ES2638877T3 - Disyuntor de salto de arco y procedimiento de interrupción de circuito - Google Patents
Disyuntor de salto de arco y procedimiento de interrupción de circuito Download PDFInfo
- Publication number
- ES2638877T3 ES2638877T3 ES12707106.6T ES12707106T ES2638877T3 ES 2638877 T3 ES2638877 T3 ES 2638877T3 ES 12707106 T ES12707106 T ES 12707106T ES 2638877 T3 ES2638877 T3 ES 2638877T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- arc
- circuit breaker
- contact element
- current
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/38—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
- H01H9/56—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere for ensuring operation of the switch at a predetermined point in the ac cycle
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/02—Details
- H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/42—Impedances connected with contacts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
- H01H9/44—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
- H01H9/443—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet using permanent magnets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
Abstract
Disyuntor para interrumpir una corriente alterna, comprendiendo el disyuntor: - un par de elementos de contacto del disyuntor con un primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y un segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424), en el que el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor son separables uno del otro, de modo que entre el primer y segundo elemento de contacto del disyuntor se desarrolla un arco (40, 140, 440) que lleva una corriente del arco; - un elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) configurado para dejar que una raíz del arco (40, 140) salte del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), de manera que la corriente del arco se conmuta del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), presentando la corriente del arco conmutada una primera dirección; y - un elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) conectado eléctricamente al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) y configurado para pasar la corriente del arco conmutada que tiene la primera dirección, y para bloquear una corriente que tiene una segunda dirección opuesta a la primera dirección, en el que el elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) comprende un dispositivo semiconductor de estado sólido, - comprendiendo el disyuntor, además, una disposición de movimiento del arco para mover la raíz del 20 arco del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), caracterizado por el hecho de que el dispositivo de movimiento del arco comprende por lo menos uno de los siguientes (i) a (ii): (i) un dispositivo generador de gradientes de presión para generar un gradiente de presión que empuja el arco hacia el elemento de contacto del arco; (ii) un dispositivo de movimiento de contacto para mover el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) de manera que la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) se vuelve menor que la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424).
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Disyuntor de salto de arco y procedimiento de interrupcion de circuito Descripcion
Aspectos de la invencion se refieren a un disyuntor, especialmente uno para interrumpir corriente alterna, y a un procedimiento para interrumpir un circuito electrico, en particular corriente alterna que pasa por el circuito, mediante dicho disyuntor.
Antecedentes tecnicos:
Para proteger los circuitos de sobrecorrientes, se disponen disyuntores que se activan y se abren en caso de una situacion de fallo, interrumpiendo asf un flujo de corriente significativo en el circuito. Los disyuntores se disponen generalmente como conmutadores mecanicos. Estos conmutadores presentan tfpicamente por lo menos dos contactos (contactos nominales), que inicialmente son presionados entre si y conducen la corriente en funcionamiento normal. En este caso, los contactos nominales se definen como contactos separables que conducen una corriente operativa, o por lo menos una mayor parte principal de la corriente operativa (mas del 50%), que pasa a traves del interruptor cuando el interruptor esta cerrado y en funcionamiento normal.
En caso de fallo, se activa un mecanismo que separa los dos contactos del conmutador. Si la corriente pasa en este instante, esta seguira pasando a traves del espacio abierto calentando los contactos y/o el gas aislante que rodea los contactos, hasta que el material de los contactos y/o el gas se ionice y se vuelva conductor, es decir, se llegue a un estado de plasma. De este modo, se crea un arco electrico. El arco solo puede mantenerse si la corriente, y con ella el calentamiento electrico del plasma, es suficientemente elevada. Este suele ser el caso de condiciones de corriente de fallo.
Para interrumpir la corriente, el arco tiene que extinguirse. Esto puede conseguirse disminuyendo la corriente, y con ella la potencia de calentamiento por debajo de un cierto umbral, por debajo del cual el calentamiento no es suficiente para mantener el arco. El plasma se enfrfa y pierde su conductividad. Tfpicamente, tal situacion solamente puede alcanzarse alrededor de un paso por cero de la corriente alterna, al igual que con corriente de desvanecimiento, el calentamiento del plasma tambien desaparece.
Por lo tanto, los disyuntores convencionales desconectan la corriente al pasar por cero. Sin embargo, debe tenerse en cuenta otro factor limitante para el rendimiento del disyuntor: Alrededor del paso por cero de la corriente, el perfil de corriente puede describirse de manera aproximada, en un diagrama de corriente a lo largo del tiempo, mediante una rampa lineal. Para una pendiente baja de la corriente (aumento lento de la corriente despues del paso por cero) la capacidad de enfriamiento es mayor que el calentamiento durante un largo perfodo de tiempo y, por lo tanto, es suficiente para aumentar la resistencia del arco y con ello desactivar la corriente. Por otro lado, si la pendiente de la rampa lineal se incrementa sucesivamente (hacia un aumento mas elevado de la corriente despues del paso por cero), a una cierta inclinacion el periodo de enfriamiento no sera suficientemente largo y el arco se reactivara despues del paso por cero. Para una variedad de disyuntores, este es uno de los principales factores limitantes del rendimiento.
Existe, por lo tanto, la necesidad de un disyuntor que reduzca el riesgo reactivacion, incluso si el aumento de corriente despues del paso por cero es relativamente elevado. El documento US 3 475 574 A describe un disyuntor de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
Descripcion de la invencion
En vista de lo anterior, se dispone un disyuntor de acuerdo con la reivindicacion 1 y un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 16. Otras ventajas, caracterfsticas, aspectos y detalles que pueden combinarse con realizaciones descritas aquf son claras a partir de las reivindicaciones dependientes, la descripcion y los dibujos.
De acuerdo con un aspecto, se dispone un disyuntor para interrumpir corriente alterna.
De acuerdo con otro aspecto, se dispone un procedimiento para interrumpir un circuito electrico de CA utilizando un disyuntor. El disyuntor comprende un par de elementos de contacto del disyuntor con un primer elemento de contacto del disyuntor y un segundo elemento de contacto del disyuntor, un elemento de contacto del arco, y un elemento rectificador de la corriente. El procedimiento comprende separar el par de elementos de contacto del disyuntor, de modo que se desarrolle un arco entre el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor, presentando el arco una corriente del arco entre el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor; hacer que una rafz del arco salte del segundo elemento de contacto del disyuntor al elemento de contacto del arco, de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
modo que la corriente del arco sea conmutada del segundo elemento de contacto del disyuntor al elemento de contacto del arco, presentando la corriente del arco conmutada una primera direccion; pasar la corriente del arco conmutada a traves de un elemento rectificador de la corriente conectado electricamente al elemento de contacto del arco; y, cuando la corriente del arco experimenta un paso por cero para invertir la direccion de la corriente del arco conmutada, bloquear la corriente del arco con el elemento rectificador de la corriente.
Una ventaja es que el elemento rectificador de la corriente permite que la corriente del arco pase solamente mientras la corriente del arco tenga la primera direccion. Despues de que la corriente experimente un paso por cero y, por consiguiente, cambie de direccion, para tener la segunda direccion, la corriente es bloqueada por el elemento rectificador. De este modo, despues del paso por cero, se bloquea el flujo de corriente hacia el elemento de contacto del arco a traves del elemento rectificador de la corriente y la corriente no puede volver a reactivarse de esta manera.
Breve descripcion de las figuras:
A continuacion, se describen mas detalles de aspectos y realizaciones de la invencion con referencia a las figuras, en las cuales
Las figuras 1a a 1c son vistas esquematicas de un disyuntor de acuerdo con una primera realizacion de la invencion en una configuracion cerrada (figura 1a) y durante la interrupcion del circuito (figuras 1b y 1c);
Las figuras 2a a 2c son vistas esquematicas de un disyuntor de acuerdo con una segunda realizacion de la invencion en una configuracion cerrada (figura 2a) y durante la interrupcion del circuito (figuras 2b y 2c);
La figura 3 es una vista esquematica de un disyuntor de acuerdo con una tercera realizacion de la invencion;
La figura 4 es una vista esquematica de un disyuntor de acuerdo con una cuarta realizacion de la invencion; y Las figuras 5a a 5d son vistas esquematicas de un disyuntor de acuerdo con una quinta realizacion de la invencion en una configuracion cerrada (figura 5a) y durante la interrupcion del circuito (figuras 5b a 5d).
