ES2267481T3

ES2267481T3 - Aparamenta de corte trifasica de gran intensidad con dos polos emparejados por fase, provisto de circuitos magneticos de compensacion.

Info

Publication number: ES2267481T3
Application number: ES00410128T
Authority: ES
Inventors: Claude Grelier; Robert Morel
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2007-03-16
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: FR2802017B1; JP2001176359A; JP4738589B2; US6337613B1; FR2802017A1; DE60030237D1; CN1299143A; DE60030237T2; EP1107269A1; EP1107269B1; CN1194361C

Abstract

Aparamenta eléctrica de corte trifásica (10) que comporta una caja de material aislante (11) que comporta al menos seis compartimentos polares (24, 26, 28, 30, 32, 34) dispuestos de un lado a otro, comportando cada fase: - dos polos adyacentes, comportando cada polo o uno de dichos compartimentos polares (24, 26, 28, 30, 32, 34) y o un par de órganos de contacto separables (40, 42) formado por un primer y un segundo órgano de contacto; - un primer puente (70), que une eléctricamente los primeros órganos de contacto (42) de los dos polos adyacentes de dicha fase; - un segundo puente (72), que une eléctricamente los segundos órganos de contacto (44) de los dos polos adyacentes de dicha fase; constituyendo una de las tres fases una fase media encuadrada por las otras dos fases que forman cada una una fase lateral, formando uno de los dos polos de cada fase lateral un polo interior cuyo compartimento polar (26, 32) es adyacente a uno de los compartimentos polares (28, 30) de la fase media, caracterizado porque: - cada uno de dichos compartimentos polares interiores (26, 32) de las fases laterales comporta un circuito magnético de compensación (82), dispuesto entre uno de los dos puentes (70, 72) de dicha fase y el par de órganos de contacto (40, 42) de dicho compartimento polar interior (26, 32), - los otros dos compartimentos polares (24, 34) de las dos fases laterales están desprovistos de circuitos magnéticos de compensación.

Description

Aparamenta de corte trifásica de gran intensidad con dos polos emparejados por fase, provisto de circuitos magnéticos de compensación.

La invención se refiere a las aparamentas de corte trifásicas de gran intensidad, con o sin neutro, que comportan unos compartimentos polares conectados en paralelo.

El documento EP0320412 describe una aparamenta de corte trifásico de alta intensidad, en ese caso un disyuntor, que comporta dos compartimentos polares adyacentes por polo y dos compartimentos polares adyacentes para el neutro. Cada compartimento polar comporta dos contactos separables unidos cada uno a una placa de contacto. Los compartimentos polares de una misma fase están emparejados uniendo eléctricamente de dos en dos las placas de contacto por medio de una barreta de conexión. Cada par de polos emparejados constituye así un bucle de corriente formado por las dos barretas de conexión y los conductores de los dos compartimentos polares. Cada fase está conectada al nivel de sus barretas de conexión a un juego de barras.

Resulta que, cuando el disyuntor está cerrado, en régimen trifásico alternativo equilibrado, la interacción electromagnética mutua entre las corrientes de fases da lugar a un reparto de las corrientes no homogéneo en las barras y en las partes conductoras del disyuntor. El campo electromagnético producido por cada uno de los conductores influye en el reparto de la corriente en los demás conductores. En general, se observa entonces un calentamiento no homogéneo de determinadas piezas conductoras, conocido con el nombre de efecto de proximidad. Debido a que las fuerzas electromotrices inducidas por la circulación de la corriente en las distintas ramas de circuito aumentan con el calibre del disyuntor, la heterogeneidad es más importante cuanto más alto es el calibre del disyuntor. Para una corriente nominal de fase de 6300A por ejemplo, se puede observar un reparto del valor eficaz de la corriente del orden de 1/3, 2/3 entre los dos compartimentos de una misma fase, de forma que las intensidades o las temperaturas alcanzadas en determinados puntos pueden sobrepasar los límites fijados por las normas.

Para estabilizar el reparto de la corriente entre las dos ramas que corresponden a dos polos emparejados de una misma fase de un disyuntor de potencia de baja tensión, ya se propuso en el documento FR2063078 hacer que se cruzaran los conductores de las dos ramas, de forma que se superpusieran dos porciones de conductores atravesados por unas corrientes en sentido opuesto y disponer un circuito magnético que enlazara los dos conductores superpuestos. Según la enseñanza de dicho documento, este tipo de dispositivo permite compensar las diferencias de intensidad entre las dos ramas de una misma fase, originadas por las diferencias de resistencia eléctrica, por ejemplo al nivel de las resistencias de contacto de los contactos de cada una de las ramas. Sabiendo que en la práctica las diferencias entre resistencias de contacto de dos polos son del orden del 5%, este dispositivo resulta eficaz para pequeñas variaciones de la intensidad de la corriente entre los dos compartimentos de una misma fase. No obstante, el dispositivo resulta difícil de poner en práctica cuando el desequilibrio entre fases es importante o cuando aumenta el calibre de la aparamenta. En particular, el cruce de los conductores en un mismo circuito magnético, si bien no plantea ningún problema para unas corrientes de intensidad media, del orden de 630A, ya no puede aplicarse para las aparamentas de intensidad muy alta, sobre todo las superiores a 4000A, por motivos evidentes de volumen. Ahora bien, es precisamente en los aparatos de intensidad muy alta en los que el efecto de las fuerzas electromotrices inducidas mutuas entre ramas del circuito eléctrico interno en la aparamenta se convierte en crítico. La enseñanza del documento FR2063078 no permite pues resolver el problema específico planteado por el efecto de proximidad entre fases antes descrito.

