ES2208252T3 - Conmutador automatico con electroiman actuador para cortacircuitos. - Google Patents
Conmutador automatico con electroiman actuador para cortacircuitos.Info
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Abstract
Electroimán para su uso en un conmutador automático, comprendiendo dicho conmutador, alojados en una carcasa (1) aislante, dispositivos (13, 14, 24) de posicionamiento y reposicionamiento manual, contactos (15, 17) de apertura y cierre accionados por dichos dispositivos manuales, dispositivos (18, 19) de disparo para abrir automáticamente dichos contactos, siendo dicho electroimán (11) del tipo de acción rápida para la activación de dichos dispositivos de disparo cuando se produce una sobrecarga, y comprendiendo una primera porción (25) de núcleo ferromagnético fijo, una segunda porción (26) de núcleo ferromagnético móvil, un yugo (31) de cierre de flujo, una bobina (35) formada por hilo conductor aislado, medios (41) elásticos de retorno para mantener dicha segunda porción de núcleo móvil a una distancia, cuando está en reposo, desde la citada primera posición fija; caracterizado porque: dicha primera porción (25) de núcleo ferromagnético fija, posee un orificio (28) axial que aloja un empujador (29) para accionar los citados dispositivos (18, 19) de disparo, y una sección transversal rectangular transversalmente respecto a dicho orificio axial; dicha segunda porción (26) de núcleo ferromagnético móvil, está alineada con la citada primera porción en la dirección de dicho orificio axial, y es móvil en dicha dirección, teniendo dicha segunda porción una sección transversal rectangular perpendicularmente a dicha dirección; dicho electroimán comprende un elemento (27) tubular hecho de material no magnético, y que tiene una sección transversal rectangular hueca, para recibir y alinear mutuamente dichas porciones primera y segunda, y para guiar dicha segunda porción móvil en la citada dirección; dicho yugo (31) de cierre de flujo es integral con la citada primera porción, y está formado por una banda ferromagnética plegada en forma de rectángulo alrededor de dicho elemento (27) tubular, y provisto de rebajes (32, 33) sobre los lados opuestos para la inserción, en dicho yugo, de dicha primera porción de núcleo y de dicho elemento tubular; la citada bobina (35) está arrollada alrededor del citado elemento (27) tubular; dichos medios (41) de recuperación elásticos se encuentran situados por fuera de dicho yugo (31); estando la citada segunda porción de núcleo móvil provista de una posición de reposo predefinida en relación con la citada primera porción, con la formación de un hueco de aire de anchura predefinida, mediante un medio (45) de tope, situado por fuera de dicho yugo; actuando dicha segunda porción de núcleo móvil, a través de dicho espacio de hueco de aire, sobre el citado empujador (29) actuador cuando se energiza dicho electroimán con una corriente que pasa por dicha bobina (35), que es mayor que una intensidad predefinida.
Description
Conmutador automático con electroimán actuador
para cortocircuitos.
La presente invención se refiere a un conmutador
automático con electroimán actuador para cortocircuitos.
Los conmutadores automáticos modulares y
miniaturizados, para su instalación en un raíl, con la disposición
adyacente de varios módulos, son bien conocidos.
Un conmutador de este tipo, está formado por una
carcasa hecha de material aislante, y que tiene una configuración
paralelepipédica en general, con dos lados o caras paralelas más
anchas y con caras más pequeñas que corresponden, con referencia a
las condiciones de instalación, a una cara trasera, una cara
delantera, una cara superior y una cara inferior.
El cuerpo o carcasa está formado por dos
semi-carcasas unidas entre sí en un plano paralelo
a los lados, y aloja los diversos componentes mecánicos y
eléctricos.
La disposición de los diversos componentes y el
acceso a los mismos desde el exterior, depende de su función y de
los métodos de instalación. Por ejemplo, la cara trasera del cuerpo
está prevista para la instalación mecánica del conmutador sobre el
soporte, y posee un rebaje para recibir un raíl de soporte sobre el
que se asegura el conmutador por medio de dientes deslizantes
dispuestos sobre la pared trasera.
Los componentes para la actuación manual del
conmutador, están situados en el lado delantero, y una primera y
una segunda abrazaderas para la fijación de los terminales
eléctricos externos, emergen por el lado inferior y por el lado
superior, respectivamente.
