ES2291369T3 - Disyuntor de circuito limitador de corriente. - Google Patents
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Abstract
Un disyuntor de circuito limitador de corriente multipolo incluyendo un recinto aislante que contiene: - para cada polo, al menos un contacto fijo y al menos un contacto móvil (2), que pueden ser acoplados/desacoplados mutuamente al cierre/apertura del disyuntor de circuito; - medios de accionamiento, que proporcionan la energía para mover dichos contactos móviles y determinan su acoplamiento/desacoplamiento con los contactos fijos correspondientes, incluyendo dichos medios de accionamiento una barra de accionamiento rotativa (1) que está acoplada operativamente a los contactos móviles (2) de los polos; por lo que dichos contactos móviles (2) tienen un cuerpo en forma de horquilla que tiene un elemento base que soporta dos brazos (4) provistos de chapas (5) para contacto eléctrico con superficies de acoplamiento correspondientes del contacto fijo, caracterizado porque dicho cuerpo en forma de horquilla está conectado a la barra de accionamiento (1) en virtud de medios elásticos alojados al menos parcialmente en un asiento (6) formado en la barra (1), estando anclados dichos medios elásticos a dicha barra (1) y estando fijados a dicho elemento base (3) con el fin de soportar el contacto móvil (2) y facilitar una distribución sustancialmente uniforme de la presión aplicada por las chapas de contacto a dichas superficies de acoplamiento correspondientes del contacto fijo.
Description
Disyuntor de circuito limitador de
corriente.
La presente invención se refiere a un disyuntor
de circuito limitador de corriente de bajo voltaje multipolo del
tipo con contactos móviles en forma de horquilla; más
específicamente, se ha de entender que la expresión "disyuntor de
circuito de bajo voltaje" designa un disyuntor de circuito para
aplicaciones con voltajes operativos de hasta aproximadamente 1000
voltios.
Generalmente, los sistemas eléctricos
industriales de bajo voltaje en los que hay altas corrientes y por
lo tanto altos niveles de potencia, utilizan normalmente
dispositivos específicos, comúnmente conocidos en la técnica como
disyuntores de circuito de potencia o automáticos.
Tales disyuntores de circuito operan típicamente
con corrientes cuyo valor nominal, dependiendo de las aplicaciones,
puede variar en un amplio rango, típicamente de fracciones de un
amperio a varios miles de amperios, y tienen la finalidad de
proporcionar una serie de prestaciones necesarias para asegurar la
correcta operación del sistema eléctrico en el que se insertan y de
la carga conectada a él. Por ejemplo, protegen la carga contra
eventos anormales producidos por fallos de cortocircuito o debidos a
sobrecargas abriendo automáticamente el suministro de circuito de
potencia, permiten la correcta conexión/desconexión de cargas en/del
circuito, aseguran que la corriente nominal para los varios
usuarios conectados sea verdaderamente igual a la corriente
requerida, etc. Un ejemplo de disyuntores de circuito de bajo
voltaje conocidos se describe en la solicitud de patente EP A 0 619
593.
Actualmente, estos disyuntores de circuito están
disponibles según varias soluciones constructivas; en la solución
más común y ampliamente usada de estas soluciones, en la
configuración básica estándar, las maniobras para
desacoplar/acoplar los contactos fijos y los contactos móviles se
llevan a cabo usando mecanismos complejos que utilizan la energía
mecánica acumulada de antemano en muelles de apertura especiales con
el fin de accionar los contactos móviles y moverlos a una velocidad
adecuada.
En algunas condiciones operativas, en particular
cuando la corriente de cortocircuito supuesta puede asumir valores
considerablemente altos, el uso de disyuntores de circuito
automáticos en la versión base no es totalmente satisfactorio, dado
que la energía acumulada por los muelles de apertura solos puede ser
insuficiente para asegurar la separación de los contactos a una
velocidad de apertura adecuada.
Por consiguiente, en estas situaciones, se
utiliza disyuntores de circuito automáticos específicos, que son
conocidos en la técnica como disyuntores limitadores de circuito,
que están provistos de soluciones técnicas apropiadas adecuadas
para aumentar su capacidad de ruptura.
