ES2399966T3

ES2399966T3 - Dispositivo de protección contra sobretensiones provisto de medios de corte de arco y procedimiento correspondiente

Info

Publication number: ES2399966T3
Application number: ES04791500T
Authority: ES
Inventors: Stéphane BRESCON; Michel Georges Jean Donati; Alain René Robert LAGNOUX
Original assignee: ABB France SAS
Current assignee: ABB France SAS
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2024-10-08
Also published as: EP1803137A1; EP1803137B1; CN1879182B; CN1879182A; WO2006040418A1

Abstract

Dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones que consta de: - al menos un componente de protección (10), provisto de medios de conexión (20) a la instalación eléctrica, - un medio de desconexión (30) del componente de protección (10) con respecto a la instalación eléctrica,adaptado para asegurar la desconexión de este último en los medios de conexión (20), y que se puededesplazar desde una posición de cierre hasta una posición de apertura, creando de este modo un espaciointersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20), pudiéndose formar entoncesun arco eléctrico (40) en el espacio intersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios deconexión (20), y caracterizado por el hecho de que consta de - medios de corte (50) del arco eléctrico (40), adecuados para atacar el arco eléctrico (40) siguiendo al menosdos direcciones diferentes para reducir su sección, los medios de corte (50) constan de: - al menos dos partes activas (51, 52) aptas para aproximarse una a la otra en el momento de laapertura del medio de desconexión (30), para asegurar, por cooperación mutua, el corte del arcoeléctrico (40), las partes activas (51, 52) montadas de manera que se apoyen una contra la otra en elmomento de la apertura del medio de desconexión (30), asegurando de este modo elestrangulamiento del arco eléctrico (40), y - medios de contacto (56), aptos para asegurar un apoyo considerablemente estanco de las partesactivas (51, 52), los medios de contacto (56) formados de un material considerablemente flexiblesituado en la extremidad de una de las partes activas (51, 52).

Description

Dispositivo de protección contra sobretensiones provisto de medios de corte de arco y procedimiento correspondiente

Campo técnico

[0001] La presente invención se refiere al campo técnico general de los dispositivos de protección de instalaciones y de equipos eléctricos contra sobretensiones eléctricas transitorias, particularmente las causadas por rayos.

[0002] La presente invención se refiere de una forma más particular a un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones que consta de:

-: al menos un componente de protección, provisto de medios de conexión a la instalación eléctrica,

-: un medio de desconexión del componente de protección con respecto a la instalación eléctrica, adaptado para asegurar la desconexión de este último en los medios de conexión, y susceptible de desplazarse desde una posición de cierre a una posición de apertura creando de este modo un espacio intersticial entre el medio de desconexión y los medios de conexión, pudiendo formarse un arco eléctrico en el espacio intersticial entre el medio de desconexión y los medios de conexión.

[0003] La presente invención se refiere igualmente a un procedimiento de mejora de la capacidad de corte de un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones.

Técnica anterior

[0004] Es convencional utilizar dispositivos de protección para proteger los aparatos eléctricos o electrónicos contra las sobretensiones que se puedan generar por ejemplo por descargas debidas al impacto de un rayo.

[0005] Estos dispositivos de protección tienen, en general, uno o varios componentes de protección contra sobretensiones, tales como por ejemplo un varistor y / o un explosor. Cuando el o los componentes son expuestos a tensiones superiores a un valor umbral predeterminado, pueden transmitir la corriente de defecto a tierra a la vez que nivelan la sobretensión a un valor compatible con la estabilidad de la instalación y de los equipos conectados.

[0006] En el momento de su final de vida, los componentes de protección pueden presentar calentamientos importantes (normalmente superiores a 150°C) que pueden crear serios daños en la instalación, incluso riesgos para el usuario (incendio por ejemplo). Por esta razón los dispositivos de protección contra sobretensiones suelen estar provistos de medios de desconexión térmica. Estos medios de desconexión térmica están concebidos para aislar el o los componentes de protección de la instalación eléctrica que se va a proteger en caso de que el calentamiento excesivo de estos últimos supere un valor predeterminado para limitar los riesgos de incendio.

[0007] Los medios de desconexión térmica pueden, de este modo, estar formados por una lámina de desconexión, soldada a uno de los electrodos del componente de protección con ayuda, por ejemplo, de una soldadura térmica. La lámina de desconexión suele estar sometida a una tensión mecánica que tiende a apartarla del electrodo correspondiente de tal manera que cuando tal sobretensión excesiva o una utilización prolongada provoca la rotura o la fusión de la soldadura, la lámina de desconexión se aleja del electrodo, aislando de este modo el componente de protección de la instalación que se va a proteger.

[0008] De este modo, la DE-U-93 19 287 describe un tal dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones que incluye un varistor y un dispositivo de desconexión del varistor cuando este último se calienta de manera excesiva.

[0009] Aunque se utilizan normalmente, tales dispositivos tienen sin embargo no pocos inconvenientes.

[0010] De este modo, después de la fusión o rotura de la soldadura, la distancia de aislamiento creada entre la lámina de desconexión y el electrodo del componente de protección suele ser bastante pequeña. Por lo tanto, si la desconexión se realiza bajo condiciones de tensión y de corriente desfavorables, puede ocurrir que la apertura mecánica de los medios de desconexión no sea suficiente para aislar completamente el componente de protección de la instalación eléctrica, el arco eléctrico creado en el momento de la apertura de la lámina de desconexión pudiendo mantenerse entre la lámina de desconexión y el electrodo correspondiente. Puede igualmente pasar, en algunos casos, que un arco eléctrico se reforme entre el electrodo del componente de protección y la lámina de desconexión algunos instantes después de la apertura de esta última. Este fenómeno tiene el efecto de limitar de manera significativa la capacidad de corte del dispositivo de protección.

