ES2367764T3 - THERMAL SHOT DEVICE FOR ONLINE ELECTRICAL PROTECTION APPLIANCE. - Google Patents
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Abstract
Description
La presente invención se refiere a un dispositivo de disparo térmico para aparato eléctrico de protección de línea de tipo disyuntor. Tales aparatos incorporan de forma clásica, en una caja aislante: The present invention relates to a thermal trip device for circuit breaker type electrical protection device. Such devices incorporate in a classic way, in an insulating box:
- al menos un par de contactos, fijo y móvil respectivamente; - at least one pair of contacts, fixed and mobile respectively;
- - -
- un mecanismo de pestillo de apertura y de cierre de los contactos cooperan con una maneta de mando; a mechanism for opening and closing the contacts cooperates with a control handle;
- - -
- un subconjunto térmico de bimetal y un subconjunto magnético de bobina aptos para hacer bascular el mecanismo de pestillo con vistas a la apertura de los contactos en caso de elevación anormal de la corriente; y a thermal subset of bimetal and a magnetic subset of coil capable of tilting the latch mechanism with a view to opening the contacts in case of abnormal current elevation; Y
- unos dispositivos de interconexión de entrada y de salida del aparato eléctrico con al menos una línea. - interconnection devices for input and output of the electrical apparatus with at least one line.
La invención se refiere más particularmente a los disyuntores de pequeño calibre, para los cuales los dispositivos térmicos se constituyen en general a partir de un bimetal por el que no pasa la corriente, y de un hilo calefactor arrollado alrededor del bimetal y recorrido por la corriente de la línea. The invention relates more particularly to small caliber circuit breakers, for which thermal devices are generally constituted from a bimetal through which the current does not pass, and from a heating wire wound around the bimetal and traveled by the current of the line.
Semejante configuración presenta un cierto número de ventajas, en cuya calidad cabe citar la robustez de la función térmica en presencia de corrientes débiles: el hilo calefactor permite, en efecto, utilizar un bimetal suficientemente grueso para desarrollar la fuerza necesaria para el disparo del mecanismo de apertura y de cierre de los contactos. Such a configuration has a certain number of advantages, the quality of which is the robustness of the thermal function in the presence of weak currents: the heating wire allows, in effect, to use a bimetal thick enough to develop the force necessary for firing the mechanism of opening and closing contacts.
Esta estructura ofrece asimismo una destacable compacidad, pues el hilo calefactor va arrollado directamente alrededor del bimetal y no ocupa un espacio específico en la proximidad del mismo. This structure also offers remarkable compactness, as the heating wire is wound directly around the bimetal and does not occupy a specific space in the vicinity of it.
No obstante, el hilo calefactor, al tener una elevada impedancia especialmente debida a su pequeña sección, rápidamente alcanza su temperatura de fusión cuando es atravesado por corrientes elevadas, por ejemplo en caso de cortocircuito. Es ésta una limitación perjudicial si el poder de ruptura que se persigue para el aparato eléctrico es elevado. Por otro lado, una solución de este tipo no es favorable en términos de industrialización en la hipótesis de una fabricación manual, ya que obliga a soldar el hilo calefactor. However, the heating wire, having a high impedance especially due to its small section, quickly reaches its melting temperature when it is crossed by high currents, for example in case of short circuit. This is a harmful limitation if the breaking power that is sought for the electrical appliance is high. On the other hand, a solution of this type is not favorable in terms of industrialization in the hypothesis of a manual manufacturing, since it requires welding the heating wire.
La presente invención se propone subsanar estos inconvenientes, conservando al propio tiempo las ventajas precitadas. Dicho de otro modo, la configuración puesta en práctica en el contexto de la presente invención presenta una robustez y una compacidad del mismo orden que las conferidas por la solución con hilo calefactor, mejorando al mismo tiempo notablemente el comportamiento al corte. The present invention aims to overcome these drawbacks, while retaining the aforementioned advantages. In other words, the configuration implemented in the context of the present invention has a robustness and compactness of the same order as those conferred by the heating wire solution, while at the same time significantly improving the cutting behavior.
