ES2353525T3 - Aparato de conmutación. - Google Patents

Abstract

Aparato de conmutación (1) - con un portacontactos fijo (10) y con un portacontactos móvil (14) de un punto de conexión (4) en el circuito de corriente de un conductor neutro; - con otro portacontactos fijo (21) y con otro portacontactos móvil (19) de otro punto de conexión (5) en el circuito de corriente en un conductor de fase;- con un disparador (18) para actuar sobre el otro portacontactos móvil (19) por un lado y para actuar sobre una unidad de accionamiento (17) por otro lado; - en el que puede moverse mediante la unidad de accionamiento (17) el portacontactos móvil (14) y mediante el disparador (18) el otro portacontactos móvil (19) en cada caso desde una primera posición de conmutación hasta una segunda posición de conmutación; - en el que está asociado el portacontactos móvil (14)en la primera posición de conexión a un conductor eléctrico (12), que está conectado eléctricamente con el portacontactos fijo (10) y que presenta una dirección del flujo de la corriente en el mismo sentido que el del portacontactos móvil (14), tal que una fuerza de accionamiento (F3) de un acumulador de energía que actúe sobre el portacontactos móvil (14) en el circuito de corriente del conductor neutro, se ve reducida o anulada por una fuerza de retención electromagnética (F4) debida al flujo de la corriente y con ello se realiza, respecto al otro portacontactos móvil (19) en el circuito de corriente del conductor de fase un cambio retardado del portacontactos móvil (14) hasta la posición de apertura, con lo que resulta un seccionamiento prácticamente sin carga en el circuito de corriente del conductor neutro.

Description

La invención se refiere a un aparato de conmutación.

Un aparato de conmutación, o también aparato de conmutación de protección, sirve para el seccionamiento o conexión selectivos de uno o varios circuitos de corriente 5 bajo condiciones de servicio y de falta. En función del campo de aplicación y de la finalidad de utilización, puede conectarse en tales aparatos, además de uno o varios conductores de fase, también un conductor neutro. No obstante, una carga que se encuentre en un circuito de 10 corriente, por ejemplo un consumidor, sólo debe conectarse entonces bajo carga, en una situación de servicio o de falta, en el circuito de corriente del correspondiente conductor de fase y en consecuencia casi sin carga – es decir, con una corriente relativamente pequeña respecto a 15 la corriente para la que se ha dimensionado el correspondiente aparato de conmutación – en el circuito de corriente del conductor neutro.

Por el documento DE 10 62 327 B se conoce un equipo de conmutación para instalaciones de alimentación eléctrica y 20 de distribución con interruptores de potencia que reaccionan selectivamente para valores de intensidad correspondientes a cortocircuito, en el que, para lograr un escalonamiento selectivo, interruptores básicamente de la misma estructura en cuanto a las partes móviles del 25 interruptor y a los elementos de disparo (mecánicos) y activación (eléctricos) que interactúan con el contacto móvil, están dotados de contactos en los que una corriente que fluye a través de los contactos ejerce el efecto de levantar el contacto o de aumentar la presión de contacto. 30

La invención tiene como tarea básica lograr un aparato de conmutación que asegure con medios sencillos un seccionamiento de un segundo punto de conexión retardado respecto a un primer punto de conexión.

Esta tarea se resuelve en el marco de la invención mediante las características de la reivindicación 1; ventajosos perfeccionamientos son objeto de las correspondientes reivindicaciones adicionales.