[0011] Para evitar este inconveniente, se conoce la utilización de un órgano de corte suplementario, tipo disyuntor o fusible, que asegura la interrupción definitiva de la corriente circulante en el dispositivo de protección. Sin embargo, el calibre del órgano de corte suplementario debe en principio adaptarse a la capacidad del componente de protección, lo que genera restricciones técnicas y un aumento de los costes de realización del equipo global de protección. Además, el órgano de corte suplementario asegura habitualmente el aislamiento simultáneo y sin distinción de todos los componentes de protección del dispositivo, mientras que, por el contrario, lo deseable es aislar únicamente el o los componentes de protección que presentan un calentamiento excesivo y mantener los otros componentes de protección en servicio.

[0012] También se conoce la utilización de órganos de aislamiento que pueden estar integrados en el dispositivo de protección y que están concebidos para impedir la formación, el mantenimiento o la reformación del arco eléctrico entre la lámina de desconexión y el electrodo del componente de protección. La eficacia de este tipo de dispositivo es sin embargo limitada y habitualmente no basta para asegurar una desconexión eficaz del dispositivo de protección cuando las condiciones de tensión, de corriente y de temperatura son desfavorables.

[0013] En particular, en caso de sobretensión de fuerte amplitud, el arco eléctrico puede rodear el órgano de aislamiento y continuar transmitiendo la corriente hasta que la tensión de los terminales del dispositivo de protección se anule. Además, el arco eléctrico tiene igualmente el efecto de generar una contaminación conductora en el momento de la apertura de los contactos, creando de este modo un camino conductor preferencial para el arco eléctrico a lo largo del órgano de aislamiento, entre la lámina de desconexión y el electrodo del componente de protección. Este fenómeno puede por lo tanto causar el descenso de manera significativa del nivel de corte aportado por el órgano de aislamiento, pudiendo los arcos eléctricos capacitarse y perdurar a pesar de la presencia de este último.

[0014] Un dispositivo de protección contra sobretensiones de este tipo según el preámbulo de la reivindicación 1 es particularmente descrito en la FR-A-2 848 353 el cual incluye un varistor, un dispositivo de desconexión del varistor cuando este último se calienta de manera excesiva y una pantalla aislante para prevenir todo riesgo de formación de arco eléctrico, una vez que el varistor se desconecta del circuito que se va a proteger.

Descripción de la invención

[0015] Por lo tanto, los objetos de la invención pretenden remediar los diferentes inconvenientes enumerados previamente y proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que, con una concepción sencilla, presente una capacidad de desconexión mejorada con respecto a los dispositivos conocidos.

[0016] Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que permita garantizar la desconexión individual de cada uno de los componentes de protección del dispositivo.

[0017] Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que ofrezca, con respecto a los dispositivos conocidos, una mejor capacidad de extinción de los arcos eléctricos que eventualmente se forman en el momento de la desconexión.

[0018] Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que tenga una concepción sencilla y fiable.

[0019] Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que sea particularmente robusto y resistente frente a los arcos eléctricos que puedan capacitarse en su seno.

[0020] Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que no necesite un número limitado de piezas mecánicas en movimiento para conseguir las funciones de conexión y de desconexión.

[0021] Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección contra sobretensiones que permita acelerar la extinción del arco eléctrico en el momento de la desconexión del dispositivo.

[0022] Los objetos de la invención son igualmente proponer un nuevo procedimiento de mejora de la capacidad de corte de un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones que permita acelerar eficazmente la desconexión definitiva del dispositivo.

[0023] Los objetos de la invención se alcanzan con ayuda de un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones según la reivindicación 1.

[0024] Los objetos de la invención igualmente se alcanzan con ayuda de un procedimiento según la reivindicación 21 de mejora de la capacidad de corte de un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones en el que un arco eléctrico puede formarse en el momento de la desconexión del dispositivo de protección frente a la instalación eléctrica, dicho procedimiento consta de una etapa de corte del arco eléctrico durante la cual se ataca el arco eléctrico siguiendo al menos dos direcciones diferentes para reducir su sección.

Resumen descriptivo de los dibujos

[0025] Otras particularidades y ventajas de la invención aparecerán con más detalle en la lectura de la descripción que sigue, así como con ayuda de los dibujos anexos aportados a titulo simplemente ilustrativo y no limitativo, entre los cuales:

-: la figura 1 ilustra, en vista frontal, una primera variante de realización del dispositivo de protección contra sobretensiones de acuerdo con la invención, provisto de medios de corte de arco, en su posición funcional (o de servicio).

-: la figura 2 ilustra, en vista frontal, el dispositivo de protección representado en la figura 1 en su posición desconectada.

-: la figura 2' ilustra, en vista en sección, un detalle de la zona de acción de los medios de corte representados en la figura 2.

-: la figura 2" ilustra, en vista en sección, un detalle de la zona de acción de los medios de corte en el caso de otra variante de realización del dispositivo de protección de acuerdo con la invención.

-: la figura 3 ilustra, en vista detallada en perspectiva, una variante preferida de realización del dispositivo de protección conforme a la invención, provisto de medios de corte de arco.

-: la figura 4 ilustra, en vista frontal, el dispositivo de protección representado en la figura 3, en su posición funcional (o de servicio).

-: la figura 5 ilustra, en vista frontal, el dispositivo de protección representado en la figura 3, en su posición desconectada.

Mejor manera de realizar la invención

[0026] El dispositivo de protección contra sobretensiones conforme a la invención está concebido para enchufarse en derivación (o en paralelo) en el equipo o la instalación eléctrica que se va a proteger. La expresión "instalación eléctrica" hace referencia a todo tipo de aparato o red alimentada eléctricamente y susceptible de sufrir perturbaciones de tensión, particularmente sobretensiones transitorias causadas por rayos.

