ES2217379T3 - Interruptor o disyuntor electrico al vacio. - Google Patents
Interruptor o disyuntor electrico al vacio.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN INTERRUPTOR ELECTRICO DESTINADO A ASEGURAR EL CORTE EN UN CIRCUITO ELECTRICO. ESTE INTERRUPTOR COMPRENDE UN CARTUCHO LARGADO C QUE LLEVA UNA ENVOLTURA CILINDRICA (1) OBTURADA POR DOS FONDOS EN LA QUE ESTAN ALOJADOS DOS CONTACTOS DE ARCO (4,5), UNO DE LOS CUALES, FIJO (4) ES SOLIDARIO A UNO DE LOS FONDOS CITADOS, MIENTRAS QUE EL OTRO (59 MOVIL ESTA MONTADO CON DESLIZAMIENTO AXIAL EN EL INTERIOR DEL CARTUCHO C, Y UN MEDIO DESTINADO A PRODUCIR UN CAMPO MAGNETICO AXIAL EN LA ZONA DE FORMACION DEL ARCO. ESTE MEDIO LLEVA AL MENOS DOS PARTES DE ESPIRA (2,20)M, MONTADAS EN PARALELO, QUE COMPRENDEN CADA UNA UN PRIMER EXTREMO (2A, 20A) CONECTADO ELECTRICAMENTE A UNO (4) DE LOS CONTACTOS DE ARCO (4,5) Y UN SEGUNDO EXTREMO (2B, 20B) CONECTADO ELECTRICAMENTE A LA ZONA DE TRAIDA (19) DE LA CORRIENTE DE DICHO CONTACTO (4). EL PRIMER Y (2A, 20A) Y EL SEGUNDO (2B, 20B) EXTREMO DE CADA PORCION DE ESPIRA (2,20) ESTAN CONECTADOS ELECTRICAMENTE POR UN MEDIO DE DERIVACION MDESTINADO A DERIVAR UNA PARTE DE LA CORRIENTE PRINCIPAL A TRAVES DE LAS PORCIONES DE ESPIRA (2,20) DURANTE EL CORTE.
Description
Interruptor o disyuntor eléctrico al vacío.
La presente invención se refiere a un interruptor
eléctrico al vacío destinado a asegurar el corte en un circuito
eléctrico, en particular de baja o de media tensión.
Se conoce ya un disyuntor tal como se describe en
la solicitud de patente FR-2.682.808 de la
solicitante, que comprende una ampolla al vacío en la cual quedan
alojados dos contactos de arco, uno de ellos fijo, solidario de uno
de los fondos, mientras que el otro, móvil, está montado en
disposición de deslizamiento axial en el interior de la cápsula
entre una posición de cierre y una posición de separación de los
contactos que produce la formación de una corriente de arco. Este
disyuntor comprende además una bobina dispuesta coaxialmente en el
exterior de la cápsula a la altura del intervalo de separación de
los contactos de arco, estando destinada esta bobina a producir un
campo magnético axial en la zona de formación del arco. Uno de los
inconvenientes de este tipo de disyuntor se encuentra en el hecho de
que, al encontrarse la bobina en serie con los contactos de arco, la
totalidad de la corriente principal atraviesa la bobina. El
resultado de ello es que es necesario prever una bobina de sección
importante, la cual presenta, así, una importante ocupación de
espacio y engendra pérdidas considerables.
Una de las soluciones a este problema consiste,
como se describe en la solicitud de Patente No. 9413408 de la
solicitud, en interponer un medio de derivación entre los dos
extremos de la bobina, estando destinado dicho medio a derivar una
parte de la corriente principal a través de la bobina durante el
corte, con el fin de crear un campo magnético axial reducido y de
este modo una pérdida reducida. Sin embargo, en esta realización,
siguen siendo importantes las pérdidas térmicas.
Se conoce igualmente el documento DE 39 14967 que
describe un dispositivo según el preámbulo de las reivindicaciones 1
y 2, y en el cual el medio para producir el campo magnético axial
comprende por lo menos dos espiras, cada una de las cuales rodea por
completo la envoltura del interruptor, de donde se deduce una
ocupación de espacio importante y pérdidas engendradas
importantes.
La presente invención resuelve estos problemas y
propone un interruptor o disyuntor al vacío, de concepción
particularmente simple, que permite reducir estas pérdidas en mayor
grado.
