ES2300666T3 - Dispositivo de cortocircuito para la utilizacion en instalaciones de baja y media tension. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de cortocircuito para el empleo en instalaciones de baja y media tensión para la protección de personas y cosas, que comprende un elemento de conexión (7), el cual es accionado por una señal de activación de un dispositivo de captación de fallos (1), dos electrodos (5; 6) que alojan entre si el elemento de conexión (7) con medios para el suministro de corriente, en lo cual éstos son contactables con un circuito de corriente con conexiones de potencial diferente y el elemento de conexión (7) está en conexión eléctrica con los electrodos (5; 6), caracterizado por el hecho de que el elemento de conexión (7) es un dispositivo de protección contra la sobretensión activable, el cual es llevable a reacción mediante un impulso de corriente o de tensión y es destruible en el caso de fallo, al menos uno de los electrodos (5) que alojan el dispositivo de protección contra la sobretensión está bajo tensión previa mecánica y es movible en dirección hacia el electrodo opuesto (6), en lo cual el dispositivo de protección contra la sobretensión forma un distanciador de electrodos, el cual permite en el caso de la destrucción una entrada en contacto de los electrodos para la formación de cortocircuito, y adyacente al dispositivo de protección contra la sobretensión está previsto un espacio libre (10) para el alojamiento de piezas en el caso del fallo de cortocircuito.
Description
Dispositivo de cortocircuito para la utilización
en instalaciones de baja y media tensión.
La invención se refiere a un dispositivo de
cortocircuito para el empleo en instalaciones de baja y media
tensión para la protección de cosas y personas, que comprende un
elemento de conexión, el cual es accionado por una señal de
activación de un dispositivo de captación de fallos, dos electrodos
que alojan entre sí el elemento de conexión con medios para el
suministro de corriente, donde éstos son contactables con un
circuito de corriente con conexiones de diferente potencial y el
elemento de conexión está en conexión eléctrica con los electrodos,
según el concepto general de la reivindicación 1.
En instalaciones eléctricas de conexión y de
distribución pueden producirse diferentes fallos que conduzcan de
manera no directa a la reacción o sólo a una reacción retardada de
dispositivos de protección contra sobrecorriente presentes. Aquí se
mencionan a modo de ejemplo arcos voltaicos perturbadores.
Problemas similares aparecen en especial en lo referente a la
protección de personas a través de diferencias de potenciales
provocadas en el funcionamiento o atribuibles a fallos. De tal
manera, los fallos pueden conducir a daños materiales extremos,
pero también a daños personales. Para la limitación de los daños,
junto a una captación muy rápida del fallo también es necesaria la
rápida desconexión del mismo.
Para la captación rápida de diferentes casos de
fallos, las soluciones más diferentes forman parte del estado de la
técnica. Aquí, se remite por ejemplo a la DE 43 31 992 A1, que
divulga una instalación de conexiones tipo alveolar asegurado
contra arcos voltaicos perturbadores para la distribución de
energía eléctrica. También en la DE 43 45 170 A1 está descrito un
dispositivo de protección contra arcos voltaicos perturbadores para
instalaciones de conexiones, donde allí el verdadero aparato de
conexión o de protección es accionado por una señal de una conexión
en al menos de un sensor fotosensible y de un sensor no
fotosensible. El puente de cortocircuito verdadero comprende una
bobina, donde el puente de cortocircuito, debido a las fuerzas que
se generan mediante la corriente de inducción en piezas metálicas
tipo vaso que se encuentran bajo un vacío, genera un cortocircuito
metálico entre las piezas que han de ser cortocircuitadas. La fuente
acumuladora de energía y la bobina deben ser medidas de tal modo
que se produzca un cortocircuito metálico en un tiempo entre 0'1 y
2 ms.
En el puente de cortocircuito para la
utilización en instalaciones para la distribución de energía
eléctrica, según la DE 197 46 815 A1 está previsto un elemento con
un émbolo de puente de cortocircuito que cortocircuita accionado
directamente por un generador de gas. El émbolo de puente de
cortocircuito de allí debe realizar independientemente de
tolerancias en la fabricación un movimiento de choque óptimo y, a
la vez, estar asegurado en el transporte.