[0027] El dispositivo de protección contra sobretensiones conforme a la invención está concebido ventajosamente para estar dispuesto entre una fase de la instalación que se protege y la tierra. También es posible, sin salir del campo de la invención, que el dispositivo de protección, en vez de estar enchufado en derivación entre una fase y la tierra, esté conectado entre el neutro y la tierra, entre la fase y el neutro o de nuevo entre dos fases (caso de una protección diferencial).

[0028] El dispositivo de protección 1 conforme a la invención incluye al menos un componente de protección 10 concebido para proteger la instalación eléctrica contra sobretensiones. En la siguiente descripción se considera que cada componente de protección 10 contra sobretensiones está formado por un varistor, entendiéndose que la utilización de un varistor sólo se indica como ejemplo y no constituye de ningún modo una limitación de la invención.

[0029] El dispositivo de protección 1 conforme a la invención incluye al menos un varistor 10, particularmente uno o varios varistores 10, cada varistor 10 está provisto de medios de conexión 20 a la instalación eléctrica. El varistor 10 está preferiblemente dispuesto dentro de una carcasa 60 eléctricamente aislante que puede presentarse en forma de cartucho adaptado para conectarse eléctricamente a un apoyo fijo (no representado) con ayuda de al menos un primer y un segundo terminal de conexión 22, 23. Uno de los polos del varistor 10 se conecta de este modo directamente al primer terminal de conexión 22, el otro polo del varistor 10 se conecta a los medios de conexión 20. Estos últimos están formados preferiblemente por un electrodo 21 que se representa, por ejemplo, en forma de lámina metálica. El electrodo 21 sobresale preferiblemente, por ejemplo 90°, desde una de las caras 10A del varistor 10.

[0030] Según la invención, el dispositivo de protección 1 incluye también un medio de desconexión 30 capaz de desconectar el varistor 10 de la instalación eléctrica. El medio de desconexión 30 está específicamente conformado y adaptado para asegurar la desconexión del varistor 10 en los medios de conexión 20 y con este fin puede desplazarse desde una posición de cierre, ilustrada por ejemplo en la figura 1, a una posición de apertura, ilustrada en la figura 2, creando de este modo un espacio intersticial 11 entre el medio de desconexión 30 y los medios de conexión 20.

[0031] De manera preferente, el medio de desconexión 30 está formado por una lámina de desconexión 31 eléctricamente conductora y ventajosamente metálica que, en posición de cierre, está soldada obligatoriamente a los medios de conexión 20, precisamente sobre el electrodo 21, por ejemplo con ayuda de una soldadura termofusible (no representada). La lámina de desconexión 31 se extiende ventajosamente entre una extremidad libre 31A y una extremidad fija 31B. La extremidad libre 31A entra en contacto eléctrico con el electrodo 21 por medio de la soldadura, la extremidad fija 31B estando en contacto eléctrico permanente con el segundo transmisor de conexión 23.

[0032] La lámina de desconexión 31 es entonces forzada elásticamente entre su posición de cierre, en la cual entra en contacto con el electrodo 21 mediante la soldadura térmica y su posición de apertura, en la cual la lámina de desconexión 31 ya no está en contacto con el electrodo 21 correspondiente. De este modo, en el momento del paso de su posición de cierre a su posición de apertura, la lámina de desconexión 31, particularmente la extremidad libre 31A de esta última, se aleja, por efecto muelle, del electrodo 21. La lámina de desconexión 31 puede de este modo presentar una elasticidad intrínseca o estar montada de forma móvil elásticamente por medio de un muelle independiente (no representado).

[0033] En el momento de la apertura del medio de desconexión 30, se puede formar un arco eléctrico 40 (representado por una línea de puntos en la figura 2) en el espacio intersticial 11 entre el medio de desconexión 30 y los medios de conexión 20. De este modo, después de la apertura del medio de desconexión 30, la distancia de separación entre este último y los medios de conexión 20 puede no ser suficiente para impedir el cebado, el mantenimiento o el recebado de un arco eléctrico 40, particularmente en caso de sobretensiones de fuertes energías. Este arco eléctrico 40 sigue entonces canalizando una corriente, impidiendo así la desconexión efectiva del componente de protección 10.

[0034] Para paliar este inconveniente, y según una característica esencial de la invención, el dispositivo de protección 1 conforme a la invención está provisto de medios de corte 50 del arco eléctrico 40.

[0035] El término "corte" hace referencia aquí a las restricciones ejercitadas sobre el arco eléctrico, siguiendo al menos dos direcciones (o sentidos) distintas del espacio, para reducir su sección, sin cortarlo necesariamente. Los medios de corte 50 se diferencian, por lo tanto, en el sentido de la invención, en un sencillo órgano de aislamiento capaz de interponerse entre el electrodo 21 y la lámina de desconexión 31 con el fin de impedir la formación o el mantenimiento de arcos eléctricos entre estas piezas conductoras.

[0036] La experiencia muestra, de hecho, que en la práctica es difícil, incluso imposible, "cortar" un arco eléctrico, y por lo tanto interrumpir el paso de la corriente antes de anular la tensión con ayuda de un sencillo órgano de aislamiento. De hecho, se observa que el arco eléctrico consigue sistemáticamente rodear el órgano de aislamiento, continuando de este modo canalizando la corriente a lo largo de la superficie de este último hasta la anulación de la tensión en los terminales del dispositivo de protección.

[0037] Para valores importantes de intensidad de corriente, se observa entonces la formación de un depósito conductor sobre la superficie del órgano de aislamiento, creando de este modo un camino preferencial para el arco eléctrico entre la lámina de desconexión 31 y el electrodo 21. El aislamiento eléctrico proporcionado por el órgano de aislamiento se disminuye fuertemente en este caso.

