ES2336161T3 - Camara de corte de disyuntor equipado con una camara de arco esta. - Google Patents

Camara de corte de disyuntor equipado con una camara de arco esta. Download PDF

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ES2336161T3 ES08354067T ES08354067T ES2336161T3 ES 2336161 T3 ES2336161 T3 ES 2336161T3 ES 08354067 T ES08354067 T ES 08354067T ES 08354067 T ES08354067 T ES 08354067T ES 2336161 T3 ES2336161 T3 ES 2336161T3
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Abstract

Cámara de corte (4) para disyuntor que comprende: - una cámara de extinción de arco (21) formada por un apilamiento de placas de desionización (22) separadas unas de otras por un espacio de intercambio (24), - una cámara de formación de arco (11) delimitada por un primer panel lateral (12) y un segundo panel lateral (13) y - medios de evacuación de gas para evacuar los gases generados durante la formación de un arco eléctrico que comprenden un conducto de evacuación (31) dispuesto detrás del segundo panel lateral y unido a al menos un espacio de intercambio (24), caracterizada porque la cámara de corte comprende imanes permanentes, estando dispuesta al menos una parte de dichos imanes detrás del primer panel lateral (12) y porque los medios de evacuación de gas comprenden una abertura (4 0) formada en parte en el segundo panel lateral (13) y desembocando fuera de la cámara de corte.

Description

Cámara de corte y disyuntor equipado con una cámara de arco como ésta.
Ámbito técnico de la invención
La invención se refiere al ámbito de los dispositivos de corte que permiten sobre todo cortar las corrientes continuas.
La invención se refiere a una cámara de corte para disyuntor que comprende:
-
una cámara de extinción de arco formada por un apilamiento de placas de desionización separadas unas de otras por un espacio de intercambio,
-
una cámara de formación de arco delimitada por un primer panel lateral y un segundo panel lateral y
-
medios de evacuación de gas para evacuar los gases generados durante la formación de un arco eléctrico que comprenden un conducto de evacuación dispuesto detrás del segundo panel lateral y unido a al menos un espacio de intercambio.
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La invención también se refiere a un disyuntor que comprende contactos separables y una cámara de corte para apagar un arco eléctrico formado durante la abertura de dichos contactos.
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Estado de la técnica
En los aparatos de corte tales como los disyuntores, la abertura de los contactos genera generalmente un arco eléctrico que es conveniente disipar en una cámara de corte. El arco eléctrico debe enfriarse generalmente lo más rápidamente posible al mismo tiempo que permanece alejado de los contactos eléctricos.
Este enfriamiento se hace habitualmente por medio de la colocación del arco en el interior de una cámara de extinción de arco formada por un apilamiento de aletas o placas de desionización, separadas unas de otras por un espacio de intercambio y permitiendo establecer un intercambio térmico mejor.
Tras su formación, el arco eléctrico se desplaza a una cámara de formación de arco delimitada por paredes laterales o paneles laterales, antes de entrar en la cámara de extinción de arco pasando generalmente por los espacios de intercambio entre las placas de desionización. En la práctica, el arco eléctrico puede ser empujado a la cámara de extinción de arco por medio de fuerzas electrodinámicas inducidas por un campo magnético debido a la corriente que circula en los conductores. Los espacios de intercambio entre las placas de desionización favorecen la migración del arco hacia el fondo de la cámara. Además, el apilamiento de placas de desionización permite el corte del arco y facilita su inserción en la cámara de extinción de arco. Asimismo, la cámara de extinción de arco y las placas de desionización permiten contener el arco eléctrico que tiende a dilatarse para invadir todo el espacio disponible.
El nacimiento del arco eléctrico está acompañado de un desprendimiento de una importante cantidad de vapores metálicos, que pueden, si no se evacuan, ser responsables sobre todo de un arco de unión entre las fases del aparato eléctrico de corte y crear una explosión. Muchas soluciones prevén el uso de medios de evacuación para evacuar los gases generados durante la formación del arco. Estas soluciones pueden permitir una evacuación al exterior de la zona próxima a los contactos, incluso al exterior del aparato de corte o bien un reciclaje en el interior del propio aparato de corte para responder por ejemplo a tensiones ambientales.