Los lados del conmutador deben ser planos, sin
áreas elevadas que eviten la disposición adyacente de varios
módulos, y no deben tener aberturas para acceso a los componentes
internos, salvo a los que sea necesario y estén diseñados
específicamente para establecer una interconexión mecánica entre
módulos adyacentes.
Para una descripción más detallada de estos
conmutadores modulares, se puede hacer referencia a la solicitud de
patente internacional núm. WO 96/12292.
Los componentes esenciales que forman parte de un
conmutador de este tipo, que deben ser capaces de interrumpir
corrientes de alta intensidad, incluyendo corrientes en la gama de
varias decenas de amperios, incluyen un electroimán de acción
rápida para abrir automáticamente el conmutador en caso de una
sobrecarga mayor debida en particular a un cortocircuito.
El electroimán debe ser constructivamente simple,
fácil de instalar en el interior del cuerpo, y debe tener
características óptimas en términos de fiabilidad y repetitividad
operativa.
Además, con relación a las dimensiones modulares
del cuerpo, este último debe tener dimensiones compactas, en
particular en la dirección perpendicular a los lados del
conmutador, y al mismo tiempo no deben dar lugar a pérdidas o
caídas de voltaje significativas en el cobre y el hierro que son la
causa, bajo condiciones operativas normales (variables dependiendo
de la carga), de calentamiento local que puede alterar las
características operativas del propio electroimán o de otros
dispositivos presentes en el conmutador, tales como, por ejemplo,
el sistema de protección térmica bimetal para evitar sobrecargas
prolongadas.
Estos inconvenientes son mayores cuanto más
compacta es la estructura, y por lo tanto, más pequeña es la
dispersión de calor.
Además, la necesidad de dimensiones compactas
resulta difícil de combinar con la necesidad de una acción de
apertura rápida que requiera una fuerza magnética adecuada de
atracción asociada a una carrera operativa significativamente larga
de la armadura o del núcleo móvil, y esencialmente, una energía
cinética adquirida tan rápidamente como sea posible, y suficiente
para accionar el mecanismo de disparo y apertura del
conmutador.
Aunque los conmutadores automáticos con un
electroimán del tipo de armadura móvil, se encuentran disponibles
en el mercado, la solución adoptada más ampliamente, susceptible de
alcanzar el mejor comportamiento posible en esta aplicación,
consiste en un conmutador con un electroimán de tipo émbolo o de
núcleo móvil.
En estos electroimanes, el circuito magnético
está compuesto por una primera porción de núcleo cilíndrico fijo,
integral con un yugo para el cierre del flujo, y una segunda
porción de núcleo cilíndrico móvil, alineada axialmente con la
primera porción, y separada de la misma por un hueco de aire.
Un capuchón de plástico, cilíndrico, hueco, que
se acopla a presión sobre la primera porción de núcleo, actúa como
guía axial para la porción móvil, la cual se inserta libremente en
el interior del capuchón, y con su extremo cerrado forma un tope de
apoyo contra el que es empujado el núcleo móvil por medio de un
vástago actuador, que pasa libremente por el interior de una cavidad
axial del núcleo fijo, y a su vez es derivado o, en otras palabras,
"polarizado" por medio de un resorte helicoidal de compresión
que se aloja también en la citada cavidad.
Montado sobre el capuchón, se encuentra un
bobinado helicoidal de hilo conductor, con una sección transversal
circular relativamente gruesa (2 - 2,5 mm), para excitar el
electroimán.
Aunque relativamente simple, esta solución tiene
varios inconvenientes:
- el núcleo fijo, debido a la presencia del
vástago actuador y, aún más, del resorte de polarización, tiene una
sección de trabajo relativamente pequeña para el flujo magnético,
en relación con el núcleo móvil, con una distribución consiguiente
no uniforme de la inducción magnética en el interior de la sección,
en particular el hueco de aire, lo que da como resultado pérdidas
adicionales (el electroimán se excita con una corriente alterna), y
para las mismas condiciones de excitación, la generación de una
fuerza de atracción que es menor que la que se conseguiría con un
núcleo de sección maciza;
- el electroimán no puede ser establecido para
diferentes condiciones operativas, siendo necesario para conseguir
estas condiciones el hecho de diversificar la producción con la
utilización, en los diversos casos, de resortes de polarización con
características de elasticidad diferentes;
- también en el cobre, debido a los flujos
dispersos que afectan al bobinado, se producen pérdidas adicionales
y no poco importantes debido a las corrientes parásitas;
- finalmente, el diseño constructivo no permite
una reducción de las dimensiones, ni la producción de conmutadores
modulares automáticos de pequeño espesor, menor que el definido
normalmente como estándar de 17,5 mm.
