ES2626417T3 - Aparato de protección eléctrica que comprende al menos un módulo de corte controlado por un dispositivo de control con bobina electromagnética - Google Patents
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Abstract
Aparato de protección eléctrica que comprende al menos un módulo (2, 3) de corte montado sobre un soporte de montaje, y un dispositivo (1) de control con bobina electromagnética yuxtapuesto a uno de dichos módulos (2, 3), comprendiendo cada módulo (2, 3) de corte dos contactos (13, 15) de los cuales uno es móvil con respecto al otro entre una primera posición en la cual los contactos (13, 15) están cerrados y permiten el paso de la corriente y una posición abierta en la cual la corriente se interrumpe entre los contactos, y comprendiendo dicho dispositivo (1) de control una bobina (18) electromagnética apta para controlar la apertura o el cierre de los contactos(13, 15), estando la bobina (18) del dispositivo de control situada sustancialmente frente al (a los) punto(s) de contacto de los contactos del (de los) módulo(s) de corte, extendiéndose el eje (Y) denominado primero de la bobina (18) del dispositivo de control de forma sustancialmente perpendicular al plano de fijación mientras que el eje (los ejes) (X) del (de los) módulo(s) (2, 3) de corte se extiende(n) sustancialmente en paralelo al plano de fijación, extendiéndose el eje (Y) denominado primero sustancialmente en perpendicular al eje (a los ejes) (X) denominado(s) segundo(s), este aparato de protección eléctrica comprende una pantalla (22) magnética dispuesta en un plano sustancialmente perpendicular al plano del soporte de montaje, estando dicha pantalla (22) situada entre el dispositivo (1) de control y el módulo (2, 3) de corte más cercano de dicho dispositivo enfrentado a la bobina (18) del dispositivo (1) de control, y que comprende al menos una pieza (22) ferromagnética dimensionada de modo que recubra sustancialmente por completo la bobina del dispositivo de control, realizando dicha pieza el guiado magnético del arco (19) en cuanto se separan los contactos (13, 15) de manera que aumente la componente T de propulsión de la fuerza de Laplace que actúa sobre el arco (19) en cuanto se separan los contactos.
Description
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DESCRIPCION
Aparato de proteccion electrica que comprende al menos un modulo de corte controlado por un dispositivo de control con bobina electromagnetica
La presente invencion se refiere a un aparato de proteccion electrica que consta al menos de un modulo de corte montado sobre un soporte de montaje, y de un dispositivo de control con bobina electromagnetica yuxtapuesto a uno de dichos modulos, constando cada modulo de corte de dos contactos de los cuales uno es movil con respecto al otro entre una primera posicion en la cual los contactos estan cerrados y permiten el paso de la corriente y una posicion abierta en la cual la corriente se interrumpe entre los contactos, y constando dicho dispositivo de control de una bobina electromagnetica apta para controlar la apertura o el cierre de los contactos, estando la bobina del dispositivo de control situada sustancialmente frente al (a los) punto(s) de contacto de los contactos del (de los) modulo(s) de corte, extendiendose el eje denominado primero de la bobina del dispositivo de control sustancialmente de forma perpendicular al plano de fijacion mientras que el eje (los ejes) del (de los) modulo(s) de corte se extiende(n) sustancialmente en paralelo al plano de fijacion, extendiendose el eje denominado primero sustancialmente de forma perpendicular al eje (a los ejes) denominado(s) segundo(s).
Los aparatos de proteccion electrica tales como disyuntores de baja tension permiten de manera conocida en sf misma interrumpir la corriente electrica en un circuito electrico por separacion de los contactos de manera que se proteja a los bienes y a las personas de los efectos de las corrientes de cortocircuito.
La presente invencion se refiere de manera mas particular al campo de los disyuntores de proteccion de tipo ultraterminal asociados a unos auxiliares electromagneticos de control de apertura y de cierre.
En dichos aparatos, el arco electrico que nace al separar los contactos, esta sometido a la fuerza de Laplace que tiende a dirigirlo hacia la precamara. La asociacion de un auxiliar de control con bobina electromagnetica a un disyuntor bipolar tiene como efecto alterar el inicio de arco.