[0038] Según una característica esencial del dispositivo de protección 1 conforme a la invención, los medios de corte 50 están adaptados para aumentar la impedancia del arco eléctrico 40 disminuyendo su sección, con el fin de reducir la intensidad de la corriente que pueda canalizarse por este arco. Esto permite así limitar la formación del depósito conductor sobre el órgano de aislamiento y aumentar la eficacia de este último.

[0039] El término "sección" hace referencia aquí a la sección transversal del arco eléctrico 40, determinada con respecto a un plano de sección ficticio considerablemente perpendicular a la dirección longitudinal de extensión del arco eléctrico 40 entre los medios de conexión 20 y el medio de desconexión 30.

[0040] Los medios de corte 50 del arco eléctrico 40 están adaptados, de este modo, preferiblemente para atacar simultáneamente el arco eléctrico 40 siguiendo al menos dos direcciones distintas.

[0041] Según una característica particularmente ventajosa de la invención, los medios de corte 50 están adaptados para atacar el arco eléctrico 40 por el borde lateral, es decir según un plano secante o perpendicular a la dirección longitudinal de extensión del arco eléctrico 40, y siguiendo al menos dos direcciones F1, F2 considerablemente opuestas y centrípetas, es decir, orientadas en dirección al centro de la sección del arco eléctrico 40 (figuras 2', 2").

[0042] Los medios de corte 50 están además preferiblemente instalados y dispuestos dentro de la carcasa 60 para poder ser controlados y particularmente liberados por el movimiento del medio de desconexión 30.

[0043] A continuación se describirán varios modos de realización de la invención en referencia a las figuras 1 a 5.

[0044] Según un primer modo de realización de la invención, ilustrado particularmente en las figuras 1 y 2, los medios de corte 50 tienen al menos dos partes activas 51, 52 eléctricamente aislantes, aptas para acercarse una a la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión 30 para asegurar, por cooperación mutua, el corte del arco eléctrico

40.

[0045] En el sentido de la invención, la expresión "partes activas" hace referencia a las partes de los medios de corte 50 que intervienen directamente en la acción de corte del arco eléctrico 40. Se trata en particular de las partes de los medios de corte 50 aptas para entrar directamente en contacto físico con el arco eléctrico 40.

[0046] En el sentido de la invención, los medios de corte 50 pueden constar de una única parte activa móvil 51 capaz de desplazarse por el espacio intersticial 11 en el momento de la apertura del medio de desconexión 30 o incluso dos partes activas móviles (variante no representada), aptas para aproximarse una a la otra en el momento de la apertura de dicho medio de desconexión 30. En el caso de que los medios de corte 50 tengan una única parte activa móvil 51, también constan de al menos una parte activa fija 52 que forma preferentemente un tope contra la parte activa móvil 51.

[0047] Ventajosamente, la parte activa móvil 51 y el medio de desconexión 30 se instalan uno con respecto al otro de tal manera que en el momento de la apertura del medio de desconexión 30, este último libera la parte activa móvil 51, autorizando de este modo el desplazamiento de esta última. Cuando el medio de desconexión 30 está en posición de cierre, la parte activa móvil 51 se apoya ventajosamente contra el medio de desconexión 30. La lámina de desconexión 31 se monta entonces preferiblemente en tensión de tal manera que en el momento de su apertura se aleje suficientemente del electrodo 21 para no constituir un obstáculo en el desplazamiento de la parte activa móvil 51.

[0048] La fuerza responsable del desplazamiento de la parte activa móvil 51 puede ser de cualquier naturaleza, pero será preferiblemente una fuerza de retorno elástico. Para ello, los medios de corte 50 tienen ventajosamente un medio de retorno elástico 70, tipo muelle, instalado para ejercitar una fuerza de retorno elástico sobre la parte activa móvil 51, dicha fuerza de retorno elástico ejercitándose siguiendo una dirección considerablemente paralela al eje de compresión del medio de retorno elástico 70. Esta fuerza de retorno elástico tiende de este modo a rechazar la parte activa móvil 51 hacia la otra parte activa, y particularmente hacia la parte activa fija 52.

[0049] Según una primera variante de realización ilustrada en las figuras 1 y 2, la parte activa móvil 51 está montada de manera que se pueda desplazar en translación siguiendo la dirección F en el momento de la apertura del medio de desconexión 30.

[0050] Según otra variante ilustrada en las figuras 3 a 5, la parte activa móvil 51 está montada de manera que se pueda desplazar en rotación alrededor de un eje de rotación 100 y siguiendo la dirección S en el momento de la apertura del medio de desconexión 30.

[0051] De manera preferente, la parte activa móvil 51 incluye un componente aislante 53 (u órgano de aislamiento) concebido para interponerse entre el medio de desconexión 30 y los medios de conexión 20 cuando el medio de desconexión 30 está en posición de apertura.

[0052] Según una variante de realización preferida ilustrada en las figuras 3 a 5, el componente aislante 53 está preferiblemente formado por una envoltura, adaptada de manera que rodee al menos parcialmente el medio de desconexión 30 y/o los medios de conexión 20 cuando el medio de desconexión 30 está en posición de apertura.

[0053] Según una primera variante no representada, la envoltura puede contener una parte central, por ejemplo plana, concebida para interponerse entre la lámina de desconexión 31 y el electrodo 21, y partes laterales preferiblemente curvas para revestir, al menos parcialmente, el electrodo 21 o la lámina de desconexión 31, aumentando de este modo la distancia de aislamiento entra estas dos piezas.

