ES2262299T3 - Disyuntor de resistencia electrodinamica y poder de corte elevados. y. - Google Patents
Disyuntor de resistencia electrodinamica y poder de corte elevados. y.Info
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Abstract
Disyuntor de baja tensión de resistencia electrodinámica elevada que comporta: ¿ un chasis (12) ¿ uno o varios polos que comportan ¿ un par de órganos de contacto que comportan un órgano de contacto móvil (28) y otro órgano de contacto (30), comportando el órgano de contacto móvil (28) una caja (26) de soporte móvil con respecto al chasis (12) entre una posición de abertura y una posición de cierre, y uno o varios dedos de contacto (41) móviles con respecto a la caja (26) de soporte entre una posición de contacto con el otro órgano de contacto y una posición contraída ¿ unos medios de compensación electromagnética (88) preparados para aplicar sobre el dedo o los dedos de contacto unas fuerzas electromagnéticas que tienden a mantener el dedo o los dedos en contacto con el otro órgano de contacto, ¿ un resorte de abertura (52) preparado para distenderse desde una posición armada a una posición desarmada, ¿ una cadena cinemática que coopera con el resorte de abertura (52) y con el par de órganos de contacto (28, 30) de tal forma que la distensión del resorte de abertura (52) arrastra a la caja de soporte (26) a su posición abierta, comportando dicha cadena un órgano de unión cinemática (24) con la caja de soporte, ¿ un mecanismo de control de abertura (10) que comporta un pestillo de abertura (60) preparado para tomar una posición de desbloqueo en la que impide la distensión del resorte de abertura (52) y para liberar el resorte de abertura (52) abandonando su posición de desbloqueo, ¿ unos medios de accionamiento que cooperan con el órgano de contacto móvil (28) y con el pestillo de abertura (60) y preparados para provocar el paso ultrarrápido del pestillo de abertura (60) a su posición desbloqueada cuando la resultante de las fuerzas aplicadas por la caja (26) sobre el órgano de unión cinemática (24) sobrepasa un límite predeterminado de abertura ultrarrápida, caracterizado ¿ porque el polo o los polos comportan además unos medios de limitación electromagnética (90) preparadospara aplicar sobre el dedo o los dedos de contacto (41) unas fuerzas electromagnéticas que tienden a arrastrar al dedo o a los dedos (41) hacia su posición contraída, ¿ porque los medios de compensación electromagnética (88) y los medios de limitación electromagnética (90) son de tal forma que, cuando la intensidad de la corriente que atraviesa el par de órganos de contacto (28, 30) está por debajo de un umbral llamado de limitación, el dedo o los dedos (41) se mantienen en contacto con el otro órgano de contacto (30) y, por encima de dicho límite, el dedo o los dedos (41) son arrastrados hacia su posición contraída. ¿ y porque la resultante de las fuerzas aplicadas por la caja (26) al órgano de unión cinemática (24) cuando la intensidad de la corriente que atraviesa el órgano de contacto móvil (28) alcanza el límite está por debajo del límite de abertura ultrarrápida.
Description
Disyuntor de resistencia electrodinámica y poder
de corte elevados.
La invención se refiere a un mecanismo de
control de un disyuntor multipolar de baja tensión de resistencia
electrodinámica elevada y que comprende un circuito eléctrico de
potencia que tiene, por polo, un par de órganos de contacto
compensados, mantenidos en posición de cierre por efecto de
compensación electrodinámica de las fuerzas de repulsión.
Un mecanismo del tipo mencionado se describe en
el documento EP-A-222.645 de la
solicitante y comporta un dispositivo articulado asociado a un
gancho de disparo y a un resorte de abertura para desplazar al
contacto móvil hacia una posición de abertura cuando el gancho es
accionado a partir de una posición armada hacia una posición
disparada, extendiéndose transversalmente al chasis una barra de
conmutación de material aislante acoplada al dispositivo articulado
y comprendiendo un árbol rotativo de soporte de los órganos de
contacto móviles de todos los polos, cooperando un trinquete de
abertura con el gancho de disparo para asegurar que se dispare o se
dispare el mecanismo, respectivamente en posición bloqueada o
desbloqueada de dicho trinquete, y un pestillo de enganche pilotado
por un órgano de disparo para accionar el trinquete de abertura
hacia la posición desbloqueada. La resistencia electrodinámica del
disyuntor resulta de la acción de los resortes de presión de
contacto sobre los dedos múltiples y de los órganos de contacto
compensados, cuyo eje de articulación es sometido a reacciones
mecánicas importantes. El mecanismo está preparado para encajar
estas reacciones con un umbral máximo de corriente de cortocircuito.