Descripcion detallada:
A continuacion, se hara referencia en detalle a las diversas realizaciones, cuyos ejemplos se ilustran en las figuras. Cada ejemplo se da a modo de explicacion y no pretender ser una limitacion. Aquf, las caracterfsticas ilustradas o descritas como parte de una realizacion pueden utilizarse en cualquier otra realizacion, o en combinacion con la misma, para proporcionar todavfa una realizacion adicional. Se pretende que la presente descripcion incluya tales modificaciones y variaciones.
Antes de describir las figuras, se describiran algunos aspectos y realizaciones de la invencion independientemente de las figuras.
Como aspecto ventajoso, el primer elemento rectificador de la corriente esta configurado para dejar pasar la corriente del arco, siempre que la corriente del arco tenga la primera direccion despues de haber saltado al elemento de contacto del arco, y esta configurado para bloquear la corriente despues de experimentar un paso por cero para tener la segunda direccion. Aquf, experimentar un paso por cero incluye el acercamiento de lo que serfa un paso por cero sin llegar realmente al paso por cero de la corriente, ya que la corriente inversa esta bloqueada. Sin embargo, el paso por cero es real y puede observarse, por ejemplo, en terminos de la tension.
Como aspecto ventajoso, el disyuntor esta adaptado de manera que los flujos para la corriente y, de manera correspondiente, las trayectorias mas favorables para el arco, son diferentes dependiendo de la direccion de la corriente.
En este caso, los elementos de contacto del disyuntor y los elementos de contacto del arco generalmente presentan una superficie conductora unica. Los elementos de contacto del disyuntor y los elementos de contacto del arco pueden extenderse en el espacio y tienen una superficie extendida espacialmente que pueden recorrer a lo largo del arco. Tal caso se ilustra, por ejemplo, en la figura 3 (superficie 222a) el cual se describira con mas detalle a continuacion. Incluso si el arco se desplaza a lo largo de una superficie de esta manera, esto no se considera como que ha experimentado un salto. En este caso, un salto del arco se define generalmente por el paso por la rafz del arco a traves de una region aislada (electricamente no conductora).
Por lo tanto, de acuerdo con un aspecto de la invencion, se dispone una region (electricamente) aislada entre el elemento de contacto del arco y el segundo elemento de contacto del disyuntor, de manera que el arco salta del segundo elemento de contacto del disyuntor al elemento de contacto del arco a traves de la region aislada. La region aislada puede ser, por ejemplo, un espacio aislante o un material dielectrico. Como aspecto adicional, el elemento de contacto del arco y el segundo elemento de contacto del disyuntor pueden aislarse electricamente entre si en el lado orientado hacia el arco del elemento rectificador de la corriente.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Como aspecto adicional, el elemento de contacto del arco y el segundo elemento de contacto del disyuntor estan conectados electricamente a traves del elemento rectificador de la corriente.
De acuerdo con un aspecto adicional, el elemento rectificador de la corriente esta dispuesto en una derivacion que esta conectada electricamente en paralelo a la corriente de interrupcion y/o esta conectada electricamente en paralelo al flujo nominal de corriente. De este modo, ventajosamente, el elemento rectificador de la corriente esta dispuesto en una derivacion que no lleva la parte principal de la corriente nominal durante el funcionamiento normal, sino que esta conectado en paralelo a esta. De este modo, pueden evitarse perdidas electricas debido al elemento rectificador de la corriente. Dichas perdidas reducirfan la eficiencia durante el funcionamiento normal y, posiblemente, requerirfan un enfriamiento adicional del elemento rectificador de la corriente. Disponiendo el elemento rectificador de la corriente en una derivacion que esta separada de la derivacion principal que lleva la corriente nominal, pueden evitarse estos inconvenientes.
Los anteriores y cualquier otro aspecto descrito para el (primer) elemento de contacto del arco y el segundo elemento de contacto del disyuntor tambien pueden aplicarse al segundo elemento de contacto del arco (si esta presente), y el primer elemento de contacto del disyuntor. Por ejemplo, si esta presente, el segundo elemento de contacto del arco y el primer elemento de contacto del disyuntor pueden estar conectados electricamente a traves del segundo elemento rectificador de la corriente.
De acuerdo con un aspecto adicional, los elementos de contacto del disyuntor son moviles entre si para separar y/o conectar los elementos de contacto del disyuntor desde ellos y/o hacia ellos. De acuerdo con un aspecto adicional, el/(los) elemento(s) de contacto del arco es (son) estacionario(s).
De acuerdo con otro aspecto, el disyuntor comprende, ademas, una disposicion de movimiento del arco para mover la rafz del arco del segundo elemento de contacto del disyuntor al elemento de contacto del arco. Por ejemplo, la disposicion de movimiento del arco puede comprender un generador de campo magnetico para generar un campo magnetico que mueva la rafz del arco hacia el elemento de contacto del arco mediante una fuerza de Lorentz. Alternativamente o adicionalmente, la disposicion de movimiento del arco puede comprender un dispositivo de movimiento de contacto para mover por lo menos uno del primer elemento de contacto del disyuntor, el segundo elemento de contacto del disyuntor y el elemento de contacto del arco de manera que la distancia entre el primer contacto del disyuntor y el elemento de contacto del arco se vuelva menor que la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor y el segundo elemento de contacto del disyuntor. Otros ejemplos de una disposicion de movimiento del arco incluyen un dispositivo generador de gradientes de presion para generar un gradiente de presion que empuje el arco hacia el elemento de contacto del arco; una disposicion de soplado de gas para soplar una corriente de gas sobre el arco, empujando la corriente de gas el arco hacia el elemento de contacto del arco; y una disposicion de descarga de alta tension conectada al elemento de contacto del arco para inducir una descarga de alta tension en el elemento de contacto del arco.
Tambien, alternativamente o adicionalmente, la disposicion de movimiento del arco puede configurarse para mover la rafz del arco respecto al elemento de contacto del arco en un tiempo inferior a 2 ms antes de que la corriente del arco experimente un paso por cero. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante una disposicion de sincronizacion que sincronice el movimiento del (de los) elemento(s) de contacto del disyuntor(es) y el (los) elemento(s) de contacto del arco con la fase de la corriente alterna.
De acuerdo con un aspecto adicional, el primer elemento de contacto del disyuntor esta configurado de manera que, cuando la rafz del arco salta del segundo elemento de contacto del disyuntor al elemento de contacto del arco, otra rafz del arco en otro extremo del arco permanece en el primer elemento de contacto del disyuntor de modo que la corriente del arco conmutada pasa entre el primer elemento de contacto del disyuntor y el elemento de contacto del arco.
De acuerdo con otro aspecto, el disyuntor comprende, ademas, un segundo elemento de contacto del arco configurado de manera que, cuando la corriente del arco tiene la segunda direccion, una segunda rafz del arco salta del primer elemento de contacto del disyuntor al segundo elemento de contacto del arco, de manera que la corriente del arco se conmuta del primer elemento de contacto del disyuntor al segundo elemento de contacto del arco mientras que la primera rafz de arco permanece en el segundo elemento de contacto del disyuntor; y un segundo elemento rectificador de la corriente conectado electricamente al segundo elemento de contacto del arco y configurado para pasar la corriente del arco conmutada que tiene la segunda direccion y para bloquear una corriente que tiene la primera direccion. Con estas modificaciones, cualquier descripcion del (primer) elemento de contacto del arco y del (primer) elemento rectificador de la corriente de la presente invencion tambien puede aplicarse al segundo elemento de contacto del arco y al segundo elemento rectificador de la corriente.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
De acuerdo con otro aspecto, el elemento rectificador de la corriente comprende (o es) un dispositivo semiconductor de estado solido, por ejemplo, un diodo o transistor (por ejemplo, un tiristor). En este caso, la direccion hacia adelante del elemento rectificador de la corriente puede ser la primera direccion y la direccion inversa puede ser la segunda direccion. Si esta presente, el segundo elemento rectificador de la corriente puede comprender (o ser) un dispositivo semiconductor de estado solido, por ejemplo, un diodo o transistor, para el cual la direccion hacia delante es la segunda direccion y la direccion inversa es la primera direccion. El (primer y/o segundo) elemento rectificador de la corriente puede comprender, en particular, un par de tiristores conectados en paralelo y que tengan direcciones hacia delante opuestas.