[0054] Según otra variante de realización ilustrada en las figuras 3 a 5, la envoltura está formada por un manguito 44 concebido para rodear, al menos parcialmente, la lámina de desconexión 31 o el electrodo 21.

[0055] De manera preferente, el manguito 44 presenta una sección transversal en forma de U y está delimitado lateralmente por tres paredes 44A, 44C, 44D y longitudinalmente por un fondo 44B. El conjunto de estas paredes delimita de este modo un alojamiento interior 45 que desemboca en una apertura 46 que permite al manguito 44 engancharse alrededor del electrodo 21, recubriéndolo de este modo (figura 5).

[0056] El manguito 44 está ventajosamente unido a un brazo 49 articulado, preferiblemente formado por una placa. De manera preferida, el manguito 44 forma parte del brazo 49, creando entonces con este último una sola y única pieza funcional. El manguito 44 sobresale ventajosamente desde la placa formada por el brazo 49. De este modo, las paredes 44A y 44C del manguito 44 se extienden considerablemente perpendiculares con respecto al brazo 49, formando de este modo el alojamiento interior 45 que se abre en el lado de la cara 10A del varistor 10. El brazo 49 está ventajosamente instalado móvil en rotación alrededor del eje de rotación 100, de manera que pueda girar alrededor de este eje por la acción de la fuerza de retorno ejercida por el medio de retorno elástico 70. El brazo 49 arrastra entonces simultáneamente el componente aislante 53 en un mismo movimiento de rotación.

[0057] Ventajosamente, el medio de retorno elástico 70 se extiende preferiblemente entre una primera extremidad fija 71, por ejemplo unida a la carcasa 60, y una segunda extremidad 72, fijada o apoyada en el brazo 49 y que puede desplazarse con este último dentro de la carcasa 60. Una vez que se libera la parte activa móvil 51 de la lámina de desconexión 31, el medio de retorno elástico 70 ejerce sobre el brazo 49 una fuerza motriz, arrastrando a este último en un movimiento de rotación alrededor del eje de rotación 100.

[0058] De manera particularmente ventajosa, el manguito 44 incluye una prolongación 47, considerablemente perpendicular a la cara 44C de dicho manguito. La prolongación 47 se interpone de este modo, en la posición de apertura, entre la lámina de desconexión 31 por una parte y una de las caras 10A del varistor 10 por otra parte, de manera que impide que el componente aislante 53 sea rodeado por un arco eléctrico.

[0059] De manera preferible, las caras opuestas 44A, 44C del manguito 44 pueden ser ventajosamente curvas, para adaptarse al movimiento de rotación del componente aislante 53. Esto permite particularmente ajustar de manera más precisa las dimensiones del alojamiento interior 45 a las dimensiones del electrodo 21.

[0060] En el caso de la variante ilustrada en las figuras 1 y 2, en la que la parte activa móvil 51 se desplaza en translación, el componente aislante 53 puede igualmente contener un manguito (no representado) susceptible de desplazamiento siguiendo una dirección considerablemente rectilínea vertical y paralela al plano de extensión de la cara 10A del varistor 10. El dispositivo puede entonces contener, según esta variante, medios de guiado (no representados) que permiten asegurar el guiado en translación de la parte activa móvil 51.

[0061] Según una característica particularmente ventajosa de la invención, las partes activas 51, 52 se montan para apoyarse una contra la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión 30, asegurando de este modo el estrangulamiento del arco eléctrico 40 (figura 2).

[0062] De manera preferida, la parte activa móvil 51 se apoya así contra la parte activa fija 52 en una interfaz de contacto 54, el arco eléctrico 40 queda entonces cortado entre dichas partes activas 51, 52, de una parte por la fuerza motriz FM ejercida por la parte activa móvil 51 por la acción del medio de retorno elástico 70, y por otra parte a causa de la fuerza de reacción R, considerablemente opuesta a la fuerza motriz FM, ejercida por la parte activa fija 52 (figuras 2, 2', 2").

[0063] La parte activa fija 52 puede ventajosamente estar formada por una lámina de material aislante, por ejemplo cerámica, saliendo 90° con respecto a una de las caras laterales de la carcasa 60 (figura 3). De este modo, en el momento de la apertura del medio de desconexión 30, la parte activa móvil 51 se desplaza en dirección a la parte activa fija 52 hasta que su parte frontal 55 se apoye contra dicha parte activa fija 52.

[0064] Con el fin de perfeccionar el contacto entre las partes activas fija 52 y móvil 51 y por lo tanto favorecer el corte del arco eléctrico 40, los medios de corte 50 tienen medios de contacto 56, aptos para asegurar un apoyo considerablemente estanco de las partes activas 51, 52 en la interfaz de contacto 54. Los medios de contacto 56 están de este modo ventajosamente dispuestos y adaptados para formar la interfaz de contacto 54 entre las partes activas 51, 52 cuando el medio de desconexión 30 está en posición de apertura (figura 2').

[0065] Los medios de contacto 56 están ventajosamente formados por un material considerablemente flexible, como un material elastómero, situado preferiblemente en la extremidad de una de las partes activas 51, 52. De manera preferida, el material que forma los medios de contacto 56 es suficientemente flexible para adaptarse a la forma de la parte activa 51 o 52 situada en frente. En particular, en el caso de las variantes de realización ilustradas en las figuras, los medios de contacto 56 están formados por un material suficientemente flexible para adaptarse, con estanqueidad, a la forma de la parte frontal 55 de la parte activa móvil 51. Los medios de contacto 56 pueden de este modo estar integrados estructuralmente en una de las partes activas 51, 52, formando entonces por ejemplo la extremidad de una parte activa 51, 52 pero también pueden estar formados por una capa de material flexible, dispuesta sobre la superficie de al menos una de las partes activas 51, 52, y eventualmente sobre la superficie de cada parte activa 51, 52.