Otro procedimiento para estabilizar el reparto de la corriente entre las dos ramas que corresponden a dos polos emparejados de una misma fase de un disyuntor de potencia de baja tensión consistiría en disponer los dos polos de cada fase de forma no contigua, por ejemplo de forma que los dos polos de cada fase estén separados entre sí por uno de los polos de cada una de las otras dos fases. Si se numeran de 1 a 6 los seis compartimentos polares de un lado al otro del disyuntor, tendríamos lo siguiente: los polos 1 y 4 para una primera fase, los polos 2 y 5 para una segunda y los polos 3 y 6 para la tercera fase. Pero este tipo de disposición genera un volumen importante al nivel de los dos juegos de barras de las distintas fases y de los puentes entre polos de una misma fase. Además, impide cualquier dispositivo de interacción entre compartimentos polares de una misma fase, e impide sobre todo disponer entre los dos compartimentos polares de una misma fase un orificio de comunicación como el que se describe por ejemplo en el documento FR2778788, orificio que permite asegurar un reparto adecuado de la energía de corte en caso de abertura de la aparamenta debido a un fallo.

La invención pretende pues mejorar, e incluso optimizar, la distribución de la corriente eléctrica y de las temperaturas entre los polos emparejados que componen las fases de una aparamenta de corte trifásica con polos emparejados contiguos, limitando el exceso de coste inducido por las disposiciones adoptadas, así como el aumento del volumen de la aparamenta.

Según la invención, este objetivo se alcanza gracias a una aparamenta eléctrica de corte trifásica que comporta una caja de material aislante que comporta al menos seis compartimentos polares dispuestos de un lado a otro, comportando cada fase:

-: dos polos adyacentes, comportando cada polo

\circ: uno de dichos compartimentos polares y

\circ: un par de órganos de contacto separables formado por un primer y un segundo órgano de contacto;

-: un primer puente, que une eléctricamente los primeros órganos de contacto de los dos polos adyacentes de dicha fase;

-: un segundo puente, que une eléctricamente los segundos órganos de contacto de los dos polos adyacentes de dicha fase;

constituyendo una de las tres fases una fase media encuadrada por las otras dos fases que forman cada una una fase lateral, formando uno de los dos polos de cada fase lateral un polo interior cuyo compartimento polar es adyacente a uno de los compartimentos polares de la fase media,

y en el que:

-: cada uno de dichos compartimentos polares interiores de las fases laterales comporta un circuito magnético de compensación, dispuesto entre uno de los dos puentes de dicha fase y el par de órganos de contacto de dicho compartimento polar interior,

-: los otros dos compartimentos polares de las dos fases laterales están desprovistos de circuitos magnéticos de compensación.

De hecho, parece que en régimen trifásico equilibrado, la interacción electromagnética entre las fases dispuestas en un mismo plano tiene como efecto el aumento de la intensidad de la corriente que circula en los polos interiores de las fases laterales, en detrimento de la corriente que circula en los polos exteriores de las mismas fases. También son pues los polos interiores de las fases laterales los que se ven más afectados por el aumento de las temperaturas por efecto Joule. Según la invención, disponiendo de forma juiciosa los circuitos magnéticos sobre las ramas interiores de las fases laterales, se introduce en el circuito una impedancia que disminuye la corriente de forma dirigida en el compartimento polar en el que está situado el circuito magnético. Se obtiene así el resultado deseado con un exceso de coste mínimo.

El hecho de que los puentes formen parte de la aparamenta permite eliminar la influencia de las partes del circuito situadas en el exterior de la aparamenta, sobre todo la influencia del juego de barras de alimentación. Dicho de otro modo, los bucles de corrientes de cada fase, constituidas por los conductores de los dos compartimentos polares y los puentes superior e inferior, se definen desde la concepción de la aparamenta y no dependen del montaje in situ. Por lo tanto, es posible calibrar de forma juiciosa el circuito magnético, de forma que se obtiene la compensación deseada para unas condiciones de alimentación determinadas. La compensación obtenida es pues independiente de la compo-
sición o de la disposición de los circuitos superior e inferior y, sobre todo, de la disposición de los juegos de barras.