Por encima de ese umbral, las reacciones son susceptibles de dañar
ciertos ejes u órganos de transmisión del mecanismo, y corren el
riesgo de aumentar el esfuerzo de disparo al nivel de la etapa que
comprende el gancho, el trinquete de abertura y el pestillo. La
intervención del disparador instantáneo necesita un tiempo de
respuesta del orden de 10 ms para obtener el disparo del mecanismo,
que resulta demasiado largo si los rendimientos del disyuntor deben
satisfacer una alta resistencia electrodinámica y un poder de corte
superior a 130 kA.
Ya se propuso utilizar la reacción mecánica
resultante de la compensación electrodinámica de los órganos de
contacto compensados para provocar un disparo automático (véase el
documento EP-A-0789380). El
trinquete de abertura comporta unos medios de accionamiento
desembragable que provocan el desbloqueo automático del pestillo en
presencia de una corriente de cortocircuito que sobrepase un límite
de calibración definido por medios elásticos, estando dicho
desbloqueo automático controlado a partir de una reacción mecánica
engendrada por el efecto de compensación electrodinámica y
provocando una rotación ultrarrápida del pestillo para desbloquear
el trinquete antes de la intervención del órgano de disparo.
El disyuntor obtenido es muy eficaz en términos
de resistencia electrodinámica, ya que el desbloqueo automático está
en la práctica mermado para niveles de corriente elevados, sobre
todo por encima de 180 kA máximo. Sin embargo, para obtener un poder
de corte suficiente, es necesario dimensionar con gran amplitud el
polo y su cámara de corte, en detrimento del volumen general y del
precio.
La invención pretende pues realizar un disyuntor
de resistencia electrodinámica elevada y con un poder de corte muy
elevado, que necesita una fuerza de disparo reducida y un tiempo de
disparo corto en el momento de la aparición de una corriente de
cortocircuito importante, debiendo obtenerse estos rendimientos en
un espacio restringido y de coste reducido.
Según la invención, este problema se resuelve
gracias a un disyuntor de baja tensión de resistencia
electrodinámica elevada que comporta: un chasis, uno o varios polos
que comportan un par de órganos de contacto que comportan un órgano
de contacto móvil y otro órgano de contacto, comportando el órgano
de contacto móvil una caja de soporte móvil con respecto al chasis
entre una posición de abertura y una posición de cierre, y uno o
varios dedos de contacto móviles con respecto a la caja de soporte
entre una posición de contacto con el otro órgano de contacto y una
posición contraída, comportando cada polo además unos medios de
compensación electromagnética preparados para aplicar sobre el dedo
o los dedos de contacto unas fuerzas electromagnéticas que tiendan a
mantener el dedo o los dedos en contacto con el otro órgano de
contacto, comportando el disyuntor además un resorte de abertura
preparado para distenderse desde una posición armada a una posición
desarmada, cooperando una cadena cinemática con el resorte de
abertura y con el par de órganos de contacto de tal forma que la
distensión del resorte de abertura arrastre a la caja de soporte a
su posición abierta, comportando dicha cadena un órgano de unión
cinemática con la caja de soporte, un mecanismo de control de
abertura que comporta un pestillo de abertura preparado para tomar
una posición de desbloqueo en la que impide la distensión del
resorte de abertura y liberar el resorte de abertura abandonando su
posición de desbloqueo, y unos medios de accionamiento que cooperan
con el órgano de contacto móvil y con el pestillo de abertura y
preparados para provocar el paso ultrarrápido del pestillo de
abertura a su posición desbloqueada cuando la resultante de las
fuerzas aplicadas por la caja sobre el órgano de unión cinemática
sobrepasa un límite predeterminado de abertura ultrarrápida. El polo
o los polos comportan además unos medios de limitación
electromagnética preparados para aplicar sobre el dedo o los dedos
de contacto unas fuerzas electromagnéticas que tienden a arrastrar
al dedo o a los dedos hacia su posición contraída. Los medios de
compensación electromagnética y los medios de limitación
electromagnética son de tal forma que, cuando la intensidad de la
corriente que atraviesa el par de órganos de contacto está por
debajo de un umbral de limitación, el dedo o los dedos se mantienen
en contacto con el otro órgano de contacto y, por encima de dicho
límite, el dedo o los dedos son arrastrados hacia su posición
contraída. Por último, el conjunto es de tal forma que la resultante
de las fuerzas aplicadas por la caja al órgano de unión cinemática
cuando la intensidad de la corriente que atraviesa el órgano de
contacto móvil alcanza el umbral de limitación está por debajo del
umbral de abertura ultrarrápida. La separación de los contactos
permite limitar la intensidad de la corriente de cortocircuito que
atraviesa el polo durante el tiempo necesario para la abertura del
circuito por los medios de accionamiento. El disyuntor permite así
cortar unas corrientes que se presuponen mucho mayores que antes. El
umbral de limitación permite preservar la alta resistencia
electrodinámica deseada. En cuanto a los medios de accionamiento,
son éstos los que permiten confirmar el corte con un retraso muy
corto, antes de que intervenga el disparador clásico.