Los dispositivos de protección habituales
generalmente en el campo de la baja tensión, como por ejemplo
interruptores de potencia o fusibles, interrumpen sólo corrientes
de cortocircuito elevadas durante pocas milésimas de segundo. En el
campo de la media tensión, esta capacidad se limita además casi
exclusivamente a fusibles. No obstante, las corrientes de tal
magnitud aparecen sólo en una parte de los fallos de la instalación
posibles. En otra parte de los fallos, un sistema de captación
conocido en sí entrega, si lo hay, una señal y es abierto un
interruptor de potencia superior. En interruptores habituales, para
la identificación de errores se requiere hasta la desconexión un
tiempo de 20 ms. a 100 ms. Tales sistemas apenas son por lo tanto
utilizables para la limitación de los daños. Los daños que se
generan en instalaciones eléctricas son provocados mediante el
efecto de la fuerza dinámica de las corrientes elevadas, mediante
la rápida formación de presiones elevadas u ondas de presión y
mediante el efecto térmico del arco voltaico con temperaturas de
hasta 20.000 K.
Para una limitación de los daños efectiva con
gastos de reparación reducidos, son por lo tanto necesarios tiempos
de desconexión muy breves, a ser posible notablemente por debajo de
5 ms. Dichos tiempos de desconexión breves son entonces necesarios,
puesto que sólo de esta manera la magnitud de las corrientes
debidas al fallo y la duración del efecto de los arcos voltaicos en
instalaciones es limitable. Tal y como es conocido previamente del
estado de la técnica, pueden ser desconectadas primero las
corrientes debidas al fallo mediante los aparatos de conexión
existentes en las instalaciones. En segundo lugar, existe la
posibilidad de conectar en derivación el fallo de arco voltaico
mediante una conexión de pocos ohmios, por ejemplo, un puente de
cortocircuito rápido, hasta que se produzca una desconexión del
fallo mediante los aparatos de conexión presentes en la
instalación. En este caso, el arco voltaico puede ser extinguido
como fuente de la destrucción térmica en las instalaciones mediante
la derivación paralela del puente de cortocircuito.
En la primera variante mencionada se produce la
necesidad de utilizar junto a una rápida captación de errores
aparatos de conexión muy rápidos en el interior de las
instalaciones. Esto fracasa actualmente por los costes elevados,
así como la carente madurez del mercado de tales aparatos de
conexión.
Entonces, sólo existe por lo tanto la
posibilidad de la producción de un cortocircuito definido que
mediante la extinción del arco voltaico limite por un lado los
daños en la instalación y, por otro lado, reduzca el tiempo para la
respuesta de aparatos de protección convencionales con activación de
cortocircuitos.
En el dispositivo de cortocircuito se producen
requisitos muy extremos. Así, junto a un valor de aislamiento
elevado y una resistencia a la tensión elevada en el estado de
reposo tras la entrega de la señal se esperan tiempos de reacción
muy escasos, una resistencia extremadamente pequeña y una capacidad
de carga de corriente muy elevada de hasta 100 kA con carga de
impacto de hasta 220 kA para un tiempo de esencialmente 100 ms. Una
resistencia muy pequeña y una estructura de tan poca inductividad
como sea posible son indispensables para una conmutación rápida de
la corriente en el puente de cortocircuito y la extinción rápida y
segura del arco voltaico.
Haciendo referencia a la DE 94 19 141 U1, la DE
197 46 815 A1, así como la DE 42 35 329 C2, son conocidos puentes
de cortocircuito típicos del estado de la técnica. Aquí se
diferencia entre dispositivos utilizables varias veces y que actúan
una vez. Los puentes de cortocircuito reutilizables son muy
complejos y muy caros. En puentes de cortocircuito que actúan una
vez se utiliza por lo general una carga explosiva o un generador de
gas para el movimiento uno hacia el otro de los electrodos, lo cual
conlleva comprensiblemente medidas de protección especiales en la
fabricación, el transporte y la utilización.
El dispositivo de cortocircuito formador del
género según DE 42 35 329 C2 es apropiado en especial para la
extinción de arcos voltaicos perturbadores en instalaciones de
conexión de baja tensión para la distribución de energía eléctrica.
El dispositivo de cortocircuito se compone al menos de un elemento
de conexión, que es accionado con una señal de activación de un
dispositivo de identificación de fallos, y comprende al menos un
puente de cortocircuito. El puente de cortocircuito se compone al
menos de dos electrodos que alojan entre sí el elemento de conexión
y presenta piezas o áreas conductoras de corriente. A consecuencia
de la corriente que fluye directamente tanto en el elemento de
conexión como en el puente de cortocircuito, en las piezas
conductoras de corriente es presionada un área conductora de
corriente movible o deformable contra los electrodos y, con ello,
es generado un cortocircuito metálico. Las piezas conductoras de
corriente están dispuestas esencialmente con forma de superficie
lateral exterior de cilindro o tubular y una dentro de la otra.