Una solución como esta se conoce de la solicitud de patente francesa FR2879016 que describe un aparato eléctrico de corte de arco que comprende una cámara de extinción de arco que se abre con un volumen de abertura, estando delimitada dicha cámara por dos paneles laterales y equipada con un apilamiento de placas de desionización separadas unas de otras por espacios de intercambio. El aparato eléctrico de corte descrito en esta solicitud de patente comprende, además, medios de evacuación, en este caso, conductos de evacuación dispuestos detrás de los paneles laterales y unidos a los espacios de intercambio.
Este tipo de solución puede presentar ciertos inconvenientes, tal y como el aumento del volumen del aparato eléctrico alrededor de la cámara de corte. En efecto, los gases se conducen por los medios de evacuación que ocupan la cámara de corte y/o los espacios que la rodean.
La solicitud europea EP1693869A2 describe una cámara de corte según el preámbulo de la reivindicación 1.
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Exposición de la invención
La invención pretende resolver los inconvenientes de las cámaras de corte de la técnica anterior proponiendo una cámara de corte para disyuntor que comprende:
-
una cámara de extinción de arco formada por un apilamiento de placas de desionización separadas unas de otras por un espacio de intercambio,
-
una cámara de formación de arco delimitada por un primer panel lateral y un segundo panel lateral y
-
medios de evacuación de gas para evacuar los gases generados durante la formación de un arco eléctrico que comprenden un conducto de evacuación dispuesto detrás del segundo panel lateral y unido a al menos un espacio de intercambio.
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La cámara de corte según la invención comprende imanes permanentes, estando dispuesta al menos una parte de dichos imanes detrás del primer panel lateral y los medios de evacuación de gas comprenden una abertura formada en parte en el segundo panel lateral y desembocando fuera de la cámara de corte.
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Preferentemente, la cámara de formación de arco comprende:
-
una sección de inducción reforzada en la que se propulsa el arco eléctrico hacia la cámara de extinción de arco por medio del campo magnético generado por una primera parte de los imanes permanentes y
-
una sección de desviación en la que se desvía el arco eléctrico con respecto a un eje longitudinal de la cámara de formación de arco hacia el primer panel lateral por medio del campo magnético generado por una segunda parte de los imanes permanentes, estando dispuesta la totalidad de la segunda parte de los imanes permanentes detrás del primer panel lateral.
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Preferentemente, las dos fracciones imantadas de la primera parte de los imanes permanentes están dispuestas simétricamente con respecto a un eje longitudinal de la cámara de formación de arco.
Según un modo de realización, la abertura está formada en parte en una pared de la caja.
Según un modo de realización, el conducto de evacuación se extiende entre al menos un espacio de intercambio y la abertura y presenta una sección transversal notablemente constante o decreciente.
Según un modo de realización, las placas de desionización comprenden un borde anterior equipado con un refuerzo central.
Según un modo de realización, el primer panel lateral es de material cerámico. Preferentemente, el segundo panel lateral es de un material orgánico gasógeno.
La invención también se refiere a un disyuntor que comprende contactos separables y una cámara de corte para apagar un arco eléctrico formado durante la abertura de dichos contactos, en el que la cámara de corte es tal y como se ha descrito anteriormente.
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Breve descripción de las figuras
Otras ventajas y características surgirán más claramente de la descripción que viene a continuación de modos particulares de realización de la invención dados a título de ejemplos no limitativos y representados en los dibujos anejos.
La figura 1 representa un corte longitudinal de una cámara de corte según la invención.
La figura 2 representa un corte transversal de esta misma cámara de corte según un eje A-A' representado en la figura 1.
La figura 3 representa otro corte transversal de esta misma cámara de corte según un eje B-B' representado en la figura 1.
La figura 4 representa un corte lateral de esta misma cámara de corte según un eje C-C' representado en la figura 3.
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Descripción detallada de un modo de realización
Tal y como se representa en las figuras 1 a 4, el polo de disyuntor comprende un contacto móvil 1 y un contacto fijo 2, estando unido cada uno de estos contactos por medio de un conductor a un borne de conexión del disyuntor. La abertura del contacto móvil puede controlarse por medio de un mecanismo de control con la ayuda de una maneta o de medios de disparo no representados. Estos medios de disparo pueden comprender un dispositivo de disparo electromagnético y un dispositivo de disparo térmico, siendo ambos susceptibles de provocar, en caso de sobrecarga y/o cortocircuito, una abertura automática del contacto móvil 1.
