ES2467937T3 - Thermo-magnetic trip mechanism for switches - Google Patents
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Abstract
Un mecanismo termo-magnético de disparo (4, 4') para un interruptor eléctrico de potencia (2), que comprende un circuito eléctrico y un circuito magnético, ambos conectados mecánica y eléctricamente con el mecanismo de accionamiento (5) del interruptor, en el que el circuito magnético comprende un imán permanente (8) y elementos de un material magnéticamente suave conectado a sus polos, elementos que forman los yugos (9a, 9b) o (9a, 9b') del circuito, entre los que se sitúa la armadura del circuito magnético, siendo la armadura un electroimán, caracterizado por que el electroimán (10) está hecho con dos núcleos separables, uno fijo (10a) y el otro móvil (10b) o (10b'), conectados individualmente con el par respectivo de yugos (9a, 9b) o (9a, 9b') y que hacen contacto entre sí frontalmente en el estado cerrado del mecanismo de disparo (4, 4'), y están hechos de un material ferromagnético que cuando se calienta por encima de la temperatura de Curie (TC) cambia sus características ferromagnéticas a características paramagnéticas y las bobinas (11a, 11b) del electroimán (10) se bobinan sobre los elementos separables del núcleo (10a, 10b o 10b') en direcciones opuestas entre sí con respecto a los dos elementos separables.A thermo-magnetic trip mechanism (4, 4 ') for an electric power switch (2), comprising an electric circuit and a magnetic circuit, both mechanically and electrically connected to the actuator mechanism (5) of the switch, in the one that the magnetic circuit comprises a permanent magnet (8) and elements of a magnetically soft material connected to its poles, elements that form the yokes (9a, 9b) or (9a, 9b ') of the circuit, between which the armature of the magnetic circuit, the armature being an electromagnet, characterized in that the electromagnet (10) is made with two separable cores, one fixed (10a) and the other mobile (10b) or (10b '), individually connected with the respective pair of yokes (9a, 9b) or (9a, 9b ') and that make contact with each other frontally in the closed state of the firing mechanism (4, 4'), and are made of a ferromagnetic material that when heated above Curie temperature (CT) changes your face Ferromagnetic materials with paramagnetic characteristics and the coils (11a, 11b) of the electromagnet (10) are wound on the separable elements of the core (10a, 10b or 10b ') in opposite directions with respect to the two separable elements.
Description
Mecanismo de disparo termo-magnético para interruptores Thermo-magnetic trip mechanism for switches
La invención se refiere a un mecanismo de disparo termo-magnético para interruptores de protección de circuitos eléctricos en las redes de transmisión eléctrica, y en particular, para interruptores que protegen los circuitos eléctricos de los receptores de la energía eléctrica contra cortocircuitos o sobrecargas. The invention relates to a thermo-magnetic trip mechanism for electrical circuit protection switches in electrical transmission networks, and in particular, for switches that protect the electrical circuits of electric power receivers from short circuits or overloads.
Existen dispositivos comúnmente conocidos para el disparo de un interruptor que protege un circuito eléctrico, en el que se usan dos mecanismos independientes. Uno es un disparo electromagnético que reacciona a la aparición de una corriente de cortocircuito, es decir una corriente de un valor que excede en muchas veces el valor de la corriente nominal del dispositivo protegido. El otro es un elemento termo-bimetálico que reacciona ante la aparición de una corriente de sobrecarga, es decir una corriente que crece lentamente, de un valor que supera el valor de la corriente nominal del dispositivo protegido en no más de unas pocas docenas porcentuales. There are commonly known devices for triggering a switch that protects an electrical circuit, in which two independent mechanisms are used. One is an electromagnetic trip that reacts to the appearance of a short-circuit current, that is, a current of a value that often exceeds the value of the nominal current of the protected device. The other is a thermo-bimetallic element that reacts to the appearance of an overload current, that is to say a slowly growing current, of a value that exceeds the value of the nominal current of the protected device by no more than a few dozen percent.
La descripción de patente EP 1526560 describe un interruptor que comprende un disparo electromagnético y un disparo térmico que se sitúan en una carcasa común. El recorrido de la corriente principal del interruptor contiene los contactos del interruptor principal, un disparo electromagnético y un disparo térmico. El disparo electromagnético es la bobina en la corriente principal colocada en un núcleo magnético. Si fluye una corriente de cortocircuito a través del devanado de la bobina del recorrido principal, el disparo electromagnético provoca la apertura de los contactos del interruptor principal. Si tiene lugar una corriente de sobrecarga, el disparo térmico situado en el recorrido de corriente auxiliar activa un mecanismo de desconexión adicional que abre los contactos del interruptor principal. El disparo térmico es un circuito electromagnético que comprende un núcleo magnético, una bobina de corriente auxiliar colocada sobre el yugo del núcleo, una armadura magnética y un elemento termo-bimetálico o un imán permanente hecho de un material con permeabilidad magnética variable. La bobina de corriente calienta el elemento termo-bimetálico o el imán permanente, que después de alcanzar una temperatura adecuada provoca el movimiento de la armadura magnética que cierra el circuito magnético del disparo magnético y actúa el mecanismo de desconexión adicional para los contactos del interruptor principal. La solución presentada incluye dos mecanismos independientes para el disparo del interruptor, lo que complica el diseño del disparo y alarga el recorrido de la corriente del interruptor. Patent description EP 1526560 describes a switch comprising an electromagnetic trip and a thermal trip that are located in a common housing. The circuit breaker main circuit contains the main switch contacts, an electromagnetic trip and a thermal trip. The electromagnetic trip is the coil in the main current placed in a magnetic core. If a short-circuit current flows through the winding of the main path coil, the electromagnetic trip causes the main switch contacts to open. If an overload current occurs, the thermal trip located in the auxiliary current path activates an additional disconnection mechanism that opens the main switch contacts. The thermal trip is an electromagnetic circuit that comprises a magnetic core, an auxiliary current coil placed on the core yoke, a magnetic armor and a thermo-bimetallic element or a permanent magnet made of a material with variable magnetic permeability. The current coil heats the thermo-bimetallic element or the permanent magnet, which after reaching a suitable temperature causes the movement of the magnetic armor that closes the magnetic circuit of the magnetic trip and acts the additional disconnection mechanism for the contacts of the main switch . The solution presented includes two independent mechanisms for tripping the switch, which complicates the design of the trip and lengthens the circuit current path.