A tal efecto, la presente invención tiene por
objeto un interruptor eléctrico destinado a asegurar el corte en un
circuito eléctrico, del género que comprende una cápsula alargada al
vacío de envoltura cilíndrica obturada por dos fondos, en la cual
quedan alojados dos contactos de arco destinados a ser conectados
eléctricamente respectivamente a dos zonas de alimentación de la
corriente, una de las cuales, fija, es solidaria de uno de los
fondos, mientras que la otra, móvil, está montada en disposición
deslizante axial en el interior de la cápsula, y por lo menos un
medio destinado a producir un campo magnético axial en la zona de
formación del arco, caracterizándose este interruptor porque el
medio citado comprende por lo menos dos porciones de espira montadas
en paralelo alrededor de los contactos, formando cada porción de
espira una fracción de espira de longitud inferior a una vuelta
completa y comprendiendo cada una un primer extremo conectado
eléctricamente a uno de los contactos de arco y un segundo extremo
conectado eléctricamente a la zona de alimentación de corriente de
dicho contacto, quedando dispuestas dichas porciones al exterior de
la cápsula, a la altura del intervalo de separación de los contactos
de arco.
La invención tiene igualmente por objeto un
interruptor eléctrico destinado a asegurar el corte en un circuito
eléctrico, del género que comprende una cápsula alargada al vacío
con envoltura cilíndrica obturada por dos fondos, en la cual quedan
alojados dos contactos de arco destinados a ser conectados
eléctricamente con respecto a dos zonas de alimentación de la
corriente, una de las cuales, fija, es solidaria de uno de los
fondos citados, mientras que la otra, móvil, está montada en
disposición deslizante axialmente en el interior de la cápsula, y
por lo menos un medio destinado a producir un campo magnético axial
en la zona de formación del arco, caracterizándose este interruptor
porque el medio citado comprende por lo menos dos porciones de
espira montadas en paralelo alrededor de los contactos, formando
cada porción de espira una fracción de espira de longitud inferior a
una vuelta completa y comprendiendo cada uno un primer extremo
conectado eléctricamente a uno de los contactos de arco y un segundo
extremo conectado eléctricamente a la zona de alimentación de
corriente de dicho contacto y porque el primero y el segundo
extremos de cada porción de espira están conectados eléctricamente
por un medio de derivación destinado a derivar una parte de la
corriente principal a través de las porciones de espira, durante el
corte.
Según otra característica, el conjunto de las
porciones de espira unidas forma un bucle completo.
Según una característica particular, las
porciones de espira son dos.
Según una realización particular, las porciones
de espira así como el medio de derivación M están montados
coaxialmente al exterior de la cápsula.
Según otra realización, las porciones de espira
así como el medio de derivación están montados coaxialmente en el
interior de la cápsula.
Según otra característica, las porciones de
espira así como el medio de derivación quedan montados entre el
contacto de arco fijo y la zona de alimentación de corriente
correspondiente.
Según una realización particular, las porciones
de espira así como el medio de derivación forman parte integrante de
uno o bien de los dos contactos de arco.
Ventajosamente, siendo dos las porciones de
espira, el segundo extremo de una de las porciones de espira queda
superpuesto al primer extremo de la otra porción de espira.
Según otra realización particular, el interruptor
comprende una primera campana que tiene varias porciones de espira
conectadas eléctricamente por uno de sus extremos a la zona citada
(o al contacto de arco) y por su extremo opuesto a una segunda
campana conductora dispuesta coaxialmente a la cápsula y conectada
eléctricamente al contacto de arco (o respectivamente a la zona
citada).
Ventajosamente, la segunda campa comprende
igualmente porciones de espira, un mismo número de porciones de
espira que la primera, conectadas eléctricamente por uno de sus
extremos, respectivamente a las porciones de espira de la primera
campana y por su extremo opuesto a dicho contacto de arco, estando
dispuestas las porciones de espira asociadas a la primera y a la
segunda campana entre sí de manera que se anulan las componentes
axiales de las corrientes que atraviesan las porciones de
espiras.
Según otra característica, el medio de derivación
citado comprende un elemento de resistencia y/o un elemento inductor
montado en paralelo con las porciones de espira.
Pero aparecerán más claramente otras ventajas y
características de la invención en la descripción detallada que
sigue y que se refiere a los dibujos adjuntos dados únicamente a
titulo de ejemplo y en los cuales:
- la figura 1 es una vista en perspectiva, que
representa una ampolla de vacío conforme a una realización
particular de la invención.