En particular, una primera solución técnica
impone a la corriente un recorrido dado de modo que se generen
fuerzas electrodinámicas de repulsión entre los contactos cuando
tenga lugar un cortocircuito. Estas fuerzas de repulsión generan un
empuje que es útil para la separación de los contactos móviles de
los contactos fijos, y por lo tanto ayudan a alcanzar una velocidad
de apertura adecuada.
En una segunda solución técnica, los contactos
fijos y los contactos móviles se duplican para cada polo del
disyuntor de circuito, de modo que el flujo de corriente eléctrica
sea interrumpido en dos regiones separadas del polo dispuestas
eléctricamente en serie una con otra.
Estas dos soluciones, que se usan generalmente
en asociación mutua, pero que también se pueden usar
individualmente, permiten un mejor rendimiento en particular con
respecto a la capacidad de ruptura de los disyuntores de circuito.
No obstante, los tipos conocidos de disyuntores limitadores de
circuito, a pesar de asegurar un rendimiento funcional
satisfactorio, tienen inconvenientes y desventajas.
En particular, un aspecto crítico en el caso de
disyuntores de circuito con contactos duplicados, consiste en que
hay que tener, para cada polo, una presión mecánica que se
distribuye igualmente en las dos superficies de acoplamiento entre
cada contacto fijo y el contacto móvil correspondiente. Cuando no se
cumple esta condición, se producen de hecho efectos negativos en la
conductividad eléctrica, que se degrada de forma continua en la
vida útil del disyuntor de circuito debido al desgaste progresivo,
irregular y asimétrico de las chapas conductoras dispuestas en las
superficies de acoplamiento de los contactos.
Con el fin de obviar estos inconvenientes, la
estructura que soporta los contactos móviles y los conecta al
dispositivo conmutador, que está constituido normalmente por una
barra o eje rotativo, se ha concebido de manera que tenga grados de
libertad con respecto a dicho elemento de accionamiento y por lo
tanto también con respecto a los contactos fijos. En particular, en
el caso de dobles contactos móviles del tipo en forma de horquilla,
el cuerpo del contacto está provisto de un eje pequeño que está
conectado de forma articulada al dispositivo conmutador. Muelles
adicionales, generalmente en pares, están asociados además con la
estructura de cada contacto móvil y, utilizando la libertad de
movimiento del contacto móvil con respecto al contacto fijo y con
respecto al dispositivo conmutador, facilitan la autoadaptación de
las superficies de los contactos móviles con respecto a los fijos y
la distribución uniforme de la presión de contacto.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Sin embargo, dichos muelles adicionales, además
de incrementar la complejidad del mecanismo general de los
contactos móviles y de afectar a los costos, aplican esfuerzos de
flexión y compresión indeseables al soporte de los contactos
móviles y más específicamente a su eje; estos esfuerzos, también en
vista del gran número de maniobras que el disyuntor de circuito
tiene que realizar durante su vida útil, producen un aumento gradual
del rozamiento que se opone al movimiento de la estructura de cada
contacto móvil con respecto a la barra de accionamiento, y cancela
o en cualquier caso reduce los beneficios ofrecidos por la libertad
de movimiento de la estructura del contacto móvil. Además, dichos
esfuerzos producen la deformación plástica gradual de los ejes e
incluso el agarrotamiento de todo el mecanismo.
La finalidad de la presente invención es
proporcionar un disyuntor de circuito limitador de corriente
multipolo que permite obviar los inconvenientes de la técnica
anterior y en particular tiene una estructura simplificada y un
mejor rendimiento funcional con respecto a los tipos conocidos de
disyuntores limitadores de circuito.