Ventajosamente, para cada compartimento polar interior, el circuito magnético de compensación forma parte de un transformador de corriente que comporta además un enrollamiento secundario de alimentación de un circuito electrónico de la aparamenta. Las aparamentas de corte a menudo están provistas de al menos un circuito magnético de alimentación dispuesto en cada uno de los circuitos polares. Se utiliza entonces, para la compensación, uno de los circuitos magnéticos de alimentación existentes, y se procura no montar el circuito magnético de alimentación del compartimento polar adyacente de la misma fase. El efecto pretendido se obtiene en ese caso con una rebaja del coste con respecto al coste unitario de un polo.

Ventajosamente, para cada polo interior, el circuito magnético comporta:

-: una parte principal que rodea a una parte conductora de un de los órganos de contacto, constituyendo una porción de esta parte principal un núcleo para el enrollamiento secundario; y

-: un derivador magnético dispuesto en derivación en dicha porción que constituye el núcleo del enrollamiento secundario, comportando el derivador magnético un entrehierro total o parcial.

El entrehierro se denomina parcial cuando no es nulo en una parte de la sección del derivador, y es nulo en la parte restante de la sección. Este tipo de circuito, descrito por ejemplo en el documento EP0704867, suele ofrecer la ventaja de derivar el núcleo que asegura la alimentación del circuito secundario, cuando la corriente primaria sobrepasa un determinado valor umbral. Este tipo de circuito magnético permite en este caso además separar las dos funciones de alimentación y de compensación, satisfechas por el circuito magnético. Se puede de hecho dimensionar de forma relativamente independiente entre sí, por una parte el núcleo destinado a la función de alimentación del circuito electrónico y por otra parte el derivador que asegura la función de compensación y de mutilación más allá del valor umbral.

Según un modo de realización preferente, para cada compartimento polar interior, el transformador de corriente está situado en el interior de dicho compartimento polar. Se utiliza en ese caso el emplazamiento dedicado habitualmente al transformador de corriente de alimentación.

Dicho de otro modo, es posible con este tipo de disposición adoptar una arquitectura común para una aparamenta de un polo por fase y para una aparamenta de dos polos emparejados por fase.

Según otro modo de realización, para cada compartimento polar interior, el transformador de corriente está situado en el exterior de dicho compartimento polar. Esta disposición ofrece más espacio para alojar el circuito magnético, además de permitir evitar que el calentamiento del circuito magnético provocado por las pérdidas de hierro no caliente el compartimento polar interior correspondiente.

Preferentemente, el circuito magnético de compensación está dimensionado de tal forma que, cuando la aparamenta está equilibrada en régimen trifásico equilibrado a su tensión asignada y es atravesada por su corriente asignada en su frecuencia asignada, cada circuito magnético de compensación genera en el compartimento polar interior una impedancia tal que la corriente que atraviesa el polo interior de cada fase lateral sea inferior o igual a la corriente que atraviesa el otro polo de la misma fase. La igualdad estricta entre los valores eficaces de las corrientes que atraviesan las dos ramas de una fase lateral permite obtener el equilibrio entre las energías disipadas en los dos compartimentos polares de una misma fase. Sin embargo, es sabido que en numerosas configuraciones, la evacuación del calor es potencialmente más importante para los polos exteriores de las fases laterales. En este caso, un exceso de compensación permite hacer pasar la mayoría de la corriente al compartimento más fácil de enfriar.

Ventajosamente, los puentes están unidos a la caja. En ese caso la aparamenta se realiza in situ con sus puentes montados. Preferentemente, los puentes está fijados al exterior de los compartimentos polares.

Según un modo particular de realización, la aparamenta es una aparamenta desmontable y comporta:

-: un chasis en el que está preparada para deslizarse la caja entre una posición montada y una posición desmontada,

-: unas placas de conexión unidas al chasis, correspondiéndole a cada órgano de contacto una de las placas de conexión,

-: unas pinzas de montaje, correspondiéndole a cada uno de dichos órganos de contacto una o varias pinzas de montaje, que permiten la unión eléctrica desmontable entre dicho órgano de contacto y la placa de conexión correspondiente,

estando dichos puentes dispuestos de tal forma que, para cada fase, el primer puente une eléctricamente los primeros órganos de contacto a través de la pinza o las pinzas de montaje que corresponden a dichos primeros órganos de contacto unidos y que, para cada fase, el segundo puente une eléctricamente los segundos órganos de contacto a través de la pinza o las pinzas de montaje que corresponden a dichos segundos órganos de contacto unidos.

Esta disposición permite tener en cuenta en la compensación las corrientes que circulan en los circuitos de unión entre las placas de conexión y los órganos de contacto, incluidas las pinzas de montaje.