Este último requisito es particularmente
importante en instalaciones domésticas en las que, por motivos de
seguridad, la instalación debe ser dividida en un número de
secciones tan grande como sea posible, protegidas individualmente
por conmutadores automáticos, ajustado cada uno de ellos de acuerdo
con las diversas cargas máximas posibles esperadas.
Un conmutador automático de acuerdo con las
características mencionadas anteriormente, se encuentra descrito en
el documento EP-A-0 621 618.
El objeto de la presente invención consiste en
proporcionar un conmutador automático con electroimán actuador para
cortocircuitos, que posee unas características estructurales y
funcionales tales como para superar los inconvenientes mencionados
en lo que antecede, descritos con relación a la técnica
anterior.
Este objeto ha sido alcanzado por medio de un
conmutador automático que comprende, alojados en una carcasa
aislante, dispositivos de posicionamiento y reposicionamiento
manuales, contactos de apertura y cierre accionados por medio de
los citados dispositivos manuales, dispositivos de disparo para
abrir automáticamente los citados contactos, y un electroimán de
actuación rápida para la activación de los citados dispositivos de
disparo cuando se produce una sobrecarga, caracterizados porque
dicho electroimán, que es del tipo de núcleo (émbolo) móvil,
consiste en:
- una primera porción de núcleo ferromagnético
fijo, que tiene un orificio axial que aloja un empujador o
golpeador para accionar los citados dispositivos de disparo, y una
sección rectangular transversalmente a dicho orificio axial;
- una segunda porción de núcleo ferromagnético
móvil alineada con la citada primera porción en la dirección de
dicho orificio axial, y móvil en dicha dirección, teniendo la
citada segunda porción una sección transversal rectangular
perpendicularmente a dicha dirección;
- un elemento tubular hecho de material no
magnético, y que tiene una sección transversal rectangular hueca,
para recibir y alinear mutuamente las citadas porciones primera y
segunda, y para guiar dicha segunda porción móvil en la citada
dirección;
- un yugo de cierre de flujo que es integral con
la citada primera porción, y que está formado por una banda
ferromagnética plegada en forma de rectángulo alrededor de dicho
elemento tubular, y dotado de rebajes en los lados opuestos para la
inserción, en dicho yugo, de la citada primera porción de núcleo y
de dicho elemento tubular;
- una bobina formada por hilo conductor aislado,
arrollado alrededor de dicho elemento tubular;
- medios de retorno elásticos, situados por fuera
de dicho yugo, para mantener la citada segunda porción de núcleo
móvil a una distancia, cuando está en reposo, desde la citada
primera porción fija, y
- medios de tope, situados por fuera de dicho
yugo, para proporcionar a dicha segunda porción de núcleo móvil,
una posición de reposo predeterminada en relación con dicha primera
porción, con la formación de un hueco de aire de anchura
predefinida;
- actuando dicha segunda porción de núcleo móvil,
a través de dicho hueco de aire, sobre el mencionado empujador
actuador cuando se energiza dicho electroimán mediante una
corriente en la citada bobina que es mayor que una intensidad
predefinida.
La presente invención solventa los inconvenientes
de la técnica anterior, está capacitada para satisfacer el
requisito mencionado en lo que antecede, y proporciona un
conmutador automático que es simple y barato de fabricar, y se ha
dotado de un electroimán para su protección contra cortocircuitos
que es seguro, fiable, rápido y efectivo para una amplia gama de
corrientes, y que da como resultado pérdidas adicionales mínimas, y
que al mismo tiempo tiene dimensiones pequeñas en la dirección
perpendicular a los lados del conmutador.
A título de ventaja adicional, la estructura del
electroimán permite, sin diversificación de los componentes durante
la producción, la preparación, durante el montaje final, de
conmutadores modulares del mismo tipo, que tienen características
operativas diferentes.