El documento WO-A-0243095 describe un mecanismo de disparo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación WO-A-0243095 describes a firing mechanism according to the preamble of claim
1. one.
La esencia del mecanismo termo-magnético de disparo para un interruptor eléctrico de potencia, comprende un circuito eléctrico y un circuito magnético, ambos conectados mecánica y eléctricamente con el mecanismo de accionamiento del interruptor, en el que el circuito magnético comprende un imán permanente y elementos hechos de un material magnéticamente suave conectado a sus polos, elementos que son los yugos del circuito entre los que se sitúa la armadura del circuito magnético, la armadura es un electroimán hecho con dos núcleos separables, uno fijo y el otro móvil, conectados individualmente con el par respectivo de yugos y que hacen contacto entre sí frontalmente en el estado cerrado del mecanismo de disparo. Los núcleos están hechos de un material ferromagnético que cuando se calienta por encima de la temperatura de Curie (TC) cambia sus características de ferromagnético a paramagnético. Las bobinas del electroimán se bobinan en direcciones opuestas entre sí sobre los elementos separados del núcleo con respecto a los dos elementos que pueden separarse. The essence of the thermo-magnetic trigger mechanism for an electric power switch comprises an electric circuit and a magnetic circuit, both mechanically and electrically connected to the switch actuation mechanism, in which the magnetic circuit comprises a permanent magnet and elements made of a magnetically soft material connected to its poles, elements that are the yokes of the circuit between which the armor of the magnetic circuit is located, the armor is an electromagnet made with two separable cores, one fixed and the other mobile, connected individually with the respective pair of yokes and that make contact with each other frontally in the closed state of the firing mechanism. The cores are made of a ferromagnetic material that when heated above the Curie temperature (CT) changes its characteristics from ferromagnetic to paramagnetic. The electromagnet coils are wound in opposite directions to each other on the separated elements of the core with respect to the two elements that can be separated.
Preferentemente, el núcleo móvil del electroimán se conecta permanentemente con el yugo del circuito magnético fijado mediante el pivote al polo del imán permanente. Preferably, the electromagnet's mobile core is permanently connected to the yoke of the magnetic circuit fixed by the pivot to the permanent magnet pole.
Preferentemente, un muelle de tensión de una fuerza de tensión más pequeña que la fuerza de atracción entre los elementos del núcleo del electroimán, que es generada por el imán permanente, se fijan al yugo fijado mediante el pivote a un polo del imán permanente. Preferably, a tension spring of a tension force smaller than the force of attraction between the elements of the electromagnet core, which is generated by the permanent magnet, is fixed to the yoke fixed by the pivot to a pole of the permanent magnet.
Alternativamente, el núcleo móvil del electroimán se conecta de modo deslizante con el yugo del circuito magnético, que se fija permanentemente al polo del imán permanente y se conecta permanentemente con un extremo de una barra de empuje situada en la abertura del yugo y que sobresale en el exterior de la superficie externa del yugo. Alternatively, the electromagnet's mobile core slidably connects with the yoke of the magnetic circuit, which is permanently fixed to the permanent magnet pole and permanently connected to one end of a push bar located in the yoke opening and protruding in the outside of the outer surface of the yoke.
Preferentemente, sobre la barra de empuje que sobresale en el exterior de la superficie externa del yugo se sitúa un muelle de tensión, uno de cuyos extremos reposa sobre la superficie externa del yugo y el otro extremo reposa sobre un elemento de resistencia fijado al otro extremo de la barra de empuje. La fuerza de expansión del muelle de tensión es más pequeña de la fuerza de atracción entre los núcleos del electroimán, generada por el imán permanente. Preferably, a tension spring is located on the thrust bar protruding outside the outer surface of the yoke, one of whose ends rests on the outer surface of the yoke and the other end rests on a resistance element fixed to the other end. from the push bar. The expansion force of the tension spring is smaller than the attractive force between the cores of the electromagnet, generated by the permanent magnet.
Preferentemente, el núcleo del electroimán está hecho de un material cuya temperatura de Curie TC varía desde 60 a 150 ºC. Preferably, the electromagnet core is made of a material whose Curie TC temperature ranges from 60 to 150 ° C.
Preferentemente, el núcleo del electroimán está hecho de polvo o aglomerado férrico, de materiales magnéticamente suaves, materiales súper-paramagnéticos en la forma de: polvos, aglomeraciones, suspensiones u otras formas de partículas ferromagnéticas en tamaños nanométricos o micrométricos, aleaciones o composiciones basadas en gadolinio, estructuras de Perovskite. Preferably, the electromagnet core is made of ferrous powder or agglomerate, of magnetically soft materials, super-paramagnetic materials in the form of: powders, agglomerations, suspensions or other forms of ferromagnetic particles in nanometric or micrometric sizes, alloys or compositions based on gadolinium, Perovskite structures.
Preferentemente, el número de las vueltas de las bobinas (11a, 11b) es diferente. Preferably, the number of turns of the coils (11a, 11b) is different.