También en este dispositivo de cortocircuito
conocido, los tiempos de reacción son insuficientes y la
disposición constructiva globales es muy carga en el aspecto de la
producción.
Con respecto al estado de la técnica, se remite
además a la FR-A-1.105.378. Allí se
muestra una distancia de salto de chispas separada transversalmente
ionizable previamente según el preámbulo de la reivindicación 1.
Ésta se compone de dos unidades conectadas en paralelo, donde la
rama paralela a la distancia principal comprende aún una conexión en
serie con un condensador. A través del trayecto conectado en
paralelo, puede tener lugar una descarga del condensador con la
consecuencia de que produce una preionización de la distancia de
salto de chispas principal y que éste muestra un comportamiento de
encendido seguro.
A partir de lo anteriormente citado es por lo
tanto tarea de la invención señalar un dispositivo de cortocircuito
perfeccionado para la utilización en instalaciones de baja y media
tensión para la protección de cosas y de personas, el cual sea
fabricable de manera sencilla y económica y que sea operativo sin
generador de gas o encendedores pirotécnicos. El dispositivo de
cortocircuito que ha de crearse debe posibilitar ya directamente
tras la formación del caso de error una conmutación de la corriente
debida al fallo al interior del dispositivo de cortocircuito, lo
cual conduce a propiedades mejoradas en la protección deseada de
cosas y personas.
La solución de la tarea de la invención se
realiza a través de un dispositivo de cortocircuito según las
características de la reivindicación 1, así como a través de un
procedimiento para la activación de un dispositivo de cortocircuito
de tal tipo según la definición según la reivindicación 18, en lo
cual las reivindicaciones secundarias representan al menos
configuraciones y perfeccionamientos ventajosos.
Partiendo de un dispositivo de cortocircuito que
comprenda un elemento de conexión, el cual sea accionado por una
señal de activación de un dispositivo de captación de fallos, y
donde estén previstos dos electrodos que alojen el elemento de
conexión entre sí con medios para el suministro de corriente, el
elemento de conexión es realizado según la invención como un
dispositivo de protección contra la sobretensión activable, el cual
es llevable a reacción mediante un impulso de corriente o de
tensión y es destruible en el caso de fallo.
Al menos uno de los electrodos que alojan el
dispositivo de protección contra la sobretensión se encuentra bajo
tensión previa mecánica y es movible en dirección hacia el
electrodo opuesto, donde el dispositivo de protección contra la
sobretensión forma un distanciador de electrodos, el cual posibilita
una entrada en contacto de los electrodos para la formación de
cortocircuito de pocos ohmios en el caso de la destrucción
querida.
Lindante con el dispositivo de protección contra
la sobretensión dentro de la disposición global está previstos un
espacio libre para el alojamiento de piezas del mismo en el caso de
fallo de cortocircuito, es decir en caso de la destrucción buscada.
A través de este espacio libre se evita de manera segura un bloqueo
durante el movimiento de los electrodos uno respecto del otro.
En una forma de realización de la invención, el
elemento de conexión es una conexión en serie de un dispositivo de
protección contra la sobretensión activable con un dispositivo que
presenta una integral de fusión ajustable o definida. En la forma
de realización de la conexión en serie, en el caso de fallo sólo el
dispositivo con la integral de fusión definida es destruida.
El dispositivo con integral de fusión definida
puede ser un fusible de tubo de vidrio, una resistencia lineal o no
lineal, un varistor, un metal de punto de fusión bajo o una
aleación de metal, una cerámica o vidrio semiconductora o
conductora o un medio o material similar.
La distancia relevante eléctricamente entre los
electrodos en el estado normal define una tensión que, según la
invención, se encuentra por encima de la tensión de reacción del
elemento de conexión, por ejemplo de un descargador de gas
empleado.
El dispositivo de protección contra la
sobretensión puede por lo tanto ser un descargador de gas, una
distancia de salto de chispas, un tiristor, un interruptor de vacío
activable, un tiratrón, un elemento semiconductor activable o un
grupo constructivo similar.
A través de la posibilidad de la conexión en
serie y/o en paralelo de varios dispositivos de protección contra
la sobretensión pueden ser variados los parámetros eléctricos y
adaptados al caso respectivo o a la configuración de la instalación
respectiva.
