ES2200953T3 - Polo electrico para un disyuntor de potencia de baja tension. - Google Patents
Polo electrico para un disyuntor de potencia de baja tension.Info
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Abstract
Polo eléctrico para un disyuntor de potencia de baja tensión, que comprende: - un contacto fijo y un contacto (10) móvil que pueden acoplarse/desacoplarse entre sí; - al menos dos elementos (11) conductores, apropiados para conectar eléctricamente dicho contacto (10) móvil a una red de fuente de alimentación, estando dispuestos dichos elementos (11) conductores de manera que las corrientes eléctricas que fluyen a través de ellos estén orientadas de la misma manera; y - medios (12) para soportar y accionar mecánicamente dicho contacto (10) móvil; caracterizado porque comprende al menos un elemento (13) aislante que está interpuesto entre dichos elementos (11) conductores y contrasta, mediante fricción con dichos elementos (11) conductores, fuerzas de repulsión electrodinámicas que se generan entre dicho contacto fijo y dicho contacto (10) móvil durante la apertura en condiciones de funcionamiento de cortocircuito.
Description
Polo eléctrico para un disyuntor de potencia de
baja tensión.
La presente invención se refiere a un polo
eléctrico para un disyuntor de potencia de baja tensión que tiene
características mejoradas.
Más específicamente, la expresión "disyuntor de
potencia de baja tensión" se utiliza para designar un disyuntor
que, generalmente, se utiliza en aplicaciones, por ejemplo,
sistemas industriales, caracterizado por tensiones de funcionamiento
inferiores a 1000 voltios y por corrientes eléctricas, normalmente
corrientes alternas, de valor nominal relativamente alto, (desde
unos cuantos cientos hasta varios cientos de amperios), que
producen, en consecuencia, niveles de potencia relativamente
altos.
Es sabido que los disyuntores de potencia, que
comprenden uno o más polos eléctricos, están diseñados normalmente
para garantizar la corriente eléctrica necesaria para varios
usuarios, desarrollando al mismo tiempo la conexión y desconexión de
la carga o protegiendo la carga a partir de sucesos anormales
debidos, por ejemplo, a sobrecargas o a un cortocircuito, abriendo
automáticamente el circuito, o desconectando el circuito protegido
mediante la apertura adecuada de los contactos eléctricos
previstos, con el fin de obtener un completo aislamiento de la carga
con respecto a la red de fuente de alimentación.
Actualmente, existen muchas realizaciones de
disyuntores de potencia de baja tensión, según la corriente nominal
considerada.
Sin embargo, generalmente, para cada polo
eléctrico la interrupción de la corriente, siendo una corriente
nominal, de sobrecarga o de cortocircuito, se produce en virtud de
la separación de un contacto móvil y de un contacto fijo. En la
patente europea EP 0 219 449 se describe un ejemplo de una
disposición de contactos para un disyuntor de baja tensión.
Con referencia a la figura 1, se describe la
estructura típica de un polo eléctrico para un disyuntor de
potencia de baja tensión. Dicho polo comprende un contacto 1 fijo y
un contacto 2 móvil que pueden acoplarse/desacoplarse entre sí. El
contacto 2 móvil está conectado y dispuesto en un eje 4 que soporta
el contacto que está generalmente realizado de un material aislante
y actúa como un soporte mecánico y/o transmite el movimiento al
contacto móvil. Con el fin de mantener continuidad eléctrica, al
mismo tiempo que se permite el movimiento del contacto 2 móvil,
generalmente se utiliza un conductor 3 flexible que tiene la única
tarea de garantizar la conexión eléctrica entre el contacto 2 móvil
y la red de fuente de alimentación, no mostrada en la figura 1.
El contacto 2 móvil, el conductor 3 flexible y el
eje 4 que soporta el contacto se muestran con mayor detalle en la
figura 2. En este caso, el conductor 3 flexible está constituido
por dos trenzas metálicas flexibles, que se acomodan contiguamente
en una cavidad del eje que soporta el contacto. En los extremos de
las trenzas metálicas existe una brida 7 y un pivote 8, que se
utilizan respectivamente para la conexión a la red de fuente de
alimentación y al contacto móvil.
En el estado de funcionamiento para la apertura
en corriente nominal, tras una orden de apertura, el contacto 2
móvil se mueve a una velocidad específica por el eje 4 que soporta
el contacto, que, a su vez, se acciona mediante un mecanismo
actuador, no mostrado en las figuras 1 y 2.