Asociando un conductor eléctrico, que se encuentra 5 unido eléctricamente con un portacontactos fijo, a un portacontactos móvil que puede someterse a una fuerza de accionamiento, puede lograrse, cuando fluye la corriente, una dirección del flujo de la corriente en el mismo sentido que en el conductor eléctrico, con lo que una fuerza de 10 accionamiento de un acumulador de energía que actúe sobre el portacontactos móvil se ve influida por una fuerza de retención electromagnética debida al flujo de corriente en el sentido de un efecto electrodinámico de bloqueo debido a un campo magnético común que ello implica en el conductor 15 eléctrico y en el portacontactos móvil y debido a ello se logra un seccionamiento retardado de un punto de conexión con medios sencillos. Una carga conectada a un aparato de conmutación al menos bipolar, por ejemplo un consumidor, se conecta en consecuencia primeramente en el circuito de 20 corriente del correspondiente conductor de fase y sólo tras un retardo en el circuito de corriente del conductor neutro. Entonces queda asegurado que mediante una cámara de extinción del arco voltaico dispuesta en la zona del punto de conexión correspondiente al conductor de fase, dado el 25 caso juntamente con materiales de contacto valiosos, así como otras medidas favorecedoras del seccionamiento de la carga, se realiza un seccionamiento fiable y rápido del circuito de corriente. Debido a que la apertura del contacto se realiza sin carga, pueden ahorrarse así 30 costosas medidas, como por ejemplo una cámara de extinción del arco separada para el punto de conexión en el circuito de corriente del conductor neutro, materiales de contacto resistentes al quemado, resortes de presión de contacto o también un disparador separado para el brazo de contacto móvil.

Ventajosamente se encuentra el conductor eléctrico, cuando el portacontactos móvil está situado en la primera posición de conmutación, esencialmente en paralelo al 5 mismo, con lo que un campo magnético que se extienda por estas zonas del componente que discurren en paralelo, genera una fuerza de retención suficientemente elevada.

Ventajosamente está apoyado el conductor eléctrico fijo respecto a la carcasa, con lo que resulta una sujeción 10 fija con respecto al portacontactos móvil y con ello una garantía de una capacidad de funcionamiento duradera.

Ventajosamente está construido el conductor eléctrico en forma escalonada, en particular como pieza estampada y doblada; un componente realizado como pieza estampada y 15 doblada puede fabricarse de manera especialmente económica y eficiente en cuanto a material.

Ventajosamente está realizado el conductor eléctrico juntamente con una vía de corriente formando un bucle conductor de una sola pieza, con lo que queda realizada una 20 conducción de la corriente sencilla y fácil de fabricar.

La invención, así como ventajosas configuraciones mejoradas según las características de las otras reivindicaciones, se describen a continuación más en detalle en base a ejemplos de ejecución representados en el 25 dibujo, sin que por este concepto quede limitada la invención. Al respecto muestran:

figura 1 un aparato de conmutación representado esquemáticamente con un punto de conexión para el circuito de corriente de un 30 conductor neutro y con otro punto de conexión para el circuito de corriente de un conductor de fase según la reivindicación 1; y

figuras 2 a 9 distintas formas de ejecución de un bucle conductor previsto como parte del aparato de conmutación en distintas representaciones.

En la figura 1 se muestra un aparato de conmutación 1 5 con una carcasa 2, que presenta un dispositivo de conexión 3 con un punto de conexión 4 para el circuito de corriente de un conductor neutro N y con otro punto de conexión 5 para el otro circuito de corriente de un conductor de fase P. Los circuitos de corriente del conductor neutro N y del 10 conductor de fase P se llevan por un extremo a respectivas bornas de conexión 6 y 7 representadas esquemáticamente, con lo que puede conectarse por un lado una fuente de alimentación y por otro lado una carga, en particular un consumidor. Al grupo de los aparatos de conmutación mono o 15 multipolares pertenecen tanto contactores como relés y similares, así como también aparatos de conmutación de protección, como por ejemplo un interruptor de protección de línea.

El punto de conexión 4 del conductor neutro N está 20 compuesto por un contacto fijo 8 y un contacto móvil 9. El contacto fijo 8 está emplazado sobre un portacontactos fijo 10, que es parte de una vía de corriente 11 con forma de G. La vía de corriente 11 pasa a su vez sobre un conductor eléctrico 12 que la cruza, con lo que resulta un bucle 25 conductor 11, 12 de una sola pieza. El conductor eléctrico 12 está apoyado en puntos elegidos mediante soportes 13 fijamente en la carcasa y realizado en forma escalonada.