El elemento rectificador de la corriente (que comprende generalmente un dispositivo semiconductor) puede incluir elementos adicionales. Por ejemplo, puede incluir un sistema o dispositivo para limitar la tension a traves del dispositivo semiconductor, tal como una resistencia o capacitancia paralela o, en el caso de que el dispositivo semiconductor sea un tiristor, puede comprender un interruptor de puerta que ponga el tiristor en modo bloqueo solo si la corriente del arco se encuentra por debajo de un umbral de corriente predeterminado.
De acuerdo con otro aspecto, el disyuntor comprende, ademas, una camara de arco con placas divisoras, en la que el elemento de contacto del arco se encuentra dispuesto de manera que el arco conmutado atraviesa la camara de arco y es dividido por las placas divisoras.
De acuerdo con otro aspecto, el disyuntor comprende, ademas, un par de contactos nominales con un primer elemento de contacto nominal y un segundo elemento de contacto nominal conectados electricamente en paralelo al par de elementos de contacto del disyuntor. El par de elementos de contacto nominales pueden ser separables entre si antes de la separacion del par de elementos de contacto del disyuntor, para conmutar la corriente al par de elementos de contacto del disyuntor.
De acuerdo con un aspecto adicional, el disyuntor comprende, ademas, una disposicion de refrigeracion para enfriar un espacio que emerge entre el par de elementos de contacto del disyuntor despues de la separacion del par de elementos de contacto del disyuntor. La disposicion de enfriamiento puede incluir un sistema de boquillas de gas para soplar un gas de extincion de arco al espacio.
De acuerdo con un aspecto adicional, se dispone un procedimiento para interrumpir un circuito electrico de CA mediante un disyuntor. El disyuntor comprende un par de elementos de contacto del disyuntor con un primer
elemento de contacto del disyuntor y un segundo elemento de contacto del disyuntor, un elemento de contacto del
arco y un elemento rectificador de la corriente. El procedimiento comprende:
- separar el par de elementos de contacto del disyuntor, es decir, separar entre si el primer y el
segundo elemento de contacto del disyuntor, de manera que se desarrolle un arco entre el par de
elementos de contacto del disyuntor, es decir, entre el primer y el segundo elemento de contacto del
disyuntor, entre el par de elementos de contacto del disyuntor;
- hacer que una rafz del arco salte del segundo elemento de contacto del disyuntor al elemento de contacto del arco, de manera que la corriente del arco se conmute del segundo elemento de contacto del disyuntor al elemento de contacto del arco, presentando la corriente del arco conmutada una primera direccion;
- pasar la corriente del arco conmutada a traves de un elemento rectificador de la corriente conectado electricamente al elemento de contacto del arco;
- cuando la corriente del arco experimenta un paso por cero para invertir la direccion de la corriente del arco conmutada para que sea una segunda direccion opuesta a la primera direccion, bloquear la corriente del arco con el elemento rectificador de la corriente.
En particular, el disyuntor del procedimiento puede ser de acuerdo con cualquier otro aspecto o realizacion descrito aquf.
Descripcion detallada de las figuras y de las realizaciones:
En la siguiente descripcion de los dibujos, los mismos numeros de referencia se refieren a componentes iguales o similares. En general, solo se describen las diferencias respecto a las realizaciones individuales. Salvo que se especifique lo contrario, la descripcion de una parte o aspecto en una realizacion se aplica tambien a una parte o aspecto correspondiente en otra realizacion.
Las figuras 1a a 1c son vistas esquematicas de un disyuntor 10 de acuerdo con una primera realizacion de la invencion. El disyuntor 10 tiene un par de elementos de contacto del disyuntor 22, 24. El primer elemento de contacto del disyuntor 22 esta conectado a un primer terminal 12 a traves de una lfnea 20a y el segundo elemento de contacto del disyuntor 24 esta conectado a un primer segundo terminal 14 a traves de una lfnea 20b.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
El disyuntor 10 presenta, ademas, un par de elementos de contacto del arco 32, 34. Los elementos de contacto del arco 32, 34 se encuentran separados entre si por un espacio. El primer elemento de arco 32 esta conectado al segundo terminal 14 a traves de un elemento rectificador de la corriente 36 y una lfnea 30b. De este modo, el primer elemento de arco 32 esta conectado al segundo elemento de contacto del disyuntor 24 a traves del elemento rectificador de la corriente 36 (y las lfneas 30b, 20b). Del mismo modo, el segundo elemento de arco 34 esta conectado al primer terminal 12, a traves del segundo elemento rectificador de corriente 38 o adicional y la lfnea 30a.
La figura 1a muestra el disyuntor en una configuracion cerrada. En este caso, los elementos de contacto del disyuntor 22, 24 estan en contacto entre si para establecer una trayectoria electrica entre los terminales 12 y 14 a traves de la lfnea 20a, los elementos de contacto del disyuntor 22, 24 y la lfnea 20b. Los elementos de contacto del disyuntor 22, 24 son elementos de contacto nominales, es decir, la trayectoria que establecen en la configuracion cerrada es una trayectoria de corriente nominal, a lo largo de la cual se activa una corriente operativa o por lo menos se dirige una parte principal de la corriente de funcionamiento (mas del 50%). La corriente de funcionamiento es la corriente que pasa a traves del interruptor cuando el interruptor esta cerrado y en funcionamiento normal. La corriente 20 que pasa a traves del interruptor esta indicada por una lfnea gruesa y puede ser la corriente de funcionamiento normal descrita anteriormente, o alguna corriente de fallo, tal como una corriente de cortocircuito. La direccion de la corriente 20 se indica mediante la flecha "I".
El disyuntor 10 puede incluir otras partes que se omiten en la figura 1a. El disyuntor 10 puede ser de cualquier tipo que tenga dos elementos de contacto del disyuntor separables tal como, por ejemplo, un disyuntor aislado por gas o de vacfo. En particular, el disyuntor puede incluir un alojamiento aislado con gas, un sistema de boquillas de extincion de arco y/o cualquier otro elemento comunmente utilizado en disyuntores con dos elementos de contacto separables.
Para interrumpir la corriente 20, uno o ambos elementos de contacto del disyuntor 22, 24 se mueve(n) de manera que los elementos de contacto del disyuntor 22, 24 estan separados entre sf. La configuracion resultante se muestra en la figura 1b. En el mismo, se ha desarrollado un espacio 25 entre los elementos de contacto del disyuntor 22, 24. Tal como se ha descrito anteriormente, incluso despues de que los elementos de contacto del disyuntor 22, 24 se hayan separado entre sf, la corriente 20, ahora tambien denominada corriente del arco, continua pasando a traves del espacio abierto 25 a traves de un arco electrico 40. El arco se crea en el espacio 25 y se extiende entre una primera rafz del arco en los primeros elementos de contacto del disyuntor 22 y una segunda rafz del arco en los segundos elementos de contacto del disyuntor 24.
Despues de la creacion del arco 40 que se muestra en la figura 1b, se hace que su segunda rafz del arco salte del segundo elemento de contacto del disyuntor 24 al elemento de contacto del arco 32. De este modo, la segunda rafz del arco salta a traves de un espacio aislado que se encuentra dispuesto entre el elemento de contacto del arco 32 y el segundo elemento de contacto del disyuntor 24.