Los detalles característicos y las ventajas de la
invención, se pondrán de manifiesto de forma más clara a partir de
la descripción que sigue de una realización preferida, y a partir
de los dibujos que se acompañan, en los que:
- la figura 1 es una vista global, seccionada
según una dirección paralela a los laterales, de un conmutador
automático de acuerdo con la presente invención, y
- la figura 2 es una vista en perspectiva,
despiezada, de los diversos componentes que forman el electroimán
del conmutador conforme a la figura 1.
Con referencia a la figura 1, el conmutador
automático comprende un cuerpo 1 hecho de material aislante, y que
consiste en dos semi-carcasas que se unen entre sí,
y una de las cuales ha sido representada en sección con el fin de
mostrar la estructura interna de las dos
semi-carcasas.
La estructura y la nervadura interna de las dos
semi-carcasas, se acoplan entre sí de una manera
adecuada y con el posicionamiento preciso de las dos
semi-carcasas, cada una con respecto a la otra, así
como de los diversos componentes alojados en la carcasa, unos en
relación con los otros.
Las dos semi-carcasas se fijan
entre sí por medio de tornillos o remaches que pasan a través de
orificios 2, 3, 4, 5, 6, perpendiculares al plano del dibujo.
El conmutador modular representado, se ha dotado
de un rebaje 7 en el lado trasero para recibir un raíl estándar DIN
sobre el que se fija por medio de correderas dentadas, no
representadas.
Una pluralidad de componentes mecánicos y
eléctricos, han sido alojados y posicionados de forma precisa en el
interior de la carcasa, en particular:
- una primera y una segunda abrazadera/terminal
8, 9 respectivamente, para conexión eléctrica con los cables
externos;
- una banda 10 bimetálica que tiene un extremo
conectado eléctrica y mecánicamente al terminal 8;
- un electroimán 11;
- un laberinto 12 de extinción de arco eléctrico,
conocido también como celda de desionización;
- una palanca 13 de posicionamiento manual, que
ha sido abisagrada a un perno 14 formado en, o enganchado a, la
carcasa, y conectado a una varilla 24 de posicionamiento;
- un contacto 15 fijo que está soportado por una
pieza 16 extrema metálica rígida del electroimán 11, conectada
eléctricamente a un extremo del bobinado del electroimán, estando
el otro extremo del bobinado conectado al terminal 9;
- un contacto 17 móvil en el extremo de un brazo
18 de contacto, conectado eléctricamente a la banda 10 bimetálica
por medio de un trenzado flexible de cobre;
- un dispositivo de disparo que comprende el
brazo de contacto y otros elementos identificados en conjunto por
medio del número de referencia 19;
- una corredera 20 para su conexión
unidireccional a la banda bimetálica del dispositivo de
disparo;
- un electrodo 21 de conmutación y guiado de arco
eléctrico, conectado eléctricamente a la banda bimetálica.
Todos estos dispositivos, salvo en lo que se
refiere al electroimán 11, no caen dentro del alcance de la
invención, pero se mencionan con el fin de proporcionar una idea
general de la complejidad del conmutador, las dificultades de
montaje, y los requisitos relativos a la compacidad y dimensiones
mínimas que deben satisfacer los diversos componentes con el fin de
permitir que los mismos puedan ser alojados en un contenedor plano
de pequeño tamaño.
El principio de funcionamiento de un conmutador
de este tipo, es conocido: cuando se posiciona manualmente el
dispositivo 18, 19 de disparo, se cierran los dos contactos 15, 17
y se establece continuidad eléctrica entre los terminales 8 y 9, de
tal modo que fluye una corriente por el bobinado del electroimán y
por la banda bimetálica para la alimentación de una carga general
externa.
Por lo tanto, resulta obvio que estos elementos
deben tener una resistencia (o de forma más general, una
impedancia) que sea mínima, con el fin de no extraer potencia de la
carga, y para evitar, hasta un cierto grado, la generación de calor
en el interior del conmutador.
En caso de sobrecarga prolongada o de
cortocircuito, el dispositivo de protección térmica respectivo
(banda 10 bimetálica), y el dispositivo de protección magnética
(electroimán 11), activan el dispositivo de disparo, provocando la
apertura de los contactos 15 y 17.
El arco eléctrico que se produce con la apertura
de los contactos eléctricos, pasa desde el contacto 17 sobre el
electrodo 21 de guiado de arco, y se extingue en la celda de
desionización.