Según es sabido, tal como se describe por ejemplo en la patente EP0143022, el subconjunto térmico de la invención incorpora un bimetal y unos medios de convección térmica recorridos por la corriente conducida en una línea, hallándose dispuestos el bimetal y los medios de convección térmica dentro de la caja de manera tal que el bimetal se encuentra en el flujo de calor emitido por los medios de convección. As is known, as described for example in patent EP0143022, the thermal subset of the invention incorporates a bimetal and thermal convection means traveled by the current conducted in a line, the bimetal and the thermal convection means being arranged within of the box so that the bimetal is in the heat flux emitted by the convection means.
En el supuesto de esta invención, son recorridos por la corriente conducida en la línea no sólo el medio de calentamiento sino también el bimetal, lo cual no ocurre en las soluciones utilizadas en los tradicionales disyuntores de pequeño calibre, en los cuales sólo conduce corriente el hilo arrollado alrededor del bimetal. In the case of this invention, not only the heating medium, but also the bimetal, is drawn along the current conducted in the line, which does not occur in the solutions used in the traditional small caliber circuit breakers, in which only the current thread wrapped around the bimetal.
El objetivo de la invención es optimizar las configuraciones que obedecen a este principio. The objective of the invention is to optimize the configurations that obey this principle.
A tal efecto, a título principal, el dispositivo de disparo térmico de la invención se caracteriza porque los medios de convección térmica se constituyen a partir de un conductor de chapa conductora recortada y plegada según una geometría encaminada a hacer la longitud del conductor lo más grande posible en un espacio dado, colocándose dicho conductor enfrente y en la proximidad del bimetal. To this end, on a main basis, the thermal firing device of the invention is characterized in that the thermal convection means are constituted from a conductor of conductive plate cut and folded according to a geometry aimed at making the length of the conductor as large as possible. possible in a given space, placing said conductor in front and in the vicinity of the bimetal.
Una de las ideas en las que se fundamenta la invención es, al mismo tiempo que proporcionar un calentamiento indirecto del bimetal, aumentar la impedancia del medio de calentamiento, resultando en el aumento de la longitud del conductor, lo cual conduce a proteger el bimetal y, como consecuencia, a aumentar las posibilidades de elección para el mismo: se puede elegir particularmente de impedancia más grande, presentando entonces una deflexión específica mayor que en una arquitectura tradicional. El aparato se hace además más limitador, lo que conduce a disminuir los esfuerzos térmicos en los cortes y a preservar aún más el bimetal. One of the ideas on which the invention is based is, at the same time as providing indirect bimetal heating, to increase the impedance of the heating medium, resulting in the increase in the length of the conductor, which leads to protecting the bimetal and , as a consequence, to increase the possibilities of choice for the same: it can be chosen particularly of greater impedance, presenting then a specific deflection greater than in a traditional architecture. The apparatus also becomes more limiting, which leads to decrease the thermal stresses in the cuts and to preserve even more the bimetal.
La longitud del medio de convección térmica participa, por una parte, en uno de los objetivos iniciales del sistema de la invención, a saber, el calentamiento del aire circundante con vistas a tener un correcto impacto en el bimetal y, por otra parte, cumple una función en el dominio de la impedancia y, consecuentemente, del poder de corte. The length of the thermal convection means participates, on the one hand, in one of the initial objectives of the system of the invention, namely the heating of the surrounding air with a view to having a correct impact on the bimetal and, on the other hand, fulfills a function in the domain of impedance and, consequently, of cutting power.
En la práctica, los medios de convección térmica se constituyen a partir de una porción central de aspecto plano situada enfrente del bimetal y de dos patillas terminales respectivamente unidas a un trenzado dimanado del bimetal y a un extremo del conductor bobinado. In practice, the thermal convection means are constituted from a central flat-looking portion located in front of the bimetal and two terminal pins respectively attached to a twisted stemmed from the bimetal and to one end of the coiled conductor.
Es ésta porción central la que a título principal cuenta con la geometría que permite alargar, en su caso, el conductor. It is this central portion that mainly has the geometry that allows the driver to lengthen, where appropriate.
Así, según una posibilidad, la porción central se presenta bajo la forma de un almenado alargado. Thus, according to one possibility, the central portion is presented in the form of an elongated crenellated.
En esta hipótesis , al ser muy reducidos los espaciamientos entre los conductores, el conductor ocupa la casi totalidad de un rectángulo, adoptando la configuración que le permite desplegarse sobre la mayor longitud posible. In this hypothesis, since the spacings between the conductors are very reduced, the conductor occupies almost all of a rectangle, adopting the configuration that allows him to unfold over the longest possible length.