Preferentemente, los medios de accionamiento
comportan unos medios elásticos que definen dicho límite de abertura
ultrarrápida. Así, la intervención de los medios de accionamiento en
el momento en que se sobrepasa el límite de abertura ultrarrápida no
es instantánea. De hecho, el resorte debe cubrir un determinado
recorrido antes de provocar la abertura ultrarrápida del pestillo de
abertura. Dicho de otro modo, los esfuerzos electrodinámicos deben
proporcionar una determinada energía que se traduce por el trabajo
mecánico de compresión de los resortes, antes de que se transmita el
órgano de abertura ultrarrápida. Existe pues un retraso,
extremadamente corto, antes de que se produzca la abertura. Este
retraso se aprovecha particularmente cuando los medios elásticos
están mermados de tal forma que la abertura ultrarrápida se produce
después de que la intensidad de la corriente limitada haya alcanzado
su valor máximo. Por ello, la liberación del pestillo de abertura
interviene después de que se sobrepase la corriente máxima, en el
mismo momento en que la corriente limitada que atraviesa el polo
haya comenzado a descender. Por lo tanto, los esfuerzos impartidos a
los topes de final del recorrido del mecanismo de abertura son
reducidos, lo que aumenta la fiabilidad del dispositivo.
Dada la extrema rapidez del proceso de abertura,
es ventajoso integrar en el dispositivo unos medios que aseguren, en
la fase de contracción de los dedos de contacto, una fuerte
limitación de la corriente de cortocircuito. Para ello, el polo o
los polos comportan una cámara de extinción de arco y un circuito
magnético dispuesto de forma que engendra un campo magnético en
función de la corriente que recorre el otro órgano de contacto y
dirigido de forma que engendra sobre el arco eléctrico que nace en
el momento de la separación de los órganos de contacto unas fuerzas
que tienden a proyectar al arco eléctrico hacia la cámara de
extinción de arco.
Según un modo de realización preferente, el polo
o los polos comportan una cámara de extinción de arco y un circuito
magnético dispuesto de forma que engendra un campo magnético en
función de la corriente que recorre el otro órgano de contacto y
dirigido de forma que engendra sobre el arco eléctrico que nace en
el momento de la separación de los órganos de contacto unas fuerzas
que tienden a proyectar al arco eléctrico hacia la cámara de
extinción de arco. Así, la corriente de cortocircuito está
tremendamente limitada.
Otras ventajas y características se deducirán
con mayor claridad de la descripción siguiente de un modo de
realización dado a modo de ejemplo no limitativo y representado en
los dibujos adjuntos, en los que
La figura 1 es una vista esquemática de un polo
de un disyuntor según la invención que comporta un mecanismo de
control en posición de cierre y unos órganos de contacto en posición
de contacto;
La figura 2 es una vista idéntica a la figura 1,
que representa el mecanismo en posición de cierre y los órganos de
contacto en posición de retracción;
La figura 3 es una vista idéntica a la figura 1,
que representa el mecanismo en posición de abertura;
La figura 4 es una vista en sección en el plano
A-A de la figura 1;
La figura 5 muestra una vista de un trinquete de
abertura del disyuntor de la figura 1, en posición bloqueada;
La figura 6 es una vista idéntica al trinquete
de la figura 3 en el momento de la fase de desbloqueo automático del
pestillo;
La figura 7 representa esquemáticamente los
esfuerzos aplicados sobre los órganos de contacto;
La figura 8 representa la variación en el tiempo
de la corriente I, de la tensión U y de la distancia X de los
órganos de contacto medida entre una pastilla móvil y una pastilla
fija de estos órganos, en el momento de una abertura en
cortocircuito.