Preferentemente, la bobina del electroimán situada sobre el núcleo fijo está conectada con ese núcleo por medio de una pasta o cemento térmicamente conductor. Preferably, the electromagnet coil located on the fixed core is connected to that core by means of a thermally conductive paste or cement.
La ventaja del mecanismo de disparo termo-magnético de acuerdo con la invención es un diseño simple que permite la sustitución de los dos mecanismos de disparo independientes por un mecanismo que reacciona tanto al cortocircuito como a una sobrecarga del circuito protegido. Esto da como resultado la simplificación del recorrido de la corriente en el interruptor de protección. El mecanismo de disparo es aplicable a interruptores que requieran pequeñas dimensiones del mecanismo de disparo y la simplificación del recorrido de la corriente englobado en el interruptor que protege un circuito eléctrico. The advantage of the thermo-magnetic trip mechanism according to the invention is a simple design that allows the replacement of the two independent trip mechanisms by a mechanism that reacts both to the short circuit and to an overload of the protected circuit. This results in the simplification of the current path in the protection switch. The trigger mechanism is applicable to switches that require small dimensions of the trigger mechanism and simplification of the current path encompassed in the switch that protects an electrical circuit.
La materia objeto de la invención se presenta como una realización en los dibujos en los que la fig. 1 muestra esquemáticamente el sistema de protección con un interruptor que incorpora el mecanismo de disparo de acuerdo con la presente invención, la fig. 2 -el mecanismo de disparo en estado cerrado en la primera realización de la invención, la fig. 3 -el mecanismo de disparo en estado abierto en la primera realización de la invención, la fig. 4 -el mecanismo de disparo en estado cerrado en la segunda realización de la invención y la fig. 5 -el mecanismo de disparo en estado abierto en la segunda realización de la invención. The subject matter of the invention is presented as an embodiment in the drawings in which fig. 1 schematically shows the protection system with a switch incorporating the firing mechanism according to the present invention, fig. 2 - the firing mechanism in the closed state in the first embodiment of the invention, fig. 3 - the firing mechanism in the open state in the first embodiment of the invention, fig. 4 -the firing mechanism in the closed state in the second embodiment of the invention and fig. 5 - the trigger mechanism in the open state in the second embodiment of the invention.
El sistema de protección comprende un origen de la potencia 1, un interruptor 2 y un receptor de la energía 6 protegido. El origen de la potencia 1 se conecta con el interruptor 2 a través de un conductor 3a y un mecanismo de disparo 4, 4’. El interruptor 2 se conecta eléctricamente con el receptor 6 protegido a través de un conductor 3b. El receptor 6 se conecta con el origen de la potencia 1 a través de un conductor 3c. El origen de la potencia 1, el conductor 3a, el mecanismo de disparo 4, 4’, el interruptor 2, el conductor 3b, el receptor 6 y el conductor 3c forman juntos un interruptor eléctrico cerrado. El mecanismo de disparo 4, 4’ se construye en la forma de un circuito magnético. El interruptor 2 se conecta con un elemento de accionamiento 5 conectado mecánicamente preferentemente con el mecanismo de disparo 4, 4’ y se conecta eléctricamente con el receptor 6 protegido. El interruptor 2, el elemento de accionamiento 5 y el mecanismo de disparo 4, 4’ se pueden situar en una carcasa común 7. The protection system comprises a source of power 1, a switch 2 and a protected energy receiver 6. The source of power 1 is connected to switch 2 through a conductor 3a and a trip mechanism 4, 4 ’. The switch 2 is electrically connected to the protected receiver 6 through a conductor 3b. The receiver 6 is connected to the source of the power 1 through a conductor 3c. The origin of the power 1, the conductor 3a, the firing mechanism 4, 4 ’, the switch 2, the conductor 3b, the receiver 6 and the conductor 3c together form a closed electrical switch. The trigger mechanism 4, 4 ’is constructed in the form of a magnetic circuit. The switch 2 is connected to an actuating element 5 mechanically connected preferably with the trigger mechanism 4, 4 ’and electrically connected to the protected receiver 6. The switch 2, the drive element 5 and the trigger mechanism 4, 4 ’can be placed in a common housing 7.