- La figura 2 es una vista en perspectiva, que
representa una de las porciones de espira utilizada en la
realización de la ampolla de la figura precedente.
- La figura 3 es una vista en perspectiva que
representa las dos porciones de espiras utilizadas en esta misma
realización y que constituyen el medio de creación del campo
axial.
- La figura 4 es una vista en perspectiva que
representa uno de los contactos de una ampolla conforme a otra
realización de la invención.
- Las figuras 5 y 6 son vistas parciales que
representan en corte axial otras dos realizaciones de un interruptor
al vacío conforme a la invención, y
- Las figuras 7 y 8 representan respectivamente
una ampolla equipada con tres porciones de espira montadas en
paralelo, y un tercio de espira.
En la figura 1, puede verse un interruptor al
vacío que comprende una ampolla (o cápsula) al vacío C constituida
principalmente por una envoltura cilíndrica 1 cerrada por dos fondos
opuestos, en la cual quedan alojados dos contactos de arco
respectivamente fijo 4 y móvil 5 (no visibles en esta figura, pero
visibles en la figura 5). El contacto de arco fijo 4 es solidario
del fondo situado en la parte superior de la envoltura 1, mientras
que el contacto de arco móvil 5 está montado en disposición
deslizante a través del otro de los dos fondos.
Este interruptor l comprende igualmente un medio
destinado a crear un campo magnético axial entre los contactos 4, 5
a fin de obtener una difusión del arco. Conforme a la realización de
la invención ilustrada en esta figura, este medio comprende dos
medias espiras 2, 20 simétricas, tales como la 2 ilustrada en la
figura 2. Estas dos medias espiras 2, 20 están montadas en el
exterior de la ampolla C a la altura del intervalo de separación de
los contactos de arco 4, 5, para formar un bucle completo. Cada
porción de espira 2, 20 está constituida por una media espira que
comprende dos extremos 2a, 20a y 2b, 20b cae se extienden
paralelamente a los fondos de la cápsula C.
Estos extremos comprenden un primer extremo 2a,
20a, destinado a quedar conectado eléctricamente al contacto fijo 4,
y un segundo extremo 2b, 20b, destinado a quedar conectado
eléctricamente a la zona 19 (no representada en esta figura) de
alimentación de la corriente al contacto de arco fijo 4. Como puede
verse más particularmente en la figura 3, los dos primeros extremos
2a, 20a, asociados respectivamente a las dos porciones de espira son
de forma complementaria y están dispuestos extremo contra extremo,
así como los dos segundos extremos 2b, 20b. Ventajosamente, se ha
interpuesto una capa de material aislante 22 de un espesor de
aproximadamente 1 mm se encuentra interpuesta entre los primeros 2a,
20a y los segundos 2b, 20b, extremos, extendiéndose dicha capa 22
hasta la parte inferior de las porciones de espira 2, 20. Los
primeros extremos 2a, 20a de porción de espira quedan conectados
eléctricamente a los segundos extremos 2b, 20b por un medio de
derivación M montado en paralelo con dichas porciones y constituido
en esta realización particular, por una clavija 23 realizada con
acero inoxidable. Este medio está destinado a derivar una parte
suficiente de la corriente a través de las porciones de espira 2,
20.
Mientras que las porciones de espira permiten
obtener fracciones
(1/2, 1/3, 1/4
etc)
de corriente que crean un campo magnético, el
medio de derivación M permite ajustar la corriente a valores
exactos, lo cual permite crear exactamente el campo magnético
necesario reduciéndose así al mínimo las
pérdidas.
En la figura 7, la ampolla está equipada por tres
tercios de espira, que son igualmente simétricos. Se utiliza así una
pieza única (fig. 8) para realizar, después del montaje de varios
sectores, una espira completa.
Se observará igualmente el efecto de autobloqueo
de los sectores tras el montaje de la clavija 23, obtenido gracias a
la forma particular de los extremos de las porciones de espira.
Con referencia a la figura 4, diremos que puede
verse que con arreglo a otra realización de la invención, las dos
medias espiras citadas 2, 20 están formadas en el interior de uno 4
de los elementos de contacto de arco. Se observará que en esta forma
de realización los dos contactos de arco 4, 5 podrán ventajosamente
estar equipados con tales porciones de espiras.