Otras ventajas y características de la invención se deducirán con mayor claridad de la descripción siguiente de distintos modos de realización de la invención, dada a modo de ejemplos no limitativos y representados en los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 representa una vista en perspectiva fragmentada de una aparamenta eléctrica de corte según un primer modo de realización de la invención;

la figura 2 representa una vista en perspectiva de la aparamenta eléctrica de corte según el primer modo de realización de la invención, que muestra en particular la parte posterior de la aparamenta;

la figura 3 representa una vista en sección de un compartimento polar interior de una fase lateral de la aparamenta de la figura 1;

la figura 4 representa una vista en sección de un compartimento polar exterior de una fase lateral de la aparamenta de la figura 1;

la figura 5 representa de forma esquemática un detalle de un circuito magnético utilizado en el primer modo de realización de la invención, visto desde arriba;

la figura 6 representa un esquema eléctrico de un circuito trifásico de la aparamenta eléctrica de la figura 1;

la figura 7 representa una corriente que circula en una fase lateral de la aparamenta de la figura 1;

la figura 8 representa un esquema eléctrico de un circuito trifásico de una aparamenta eléctrica según un segundo modo de realización de la invención,

En referencia a las figuras 1 a 5, un disyuntor 10 trifásico hexapolar comporta una caja aislante formada por el ensamblaje de una base posterior 12, de un bloque intermedio 14 con fondo abierto y una cara anterior 16, que delimitan un compartimento posterior y un compartimento anterior, a ambos lados de un tabique anterior 18 del bloque intermedio 14. En el compartimento anterior está alojado un mecanismo de control 20 del disyuntor 10, que actúa sobre un árbol de conmutación 22 común al conjunto de los polos del disyuntor. Este mecanismo 20 se traslada sobre el tabique anterior 18 del bloque intermedio 14.

Como muestra la figura 2 el compartimento posterior está a su vez subdividido en seis compartimentos polares elementales 24, 26, 28, 30, 32, 34 por unos tabiques intercalados 25, 27, 29, 31, 33. Los compartimentos polares están alineados de un lado a otro, formando así tres pares adyacentes, correspondiendo cada par a una fase del disyuntor. Los tabiques 25, 29 y 33, que separan cada uno los dos compartimentos polares de una misma fase, están provistos de un orificio de comunicación 36, descrito en detalle en el documento FR2778788. Este orificio 36 está destinado a mejorar el reparto de la energía de corte en el momento de la separación de los contactos. En cuanto a los tabiques 27 y 31, son estancos. En lo sucesivo, la fase que comprende los compartimentos polares 28, 30 se denominará fase media, y las otras dos fases, que encuadran las fase media, se denominarán laterales. Una de las fases laterales comporta el compartimento polar 26 denominado interior, que linda con el compartimento polar 28 de la fase media y con el compartimento polar 24 denominado exterior, mientras que la fase lateral comporta el compartimento polar 32 denominado interior, que linda con el compartimento polar 30 de la fase media y con el polo 34 denominado
exterior.

Cada polo comporta un órgano de contacto móvil 40, un órgano de contacto fijo 42 y una cámara de extinción de arco 44 provista de separadores, así como el compartimento polar correspondiente que aloja al menos parcialmente a estos elementos. El órgano de contacto fijo 42 comporta una placa de contacto 46 de material conductor, en este caso de cobre, que atraviesa la base posterior 12 de la caja, y una pastilla de contacto 48. El órgano de contacto móvil 40 está dotado de una pluralidad de dedos de contacto 50 dispuestos de un lado a otro y montados con giro sobre un primer eje transversal 52 de un bastidor de soporte 54. El talón de cada dedo 50 está conectado de una segunda placa de contacto 56 que atraviesa la base 12, por medio de una trenza 58 de material conductor. Las placas de contacto 46, 56 están destinadas a conectarse a la red superior e inferior, por ejemplo a través de un juego de barras. El extremo del bastidor 54 situado cerca de la segunda placa de contacto 56 está equipada con un eje alojado en un cojinete unido a la caja aislante, de forma que permite el giro del bastidor 54 entre una posición abierta y una posición cerrada del polo alrededor de un eje geométrico 59 materializado en la figura 3. Un dispositivo de resortes de presión de contacto 60 está dispuesto en una ranura del bastidor 56 y solicita a los dedos de contacto 50 en giro alrededor del primer eje 52 en dirección al contacto 48. Cada dedo de contacto 50 comporta una pastilla de contacto 62 que, en la posición representada en la figura 3, está en contacto con la pastilla única 48 dispuesta en el órgano de contacto fijo 42. El bastidor 54 está acoplado al árbol de conmutación 22 por medio de una bieleta de transmisión 64 de tal forma que la rotación del árbol 22 induzca un giro del bastidor 54 alrededor del eje 59.

En la figura 2 está representado un puente 70 de material conductor que une eléctricamente los órganos de contacto fijos 42 de los dos polos adyacentes 24, 26 que forman una de las fases laterales. Igualmente, un puente 72 une eléctricamente los órganos de contacto móviles 40 de los dos polos adyacentes 24, 26. Las otras dos fases también están provistas de puentes idénticos a los puentes 70, 72, pero estos puentes no se han representado en la figura 2, con el fin de permitir la visualización de la parte posterior de las placas de contacto 46, 56. Para cada fase, los puentes 70, 72, permiten el emparejamiento de los polos adyacentes conectados en paralelo, y constituyen un bucle de corriente con los conductores situados en los compartimentos polares emparejados.