Con el fin de asegurar una extinción rápida del
arco, la apertura de los contactos debe ser particularmente rápida.
Esto se consigue por medio de un resorte relativamente potente que
se pone bajo tensión mediante una palanca de actuación manual y que
forma parte del dispositivo de disparo.
Esto, sin embargo, no es suficiente: con el fin
de activar el dispositivo de disparo, es necesario tener una cierta
energía que, en caso de cortocircuito, debe hacerse disponible tan
rápidamente como sea posible, tan pronto como se produzca el
cortocircuito.
Esta energía se proporciona mediante la
excitación del electroimán 11, debido al efecto de la corriente de
cortocircuito.
La estructura del electroimán 11 se ha
representado en detalle en la vista despiezada de la figura 2.
El electroimán comprende un núcleo magnético que
consiste en una primera porción 25 fija y una segunda porción 26
móvil que están alineadas cada una con la otra, en dirección
axial.
El núcleo no cilíndrico y en forma de prisma
posee, perpendicularmente con respecto a la dirección axial, una
sección transversal rectangular (que tiene en una realización
preferida, a efectos de guiado, dimensiones laterales de 3,5 x 8
mm), con bordes ligeramente redondeados, y que se aloja parcialmente
en un elemento 27 tubular de alineamiento y guiado que posee
también una sección transversal rectangular, y que se realiza
mediante extrusión o moldeo de plástico, por ejemplo con un espesor
comprendido en el intervalo de 0,3 - 0,4 mm.
La porción de núcleo fija posee, en dirección
axial, un orificio pasante 28 cilíndrico con un diámetro
comprendido en el intervalo de 1 - 1,4 mm, en cuyo interior se
encuentra insertado libremente un empujador 29 actuador de material
no magnético, metálico o plástico, de baja conductividad.
Cerca del extremo opuesto al que se enfrenta a la
porción 26 móvil, la porción 25 de núcleo fijo posee una ranura 30
anular con lados perpendiculares al eje del núcleo para su
fijación, mediante encaje, en un yugo 31.
El yugo 31 está formado a partir de una banda de
material ferromagnético con sección transversal comprendida, por
ejemplo, en el intervalo de 7 x 1,5 - 2 mm, plegada de modo que
forma un marco rectangular con dimensiones de alrededor de 20 x 16
mm y una altura igual a la anchura de la banda (7 mm).
Un rebaje 32 para su unión, mediante encaje, con
el rebaje 30 extremo del núcleo 25 fijo, se ha formado en uno de
los lados más cortos del yugo. El lado opuesto del yugo tiene,
formado en el mismo, un rebaje 33 rectangular para alojamiento de
un extremo del elemento 27 de guía tubular que se encaja, de manera
similar, con las porciones de núcleo alojadas en el mismo, en el
interior del yugo, con las dimensiones más pequeñas orientadas en
la dirección de la extensión en altura del marco.
El lado más corto del yugo, donde se encuentra
presente el rebaje 32, posee una pieza 16 metálica fijada al mismo,
mediante soldadura eléctrica por puntos, para soportar el contacto
fijo del conmutador, habiéndose dotado también dicha pieza extrema
de un rebaje 34 que se superpone al rebaje 32 para su unión,
mediante encaje, con la porción de núcleo fija.
El elemento 27 tubular posee, dispuesto sobre el
mismo, un bobinado 35 formado por medio de un hilo conductor
preferentemente plano que tiene sección transversal rectangular
(mediante una guía, 2,4 x 1,3 mm), y plegada de manera que forma
espiras sustancialmente rectangulares con el espesor menor del cobre
orientado perpendicularmente con respecto a la dirección axial del
núcleo.
De esta forma, el bobinado se aloja completamente
en el interior del yugo, con una dimensión, en la dirección de la
extensión en altura del yugo, no mayor que su altura.
Rebajes 36, 37 adecuados del yugo 31 permiten,
sin incremento de las dimensiones, que los extremos 38, 39 del
bobinado pasen por fuera del yugo con el fin de ser fijados,
respectivamente, por soldadura, a la pieza 16 extrema metálica
provista, a este efecto, de una pestaña 40 que se extiende más allá
del extremo del yugo, y al terminal 9 (figura 1) del
conmutador.