En referencia a las figuras 1 a 4, un mecanismo
10 de control de un disyuntor multipolar está sostenido por un
chasis 12 y comporta un dispositivo articulado 14 que tiene un par
de bielitas de transmisión 16, 18 articuladas sobre un eje de pivote
20. La bielita inferior 16 está acoplada mecánicamente a una barra
de conmutación 22 de material aislante que se extiende
perpendicularmente a las bridas del chasis 12. La barra de
conmutación 22 es común al conjunto de los polos y está constituida
por un árbol montado en rotación entre una posición de abertura y
una posición de cierre de los órganos de contacto del disyuntor. El
disyuntor es del tipo de alta intensidad y tiene una resistencia
electrodinámica elevada.
Al nivel de cada polo está dispuesta una varilla
de unión 24 que une una manivela 25 de la barra 22 a una caja 26
aislante de un órgano de contacto móvil 28. El órgano de contacto
móvil 28 coopera con un órgano de contacto fijo 30, en posición de
cierre, y está unido mediante una trenza 32 a una primera placa de
conexión 34. El órgano de contacto fijo 30 está sostenido
directamente por la segunda placa de conexión 36. El polo comporta
una cámara de extinción de arco 35 cuya entrada se sitúa cerca de
los órganos de contacto 28 y 30.
La caja 26 está montada a pivote alrededor de un
primer eje 40 entre la posición de cierre de la figura 1 y la
posición de abertura de la figura 3, y el órgano de contacto móvil
28 comporta una pluralidad de dedos 41 paralelos articulados sobre
un segundo eje 42 de la caja 26 entre una posición de contacto
visible en la figura 1 y una posición contraída visible en la figura
2. Cada dedo soporta una pastilla de contacto 45 del órgano de
contacto fijo 30, en la posición de la figura 1. Unos resortes 38 de
presión de contacto están dispuestos entre la caja 26 y la cara
superior de los dedos 41.
La posición del eje longitudinal de la varilla
24 con respecto al eje de rotación 40 de la caja 26, por una parte,
y con respecto al eje de pivote de la barra de conmutación 22, por
otra parte, es característica de un disyuntor de resistencia
electrodinámica elevada. De hecho, el brazo grande de palanca de la
varilla 24 con respecto al eje 40 y el brazo pequeño de palanca de
la varilla 24 con respecto al eje de la barra de conmutación 26
permiten asegurar que el mecanismo de control del disyuntor no sea
sometido a unos esfuerzos demasiado elevados cuando se aplican unos
esfuerzos de repulsión importantes inducidos por corrientes de
intensidad elevada a los dedos de contacto. De hecho, una parte
importante de los esfuerzos se transmite a los cojinetes de soporte
de la barra de conmutación, mientras que el par aplicado por la
varilla 24 a la barra 22 permanece moderado, lo que limita la
solicitación de los demás elementos del mecanismo 10 unidos a la
barra 22.
Al dispositivo articulado 14 está asociado un
gancho de disparo 44 montado con basculación limitada sobre un eje
principal 46, entre una posición armada y una posición disparada. El
eje principal 46 está unido al chasis 12 y uno de los extremos del
gancho 44 está articulado a la bielita superior 18 mediante un eje
48, mientras que el otro extremo opuesto coopera con un trinquete de
abertura 50.
Un resorte de abertura 52 está anclado entre una
leva 54 de la barra 22 y un taco 56 fijo del chasis 12, estando
dicho taco dispuesto sobre el dispositivo articulado 14. El
trinquete de abertura 50 está formado por una palanca de bloqueo 57
montada con pivote sobre un eje 58, entre una posición bloqueada y
una posición desbloqueada. Un pestillo de enganche 60 en forma de
media luna está preparado para desplazar el trinquete de abertura 50
hacia la posición desbloqueada para provocar el disparo del
mecanismo 10.
Un resorte 62 de retorno del trinquete de
abertura 50 se encuentra enfrentado al pestillo de enganche 60 con
respecto al eje 58, y solicita el trinquete de abertura 50 en el
sentido inverso al de las agujas del reloj hacia la posición
bloqueada. Un rodillo 64 está dispuesto sobre la palanca de bloqueo
57 entre el eje 58 y el pestillo de bloqueo 60, y coopera en
posición armada con una superficie de apoyo 66 del gancho de disparo
44. La superficie de apoyo 66 del gancho 44 presenta un hueco en el
que se engancha el rodillo 64 cilíndrico. Un resorte 68 de retorno
está anclado entre el eje 48 y el taco 56 para solicitar al gancho
44 en el sentido inverso al de las agujas del reloj hacia la
posición armada, en la que el rodillo 64 del trinquete de abertura
50 se engancha en el hueco de la superficie de apoyo 66.