Como se indica en las figuras 3 y 5, cada uno de los polos interiores 26, 32 de las fases laterales está provisto de un transformador de corriente 80, destinado a alimentar un circuito electrónico del disyuntor. El transformador de corriente de alimentación 80 comporta, de forma sobradamente conocida, un circuito magnético 82 compuesto por un apilamiento de chapas de transformador, que componen un circuito magnético alrededor del conductor que constituye la placa de contacto 56 del órgano de contacto móvil 40, y un bobinado 84 que constituye un enrollamiento secundario de alimentación del circuito electrónico del disyuntor. El transformador de compensación 80 es del tipo de derivador magnético con entrehierro parcial o total, como el que se describe en el documento EP0704867A. El circuito magnético comporta un circuito principal 83 que rodea al conductor primario constituido por la placa de contacto 56. Una porción del circuito magnético principal 83 constituye un núcleo magnético 85 del enrollamiento secundario 84. El circuito magnético 82 comporta además un derivador magnético 86 puesto en derivación sobre el núcleo 85. Dicho derivador magnético comporta un entrehierro 87, situado entre un extremo del derivador 86 y una parte del circuito magnético principal, que une una zona cercana al conductor primario y el núcleo 85 del enrollamiento secundario 84. La sección del derivador magnético 86 cercana al entrehierro es superior a la sección del circuito magnético en el lugar del núcleo 85 del enrollamiento secundario 84. el circuito magnético principal 83, el núcleo 85 y el derivador 86 forman una misma pieza, constituida por unas chapas apiladas o por otros materiales magnéti-
cos.

En cuanto a los dos polos exteriores de las fases laterales, están desprovistos de transformadores de corriente de alimentación, como muestra la figura 4.

Cada uno de los dos polos 28, 30 de la fase media comporta un transformador de corriente de alimentación 80a idéntico a los transformadores 80, con un circuito magnético 82a y un enrollamiento secundario 84a.

La presencia de al menos un transformador de corriente de alimentación 80, 80a del circuito electrónico por fase se hace necesaria con el fin de asegurar el funcionamiento de la electrónica del disyuntor en todas las configuraciones de utilización y, sobre todo, cuando sólo una de las tres fases es alimentada.

Por otra parte, cada uno de los compartimentos polares está provisto de una bobina de medida 88 denominada de Rogowsky que rodea a la placa de contacto, que transmite una señal de baja potencia proporcional a la corriente que atraviesa la placa de contacto.

La figura 6 representa esquemáticamente el circuito eléctrico formado por las tres fases del disyuntor, conectado a un juego de barras superior 90 y a un juego de barras inferior 92. Para cada fase, los puentes 70, 72 están conectados entre el juego de barras superior y el juego de barras inferior de la fase.

El esquema eléctrico que corresponde a una fase lateral se ha representado de forma más escueta en la figura 7. Cuando se observa la corriente que atraviesa el bucle cerrado, representado en la figura 7, se puede expresar las intensidades i_{1} e i_{2} de la corriente que atraviesa cada una de las ramas del bucle en función de la corriente de alimentación I que entra en el bucle, de la forma siguiente:

100

siendo

(i_{1} + i_{2}) = I y \DeltaI = ½( i_{1} - i_{2})

\DeltaI representa en ese caso una corriente de bucle, que es nula cuando las corrientes están equilibradas.

En la fase media, las dos ramas del bucle de corriente son idénticas, debido a la presencia de un transformador de corriente 80a en cada rama, y están sometidas a influencias electromagnéticas relativamente equilibradas generadas por las fases laterales. En consecuencia, la corriente se reparte de forma relativamente equilibrada entre las dos ramas de la fase media.

En cada una de las fases laterales, la rama de circuito que comporta el compartimento polar interior (26, respectivamente 32) está provista de un circuito magnético 82 constituido por el transformador de corriente de alimentación 80, que no tiene equivalente en la rama que comporta el compartimento exterior (24, resp. 34). Sería pues de esperar una distribución desequilibrada de la corriente entre las dos ramas, debido a la impedancia introducida en la rama interior por el circuito magnético 82. Sin embargo, no es así: de hecho, la impedancia del transformador de corriente 80 sólo compensa el desequilibrio debido a las fuerzas electromotrices inducidas por las demás fases en cada una de las ramas de la fase en cuestión.

Esto se confirma con el ensayo reproducido en la tabla nº 1 con el disyuntor de la invención. El disyuntor cerrado era atravesado por una corriente trifásica de valor eficaz de 6300A por fase y, tras la estabilización, al cabo de 8 horas de funcionamiento, se midió la intensidad eficaz que atravesaba cada polo, así como la temperatura de la placa de contacto fijo:

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TABLA 1 Disyuntor según la invención

Fase lateral izquierda	Fase media	Fase lateral derecha
Polo	Polo	Polo	Polo	Polo	Polo
exterior	interior	izquierdo	derecho	interior	exterior
tº = 79ºC	tº = 86ºC	tº = 90ºC	tº = 87ºC	tº = 83ºC	tº = 80ºC
i_{1} = 3600A	i_{2} = 3000A	i_{1} = 3200A	i_{2} = 3300A	i_{1} = 3100A	i_{2} = 3400A

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A modo de comparación, se han representado esquemáticamente en la tabla nº 2 los resultados obtenidos en las mismas condiciones con un disyuntor cuyos compartimentos polares exteriores de las fases laterales están provistas de transformadores de corriente de alimentación idénticas a los transformadores de los compartimentos polares interiores. Se observa en ese caso un reparto muy equilibrado de las corrientes de las ramas.