El contacto móvil 9 del punto de conexión 4 del conductor neutro N se encuentra sobre un portacontactos 30 móvil 14, que en la figura 1 se muestra en su posición de cierre. Entonces discurre el conductor eléctrico 12 en las proximidades y esencialmente en paralelo al portacontactos móvil 14, mientras que la vía de corriente 11 está dispuesta a una cierta distancia del conductor eléctrico 12 35 y del portacontactos móvil 14. En un eje 15 está apoyado tal que puede girar el portacontactos móvil 14 y con ello puede girar hasta una posición de apertura representada con trazo discontinuo. El portacontactos 14 está unido con una línea flexible 16, en particular con un cordón de cable, 5 que a su vez está conectado eléctricamente con el circuito de corriente del conductor neutro N.

Mediante un disparador 18 asociado físicamente al otro punto de conexión 5 y mediante una fuerza de disparo F1 inherente al mismo - representada aquí en trazo discontinuo 10 - puede someterse el portacontactos móvil 14 indirectamente a través de la unidad de accionamiento 17 a una fuerza de accionamiento F3, representada aquí como línea de acción. La unidad de accionamiento 17 está realizada aquí como mecanismo de conexión, en particular como mecanismo de 15 disparo. La fuerza de disparo F1 actúa a la vez sobre otro portacontactos móvil 19, que está dotado de otro contacto móvil 20 y que está apoyado en el mismo eje que el portacontactos móvil 14. Los portacontactos móviles 14, 19 pueden apoyarse en ejes separados. Juntamente con otro 20 contacto fijo 22, que se asienta sobre otro portacontactos fijo 21, queda configurado el otro punto de conexión 5 para el circuito de corriente del conductor de fase P. El circuito de corriente del conductor de fase P se extiende al lado del otro portacontactos fijo 21 por una zona con 25 forma de orejeta hasta una cámara de extinción del arco voltaico representada esquemáticamente 23. Al lado del portacontactos móvil 19 presenta éste igualmente un cordón de cable – correspondiente a la línea flexible 16 - que permite un cambio del portacontactos móvil 19 desde una 30 posición de cierre hasta una posición de apertura manteniendo una conexión eléctrica con el circuito de corriente del conductor de fase P.

Durante la utilización conforme a la finalidad pretendida del aparato de conmutación 1, fluye una 35 corriente I - representada esquemáticamente mediante flechas correspondientes al flujo de la corriente - en el circuito de corriente del conductor de fase P a través del otro portacontactos fijo 21, a través del otro punto de conexión 5 que presenta ambos contactos 20, 22, a través 5 del otro portacontactos móvil 19 y en definitiva a través del cordón de cable hasta un tramo del conductor de fase P que está fijo a la carcasa. Mediante un consumidor - aquí no representado - que puede conectarse entre el extremo del conductor de fase P y el comienzo del conductor neutro N, 10 puede completarse el circuito de corriente, siendo posible el flujo de retorno simbolizado de la corriente I a través de la línea flexible 16, el portacontactos móvil 14, el punto de conexión 4 con los correspondientes contactos 8, 9, el portacontactos fijo 10 y finalmente a través del 15 bucle conductor 11, 12.

Si ahora se controla o activa el disparador 18 en una situación de servicio o caso de falta, actúa la fuerza del disparo F1 igualmente sobre el otro portacontactos móvil 19 y sobre la unidad de accionamiento 17. Mientras que el otro 20 portacontactos móvil 19 gira a continuación desde su posición de cierre hasta su posición de apertura, se desenclava la unidad de accionamiento 17 realizada como mecanismo de conexión debido a la fuerza de disparo F1, con lo que el portacontactos móvil 14, debido a un acumulador 25 de energía no representado aquí, por ejemplo en forma de un resorte de conexión, y a la fuerza de accionamiento F3 que el mismo aporta, tiende a cambiar de su posición de cierre a su posición de apertura. El resorte de conexión puede ser aqui parte del mecanismo de conexión. 30

La separación del otro punto de conexión 5 se ve apoyada por un efecto electrodinámico, que resulta en base a las direcciones del flujo de corriente en el otro portacontactos fijo 21 y el otro portacontactos móvil 19. El efecto electrodinámico se manifiesta entonces en forma 35 de una fuerza de repulsión F2 al repelerse piezas contiguas recorridas por la corriente en sentidos contrarios. Puesto que la corriente I, tal como se muestra en la figura 1, debe atravesar una trayectoria con forma de U en la zona del otro punto de conexión 5, se repele mediante los campos 5 magnéticos que entonces resultan y que actúan diferentemente el otro portacontactos móvil 19 respecto al otro portacontactos fijo 21.