El salto de la corriente se produce por una disposicion de movimiento del arco que mueve (hace saltar) la rafz del arco del segundo elemento de contacto del disyuntor 24 al elemento de contacto del arco 32. La disposicion de movimiento del arco no se muestra en detalle en las figuras 1a a 1c y puede implementarse de varias maneras.
Por ejemplo, la disposicion de movimiento del arco puede incluir un generador de campo magnetico para generar un campo magnetico que mueva la rafz del arco respecto al elemento de contacto del arco 32 mediante una fuerza de Lorentz. El campo magnetico puede ser generado por la propia corriente del arco. Para este fin, el primer y/o el segundo elemento de contacto del disyuntor 22 y/o 24 puede(n) incluir ranuras, debido a lo cual se fuerza a la corriente del arco a pasar a lo largo de una trayectoria adecuada despues de la separacion de los elementos de contacto del disyuntor 22 y 24. Esta corriente genera el campo magnetico y, mediante una eleccion adecuada de la(s) direccion(es) de la trayectoria de la corriente, el campo magnetico puede conformarse de manera que se fuerce el arco hacia el elemento de contacto del arco 32.
En otro ejemplo, el arco puede moverse debido al campo electrico en el contacto del arco que atrae el arco. Este campo electrico lo puede realizar el elemento de contacto del arco 32 que, en algun momento durante la apertura del disyuntor, se encuentra mas cerca y/o menos protegido del primer elemento de contacto del disyuntor 22 que el segundo elemento de contacto del disyuntor 24. Entonces, debido a la mayor intensidad de campo en el elemento de contacto del arco 32, el arco salta al elemento de contacto del arco electrico. Por lo tanto, la disposicion de movimiento del arco puede incluir un dispositivo de movimiento de contacto para mover el primer elemento de contacto del disyuntor 22, el segundo elemento de contacto del disyuntor 24 y/o el elemento de contacto del arco 32 de manera que las condiciones descritas anteriormente se realizan en algun momento durante la apertura del disyuntor. Por ejemplo, la distancia 22-32 (es decir, la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor 22 y el elemento de contacto del arco 32) puede ser en primer lugar mayor que la distancia 22-24 (es decir, la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor 22 y el segundo elemento de contacto del disyuntor 24), pero el
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
dispositivo de movimiento de contacto puede mover los contactos de manera que en algun punto despues de la separacion de los elementos de contacto 22 y 24, la distancia 22-32 sea menor que la distancia 22-24. Ademas, el elemento de contacto del arco 32 puede estar configurado con una curvatura mayor que el segundo elemento de contacto del disyuntor 24 y/o puede estar dispuesto para proteger parcialmente el segundo elemento de contacto del disyuntor 24 despues de la separacion de los elementos de contacto 22 y 24.
Como otro ejemplo de una disposicion de movimiento del arco, puede disponerse un dispositivo generador de gradientes de presion para generar un gradiente de presion que empuje el arco hacia el elemento de contacto del arco. El dispositivo generador de gradientes de presion puede realizarse mediante una pared de ablacion que se encuentre dispuesta de manera que pueda ser eliminada por el arco cuando el arco quema entre el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor generandose, de este modo, el gradiente de presion.
Como otro ejemplo, puede disponerse una disposicion de soplado de gas para soplar una corriente de gas sobre el arco, de manera que la corriente de gas empuje el arco hacia el elemento de contacto del arco electrico. La disposicion de soplado de gas puede realizarse mediante un sistema de boquillas que puede conectarse, por ejemplo, a una camara de calentamiento del tipo de auto-explosion y/o a un deposito de gas a presion. La disposicion de soplado de gas puede incluir, en un ejemplo, una geometrfa similar a una chimenea con una camara de chimenea que tenga unas aberturas en la parte inferior y en la parte superior.
Alternativamente, el arco puede moverse por una disposicion de descarga de alta tension conectada al elemento de contacto del arco para inducir una descarga de alta tension en el elemento de contacto del arco electrico. La descarga de alta tension genera entonces un campo electrico suficiente para atraer el arco al elemento de contacto del arco, y/o para activar - y, de este modo, mover - el arco en el elemento de contacto del arco. Ademas, la disposicion de movimiento del arco puede incluir una combinacion de diversos ejemplos descritos aquf.
El resultado del salto de arco se muestra en la figura 1c: El arco 40 se extiende entre el primer elemento de contacto del disyuntor 22 (en el cual esta todavfa situada la primera rafz del arco) y el elemento de contacto del arco 32 (al cual ha saltado la segunda rafz del arco, es decir, se ha desplazado espacialmente de manera discontinua). De manera correspondiente, la corriente del arco 20 se conmuta del segundo elemento de contacto del disyuntor 24 al elemento de contacto del arco 32.
El flujo global de la corriente conmutada 20, despues del salto del arco 40, se muestra como una lfnea gruesa en la figura 1c: La corriente pasa desde el terminal l2 a traves de la lfnea 20a hacia el primer elemento de contacto del disyuntor 22 (como antes). Entonces, la corriente conmutada pasa a traves del arco 40 hacia el elemento de contacto del arco 32, y despues a traves del elemento rectificador de la corriente 36 y la lfnea 30b hacia el terminal 14.
Las figuras 1a a 1c muestran estados dentro de un semiciclo de CA simple, dentro del cual la corriente no experimenta un paso por cero. Asf, en todas las figuras 1a a 1c, la corriente pasa en la misma direccion, es decir, de izquierda a derecha, tal como se indica por la flecha I. Esta direccion tambien se denomina primera direccion. En algun momento despues del estado mostrado en la figura 1c, la corriente alterna experimenta un paso por cero y cambia de direccion, es decir, la corriente va entonces en una segunda direccion opuesta a la primera direccion (de derecha a izquierda).
En el paso por cero, el arco se extingue de manera conocida, ya sea porque no se mantiene debido a la corriente temporalmente baja, o posiblemente utilizando un sistema de extincion de arco adicional (no mostrado en las figuras 1a a 1c), tal como un sistema de boquillas para provocar el soplado de un gas de refrigeracion sobre el arco, y/o unas placas de division de arco, tal como se muestra en la figura 3. Sin embargo, en la ubicacion del arco puede quedar todavfa gas ionizado u otros portadores de carga, y en los interruptores previamente conocidos estos portadores de carga que quedan provocaron un riesgo de reactivacion del arco despues del paso por cero, tal como se ha descrito anteriormente.
Por el contrario, en el disyuntor de la figura 1c el riesgo de reactivacion se reduce de la siguiente manera: despues del paso por cero, cuando la corriente ha cambiado de direccion para presentar la segunda direccion, el elemento rectificador de la corriente 36 bloquea la corriente: El elemento rectificador de la corriente 36 asegura que el arco no se reactivara en el contacto del arco 32. Por lo tanto, el flujo de corriente 20 de la figura 1c no esta disponible despues de que la corriente haya cambiado de direccion, y se impide que la corriente pase a traves de la trayectoria que tomo antes.
En cambio, con la corriente que tiene la segunda direccion, el unico lugar que queda para que se desarrolle un arco serfa en el segundo contacto del disyuntor 24. Sin embargo, debido al salto de arco anterior (transicion de la figura 1b a la figura 1c), el gas en el espacio entre los contactos disyuntores 22, 24 y especialmente cerca del contacto 24, ha tenido tiempo adicional para enfriarse mientras el arco ha estado ardiendo en un lugar diferente (en el contacto
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
del arco 32). De este modo, el gas ya esta frfo y en la region del segundo contacto del disyuntor 24 no queda una cantidad significativa de portadores de carga. Por lo tanto, el riesgo de reactivacion del arco se reduce perceptiblemente.
De este modo, debido al elemento de contacto del arco 32 en combinacion con el elemento rectificador de la corriente 36, se obtiene un tiempo adicional, durante el cual el espacio entre los elementos de contacto del disyuntor 22, 24 puede enfriarse mientras el arco se quema en otro lugar, por ejemplo, en el elemento de contacto del arco 32. Ademas, el elemento rectificador de la corriente 36 suprime la reactivacion en el elemento de contacto del arco 32. Por lo tanto, el efecto del elemento de contacto del arco 32 en combinacion con el elemento rectificador de la corriente 36 es que se mejora el rendimiento de interrupcion del disyuntor.