Para la producción de la tensión previa mecánica
y del movimiento de los electrodos está previsto según la invención
al menos un resorte de tracción o de presión, que además forma una
resistencia suficiente durante la destrucción del dispositivo de
protección contra la sobretensión o del elemento de conexión que se
produce en el caso de fallo. Para la eliminación de esta presión de
destrucción pueden ser conformados canales o aberturas en o entre
los electrodos.
En una configuración concreta del dispositivo de
cortocircuito, los electrodos presentan una forma semicilíndrica
respectiva, que se encuentra opuesta con las superficies laterales
exteriores abiertas, donde al menos un electrodo está sujetado a
través de la superficie base cilíndrica desde fuera bajo tensión
previa de resorte.
En el espacio interior del semicilindro se
encuentra entonces el dispositivo de protección contra
sobretensión, en lo cual entre éste y la pared interior del
cilindro queda el espacio libre para el alojamiento de partes del
dispositivo de protección contra sobretensión en el caso de
destrucción.
La conexión activadora está realizada
preferiblemente a través de la superficie lateral exterior del
cilindro y allí a su vez está realizada preferiblemente a través de
la superficie lateral exterior del electrodo fijo.
En otra configuración, uno de los electrodos
presenta un espacio interior cónico y el contraelectrodo presenta
una forma de cono hembra o de cono, donde en el área del fondo del
electrodo el dispositivo de protección contra sobretensión está
dispuesto con espacio interior cónico y en el estado inicial la
distancia entre superficie del cono y del cono hembra es más pequeña
que la distancia de los electrodos en el área del fondo y del
dispositivo de protección contra sobretensión situado allí.
Una tercera forma de realización parte de un
electrodo en forma de olla, en lo cual aquí el contraelectrodo
presenta una forma de punzón que se sumerge en la olla.
En el interior de la olla del electrodo
correspondiente está previsto un escalonamiento circunferencial, el
cual forma con la superficie del punzón en el caso de fallo el área
del cortocircuito.
Por debajo del escalonamiento del electrodo en
forma de olla está previsto un espacio de alojamiento para el
dispositivo de protección contra la sobretensión activable. El
dispositivo con potencial de fusión definido se encuentra en
contacto eléctrico entre un alojamiento en el electrodo con forma
de punzón por un lado, y con una superficie del dispositivo de
protección contra la sobretensión por otra lado.
El electrodo preferiblemente movible en forma de
punzón está guiado por una plancha de aislamiento que cubre el
electrodo con forma de olla y está sujetado de manera movible.
En el procedimiento según la invención para el
accionamiento del dispositivo de cortocircuito propuesto, en el
caso de fallo la corriente debida al fallo conmuta inmediatamente a
través del dispositivo de protección contra la sobretensión
encendido de la fuente del fallo en la instalación de conexiones al
elemento de conexión del dispositivo de cortocircuito, a través de
lo cual el tiempo de retardo total está reducido y la duración del
efecto de arcos voltaicos perturbadores está disminuida. Con la
destrucción efectuada del dispositivo de protección contra la
sobretensión, los electrodos del puente de cortocircuito entran en
contacto y se genera un cortocircuito metálico, irreversible, de
bajo valor óhmico.
El movimiento de los electrodos en el caso de
cortocircuito uno respecto del otro puede ser aumentado, o sea,
acelerado, a través de un suministro de corriente correspondiente y
un efecto de la fuerza electrodinámica provocado a través de
ello.
En el sentido de la invención, el dispositivo de
protección contra la sobretensión integrado asume para sí o en
acción conjunta con otros dispositivos de protección contra la
sobretensión externos una función de protección contra la
sobretensión de la instalación y, por consiguiente, se hace
polivalente.
La invención se explica más detalladamente por
medio de un ejemplo de realización, así como con la ayuda de
figuras.
\newpage
Aquí muestran:
Fig. 1 una configuración principal de un sistema
de captación de fallos en instalaciones de baja y media tensión
para la protección de personas y de cosas;
Fig. 2 una primera forma de realización de la
invención con un dispositivo de cortocircuito, el cual presenta
electrodos semicilíndricos, opuestos;
Fig. 3 una segunda forma de realización de la
invención con un electrodo cónico y un electrodo de cono hembra
y
Fig. 4 una tercera forma de realización de la
invención con una configuración de electrodos, que comprende un
electrodo de olla fijo y un electrodo de punzón móvil.