En el estado de funcionamiento para la apertura
en corriente de cortocircuito, normalmente antes de la intervención
de apertura ejecutada por el mecanismo de actuación, se produce la
separación de los contactos eléctricos debido a las fuerzas de
repulsión electrodinámicas que surgen entre el contacto móvil y el
contacto fijo. Para corrientes de cortocircuito elevadas, tales como
aquellas que afectan a los disyuntores de potencia de baja tensión
(decenas de kiloamperios), estas fuerzas de repulsión
electrodinámicas alcanzan valores que confieren al contacto móvil
una velocidad al final del recorrido muy elevada.
Debido a la velocidad muy elevada al final del
recorrido, es necesario proporcionar, para detener el contacto 2
móvil, dispositivos de tope apropiados, por ejemplo, una placa 5 de
tope, tal como se muestra en la figura 1, y para proporcionar
dimensiones lo suficientemente robustas al contacto 2 móvil y al
eje 4 que soporta el contacto del sistema cinemático de apertura, de
manera que pueda soportar las intensas tensiones provocadas por el
impacto al final del recorrido del contacto 2 móvil. Para evitar
que ocurra esto, es necesario proporcionar la totalidad del sistema
cinemático de apertura de manera que se produzca la intervención en
un periodo de tiempo relativamente corto, particularmente, antes de
que el contacto móvil llegue al final de su recorrido.
En efecto, estas limitaciones de diseño implican
un aumento considerable en los tiempos y costes de fabricación del
disyuntor.
Además, nuevamente debido a la elevada velocidad
al final del recorrido, el contacto móvil puede no detenerse en la
placa 5 de tope pero puede rebotar en ella, acoplándose de nuevo al
contacto fijo. Esta incidencia sería crítica, ya que podría implicar
una reconexión no deseada de los contactos en presencia de
condiciones de fallo.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un polo eléctrico para un disyuntor de potencia de
baja tensión que permita limitar la velocidad al final del recorrido
del contacto móvil a valores relativamente moderados durante la
apertura en condiciones de funcionamiento de cortocircuito.
Dentro del alcance de este objetivo, un objeto de
la presente invención es proporcionar un polo eléctrico para un
disyuntor de potencia de baja tensión, en el que sea posible
garantizar la parada del contacto móvil durante la apertura en
condiciones de funcionamiento de cortocircuito, sin adoptar
dispositivos de tope particulares.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un polo eléctrico para un disyuntor de potencia de
baja tensión que garantice la posibilidad de evitar reconexiones no
deseadas de los contactos eléctricos tras la apertura en
condiciones de funcionamiento de cortocircuito.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un polo eléctrico para un disyuntor de potencia de
baja tensión que garantice la posibilidad de limitar la velocidad de
intervención necesaria del sistema cinemático de apertura.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un polo eléctrico para un disyuntor de potencia de
baja tensión que sea altamente fiable, sencillo de fabricar y de
bajo coste.
Este objetivo, estos objetos y otros, que
resultarán evidentes en lo sucesivo en el presente documento se
alcanzan mediante un polo eléctrico para un disyuntor de potencia de
baja tensión, que comprende:
- un contacto fijo y un contacto móvil que pueden
acoplarse/desacoplarse entre sí;
- al menos dos elementos conductores, apropiados
para conectar eléctricamente dicho contacto móvil a una red de
fuente de alimentación, estando dispuestos dichos elementos
conductores de manera que las corrientes eléctricas que fluyen a
través de ellos, estén orientadas de la misma manera; y
- medios para soportar y accionar mecánicamente
dicho contacto móvil.
El polo eléctrico según la invención está
caracterizado porque comprende al menos un elemento aislante que se
interpone entre dichos elementos conductores y contrasta, mediante
fricción con dichos elementos conductores, fuerzas de repulsión
electrodinámicas que se generan entre dicho contacto fijo y dicho
contacto móvil durante la apertura en condiciones de funcionamiento
de cortocircuito.
Las características y ventajas adicionales de la
invención resultarán evidentes a partir de la descripción de
algunas realizaciones preferidas, pero no limitativas, de un polo
eléctrico para un disyuntor de potencia de baja tensión según la
invención, ilustradas únicamente a título de ejemplo no limitativo
con la ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática de un polo
eléctrico para disyuntores de potencia de baja tensión, que tienen
una estructura conocida;
la figura 2 es una vista en perspectiva de un
detalle constructivo del polo eléctrico de la figura 1;
la figura 3 es una vista esquemática de la
estructura de una primera realización del polo eléctrico según la
invención;
las figuras 4a y 4b son dos vistas en perspectiva
distintas de un detalle constructivo de la realización del polo
eléctrico según la invención, mostrado en la figura 3.