La estructura del electroimán se completa con un
resorte 41 helicoidal torsionalmente operativo, con un brazo 42 de
trabajo abisagrado a un orificio 43 formado en el extremo del
núcleo 26 móvil opuesto al adyacente al núcleo 25 fijo.
La función del resorte consiste en derivar o
"polarizar" el núcleo 26 móvil hacia la posición de reposo, y
oponerse a la fuerza de atracción que se ejerce sobre el último
cuando el bobinado del electroimán tiene corrientes que pasan a su
través, que caen dentro de las condiciones operativas normales, y
que por lo tanto no provocan la apertura del conmutador.
Volviendo a considerar la figura 1, todas las
partes del electroimán 11, mostradas en sección transversal, pueden
ser vistas claramente.
En particular, se puede ver que la nervadura
interna del interior de la carcasa, tal como el nervio 44 por
ejemplo, forma un asiento para el posicionamiento estable y preciso
del yugo y de la pieza 16 extrema integral con aquél (y por lo
tanto del electroimán en su totalidad), así como también un tope 45
contra el que apoya el extremo del núcleo móvil, y define así
exactamente la posición de apoyo en relación con la parte fija, y
por consiguiente, la anchura del hueco de aire en la condición de
reposo.
El resorte 41 helicoidal de retorno, se ha
montado pivotablemente en un perno 46 que puede ser formado
integralmente con la carcasa (o, si es un componente separado,
fijado en el interior de la carcasa en una posición predefinida), y
empujando con su brazo operativo 42 el núcleo móvil contra la
superficie 45 de tope.
La fuerza ejercida por el resorte depende de su
condición de pre-tensionado: esto se establece
mediante la fijación del extremo 47 del resorte en una posición
adecuada por medio de un enganche en una muesca formada en el
interior de la carcasa, de modo que esto produce un ángulo
predefinido del arrollamiento del resorte con respecto a su
configuración de reposo.
Según se muestra en la figura 1, la carcasa puede
estar dotada de varias muescas, tales como 48, 49, con el fin de
provocar que el resorte 42 adopte una de las diversas condiciones
pretensionadas posibles, que pueden elegirse durante el montaje,
con el fin de definir una de las diversas capacidades operativas del
conmutador, lo que se expresa generalmente en amperios (por
ejemplo, 15 - 25 - 50 A).
La utilización de un resorte helicoidal con el
brazo y la porción extrema, aunque se prefiere, no es esencial: el
medio de retorno podría ser construido también de otra manera, por
ejemplo a modo de palanca montada pivotablemente en el perno 46 y
de forma completamente equivalente al brazo 42, y que sería
derivada o "polarizada" por medio de un resorte de extensión
que se fija, por un lado, a la palanca, y por el otro lado, a un
perno o muesca (incluyendo uno de varios pernos o muescas),
dispuesto/a apropiadamente en el espacio disponible entre el
dispositivo de posicionamiento manual (13, 14) y el electroimán
11.
A título de perfeccionamiento adicional, que
incluye solamente una diversificación de producción mínima durante
la etapa de montaje final, también es posible establecer la anchura
del hueco de aire en la condición de reposo con el fin de optimizar
el tiempo de actuación del electroimán dependiendo de la capacidad
asignada al mismo. A este efecto, el tope 45, en vez de ser integral
con la carcasa, puede consistir en una banda que tenga un espesor
definido en función de la capacidad, que se inserta en un asiento
de la carcasa.
De este modo, está claro que, con la estructura
de electroimán descrita, resulta posible conseguir ventajas
sustanciales:
- la sección de trabajo para el flujo, por el
interior del circuito magnético, en particular por dentro del
núcleo, es prácticamente uniforme y de un valor adecuado para
conseguir una elevada fuerza de atracción, con distribución
uniforme del flujo; en este sentido, se debe recordar que, para una
misma fuerza nI magnética impulsora (n = número de espiras; I =
intensidad de corriente), que actúe dentro del circuito, la fuerza
de atracción ejercida sobre el núcleo móvil es proporcional al área
A de la sección del circuito magnético en la zona del hueco de
aire;
- las pérdidas adicionales debidas a histéresis
en el interior del circuito magnético, se mantienen en un mínimo
debido a una distribución uniforme del flujo;
- las pérdidas adicionales debidas a corrientes
parásitas en el bobinado, se mantienen también en un mínimo debido
a que los conductores tienen, en dirección perpendicular a los
inevitables flujos dispersos, un espesor más pequeño y por lo tanto
una sección transversal mínima;
- el uso de un resorte de polarización fuera del
circuito magnético, además de asegurar, como ya se ha dicho, una
distribución más uniforme del flujo magnético, ofrece la
posibilidad de establecer las condiciones operativas del
electroimán sin necesidad de diversificación sustancial durante la
producción;
- debido a las pequeñas dimensiones del
electroimán en la dirección perpendicular a los lados del
conmutador (en relación con la disposición en el interior de la
carcasa), es posible proporcionar conmutadores modulares que tengan
un espesor reducido.