TABLA 2 Disyuntor con un transformador por polo

Fase lateral izquierda	Fase media	Fase lateral derecha
Polo	Polo	Polo	Polo	Polo	Polo
exterior	interior	izquierdo	derecho	interior	exterior
tº = 76ºC	tº = 97ºC	tº = 100ºC	tº = 97ºC	tº = 110ºC	tº = 76ºC
i_{1} = 2500A	i_{2} = 4000A	i_{1} = 3750A	i_{2} = 3500A	i_{1} = 4050A	i_{2} = 2300A

Este desequilibrio se debe a las interacciones entre fases, que se traducen al nivel de cada rama del circuito de corriente por una inductancia de valor distinto. La corriente que atraviesa el polo interior resulta siempre más alta que la corriente que atraviesa el polo exterior correspondiente.

La comparación muestra que, suprimiendo de las ramas exteriores de las fases laterales los transformadores de corriente de alimentación, se favorece un reequilibrio de las corrientes de las ramas. En este caso en cuestión, hay incluso un ligero exceso de compensación, ya que la corriente que atraviesa los polos exteriores es superior a la corriente que atraviesa los polos interiores de las fases laterales, lo que resulta ventajoso, ya que el polo exterior puede difundir mejor el calor en el ambiente.

Sucede por lo tanto en la práctica que la impedancia de un transformador de corriente de alimentación 80a como el utilizado habitualmente con este tipo de polos, corresponde sensiblemente a la impedancia del circuito magnético 82 que hay que introducir para reequilibrar el circuito. Los transformadores de corriente de alimentación de las fases laterales tienen en ese caso también una función de circuito magnético de compensación. Para facilitar la industrialización, los transformadores 80 son idealmente idénticos a los transformadores 80a de la fase media, que no tienen la función de reequilibrio, pero también es posible prever unos transformadores específicos 80, que difieren de los transformadores 80a en su tamaño o su constitución.

Para que el reequilibrio entre las corrientes de las ramas polares acarree un reequilibrio de las temperaturas internas de los conductores en los compartimentos polares, es importante que el transformador de corriente 80 que sirve para la compensación no genere por su presencia un calentamiento del compartimento polar correspondiente. Ése es el motivo por el que se utiliza preferentemente un circuito magnético de chapas de transformador apiladas, que permiten minimizar las corrientes de Foucault en el circuito magnético.

La estructura del circuito magnético 82 con un derivador con entrehierro ofrece la ventaja de que permite dimensionar por separado el núcleo 85 y el derivador 86 para su propia función. El entrehierro 87 del derivador 86 provoca de hecho un comportamiento no lineal del transformador: a bajo nivel de corriente primaria, sólo una pequeñísima porción del flujo magnético puede pasar por el derivador 86 y atravesar el entrehierro 87; la casi totalidad del flujo pasa en ese caso por el núcleo magnético 85. Cuando aumenta la corriente primaria I, la proporción de flujo magnético que puede pasar por el derivador 87 aumenta y la proporción de flujo que pasa por el núcleo 85 disminuye. El flujo magnético que atraviesa el entrehierro aumenta con gran rapidez cuando la inducción magnética producida por la corriente primaria que circula en el conductor sobrepasa un umbral concreto, que viene determinado por el tamaño y la forma del entrehierro. Ello permite limitar el valor eficaz de la corriente secundaria y la potencia disipada en el circuito secundario dimensionando la masa magnética del derivador 86 en función de la inductancia de compensación que se desee crear en el polo interior. En particular, se puede dimensionar el derivador de forma que se obtenga o no, según las necesidades, una saturación del circuito magnético para la corriente asignada del disyuntor. El entrehierro del derivador puede ser total o parcial. En este último caso, se dispone de un parámetro más para la optimización del comportamiento no lineal del derivador, a saber, la sección de la parte del derivador que tiene un entrehierro nulo.

Según una variante de realización, es posible disponer el transformador de la corriente de compensación 80 del lado posterior de la base posterior de la caja, fuera del compartimento polar, siendo esencial que esté en el interior del bucle de corriente definido por los dos puentes, en la rama interna de las fases laterales. Esta disposición permite evitar que la presencia del transformador de corriente provoque un calentamiento del polo. En ese caso, se puede hacer sin disposiciones constructivas específicas que limiten el calentamiento del propio transformador.