Esta alteracion se traduce a la vez en una perdida de la componente de la fuerza de propulsion de los arcos, y en un aumento muy importante de la componente lateral de la fuerza de Laplace. Este efecto se ve mucho mejor en el arco situado mas cerca del auxiliar. Este problema se plantea de manera mas particular durante los ensayos de resistencia electrica para unas corrientes de ensayo muy debiles. Tras un cierto numero de ciclos, se observa que las paredes laterales se pueden quemar y destruir provocando problemas de mal funcionamiento del disparador termico y el riesgo de contaminacion de la zona de los contactos. Un analisis mas profundo muestra que hay un lado especial en el que se produce esta destruccion, lo que hace suponer que la fuerza de Laplace se desvfa lateralmente. Las investigaciones llevadas a cabo muestran la complejidad del impacto en el inicio de arco y la interactividad del conjunto de los elementos que constituyen el disyuntor; en particular, el fuerte impacto electromagnetico de la bobina de control remoto.
El control remoto degrada el corte y la resistencia electrica por el campo electromagnetico que crea su bobina. El documento EP 0 508 846 A1 describe dicho aparato de proteccion electrica. En este aparato la placa 23 esta situada por debajo de la bobina 16 del dispositivo de control.
La presente invencion resuelve estos problemas y propone un aparato de proteccion electrica de diseno simple en el cual las caractensticas de corte se mejoran, en particular mediante un aumento de la componente de la fuerza de propulsion que actua sobre el arco durante el corte.
Con este fin, la presente invencion tiene por objeto un aparato de proteccion electrica segun la reivindicacion 1.
Segun una caractenstica particular, la bobina del dispositivo de control, en una vista de frente del aparato, se enrolla en un sentido de devanado opuesto al sentido de devanado del (de las) bobina(s) del (de los) modulo(s) de corte, viendose este ultimo sentido de devanado desde la parte superior del aparato.
Segun otra caractenstica, el sentido de devanado de la bobina del dispositivo de control es en el sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que la (las) bobina(s) del (de los) modulo(s) de corte se enrolla(n) en un sentido de las agujas del reloj.
Segun otra caractenstica, dicha pantalla presenta una forma de cruz que consta de dos alas denominadas primeras que se extienden siguiendo la altura del aparato de forma sustancialmente perpendicular a la direccion longitudinal del rail, y de dos alas denominadas segundas que se extienden siguiendo la direccion longitudinal del rail, estando situada la parte que consta de estas segundas alas asf como de dicha parte central que junta estas dos alas sustancialmente enfrentada a la bobina del dispositivo de control de manera que la recubra sustancialmente por completo.
Segun otra caractenstica, dicha pantalla presenta un espesor comprendido entre 0,5 y 1,2 mm.
Segun otra caractenstica, la pantalla magnetica se posiciona intercalada entre la envolvente del dispositivo de control y la del modulo de corte contiguo.
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Segun otra caractenstica, este aparato consta de unos medios de posicionamiento previo de dicha pantalla con respecto a la caja del dispositivo de control o a la caja del modulo de corte, constando estos medios de dos pasadores de centrado previstos en una de las cajas que cooperan con unos orificios previstos en la otra de las cajas, o bien una nervadura periferica realizada en una de dichas cajas.
Segun otra caractenstica, este aparato de proteccion electrica es un disyuntor de baja tension.
Segun otra caractenstica, este dispositivo de control es un dispositivo de control a distancia.
Segun otra caractenstica, este aparato es un disyuntor de baja tension bipolar que consta de dos modulos de corte.
Pero se mostraran mejor otras ventajas y caractensticas de la invencion en la descripcion detallada que viene a continuacion y se refiere a los dibujos adjuntos dados unicamente a tftulo de ejemplo y en los que:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un disyuntor de proteccion electrica bipolar asociado a un auxiliar electromagnetico de control de apertura y de cierre de los contactos de dicho disyuntor, segun la invencion;
- la figura 2 es una vista esquematica de frente, que ilustra para un disyuntor segun la tecnica anterior del mismo
tipo que el de la figura 1, las bobinas electromagneticas de un dispositivo de control auxiliar y de los modulos de
corte, asf como la trayectoria del arco electrico durante la separacion de los contactos;
- la figura 3 es una vista en perspectiva, que ilustra de manera esquematica, la parte inferior de un disyuntor segun la figura 2;
- la figura 4 es una vista en perspectiva que ilustra de izquierda a derecha un dispositivo de control auxiliar, una grna magnetica y unos modulos de corte;
- la figura 5 es una vista similar a la figura 4, tras el montaje de la grna magnetica sobre el disyuntor; y
- la figura 6 es una vista en perspectiva que ilustra un disyuntor segun la invencion despues de fijar los modulos de
corte sobre el disyuntor;
- la figura 7 es una vista en seccion del disyuntor segun dicha invencion, en un plano paralelo al plano del soporte de montaje;
- la figura 8 es una vista parcial en perspectiva, que ilustra la bobina del dispositivo de control auxiliar, la grna magnetica segun la invencion y los modulos de corte;
- la figura 9 es una vista similar a la figura 2, que ilustra el arco electrico en el caso de un disyuntor segun la invencion.