Dentro de esta finalidad, un objeto de la
presente invención es proporcionar un disyuntor de circuito
limitador de corriente multipolo en el que la estructura de los
contactos móviles y su conexión al dispositivo conmutador permite
mejorar la distribución de esfuerzos mecánicos y eliminar el
rozamiento, eliminando o al menos minimizando la posibilidad de
agarrotamiento.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un disyuntor de circuito limitador de corriente
multipolo que permite optimizar la distribución de la presión de
contacto entre los contactos móvil y fijo de cada polo.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un disyuntor de circuito limitador de corriente
multipolo que tiene un menor número de componentes constructivos
que los disyuntores de circuito conocidos y cuyo montaje se ha
simplificado.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un disyuntor de circuito limitador de corriente
multipolo que es altamente fiable, relativamente fácil de facilitar
y a costos competitivos.
Esta finalidad y estos y otros objetos que serán
más evidentes a continuación se logran por un disyuntor de circuito
limitador de corriente multipolo incluyendo un recinto aislante que
contiene:
- -
- para cada polo, al menos un contacto fijo y al menos un contacto móvil, que se pueden acoplar/desacoplar mutuamente al cierre/apertura del disyuntor de circuito;
- -
- medios de accionamiento, que proporcionan la energía para mover dichos contactos móviles y determinan su acoplamiento/desacoplamiento con los contactos fijos correspondientes, incluyendo dichos medios de accionamiento una barra de accionamiento rotativa que es acoplada operativamente a los contactos móviles de los polos;
caracterizado porque dichos contactos móviles
tienen un cuerpo en forma de horquilla que tiene un elemento base
que soporta dos brazos provistos de chapas para contacto eléctrico
con superficies de acoplamiento correspondientes del contacto fijo,
y porque dicho cuerpo en forma de horquilla está conectado a la
barra de accionamiento en virtud de medios elásticos alojados al
menos parcialmente en un asiento formado en la barra, estando
anclados dichos medios elásticos a dicha barra y estando fijados a
dicho elemento base con el fin de soportar el contacto móvil y
facilitar una distribución sustancialmente uniforme de la presión
aplicada por las placas de contacto a dichas superficies de
acoplamiento correspondientes del contacto fijo.
De esta manera, cada contacto móvil del
disyuntor de circuito está conectado a la barra de accionamiento de
manera exclusivamente elástica, en virtud de medios elásticos que
también actúan como un elemento para soportar dicho contacto.
Consiguientemente, esto permite eliminar, con respecto a la técnica
conocida, los rígidos componentes de soporte, sometidos a esfuerzos
y agarrotamientos, y en particular el eje de soporte, con una
ventaja consiguiente en términos de funcionalidades eléctricas,
distribución de esfuerzos mecánicos, y simplificación
constructiva.
Otras características y ventajas serán más
evidentes por la descripción de una realización preferida pero no
exclusiva del disyuntor de circuito según la invención, ilustrada
solamente a modo de ejemplo no limitador en los dibujos
acompañantes, donde:
La figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva de los contactos móviles, acoplados a una barra de
accionamiento, de un disyuntor de circuito limitador de corriente
según la invención del tipo de tres polos.
La figura 2 es una vista en perspectiva de un
muelle de flexión enrollado en espiral usado en el disyuntor de
circuito según la invención.
La figura 3 es una vista lateral en sección de
la figura 1.
La figura 1 ilustra esquemáticamente el equipo
de movimiento de un disyuntor de circuito limitador de corriente
del tipo de tres polos; dichos disyuntores de circuito limitadores,
según soluciones que son ampliamente conocidas en la técnica y por
lo tanto no se ilustran con detalle, incluyen, en las varias
versiones con un número diferente de polos, un recinto aislante que
contiene, para cada polo, al menos un contacto fijo y al menos un
contacto móvil, que pueden ser acoplados/desacoplados mutuamente al
cierre/apertura del disyuntor de circuito, al menos una cámara de
enfriamiento de arco, un dispositivo opcional para repulsión
electrodinámica de los contactos en una condición de cortocircuito,
y medios de accionamiento, comunes a todos los polos, que
proporcionan la energía para mover los contactos móviles y producir
su acoplamiento/desacoplamiento con respecto a los contactos fijos
correspondientes. En particular, dichos medios de accionamiento
incluyen generalmente un mecanismo empujado por muelle que está
acoplado operativamente a un dispositivo de liberación, por ejemplo
del tipo magnetotérmico, y a una palanca para abrir/cerrar el
disyuntor de circuito, que sobresale fuera del recinto aislante y
permite el accionamiento manual del disyuntor de circuito.