[0066] Según otra variante preferida, los medios de contacto 56 pueden estar formados por una pieza independiente dispuesta sobre una de las partes activas 51, 52, por ejemplo sobre la parte activa fija 52, como se ilustra en las figuras.

[0067] Para limitar el fenómeno de rebote en el momento del apoyo de las partes activas 51, 52 una contra la otra, los medios de corte 50 tienen ventajosamente medios de amortiguación. Los medios de amortiguación están formados preferiblemente por un amortiguador 57 elástico y compresible que forma la interfaz de contacto 54 entra las partes activas 51, 52, y que es capaz, comprimiéndose, de almacenar la energía correspondiente al impulso de la parte activa móvil 51, impidiendo de este modo que esta última rebote contra la parte activa fija 52.

[0068] De manera preferida, y tal y como se ilustra en las figuras, los medios de contacto 56 y los medios de amortiguación están formados por un mismo amortiguador 57 elastómero. Al impedir el fenómeno de rebote, los medios de amortiguación permiten de este modo mejorar la eficacia del corte del arco eléctrico 40.

[0069] El apoyo de las partes activas 51, 52 le aparece al solicitante una solución técnica particularmente eficaz para asegurar el corte del arco eléctrico 40. Sin embargo es obviamente factible, sin salir del campo de la invención, que las partes activas 51, 52 no se apoyen directamente una contra la otra sino que estén montadas de manera que se crucen, preferiblemente con una pequeña holgura, en el momento de la apertura del medio de desconexión 30. En tal caso, las partes activas 51, 52 ejercen simultáneamente sobre el arco eléctrico 40 tensiones de corte considerablemente opuestas.

[0070] Según otro modo de realización de la invención, los medios de corte 50 incluyen medios de liberación de un gas, estos últimos están concebidos para generar flujos gaseosos <, <' suficientemente importantes para asegurar el corte del arco eléctrico 40 (figura 2', 2"). Los flujos gaseosos <, <' generados de este modo se dirigen hacia el arco eléctrico 40 siguiendo direcciones diferentes, preferiblemente centrípetas, y ejerciendo presiones mecánicas suficientes sobre el arco eléctrico para conseguir una reducción de su sección.

[0071] Según la variante preferida ilustrada en las figuras 2', 2", los medios de liberación están preferiblemente formados por al menos una de las partes activas 51, 52, la cual está compuesta de un material capaz de liberar un gas por efecto del calor generado por el arco eléctrico 40. La acción mecánica combinada de las partes activas 51, 52, por una parte, y de los flujos gaseosos <, <' por otra parte permite de este modo obtener una reducción particularmente eficaz de la sección del arco eléctrico.

[0072] Según la variante ilustrada en la figura 2', sólo una de las partes activas 51, 52, a saber, la parte activa móvil 51, forma los medios de liberación. De este modo, en el momento de su desplazamiento, la parte activa móvil 51 entra en contacto con el arco eléctrico 40, se calienta, al menos localmente, en la región situada cerca del arco. Este calentamiento libera flujos gaseosos <, que atacan directamente el arco eléctrico 40, por otra parte encajado entre la parte activa móvil 51 y la parte activa fija 52.

[0073] En una variante de realización ilustrada en la figura 2", cada parte activa 51, 52 está compuesta de un material que puede liberar un gas por efecto del calor, los medios de liberación permiten entonces, en esta configuración, generar flujos gaseosos <, <' considerablemente opuestos que permiten un ataque circunferencial y centrípeto del arco eléctrico 40 más eficaz aún que la configuración ilustrada en la figura 2'.

[0074] De manera preferida, el material utilizado para realizar los medios de liberación tendrá la capacidad de liberar, por efecto del calor, hidrógeno, gas conocido por sus propiedades de enfriamiento. El hidrógeno liberado podrá de este modo actuar sobre el arco eléctrico 40 no sólo ejerciendo una presión mecánica sobre este último, sino también enfriándolo. Al disminuir la temperatura y la sección del arco eléctrico 40, los medios de corte 50 según la invención permiten de este modo aumentar de manera significativa la impedancia del arco eléctrico 40, y por lo tanto reducir la intensidad de corriente canalizada por este último. Como ejemplo ilustrativo y no limitativo se podrá utilizar como material capaz de liberar un gas poliacetal o polioximetileno.

[0075] También es posible, sin salir del campo de la invención, que los medios de contacto 56 o de amortiguación estén igualmente hechos de un material capaz de liberar un gas. Este material deberá entonces, obviamente, presentar las propiedades suplementarias de elasticidad y de flexibilidad que confieren a los medios de contacto 56 o de amortiguación sus características funcionales.

[0076] La utilización de las partes activas 51, 52 como medios de liberación permite de este modo, a medida que estas últimas se aproximan una a la otra y al arco eléctrico 40, generar los flujos gaseosos <, <' convergentes hacia el arco eléctrico siguiendo direcciones diferentes, asegurando de este modo un corte más eficaz de este último. Sin embargo, obviamente es factible utilizar otros medios de liberación de un gas, distintos de las partes activas 51, 52, y esto sin salir del campo de la invención.

[0077] Sin embargo, este modo de realización preferente permite, con ayuda de las mismas piezas, aumentar la eficacia del corte mecánico del arco eléctrico 40 mediante la presión mecánica ejercida simultáneamente por una parte por los flujos gaseosos <, <' y por otra parte por las fuerzas motrices FM y de reacción R. Este tipo de disposición permite por lo tanto, con un número mínimo de piezas, acelerar la desconexión efectiva del componente de protección 10 asegurando una extinción rápida del arco eléctrico 40 posiblemente formado.