Según una primera posibilidad, los medios de convección térmica se colocan en serie con el bimetal. According to a first possibility, the thermal convection means are placed in series with the bimetal.
Como alternativa, estos medios de convección térmica y el bimetal se pueden colocar en paralelo. Alternatively, these thermal convection means and the bimetal can be placed in parallel.
En ambos casos, la disposición relativa de los medios de convección y del bimetal en el espacio tiene que ser tal que dicho bimetal pueda ser calentado por la circulación del aire calentado obtenido con ayuda de los medios de convección. In both cases, the relative arrangement of the convection means and the bimetal in the space must be such that said bimetal can be heated by the circulation of the heated air obtained with the help of the convection means.
Los medios de convección térmica y el bimetal, conformando un conjunto, se conectan en la práctica entre un borne de uno de los dispositivos de interconexión a una línea y uno de los contactos fijo o móvil. The thermal convection means and the bimetal, forming an assembly, are connected in practice between a terminal of one of the interconnection devices to a line and one of the fixed or mobile contacts.
De acuerdo con una posible configuración, estos se disponen más precisamente entre un borne y la bobina del subconjunto magnético, a cuya salida va interconectado el contacto fijo. According to a possible configuration, these are arranged more precisely between a terminal and the coil of the magnetic subset, at whose output the fixed contact is interconnected.
Esta configuración, sin embargo, no representa sino uno de los ejemplos de posibles estructuras, teniendo presente que pueden darse igualmente soluciones en las cuales el bimetal va insertado entre un borne y el contacto móvil. This configuration, however, represents only one of the examples of possible structures, bearing in mind that there can also be solutions in which the bimetal is inserted between a terminal and the mobile contact.
Aún más precisamente, el bimetal se suelda a dicho borne, interconectándose el extremo libre de dicho bimetal a los medios de convección térmica mediante un trenzado conductor, soldándose una patilla terminal de los medios de convección a la bobina. Even more precisely, the bimetal is welded to said terminal, the free end of said bimetal being interconnected to the thermal convection means by means of a conductive braid, a terminal pin of the convection means being welded to the coil.
Por otro lado, los medios de convección térmica van alojados preferentemente en una porción de la caja aislante del aparato eléctrico dotada de paredes delimitadoras de un espacio restringido que favorece el calentamiento del bimetal por convección. On the other hand, the thermal convection means are preferably housed in a portion of the insulating box of the electrical apparatus provided with bounding walls of a restricted space that favors the heating of the bimetal by convection.
Al estar basada la convección en desplazamientos de flujos de aire, la gestión de estos flujos en un espacio confinado permite mejorar la aptitud para el calentamiento resultante de los medios de convección. Since convection is based on air flow displacements, the management of these flows in a confined space allows for improved heating fitness resulting from convection means.
A continuación se describirá más detalladamente la invención, con referencia a las figuras que se adjuntan, para las cuales: The invention will be described in more detail below, with reference to the accompanying figures, for which:
La figura 1 representa, en vista en perspectiva, la asociación bimetal / medio de convección entre un borne de interconexión a una línea y la bobina de un subconjunto magnético; y Figure 1 represents, in perspective view, the bimetal / convection means association between an interconnecting terminal to a line and the coil of a magnetic subset; Y
la figura 2 muestra, en sección, un disyuntor equipado con un dispositivo de disparo térmico según la invención. Figure 2 shows, in section, a circuit breaker equipped with a thermal trip device according to the invention.
Con referencia a la figura 1, el bimetal (1) va soldado a un borne (2) por una de sus extremidades. La otra extremidad queda interconectada, por mediación de un trenzado (3) a una patilla terminal (4) de un convector (5) cuyo otro extremo está equipado con una segunda patilla (6) que permite su interconexión a la bobina (7) de un subconjunto magnético, equipada a la salida de un contacto fijo (8). With reference to figure 1, the bimetal (1) is welded to a terminal (2) by one of its extremities. The other end is interconnected, by means of a braid (3) to a terminal pin (4) of a convector (5) whose other end is equipped with a second pin (6) that allows its interconnection to the coil (7) of a magnetic subset, equipped at the output of a fixed contact (8).