Claims (8)
1. Electroimán para su uso en un conmutador
automático, comprendiendo dicho conmutador, alojados en una carcasa
(1) aislante, dispositivos (13, 14, 24) de posicionamiento y
reposicionamiento manual, contactos (15, 17) de apertura y cierre
accionados por dichos dispositivos manuales, dispositivos (18, 19)
de disparo para abrir automáticamente dichos contactos,
siendo dicho electroimán (11) del tipo de acción
rápida para la activación de dichos dispositivos de disparo cuando
se produce una sobrecarga, y comprendiendo una primera porción (25)
de núcleo ferromagnético fijo, una segunda porción (26) de núcleo
ferromagnético móvil, un yugo (31) de cierre de flujo, una bobina
(35) formada por hilo conductor aislado, medios (41) elásticos de
retorno para mantener dicha segunda porción de núcleo móvil a una
distancia, cuando está en reposo, desde la citada primera posición
fija;
caracterizado porque:
- dicha primera porción (25) de núcleo
ferromagnético fija, posee un orificio (28) axial que aloja un
empujador (29) para accionar los citados dispositivos (18, 19) de
disparo, y una sección transversal rectangular transversalmente
respecto a dicho orificio axial;
- dicha segunda porción (26) de núcleo
ferromagnético móvil, está alineada con la citada primera porción
en la dirección de dicho orificio axial, y es móvil en dicha
dirección, teniendo dicha segunda porción una sección transversal
rectangular perpendicularmente a dicha dirección;
- dicho electroimán comprende un elemento (27)
tubular hecho de material no magnético, y que tiene una sección
transversal rectangular hueca, para recibir y alinear mutuamente
dichas porciones primera y segunda, y para guiar dicha segunda
porción móvil en la citada dirección;
- dicho yugo (31) de cierre de flujo es integral
con la citada primera porción, y está formado por una banda
ferromagnética plegada en forma de rectángulo alrededor de dicho
elemento (27) tubular, y provisto de rebajes (32, 33) sobre los
lados opuestos para la inserción, en dicho yugo, de dicha primera
porción de núcleo y de dicho elemento tubular;
- la citada bobina (35) está arrollada alrededor
del citado elemento (27) tubular;
- dichos medios (41) de recuperación elásticos se
encuentran situados por fuera de dicho yugo (31);
- estando la citada segunda porción de núcleo
móvil provista de una posición de reposo predefinida en relación
con la citada primera porción, con la formación de un hueco de aire
de anchura predefinida, mediante un medio (45) de tope, situado por
fuera de dicho yugo;
- actuando dicha segunda porción de núcleo móvil,
a través de dicho espacio de hueco de aire, sobre el citado
empujador (29) actuador cuando se energiza dicho electroimán con
una corriente que pasa por dicha bobina (35), que es mayor que una
intensidad predefinida.
2. Electroimán de acuerdo con la reivindicación
1, en el que dicha bobina (35) está formada por hilo conductor
aislado de sección transversal rectangular, arrollado alrededor de
dicho elemento (27) tubular, con un lado mayor de dicha sección
transversal rectangular del hilo enfrentado a dicho elemento
tubular.