En particular, el mecanismo empujado por muelle
incluye una barra de accionamiento rotativa, es decir el eje de
sujeción de contactos, realizado con el fin de asegurar el
aislamiento mutuo de los polos, que se designa con el número de
referencia 1 en la figura 1 y está dispuesta en el recinto de manera
que pase transversalmente a través de los varios polos, y está
acoplada operativamente a los contactos móviles 2 conectados a ella.
En la práctica, cuando el disyuntor de circuito se abre, el
mecanismo empujado por muelle suministra a la barra 1 la energía
acumulada de antemano en el muelle, en virtud de que la barra 1 gira
a una velocidad adecuada, y produce el desacoplamiento de los
contactos móviles de los contactos fijos.
En la realización del disyuntor limitador de
circuito según la invención, cada contacto móvil 2 tiene un cuerpo
en forma de horquilla que tiene un elemento base 3 que soporta dos
brazos 4; los dos brazos 4 están provistos de chapas 5 para
contacto eléctrico con las superficies de acoplamiento
correspondientes del contacto fijo complementario.
Cada cuerpo en forma de horquilla está conectado
a la barra de accionamiento 1 en virtud de medios elásticos que
están alojados al menos parcialmente en un asiento 6 formado en la
barra 1, están anclados a ella, y están fijados al elemento base 3.
Preferiblemente, en la realización representada en las figuras, los
medios elásticos están constituidos por un muelle de flexión
enrollado en espiral 10, que se aloja en un asiento 6 formado en la
barra 1 con un eje que es sustancialmente paralelo al eje de
rotación de dicha barra 1, y está anclado a ella; alternativamente,
los medios elásticos podrían facilitarse, por ejemplo, por un
resorte de lámina en el que una porción esté anclada a la barra 1 y
otra porción esté fijada a la base 3 del contacto móvil 2, o en
virtud de otros cuerpos elásticos configurados apropiadamente, a
condición de que sean compatibles con la aplicación.
En particular, el muelle 10 incluye al menos una
porción 7 que está fijada al elemento base 3 con el fin de soportar
el contacto móvil 2 y facilitar una distribución sustancialmente
uniforme de la presión aplicada por las placas de contacto 5 a las
superficies de acoplamiento correspondientes del contacto fijo.
En particular, como se representa en detalle en
las figuras 1 y 2, el muelle enrollado en espiral 10 incluye una
primera serie 11 y una segunda serie 12 de vueltas helicoidales, que
están dispuestas coaxialmente en el asiento 6 y son sustancialmente
paralelas al eje de rotación de la barra de accionamiento 1; dichas
dos series de vueltas helicoidales 11 y 12 tienen un extremo libre,
respectivamente 14 y 15, que está dispuesto sustancialmente
paralelo al eje de dichas vueltas y engancha un rebaje
correspondiente 16 formado en las paredes del asiento 6. Además,
las dos series de vueltas 11 y 12 están mutuamente conectadas, en
una región sustancialmente central de dicho muelle, por una porción
de una vuelta 13 que está transversal al eje del muelle y forma la
porción 7 que está fijada al elemento base 3.
Como se representa en detalle en la figura 3, la
porción de vuelta 13 que está transversal al eje del muelle 10
incluye dos brazos sustancialmente rectos y mutuamente paralelos,
cada uno conectado a una serie de vueltas correspondiente; dichos
brazos están orientados en una dirección que conecta la barra de
accionamiento 1 a un contacto móvil 2 y están mutuamente conectados
en virtud de la porción 7 fijada al elemento base 3. A su vez, la
porción 7 tiene una configuración sustancialmente en forma de U.