Los elementos del disyuntor, tales como los contactos separables, el mecanismo de control y los medios de disparo, están alojados generalmente en una caja 3 moldeada con un material aislante. Tal y como se representa en la figura 1, la caja 3 encierra también una cámara de corte 4 destinada a apagar el arco eléctrico 5 formado entre los contactos separables durante su abertura.
Tal y como se representa en las figuras 1 y 2, la cámara de corte 4 comprende una cámara de formación de arco 11 delimitada por un primer panel lateral 12 y un segundo panel lateral 13. Uno de los bornes del polo de disyuntor está unido eléctricamente al contacto fijo 2 y se prolonga para constituir un electrodo o extinguidor de arco 14 que se extiende en la parte superior de la cámara de formación de arco. Otro borne del polo de disyuntor unido eléctricamente al contacto móvil 1 está conectado a otro electrodo o extinguidor de arco 15 que se extiende en la parte inferior de la cámara de formación de arco. Los electrodos o extinguidores de arco 14 y 15 están dispuestos de manera que captan un arco trazado entre los contactos 1 y 2 durante su separación. El arco eléctrico formado entre los dos contactos es captado de esta manera por los electrodos para ser transportado y evacuado hacia una cámara de extinción de arco 21 de la cámara de corte.
Tal y como se representa en las figuras 1 y 2, la cámara de extinción de arco 21 está formada por un apilamiento de placas de desionización 22 que son generalmente placas metálicas. Las placas de desionización comprenden un borde anterior por el cual entra en la cámara de extinción el arco eléctrico. Tal y como se puede ver en la figura 1, el borde anterior de las placas de desionización comprende generalmente un refuerzo central 23. Las placas de desionización 22 están separadas unas de otras por espacios de intercambio 24. Tal y como se puede ver en las figuras 1 y 2, las caras de los paneles laterales 12 y 13 del lado de la cámara de formación de arco están ligeramente curvadas para guiar mejor el arco eléctrico hacia el refuerzo central 23 de las placas de desionización. De esta manera, las caras de los paneles laterales 12 y 13 del lado de la cámara de formación de arco comprenden una arista 25 que marca un cambio de inclinación de dichas caras cerca de la cámara de extinción de arco 21.
Tal y como se puede ver en las figuras 1, 3 y 4, la cámara de corte comprende imanes permanentes 32, 33, representados de manera rayada en la figura 1, cuya al menos una parte 32 está dispuesta detrás del primer panel lateral 12. Preferentemente, la mayoría, incluso la totalidad, de los imanes permanentes está dispuesta detrás del primer panel lateral 12. Se obtiene así una disposición disimétrica con respecto al eje longitudinal A-A' que comprende por un lado al menos una parte, incluso la mayoría o la totalidad, de los imanes permanentes y por el otro lado los medios de evacuación. Con una disposición como esta, el arco eléctrico se ve atraído por el imán permanente 32.
Tal y como se representa en las figuras 1, 3 y 4, la cámara de corte comprende medios de evacuación de gas para evacuar los gases generados durante la formación de un arco eléctrico. Tal y como se puede ver en la figura 1, estos medios de evacuación comprenden un conducto de evacuación 31 dispuesto detrás de una parte del segundo panel lateral 13 y unido a al menos un espacio de intercambio 24. Gracias a la disposición disimétrica en la que solo una parte, incluso ninguno, de los imanes permanentes están dispuestos detrás del segundo panel lateral 13, está disponible un espacio detrás de este segundo panel lateral para alojar medios de evacuación, tales como el conducto de evacuación 31. De esta manera, el conducto de evacuación está dispuesto detrás de este segundo panel lateral sin aumentar el volumen del aparato alrededor de la cámara de corte y sin modificar la forma de la caja. De esta forma, el conducto de evacuación 31 no ocupa la cámara de corte y/o los espacios que la rodean.
