ES2215790T3 - Camara de arco para interruptorres de bajo voltaje. - Google Patents

Abstract

Una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, caracterizada porque comprende: múltiples placas metálicas (30) sustancialmente con forma de U; un recinto (40) hecho de material aislante, que está sustancialmente conformado como un paralelepípedo, y comprende dos paredes laterales (41, 42), una pared inferior (43), una pared superior (44) y una pared posterior (46), teniendo las mencionadas paredes laterales (41, 42), en el interior, múltiples ranuras mútuamente opuestas (47), para la inserción de las mencionadas placas de metal (30), teniendo las paredes inferior y superior (43, 44) al menos una abertura (48, 49) cada una, estando el mencionado recinto (40) abierto por delante.

Description

Cámara de arco para interruptores de bajo voltaje.

La presente invención está relacionada con una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, en particular para interruptores de alimentación, de caja moldeada.

Se sabe que los circuitos de alimentación de caja moldeada se usan normalmente en sistemas eléctricos industriales de bajo voltaje, es decir, sistemas que funcionan a hasta 1000 voltios aproximadamente. Los mencionados interruptores se proporcionan, normalmente, con un sistema que asegura la corriente nominal requerida por los diversos usuarios, la conexión y desconexión de la carga, protección contra cualesquiera condiciones anormales, tales como sobrecarga y cortocircuitos, mediante la apertura del circuito, y la desconexión del circuito protegido, mediante la apertura de los contactos móviles con respecto a los contactos fijos (separación galvánica), para alcanzar el aislamiento completo de la carga con respecto a la fuente de energía eléctrica.

La función crítica de interrumpir la corriente (sea corriente nominal, de sobrecarga, o de cortocircuito) es proporcionada, por medio del interruptor, en una parte específica del mencionado interruptor, la cual está constituida por la llamada cámara de arco de reversión de la ionización. Como consecuencia del movimiento de apertura, el voltaje entre los contactos provoca la descarga dieléctrica del aire, lo que conduce a la formación del arco eléctrico en la cámara. El arco es impulsado, por efectos electromagnéticos y de dinámica de fluidos, dentro de una serie de placas de metal, dispuestas en la cámara, que tienen el cometido de extinguir el mencionado arco por enfriamiento.

Durante la formación del arco, la energía liberada por efecto Joule es muy alta, y provoca tensiones térmicas y mecánicas, dentro de la zona de contención de placa. Para resistir estas tensiones, el diseño de la cámara de arco debe estar evaluado cuidadosamente, para obtener un componente que sea lo suficientemente sólido como para resistir la tensión mecánica, y definido claramente para guiar el arco dentro de la región de extinción, proporcionando a la vez protección a las regiones que deben no ser afectadas. Además, es una práctica común incluir, en la cámara de arco, elementos hechos de materiales aislantes capaces de emitir sustancias gaseosas en la presencia de un arco eléctrico. Tales sustancias interactúan con los iones de plasma generados por el arco, contribuyendo así a la reducción del fenómeno en conjunto, mediante la reducción de la conductividad.

Las figuras 1 y 2 ilustran un típico ejemplo de una cámara de arco del arte previo. La cámara comprende, generalmente, dos paredes laterales 1 hechas de material aislante, un gran número de placas de metal 2 y, al menos, un elemento protector 3 hecho de material aislante. Las placas 2 están, generalmente, hechas con forma de U y tienen, en sus bordes laterales externos, una serie de proyecciones 21. Las paredes laterales 11 tienen una gran cantidad de aberturas 11, que son adecuadas para encajar con las proyecciones 21 correspondientes de las placas 2 (véase figura 2), para el posicionamiento y fijación de la placa. La fijación de la placa se lleva a cabo, por ejemplo, encajando a presión las proyecciones 21, asegurando así la contención de las placas y la estabilidad mecánica de la cámara de arco. Una vez ensamblada, la cámara de arco es insertada en un espacio proporcionado apropiadamente, moldeado en la caja del interruptor.

Aunque esta solución cumple adecuadamente los requerimientos necesarios, no es completamente satisfactoria, en términos del número de componentes necesarios, y de la complejidad de fabricación. Además de las paredes laterales hechas de material aislante, de hecho, también es necesario proporcionar componentes apropiados (por ejemplo el elemento protector 3) para guiar el arco, y para protección. Además, no debe olvidarse el hecho de que una estabilidad mecánica adecuada, está asegurada solo por virtud de la complicada operación de fijar las placas a las paredes laterales, por ejemplo haciendo encajar las proyecciones que están presentes en los bordes de las placas.