El mecanismo de disparo 4, 4’ contiene un imán permanente 8 cuyos polos se conectan con elementos, hechos de un material magnéticamente suave, que forman los yugos del circuito magnético del mecanismo de disparo, estando el primer yugo fijo 9a permanentemente conectado con el primer polo del imán permanente 8 y estando el segundo yugo móvil 9b conectado rotativamente con el segundo polo del imán permanente 8, como en la primera realización de la invención, o estando el primer yugo fijo 9a permanentemente conectado con el primer polo del imán permanente 8 y estando el segundo yugo fijo 9b’ permanentemente conectado con el segundo polo del imán permanente 8, como en la segunda realización de la invención. Los yugos 9a, 9b y 9b’ tienen la forma de placas hechas de un material magnéticamente suave que se sitúan en oposición entre sí. Entre los yugos 9a y 9b, o 9a y 9b’ se sitúa la armadura del circuito magnético del mecanismo de disparo 4, 4’, que es un electroimán 10 formado por dos núcleos 10a y 10b, en la primera realización de la invención, o 10a y 10b’ en la segunda realización de la invención. Unas bobinas eléctricas 11a y 11b que se conectan eléctricamente con el interruptor 2 y con el origen de la potencia 1 a través del conductor 3a, se bobinan en direcciones opuestas entre sí sobre los núcleos 10a y 10b, o sobre los núcleos 10a y 10b’. La bobina 11a se bobina directamente sobre el núcleo 10a o se fija por medio de un cemento térmicamente conductor o una pasta térmicamente conductora, que no se muestra en el dibujo. La bobina 11b se bobina sobre el núcleo 10b o 10b’ de tal manera que el núcleo se puede mover libremente en el interior de la bobina y la dirección de devanado de la bobina 11b sea opuesta a la dirección de devanado de la bobina 11a. Los núcleos 10a, 10b, 10b’ del electroimán están hechos de un material ferromagnético magnéticamente suave que tras superar la temperatura de Curie TC, cambia sus características de ferromagnético a paramagnético. En una temperatura por debajo de la temperatura de Curie TC los núcleos del electroimán 10a, 10b, 10b’ se comportan como ferromagnéticos y presentan un recorrido conveniente para el flujo magnético generado por el imán permanente 8, es decir tienen una baja reluctancia magnética. Cuando se supera la temperatura de Curie TC, el núcleo electromagnético 10a, 10b, 10b’ incrementa su reluctancia magnética y rompe el recorrido para el flujo magnético generado por el imán permanente 8. En el mecanismo de disparo 4, 4’ los núcleos 10a, 10b, 10b’ del electroimán 10 están hechos de un material ferromagnético cuya temperatura de Curie TC está dentro del intervalo de 60 ºC a 150 ºC. Los siguientes materiales tienen dichas propiedades: The firing mechanism 4, 4 'contains a permanent magnet 8 whose poles are connected with elements, made of a magnetically soft material, which form the yokes of the magnetic circuit of the firing mechanism, the first fixed yoke 9a being permanently connected with the first pole of the permanent magnet 8 and the second mobile yoke 9b being rotatably connected with the second pole of the permanent magnet 8, as in the first embodiment of the invention, or the first fixed yoke 9a being permanently connected to the first pole of the permanent magnet 8 and the second fixed yoke 9b 'being permanently connected to the second pole of the permanent magnet 8, as in the second embodiment of the invention. The yokes 9a, 9b and 9b ’are in the form of plates made of a magnetically soft material that stand in opposition to each other. Between the yokes 9a and 9b, or 9a and 9b 'is the armature of the magnetic circuit of the firing mechanism 4, 4', which is an electromagnet 10 formed by two cores 10a and 10b, in the first embodiment of the invention, or 10a and 10b 'in the second embodiment of the invention. Electric coils 11a and 11b that are electrically connected with the switch 2 and with the origin of the power 1 through the conductor 3a, are wound in opposite directions to each other on the cores 10a and 10b, or on the cores 10a and 10b ' . The coil 11a is wound directly on the core 10a or fixed by means of a thermally conductive cement or a thermally conductive paste, which is not shown in the drawing. The coil 11b is wound on the core 10b or 10b 'such that the core can move freely inside the coil and the winding direction of the coil 11b is opposite to the winding direction of the coil 11a. The cores 10a, 10b, 10b ’of the electromagnet are made of a magnetically soft ferromagnetic material that, after exceeding the Curie TC temperature, changes its characteristics from ferromagnetic to paramagnetic. At a temperature below the Curie TC temperature the electromagnet cores 10a, 10b, 10b ’behave as ferromagnetic and have a convenient path for the magnetic flux generated by permanent magnet 8, that is to say they have a low magnetic reluctance. When the Curie TC temperature is exceeded, the electromagnetic core 10a, 10b, 10b 'increases its magnetic reluctance and breaks the path for the magnetic flux generated by the permanent magnet 8. In the firing mechanism 4, 4' the cores 10a, 10b, 10b 'of the electromagnet 10 are made of a ferromagnetic material whose Curie TC temperature is in the range of 60 ° C to 150 ° C. The following materials have these properties:
- --
- materiales magnéticamente suaves en polvo o aglomerados férricos, es decir óxido de hierro, magnesio, níquel y zinc, para los que la temperatura de Curie TC es mayor de 60 ºC y menor de 150 ºC, magnetically soft powdered materials or ferrous agglomerates, that is iron oxide, magnesium, nickel and zinc, for which the temperature of Curie TC is greater than 60 ºC and less than 150 ºC,
- --
- súper-paramagnéticos, es decir polvos, materiales aglomerados, suspensiones u otras formas de hierro ferromagnético, cobalto, cromo, níquel, gadolinio en tamaños nanométricos o micrométricos, que muestran el super-paramagnetic, i.e. powders, agglomerated materials, suspensions or other forms of ferromagnetic iron, cobalt, chromium, nickel, gadolinium in nanometric or micrometric sizes, which show the
efecto de pasar del estado ferromagnético a paramagnético a la temperatura de Curie TC que es mayor de 60 ºC y menor de 150 ºC, effect of changing from the ferromagnetic to paramagnetic state at the Curie TC temperature that is greater than 60 ºC and less than 150 ºC,
- --
- aleaciones o compuestos basados en gadolinio, alloys or compounds based on gadolinium,
- --
- estructuras de Perovskite, por ejemplo cerámicas ferromagnéticas, es decir titanato de bario con una temperatura de Curie TC de aproximadamente 120 ºC. Perovskite structures, for example ferromagnetic ceramics, ie barium titanate with a Curie TC temperature of approximately 120 ° C.