Conforme a la invención, la ampolla C está
rodeada por varias porciones de espiras. El resultado de ello es que
pueden crearse corrientes cuya componente axial puede producir
campos magnéticos indeseables en la dirección radial, teniendo como
efecto estos campos rechazar el arco fuera del espacio situado entre
los contactos de arco. Para compensar estas componentes axiales, en
ambas formas de realización descritas, los dos extremos 2a, 2b ó
20a, 20b de cada porción de espira 2, 20 quedan desalineados
axialmente, y los dos segundos extremos 2b, 20b quedan superpuestos
respectivamente a los dos primeros extremos 20a y 2a.
Según otra realización descrita en la figura 5,
el interruptor l comprende una primera campana 14 que tiene cierto
número de porciones de espiras 18, por ejemplo siete.
Estas porciones de espira comprenden un extremo
conectado eléctricamente a una zona de alimentación de la corriente
19 al contacto fijo 4 y un extremo conectado eléctricamente a una
segunda campana conductora 15 montada en el interior de la primera
14 y conectada eléctricamente al contacto de arco fijo 4, realizando
esta segunda campana 15 la compensación de las componentes axiales
de corriente citadas. Se observará que esta segunda campana 15 puede
ventajosamente formar parte integrante de la envoltura 1 de la
ampolla, como se ha representado en la figura 5, y quedar fijada a
la primera por soldadura indirecta. Se observará igualmente que esta
segunda campana 15 podría haber sido igualmente colocada al exterior
de la primera. En esta realización, el medio de derivación M está
constituido por un elemento de resistencia 6 en forma de disco
interpuesto entre las dos citadas campanas 14, 15.
Según otra forma de realización, ilustrada en la
figura 6, el interruptor l comprende, como en la realización
precedente, dos campanas coaxiales 14, 16, conectadas eléctricamente
en su parte inferior, una de ellas exterior 14 que comprende unas
porciones de espira 18 conectadas eléctricamente a la zona de
alimentación de corriente 19 del contacto de arco fijo 4. Sin
embargo, en esta realización, la compensación de las componentes
axiales de corriente se obtiene por el hecho de que la campana
interior 16 comprende igualmente unas porciones de espira 17,
estando situadas dichas porciones 17 en la prolongación de las
porciones de espira 18 de la campana exterior 14 y conectadas
eléctricamente al contacto de arco fijo 4. En este caso, las
porciones de espiras correspondientes a las dos campanas quedan
dispuestas las unas respecto a las otras de manera que se hace subir
la corriente de modo que las corrientes orientadas en la dirección
axial se anulan. Así pues, la relación entre el campo radial y el
campo axial queda reducida, de donde resulta que disminuyen los
efectos de las componentes axiales de corriente citadas.
El funcionamiento de un interruptor según una u
otra de las realizaciones citadas será descrito brevemente a
continuación con referencia a las figuras.
Según la realización representada en las figuras
1 a 4 durante el corte, se produce una derivación de la corriente a
través de las porciones de espira 2, 20. Resulta de ello la creación
de un campo magnético axial en la zona de separación de los
contactos de arco 4, 5. Cuando se utilizan dos porciones de espira,
para una sección dada, dando cada porción media vuelta, se obtiene
una pérdida correspondiente al 25% de la creada en el caso de que la
totalidad de la corriente atravesará una espira completa.
En general, para una potencia de corte de 25 kA
eficaz, es ventajoso obtener un campo magnético axial
correspondiente a una corriente de 10 kA que atraviese una espira.
El resultado es que solamente el 40% de la corriente disponible debe
atravesar una espira que rodee completamente la ampolla.
Con una sola espira, y en el caso de que toda la
corriente atraviese dicha espira, se obtiene durante el corte un
campo magnético axial demasiado importante; así, durante el paso de
una corriente permanente de 1250 A, se crea una pérdida de 68
vatios.
Utilizando una espira completa y un medio de
derivación, se puede ajustar la corriente que pasa por la espira y
se obtiene exactamente el campo magnético axial deseado. Sin
embargo, durante el paso de la corriente permanente de 1250 A, las
pérdidas son de 34 vatios.
Con un sistema constituido por dos porciones de
espira en paralelo y un medio de derivación, se puede igualmente
ajustar la corriente derivada (hasta el 40% de corriente que
atraviese las porciones de espira). La pérdida durante el paso de la
corriente permanente queda entonces reducido y alcanza solamente 17
vatios. En este último caso, el medio de derivación puede realizarse
por una simple clavija que sustente las dos porciones de espira y la
ampolla, atravesando esta clavija solamente el 20% de la corriente,
lo cual facilita más el montaje.