Tal y como se puede ver en las figuras 3 y 4, el conducto de evacuación 31 está formado principalmente por la pared lateral de la caja 3 y la cara del panel lateral 13 frente a la caja. El panel lateral 13 comprende, en su cara frente a la caja, una pared 34 que, tras el ensamblado del dispositivo de corte, coopera con una cara interior de la caja 3. Esta pared 34 permite, entre otras cosas, evitar todo contacto de los gases de escape con el imán 33. Esta pared 34 define también una parte del conducto de evacuación 31. El panel lateral 13 comprende, en su cara frente a la caja, una ranura 35 dispuesta frente a los bordes anteriores de las placas de desionización en una parte superior de la cámara de extinción. Esta ranura 35 coopera, tras el ensamblaje, con el borde de una pared formada en la caja. El panel lateral 13 comprende, además, un refuerzo 36 cuyas superficies periféricas cooperan, tras el ensamblaje, con el borde de una pared formada en la caja. El panel lateral comprende, además, un borde curvado 37 que coopera, tras el ensamblaje, con una prolongación 38 de las paredes formadas en la caja. De esta forma, el conducto de evacuación 31 está formado por:
-
la cara del panel lateral 13 frente a la cara interior de la caja 3,
-
dicha cara interior de la caja 3,
-
la pared 34 del panel lateral que coopera con la cara interior de la caja 3,
-
las paredes de la caja cuyos bordes cooperan con la ranura 35, la superficie periférica del refuerzo 36 y
-
la prolongación de dichos bordes que coopera con el borde curvado 37 del panel lateral 38.
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Tal y como se puede ver en la figura 3, un borde 39 en la extremidad superior del panel lateral 13 no coopera, tras el ensamblaje, con la caja. De esta forma, el borde 39 del panel lateral 13 forma, con una parte de la prolongación 38 de la pared formada en la caja, una abertura 40 que permite la evacuación de los gases de escape fuera de la cámara de corte. Los gases recuperados de esta manera en el conducto de evacuación 31 se evacuan entonces al exterior de la cámara de corte por medio de la abertura 40 formada en parte en el segundo panel lateral y en parte por la prolongación 38 de la pared dispuesta en la cara interior de la caja.
Tal y como se representa en la figura 1, la cámara de formación de arco comprende una sección de inducción reforzada 41 en la que se propulsa al arco eléctrico hacía la cámara de extinción de arco 21 por medio del campo magnético generado por una primera parte de los imanes permanentes. El campo magnético generado por la primera parte de los imanes permanentes en la sección de inducción reforzada es mayor que el generado por la otra parte de los imanes permanentes en el resto de la cámara de formación de arco. Esto permite propulsar mejor al arco eléctrico y hacerle alejarse de los contactos separables. De esta manera, la conmutación del pie del arco eléctrico entre el contacto móvil 1 y el electrodo 15 se obtiene principalmente con la ayuda de la primera parte de los imanes permanentes en la sección de inducción reforzada de la cámara de formación de arco. En el caso de un corte de una corriente eléctrica continua de baja intensidad, la inducción magnética creada por el paso de la corriente en los electrodos 14 y 15 ya no es suficiente para evacuar el arco eléctrico hacia la cámara de extinción 21. Esta disposición de los imanes permanentes permite de esta manera aumentar el campo magnético para evacuar el arco eléctrico.
Tal y como se representa en la figura 1, la primera parte de los imanes permanentes comprende dos fracciones imantadas dispuestas detrás de cada uno de los paneles laterales. Estas dos fracciones imantadas están constituidas esencialmente por el imán 33 y una parte 43 del imán 32 alojado en la sección de inducción reforzada 41. Estas dos fracciones imantadas 33 y 43 de la primera parte de los imanes permanentes están dispuestas simétricamente con respecto a un eje longitudinal A-A' 10 de la cámara de formación de arco. Esto permite mejorar todavía más las propiedades descritas anteriormente, es decir, propulsar con mayor eficacia al arco eléctrico hacia la cámara de extinción.