El propósito de la presente invención es proporcionar una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, la cual está constituida por un número limitado de componentes, que es menor que el número de componentes de las cámaras de arco convencionales. Dentro del alcance de este propósito, un objeto de la presente invención es proporcionar una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, que no requiera etapas de montaje complicadas.

Otro objeto de la presente invención, es proporcionar una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, que tenga una estabilidad mecánica adecuada sin requerir procesos mecánicos complicados.

Otro objeto de la presente invención, es proporcionar una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, que pueda ser fácilmente montada dentro del polo del interruptor.

Un objeto más de la presente invención, es proporcionar una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, que no requiera el uso de elementos adicionales capaces de emitir sustancias gaseosas que reduzcan los fenómenos relacionados con el arco. Otro objeto de la presente invención, es proporcionar una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, que sea altamente fiable, relativamente sencilla de fabricar, y a costes competitivos.

Este propósito, estos objetos, y otros que se harán manifiestos a continuación, se logran mediante una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, caracterizada porque comprende:

múltiples placas sustancialmente con forma de U;

un recinto hecho de material aislante, que está sustancialmente conformado como un paralelepípedo, y comprende dos paredes laterales, una pared inferior, una pared superior, y una pared posterior, teniendo las mencionadas paredes laterales, en el interior, múltiples ranuras mútuamente opuestas, para la inserción de las mencionadas placas de metal, teniendo las paredes inferior y superior una abertura cada una, estando el mencionado recinto abierto en la parte delantera.

De este modo, se tiene la ventaja de proporcionar una cámara de arco mecánicamente estable, con un número de componentes reducido, y de evitar la operación mecánica compleja de encajarlos.

Características, y ventajas, adicionales de la cámara de arco acorde con la presente invención, se harán manifiestas a partir de la descripción de una realización preferida, pero no excluyente, ilustrada, solo a modo de ejemplos no limitativos, en los dibujos anexos, donde:

la figura 1 es una vista detallada en perspectiva de una cámara de arco desmontada, del arte previo;

la figura 2 es una vista en perspectiva de una cámara de arco del arte previo;

la figura 3 es una vista detallada en perspectiva de una cámara de arco desmontada, según con la invención;

la figura 4 es una vista en planta de un polo de un interruptor de bajo voltaje, que comprende una cámara de arco acorde con la invención;

la figura 5 es una vista detallada en perspectiva, de una cámara de arco según una realización adicional de la invención;

la figura 6 es una vista en perspectiva, de un recinto de una cámara de arco acorde a una realización adicional de la invención.

Con referencia a la figura 3, la cámara de arco según la invención, que se muestra desmontada en aras de la claridad, comprende una pluralidad de placas de metal 30, que están conformadas sustancialmente en forma de U. La cámara de arco comprende, además, un recinto 40 hecho de material aislante, que está conformado sustancialmente como un paralelepípedo, con dos paredes laterales 41 y 42, una pared inferior 43, una pared inferior 44, y una pared posterior 46. El recito 40 está abierto en la pared delantera, para así permitir la inserción de las placas 30, como se describe en detalle más adelante. Las paredes laterales están provistas, en la parte interior, con una pluralidad de ranuras mútuamente opuestas 47 para la inserción, por deslizamiento, de las placas de metal 30. La pared inferior tiene, al menos, una abertura 48 para permitir el paso del contacto de extinción del arco. Convenientemente, la pared superior tiene al menos una abertura 49 que permite la ventilación de los gases que se generan. La pared inferior 43, la pared superior 44 y la pared posterior 46, también protegen las zonas que deben no verse afectadas por el arco.

El montaje de la cámara de arco así concebida está, por lo tanto, considerablemente facilitado, siendo la única operación necesaria la inserción de las placas 30 en las ranuras 47 del recinto 40.

Ventajosamente, de acuerdo con una realización preferida de la cámara de arco acorde con la invención, las ranuras 47 cubren solo una parte de la superficie interna de las paredes laterales 41 y 42, en lugar de su longitud total. Correspondientemente, las placas de metal 30 tienen dos brazos laterales 31 y 32, que constituyen los brazos de la forma en U, y una parte de fondo maciza 33 que es, aproximadamente, tan ancha como la distancia entre las paredes laterales 41 y 42 o, más en general, está conformada de forma que se corresponde con el perfil interno de las paredes laterales 41 y 42. La anchura de las placas 30 en los brazos laterales 31 y 32 es, aproximadamente, igual que la distancia entre las superficies finales de dos ranuras opuestas mútuamente 47.