Este conjunto, que integra la función térmica y la función magnética, está previsto para equipar a un disyuntor tal como se representa en la figura 2. El borne (2) coopera en este caso concreto con un dispositivo de interconexión de jaula (9) y tornillo (10). Aquel desliza dentro de la jaula (9) en la dirección del eje de rotación del tornillo (10). El conjunto constituido a partir del bimetal (1), del trenzado (3), de las patillas terminales (4, 6) y del convector (5) se halla dispuesto en una zona de la caja (B) que le procura un espacio relativamente confinado que favorece la convección del aire. Este espacio queda representado esquemáticamente por la línea de trazos (11). El subconjunto magnético (12) participa, por otro lado, en este confinamiento, a la derecha del dispositivo de la invención. This assembly, which integrates the thermal function and the magnetic function, is provided to equip a circuit breaker as shown in Figure 2. The terminal (2) cooperates in this particular case with a cage interconnection device (9) and screw (10). It slides into the cage (9) in the direction of the axis of rotation of the screw (10). The assembly formed from the bimetal (1), the twisted (3), the terminal pins (4, 6) and the convector (5) is arranged in an area of the box (B) that provides a relatively space confined that favors air convection. This space is schematically represented by the dashed line (11). The magnetic subset (12) participates, on the other hand, in this confinement, to the right of the device of the invention.
El aire calentado por el convector, circulante por esta zona, permite elevar la temperatura del bimetal (1), de tal manera que el mismo sufra una deflexión que le permita actuar sobre el mecanismo de disparo de pestillo del disyuntor. The air heated by the convector, circulating in this area, allows the temperature of the bimetal (1) to be raised, so that it undergoes a deflection that allows it to act on the circuit breaker trigger mechanism.
Los demás componentes y funciones en el interior de la caja (B) del disyuntor, por carecer de repercusión sobre la invención, no se describen en detalle en este texto. The other components and functions inside the case (B) of the circuit breaker, because they have no impact on the invention, are not described in detail in this text.
La configuración geométrica de los medios de convección, tal como aparece en la figura 1, es por ejemplo la siguiente: un almenado alargado (5), dispuesto en frente del bimetal (1), permite una producción de calor que incide directamente en dicho bimetal (1). The geometric configuration of the convection means, as it appears in figure 1, is for example the following: an elongated crenellated (5), arranged in front of the bimetal (1), allows a heat production that directly affects said bimetal (one).
El convector (5), situado en la proximidad del bimetal (1), caliente el aire ambiente y realiza en consecuencia un calentamiento indirecto del bimetal (1). La compacidad de los medios de convección (5) se obtiene en particular mediante esta geometría plana, fácilmente integrable a continuación en el grosor del disyuntor (véase en la figura 2). Esta geometría favorece los intercambios térmicos con el aire ambiente. Una geometría de este tipo, finalmente, puede tener una incidencia directa sobre la producción de calor del convector (5), puesto que permite ajustar fácilmente la longitud del mismo. The convector (5), located in the vicinity of the bimetal (1), heats the ambient air and consequently indirectly warms the bimetal (1). The compactness of the convection means (5) is obtained in particular by means of this flat geometry, which can then be easily integrated in the thickness of the circuit breaker (see Figure 2). This geometry favors thermal exchanges with ambient air. A geometry of this type, finally, can have a direct impact on the heat production of the convector (5), since it allows to easily adjust its length.
La elección del material (cobre, latón, acero) también permite ajustar el aporte de calor. The choice of material (copper, brass, steel) also allows you to adjust the heat input.
Según el poder de corte deseado y, por tanto, la resistencia del convector (5), se calcula la sección del mismo According to the desired cutting power and, therefore, the resistance of the convector (5), its section is calculated
en función de la naturaleza del material. Una vez obtenida esta sección mínima, se puede controlar la producción de depending on the nature of the material. Once this minimum section is obtained, the production of
calor ajustando la longitud del convector (5). heat adjusting the length of the convector (5).
En la lista de documentos indicados por el solicitante se ha recogido exclusivamente para información del lector, y no es parte constituyente del documento de patente europeo. Ha sido recopilada con el mayor cuidado; sin embargo, la EPA no asume ninguna responsabilidad por posibles errores u omisiones. In the list of documents indicated by the applicant it has been collected exclusively for reader information, and is not a constituent part of the European patent document. It has been compiled with the greatest care; however, the EPA assumes no responsibility for possible errors or omissions.