Tal y como se representa en la figura 1, la cámara de formación de arco comprende, además, una sección de desviación 51 en la que el arco eléctrico se desvía con respecto al eje longitudinal 10 de la cámara de formación de arco hacia el primer panel lateral 12. Este arco se desvía debido al campo magnético generado por una segunda parte de los imanes permanentes, en este caso, una fracción imantada 52 del imán permanente 32. Las diferentes posiciones de este arco eléctrico se representan en la figura 1 por medio de los puntos 26. Con una disposición como esta, el campo magnético generado por la segunda parte de los imanes permanentes en el eje longitudinal A-A' es más débil que el generado por la primera parte de los imanes permanentes. Asimismo, el campo magnético generado por la segunda parte de los imanes permanentes no es simétrico con respecto a dicho eje longitudinal. Esto contribuye a desviar el arco eléctrico con respecto a su trayectoria. De esta manera, el componente de desviación del arco eléctrico se obtiene principalmente con la ayuda de la segunda parte de los imanes permanentes en la sección de desviación 51.
En el modo de realización representado en las figuras 1 a 4, la totalidad de la segunda parte de los imanes permanentes, es decir, la fracción imantada 52, está dispuesta detrás del primer panel lateral 12. Tal y como se ha descrito anteriormente, esta disposición permite tener detrás del segundo panel lateral 13, en la sección de desviación 51, un espacio disponible en el que se puede alojar el conducto de evacuación 31. De esta manera, la disposición disimétrica de los imanes permanentes con respecto al eje A-A' combinada con el alojamiento de los medios de evacuación detrás de uno de los paneles laterales, permite obtener una cámara de corte optimizada en términos de transferencia térmica y de materia.
En el modo de realización representado en las figuras 1 y 2, el conducto de evacuación 31 se extiende entre al menos un espacio de intercambio 24 y la abertura 40 y presenta una sección transversal que es notablemente decreciente en el sentido de la circulación del gas. Esto permite acelerar el gas de salida y amplificar el efecto de enfriamiento de los gases en una zona cercana a los contactos. De esta forma, se disminuye la duración entre el instante en el que el arco abandona los contactos y en el que alcanza el borde anterior de las placas de desionización.
Tal y como se puede ver en la figura 1, el borde anterior de las placas de desionización está equipado con un refuerzo central 23 y con dos partes laterales 71 y 72 orientadas hacia la sección de desviación 51 de la cámara de formación de arco 11. El arco eléctrico se dirige en la sección de desviación hacia la parte lateral 71. En el caso de un corte de una corriente continua de gran intensidad o de una corriente alterna, se busca generalmente hacer entrar el arco en la cámara de extinción por el refuerzo central. Esto permite desionizar el arco eléctrico en el centro de la cámara de extinción para disipar un máximo de energía. En el caso de un corte de una corriente de baja intensidad, se pretende más bien hacer entrar el arco eléctrico lo más rápidamente posible en la cámara de extinción, para evitar que permanezca y disipe energía en la cámara de formación de arco, es decir, hacia arriba de la cámara de extinción. En el caso de un corte de una corriente de baja intensidad, el arco eléctrico puede apagarse en la parte lateral 71 del borde anterior de la cámara de extinción 21 debido a la poca energía que hay que disipar.
Los paneles laterales 12 y 13 que delimitan la cámara de formación de arco están formados generalmente de un material eléctricamente aislante. Para obtener una buena resistencia eléctrica con corrientes continuas de baja intensidad, con tiempos de corte relativamente largos comparados con las corrientes alternas, los paneles laterales pueden estar formados de un material eléctricamente aislante que nos se erosione fácilmente, como por ejemplo cerámica, aluminio o cordierita. Para obtener un buen corte con corrientes continuas o alternas de gran intensidad, los paneles laterales pueden estar formados por un material eléctricamente aislante gasógeno, por ejemplo nylon gasógeno. Ventajosamente, el primer panel lateral 12 es de material cerámico y el segundo panel lateral 13 es de un material orgánico gasógeno. El panel lateral gasógeno permite aumentar la presión en la zona de los contactos y favorece de esta manera la salida del arco eléctrico de la zona de contactos hacia la cámara de extinción.
La invención también se extiende a una cámara de corte que comprende tres imanes permanentes, estando dispuestos un primer y un segundo imán detrás del primer panel lateral respectivamente en la sección de inducción reforzada y en la sección de desviación, y estando dispuesto un tercer imán detrás del segundo panel lateral en la sección de inducción reforzada.