En la primera realización de la invención el yugo fijo 9a se fija permanentemente a uno de los polos del imán permanente 8. El yugo móvil 9b se fija al otro polo del imán permanente 8 por medio de un pivote 12 de tal manera que el yugo 9b pueda girar dentro de un intervalo limitado alrededor del eje de rotación del pivote 12 sin perder contacto con el imán permanente 8. Los núcleos magnéticos 10a y 10b se sujetan permanentemente a los extremos libres de los yugos 9a y 9b de tal manera que en el estado cerrado del mecanismo de disparo 4, los extremos libres de los núcleos hacen contacto entre sí frontalmente. Sobre los núcleos 10a y 10b hay bobinas eléctricas 11a y 11b bobinadas en direcciones opuestas entre sí, preferentemente de hilo de cobre, que se conectan eléctricamente con el conductor 3a del interruptor 2. Las bobinas 11a, 11b se usan para generar un campo magnético en los núcleos 10a y 10b. Las direcciones de bobinado opuestas entre sí de las bobinas eléctricas 11a y 11b significan que la bobina 11a sobre el núcleo magnético 10a se bobina en una dirección, y la bobina 11b sobre el núcleo magnético 10b se bobina en la dirección opuesta, y debido a eso la bobina 11a magnetiza al núcleo 10a con la polarización magnética opuesta a la polarización magnética del núcleo 10b magnetizado por la bobina 11b. Los núcleos magnetizados en oposición se repelen entre sí y la fuerza de repulsión dependerá del valor de la corriente que fluye a través de las bobinas 11a y 11b. El imán permanente 8, los yugos 9a, 9b de un material magnéticamente suave y los núcleos 10a, 10b forman un circuito magnético que se cierra cuando los núcleos 10a y 10b hacen contacto entre sí, es decir en el estado cerrado del mecanismo de disparo 4. En el yugo móvil 9b se fija un muelle de tensión 13, uno de cuyos extremos se conecta permanentemente a la carcasa del interruptor, que no se muestra en el dibujo. Los núcleos magnéticos 10a y 10b pueden hacer contacto entre sí o desconectarse, dependiendo del cambio en la posición del yugo móvil 9b del circuito magnético que forma el recorrido magnético para el flujo magnético generado por el imán permanente 8. El flujo magnético cuyo origen es el imán permanente 8 genera una fuerza tal de atracción magnética que hace que el núcleo 10b del yugo móvil 9b atraiga y haga contacto frontalmente con el núcleo 10a del yugo fijo 9a del circuito magnético. La fuerza de tensión del muelle 13 sujeto al yugo móvil 9b contrarresta la fuerza de atracción magnética generada por el imán permanente 8. También, la fuerza de repulsión generada por los núcleos 10a y 10b contrarresta la fuerza de atracción magnética. Si la fuerza de tensión del muelle 13, comparable con la repulsión mutua de los núcleos 10a y 10b, es más pequeña que la fuerza de atracción magnética producida por el imán permanente 8, entonces el circuito magnético permanece cerrado, es decir permanece en el estado cerrado del mecanismo de disparo 4 – fig. 2. In the first embodiment of the invention, the fixed yoke 9a is permanently fixed to one of the poles of the permanent magnet 8. The mobile yoke 9b is fixed to the other pole of the permanent magnet 8 by means of a pivot 12 such that the yoke 9b can rotate within a limited range around the axis of rotation of the pivot 12 without losing contact with the permanent magnet 8. The magnetic cores 10a and 10b are permanently attached to the free ends of the yokes 9a and 9b such that in the state When the trigger mechanism 4 is closed, the free ends of the cores make contact with each other frontally. On the cores 10a and 10b there are electric coils 11a and 11b wound in opposite directions to each other, preferably of copper wire, which are electrically connected with the conductor 3a of the switch 2. The coils 11a, 11b are used to generate a magnetic field in cores 10a and 10b. The winding directions opposite each other of the electric coils 11a and 11b mean that the coil 11a on the magnetic core 10a is wound in one direction, and the coil 11b on the magnetic core 10b is wound in the opposite direction, and because of that the coil 11a magnetizes the core 10a with the magnetic polarization opposite to the magnetic polarization of the core 10b magnetized by the coil 11b. Opposite magnetized cores repel each other and the repulsive force will depend on the value of the current flowing through the coils 11a and 11b. The permanent magnet 8, the yokes 9a, 9b of a magnetically soft material and the cores 10a, 10b form a magnetic circuit that closes when the cores 10a and 10b make contact with each other, that is to say in the closed state of the firing mechanism 4 On the mobile yoke 9b a tension spring 13 is fixed, one of whose ends is permanently connected to the switch housing, which is not shown in the drawing. The magnetic cores 10a and 10b can make contact with each other or disconnect, depending on the change in the position of the mobile yoke 9b of the magnetic circuit that forms the magnetic path for the magnetic flux generated by the permanent magnet 8. The magnetic flux whose origin is the Permanent magnet 8 generates such a force of magnetic attraction that the core 10b of the mobile yoke 9b attracts and makes frontal contact with the core 10a of the fixed yoke 9a of the magnetic circuit. The tension force of the spring 13 attached to the mobile yoke 9b counteracts the magnetic attraction force generated by the permanent magnet 8. Also, the repulsive force generated by the cores 10a and 10b counteracts the magnetic attraction force. If the tension force of the spring 13, comparable with the mutual repulsion of the cores 10a and 10b, is smaller than the magnetic attraction force produced by the permanent magnet 8, then the magnetic circuit remains closed, that is, it remains in the state closed trigger mechanism 4 - fig. 2.
El principio de funcionamiento del mecanismo de disparo 4 de acuerdo con la primera realización de la invención depende del tipo del factor que produce la atracción del mecanismo de disparo que es diferente en el caso de la aparición de un cortocircuito que en el caso de la aparición de una sobrecarga del sistema protegido por el interruptor. The principle of operation of the trigger mechanism 4 according to the first embodiment of the invention depends on the type of the factor that produces the attraction of the trigger mechanism which is different in the case of the appearance of a short circuit than in the case of the appearance of a system overload protected by the switch.
En el caso de un cortocircuito el mecanismo de disparo 4 funciona de la siguiente manera. In the case of a short circuit, trip mechanism 4 works as follows.