De forma ventajosa, las placas de metal 30 tienen al menos una porción elevada 34 en, al menos, uno de los brazos laterales 31 y 32, preferentemente en ambos brazos 31 y 32. Cuando la placa 30 es insertada en un par de ranuras mútuamente opuestas 47, la mencionada porción elevada se opone a las superficies internas de la ranura, asegurando que se mantiene la posición durante el montaje.

Preferentemente, la longitud de los brazos laterales 31 y 32 es mayor que la longitud de las ranuras 47, de forma que los brazos laterales sobresalen frontalmente, al menos parcialmente, desde el cuerpo del recinto,hecho de material aislante.

De acuerdo con una realización preferida, la pared posterior 46 de la cámara de arco acorde con la invención, tiene conformada una proyección 50. Convenientemente, la proyección 50 tiene una porción 51 que coree a lo largo de, al menos, una porción la pared posterior 50, y una porción de una forma elevada 52 en el extremo superior de la pared posterior.

La proyección 50 y las dimensiones de los brazos 31 y 32, facilitan el montaje de la cámara de arco dentro del polo, y contribuyen a la contención de las placas 30.

La cámara de arco acorde con la invención se aplica, de hecho, convenientemente en un polo de un interruptor de bajo voltaje, y es particularmente adecuada para interruptores de alimentación de energía eléctrica de caja moldeada, de bajo voltaje.

La figura 4 es una vista en planta de un polo de un interruptor de bajo voltaje, que comprende una cámara de arco acorde con la invención. Según una realización general, el polo comprende una caja 60 hecha de material aislante, dentro de la cual hay una cámara de arco acorde con la invención. En el caso de interruptores de alimentación de caja moldeada, de bajo voltaje, la caja 60 está constituida por la caja de plástico moldeado del mencionado interruptor.

De acuerdo con la realización de la figura 4, en la que se muestra un único polo en aras de mayor simplicidad, la caja 60 tiene, en su superficie interna, un perfil conformado 61 que es adecuado para ajustar con la proyección 50 y la porción con forma elevada 52 de la cámara de arco.

Preferentemente, la caja 60 tiene un perfil conformado 62 adicional, interno, que es adecuado para adaptar complementariamente con el extremo delantero de los brazos 31 y 32 de las placas 30, que sobresalen desde el cuerpo del recinto 40.

Además, pueden estar presentes proyecciones internas 63 adicionales, adecuadas para facilitar la contención del recinto 40.

De este modo, la caja 60 del polo, que es estructuralmente adecuada para soportar tensiones mecánicas intensas, contribuye a la contención mecánica de las placas de metal.

En la realización de la figura 5, el montaje de cámara de arco incluye un número de placas de metal sustancialmente conformadas en U. El recinto 80 está sustancialmente conformado como un paralelepípedo, y tiene dos paredes laterales 81 y 82, una pared inferior (no mostrada), una pared superior 84 y una pared trasera 86. Como se muestra en la figura, la pared superior 84 tiene una abertura 89, que permite la ventilación de los gases. Las paredes laterales 81 y 82 están provistas, internamente, con una pluralidad de ranuras opuestas mútuamente, para la inserción por deslizamiento de las placas de metal 70. En la realización de la figura 5, las ranuras cubren toda la parte de las superficies internas de las paredes laterales 81 y 82, y el montaje es de tal modo que los brazos de las placas de metal con forma de U están dirigidos hacia dentro.

La figura 6 representa una realización más de un recinto 90 de una cámara de arco acorde con la invención. También en este caso, el recinto tiene dos paredes laterales 91 y 92, una pared inferior 93, una pared superior 94 y una pared posterior 96. Las paredes laterales están provistas, internamente, a lo largo de la totalidad de las superficies, con una pluralidad de ranuras mútuamente opuestas 97, para la inserción de placas de metal (no mostradas). Están presentes aberturas 98 y 99 en las paredes inferior y superior, respectivamente.

De acuerdo una realización más de la invención, el recinto puede estar hecho de un material aislante, que incluye compuestos capaces de emitir sustancias gaseosas en la presencia de un arco eléctrico, siendo las mencionadas sustancias capaces de interaccionar con los iones del plasma, reduciendo así los fenómenos de proyección de chispas del arco, y las consecuencias relacionadas. Ejemplos de tales sustancias son celulosa, melamina, resinas acetálicas, trihidrato de alúmina (ATH), resinas y/o compuestos fluorados, hidratos metálicos, poliéster no saturado, etc.

De este modo, es posible evitar el empleo de los elementos adicionales normalmente usados en el arte. Además, puesto que la superficie total capaz de emitir tales gases, es mayor que en las cámaras de arco de los tipos conocidos (básicamente la superficie total del recinto es capaz de emitir tales gases), las realizaciones son, de lejos, mejores que las del arte previo.