3. Conmutador automático, que comprende, alojados
en una carcasa (1) aislante, dispositivos (13, 14, 24) de
posicionamiento y reposicionamiento manual, contactos (15, 17) de
apertura y cierre accionados por dichos dispositivos manuales,
dispositivos (18, 19) de disparo para abrir automáticamente dichos
contactos, y un electroimán (11) de acción rápida, de acuerdo con
la reivindicación 1, para activar los citados dispositivos de
disparo cuando se produce una sobrecarga, comprendiendo dicho
electroimán una primera porción (25) de núcleo ferromagnético fija,
una segunda porción (26) de núcleo ferromagnético móvil, un yugo
(31) de cierre de flujo, una bobina (35) formada por hilo conductor
aislado, medios (41) de retorno elásticos para mantener dicha
segunda porción de núcleo móvil a una distancia, cuando está en
reposo, desde la citada primera posición fija, estando dicho
conmutador automático caracterizado porque:
- dicha primera porción (25) de núcleo
ferromagnético fija posee un orificio (28) axial que aloja un
empujador (29) para accionar los citados dispositivos (18, 19) de
disparo, y una sección transversal rectangular transversalmente a
dicho orificio axial;
- dicha segunda porción (26) de núcleo
ferromagnético móvil está alineada con la citada primera porción en
la dirección de dicho orificio axial y es móvil en dicha dirección,
teniendo la citada segunda porción una sección transversal
rectangular perpendicularmente a dicha dirección;
- dicho electroimán comprende un elemento (27)
tubular hecho de material no magnético, y que posee una sección
transversal rectangular hueca, para recibir y alinear mutuamente
dichas porciones primera y segunda, y para guiar la citada segunda
porción móvil en la citada dirección;
- dicho yugo (31) de cierre de flujo es integral
con la citada primera porción, y está formado por una banda
ferromagnética plegada en forma de rectángulo alrededor de dicho
elemento (27) tubular, y provisto de rebajes (32, 33) en los lados
opuestos para la inserción, en dicho yugo, de la citada primera
porción de núcleo y de dicho elemento tubular;
- dicha bobina (35) está arrollada alrededor de
dicho elemento (27) tubular;
- dichos medios (41) elásticos de retorno, están
situados por fuera de dicho yugo (31);
- comprendiendo dicho conmutador automático
medios (45), de tope situados por fuera de dicho yugo, para dotar a
dicha segunda porción de núcleo móvil con una posición de reposo
predefinida en relación con dicha primera porción, con la formación
de un hueco de aire de anchura predeterminada;
- actuando dicha segunda porción de núcleo móvil,
a través de dicho hueco de aire, sobre el citado empujador (29)
actuador cuando se energiza dicho electroimán mediante una
corriente que pasa por la citada bobina (35), que es mayor que una
intensidad predefinida.
4. Conmutador automático de acuerdo con la
reivindicación 3, en el que dicha bobina (35) está formada por hilo
conductor aislado de sección transversal rectangular, arrollado
alrededor de dicho elemento (27) tubular, con un lado mayor de
dicha sección transversal rectangular del hilo enfrentado a dicho
elemento tubular.
5. Conmutador automático de acuerdo con la
reivindicación 3 ó 4, en el que dicho medio (45) de tope consiste
en una superficie de apoyo para la citada segunda porción de
núcleo, formada integralmente en la carcasa (1) citada, en una
posición predefinida en relación con el medio (44) de
posicionamiento de dicho yugo, estando también dichos medios
formados integralmente con dicha carcasa.
6. Conmutador automático de acuerdo con la
reivindicación 3 ó 4, en el que dicho medio (45) de tope consiste
en una banda de espesor adecuado, separada de dicha carcasa (1) y
alojada en la citada carcasa (1) en una posición predeterminada en
relación con los medios (44) de posicionamiento de dicho yugo,
formados integralmente en dicha carcasa.
7. Conmutador automático de acuerdo con las
reivindicaciones 3-6 anteriores, en el que dichos
medios elásticos de retorno consisten en un resorte (41) helicoidal
con una porción (47) extrema y un brazo (42) de trabajo, montado en
un perno de soporte (46) en dicha carcasa, estando dicho brazo de
trabajo asegurado a un ojete (43) de dicha segunda porción (26) de
núcleo móvil, estando dicha porción (47) extrema constreñida en el
interior de una muesca (48, 49) formada por dentro de la citada
carcasa.
8. Conmutador automático de acuerdo con la
reivindicación 6, en el que dicha carcasa (1) se ha dotado
interiormente de una pluralidad de muescas (48, 49) de tope para la
citada porción (47) extrema, con el fin de dotar a dicho resorte
(41) con un grado selectivo de pre-tensionado,
dependiendo de la muesca en la que esté constreñida dicha porción
extrema.
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