Cuando fluye una corriente de cortocircuito a través de las bobinas 11a y 11b, la bobina 11a genera un campo magnético en el primer núcleo 10a del electroimán y la bobina 11b genera un campo magnético en el otro núcleo 10b del electroimán. Como ambas partes de las bobinas están bobinadas en direcciones opuestas entre sí, los campos magnéticos generados en ambos núcleos 10a y 10b, generados como resultado del flujo de la misma corriente, también estarán dirigidos en direcciones opuestas entre sí. Los campos magnéticos dirigidos en oposición en ambos núcleos se repelerán entre sí creando una fuerza de repulsión de los campos magnéticos, indicada en el dibujo por la flecha FC. Si la fuerza FC en ambos núcleos 10a y 10b es mayor que la fuerza de atracción magnética de estos núcleos generada por el imán permanente 8, indicada en el dibujo por la flecha FM, y reducida por la fuerza de la tensión del muelle 13, indicada en el dibujo por la flecha FS, entonces los núcleos 10a y 10b se repelerán entre sí, y el yugo móvil 9b junto con el núcleo 10b y la barra de empuje 15 girarán alrededor del eje de rotación del pivote 12 en un ángulo ! -fig. 3. La rotación del yugo 9b y el cambio en la posición de la barra de empuje 15 activan el accionador 5 del interruptor 2. When a short-circuit current flows through the coils 11a and 11b, the coil 11a generates a magnetic field in the first core 10a of the electromagnet and the coil 11b generates a magnetic field in the other core 10b of the electromagnet. Since both parts of the coils are wound in opposite directions to each other, the magnetic fields generated in both cores 10a and 10b, generated as a result of the flow of the same current, will also be directed in opposite directions to each other. The magnetic fields directed in opposition in both cores will repel each other creating a force of repulsion of the magnetic fields, indicated in the drawing by the arrow FC. If the force FC in both cores 10a and 10b is greater than the magnetic attraction force of these cores generated by the permanent magnet 8, indicated in the drawing by the arrow FM, and reduced by the force of the spring tension 13, indicated in the drawing by the arrow FS, then the cores 10a and 10b will repel each other, and the mobile yoke 9b together with the core 10b and the push bar 15 will rotate around the axis of rotation of the pivot 12 at an angle! -fig. 3. The rotation of the yoke 9b and the change in the position of the push bar 15 activate the actuator 5 of the switch 2.
En caso de sobrecarga el mecanismo de disparo 4 funciona de la siguiente manera In case of overload the trigger mechanism 4 works as follows
La corriente de carga fluye a través de las bobinas eléctricas 11a y 11b que están hechas de un conductor, por ejemplo hilo de cobre, de una resistencia específica. El flujo de la corriente de carga a través de las bobinas 11a y 11b da como resultado la pérdida de una potencia disipada en forma de calor. La cantidad de calor emitida depende de la intensidad de la corriente de carga del receptor 6. Un incremento en la intensidad de la corriente incrementa la cantidad de calor emitida lo que afecta al incremento en la temperatura de las bobinas 11a y 11b. Dado que las bobinas 11a y 11b se bobinan sobre los núcleos 10a y 10b, estos núcleos 10a y 10b se calientan debido a ello. Una corriente de carga mayor que la corriente nominal calentará los núcleos 10a y 10b más fuertemente. Si la temperatura de los núcleos 10a, 10b crece por encima de la temperatura de Curie TC, los núcleos 10a, 10b pasarán The charging current flows through the electric coils 11a and 11b which are made of a conductor, for example copper wire, of a specific resistance. The flow of the charging current through the coils 11a and 11b results in the loss of a power dissipated in the form of heat. The amount of heat emitted depends on the intensity of the charging current of the receiver 6. An increase in the intensity of the current increases the amount of heat emitted which affects the increase in the temperature of the coils 11a and 11b. Since the coils 11a and 11b are wound on the cores 10a and 10b, these cores 10a and 10b are heated due to it. A load current greater than the nominal current will heat the cores 10a and 10b more strongly. If the temperature of the cores 10a, 10b grows above the Curie TC temperature, the cores 10a, 10b will pass
del estado ferromagnético al estado paramagnético, incrementando la reluctancia del circuito magnético a través del que se cierra el flujo magnético generado por el imán permanente 8. En consecuencia, el flujo magnético generado por el imán permanente 8 disminuye y la fuerza de atracción magnética de los núcleos 10a y 10b, indicada en el dibujo por la flecha FM, disminuye. Si la fuerza FM es menor que la fuerza de tensión del muelle 13, indicada en el dibujo por la flecha FS, entonces el yugo móvil 9b junto con el núcleo 10b y la barra de empuje 15 girarán alrededor del eje de rotación del pivote 12 en un ángulo ! -fig. 3. La rotación del yugo 9b y el cambio en la posición de la barra de empuje 15 activan el accionador 5 del interruptor 2. from the ferromagnetic state to the paramagnetic state, increasing the reluctance of the magnetic circuit through which the magnetic flux generated by the permanent magnet 8 is closed. Consequently, the magnetic flux generated by the permanent magnet 8 decreases and the magnetic attraction force of the Cores 10a and 10b, indicated in the drawing by the FM arrow, decrease. If the force FM is less than the tension force of the spring 13, indicated in the drawing by the arrow FS, then the mobile yoke 9b together with the core 10b and the push bar 15 will rotate around the axis of rotation of the pivot 12 in an angle! -fig. 3. The rotation of the yoke 9b and the change in the position of the push bar 15 activate the actuator 5 of the switch 2.