En la práctica, se ha encontrado que la cámara de arco de acuerdo con la invención, alcanza plenamente el propósito y los objetivos deseados, puesto que está constituida por un reducido número de componentes, que pueden ser montados fácilmente, evitando operaciones de ensamblaje. En la realización propuesta, los únicos componentes son las placas de metal y el recinto aislante, que puede ser ensamblados automáticamente.

La estabilidad mecánica no está comprometida. Como se ha mostrado, cuando la cámara de arco está insertada en el polo de un interruptor, las paredes del mencionado polo pueden contribuir a la contención mecánica de las placas.

El uso de los compuestos capaces de emitir sustancias gaseosas reduce la extensión de los fenómenos de proyección de chispas del arco, y consecuentemente reduce también las tensiones mecánicas.

La cámara de arco así concebida es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas las cuales está dentro del alcance del concepto inventivo; todos los detalles pueden, además, ser reemplazados con otros elementos equivalentes técnicamente. En la práctica, los materiales empleados, en la medida en que sean compatibles con el uso específico, así como las dimensiones, pueden ser cualesquiera acordes con los requerimientos y el estado del arte.

Claims (13)

1. Una cámara de arco para interruptores de bajo voltaje, caracterizada porque comprende:

múltiples placas metálicas (30) sustancialmente con forma de U;

un recinto (40) hecho de material aislante, que está sustancialmente conformado como un paralelepípedo, y comprende dos paredes laterales (41,42), una pared inferior (43), una pared superior (44) y una pared posterior (46), teniendo las mencionadas paredes laterales (41, 42), en el interior, múltiples ranuras mútuamente opuestas (47), para la inserción de las mencionadas placas de metal (30), teniendo las paredes inferior y superior (43, 44) al menos una abertura (48, 49) cada una, estando el mencionado recinto (40) abierto por delante.

2. La cámara de arco acorde a la reivindicación 1, caracterizada porque las mencionadas ranuras (47) corren a lo largo de, al menos, una parte de la superficie interior de las paredes laterales (41, 42), teniendo las placas de metal (30) dos brazos laterales (31, 32), que determinan el mencionado contorno en forma de U, y una porción inferior maciza (33) que es, sustancialmente, tan ancha como la distancia entre las superficies internas de las mencionadas paredes laterales (41, 42), siendo la anchura de las mencionadas placas de metal (30), en los mencionados brazos laterales (31, 32), sustancialmente igual a la distancia entre las superficies finales de dos ranuras respectivas opuestas mútuamente (47).

3. La cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las placas de metal (30) tienen, al menos, una porción elevada (34) en al menos uno de los brazos laterales (31, 32).

4. La cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los mencionados brazos laterales (31, 32) son más largos que las ranuras (47).

5. La cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la mencionada pared posterior (46) tiene una proyección contorneada (50).

6. La cámara de arco acorde con la reivindicación 5, caracterizada porque la mencionada proyección (50) corre a lo largo de, al menos, una porción de la pared posterior (46) del mencionado recinto (40), y tiene una porción elevada contorneada (52) en el extremo superior de la mencionada pared posterior (46).

7. La cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las mencionadas ranuras (47) se extienden a lo largo de las superficies interiores, enteras, de las paredes laterales (41, 42).

8. La cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque las mencionadas ranuras (47) se extienden a lo largo de, solo una parte de, las superficies internas de las paredes laterales (41, 42).

9. La cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el recinto (40) está hecho de un material aislante que incluye compuestos capaces de emitir sustancias gaseosas que, en la presencia de un arco eléctrico, pueden actuar en interacción con los iones de plasma.

10. Un polo de un interruptor de bajo voltaje, caracterizado porque comprende una caja (60) hecha de material aislante, y una cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones precedentes.

11. El polo de un interruptor acorde con la reivindicación 10, caracterizado porque la mencionada caja (60) hecha de material aislante tiene, en su superficie interior, un perfil (61) que es complementario a la proyección contorneada (50), proporcionada en la pared posterior (46) de la cámara de arco.

12. El polo de un interruptor acorde con la reivindicación 10 o con la 11, caracterizado porque la mencionada caja (60) hecha de material aislante tiene, en su superficie interior, un perfil (62) que es complementario al extremo delantero de los brazos (31, 32) de las mencionadas placas de metal (30).

13. Un interruptor de caja moldeada, de bajo voltaje, caracterizado porque comprende una cámara de arco acorde con una, o más, de las reivindicaciones 1 a 9.