La Fig. 1 parte de un sistema de captación de
fallos 1 conocido en sí, el cual es adecuado para la captación de
diferentes estados anormales, como p. ej. incendio, tensión,
corriente del fallo, presión, arcos voltaicos perturbadores, etc.
El sistema de captación de fallos 1 sirve por lo tanto para el
reconocimiento de un estado anormal y para la entrega de la
señal.
El sistema de captación de fallos 1 conduce una
señal a un dispositivo de generación de impulsos de activación 2 y
pone además a disposición una señal, que llega a un dispositivo de
aviso 4. Este dispositivo de aviso 4 puede dirigir los dispositivos
de protección existentes en instalaciones conocidas.
En el lado de salida, el dispositivo de
generación de impulsos de activación 2 está en conexión con un
puente de cortocircuito 3 y entrega un impulso de corriente o de
tensión adaptado al puente de cortocircuito para la activación del
mismo.
El dispositivo de generación de impulsos de
activación 2 puede sin embargo entregar él mismo en las
instalaciones también impulsos para el accionamiento de aparatos de
protección adecuados. Así, es posible por ejemplo el accionamiento
externo del activador de cortocircuitos, en especial de un
interruptor de baja tensión, con un impulso de corriente adaptado al
aparato. Algo similar es aplicable para otros interruptores, en
especial dirigibles con un campo magnético, por ejemplo
interruptores superconductores, interruptores de vacío con
accionamiento magnético, pero también interruptores de vacío
activables.
En la primera forma de realización de la
invención, según la Fig. 2 está previsto un elemento de conexión 7
activable, por ejemplo en forma de un descargador de gas, de una
distancia de salto de chispas, de un tiristor, etc., el cual se
encuentra entre dos electrodos 5 y 6 masivos, conductores
eléctricamente. El electrodo móvil 5 está mantenido a través de un
resorte de presión 9 bajo tensión previa y en contacto con una
barra colectora conductora de corriente.
El electrodo fijo 6 conduce potencial de
tierra.
Los dos electrodos 5 y 6 están separados uno del
otro a través de una fisura de aislamiento 11. Entre o por debajo
del elemento de conexión 7, que en el caso más sencillo puede ser
un descargador de gas, se encuentra un espacio hueco o libre
10.
Un electrodo de encendido 8 o un mando de
potencial para el descargador de gas es aislado con la unidad para
la generación de un impulso de activación 2 (véase la Fig. 1).
En el estado normal, el descargador de gas puede
delimitar como elemento de conexión 7 activable o una distancia de
salto de chispas prevista allí en caso de necesidad sobretensiones
en el marco de la propia capacidad de carga respectiva y puede
asumir por consiguiente una primera función de protección.
Mediante la selección del elemento de conexión
7, se puede conseguir con valores de aislamiento muy elevados por
ejemplo una tensión de respuesta casi arbitraria de la protección
contra sobretensión.
A través de la capacidad de rendimiento y la
estructura mecánica del aparato de protección contra la
sobretensión empleado, p. ej. un descargador de gas, la adaptación
entre función de protección contra la sobretensión y el caso de
fallo en el que el descargador es destruido puede ser llevada a cabo
de manera muy exacta. Esto permite una adaptación extremadamente
flexible de la combinación de descargador de sobretensión y puente
de cortocircuito irreversible para el plano de tensión respectivo o
de otras características de instalación correspondientemente
especiales.
Básicamente, el valor de respuesta del
descargador de gas debe no obstante ser mayor que todas las
tensiones que se produzcan en caso de funcionamiento en el interior
de la instalación.
Esto significa que la resistencia de tensión de
la fisura de aislamiento 11 ha de ser elegida de manera notable a
través de la tensión de respuesta del elemento de conexión 7.
Al emplearse otros aparatos de protección contra
la sobretensión dentro de la instalación o directamente en paralelo
al puente de cortocircuito previsto o, sin embargo, también
integrados adicionalmente en puente de cortocircuito (no mostrados
en la figura), ha de procurarse que la tensión de respuesta no
influenciada del descargador encendible mediante el impulso de
activación sea mayor que la tensión de respuesta del (otro)
descargador previsto para la pura protección contra
sobretensión.
Al captarse un caso de fallo, por ejemplo en
caso de arcos voltaicos perturbadores, la función del puente de
cortocircuito debe realizarse muy rápidamente. Para ello, en el
caso de fallo el elemento de conexión es encendido mediante un
impulso de encendido, entregado desde la unidad de generación de
impulsos de activación 2. En caso de un encendido de corriente,
este impulso puede ser utilizado directamente para la destrucción
del elemento de conexión 7, aquí el flujo de corriente conector
conduce a través de la conexión de bajo valor óhmico del elemento
de conexión a su (deseada) destrucción.