Con referencia a la figura 3, el polo eléctrico
según la invención tiene un contacto fijo, no mostrado en la
figura, y un contacto 10 móvil que pueden acoplarse/desacoplarse
entre sí, y dos o más elementos 11 conductores para conectar
eléctricamente el contacto 10 móvil a una red de fuente de
alimentación, tampoco mostrada en la figura 3. Una característica
particular de los elementos 11 conductores es el hecho de que están
dispuestos de manera que las corrientes eléctricas que fluyen a
través de ellos están orientadas de la misma manera. Por ejemplo,
según una realización preferida mostrada en la figura 3, los
elementos 11 conductores están compuestos de un par de trenzas
metálicas flexibles que están conectadas en paralelo entre sí. Esta
solución garantiza que el flujo de la corriente eléctrica se produce
en la misma dirección en ambos elementos 11 conductores, por
ejemplo, en la dirección indicada por la flecha 16.
En efecto, otras realizaciones son posibles que
puedan prever, por ejemplo, el uso de un mayor número de elementos
conductores, siempre que estén dispuestos para que tengan
corrientes orientadas de la misma manera. Ventajosamente, las
trenzas 11 metálicas flexibles de la figura 3 comprenden, en cada
extremo, medios para proporcionar la conexión al contacto 10 móvil y
a la red de fuente de alimentación, respectivamente. En la
realización de la figura 3, los medios para la conexión a la red de
alimentación están compuestos por una brida 14 de conexión.
El polo eléctrico según la invención, comprende
adicionalmente medios 12 que son apropiados para soportar
mecánicamente el contacto 10 móvil y para transmitir movimiento al
mismo; en particular, dichos medios 12 comprenden un eje 12 que
soporta el contacto que está realizado de material aislante.
El polo eléctrico según la invención se
caracteriza porque comprende uno o más elementos aislantes,
indicados por el número de referencia 13 en la figura 3, que están
interpuestos entre los elementos 11 conductores.
Por ejemplo, en la realización de la figura 3,
existe un único elemento 13 aislante que está dispuesto entre las
dos trenzas 11 paralelas y está conectado operativamente al eje 12
aislante.
La función esencial desarrollada por el elemento
13 aislante es contrastar, mediante fricción con los elementos 11
conductores, las fuerzas de repulsión electrodinámicas generadas
entre el contacto fijo y el contacto móvil durante la apertura en
condiciones de funcionamiento de cortocircuito.
Ya que los elementos 11 conductores están
atravesados por corrientes orientadas de la misma manera, entre
ellos se produce una fuerza de atracción electrodinámica,
esquemáticamente indicada por las flechas 17 en la figura 3. En
condiciones de funcionamiento de cortocircuito, cuando las
corrientes que fluyen a través de los conductores 11 alcanzan
niveles elevados, los elementos 11 conductores son atraídos por el
elemento 13 aislante interpuesto entre ellos. La fuerza de fricción
que se produce entre los conductores 11 y el elemento 13 contrasta
el movimiento del eje 12 que soporta el contacto, acoplado
rígidamente al contacto 10 móvil. De esta manera, la fuerza de
fricción absorbe parte de la energía con la que el contacto 2 móvil
se separa del contacto fijo. Por tanto, la velocidad al final del
recorrido del contacto 10 móvil se reduce de manera que esté por
debajo de límites relativamente moderados. Como la fuerza de
fricción entre el elemento 13 aislante y los conductores 11 es
directamente proporcional a la corriente que fluye a través de los
conductores, la fuerza que contrasta el movimiento del contacto
móvil llega a ser, por lo tanto, considerable para elevados valores
de corriente, como en las condiciones de funcionamiento para la
apertura en corriente de cortocircuito.
Por otra parte, en condiciones de funcionamiento
para la apertura en corriente nominal, en vista de los valores de
corriente muy bajos, la fuerza de fricción no implica valores
importantes, por lo que no afecta en modo alguno al movimiento de
apertura.
Con referencia a las figuras 4a y 4b, se describe
una realización preferida del eje 12 que soporta el contacto y del
elemento 13 aislante, particularmente apropiada para su uso en
disyuntores de tres polos.
En este caso, tres elementos 13 aislantes, cada
uno de los cuales corresponde a un contacto móvil (no mostrado) que
pertenece a un polo correspondiente, están fijados al eje 12 que
soporta el contacto.
Tal como se ilustra, cada elemento 13 aislante
comprende un cuerpo que, visto lateralmente, tiene dos paredes con
forma curvada, que son apropiadas para interactuar operativamente
con los elementos 11 conductores correspondientes.
Según una solución, que es estructuralmente
simple y funcionalmente eficaz, los elementos conductores están
realizados de material plástico, y están realizados monolíticamente
con el eje 12 de maniobra.