El segundo elemento de contacto del arco 34 y el segundo elemento rectificador de la corriente 38 son inactivos para la interrupcion del circuito que se muestra en las figuras 1a a 1c. Estos elementos 34, 38 solo desempenan un papel para interrumpir una corriente en la otra media fase de la corriente alterna, cuando la corriente inicial pasa de derecha a izquierda, es decir, en la direccion opuesta a la corriente mostrada en las figuras 1a a 1c. En este caso, se produce una version horizontalmente invertida de la operacion de interrupcion descrita anteriormente, en la que el primer y el segundo elemento de contacto del arco 32, 34; el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor 22, 24; y los primeros y segundos elementos rectificadores de corriente 36, 38 estan intercambiados, respectivamente.
En una realizacion alternativa, el segundo elemento de contacto del arco 34, el segundo elemento rectificador de la corriente 38 y la segunda lfnea 30a tambien pueden omitirse, ahorrando asf costes. En este caso, la operacion de interrupcion ventajosamente mejorada solo puede realizarse cuando la corriente pasa en la direccion mostrada en las figuras 1a a 1c. Si la corriente pasa en la direccion opuesta, puede esperarse un semiciclo adicional hasta que la corriente tenga la direccion apropiada.
Las figuras 2a a 2c son vistas esquematicas de un disyuntor 100 de acuerdo con una segunda realizacion de la invencion. El disyuntor 100 tiene un par de elementos de contacto del disyuntor 122, 124 conectados a un primer o un segundo terminal 112, 114, respectivamente, de la misma manera que en la realizacion de las figuras 1a a 1c. El disyuntor 100 tiene, ademas, un elemento de contacto del arco 132 que corresponde al elemento de contacto del arco 32 de las figuras 1a a 1c. El elemento de arco 132 esta conectado al segundo terminal 114 a traves de un elemento rectificador de corriente 136 y una lfnea 130 que corresponden a los elementos 36 y 30b de las figuras 1a a 1c, respectivamente. Salvo que se indique lo contrario, la descripcion de los elementos de las figuras 1a a 1c tambien se aplica a los elementos correspondientes de las figuras 2a a 2c.
En las figuras 2a a 2c, el elemento rectificador de la corriente 136 comprende un par de tiristores 136a, 136b. Los tiristores 136a, 136b son antiparalelos, es decir, estan conectados en paralelo y tienen direcciones hacia adelante opuestas entre si.
Durante el funcionamiento nominal, los tiristores 136a, 136b estan desactivados, de manera que estos - y, por consiguiente, el elemento rectificador de la corriente 136 - no permiten que pase la corriente. En cambio, la unica trayectoria disponible para la corriente es a traves de la trayectoria de corriente nominal 120, es decir, a traves de los elementos de contacto del disyuntor 122, 124.
En el caso de un fallo o una sobrecorriente, el dispositivo se activa y los elementos de contacto del disyuntor 122, 124 se separan entre si, tal como se muestra en la figura 2b, de la misma manera que se ha descrito anteriormente respecto a la figura 1b. En particular, entre los elementos de contacto del disyuntor 122, 124 se crea un arco electrico 140.
Sin embargo, por el momento, los tiristores 136a, 136b todavfa no se encuentran todavfa activados. Consecuentemente, no puede pasar corriente a traves de ellos y, por lo tanto, se fuerza al arco a continuar la combustion entre los elementos de contacto del disyuntor 122, 124, tal como se muestra en la figura 2b. De esta manera, puede suprimirse un salto de arco durante algun tiempo, incluso si el disyuntor 100 tiene un mecanismo de salto de arco tal como se ha descrito anteriormente respecto a las figuras 1a a 1c.
Por ejemplo, puede ser ventajoso esperar con el salto de arco hasta que la corriente se aproxime al paso por cero (por ejemplo, por debajo de cierto valor de corriente umbral). Para este fin, el disyuntor 100 comprende un dispositivo de medicion de corriente y un dispositivo de control que esta configurado para activar los tiristores 136a, 136b solo cuando la magnitud de la senal de corriente medida (y posiblemente procesada, por ejemplo, suavizada o ajustada) ha cafdo por debajo de un valor umbral. Esto permite evitar de manera fiable una degradacion de los tiristores 136a, 136b e, sin necesidad de dimensionar los tiristores para soportar una corriente maxima del disyuntor.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Cuando ha llegado el momento apropiado para que salte el arco, los tiristores 136a, 136b se activan aplicando una senal de activacion (por ejemplo, un impulso de corriente o de tension) a sus puertas. La senal de activacion provoca que el tiristor con polarizacion directa 136a, 136b (en este caso, el tiristor 136b) se vuelva conductor, mientras que no tiene efecto sobre el tiristor de polarizacion inversa 136a. Alternativamente, la senal de activacion puede aplicarse solamente al tiristor de polarizacion directa 136b.
De este modo, el elemento rectificador de la corriente 136 se vuelve conductor para la corriente I. Esto permite que la segunda rafz del arco salte del segundo elemento de contacto del disyuntor 124 al elemento de contacto del arco 132, tal como ya se ha descrito respecto a las figuras 1b y 1c anteriores. El arco conmutado se mantiene por la corriente que pasa a traves del elemento rectificador de la corriente 136. La configuracion resultante se muestra en la figura 2c: En la misma, el flujo de corriente, indicado por una lfnea gruesa, es analogo al flujo de corriente de la figura 1c.
En algun momento despues del estado mostrado en la figura 2c, la corriente AC experimenta un paso por cero y cambia de direccion (de la primera direccion a la segunda direccion opuesta). En el paso por cero, el arco se extingue. Ademas, despues del paso por cero, cuando la corriente ha cambiado de direccion para tener la segunda direccion, el tiristor 136b se convierte en polarizacion inversa y, por lo tanto, deja de ser conductor. Como resultado, el elemento rectificador de la corriente 136 bloquea ahora la corriente. Como consecuencia, se impide que la corriente tome el camino (lfnea gruesa) de la figura 2c que tomo antes. De este modo, de la misma manera que se describio respecto a la figura 1c, el unico lugar que queda para que se desarrolle un arco serfa en el segundo contacto del disyuntor 124, en el que el gas ya se ha enfriado.
El tiristor de polarizacion inversa inicial 136a es inactivo para la interrupcion del circuito que se muestra en las figuras 2a a 2c. Este tiristor solo desempena un papel para interrumpir una corriente en la otra media fase de la corriente alterna, cuando la corriente inicial pasa en la direccion opuesta a la corriente mostrada en las figuras 2a a 2c. En este caso, las funciones de los tiristores 136a y 136b se intercambian.
La segunda realizacion se controla activamente activando los tiristores 136a y 136b. Esto puede requerir un control mas elaborado en comparacion con la primera realizacion. Como ventaja, la activacion activa permite un control directo del tiempo en el que el arco salta al contacto del arco 132. Por ejemplo, puede provocarse que el arco salte en un tiempo inferior a 2 ms antes de que la corriente del arco experimente un paso por cero. Tal como se ha comentado anteriormente, esto puede permitir un funcionamiento fiable incluso con tiristores que funcionan por debajo de la corriente nominal maxima del disyuntor.
En una variante de la segunda realizacion, solo se requiere disponer uno de los tiristores 136a y 136b, omitiendose el otro, ahorrando asf costes. En este caso, la operacion de interrupcion ventajosamente mejorada solo puede realizarse cuando la corriente pasa en una direccion predeterminada, por ejemplo, la primera direccion. Si la corriente esta pasando en la direccion opuesta, puede esperarse un semiciclo adicional hasta que la corriente tenga la direccion apropiada.