Con ello, directamente tras el encendido del
elemento de conexión 7 ya se puede comenzar la conmutación de la
corriente del fallo de la fuente del fallo al elemento de conexión
7, lo cual es contraria a soluciones conocidas, donde esto es
posible por primera vez después del movimiento mecánico afectado por
inercia de las piezas de contacto.
De esta manera es rebajado el tiempo de retraso
total del puente de cortocircuito y es reducida la duración del
efecto del arco voltaico. Otro efecto positivo de esta forma de
realización es que el desarrollo del movimiento mecánico ya no debe
ser acelerado más de manera extrema, o sea, que la masa movida debe
ser minimizada, puesto que el tiempo hasta la introducción del
cortocircuito es independiente del movimiento de los contactos
mismos.
Debido a la baja tensión del elemento de
conexión 7, la corriente del fallo conmuta muy rápidamente al
puente de cortocircuito, y de hecho aún antes del comienzo del
movimiento del contacto, o sea, electrodo 5 hacia el electrodo 6, y
de la destrucción mecánica del elemento de conexión 7.
Al emplearse un por ejemplo descargador de gas,
éste se descompone en varias piezas individuales, las cuales son
alojadas en el espacio hueco 10. Bajo la tensión previa del resorte
de presión 9 se mueve, después de que la conmutación de la
corriente del fallo ya haya comenzado, el electrodo 5 hacia el
electrodo 6, a través de lo cual es establecido un contacto casi sin
resistencia, capaz de portar corriente elevada. Esta reducción
repetida de la resistencia eléctrica fomenta la conmutación
completa de la corriente del fallo y conduce finalmente a la
extinción de arcos voltaicos perturbadores indeseados en la
instalación que ha de ser protegida.
Se encuentra en el sentido de la invención que
el resorte de presión 9 deba realizarse naturalmente de tal forma
que éste pueda contrarrestar la presión que se produce durante la
destrucción del elemento de conexión 7.
En la forma de realización según la Fig. 3 puede
establecerse muy rápidamente un contacto de gran superficie, de
bajo valor óhmico, entre los electrodos 5 y 6 a través de la
superficie de cono. Incluso con una fuerza de resorte reducida y
presiones relativamente elevadas, a través de la destrucción del
elemento de conexión 7 es alcanzable un cortocircuito seguro. El
suministro de corriente en la forma de realización según la Fig. 3
conduce además apenas en componentes de potencia que puedan
contrarrestar un cortocircuito de bajo valor óhmico rápido.
Para la atenuación de la generación de presión
durante la destrucción del elemento de conexión 7 pueden estar
previstas en el área del fondo del electrodo 6 aberturas o espacios
huecos más grandes.
La guía del electrodo 5 puede ser realizada a
través de un anillo de aislamiento 12 circunferencial.
El contacto del elemento de conexión 7 se
realiza aislado a través del fondo en el electrodo 6 a través de
una conexión 8.
La otra forma de realización de la invención
mostrada en la figura 4 es ventajosa en especial con grandes
distancias de aislamiento y tensiones elevadas.
Complementariamente a las formas de realización
según las Fig. 2 y 3, aquí es realizada una conexión en serie entre
un descargador de sobretensión 7, p. ej. un descargador de gas, y
un fusible 13, p. ej. un fusible de tubo de vidrio.
Tras la respuesta del descargador de
sobretensión 7 se produce un flujo de corriente a través del
fusible 13, que también puede ser un varistor, una resistencia
lineal o no lineal.
El fusible 13 mismo posee una integral de fusión
ajustable muy bien, a través de la cual la acción conjunta es
adaptable con el descargador de sobretensión 7.
Tras superarse la integral de fusión del fusible
13, es decir, en el caso de fallo, en el fusible 13 es encendido un
arco voltaico, el cual genera de hecho brevemente una cierta
tensión de arco voltaico, pero básicamente conduce a la destrucción
de la carcasa del fusible.
Tras esto, es establecida la conexión de bajo
valor óhmico entre los electrodos 5 y 6. En esta forma de
realización se puede renunciar a la destrucción del elemento de
conexión verdadero, es decir, de un por ejemplo descargador de
sobretensión 7 empleado, a través de lo cual se produce un mayor
margen de actuación para su configuración y construcción.