Contrariamente a la conducción de la corriente en el circuito de corriente del conductor de fase P, se conduce 10 la corriente I a través del punto de conexión 4, debido a la configuración con forma de U del portacontactos fijo 10 según la figura 1, aproximadamente en línea recta y atraviesa a continuación de ello el bucle conductor 11, 12. El conductor eléctrico 12, realizado como parte del bucle 15 conductor 11, 12, discurre entonces en paralelo al portacontactos móvil 14 y a poca distancia del mismo, lo que trae como consecuencia una dirección del flujo de corriente en el mismo sentido. Puesto que los componentes recorridos por el flujo de corriente en el mismo sentido se 20 atraen mutuamente, debido a un campo magnético que actúa en el mismo sentido, puede entonces aprovecharse un efecto electrodinámico considerable. Este efecto electrodinámico se refleja desde luego en una fuerza de retención F4, que se opone a la fuerza de accionamiento F3 tal que resulta 25 una reducción de la fuerza de accionamiento F3.

La reducción de la acción de la fuerza de accionamiento F3 condiciona entonces una apertura decalada en el tiempo del punto de contacto 4 respecto al instante de accionamiento del otro portacontactos móvil 19. Mediante 30 esta conducción selectiva del flujo de la corriente, puede aprovecharse el efecto electromagnético, tal como se produce en el otro punto de conexión 5 del conductor de fase P en forma de una fuerza de repulsión F2, a la inversa y como fuerza de retención o también de cierre F4. Esta 35 medida da lugar a que el punto de conexión 4, debido a un retardo en el seguimiento del portacontactos móvil 14 respecto al otro portacontactos móvil 19, sólo se separa después del otro punto de conexión 5 y con ello se secciona primeramente el conductor de fase P que soporta carga y a 5 continuación se secciona el conductor neutro N libre de carga.

Correspondientemente, un arco voltaico que se presenta al accionar o disparar el aparato de conmutación 1 en funcionamiento con carga, manteniendo la secuencia de 10 conexiones prescrita, solamente carga el otro punto de conexión 5 del conductor de fase P, que está dotado de la cámara de extinción del arco 23 que de todos modos existe, para extinguir el arco voltaico con la mayor rapidez posible. Puesto que en el punto de conexión 4 no aparece 15 ningún arco voltaico, puede construirse el circuito de corriente del conductor neutro N con medios más sencillos que el conductor de fase P; bajo ello se entienden un volumen de contactos inferior, materiales de contacto más favorables, inferior sección de los conductores y la 20 evitación tanto de un disparador propio como también de una cámara de extinción del arco voltaico propia.

Las llamadas fuerzas de estrechamiento de la corriente, que pueden presentarse en ambos puntos de conexión 4 y 5 en una zona de estrechamiento de la 25 corriente entre los contactos 8 y 9 o bien entre los contactos 20 y 22, influyen sólo en una medida limitada sobre los efectos electrodinámicos en el punto de conexión 4 del conductor neutro N o bien en el otro punto de conexión 5 del conductor de fase P. Siempre que debido a la 30 zona de estrechamiento de la corriente resulte en el punto de conexión 4 una conducción de corriente parcial con forma de U y con ello un indeseado flujo de corriente que discurre en sentido contrario, con la consecuencia de una fuerza de repulsión, no sólo se compensa mediante la fuerza 35 de repulsión F4 generada por el conductor de corriente 12 esta fuerza de repulsión, sino que también se asegura una fuerza resultante que determina el retardo en el tiempo.