En la figura 1, se ve un disyuntor D electrico de baja tension modular y bipolar segun la invencion que consta de izquierda a derecha de un dispositivo 1 de control a distancia y de dos modulos 2, 3 de corte, estando el dispositivo y los modulos alojados dentro de unas cajas modulares aptas para fijarse una junto a la otra sobre un rail de montaje (no representado). Cada caja consta de una cara 4 trasera de fijacion en el rafl, de dos caras 5, 6 principales por las cuales las cajas se acoplan de dos en dos, de una cara delantera 7 que forma una nariz, de una cara superior 8 y de una cara inferior 9, constando dichas caras de unos bornes 10 de entrada y 11 de salida del aparato.
De manera conocida en sf misma, cada modulo 2, 3 de corte consta de un dispositivo de disparo magnetico apto para controlar la apertura de los contactos en caso de cortocircuito en el circuito que hay que proteger, asf como de un dispositivo de disparo termico apto para provocar la apertura de los contactos en caso de sobrecarga en el circuito.
Como se ilustra de manera mas particular en la figura 8, cada dispositivo de disparo magnetico consta de una bobina 12 atravesada por la corriente que hay que vigilar y conectada electricamente al contacto 13 fijo, estando dicha bobina atravesada por una varilla 14 de accionamiento apta para accionar el contacto movil 15 en caso de cortocircuito. El contacto fijo 13 y el contacto 15 movil estan situados dentro de un espacio 16 llamado precamara en el cual se forma el arco electrico antes de desplazarlo hacia una camara 17 de corte.
El dispositivo 1 de control a distancia consta principalmente de una bobina 18 electromagnetica apta para actuar sobre los contactos 13, 15 de manera que provoque su apertura o su cierre.
En la figura 2, en un disyuntor D bipolar asociado a un auxiliar 1 de control con bobina electromagnetica segun la tecnica anterior, el arco 19 electrico en el inicio se desvfa lateralmente como se ha explicado con anterioridad, lo que conduce a una posible destruccion de las paredes 20 laterales de la caja correspondiente. En esta realizacion ilustrada tambien en la figura 3, la componente L lateral de la fuerza de Laplace es muy importante con respecto a la componente T de propulsion.
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Como se puede ver en las figuras 3 y 7 a 9, las bobinas 12, 21 de los modulos 2, 3 de corte estan sustancialmente en un mismo plano paralelo al plano del soporte de montaje, extendiendose el eje X de las bobinas de los modulos 2, 3 de corte sustancialmente de forma perpendicular al eje Y de la bobina del dispositivo de control.
Como se ilustra en las figuras 4 a 9, y de conformidad con la invencion, una pieza 22 con forma de placa realizada en un material ferromagnetico, que presenta una forma general de cruz, se interpone entre el dispositivo 1 de control y el modulo 2 de corte mas cercano que tiene asociado. Esta pieza consta de una parte 23 central desde la cual se extienden dos alas 24, 25 de forma sustancialmente perpendicular a la direccion Z longitudinal del soporte de montaje y dos alas 26, 27 que se extienden sustancialmente en paralelo a esta direccion. Esta parte 23 central asf como las dos alas 26, 27 que se extienden sustancialmente en paralelo a dicha direccion Z longitudinal, estan dimensionadas de manera que recubran sustancialmente por completo a la bobina 18 del dispositivo 1 de control.
Como se ilustra en la figura 5, esta pieza 22 se posiciona intercalada entre las envolventes del dispositivo 1 de control y la de los modulos 2, 3 de corte.
El posicionamiento previo de la pieza se realiza por medio de dos pasadores 28, 29 de centrado previstos sobre la envolvente del disyuntor destinados a cooperar con unos orificios 30, 31 previstos en la placa 22. Otra realizacion de este posicionamiento previo podna consistir en un nervado periferico previsto en una u otra de las envolventes y destinado a recibir dicha placa 22.