En lugar del fusible con carcasa, se pueden
emplear también otros materiales con resistencia mecánica
relativamente elevada, pero una integral de fusión escasa, pequeña
en comparación, como por ejemplo metales o aleaciones especiales de
punto de fusión bajo.
El electrodo con forma de olla 6 según la Fig. 4
presenta un escalonamiento a 14, que forma con la superficie de
punzón 15 del electrodo opuesto 5 en el caso de fallo el área del
cortocircuito.
Por debajo del escalonamiento 14 hay presente un
espacio de alojamiento A para el dispositivo de protección contra
la sobretensión 7 activable. El espacio de alojamiento A sirve
también para alojar partes del dispositivo 13 destruido en el caso
de fallo, sin que el movimiento del electrodo de punzón 5 hacia el
electrodo con forma de olla 6 sea obstaculizado con la entrada en
contacto deseada.
- 1
- Sistema de captación de fallos
- 2
- Dispositivo de generación de impulsos de activación
- 3
- Puente de cortocircuito
- 4
- Dispositivo de aviso
- 5
- Electrodo con forma de punzón
- 6
- Electrodo con forma de olla
- 7
- Elemento de conexión
- 8
- Conexión
- 9
- Resorte de presión
- 10
- Espacio hueco o libre
- 11
- Fisura de aislamiento
- 12
- Anillo de aislamiento
- 13
- Fusible
- 14
- Escalonamiento
- 15
- Superficie de punzón
- A
- Espacio de alojamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citada por el
solicitante fue realizada exclusivamente para la información del
lector y no forma parte del documento de patente europea. A pesar
de que las referencias se han compilado con gran atención, no se
pueden excluir errores u omisiones y la OEP renuncia a toda
responsabilidad en este respecto.
\bullet DE 4331992 A1 [0003]
\bullet DE 4345170 A1 [0003]
\bullet DE 19746815 A1 [0004] [0010]
\bullet DE 9419141 U1 [0010]
\bullet DE 4235329 C2 [0010] [0011]
\bullet FR 1105378 A [0013].
Claims (20)
1. Dispositivo de cortocircuito para el empleo
en instalaciones de baja y media tensión para la protección de
personas y cosas, que comprende un elemento de conexión (7), el
cual es accionado por una señal de activación de un dispositivo de
captación de fallos (1), dos electrodos (5; 6) que alojan entre si
el elemento de conexión (7) con medios para el suministro de
corriente, en lo cual éstos son contactables con un circuito de
corriente con conexiones de potencial diferente y el elemento de
conexión (7) está en conexión eléctrica con los electrodos (5;
6),
caracterizado por el hecho de que
el elemento de conexión (7) es un dispositivo de
protección contra la sobretensión activable, el cual es llevable a
reacción mediante un impulso de corriente o de tensión y es
destruible en el caso de fallo,
al menos uno de los electrodos (5) que alojan el
dispositivo de protección contra la sobretensión está bajo tensión
previa mecánica y es movible en dirección hacia el electrodo
opuesto (6), en lo cual el dispositivo de protección contra la
sobretensión forma un distanciador de electrodos, el cual permite en
el caso de la destrucción una entrada en contacto de los electrodos
para la formación de cortocircuito, y adyacente al dispositivo de
protección contra la sobretensión está previsto un espacio libre
(10) para el alojamiento de piezas en el caso del fallo de
cortocircuito.
2. Dispositivo de cortocircuito según la
reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que
el elemento de conexión (7) es una conexión en
serie de un dispositivo de protección contra la sobretensión
activable y un dispositivo (13) con integral de fusión ajustable o
definida.
3. Dispositivo de cortocircuito según la
reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que
en la conexión en serie en el caso de fallo
únicamente el dispositivo (13) con la integral de fusión definida
es destruido.
4. Dispositivo de cortocircuito según la
reivindicación 2 ó 3,
caracterizado por el hecho de que
el dispositivo (13) es un fusible de tubo de
vidrio, una resistencia lineal o no lineal, un varistor, un metal
de punto de fusión bajo o una aleación de metal, una cerámica
semiconductora o conductora, un vidrio de tal tipo o similares.
5. Dispositivo de cortocircuito según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que
la distancia relevante eléctricamente entre los
electrodos (5; 6) define una tensión, que se encuentra por encima
de la tensión de respuesta del elemento de conexión.