En particular, la porción en forma de U 7 está
dispuesta de manera que apoye al menos parcialmente en una cara del
elemento base 3 y está fijada a ella en virtud de un elemento de
fijación, designado esquemáticamente con el número de referencia 20
en la figura 3. El elemento de fijación 20 incluye una cabeza
cilíndrica 21 y un vástago 22 que también es cilíndrico, sobresale
de la cabeza 21 y tiene un diámetro más pequeño que dicha cabeza;
el elemento 20 está fijado rígidamente al cuerpo del contacto móvil
2 de modo que el vástago 22 esté rodeado por los brazos de la
porción en forma de U 7 y pase a través del elemento base 3, y de
modo que la cabeza 20 presione la porción en forma de U 7 contra
una cara de dicho elemento base 3. De esta manera, se facilita una
fijación que es simple desde el punto de vista constructivo y
efectiva desde el funcional; alternativamente, la conexión entre la
porción 7 y el cuerpo del contacto móvil 3 se podría proporcionar de
forma diferente, por ejemplo usando un elemento de fijación
configurado de forma diferente, o proporcionando una conexión
directa entre la porción 7 y el contacto 2.
Ventajosamente, en la realización del disyuntor
limitador de circuito según la invención, la estructura del
contacto 2 y del muelle 10, su conexión mutua, y la conexión del
muelle 10 a la barra de accionamiento 1 se realizan de modo que la
primera y la segunda serie de vueltas 11 y 12, los dos brazos rectos
de la porción de vuelta 13, los dos brazos de la porción en forma
de U 7, y las dos placas de contacto eléctrico 5 estén dispuestos
sustancialmente simétricamente con respecto a un plano central que
es perpendicular al elemento base 3 de cada contacto móvil 2.
Se ha hallado en la práctica que el disyuntor de
circuito limitador de corriente multipolo según la invención logra
completamente la finalidad y los objetos previstos, proporcionando
una serie significativa de ventajas con respecto a la técnica
conocida.
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Como se ha mencionado, cada contacto móvil 2
está conectado de hecho a la barra de accionamiento 1 de manera
exclusivamente elástica, en virtud del muelle 10 que, al estar
fijado a la barra y al contacto móvil, actúa no solamente como un
elemento de conexión, sino también como un elemento de soporte para
dicho contacto; además, el muelle 10, en virtud de su naturaleza
elástica y de su estructura constructiva, es capaz dotar de forma
autónoma al contacto móvil de las libertades de movimiento con
respecto a la barra y el contacto fijo correspondiente que en la
técnica conocida se obtienen recurriendo a elementos de soporte
rígidos que conllevan los problemas indicados anteriormente y en
cualquier caso requieren complicados sistemas de conexión al
dispositivo conmutador. De esta manera, por lo tanto, con respecto
a la técnica conocida, se obtiene una mejora del comportamiento
eléctrico y mecánico del disyuntor de circuito, con una distribución
equilibrada de la presión de contacto entre las superficies de
contacto de cada polo, una mejora de la fiabilidad general y una
extensión de la vida útil de los polos del disyuntor de circuito.
Estos efectos se incrementan y mejoran más por la estructura
constructiva, que es simétrica al plano central que es perpendicular
al elemento base de cada contacto móvil y ayuda a distribuir por
igual la carga entre las superficies de acoplamiento eléctrico de
cada polo.
Además, no se deberá ignorar el hecho de que la
estructura de los contactos se ha simplificado con respecto a la
técnica conocida y requiere un número reducido de componentes
constructivos, con un beneficio consiguiente desde el punto de
vista de los costos y desde el punto de vista de las operaciones de
montaje y mantenimiento.