Una ventaja de la cámara de corte según la invención consiste en permitir una mejor circulación de los gases generados durante la formación del arco. En efecto, debido a la disposición disimétrica de los imanes permanentes con respecto al eje A-A', el arco eléctrico se desvía hacia el primer panel lateral 12 detrás del que está dispuesta la mayor parte de los imanes permanentes. Al mismo tiempo, los gases generados durante la formación de arco van a transportarse en esta misma dirección, es decir, hacia el primer panel lateral 12, antes de entrar en la cámara de extinción 21 por el mismo lado que el primer panel lateral. El gas va a expandirse a continuación en el espacio restante de la cámara de extinción, es decir, esencialmente en la dirección del lado opuesto de la cámara de extinción, es decir, por el mismo lado que el segundo panel lateral 13 detrás del que está dispuesto el conducto de evacuación. La expansión del gas va a continuar en la dirección de los agujeros de evacuación que se comunican entre los espacios de intercambio y el conducto de evacuación, favoreciendo de esta manera la circulación de los gases en los medios de evacuación. Esta disposición permite evitar que se forme un tapón gaseoso entre el arco eléctrico y las placas de desionización. Sí este tapón gaseoso es demasiado grande, limita entonces el desplazamiento del arco eléctrico hasta evitar su inserción en las placas de desionización.

Claims (10)

1. Cámara de corte (4) para disyuntor que comprende:
-
una cámara de extinción de arco (21} formada por un apilamiento de placas de desionización (22) separadas unas de otras por un espacio de intercambio (24),
-
una cámara de formación de arco (11) delimitada por un primer panel lateral (12) y un segundo panel lateral (13) y
-
medios de evacuación de gas para evacuar los gases generados durante la formación de un arco eléctrico que comprenden un conducto de evacuación (31) dispuesto detrás del segundo panel lateral y unido a al menos un espacio de intercambio (24),
caracterizada porque la cámara de corte comprende imanes permanentes, estando dispuesta al menos una parte de dichos imanes detrás del primer panel lateral (12) y porque los medios de evacuación de gas comprenden una abertura (4 0) formada en parte en el segundo panel lateral (13) y desembocando fuera de la cámara de corte.
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2. Cámara de corte según la reivindicación 1, caracterizada porque la cámara de formación de arco comprende:
-
una sección de inducción reforzada (41) en la que se propulsa el arco eléctrico hacia la cámara de extinción de arco por medio del campo magnético generado por una primera parte (43, 33) de los imanes permanentes y
-
una sección de desviación (51) en la que se desvía el arco eléctrico con respecto a un eje longitudinal (10) de la cámara de formación de arco hacia el primer panel lateral (12) por medio del campo magnético generado por una segunda parte (52) de los imanes permanentes, estando dispuesta la totalidad de la segunda parte de los imanes permanentes detrás del primer panel lateral (12).
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3. Cámara de corte según la reivindicación 2, caracterizada porque la primera parte de los imanes permanentes comprende dos fracciones imantadas (43, 33) dispuestas detrás de cada uno de los paneles laterales (12, 13).
4. Cámara de corte según la reivindicación 3, caracterizada porque las dos fracciones imantadas (43, 33) de la primera parte de los imanes permanentes están dispuestas simétricamente con respecto a un eje longitudinal (10) de la cámara de formación de arco.
5. Cámara de corte según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la abertura (40) está formada en parte en una pared de la caja.
6. Cámara de corte según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el conducto de evacuación (31) se extiende entre al menos un espacio de intercambio (24) y la abertura (4 0) y presenta una sección transversal notablemente constante o decreciente.
7. Cámara de corte según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque las placas de desionización (22) comprenden un borde anterior equipado con un refuerzo central (23) .
8. Cámara de corte según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el primer panel lateral (12) es de material cerámico.
9. Cámara de corte según la reivindicación 8, caracterizada porque el segundo panel lateral (13) es de un material orgánico gasógeno.
10. Disyuntor que comprende contactos separables (1, 2) y una cámara de corte (4) para apagar un arco eléctrico formado durante la abertura de dichos contactos, caracterizado porque la cámara de corte es según una de las reivindicaciones 1 a 9.
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