El pestillo de enganche 60 del trinquete de
abertura está controlado por un órgano de disparo 70 para arrastrar
a la palanca de bloqueo 57 hacia la posición desbloqueada,
arrastrando el disparo del mecanismo 10 y la abertura de los órganos
de contacto 28, 30. El órgano de disparo 70 puede ser de
accionamiento manual, sobre todo por medio de un botón pulsador, o
automático, sobre todo mediante un disparador magnetotérmico o
electrónico, o mediante un disparador de emisión sensible a una
señal de control remoto.
En referencia a las figuras 5 y 6, el trinquete
de abertura 50 comporta una pareja de bridas 72 de soporte del eje
58 y del rodillo 64 montado con rotación libre. El umbral de
desembrague se calibra por medio de dos resortes 74, 76 de
compresión, dispuestos entre una plaqueta 78 de guía unida a las
bridas 72, y una palanca de retención 80 articulada sobre el eje 58.
El extremo de la palanca de retención 80 está provisto de una
boquilla 82 destinada a engancharse al pestillo 60 en la posición
bloqueada del trinquete 50.
Un tope 84 de fin de recorrido está unido a las
bridas 72 y está preparado para limitar el movimiento de pivote del
trinquete 50 en la posición desbloqueada. Cada brida 72 comporta una
rampa de maniobra 86 dispuesta cerca de la boquilla 82 de la palanca
de retención 80, escogiéndose la inclinación de la rampa 86 para
provocar el desbloqueo automático del pestillo 60, cuando se
sobrepasa el umbral de calibración de los resortes 74, 76.
El trinquete de abertura 50 está dispuesto según
un conjunto desembragable que permite el desbloqueo automático del
pestillo 60 en presencia de una corriente de cortocircuito que
sobrepase un umbral predeterminado llamado en lo sucesivo límite de
desembrague.
Los órganos de contacto 28, 30 y las placas 34,
36 forman una primera estructura de circuito eléctrico en U, estando
el segundo eje de articulación 42 de los dedos del contacto móvil 28
situado a un tercio de la distancia que separa a las dos placas 34,
36. La estructura 88 de este tipo de circuito constituye un sistema
de compensación de las fuerzas de repulsión electrodinámica
preparado para mantener los órganos de contacto cerrados en
presencia de una corriente de cortocircuito.
El órgano de contacto fijo forma una segunda
estructura de circuito en U, recostado de tal forma que sus ramas
laterales apunten en dirección opuesta a la placa de contacto 34. La
pastilla de contacto 45 está soportada por una de las patas de dicha
U, en el lado de su extremo libre. En posición cerrada, los dedos de
contacto 41 se extienden casi paralelos a la pata de la U que
sostiene la pastilla de contacto fija 45. Cuando el polo es
recorrido por una corriente, las cargas eléctricas que circulan por
la U formada por el órgano de contacto fijo entre la placa 36 y la
pastilla de contacto 45 engendran un campo electromagnético
inducido. Con el fin de aumentar en gran medida el valor del campo
inducido en la zona situada entre las pastillas 43, 45 y el eje 42,
una chapa magnética 92 en U se inserta en la U formada por el órgano
de contacto fijo. La estructura 90 de este tipo de circuito
constituye un sistema limitador preparado para separar las pastillas
43 de contacto móviles de la pastilla 45 de contacto fija, en
presencia de una corriente de cortocircuito que supere un
determinado umbral fijado por la merma de los resortes de presión de
contacto 38.
El funcionamiento del disyuntor limitador según
la invención es el siguiente:
En el momento de la fase de cierre del mecanismo
10, la superficie de apoyo 66 del gancho de disparo 44 ejerce un
esfuerzo F sobre el rodillo 64, y solicita al trinquete de abertura
50 en rotación en el sentido de las agujas del reloj alrededor del
eje 58 hasta que la boquilla 82 se engancha al pestillo 60. El
disyuntor se encuentra en ese momento en una posición estable de
cierre de los órganos de contacto 30, 28.