Según otra variante de realización para un disyuntor fijo, cada polo está provisto de un transformador de corriente de alimentación. Un circuito magnético de compensación específica se añade pues a las ramas internas de los bucles de corriente de las fases laterales. En ese caso, tanto por las limitaciones de volumen como por las limitaciones térmicas, es ventajoso disponer los dos circuitos magnéticos en la cara posterior de la base posterior del disyuntor.

La figura 8 representa un esquema eléctrico de una aparamenta eléctrica de corte según un segundo modo de realización de la invención. Los signos de referencia utilizados son idénticos a los del primer modo de realización, para las partes idénticas. La aparamenta comporta un chasis en el que está preparada para deslizarse una caja de disyuntor, entre una posición montada y una posición desmontada. El disyuntor se compone de compartimentos polares similares a los ilustrados en el primer modo de realización de la invención. Las placas de contactos 45, 56 de cada polo están unidas a unas placas de conexión 100 soportadas por una placa 102 que forma el fondo del chasis, por medio de pinzas de montaje 104. Se ha representado una pinza de montaje único por placa de contacto, pero se puede también prever una pluralidad de pinzas de montaje por placa de contacto, como se describe por ejemplo en el documento EP0926793. La representación plana desplegada del esquema eléctrico de la figura 8 impone que se haga figurar dos veces la placa 102 del fondo del chasis, en el lado superior y en el lado inferior, pero está claro que, en la realidad, la realización es tridimensional y sólo existe una placa de fondo 102. Las placas de conexión 100 están unidas de dos en dos por medio de puentes 106, 108 cuya función es idéntica a la de los puentes 70, 72 del primer modo de realización. Así se forman unos bucles de corriente que agrupan, en cada fase, lo puentes 106, 108, las placas de conexión 100, las pinzas de montaje 102 y los órganos de contacto de los polos emparejados.

Al contrario que en el primer modo de realización de la invención, todos los compartimentos polares del disyuntor están provistos de un transformador de corriente de alimentación 80a. Un circuito magnético de compensación 110 está dispuesto además en la rama interna de cada fase lateral. Este circuito magnético 110 tiene una inductancia que permite compensar el desequilibrio debido a la interacción entre fases.

Esta variante presenta el interés de que permite un equilibrado sobre un bucle de mayores dimensiones, que incluye las pinzas de montaje 107 y, al menos parcialmente, las placas de conexión 100, y permite además disponer el circuito magnético de equilibrado 110 fuera de la caja del disyuntor 10, en un lugar en el que tiene poca influencia sobre la temperatura interna de los compartimentos polares. Al contrario, necesita unos circuitos magnéticos suplementarios con respecto al primer modo de realización. Además, no permite una fabricación completa en fábrica. Los circuitos magnéticos de compensación pueden disponerse en el exterior del chasis, como se indica en la figura 7, o bien en el interior, en la cara de la placa 102 que está frente al disyuntor 10, o incluso entre las placas de contacto y las pinzas.

Pueden preverse diversas variaciones. En particular, la caja de material aislante puede estar constituida por dos partes, que corresponde cada una a una caja de un disyuntor trifásico de un polo por fase, estando esas dos partes ensambladas entre sí como se describe en el documento EP0320412.

La invención se aplica tanto a una aparamenta trifásica con neutro como a una aparamenta trifásica sin neutro. El neutro puede comportar uno o dos compartimentos polares, situados al lado de una de las fases laterales. Su influencia sobre el reparto de las corrientes en régimen permanente es poca y no necesita una compensación particular.

La aparamenta puede ser un disyuntor, un interruptor, con o sin función de seccionamiento y, de forma general, cualquier aparamenta de alta intensidad asignada.

Las bobinas de medida, los circuitos magnéticos de alimentación y/o de compensación pueden disponerse indistintamente en el lado del órgano de contacto móvil o en el lado del órgano de contacto fijo. Lo esencial es que los circuitos magnéticos que sirven para la compensación estén en el interior del bucle de corriente delimitado por los puentes, en la rama interna de las fases laterales. Igualmente, las bobinas de medida y los circuitos magnéticos de alimentación y/o de compensación pueden disponerse indistintamente en el lado de la fuente o en el lado de la carga.

Gracias a la invención, es posible dimensionar los circuitos magnéticos de compensación para obtener un equilibrado de las corrientes i_{1} e i_{2} para un valor eficaz de la corriente I correspondiente a la corriente asignada (en el sentido de la norma CEI 947-2), es decir, al calibre del disyuntor. También es posible prever una compensación parcial, sobre todo si se busca esencialmente homogeneizar las temperaturas en el interior de los compartimentos polares. De hecho, se ha indicado que el circuito magnético es a su vez una fuente de calor que, si el circuito está en el interior del compartimento o alrededor de la placa de contacto, influye por conducción térmica y/o radiación térmica sobre la temperatura del interior del compartimento. Por último, si el circuito magnético disipa poco calor o si se dispone en el exterior de los compartimentos polares, también es posible prever al contrario un exceso de compensación, dimensionando el circuito magnético de tal forma que el valor eficaz de la intensidad de la corriente en el polo interno sea inferior al valor eficaz de la intensidad en el polo externo. De hecho, el enfriamiento de los compartimentos polares exteriores de las fases laterales es más fácil debido a que en una cara no están expuestos al calor de un compartimento adyacente. Lo óptimo para el equilibrado de las temperaturas puede corresponder por lo tanto a una corriente más alta en el polo exterior de las fases laterales.