En particular, los elementos 13 aislantes pueden
obtenerse directamente del eje 14 que soporta el contacto, por
ejemplo, por medio de un proceso de moldeado por inyección.
Alternativamente, cada elemento 13 aislante y el
eje 12 pueden realizarse en dos piezas distintas, conectadas de
manera adecuada entre sí; además, cada elemento 13 aislante podría
conectarse operativamente a otros elementos del polo.
En la práctica, se ha encontrado que el polo
eléctrico según la invención alcanza completamente el objetivo y
los objetos previstos.
En particular, al proporcionar las dimensiones
adecuadas a los elementos aislantes y a los elementos conductores,
es posible determinar, con aproximación razonable, la velocidad al
final de recorrido del contacto móvil, incluso durante las
condiciones de funcionamiento para la apertura en corriente de
cortocircuito. Por tanto, es posible ajustar las dimensiones del
polo eléctrico según la invención, de manera que la velocidad al
final del recorrido esté limitada a un intervalo de valores
relativamente pequeños, reduciendo la energía del impacto límite del
recorrido y evitando la producción de reconexiones no deseadas de
dichos contactos.
Adicionalmente, es posible eliminar, o al menos
reducir de manera significativa, los topes del contacto móvil, que
se adoptan comúnmente en tipos conocidos de disyuntor.
La velocidad reducida al final del recorrido del
contacto móvil permite reducir la velocidad de intervención
necesaria del mecanismo cinemático de apertura, mitigando de este
modo las limitaciones de diseño.
Finalmente, se ha observado que la adopción de
los elementos aislantes no implica en modo alguno un aumento
importante en los costes de fabricación, ya que dichos elementos
pueden obtenerse directamente a partir del eje que soporta el
contacto. Por el contrario, la posibilidad de eliminar los topes
del contacto móvil y la posibilidad de simplificar el mecanismo
cinemático de apertura del disyuntor implican una simplificación en
la fabricación del disyuntor, junto con una mayor fiabilidad de
funcionamiento.
El polo eléctrico para un disyuntor de potencia
de baja tensión concebido de este modo es susceptible de
modificaciones y variaciones, estando todas ellas dentro del
alcance del concepto inventivo; además, todos los detalles pueden
sustituirse con elementos técnicamente equivalentes, tal como se ha
definido en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. Polo eléctrico para un disyuntor de potencia
de baja tensión, que comprende:
- un contacto fijo y un contacto (10) móvil que
pueden acoplarse/desacoplarse entre sí;
- al menos dos elementos (11) conductores,
apropiados para conectar eléctricamente dicho contacto (10) móvil a
una red de fuente de alimentación, estando dispuestos dichos
elementos (11) conductores de manera que las corrientes eléctricas
que fluyen a través de ellos estén orientadas de la misma manera;
y
- medios (12) para soportar y accionar
mecánicamente dicho contacto (10) móvil;
caracterizado porque comprende al menos un
elemento (13) aislante que está interpuesto entre dichos elementos
(11) conductores y contrasta, mediante fricción con dichos elementos
(11) conductores, fuerzas de repulsión electrodinámicas que se
generan entre dicho contacto fijo y dicho contacto (10) móvil
durante la apertura en condiciones de funcionamiento de
cortocircuito.
2. Polo eléctrico según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios (12) para soportar y
accionar mecánicamente dicho contacto (10) móvil comprenden un eje
(12) de maniobra que soporta el contacto realizado de material
aislante.
3. Polo eléctrico según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque dicho elemento (13) aislante está
conectado operativamente a dicho eje (12) de maniobra.
4. Polo eléctrico según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho elemento (13) aislante y dicho
eje (12) de maniobra están realizados monolíticamente.
5. Polo eléctrico según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
elemento (13) aislante comprende un cuerpo realizado de material
plástico que, visto lateralmente, presenta dos paredes que tienen
un perfil curvado y que son apropiadas para interactuar
operativamente con dichos elementos (11) conductores.
6. Polo eléctrico según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos
elementos (11) conductores están compuestos por un par de trenzas
(11) metálicas flexibles que están conectadas en paralelo entre
sí.
7. Polo eléctrico según la reivindicación 6,
caracterizado porque dichas trenzas (11) metálicas flexibles
comprenden, en cada extremo, medios para conectarse respectivamente
a dicho contacto (10) móvil y a dicha red de fuente de
alimentación.
8. Disyuntor de potencia de baja tensión,
caracterizado porque comprende al menos un polo eléctrico
según una o más de las reivindicaciones anteriores.
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