La magnitud de la fuerza de retención F4 depende entonces del valor de la corriente I; cuanto mayor sea la 5 corriente I a conectar, tanto más grande es la fuerza de retención F4, ya que la magnitud de la intensidad es una medida de la fuerza del campo magnético que bloquea el portacontactos móvil 14 en el conductor eléctrico 12. Igualmente viene determinada la fuerza de retención F4 por 10 la longitud y la distancia del conductor eléctrico 12 dispuesto aproximadamente en paralelo al portacontactos móvil 14 que se encuentra en la posición de cierre; cuanto más largo discurra el conductor eléctrico 12 en paralelo al portacontactos móvil 14 y cuanto menor sea la distancia sin 15 contacto entre estos componentes, tanto más grande es la fuerza de retención F4. Los efectos secundarios indeseables que pueden presentarse en un proceso de conexión, como por ejemplo rebotes, calentamiento o soldadura de los contactos 8, 9 del punto de conexión 4, pueden evitarse eligiendo 20 adecuadamente los parámetros antes citados.

Para cerrar de nuevo ambos puntos de conexión 4, 5, es decir para mover ambos portacontactos móviles desde la posición de apertura hasta la correspondiente posición de cierre, puede realizarse por ejemplo una reposición manual 25 de la unidad de accionamiento 17 mediante una palanca de conexión o también mediante un impulso de reposición de un medio de reposición no representado aquí y dado el caso con posibilidad de telemando. La estructura del aparato de conmutación 1 puede entonces estar realizada tal que 30 durante el proceso de conexión el portacontactos móvil 14 del punto de conexión 4 lleve su contacto móvil 9 a la posición de cierre con su correspondiente contacto fijo 8 antes de que el otro portacontactos móvil 19 coloque su otro contacto móvil 20 sobre el otro contacto fijo 22. Para 35 ello puede fijarse por diseño la distancia entre el contacto fijo y el contacto móvil 8 y 9 del punto de conexión 4, incluso con los contactos quemados y con las tolerancias constructivas, inferior por diseño a la distancia entre el contacto fijo y el contacto móvil 20 y 5 22 del otro punto de conexión 5.

En las figuras 2 y 3 o bien 4 y 5 se muestra un bucle conductor 11, 12 como parte del dispositivo de conexión, en una representación plana y en una representación en perspectiva. El bucle conductor 11, 12 presenta entonces 10 como unidad de una sola pieza por un lado el conductor eléctrico 12 acodado dos veces con forma de escalera y por otro lado la vía de corriente 11 acodada dos veces en contra del sentido de las agujas de un reloj, que está dotada en su extremo libre del portacontactos fijo 10. El 15 bucle conductor 12 o bien cada una de sus partes integrantes pueden apoyarse al respecto de manera fija en la carcasa. La vía de corriente 11 está configurada con forma aproximadamente de G y puede estar fabricada, tal como muestra la figura 3, por ejemplo como pieza estampada 20 y doblada formada por el material de base de la vía de corriente 12. La conducción de la corriente que resulta de la posición y la forma del bucle conductor 11, 12 con respecto al portacontactos móvil 14 según la figura 1, garantiza el efecto electrodinámico deseado, que 25 proporciona la fuerza de retención F3.

En las figuras 6 a 9 se muestran otras configuraciones del bucle conductor 11, 12 en distintas representaciones. La vía de corriente 11 según las figuras 6 y 7 presenta entonces una configuración con forma aproximada de S, 30 mientras según las figuras 8 y 9 está prevista una forma de L para la vía de corriente 11.

La invención antes descrita puede resumirse como sigue:

Para lograr un aparato de conmutación 1 que con medios sencillos garantice un seccionamiento retardado del punto de conexión 4 en el circuito de corriente de un conductor neutro, se prevé que el portacontactos móvil 14 esté asociado en la posición de cierre al conductor eléctrico 5 12, que se encuentra conectado eléctricamente con el portacontactos fijo 10 y que presenta una dirección del flujo de corriente en el mismo sentido que el portacontactos móvil 14, tal que el efecto de la fuerza de accionamiento F3 que actúa sobre el portacontactos móvil 14 10 del acumulador de energía se reduzca debido al efecto de la fuerza electromagnética de retención F4 debida al flujo de corriente y con ello tenga lugar un cambio retardado hasta la posición de apertura.