[0078] La presente invención se refiere igualmente a un procedimiento de mejora de la capacidad de corte de un dispositivo de protección 1 de una instalación eléctrica contra sobretensiones, en el que puede formarse un arco eléctrico 40 en el momento de la desconexión del dispositivo de protección 1 frente a la instalación eléctrica.

[0079] En el sentido de la invención, el procedimiento incluye ventajosamente una etapa (a) de corte del arco eléctrico 40, durante la cual se ataca, preferiblemente simultáneamente, el arco eléctrico siguiendo al menos dos direcciones diferentes, preferiblemente opuestas, para reducir su sección.

[0080] Ventajosamente, la etapa (a) de corte incluye una fase de estrangulamiento del arco eléctrico 40 entre al menos dos partes activas 51, 52.

[0081] La etapa (a) de corte incluye además ventajosamente una fase de generación de flujos gaseosos <, <' de intensidades suficientemente importantes para asegurar el corte del arco eléctrico 40.

[0082] El procedimiento conforme a la invención incluye por último ventajosamente una etapa (b) de enfriamiento del arco eléctrico 40 que permite, al disminuir la temperatura del arco, aumentar la impedancia de este último y por lo tanto disminuir la intensidad de la corriente canalizada.

[0083] De manera preferente, las etapas (a) de corte y (b) de enfriamiento se efectúan simultáneamente, con medios comunes de liberación de un gas.

[0084] El funcionamiento del dispositivo de protección 1 conforme a la invención se describe con respecto a las variantes preferidas representadas en las figuras 1 a 5.

[0085] Cuando se produce una sobretensión de amplitud suficiente, el dispositivo de protección 1, instalado en derivación con respecto a la instalación eléctrica, se convierte en pasante y canaliza a tierra la corriente de sobretensión, preservando de este modo la instalación. Cuando una corriente de intensidad demasiado importante o una utilización prolongada provoca un calentamiento excesivo del dispositivo, la soldadura térmica que asegura la unión por contacto entre la lámina de desconexión 31 (o el medio de desconexión 30) y el electrodo 21 (o los medios de conexión 20) del componente de protección 10 se funde o se rompe. La lámina de desconexión 31 se aleja entonces, por efecto muelle, del electrodo 21, creando de este modo el espacio intersticial 11, formado por una cámara de aire aislante. Entonces puede formarse, simultáneamente a la apertura, un arco eléctrico 40 en el aire situado en el espacio intersticial 11, este arco eléctrico 40 se extiende entonces considerablemente longitudinal entre el electrodo 21 y la lámina de desconexión 31 tomando preferiblemente el camino más corto entra estas dos piezas.

[0086] Al apartarse, la lámina de desconexión 31 libera la parte activa móvil 51, inicialmente apoyada contra la lámina. Por la acción de la fuerza de retorno ejercida por el medio de retorno elástico 70, la parte activa móvil 51 es rechazada hacia la parte activa fija 52 hasta topar con esta última, por mediación de los medios de contacto 56. En particular, la parte frontal 55 de la parte activa móvil 51 se choca contra los medios de contacto 56 y/o de amortiguación que aseguran de este modo un apoyo firme, estanco y/o sin rebote de las partes activas 51, 52 una contra la otra. En el momento de la aproximación mutua de las partes activas 51, 52, el espacio disponible para el arco eléctrico 40 se reduce, lo que tiene el efecto de estrangular y disminuir su sección, aumentando de este modo su impedancia. Cuando se ponen en contacto las partes activas 51, 52, el arco eléctrico 40 se corta entre estas últimas, lo que tiene como consecuencia una disminución aún más importante de su sección.

[0087] La parte frontal 55 de la parte activa móvil 51, situada cerca o en contacto con el arco eléctrico 40, ve aumentar su temperatura fuertemente y libera entonces flujos gaseosos < a intensidades y velocidades suficientemente elevadas para asegurar el corte del arco eléctrico 40. En la posición terminal ilustrada en la figura 2', el arco eléctrico 40 se corta de este modo, por una parte, entre la parte activa móvil 51 y la parte activa fija 52 y, por otra parte, entre los flujos gaseosos < convergentes hacia el arco eléctrico 40 en la interfaz de contacto 54 entre las partes activas 51, 52.

[0088] Tal y como se ilustra en las figuras 2', 2", el arco eléctrico 40 se encierra de este modo en una "mini cavidad" 58 donde es sometido, por una parte, a las fuerzas motriz FM y de reacción R de las partes activas 51, 52 de los medios de corte 50 y, por otra parte, a los flujos gaseosos convergentes <, <'.

[0089] Los gases liberados, preferiblemente hidrógeno, tienen igualmente el efecto de bajar la temperatura del arco eléctrico lo que junto con la disminución de su sección contribuye a aumentar su impedancia y a disminuir la intensidad de la corriente canalizada, de manera que se obtiene más rápidamente el aislamiento definitivo del componente de protección 10 frente a la instalación eléctrica.

[0090] El dispositivo de protección 1 conforme a la invención permite, por lo tanto, gracias a un montaje particularmente sencillo, robusto y fiable, asegurar una desconexión rápida y sistemática del componente de protección 10 en caso de degradación o de fallo de este último.

[0091] El dispositivo de protección 1 conforme a la invención presenta de este modo rendimientos claramente superiores a los dispositivos conocidos en términos de aislamiento y de desconexión.

[0092] El dispositivo de protección 1 conforme a la invención presenta igualmente una resistencia mejorada a la degradación y a la contaminación conductora generadas por el arco eléctrico 40, conservando de este modo durante más tiempo sus capacidades de aislamiento.