Esta pieza esta destinada a constituir una grna magnetica para el arco y se mantiene en la posicion definitiva mediante el ensamblado del dispositivo 1 de control sobre el disyuntor constituido por los dos modulos 2, 3 tal como se ilustra en las figuras 6 y 7.
Tambien hay que senalar la presencia, tal como se ilustra en la figura 5, en el lado de la placa 22, de una muesca 32 destinada a permitir el paso de los medios de fijacion de la bobina 18 del dispositivo 1 de control.
El espesor de la placa no debe ser demasiado importante, con el fin de que este no constituya un blindado cuya funcion sena detener el flujo, sino que asegure por el contrario la funcion de guiado magnetico.
Este espesor estara, por lo tanto, de manera ventajosa, comprendido entre 0,5 y 1,2 mm, con un valor preferente de 1 mm.
Aunque la funcion principal de esta placa no es realizar un blindado, hay que senalar que la forma en cruz de esta placa permitira mejorar el blindado de esta ultima.
Segun la invencion tambien, la bobina 18 de control del dispositivo 1 de control se enrolla, en una vista de frente de los aparatos, en un sentido a opuesto al sentido b de bobinado de las bobinas 12, 21 de los modulos 2, 3 de corte, en una vista desde arriba de estos ultimos.
Al ser habitualmente el sentido de bobinado de los disyuntores el sentido de las agujas del reloj en una vista desde arriba, el sentido de devanado de la bobina 18 de control del dispositivo 1 de control sera, por lo tanto, de manera ventajosa el sentido contrario a las agujas del reloj.
En funcionamiento, durante la separacion de los contactos 13, 15, esta grna magnetica constituida por dicha placa 22, permite canalizar las lmeas de flujo magneticas y crea, en el punto de separacion de los contactos, unas condiciones mas favorables para el inicio de arco, lo que permite rectificar este ultimo de manera que se vuelva a centrar tal como se ilustra en la figura 9.
La invencion permite obtener un efecto electromagnetico que consiste en una reduccion de la componente L lateral de la danina fuerza de Laplace del orden de un 75 % en el arco del modulo de corte mas cercano a la bobina de control remoto. De este modo, se obtiene un aumento de la componente T de propulsion para cada uno de los arcos producidos respectivamente por los diferentes modulos de corte, volviendose esta componente incluso mas importante que en un disyuntor sin dispositivito de control asociado. Este aumento con respecto a un disyuntor sin dispositivo de control auxiliar asociado es de un 20 % en el arco mas alejado del dispositivo de control remoto y del orden de un 2.000 % en el arco mas cercano a la bobina del electroiman. El dispositivo de control auxiliar puede, por tanto, considerarse como un dispositivo complementario de soplado de arco.
Por lo tanto, se ha realizado por medio de la invencion un aparato de proteccion electrica en el cual un dispositivo de control asociado ya no degrada el corte de los modulos de corte a los cuales esta asociado, ni la resistencia por el campo electrico creado por su bobina. Las superficies de las paredes laterales de los modulos de corte ya no se degradan.
Estos resultados se obtienen por medio de una solucion que consiste en asociar una grna magnetica de poco espesor a una convencion de bobinado particular de la bobina del dispositivo de control y de las bobinas de los actuadores de los polos.
La invencion se aplica de forma particular a los aparatos de corte electricos como unos disyuntores controlados por un dispositivo de control que constan de una bobina electromagnetica como un control remoto o un dispositivo de
deteccion diferencial, y de manera mas amplia a cualquier actuador equipado con auxiliares con bobina de control electromagnetica.
Por supuesto, la invencion no esta limitada a las formas de realizacion descritas e ilustradas las cuales unicamente se han dado a tftulo de ejemplo.
5 Es por ello que la pantalla podra estar constituida por una o varias piezas realizadas en un material ferromagnetico posicionadas en un plano vertical entre el electroiman y el modulo de corte mas cercano.