15

20

25

30

35

Claims (13)

1. Aparato de conmutación (1)

- con un portacontactos fijo (10) y con un portacontactos móvil (14) de un punto de conexión (4) 5 en el circuito de corriente de un conductor neutro;

- con otro portacontactos fijo (21) y con otro portacontactos móvil (19) de otro punto de conexión (5) en el circuito de corriente en un conductor de fase; 10

- con un disparador (18) para actuar sobre el otro portacontactos móvil (19) por un lado y para actuar sobre una unidad de accionamiento (17) por otro lado;

- en el que puede moverse mediante la unidad de accionamiento (17) el portacontactos móvil (14) y 15 mediante el disparador (18) el otro portacontactos móvil (19) en cada caso desde una primera posición de conmutación hasta una segunda posición de conmutación;

- en el que está asociado el portacontactos móvil (14) 20 en la primera posición de conexión a un conductor eléctrico (12), que está conectado eléctricamente con el portacontactos fijo (10) y que presenta una dirección del flujo de la corriente en el mismo sentido que el del portacontactos móvil (14), tal que 25 una fuerza de accionamiento (F3) de un acumulador de energía que actúe sobre el portacontactos móvil (14) en el circuito de corriente del conductor neutro, se ve reducida o anulada por una fuerza de retención electromagnética (F4) debida al flujo de la corriente 30 y con ello se realiza, respecto al otro portacontactos móvil (19) en el circuito de corriente del conductor de fase un cambio retardado del portacontactos móvil (14) hasta la posición de apertura, con lo que resulta un seccionamiento 35 prácticamente sin carga en el circuito de corriente del conductor neutro.

2. Aparato de conmutación (1) según la reivindicación 1,

en el que la unidad de accionamiento está realizada (17) como mecanismo de conexión, en particular como mecanismo 5 de disparo.

3. Aparato de conmutación (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 2,

en el que el acumulador de energía es parte de la unidad de accionamiento (17), en particular del mecanismo de 10 conexión.

4. Aparato de conmutación (1) según una de las reivindicaciones precedentes,

en el que puede girar el portacontactos móvil (14).

5. Aparato de conmutación (1) según una de las 15 reivindicaciones precedentes,

en el que el conductor eléctrico (12), cuando se encuentra el portacontactos móvil (14) en la primera posición de conmutación, se encuentra esencialmente paralelo al mismo. 20

6. Aparato de conmutación (1) según la reivindicación 1 ó 5, en el que el conductor eléctrico (12) está apoyado fijamente en la carcasa.

7. Aparato de conmutación (1) según una de las reivindicaciones 1, 5 ó 6, 25

en el que el conductor eléctrico (12) está constituido con forma escalonada, en particular como pieza estampada y doblada.

8. Aparato de conmutación (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 5 a 7, 30

en el que el conductor eléctrico (12) está realizado junto con una vía de corriente (11) para formar un bucle conductor (11, 12) de una sola pieza.

9. Aparato de conmutación (1) según la reivindicación 8,

en el que una zona parcial de la vía de corriente (11) está dispuesta distanciada por un lado del conductor eléctrico (12) y por otro lado del portacontactos móvil (14) que se encuentra en la primera posición de conmutación. 5

10. Aparato de conmutación (1) según la reivindicación 8 ó 9, en el que la vía de corriente (12) está configurada con forma de G, con forma angular o aproximadamente con forma de S.

11. Aparato de conmutación (1) según una de las 10 reivindicaciones 8 a 10,

en el que la vía de corriente (11) está realizada como pieza estampada y doblada obtenida a partir del conductor eléctrico (12).

12. Aparato de conmutación (1) según una de las 15 reivindicaciones 1 u 8 a 11,

en el que el portacontactos fijo (10) es parte de la vía de corriente (11).

13. Aparato de conmutación (1) según una de las reivindicaciones precedentes, 20

en el que el disparador (18) presenta una función térmica y/o electromagnética.