En la segunda realización de la invención, el yugo fijo 9a, hecho de un material magnéticamente suave, cuyo otro extremo se conecta permanentemente con el núcleo 10a, se conecta permanentemente a un polo del imán permanente 8. El otro polo del imán permanente 8 se conecta permanentemente con el segundo yugo fijo 9b’. En el yugo 9b’ hay una abertura 14 a través de la que se mueve el núcleo móvil 10b’. El flujo magnético, cuyo origen es el imán permanente 8, genera una fuerza tal de atracción magnética que el núcleo móvil 10b’ del yugo fijo 9b’ es atraído y hace contacto frontalmente con el núcleo fijo 10a del yugo 9a del circuito magnético. En dicho caso se forma un circuito magnético cerrado para el flujo generado por el imán permanente 8. El núcleo 10b’ tiene un elemento mecánico 15 sujeto a él, en la forma de una barra de empuje o una barra de tensión sobre la que se sitúa un muelle de expansión 16. Reposando uno de los extremos del muelle de expansión sobre la superficie externa del yugo 9b’ y el otro extremo reposando sobre un elemento de resistencia 17 fijo al otro extremo de la barra de empuje In the second embodiment of the invention, the fixed yoke 9a, made of a magnetically soft material, the other end of which is permanently connected to the core 10a, is permanently connected to one pole of the permanent magnet 8. The other pole of the permanent magnet 8 is permanently connects with the second fixed yoke 9b '. In yoke 9b ’there is an opening 14 through which the mobile core 10b’ moves. The magnetic flux, whose origin is the permanent magnet 8, generates such a force of magnetic attraction that the mobile core 10b "of the fixed yoke 9b" is attracted and makes frontal contact with the fixed core 10a of the yoke 9a of the magnetic circuit. In this case, a closed magnetic circuit is formed for the flow generated by the permanent magnet 8. The core 10b 'has a mechanical element 15 attached to it, in the form of a push bar or a tension bar on which it is placed an expansion spring 16. Resting one end of the expansion spring on the outer surface of the yoke 9b 'and the other end resting on a resistance element 17 fixed to the other end of the push bar
15. El elemento mecánico 15 transfiere la fuerza de expansión del muelle 16 que intenta mover el núcleo 10b’ hacia la abertura 14 en el yugo 9b’ y romper el circuito magnético del flujo magnético generado por el imán permanente 8. Si la fuerza de expansión del muelle 16 es más pequeña que la fuerza de atracción magnética producida por el imán permanente 8, el circuito magnético permanece cerrado, es decir en el estado cerrado del mecanismo de disparo 4’ 15. The mechanical element 15 transfers the expansion force of the spring 16 which attempts to move the core 10b 'towards the opening 14 in the yoke 9b' and break the magnetic circuit of the magnetic flux generated by the permanent magnet 8. If the expansion force of the spring 16 is smaller than the magnetic attraction force produced by the permanent magnet 8, the magnetic circuit remains closed, that is to say in the closed state of the firing mechanism 4 '
– fig. 4. - fig. Four.
El principio de funcionamiento del mecanismo de disparo 4’ de acuerdo con la segunda realización de la invención depende del tipo del factor que provoca la acción del mecanismo de disparo que es diferente en el caso de la aparición de un cortocircuito y en el caso de la aparición de una sobrecarga en el sistema protegido por el interruptor. The principle of operation of the trip mechanism 4 'according to the second embodiment of the invention depends on the type of the factor that causes the action of the trigger mechanism that is different in the case of the appearance of a short circuit and in the case of the occurrence of an overload in the system protected by the switch.
En el caso de un cortocircuito el mecanismo de disparo 4’ funciona de la siguiente manera. In the case of a short circuit the trigger mechanism 4 ’works as follows.
Cuando fluye la corriente de cortocircuito a través de las bobinas 11a y 11b, la bobina 11a genera un campo magnético en el primer núcleo 10a del electroimán y la bobina 11b genera un campo magnético en el otro núcleo 10b’ del electroimán. Dado que ambas partes de las bobinas están bobinadas en direcciones opuestas entre sí, los campos magnéticos generados en ambos núcleos 10a y 10b’, generados como resultado del flujo de la misma corriente, también estarán dirigidos en direcciones opuestas entre sí. Los campos magnéticos dirigidos en oposición en ambos núcleos se repelerán entre sí creando una fuerza de repulsión de los campos magnéticos, indicada en el dibujo por la flecha FC. Si la fuerza FC en ambos núcleos 10a y 10b’ es mayor que la fuerza de atracción magnética generada por el imán permanente 8, indicada en el dibujo por la flecha FM, y reducida por la fuerza de expansión del muelle 16, indicada en el dibujo por la flecha FS, los núcleos 10a y 10b’ se repelerán entre sí, y el núcleo móvil 10b’ se moverá una distancia x indicada en el dibujo, hacia la abertura 14 moviendo al mismo tiempo la barra de empuje 15 al exterior del mecanismo de disparo 4’ – fig. 5. El desplazamiento de la barra de empuje 15 en la distancia x activa el accionador 5 del interruptor 2. When the short-circuit current flows through the coils 11a and 11b, the coil 11a generates a magnetic field in the first core 10a of the electromagnet and the coil 11b generates a magnetic field in the other core 10b ’of the electromagnet. Since both parts of the coils are wound in opposite directions to each other, the magnetic fields generated in both cores 10a and 10b ’, generated as a result of the flow of the same current, will also be directed in opposite directions to each other. The magnetic fields directed in opposition in both cores will repel each other creating a force of repulsion of the magnetic fields, indicated in the drawing by the arrow FC. If the force FC in both cores 10a and 10b 'is greater than the magnetic attraction force generated by the permanent magnet 8, indicated in the drawing by the arrow FM, and reduced by the expansion force of the spring 16, indicated in the drawing by the arrow FS, the cores 10a and 10b 'will repel each other, and the mobile core 10b' will move a distance x indicated in the drawing, towards the opening 14 while moving the push bar 15 outside the mechanism of 4 'shot - fig. 5. The movement of the push bar 15 in the distance x activates the actuator 5 of the switch 2.