Claims (10)
1. Un disyuntor de circuito limitador de
corriente multipolo incluyendo un recinto aislante que contiene:
- -
- para cada polo, al menos un contacto fijo y al menos un contacto móvil (2), que pueden ser acoplados/desacoplados mutuamente al cierre/apertura del disyuntor de circuito;
- -
- medios de accionamiento, que proporcionan la energía para mover dichos contactos móviles y determinan su acoplamiento/desacoplamiento con los contactos fijos correspondientes, incluyendo dichos medios de accionamiento una barra de accionamiento rotativa (1) que está acoplada operativamente a los contactos móviles (2) de los polos; por lo que dichos contactos móviles (2) tienen un cuerpo en forma de horquilla que tiene un elemento base que soporta dos brazos (4) provistos de chapas (5) para contacto eléctrico con superficies de acoplamiento correspondientes del contacto fijo, caracterizado porque dicho cuerpo en forma de horquilla está conectado a la barra de accionamiento (1) en virtud de medios elásticos alojados al menos parcialmente en un asiento (6) formado en la barra (1), estando anclados dichos medios elásticos a dicha barra (1) y estando fijados a dicho elemento base (3) con el fin de soportar el contacto móvil (2) y facilitar una distribución sustancialmente uniforme de la presión aplicada por las chapas de contacto a dichas superficies de acoplamiento correspondientes del contacto fijo.
2. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según la reivindicación 1, caracterizado porque
dichos medios elásticos están constituidos por un muelle que está
alojado en dicho asiento de la barra (1) y está anclado a ella,
estando fijada una porción de dicho muelle al elemento base (3).
3. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según la reivindicación 2, caracterizado porque
dicho muelle es un muelle de flexión enrollado en espiral (10) que
está dispuesto en el asiento (6) con un eje que es sustancialmente
paralelo al eje de rotación de la barra de accionamiento (1).
4. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según la reivindicación 3, caracterizado porque
dicho muelle enrollado en espiral (10) incluye una primera serie
(11) y una segunda serie (12) de vueltas helicoidales dispuestas
coaxialmente una con otra en dicho asiento (6) y sustancialmente
paralelas al eje de rotación de la barra de accionamiento (1),
teniendo dicha primera (11) y segunda serie (12) de vueltas un
extremo libre (14, 15) que está insertado en un rebaje
correspondiente (16) formado en el asiento (6) y estando mutuamente
conectadas, en una región sustancialmente central, por una porción
de una vuelta que es transversal al eje del muelle y forma dicha
porción (7) que está fijada al elemento base (3).
5. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según la reivindicación 4, caracterizado porque el
extremo libre (14, 15) de dicha primera (11) y segunda serie (12)
de vueltas helicoidales está dispuesto sustancialmente paralelo al
eje de las vueltas y engancha un rebaje correspondiente (16) formado
en las paredes de dicho asiento (6).
6. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según la reivindicación 4, caracterizado porque
dicha porción (13) de vuelta que es transversal al eje del muelle
incluye dos brazos mutuamente paralelos, cada uno conectado a una
serie de vueltas correspondiente y dirigido a lo largo de un
recorrido que conecta la barra a un contacto móvil, estando
conectados mutuamente dichos brazos por dicha porción (7) fijada al
elemento base (3) del contacto móvil (2).
7. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según una o varias reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque dicha porción (7) fijada al elemento
base (3) de los contactos móviles (2) tiene sustancialmente forma
de U.
8. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según una o varias reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque dicha primera (11) y segunda serie (12)
de vueltas, los dos brazos de dicha porción en forma de U, y las
dos placas de contacto eléctrico están dispuestos sustancialmente
simétricamente con respecto a un plano central que es perpendicular
al elemento base del contacto móvil.
9. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según una o varias reivindicaciones 4 a 8,
caracterizado porque dicha porción en forma de U está
dispuesta de manera que apoye al menos parcialmente contra una cara
del elemento base y está fijada a ella en virtud de un elemento de
fijación (20).
10. El disyuntor de circuito limitador de
corriente según la reivindicación 9, caracterizado porque
dicho elemento de fijación (20) incluye una cabeza cilíndrica (21)
de la que sobresale un vástago cilíndrico (22), teniendo dicho
vástago (22) un diámetro más pequeño que dicha cabeza (21), estando
fijado rígidamente el elemento de fijación (20) al cuerpo del
contacto móvil (2) con el vástago (22) que es rodeado por los brazos
de la porción en forma de U (7) y pasa a través del elemento base
(3) y con la cabeza (21) que presiona la porción en forma de U (7)
contra una cara de dicho elemento base (3).
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|---|---|
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ID=11446331
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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