Documentos de patente indicados en la descripción Patent documents indicated in the description
● EP 0143022 A [0007] ● EP 0143022 A [0007]
Claims (8)
- - -
- un mecanismo de pestillo de apertura y de cierre de los contactos cooperante con una maneta de mando; a cooperating latch opening and closing mechanism of the contacts with a control handle;
- - -
- un subconjunto térmico de bimetal (1) y un subconjunto magnético (12) de bobina (7) aptos para hacer bascular el mecanismo de pestillo con vistas a la apertura de los contactos en caso de elevación anormal de la corriente; y a thermal subset of bimetal (1) and a magnetic subset (12) of coil (7) suitable for tilting the latch mechanism with a view to opening the contacts in case of abnormal current elevation; Y
- - -
- unos dispositivos de interconexión de entrada y de salida del aparato eléctrico con al menos una línea; interconnection devices for input and output of the electrical apparatus with at least one line;
- - -
- unos medios de convección térmica (5) recorridos por la corriente conducida en una línea, hallándose dispuestos el bimetal (1) y los medios de convección térmica (5) dentro de la caja (B) de tal modo que el bimetal (1) se encuentra en el flujo de calor emitido por los medios de convección (5); constituyéndose los medios de convección térmica a partir de un conductor (5) de chapa conductora recortada y plegada, caracterizado porque el conductor (5) tiene una porción central materializada bajo la forma de un almenado alargado, hallándose ubicado dicho conductor (5) enfrente y en la proximidad del bimetal (1). thermal convection means (5) traveled by the current conducted in a line, the bimetal (1) and the thermal convection means (5) being arranged inside the box (B) so that the bimetal (1) is found in the heat flux emitted by the convection means (5); the thermal convection means being constituted from a conductor (5) of cut and folded conductive plate, characterized in that the conductor (5) has a central portion materialized in the form of an elongated crenellated, said conductor (5) being located opposite and in the proximity of the bimetal (1).
- 3. 3.
- Dispositivo de disparo térmico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de convección térmica (5) están colocados en serie con el bimetal (1). Thermal firing device according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal convection means (5) are placed in series with the bimetal (1).
- 4. Four.
- Dispositivo de disparo térmico según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque los medios de convección térmica (5) y el bimetal (1) están colocados en paralelo. Thermal firing device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the thermal convection means (5) and the bimetal (1) are placed in parallel.
- 5. 5.
- Dispositivo de disparo térmico según una de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque los medios de convección térmica (5) y el bimetal (1) están conectados entre un borne (2) de uno de los dispositivos de interconexión a una línea y uno de los contactos fijo o móvil. Thermal firing device according to one of claims 3 and 4, characterized in that the thermal convection means (5) and the bimetal (1) are connected between a terminal (2) of one of the interconnecting devices to a line and one of Fixed or mobile contacts.
- 6. 6.
- Dispositivo de disparo térmico según la reivindicación anterior, caracterizado porque los medios de convección térmica (5) y el bimetal (1) están conectados entre un borne (2) de uno de los dispositivos de interconexión a una línea y la bobina (7) del subconjunto magnético (12), a cuya salida va interconectado el contacto fijo (8). Thermal firing device according to the preceding claim, characterized in that the thermal convection means (5) and the bimetal (1) are connected between a terminal (2) of one of the interconnecting devices to a line and the coil (7) of the magnetic subset (12), at whose output the fixed contact (8) is interconnected.
- 7. 7.
- Dispositivo de disparo térmico según la reivindicación anterior, caracterizado porque el bimetal (1) está soldado a dicho borne (2), interconectándose la extremidad libre de dicho bimetal (1) a los medios de convección térmica (5) mediante un trenzado conductor (3), soldándose una patilla terminal (6) de los medios de convección a la bobina (7). Thermal firing device according to the preceding claim, characterized in that the bimetal (1) is welded to said terminal (2), the free end of said bimetal (1) being interconnected to the thermal convection means (5) by means of a conductive braid (3 ), welding a terminal pin (6) of the convection means to the coil (7).
- 8. 8.
- Dispositivo de disparo térmico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque queda alojado en una porción de la caja aislante (B) del aparato eléctrico, dotada de paredes delimitadoras de un espacio restringido (11) que favorece el calentamiento del bimetal (1) por convección. Thermal firing device according to one of the preceding claims, characterized in that it is housed in a portion of the insulating box (B) of the electrical apparatus, provided with delimiting walls of a restricted space (11) that favors the heating of the bimetal (1) by convection.
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