Todavfa en otra variacion adicional de la segunda realizacion o su variacion anterior, el (los) tiristor(es) 136a y/o 136b pueden reemplazarse por otro(s) dispositivo(s) transistor(es), tal como uno o mas IGBTs. En este caso, los dispositivos transistores no pueden volverse automaticamente inactivos (no conductores) cuando la corriente cambia de direccion, sino que puede ser necesario controlarlos para que se vuelvan inactivos, por ejemplo, mediante un dispositivo de control que detenga la aplicacion de una tension de puerta al (a los) dispositivo(s) transistor(es) cuando una senal de corriente medida indica un paso por cero de la corriente.
La figura 3 es una vista esquematica de un disyuntor 200 de acuerdo con una tercera realizacion de la invencion. Su configuracion basica corresponde a la realizacion de las figuras 2a a 2c: El disyuntor 200 tiene un par de elementos de contacto del disyuntor 222, 224 conectados a un primer y un segundo terminal 212, 214, respectivamente; un elemento de contacto del arco 232 conectado al segundo terminal 214 a traves de un elemento rectificador de la corriente 236 y una lfnea 230. Estos elementos corresponden a los elementos 122, 124, 112, 114; 132, 114, 136 y 130 de las figuras 2a a 2c, respectivamente. Salvo que se indique lo contrario o sea evidente de otro modo, la descripcion de los elementos de las figuras 2a a 2c y de su funcion tambien se aplica a los elementos correspondientes de las figuras 3a a 3c. El elemento de contacto del arco 232 esta separado del segundo elemento de contacto del disyuntor 224 por un espacio (region) electricamente aislante 233. Por consiguiente, el elemento de contacto del arco 232 y el segundo elemento de contacto del disyuntor 224 estan conectados electricamente solo a traves del elemento rectificador de la corriente 236.
El primer elemento de contacto del disyuntor 222 define una superficie de gufa del arco 222a. Del mismo modo, el segundo elemento de contacto del disyuntor 224 y el elemento de contacto del arco 232 (o solo uno de ellos, dependiendo de la posicion de la zona aislante 233 entre ellos) definen una superficie de gufa del arco opuesta adicional. Estas dos superficies de gufa del arco mutuamente opuestas delimitan una camara del arco, y se
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
extienden desde los elementos de contacto del disyuntor 222, 224 en un extremo de la camara del arco, hasta una pila de placas divisorias 250 en el otro extremo de la camara del arco. El elemento de contacto del arco 232 y la superficie de gufa de arco 222a, es decir, las dos superficies de gufa de arco opuestas, estan dispuestos de manera que el arco se hace circular a traves de la camara del arco desde los elementos de contacto del disyuntor 222, 224 hacia las placas divisorias 250 y posteriormente es dividido por las placas divisorias 250.
La superficie de gufa del arco 222a forma una unica unidad conectada electricamente con el elemento de contacto del disyuntor 222 y, por lo tanto, se considera que forma parte del elemento de contacto del disyuntor. Generalmente, los elementos de contacto del disyuntor y los elementos de contacto del arco presentan una unica superficie conductora respectiva y pueden extenderse espacialmente. De este modo, incluso si el arco se desplaza a lo largo de la superficie 222a, el arco sigue siendo considerado como perteneciente al mismo elemento de contacto del disyuntor 222 y no ha experimentado un salto. Un salto del arco es a traves de una region aislante 233, por ejemplo, no conductora 233 que separa el elemento de contacto del disyuntor 224 del elemento de contacto del arco 232.
La operacion de interrupcion del disyuntor 200 es analoga a la operacion de interrupcion que se ha descrito respecto a las figuras 2a a 2c. Ademas, despues de que el arco ha saltado hacia el elemento de contacto del arco 232 (correspondiente a la situacion de la figura 2c), se hace que el arco se desplace hacia la pila de placas divisorias 250, donde el arco se divide. Esto mejora adicionalmente el enfriamiento del arco y, al mismo tiempo, la separacion de las trayectorias del arco antes y despues del paso por cero de la corriente. Por lo tanto, el riesgo de reactivacion se reduce todavfa mas.
En la figura 3, el elemento rectificador de la corriente 236 se muestra como un par de tiristores conectados en paralelo y que tienen direcciones hacia delante opuestas, es decir, correspondientes a la segunda realizacion. En una variante de esta realizacion, puede utilizarse cualquier otro elemento rectificador de la corriente descrito aquf, por ejemplo, un solo tiristor, o un diodo tal como se ha descrito respecto a la primera realizacion. En el caso de un diodo, puede disponerse opcionalmente un segundo diodo correspondiente al diodo 38 de las figuras 1a a 1c.
La figura 4 es una vista esquematica de un disyuntor 300 de acuerdo con una cuarta realizacion de la invencion. El disyuntor 300 incluye todos los elementos del disyuntor 10 de la primera realizacion, se hace referencia a su descripcion anterior. Ademas, el disyuntor 300 contiene, ademas, un primer elemento de contacto nominal 352 y un segundo elemento de contacto nominal 354, que son separables entre si.
El par de elementos de contacto nominales 352, 354 estan conectados electricamente en paralelo al par de elementos de contacto del disyuntor 22, 24 (vease la figura 1a). Los elementos de contacto nominales 352, 354 tienen una resistividad muy baja y, por lo tanto, aseguran que las perdidas debidas a la resistividad en los contactos se minimicen durante el funcionamiento normal. En este momento, la parte principal fluye a lo largo de la trayectoria de corriente nominal 320 y a traves de los elementos de contacto nominales 352, 354.
Para abrir el disyuntor 300, los elementos de contacto nominales 352, 354 estan adaptados para separarse entre si antes de la separacion del par de elementos de contacto del disyuntor 22, 24. Cuando los elementos de contacto nominales 352, 354 estan separados entre si, la corriente se conmuta al par de elementos de contacto del disyuntor, a traves de la trayectoria de la corriente 330. A continuacion, el resto de la operacion de interrupcion de corriente es tal como se describe respecto a las figuras 1a a 1c.
Los elementos de contacto nominales adicionales 352, 354 tienen la ventaja de que no se degradan por el arco que se desarrolla cuando el disyuntor esta completamente abierto. Por lo tanto, incluso si los contactos del disyuntor 22, 24 estan ligeramente degradados por un arco de este tipo, la conductividad del disyuntor durante el funcionamiento normal no se degrada significativamente.
Las figuras 5a a 5d son vistas esquematicas de un disyuntor 400 de acuerdo con una quinta realizacion de la invencion. La figura 5a muestra el disyuntor 400 en una configuracion cerrada.
El disyuntor 400 tiene un par de garras 450a y 450b en contacto con un primer terminal 412, y un eje de contacto 450c en contacto con un segundo terminal 414. El eje de contacto 450c es movil a lo largo de un eje (aquf, por ejemplo, horizontalmente) respecto al par de garras 450a y 450b y, por lo tanto, es separable del par de garras 450a y 450b.
La garra 450b presenta una zona de contacto 452 que esta en contacto (separable) con una zona de contacto correspondiente 454 (superficie inferior) del eje de contacto 450c. De este modo, las areas de contacto 452 y 454 son elementos de contacto nominales que corresponden a los elementos de contacto nominales 352, 354 de la figura 4. Ademas, la garra 450a presenta una zona de contacto 422 que esta en contacto (separable) con una zona de contacto correspondiente 424 (superficie superior) del eje de contacto 450c. De este modo, las areas de contacto
5
10
15
20
25
30
35
40
422 y 424 son elementos de contacto del disyuntor que corresponden a los elementos de contacto del disyuntor de las otras realizaciones, por ejemplo, los elementos 22, 24 de las figuras 1a a 1c. Ademas, el disyuntor 400 tiene un elemento de arco estacionario 432, que corresponde a los elementos de arco de las otras realizaciones, por ejemplo, el elemento de arco 32 de las figuras 1a a 1c. El elemento de arco 432 esta conectado al segundo terminal 414 a traves de un elemento rectificador de la corriente 436 y la lfnea 430, que corresponde a los elementos 36 y 30b de las figuras 1a a 1c, respectivamente. Salvo que se indique lo contrario, la descripcion de los elementos de cualquier otra realizacion (por ejemplo, las figuras 1a a 1c) tambien se aplica a los elementos correspondientes de la figura 5a.
