba1), as ditas unidades sendo dispostas lado a lado em uma direção transversal e respectivamente compreendendo: - uma barra giratória (26) acoplada a uma ponte de contato mó- vel (22) guiada em rotação em torno de um eixo de rotação (Z); - um par de contatos estacionários (41, 51) colaborando com a dita ponte de contato móvel e sendo respectivamente conectado a um con- dutor de entrada de corrente (4, 5), o mecanismo de operação (8) das unidades de comutação (Bp, Ba1, Ba2, Ba3) compreendendo uma alavanca (88) comandando ao menos uma haste de acionamento (30) passando através das barras (26), um mo- vimento angular de ao menos uma dita haste de acionamento (30) acionan- do o movimento da ponte de contato móvel (22) entre uma posição aberta e uma posição fechada dos contatos, um meio, caracterizado pelo fato de que compreende meios de compensação compreendendo um batente (60) contra o qual a haste de a- cionamento (30) pressiona na posição fechada de modo a: - limitar localmente o movimento da dita haste de acionamento (30) no nível da primeira unidade auxiliar (Ba1), e - aplicar um torque rotacional à dita haste para mantê-la paralela ao eixo de rotação (Z).

2. Dispositivo comutador de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que ao menos uma dita primeira unidade de comu- tação auxiliar (Ba1) compreende um invólucro (12) compreendendo uma a- bertura (34) na forma de um arco do círculo no qual a haste de acionamento (30) se move entre a posição fechada e a posição aberta, o batente (60) sendo posicionado de modo a reduzir o comprimento do arco do círculo e o movimento angular da dita haste na dita abertura (34).

3. Dispositivo comutador de acordo com a reivindicação 2, ca- racterizado pelo fato de que o batente (60) está posicionado na primeira uni- dade de comutação de polo único (Ba1) em uma extremidade do arco do círculo que forma a abertura (34) de modo a reduzir o nível da haste de a- cionamento (30) se movendo dentro da abertura (34).

4. Dispositivo comutador de acordo com a reivindicação 2, ca- racterizado pelo fato de que o batente (60) está posicionado em uma placa com flange externa (70) do meio comutador (600), a dita placa com flange (70) sendo posicionada contra uma parede externa do invólucro (12) da pri- meira unidade de comutação de polo único (Ba1).

5. Dispositivo comutador de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende três unidades de comutação auxiliares de polo único (Ba1, Ba2, Ba3) dispostas lado a lado em uma direção transversal, a primeira unidade de comutação auxiliar (Ba1) sendo separada das outras duas unidades de comutação auxiliares (Ba2, Ba3) pela unidade de comutação principal (Bp) suportando o mecanismo de operação (8) das ditas unidades.

6. Dispositivo comutador, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o batente (60) é rígido e de altura ajustável.

7. Dispositivo comutador, de acordo com qualquer uma das rei- vindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o batente (60) compreende um meio deformável.

8. Dispositivo comutador, de acordo com a reivindicação 6, ca- racterizado pelo fato de que o batente (60) compreende uma mola.