Por último, el circuito magnético no es necesariamente del tipo de derivador magnético con entrehierro total o parcial.

Claims

1. Aparamenta eléctrica de corte trifásica (10) que comporta una caja de material aislante (11) que comporta al menos seis compartimentos polares (24, 26, 28, 30, 32, 34) dispuestos de un lado a otro, comportando cada fase:

-: dos polos adyacentes, comportando cada polo

\circ: uno de dichos compartimentos polares (24, 26, 28, 30, 32, 34) y

\circ: un par de órganos de contacto separables (40, 42) formado por un primer y un segundo órgano de contacto;

-: un primer puente (70), que une eléctricamente los primeros órganos de contacto (42) de los dos polos adyacentes de dicha fase;

-: un segundo puente (72), que une eléctricamente los segundos órganos de contacto (44) de los dos polos adyacentes de dicha fase;

constituyendo una de las tres fases una fase media encuadrada por las otras dos fases que forman cada una una fase lateral, formando uno de los dos polos de cada fase lateral un polo interior cuyo compartimento polar (26, 32) es adyacente a uno de los compartimentos polares (28, 30) de la fase media,

caracterizado porque:

-: cada uno de dichos compartimentos polares interiores (26, 32) de las fases laterales comporta un circuito magnético de compensación (82), dispuesto entre uno de los dos puentes (70, 72) de dicha fase y el par de órganos de contacto (40, 42) de dicho compartimento polar interior (26, 32),

-: los otros dos compartimentos polares (24, 34) de las dos fases laterales están desprovistos de circuitos magnéticos de compensación.

2. Aparamenta según la reivindicación 1, caracterizada porque, para cada compartimento polar interior (26, 32), el circuito magnético de compensación (82) forma parte de un transformador de corriente (80) que comporta además un enrollamiento secundario (84) de alimentación de un circuito electrónico de la aparamenta.

3. Aparamenta según la reivindicación 2, caracterizada porque, para cada polo interior, el circuito magnético (82) comporta:

-: una parte principal (83) que rodea a una parte conductora (56) de uno de los órganos de contacto (40, 42), constituyendo una porción (85) de esta parte principal un núcleo para el enrollamiento secundario (84); y

-: un derivador magnético (86) dispuesto en derivación en dicha porción (85) que constituye el núcleo del enrollamiento secundario (84), comportando el derivador magnético (86) un entrehierro total o parcial.

4. Aparamenta según la reivindicación 2, caracterizada porque, para cada compartimento polar interior (26, 32), dicho transformador de corriente (80) está situado en el interior de dicho compartimento polar (26, 32).

5. Aparamenta según la reivindicación 2, caracterizada porque, para cada compartimento polar interior (26, 32), dicho transformador de corriente (80) está situado en el exterior de dicho compartimento polar (26, 32).

6. Aparamenta según la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito magnético de compensación (82) está dimensionado de tal forma que, cuando la aparamenta está alimentada en régimen trifásico equilibrado a su tensión asignada, y es atravesado por su corriente asignada en su frecuencia asignada, cada circuito magnético de compensación (82) genera en el compartimento polar interior (26, 32) una impedancia tal que la intensidad de la corriente que atraviesa el polo interior de cada fase lateral sea inferior o igual a la intensidad de la corriente que atraviesa el otro polo de la misma fase.

7. Aparamenta según la reivindicación 1, caracterizada porque los puentes (70, 72) están unidos a la caja (11).

8. Aparamenta según la reivindicación 7, caracterizada porque los puentes (70, 72) están fijados al exterior de los compartimentos polares (24, 26, 28, 30, 32, 34).

9. Aparamenta según la reivindicación 8, caracterizada porque la aparamenta es una aparamenta desmontable y comporta:

-: un chasis en el que está preparada para deslizarse la caja (11) entre una posición montada y una posición desmontada,

-: unas placas de conexión (100) unidas al chasis, correspondiéndole a cada órgano de contacto (40, 42) una de las placas de conexión,

-: unas pinzas de montaje (104), correspondiéndole a cada uno de dichos órganos de contacto (40, 42) una o varias pinzas de montaje, que permiten la unión eléctrica desmontable entre dicho órgano de contacto (40, 42) y la placa de conexión correspondiente (100),

estando dichos puentes (70, 72) dispuestos de tal forma que, para cada fase, el primer puente (70) une eléctricamente los primeros órganos de contacto (40) a través de la pinza o las pinzas de montaje (104) que corresponden a dichos primeros órganos de contacto unidos y que, para cada fase, el segundo puente (72) une eléctricamente los segundos órganos de contacto (42) a través de la pinza o las pinzas de montaje (104) que corresponden a dichos segundos órganos de contacto unidos.