6. Dispositivo de cortocircuito según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que
el dispositivo de protección contra la
sobretensión (7), un descargador de gas, una distancia de saltos de
chispas, un tiristor, un interruptor de vacío activable, un
tiriatrón, un componente semiconductor activable o similares.
7. Dispositivo de cortocircuito según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que
están previstos varios dispositivos de
protección contra la sobretensión (7) conectados en serie y/o en
paralelo.
8. Dispositivo de cortocircuito según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que
para la generación de la tensión previa mecánica
y el movimiento relativo de los electrodos está previsto al menos
un resorte de tracción o de presión (9).
9. Dispositivo de cortocircuito según una de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que
los electrodos (5; 6) presentan cada uno una
forma semicilíndrica, opuesta con las superficies metálicas
abiertas, donde al menos un electrodo (5) está mantenido bajo
tensión previa desde fuera a través de la superficie base del
cilindro.
10. Dispositivo de cortocircuito según la
reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que
en el espacio interior del semicilindro está
situado el dispositivo de protección contra la sobretensión (7) y
entre éste y la pared interna del cilindro queda el espacio libre
(10).
11. Dispositivo de cortocircuito según una de
las reivindicaciones 9 ó 10,
caracterizado por el hecho de que
la conexión de activación (8) está realizada a
través de la superficie lateral exterior del cilindro,
preferiblemente del electrodo fijo (6).
12. Dispositivo de cortocircuito según una de
las reivindicaciones 1 a 8,
caracterizado por el hecho de que
uno de los electrodos (5; 6) presenta un espacio
interior cónico y los contraelectrodos una forma de cono hembra o
de cono, donde en el área del fondo del electrodo (6) con espacio
interior cónico está dispuesto el dispositivo de protección contra
la sobretensión (7), y en el estado inicial la distancia entre
superficie del cono y del cono hembra es más pequeña que la
distancia de los electrodos en el área del fondo con dispositivo de
protección contra la sobretensión (7) situado allí.
13. Dispositivo de cortocircuito según una de
las reivindicaciones 2 a 4,
caracterizado por el hecho de que
uno de los electrodos presenta una forma de olla
(6) y el contraelectrodo presenta una forma de punzón (5) que se
sumerge en la olla.
14. Dispositivo de cortocircuito según la
reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que
en el interior de la olla está previsto un
escalonamiento circunferencial (14), el cual forma con la
superficie del punzón (15) en el caso de fallo el área de
cortocircuito.
15. Dispositivo de cortocircuito según la
reivindicación 14,
caracterizado por el hecho de que
por debajo del escalonamiento (14) está previsto
un espacio de alojamiento (A) para el dispositivo de protección
contra la sobretensión (7) activable y de piezas del dispositivo
destruido en el caso de fallo.
16. Dispositivo de cortocircuito según la
reivindicación 15,
caracterizado por el hecho de que
el dispositivo (13) con potencial de fusión
definido se encuentra en contacto eléctrico entre un alojamiento en
el electrodo con forma de punzón (5) por un lado, y con una
superficie del dispositivo de protección contra la sobretensión (7)
por otro lado.
17. Dispositivo de cortocircuito según una de
las reivindicaciones 14 a 15,
caracterizado por el hecho de que
el electrodo preferiblemente móvil (5) en forma
de punzón está guiado por una plancha de aislamiento (12) que cubre
el electrodo con forma de olla (6).
18. Procedimiento para el accionamiento de un
dispositivo de cortocircuito según una o varias de las
reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el hecho de que
en el caso de fallo inmediatamente a través del
dispositivo de protección contra la sobretensión encendido (7) la
corriente del fallo es conmutada de la fuente del fallo en la
instalación de conexiones al elemento de conexión, a través de lo
cual el tiempo de retardo total está disminuido y la duración del
efecto de arcos voltaicos perturbadores está reducido, donde con la
destrucción del dispositivo de protección contra la sobretensión
los electrodos (5; 6) entran en contacto y generan un cortocircuito
metálico irreversible de bajo valor óhmico.
19. Procedimiento según la reivindicación
18,
caracterizado por el hecho de que
el movimiento de los electrodos (5; 6) está
aumentado en el caso de cortocircuito uno respecto del otro a
través del efecto de la fuerza electrodinámica.
20. Procedimiento según la reivindicación 18 ó
19,
caracterizado por el hecho de que
el dispositivo de protección contra la
sobretensión integrado (7) asume para sí o en acción conjunta con
otros dispositivos de protección contra la sobretensión externos
una función de protección contra la sobretensión de
instalaciones.
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