Claims (10)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Aparato de proteccion electrica que comprende al menos un modulo (2, 3) de corte montado sobre un soporte de montaje, y un dispositivo (1) de control con bobina electromagnetica yuxtapuesto a uno de dichos modulos (2, 3), comprendiendo cada modulo (2, 3) de corte dos contactos (13, 15) de los cuales uno es movil con respecto al otro entre una primera posicion en la cual los contactos (13, 15) estan cerrados y permiten el paso de la corriente y una posicion abierta en la cual la corriente se interrumpe entre los contactos, y comprendiendo dicho dispositivo (1) de control una bobina (18) electromagnetica apta para controlar la apertura o el cierre de los contactos(13, 15), estando la bobina (18) del dispositivo de control situada sustancialmente frente al (a los) punto(s) de contacto de los contactos del (de los) modulo(s) de corte, extendiendose el eje (Y) denominado primero de la bobina (18) del dispositivo de control de forma sustancialmente perpendicular al plano de fijacion mientras que el eje (los ejes) (X) del (de los) modulo(s) (2, 3) de corte se extiende(n) sustancialmente en paralelo al plano de fijacion, extendiendose el eje (Y) denominado primero sustancialmente en perpendicular al eje (a los ejes) (X) denominado(s) segundo(s), este aparato de proteccion electrica comprende una pantalla (22) magnetica dispuesta en un plano sustancialmente perpendicular al plano del soporte de montaje, estando dicha pantalla (22) situada entre el dispositivo (1) de control y el modulo (2, 3) de corte mas cercano de dicho dispositivo enfrentado a la bobina (18) del dispositivo (1) de control, y que comprende al menos una pieza (22) ferromagnetica dimensionada de modo que recubra sustancialmente por completo la bobina del dispositivo de control, realizando dicha pieza el guiado magnetico del arco (19) en cuanto se separan los contactos (13, 15) de manera que aumente la componente T de propulsion de la fuerza de Laplace que actua sobre el arco (19) en cuanto se separan los contactos.
- 2. Aparato de proteccion electrica segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el o cada modulo de corte comprende una bobina (12, 21) cuyo eje se extiende sustancialmente de forma perpendicular al eje de la bobina (18) del dispositivo (1) de control y sustancialmente en paralelo al plano de fijacion, y porque la bobina (18) del dispositivo (1) de control, en una vista de frente del aparato, esta devanada en un sentido (a) de devanado opuesto al sentido (b) de devanado del (de las) bobina(s) (12, 21) del (de los) modulo(s) (2, 3) de corte, viendose este ultimo sentido (b) de devanado desde la parte superior del aparato.
- 3. Aparato de proteccion electrica segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el sentido (a) de devanado de la bobina (18) del dispositivo (1) de control es el sentido contrario a las agujas del reloj, mientras que la (las) bobina(s) (12, 21) del (de los) modulo(s) (2, 3) de corte esta(n) devanada(s) en un sentido (b) de las agujas del reloj.
- 4. Aparato de proteccion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha pantalla (22) presenta una forma de cruz que comprende dos alas (24, 25) denominadas primeras que se extienden siguiendo la altura del aparato de forma sustancialmente perpendicular a la direccion Z longitudinal del rail, y dos alas (26, 27) denominadas segundas que se extienden en la direccion longitudinal del rail, estando situada la parte que comprende estas segundas alas (26, 27) asf como dicha parte (23) central que junta estas dos alas sustancialmente frente a la bobina (18) del dispositivo (1) de control de manera que la recubra sustancialmente por completo.
- 5. Aparato de proteccion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha pantalla (22) presenta un espesor comprendido entre 0,5 y 1,2 mm.
- 6. Aparato de proteccion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la pantalla (22) magnetica esta posicionada intercalada entre la envolvente del dispositivo (1) de control y la del modulo (2) de corte contiguo.
- 7. Aparato de proteccion electrica segun la reivindicacion 6, caracterizado porque comprende unos medios (28, 29, 30, 31) de posicionamiento previo de dicha pantalla (22) con respecto a la caja del dispositivo (1) de control o a la caja del modulo (2, 3) de corte, comprendiendo estos medios dos pasadores (28, 29) de centrado previstos en una de las cajas que cooperan con unos orificios (30, 31) previstos en la otra caja, o bien una nervadura periferica realizada en una de dichas cajas.
- 8. Aparato de proteccion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es un disyuntor (D) de baja tension.
- 9. Aparato de proteccion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo (1) de control es un dispositivo de control a distancia.
- 10. Aparato de proteccion electrica segun la reivindicacion 8 o 9, caracterizado porque es un disyuntor (D) de baja tension bipolar que comprende dos modulos (2, 3) de corte.
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