En presencia de una corriente que circula en el
polo, los dedos son sometidos a distintas fuerzas representadas
esquemáticamente en la figura 7. En primer lugar, la corriente que
atraviesa las pastillas 43 engendra al nivel de éstas unas fuerzas
repulsivas de estricción F_{S}, cuyo momento con respecto al eje
de pivote 42 de los dedos 41 tiende a elevar a éstos. En segundo
lugar, la segunda estructura de circuito 90 en U engendra a su vez
un momento que tiende a abrir los dedos 41. De hecho, las cargas
eléctricas que circulan en los dedos de contacto 41 son sometidas a
unas fuerzas electromagnéticas debidas al campo inducido por las
cargas que circulan en la U formada por el órgano de contacto fijo
30 y concentrado por la U magnética 92. Estas fuerzas tienen una
resultante F_{L} cuyo punto de aplicación está situado entre el
eje 42 y las pastillas 43, que tiende a hacer pivotar a los dedos
alrededor del eje 42 en el sentido de separación de las pastillas de
contacto 43, 45. En tercer lugar, los resortes de presión de
contacto 38 ejercen sobre los dedos 41 una fuerza F_{R}
independiente de la corriente que circula en el circuito y cuyo
momento con respecto al eje tiende a acercar las pastillas móviles
43 a la pastilla fija 45. En cuarto lugar, la primera estructura 88
en U engendra a su vez un momento que tiende a acercar las
pastillas. De hecho, las cargas eléctricas que circulan en los
dedos de contacto 41 son sometidas a unas fuerzas electromagnéticas
debidas al campo inducido por las cargas que circulan en la U 88
formada por las dos placas de contacto y los dedos. Estas fuerzas se
reparten de forma aproximadamente uniforme a lo largo de los dedos
41 y tienen una resultante F_{C} cuyo punto de aplicación se sitúa
por ello sensiblemente en el medio del segmento cuyos extremos están
constituidos por las pastillas 43 de los dedos 41, por una parte, y
por el eje 40, por la otra. Al estar el segundo eje 42 de
articulación de los dedos de contacto móvil 28 ventajosamente
situado a un tercio de la distancia que separa las dos placas de
conexión 34, 36 de la primera estructura en U, de ello resulta un
par que tiende a acercar las pastillas 43, 45.
Para unas corrientes reducidas de sobrecarga, la
suma de los momentos engendrados por los resortes de presión de
contacto 38 y por la primera estructura 88 en U es superior a la
suma de los momentos engendrados por las fuerzas de estricción sobre
las pastillas 43 y por la segunda estructura 90 en U. Por ello, las
pastillas 43, 45 se mantienen en contacto. No obstante, la suma de
los momentos engendrados por los resortes de presión de contacto y
por la primera estructura en U crece a menor velocidad con la
corriente que la suma de los momentos engendrados por las fuerzas de
estricción y por la segunda estructura en U. Debido a ello, existe
un valor I_{L} de la intensidad de corriente que circula en el
polo, llamado en lo sucesivo umbral de limitación, por encima del
cual la suma de los momentos engendrados por los resortes de presión
de contacto y por la primera estructura en U pasa a ser inferior a
la suma de las momentos engendrados por las fuerzas de estricción y
por la segunda estructura en U.
Cuando la corriente alcanza y supera este valor
umbral I_{L}, los dedos de contacto 41 pivotan alrededor del eje
42, hasta la posición de la figura 2. El campo electromagnético
concentrado por la U magnética en la región de las pastillas de los
órganos de contacto favorece entonces la expulsión del arco
eléctrico hacia la cámara de corte, lo que favorece una limitación
rápida de la corriente que atraviesa el polo.
En esta fase, las fuerzas electrodinámicas
engendradas por las dos estructuras de circuito en U se traducen en
una reacción mecánica F, que se ejerce sobre el eje 42 de la caja 26
y se transmite hacia el mecanismo 10 y finalmente sobre el rodillo
64 por medio del gancho de disparo 44. Esta reacción F es una
función lineal de la suma de los momentos, con respecto al eje de
pivote 40 de la caja, de las fuerzas ejercidas sobre la caja 26, y
es pues proporcional a la suma de los módulos F_{S} + F_{L} +
F_{C}. El esfuerzo F sobre el rodillo 64 es una función creciente
de la intensidad de la corriente que atraviesa el circuito eléctrico
de potencia. No obstante, el esfuerzo F correspondiente al valor
umbral de la intensidad de la corriente que atraviesa el polo que
provoca el pivote de los dedos es insuficiente para provocar un
desplazamiento del trinquete de abertura. Por ello, la caja de
contacto permanece en la posición cerrada.
Si la corriente continúa creciendo pese al
efecto de limitación obtenido por la separación de las pastillas,
los esfuerzos electromagnéticos sobre la caja continúan aumentando
igualmente, y cuando la intensidad de la corriente que atraviesa el
polo alcanza un segundo valor umbral I_{C} más elevado que el
primero, el esfuerzo F sobrepasa el umbral de calibración del
trinquete 50, que está definido por los resortes 74, 76, y comienza
a hacer girar al trinquete de abertura 50 en el sentido de las
agujas del reloj.