En la figura 5a, el elemento rectificador de la corriente 136 comprende un par de tiristores, en analogfa a la realizacion de la figura 2a a 2c. Sin embargo, en su lugar puede utilizarse cualquier otro elemento rectificador de la corriente descrito aquf, tal como un diodo.
Para abrir el disyuntor 400, el eje de contacto 450c se aleja de las garras 450a y 450b y se separa de las mismas. Durante este movimiento, tal como se muestra en la figura 5b, los elementos de contacto nominales 452 y 454 se separan entre si en un instante en el que los elementos de contacto del disyuntor 422, 424 estan todavfa en contacto entre si. Por consiguiente, la corriente se conmuta de los elementos de contacto nominales 452, 454 a los elementos de contacto del disyuntor 422, 424, de la misma manera que en la cuarta realizacion descrita anteriormente.
Entonces, tal como se muestra en la figura 5c, los elementos de contacto del disyuntor 422, 424 se separan entre si tambien, por lo que entre los elementos de contacto del disyuntor 422, 424 se crea el arco 440.
Entonces, tal como se muestra en la figura 5d, el eje de contacto 450c se aleja mas de las garras 450a y 450b que el elemento de contacto del arco 432, de manera que el eje de contacto 450c y, en particular, el elemento de contacto del disyuntor 424, queda por lo menos parcialmente protegido por el elemento de contacto del arco 432. De este modo, la intensidad de campo en el elemento de contacto del arco 432 llega a ser tan elevada que se provoca que la rafz derecha del arco 440 salte del elemento de contacto del disyuntor 424 al elemento de contacto del arco 432. Despues del salto, el arco 440 se extiende ahora entre el primer elemento de contacto del disyuntor 422 y el elemento de contacto del arco 432. El resto de la operacion de interrupcion es analoga a la operacion de interrupcion descrita respecto a las realizaciones anteriores.
Aunque lo anterior va dirigido a unas realizaciones, pueden idearse otras realizaciones y realizaciones adicionales sin apartarse del alcance basico determinado por las reivindicaciones. Por ejemplo, puede hacerse que el arco salte por un movimiento diferente del movimiento del eje 450c de las figuras 5a a 5d. Por ejemplo, el elemento de contacto del arco 432 puede moverse hacia el primer contacto del disyuntor 422, y/o el arco puede ser provocado por un campo magnetico.
Las realizaciones descritas aquf tienen en comun que la trayectoria disponible para la corriente y, por lo tanto, para el arco, depende de la direccion de la corriente de manera que la trayectoria disponible en una primera direccion de corriente es diferente de la trayectoria disponible en la segunda direccion de corriente opuesta.
Claims (16)
- 510152025303540455055601. Disyuntor para interrumpir una corriente alterna, comprendiendo el disyuntor:- un par de elementos de contacto del disyuntor con un primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y un segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424), en el que el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor son separables uno del otro, de modo que entre el primer y segundo elemento de contacto del disyuntor se desarrolla un arco (40, 140, 440) que lleva una corriente del arco;- un elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) configurado para dejar que una rafz del arco (40, 140) salte del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), de manera que la corriente del arco se conmuta del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), presentando la corriente del arco conmutada una primera direccion; y- un elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) conectado electricamente al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) y configurado para pasar la corriente del arco conmutada que tiene la primera direccion, y para bloquear una corriente que tiene una segunda direccion opuesta a la primera direccion, en el que el elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) comprende un dispositivo semiconductor de estado solido,- comprendiendo el disyuntor, ademas, una disposicion de movimiento del arco para mover la rafz del arco del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), caracterizado por el hecho de queel dispositivo de movimiento del arco comprende por lo menos uno de los siguientes (i) a (ii):(i) un dispositivo generador de gradientes de presion para generar un gradiente de presion que empuja el arco hacia el elemento de contacto del arco;(ii) un dispositivo de movimiento de contacto para mover el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) de manera que la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) se vuelve menor que la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424).
- 2. Disyuntor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) esta conectado electricamente al segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) a traves del elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436).
- 3. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el dispositivo de movimiento del arco comprende por lo menos uno de los siguientes (i) a (iv):(i) un generador de campo magnetico para generar un campo magnetico que mueve la rafz del arco respecto al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) mediante una fuerza de Lorentz;(ii) un dispositivo de movimiento de contacto para mover por lo menos uno del primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) de manera que la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) se vuelve menor que la distancia entre el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424);(iii) una disposicion de soplado de gas para soplar una corriente de gas sobre el arco, impulsando la corriente de gas el arco hacia el elemento de contacto del arco;(iv) una disposicion de descarga de alta tension conectada al elemento de contacto del arco para inducir una descarga de alta tension en el elemento de contacto del arco.
- 4. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la disposicion de movimiento del arco esta configurada comprendiendo una disposicion de sincronizacion que sincroniza el movimiento del (de los) elemento(s) de contacto del disyuntor(es) y el (los) elemento(s) de contacto del arco con la fase de la corriente alterna, para mover la rafz del arco respecto al elemento de contacto de (32, 132, 232, 432) en un tiempo inferior a 2 ms antes de que la corriente del arco experimente un paso por cero.
- 5. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) esta configurado de manera que cuando la rafz del arco salta del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), otra rafz de arco en otro extremo del arco (40, 140, 440) permanece en el primer elemento de51015202530354045505560contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) de manera que la corriente del arco conmutado pasa entre el primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432).
- 6. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el elemento de contacto del arco (32) es un primer elemento de contacto del arco y el elemento rectificador de la corriente (36) es un primer elemento rectificador de la corriente, y la rafz del arco es una primera rafz del arco, comprendiendo el disyuntor, ademas,- un segundo elemento de contacto del arco (34) configurado de manera que cuando la corriente del arco tiene la segunda direccion, una segunda rafz del arco (40) salta del primer elemento de contacto del disyuntor (22) al segundo elemento de contacto del arco (34), de manera que la corriente del arco se conmuta del primer elemento de contacto del disyuntor (22) al segundo elemento de contacto del arco (34); y- un segundo elemento rectificador de la corriente (38) conectado electricamente al segundo elemento de contacto del arco (34) y configurado para pasar la corriente del arco conmutado que tiene la segunda direccion, y para bloquear una corriente que tiene la primera direccion.
- 7. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) y el segundo elemento rectificador de la corriente (38) comprenden un dispositivo semiconductor de estado solido, en el que el elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) incluye un dispositivo para limitar una tension a traves del dispositivo semiconductor, tal como una resistencia paralela o una capacitancia.
- 8. Disyuntor de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado por el hecho de que el elemento rectificador de la corriente (36) comprende un diodo para el cual la direccion hacia delante es la primera direccion y la direccion inversa es la segunda direccion, y/o el segundo elemento rectificador de la corriente (38) comprende un diodo para el cual la direccion hacia adelante es la segunda direccion y la direccion inversa es la primera direccion.
- 9. Disyuntor de acuerdo con la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por el hecho de que el elemento rectificador de la corriente (136, 236, 436) comprende un transistor tal como un tiristor (136a), en particular en el que el elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) comprende un disyuntor de puerta que dispone el tiristor (136a) en modo de bloqueo solo si la corriente del arco se encuentra por debajo de un umbral de corriente predeterminado.
- 10. Disyuntor de acuerdo con la reivindicacion 9, caracterizado por el hecho de que el elemento rectificador de la corriente (136, 236, 436) comprende un par de tiristores (136a, 136b) conectados en paralelo y que tienen direcciones hacia delante opuestas.
- 11. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, ademas, una camara de arco con unas placas divisoras (250), en la que el elemento de contacto del arco (232) esta dispuesto de manera que el arco conmutado atraviesa la camara de arco y es dividido por las placas divisoras (250).
- 12. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, ademas, un par de contactos nominales con un primer elemento de contacto nominal (352, 452) y un segundo elemento de contacto nominal (354, 454), en el que el primer y el segundo elemento de contacto nominal son separables entre si para conmutar la corriente al par de elementos de contacto del disyuntor.