En caso de sobrecarga el mecanismo de disparo 4’ funciona de la siguiente manera In case of overload the trigger mechanism 4 ’works as follows
La corriente de carga fluye a través de las bobinas eléctricas 11a y 11b, que están hechas de un conductor, por ejemplo hilo de cobre, de una resistencia específica. El flujo de la corriente de carga a través de las bobinas 11a y 11b da como resultado la pérdida de una potencia disipada en forma de calor. La cantidad de calor emitida depende de la intensidad de la corriente de carga del receptor 6. Un incremento en la intensidad de la corriente incrementa la cantidad de calor emitida lo que afecta al incremento en la temperatura de las bobinas 11a y 11b. Dado que las bobinas 11a y 11b se bobinan sobre los núcleos 10a y 10b’, los núcleos 10a y 10b’ se calientan debido a ello. Una corriente de carga mayor que la corriente nominal calentará los núcleos 10a y 10b’ más fuertemente. Si la temperatura de los núcleos 10a, 10b’ crece por encima de la temperatura de Curie TC, los núcleos 10a, 10b’ pasarán del estado ferromagnético al estado paramagnético, incrementando la reluctancia del circuito magnético a través del que se cierra el flujo magnético generado por el imán permanente 8. En consecuencia, el flujo magnético generado por el imán permanente 8 disminuye y la fuerza de atracción magnética de los núcleos 10a y 10b’, indicada en el dibujo por la flecha FM, disminuye. Si la fuerza FM es menor que la fuerza de expansión del muelle 16, indicada en el dibujo por la flecha FS, el núcleo móvil 10b’ se moverá en una distancia x en el dibujo, hacia la abertura 14, moviendo al mismo tiempo la barra de empuje 15 al exterior del mecanismo de disparo 4’ – fig. 5. El desplazamiento de la barra de empuje 15 en la distancia x activa el accionador 5 del interruptor 2. The charging current flows through the electric coils 11a and 11b, which are made of a conductor, for example copper wire, of a specific resistance. The flow of the charging current through the coils 11a and 11b results in the loss of a power dissipated in the form of heat. The amount of heat emitted depends on the intensity of the charging current of the receiver 6. An increase in the intensity of the current increases the amount of heat emitted which affects the increase in the temperature of the coils 11a and 11b. Since coils 11a and 11b are wound on cores 10a and 10b ’, cores 10a and 10b’ heat up due to this. A load current greater than the nominal current will heat cores 10a and 10b ’more strongly. If the temperature of the cores 10a, 10b 'grows above the Curie TC temperature, the cores 10a, 10b' will pass from the ferromagnetic state to the paramagnetic state, increasing the reluctance of the magnetic circuit through which the generated magnetic flux is closed by the permanent magnet 8. Consequently, the magnetic flux generated by the permanent magnet 8 decreases and the magnetic attraction force of the cores 10a and 10b ', indicated in the drawing by the arrow FM, decreases. If the force FM is less than the expansion force of the spring 16, indicated in the drawing by the arrow FS, the mobile core 10b 'will move at a distance x in the drawing, towards the opening 14, while moving the bar thrust 15 outside the trip mechanism 4 '- fig. 5. The movement of the push bar 15 in the distance x activates the actuator 5 of the switch 2.
Para ambas realizaciones, los yugos 9a, 9b y 9b’ pueden tomar una forma diferente que la descrita en el ejemplo de la realización de la invención. Los yugos 9a, 9b y 9b’ pueden ser parte del imán permanente 8, es decir sus polos, o pueden formar núcleos magnéticos adecuadamente conformados del electroimán 10. Las bobinas individuales 11a, 11b bobinadas sobre los núcleos 10a, 10b y 10b’ pueden tener diferentes números de vueltas dependiendo de las necesidades funcionales del mecanismo de disparo 4, 4’. For both embodiments, the yokes 9a, 9b and 9b ’can take a different form than that described in the example of the embodiment of the invention. The yokes 9a, 9b and 9b 'can be part of the permanent magnet 8, that is to say their poles, or they can form suitably shaped magnetic cores of the electromagnet 10. The individual coils 11a, 11b wound on the cores 10a, 10b and 10b' can have different numbers of turns depending on the functional needs of the trigger mechanism 4, 4 '.
Claves de los dibujos Keys to the drawings
5 1 -origen de la potencia 2 -interruptor 3a, 3b, 3c -conductores eléctricos 4, 4’ -mecanismo de disparo 5 -accionador del interruptor 5 1 -power source 2-switch 3a, 3b, 3c-electrical conductors 4, 4 ’-trigger mechanism 5 - switch actuator
10 6 -receptor de la energía -carga 7 -carcasa del interruptor 8 -imán permanente 9a, 9b’ -yugo fijo del circuito magnético 9b -yugo móvil del circuito magnético 10 6 -power receiver -charge 7-switch housing 8 -permanent magnet 9a, 9b ’-fixed magnetic circuit yoke 9b -mobile magnetic circuit yoke
15 10 -electroimán 10a -núcleo fijo del imán 10b, 10b’ -núcleos móviles del electroimán 11a, 11b -bobinas del electroimán 12 -pivote 15 10 -electromagnet 10a -fixed magnet core 10b, 10b ’-mobile electromagnet cores 11a, 11b -coil electromagnet coils 12 -pivot
20 13 -muelle de tensión 14 -abertura en el yugo 9b’ 15 -elemento mecánico -barra de empuje 16 -muelle de expansión 17 -elemento de resistencia 20 13 - tension spring 14 - opening in yoke 9b ’15 - mechanical element - push bar 16 - expansion spring 17 - resistance element
25 FC -fuerza de repulsión de los campos magnéticos FM -fuerza de atracción de los núcleos magnéticos FS -fuerza de tensión o expansión del muelle 25 FC - FM magnetic field repulsion force - FS magnetic core attraction force - spring force or spring expansion
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