Al inicio del desplazamiento en rotación del
trinquete de abertura, la boquilla 82 de la palanca de retención 80
permanece enganchada al pestillo 60, pero las bridas 72 del
trinquete 50 comienzan a girar alrededor del eje 58 en el sentido de
las agujas del reloj. A partir de un esfuerzo calibrado
correspondiente al umbral de desbloqueo automático del pestillo de
enganche 60, las rampas 86 de las bridas 72 del trinquete 50
cooperan con la media luna del pestillo 60 y provocan su rotación en
el sentido F1 de las agujas del reloj, de forma que liberan a la
boquilla de retención 80, arrastrando el desplazamiento del
trinquete de abertura hacia la posición desbloqueada (figura 6). El
escape del rodillo 64 libera también al gancho de disparo 44, que
provoca la abertura de los órganos de contacto 30, 28 por parte del
resorte de abertura 52 asociado al dispositivo articulado 14.
El disparo del mecanismo 10 por el efecto de
desembrague del trinquete de abertura 50 es ultrarrápido, y se
produce antes de la intervención del órgano de disparo 70, que posee
un tiempo de respuesta que está en función del tipo de disparador
magnetotérmico o electrónico utilizado en el disyuntor. La presencia
del trinquete de abertura 50 de desembrague automático del pestillo
60 permite proteger automáticamente de forma mecánica el disyuntor
de forma ultrarrápida, manteniendo la compatibilidad con la
protección instantánea del disparador.
Los resortes 74, 76 se calibran de tal forma que
el umbral I_{C} es del orden del 110% de I_{L}. El desbloqueo
automático ultrarrápido del mecanismo 10 se efectúa para un nivel de
corriente elevado, principalmente superior a 100 kA. El disyuntor
queda pues esencialmente como un disyuntor selectivo de resistencia
electrodinámica elevada. Su carácter limitador sólo es sensible a
partir del 90% de su umbral de selectividad. Ese carácter limitador
es la que le confiere un excelente poder de corte.
La variación relativamente reducida de la
intensidad de la corriente entre I_{L} e I_{C} corresponde a una
variación importante de la fuerza F, ya que los tres componentes
F_{S}, F_{L} y F_{C} son todos funciones crecientes de la
corriente. Por lo tanto, es fácil ajustar los resortes 74, 76 para
obtener la merma deseada y eliminar todo riesgo de disparar el
desbloqueo automático antes del umbral de limitación.
A título ilustrativo, se ha reproducido en la
figura 8 un ejemplo de desarrollo cronológico de la abertura en
presencia de una corriente de cortocircuito. En el instante t_{1},
el polo es atravesado por la corriente I_{L}: los dedos de
contacto comienzan a separarse y aparece una tensión de arco
U_{arc}, que crece en una primera aproximación con la distancia X
que separa las pastillas de contacto. En el instante t_{2}, los
dedos de contacto están suficientemente alejados y el arco es
suficientemente grande para que la U magnética proyecte el arco en
la cámara. A partir de ese instante, la tensión de arco aumenta con
mayor rapidez. Los dedos de contacto continúan su recorrido de
repulsión y alcanzan su posición de repulsión máxima X_{R} de la
figura 3 en t_{3}. En t_{4}, la corriente alcanza un valor
I_{C} que engendra la puesta en movimiento del trinquete de
abertura. No obstante, la distancia entre las pastillas de contacto
no varía antes de que se haya suministrado el trabajo mecánico
necesario para la compresión de los resortes 74, 76. La abertura del
mecanismo de control por desenganche del pestillo de abertura 60
sólo se produce en un instante t_{6} posterior a t_{4}. En el
intervalo entre t_{4} y t_{6}, la tensión de arco continúa
creciendo por expansión en la cámara de corte hasta el punto en que
alcanza y después sobrepasa, en el instante t_{5}, la tensión de
la red. En t_{5}, la intensidad de la corriente limitada alcanza
su máximo. La abertura del mecanismo de control 10 en t_{6} se
produce pues en una fase de disminución de la intensidad de la
corriente, lo que asegura una abertura relativamente lenta que
ahorra los topes de fin de recorrido de los elementos móviles del
mecanismo 10. Al final de la abertura, las pastillas móviles 43
alcanzan su posición de la figura 3, a la distancia X_{O} de la
pastilla fija.
Según la realización de las figuras 1 a 6, el
desplazamiento relativo entre las bridas 72 y la palanca de
retención 80 del trinquete de abertura 50 se efectúa mediante un
movimiento de rotación que tiene poco desplazamiento angular. Está
claro que este desplazamiento relativo puede obtenerse mediante un
movimiento de traslación gracias a una luz oblonga.