- 13. Disyuntor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, ademas, una disposicion de refrigeracion para enfriar un espacio (25, 125) que emerge entre el par de elementos de contacto del disyuntor despues de la separacion del par de elementos de contacto del disyuntor.
- 14. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que, entre el elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) y el segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424), hay prevista una zona aislada electricamente (233), en particular un espacio no conductor (233) o material dielectrico, de manera que el arco salta del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) a traves de la region aislada electricamente (233).
- 15. Disyuntor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) esta dispuesto en una derivacion que esta conectada en paralelo a una trayectoria que lleva una parte principal de la corriente nominal durante el funcionamiento normal.
- 16. Procedimiento para interrumpir un circuito electrico mediante un disyuntor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el disyuntor un par de elementos de contacto del disyuntor con un primer elemento de contacto del disyuntor (22, 122, 222, 422) y un segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124,1015224, 424), un elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432) y un elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436), comprendiendo el procedimiento:- separar el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor entre si, de manera que se desarrolla un arco (40, 140) entre el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor, llevando el arco una corriente del arco entre el primer y el segundo elemento de contacto del disyuntor;- hacer que una rafz de arco (40, 140, 440) salte del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), de manera que la corriente del arco se conmute del segundo elemento de contacto del disyuntor (24, 124, 224, 424) al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432), presentando la corriente del arco conmutada una primera direccion;- pasar la corriente del arco conmutada a traves de un elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436) conectado electricamente al elemento de contacto del arco (32, 132, 232, 432); y- cuando la corriente del arco experimenta un paso por cero para invertir la direccion de la corriente del arco conmutada, bloquear la corriente del arco mediante el elemento rectificador de la corriente (36, 136, 236, 436).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2012/053804 WO2013131557A1 (en) | 2012-03-06 | 2012-03-06 | Arc-jump circuit breaker and method of circuit breaking |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2638877T3 true ES2638877T3 (es) | 2017-10-24 |
Family
ID=45808941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES12707106.6T Active ES2638877T3 (es) | 2012-03-06 | 2012-03-06 | Disyuntor de salto de arco y procedimiento de interrupción de circuito |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140374382A1 (es) |
| EP (1) | EP2823499B1 (es) |
| CN (1) | CN104272417B (es) |
| ES (1) | ES2638877T3 (es) |
| WO (1) | WO2013131557A1 (es) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3028089B1 (fr) * | 2014-10-30 | 2016-12-30 | Alstom Technology Ltd | Interrupteur ou disjoncteur a moyenne ou haute tension, pourvu de contacts fixes ameliores, et procede d'utilisation |
| CN107332222B (zh) * | 2017-07-28 | 2020-09-15 | 尹向阳 | 一种适用于大功率的直流开关灭弧装置 |
| CN109427506B (zh) * | 2017-08-25 | 2020-11-20 | 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 | 压力开关及电压力锅 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1193942A (es) * | 1957-04-12 | 1959-11-05 | ||
| US3449537A (en) * | 1965-05-14 | 1969-06-10 | Siemens Ag | Circuit breaker for interrupting at zero current and automatically reclosing after unsuccessful interruption |
| CH436419A (de) * | 1966-05-26 | 1967-05-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Leistungsschalter mit bei der Abschaltung entgegengesetzt geschalteten, je mindestens aus einer Diode bestehenden Diodenkreisen |
| US3454832A (en) * | 1967-08-24 | 1969-07-08 | Gen Electric | Electric circuit interrupter |
| US3436597A (en) * | 1967-08-24 | 1969-04-01 | Gen Electric | Electric circuit breaker with assisted arc interruption |
| FR2097618A5 (es) * | 1970-07-15 | 1972-03-03 | Merlin Gerin | |
| US4025821A (en) * | 1976-03-10 | 1977-05-24 | Westinghouse Electric Corporation | Circuit breaker with improved trip means having a high rating shunt trip |
| JPH06101282B2 (ja) * | 1988-11-24 | 1994-12-12 | 三菱電機株式会社 | 真空スイッチ管 |
| WO1992007373A1 (de) * | 1990-10-12 | 1992-04-30 | Elin Energieversorgung Gesellschaft M.B.H. | Trennschalter |
| SE9101831L (sv) * | 1991-06-14 | 1993-03-10 | Asea Brown Boveri | Saekerhetsbrytare med lutningsindikering |
| JPH08129942A (ja) * | 1994-10-28 | 1996-05-21 | Hitachi Ltd | パッファ形ガス遮断器 |
| JP2931862B2 (ja) * | 1995-04-28 | 1999-08-09 | 株式会社戸上電機製作所 | 遮断器の消弧装置 |
| US6696657B2 (en) * | 2001-11-21 | 2004-02-24 | Hitachi, Ltd. | Puffer type gas circuit breaker |
| CN1420515A (zh) * | 2001-11-21 | 2003-05-28 | 株式会社日立制作所 | 缓冲型气体断路器 |
-
2012
- 2012-03-06 ES ES12707106.6T patent/ES2638877T3/es active Active
- 2012-03-06 CN CN201280072990.9A patent/CN104272417B/zh active Active
- 2012-03-06 EP EP12707106.6A patent/EP2823499B1/en active Active
- 2012-03-06 WO PCT/EP2012/053804 patent/WO2013131557A1/en active Application Filing
-
2014
- 2014-09-08 US US14/479,974 patent/US20140374382A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2823499B1 (en) | 2017-06-14 |
| CN104272417A (zh) | 2015-01-07 |
| US20140374382A1 (en) | 2014-12-25 |
| WO2013131557A1 (en) | 2013-09-12 |
| CN104272417B (zh) | 2017-03-15 |
| EP2823499A1 (en) | 2015-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2420531T3 (es) | Disyuntor híbrido | |
| CN104143809B (zh) | 直流电流切换设备、电子装置和切换关联直流电路的方法 | |
| ES2340079T3 (es) | Disposicion de seccionadores de carga. | |
| ES2531467T3 (es) | Interruptor de corriente híbrida | |
| ES2403489T3 (es) | Unidad de conmutación para conmutar tensiones continuas elevadas | |
| BR102016001454B1 (pt) | Polo de comutação de baixa tensão e interruptor de baixa tensão | |
| ES2536089T3 (es) | Disyuntor con mecanismo de extinción de arco | |
| CN109997208B (zh) | 低压断路器装置 | |
| ES2260911T3 (es) | Caja para interruptor con fusibles. | |
| ES2638877T3 (es) | Disyuntor de salto de arco y procedimiento de interrupción de circuito | |
| US20170352508A1 (en) | High voltage dc circuit breaker | |
| ES2367936A1 (es) | Aparato limitador de corriente de pico. | |
| ES2291956T3 (es) | Dispositivo para la extincion del arco voltaico. | |
| BRPI0715153A2 (pt) | placa de arco para um conjunto de calha de arco de um aparelho dijuntor de circuito, conjunto de calha de arco para um aparelho dijuntpr de circuito e aparelho disjuntor de circuito | |
| ES2883754T3 (es) | Disyuntor de caja moldeada | |
| JP6202871B2 (ja) | 直流回路遮断装置 | |
| BR102012015807A2 (pt) | Aparelho de proteção elétrico compreendendo pelo menos um módulo de comutação controlado por um dispositivo de controle com uma bobina eletro-magnética | |
| KR101337607B1 (ko) | 배선용 차단기의 소호장치 | |
| BR112014006760B1 (pt) | Disjuntor de potência com um alojamento | |
| BR102016016404A2 (pt) | disjuntor elétrico | |
| US9330866B2 (en) | Electrical switching device | |
| ES2900590T3 (es) | Disposición de circuito y procedimiento para la interrupción de la corriente continua | |
| ES2387259T3 (es) | Unidad de conmutación y disyuntor de circuito para un circuito de media tensión | |
| ES2618052T3 (es) | Disyuntor con medios de fijación magnética | |
| ES2437931T3 (es) | Dispositivo de conmutación para circuitos de baja tensión |