Posibilidad de aplicación industrial

[0093] La invención encuentra su aplicación industrial en la fabricación de dispositivos de protección contra sobretensiones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones que consta de:

-

al menos un componente de protección (10), provisto de medios de conexión (20) a la instalación eléctrica,

-

un medio de desconexión (30) del componente de protección (10) con respecto a la instalación eléctrica, adaptado para asegurar la desconexión de este último en los medios de conexión (20), y que se puede desplazar desde una posición de cierre hasta una posición de apertura, creando de este modo un espacio intersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20), pudiéndose formar entonces un arco eléctrico (40) en el espacio intersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20), y caracterizado por el hecho de que consta de

-

medios de corte (50) del arco eléctrico (40), adecuados para atacar el arco eléctrico (40) siguiendo al menos dos direcciones diferentes para reducir su sección, los medios de corte (50) constan de:

�

al menos dos partes activas (51, 52) aptas para aproximarse una a la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión (30), para asegurar, por cooperación mutua, el corte del arco eléctrico (40), las partes activas (51, 52) montadas de manera que se apoyen una contra la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión (30), asegurando de este modo el estrangulamiento del arco eléctrico (40), y

�

medios de contacto (56), aptos para asegurar un apoyo considerablemente estanco de las partes activas (51, 52), los medios de contacto (56) formados de un material considerablemente flexible situado en la extremidad de una de las partes activas (51, 52).
2.

Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) están adaptados para atacar el arco eléctrico (40) por acceso lateral siguiendo al menos dos direcciones (F1, F2) considerablemente opuestas.
3.

Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen al menos una parte activa móvil (51), capaz de desplazarse por el espacio intersticial (11) en el momento de la apertura del medio de desconexión (30) y provista de un componente aislante (41) concebido para interponerse entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20) cuando el medio de desconexión (30) está en posición de apertura.
4.

Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen al menos una parte activa fija (52), que forma tope cuando se encuentra con la parte activa móvil (51).
5.

Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen al menos dos partes activas móviles, aptas para acercarse una a la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión (30).
6.

Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por el hecho de que los medios de contacto (56) están dispuestos para formar la interfaz de contacto (54) entre las partes activas (51, 52) cuando el medio de desconexión (30) está en posición de apertura.
7.

Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por el hecho de que los medios de contacto (56) están hechos de un material elastómero.
8.

Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) constan de medios de amortiguación, aptos para impedir, en el momento del apoyo de las partes activas (51, 52), el rebote de una de dichas partes activas (51,52) con respecto a la otra.
9.

Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado por el hecho de que los medios de amortiguación están constituidos por un amortiguador (57) elástico que forma la interfaz de contacto (54) entre las partes activas (51, 52).
10.

Dispositivo según la reivindicación 9 caracterizado por el hecho de que los medios de contacto (56) y los medios de amortiguación están formados por un mismo amortiguador (57) elástico y flexible.
11.

Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) constan de medios de liberación de un gas, concebidos para generar flujos gaseosos (<, <') suficientemente importantes para asegurar el corte del arco eléctrico (40).
12.

Dispositivo según la reivindicación 11 caracterizado por el hecho de que al menos una de las partes activas (51, 52) está compuesta de un material capaz de liberar un gas por efecto del calor generado por el arco eléctrico (40), dicha parte activa forma entonces los medios de liberación.
13.

Dispositivo según la reivindicación 12 caracterizado por el hecho de que el gas es hidrógeno.
14.

Dispositivo según la reivindicación 12 o 13 caracterizado por el hecho de que el material es a base de poliacetal o de polioximetileno.
15.

Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que la parte activa móvil (51) y el medio de desconexión (30) se instalan uno con respecto al otro de tal manera que en el momento de la apertura del medio de desconexión (30), este último libera la parte activa móvil (51), autorizando de este modo el desplazamiento de esta última.
16.

Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen un medio de retorno elástico (70), instalado de manera que ejerce una fuerza de retorno elástico sobre la parte activa móvil (51) tendiendo a rechazarla hacia la otra parte activa (52).
17.

Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que la parte activa móvil (51) está montada de manera que pueda desplazarse en translación.
18.

Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que la parte activa móvil (51) está montada de manera que pueda desplazarse en rotación.
19.

Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que el componente aislante está formado por una envoltura, adaptada de manera que rodee, al menos parcialmente, el medio de desconexión (30) y/o los medios de conexión (20) cuando el medio de desconexión (30) está en posición de apertura.
20.

Dispositivo según la reivindicación 19 caracterizado por el hecho de que la envoltura está formada por un manguito (44) que presenta una sección transversal en forma de U.
21.

Procedimiento de mejora de la capacidad de corte de un dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones en el que se puede formar un arco eléctrico (40) en el momento de la desconexión del dispositivo de protección (1) frente a la instalación eléctrica, dicho procedimiento está caracterizado por el hecho de que dispositivo de protección es un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes y por el hecho de que el procedimiento incluye una etapa (a) de corte del arco eléctrico (40) durante la cual se ataca el arco eléctrico (40) siguiendo al menos dos direcciones diferentes para reducir su sección, la etapa (a) de corte incluye una fase de estrangulamiento del arco eléctrico (40) entre al menos dos partes activas (51, 52), en la que los medios de corte (50) tienen medios de contacto (56) aptos para asegurar un apoyo considerablemente estanco de las partes activas (51, 52), los medios de contacto (56) están formados por un material considerablemente flexible situado en la extremidad de una de las partes activas (51, 52).
22.

Procedimiento según la reivindicación 21 caracterizado por el hecho de que la etapa (a) de corte incluye una fase de generación de flujos gaseosos (<, <') de intensidades suficientemente importantes para asegurar el corte del arco eléctrico (40).
23.

Procedimiento según la reivindicación 21 o 22 caracterizado por el hecho de que incluye una etapa (b) de enfriamiento del arco eléctrico (40).