Por un deseo de simplificación, la descripción
del ejemplo expuesto anteriormente se ha hecho en referencia a los
esfuerzos desarrollados en un solo polo. No obstante, cuando el
disyuntor es multipolar, la fuerza F aplicada sobre los rodillos
está en función de las solicitaciones sobre el conjunto de los
polos.
Claims (5)
1. Disyuntor de baja tensión de resistencia
electrodinámica elevada que comporta:
- \bullet
- un chasis (12)
- \bullet
- uno o varios polos que comportan
- \bullet
- un par de órganos de contacto que comportan un órgano de contacto móvil (28) y otro órgano de contacto (30), comportando el órgano de contacto móvil (28) una caja (26) de soporte móvil con respecto al chasis (12) entre una posición de abertura y una posición de cierre, y uno o varios dedos de contacto (41) móviles con respecto a la caja (26) de soporte entre una posición de contacto con el otro órgano de contacto y una posición contraída
- \bullet
- unos medios de compensación electromagnética (88) preparados para aplicar sobre el dedo o los dedos de contacto unas fuerzas electromagnéticas que tienden a mantener el dedo o los dedos en contacto con el otro órgano de contacto,
- \bullet
- un resorte de abertura (52) preparado para distenderse desde una posición armada a una posición desarmada,
- \bullet
- una cadena cinemática que coopera con el resorte de abertura (52) y con el par de órganos de contacto (28, 30) de tal forma que la distensión del resorte de abertura (52) arrastra a la caja de soporte (26) a su posición abierta, comportando dicha cadena un órgano de unión cinemática (24) con la caja de soporte,
- \bullet
- un mecanismo de control de abertura (10) que comporta un pestillo de abertura (60) preparado para tomar una posición de desbloqueo en la que impide la distensión del resorte de abertura (52) y para liberar el resorte de abertura (52) abandonando su posición de desbloqueo,
- \bullet
- unos medios de accionamiento que cooperan con el órgano de contacto móvil (28) y con el pestillo de abertura (60) y preparados para provocar el paso ultrarrápido del pestillo de abertura (60) a su posición desbloqueada cuando la resultante de las fuerzas aplicadas por la caja (26) sobre el órgano de unión cinemática (24) sobrepasa un límite predeterminado de abertura ultrarrápida,
caracterizado
- \bullet
- porque el polo o los polos comportan además unos medios de limitación electromagnética (90) preparados para aplicar sobre el dedo o los dedos de contacto (41) unas fuerzas electromagnéticas que tienden a arrastrar al dedo o a los dedos (41) hacia su posición contraída,
- \bullet
- porque los medios de compensación electromagnética (88) y los medios de limitación electromagnética (90) son de tal forma que, cuando la intensidad de la corriente que atraviesa el par de órganos de contacto (28, 30) está por debajo de un umbral llamado de limitación, el dedo o los dedos (41) se mantienen en contacto con el otro órgano de contacto (30) y, por encima de dicho límite, el dedo o los dedos (41) son arrastrados hacia su posición contraída.
- \bullet
- y porque la resultante de las fuerzas aplicadas por la caja (26) al órgano de unión cinemática (24) cuando la intensidad de la corriente que atraviesa el órgano de contacto móvil (28) alcanza el límite está por debajo del límite de abertura ultrarrápida.
2. Disyuntor según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de accionamiento comportan
unos medios elásticos (74, 76) que definen dicho umbral de abertura
ultrarrápida.
3. Disyuntor según la reivindicación 2,
caracterizado porque los medios elásticos (74, 76) están
mermados de tal forma que la abertura ultrarrápida se produce
después de que la intensidad de la corriente limitada ha alcanzado
su valor máximo.
4. Disyuntor según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el polo o los
polos comportan una cámara de extinción de arco (35) y un circuito
magnético (92) dispuesto de forma que engendra un campo magnético en
función de la corriente que recorre el otro órgano de contacto (30)
y dirigido de forma que engendra sobre el arco eléctrico que nace en
el momento de la separación de los órganos de contacto (28, 30) unas
fuerzas que tienden a proyectar al arco eléctrico hacia la cámara de
extinción del arco (35).
5. Disyuntor según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la caja de
soporte (26) es móvil en rotación alrededor de un eje fijo (40) con
respecto al chasis (12), y porque el dedo o los dedos de contacto
(41) pivotan alrededor de un eje (42) unido a la caja de soporte y
son devueltos a la posición de contacto por uno o varios resortes de
retorno (38) que cooperan con la caja (26).
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