Según las realizaciones ilustradas en las figuras
5 y 6, la corriente derivada pasa en primer lugar a través de las
porciones de espira 18 de la primera campana 14 y después a través
de la segunda campana 15, 16 antes de atravesar los contactos de
arco 4, 5.
Se deberá observar que podría también haberse
utilizado un shunt o derivación inductora en lugar de un shunt de
resistencia o una combinación de ambas cosas.
Claims (12)
1. Interruptor eléctrico destinado a asegurar el
corte en un circuito eléctrico, del género que comprende una cápsula
alargada al vacío C con envoltura cilíndrica obturada por dos
fondos, en la cual quedan alojados dos contactos de arco (4, 5)
destinados a ser conectados eléctricamente respectivamente a dos
zonas de alimentación de la corriente, una de ellas fija (4),
solidaria de uno de los fondos citados, mientras que la otra, móvil,
(5), está montada en disposición deslizante axial en el interior de
la cápsula ©, y por lo menos un medio (2, 20) destinado a producir
un campo magnético axial en la zona de formación del arco,
comprendiendo dicho medio por lo menos dos porciones de espira (2,
20) montadas en paralelo alrededor de los contactos (4, 5),
caracterizado porque cada una de las porciones de espira
forma una fracción de espira de longitud inferior a una vuelta
completa y comprende un primer extremo (2a, 20a) conectado
eléctricamente a uno (4) de los contactos de arco (4, 5) y un
segundo extremo (2b, 20b) conectado eléctricamente a la zona de
alimentación (19) de corriente de dicho contacto (4), estando
dispuestas dichas porciones (2, 20) en el exterior de la cápsula ©,
a la altura del intervalo de separación de los contactos de arco (4,
5).
2. Interruptor eléctrico según la reivindicación
1, caracterizado porque el primero (2a, 20a) y el segundo
(2b, 20b) extremos de cada porción de espira (2, 20) están
conectados eléctricamente por un medio de derivación M destinado a
derivar una parte de la corriente principal a través de las
porciones de espira (2, 20), durante el corte.
3. Interruptor según la reivindicación 1 o la 2,
caracterizado porque el conjunto de las porciones de espira
reunidas forman un bucle completo.
4. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las porciones de
espira (2, 20) son dos.
5. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque las porciones de
espira (2, 20) así como el medio de derivación M están montados
coaxialmente al exterior de la cápsula C.
6. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque las porciones de
espira (2, 20) así como el medio de derivación M están montados
coaxialmente en el interior de la cápsula C.
7. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las
porciones de espira (2, 20) así como el medio de derivación M están
montados entre el contacto de arco fijo (4) y la zona de
alimentación de corriente correspondiente (19).
8. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las porciones de
espira (2, 20) así como el medio de derivación M forman parte
integrante de uno o bien de los dos contactos de arco (4, 5).
9. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque siendo dos
las porciones de espira, el segundo extremo (2b, 20b) de cada
porción de espira queda superpuesto al primer extremo (2a, 20a) de
la otra de las porciones de espira.
10. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende
una primera campana (14) que comprende varias porciones de espira
conectadas eléctricamente por uno de sus extremos a la zona citada
(19) (o al contacto de arco (4) y por su extremo opuesto a una
segunda campana conductora (15, 16) dispuesta coaxialmente a la
cápsula y conectada eléctricamente al contacto de arco (4) (o
respectivamente a la zona citada (19).
11. Interruptor según la reivindicación 10,
caracterizado porque la segunda campana (16) comprende un
mismo número de porciones de espira (17) conectadas eléctricamente
por uno de sus extremos, respectivamente a las porciones de espira
(18) de la primera campana (14) y por su extremo opuesto a dicho
contacto de arco (4), estando dispuestas las porciones de espira
asociadas a la primera (14) y a la segunda (16) campanas las unas
respecto a las otras de manera que se anulan las componentes axiales
de las corrientes que atraviesan las porciones de espiras.
12. Interruptor según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 11, caracterizado porque el medio de
derivación citado comprende un elemento de resistencia y/o un
elemento inductor montado en paralelo con las porciones de espiras
(2, 20)
Applications Claiming Priority (2)
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