ES2947094T3 - Disyuntor para desconectar un circuito eléctrico - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un disyuntor (2) que comprende una unidad de conmutación (4) para interrumpir un circuito eléctrico, que tiene un contacto fijo estacionario (22) y un contacto móvil (24), que se puede mover con respecto al contacto fijo (22).) y conmutable de una posición cerrada a una posición abierta, y que además tiene un dispositivo de extinción (28) para apagar un arco que se produce cuando se abren los contactos (22, 24), que comprende una precámara (34) para guiar el arco desde los contactos (22, 24) a una cámara de extinción (30), donde la precámara (34) tiene dos paredes laterales aislantes (52) y un par de rieles de guía de arco (36, 38) que están situados entre ellos, donde un en cada una de las paredes laterales (52) está dispuesta una pieza de forma ferromagnética (54), y en la que está dispuesto un imán permanente (58) en la zona del contacto fijo (22),guiando el campo magnético de dicho imán permanente el arco a lo largo de uno de los carriles guía del arco (36). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Disyuntor para desconectar un circuito eléctrico

La invención se refiere a un disyuntor con una unidad de conmutación como dispositivo de desconexión para interrumpir un circuito eléctrico, que presenta un contacto fijo estacionario y un contacto móvil, que puede moverse con respecto al contacto fijo y puede transferirse de una posición cerrada a una posición abierta, así como un dispositivo de extinción para extinguir un arco producido al abrir los contactos, con una precámara para guiar el arco desde los contactos a una cámara de extinción.

Una desconexión fiable de componentes o dispositivos eléctricos de un circuito o circuito eléctrico es deseable, por ejemplo, para fines de instalación, montaje o servicio y, en particular, para la protección general de personas. En este sentido, una unidad de conmutación o un dispositivo de desconexión correspondientes deben poder realizar una interrupción bajo carga, es decir, sin una desconexión previa de una fuente de tensión que alimente al circuito eléctrico. Para la desconexión de carga pueden emplearse conmutadores mecánicos (contacto de conmutación). Estos tienen la ventaja de que cuando se produce la apertura del contacto también se produce un aislamiento galvánico del dispositivo eléctrico con respecto a la fuente de tensión.

En particular, en el caso de tensiones continuas a conmutar superiores a 24 voltios (CC), a menudo se producen arcos de conmutación cuando se desconectan los contactos eléctricos a través de los que fluye la corriente, en el sentido de que la corriente eléctrica sigue fluyendo después de abrir los contactos a lo largo de un tramo de arco en forma de descarga de arco. Como con tensiones continuas a partir de aproximadamente 50 voltios y corrientes continuas a partir de aproximadamente 1 amperio este tipo de arcos de conmutación en determinadas circunstancias no se extinguen automáticamente, se emplean, por ejemplo, los denominados contactos de acción rápida como sistema de contactos mecánico, en los que se emplean resortes mecánicos para acelerar la desconexión de los contactos.

Los arcos producidos al abrir los contactos bajo carga se mueven rápidamente a dispositivos de extinción previstos para ello en los que tiene lugar la extinción correspondiente del arco. La fuerza necesaria para ello se produce, por ejemplo, mediante campos magnéticos, los denominados campos de soplado que, normalmente, se generan por uno o varios imanes permanentes. Mediante la configuración particular de las zonas de contacto y de la pieza de guiado del arco, el arco se guía a unas cámaras de extinción correspondientes, en las que se produce la extinción del arco según los principios conocidos.

Las medidas básicas para evitar o controlar este tipo de arcos de conmutación consisten esencialmente en emplear un material aislante para aumentar la rigidez dieléctrica y, por tanto, para la extinción del arco ya con una pequeña separación entre contactos o reducir la tensión del arco dividiendo el arco.

En el documento DE 202006 021 064 U1 se describe un disyuntor con una unidad de conmutación, en el que por medio de un dispositivo de extinción se extingue un arco (de conmutación) producido al abrir un sistema de contactos. El dispositivo de extinción presenta una precámara con dos rieles de guiado de arco, que están dispuestos entre dos paredes laterales o de cubierta aislantes como delimitación lateral para el guiado del arco. El arco se guía por medio de la precámara a una cámara de extinción y se extingue en la misma.

La invención se basa en el objetivo de proporcionar un disyuntor particularmente adecuado para desconectar un circuito eléctrico.

El objetivo se alcanza según la invención con las características de la reivindicación 1. Las configuraciones y los perfeccionamientos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.

El disyuntor según la invención es adecuado y está configurado para interrumpir un circuito eléctrico, en particular un circuito de corriente continua. Por tanto, el disyuntor está realizado como un aparato de conmutación para la desconexión manual y/o automática de circuitos eléctricos o consumidores individuales al superar valores de corriente o tensión permitidos (sobrecorriente, corriente residual).

Para ello, el disyuntor presenta una unidad de conmutación como dispositivo de desconexión con un sistema de contactos mecánico conmutable. Por “conmutar” se entiende en este caso y a continuación, en particular, una desconexión mecánica o galvánica de los contactos (“apertura”) y/o un cierre de los contactos (“cierre”) del sistema de contactos.

El sistema de contactos presenta un contacto fijo estacionario y un contacto móvil. En este sentido, el contacto móvil puede moverse con respecto al contacto fijo y puede transferirse de una posición cerrada a una posición abierta. Esto significa que para conmutar el sistema de contactos o la unidad de conmutación, el contacto móvil se mueve entre la posición abierta y la posición cerrada.

La unidad de conmutación presenta además un dispositivo de extinción para extinguir un arco (de conmutación) producido al abrir los contactos. El dispositivo de extinción está realizado con una cámara de extinción para extinguir el arco de conmutación así como con una precámara para guiar el arco de los contactos a la cámara de extinción. La precámara presenta dos paredes laterales aislantes como placas de cubierta laterales, estando situados entre las paredes laterales un par de rieles de guiado de arco. Así, la precámara está abierta por ambos lados en los lados frontales, estando dirigido un lado frontal hacia el sistema de contactos y el otro lado frontal hacia la cámara de extinción. Por tanto, la precámara forma un espacio de guiado de arco, que hacia los lados, está delimitado por medio de las paredes laterales aislantes como placas de cubierta y los rieles de guiado de arco para guiar el arco. A continuación, la transición del arco de los contactos del sistema de contactos a los rieles de guiado de arco adyacentes de la precámara también se denomina conmutación.

La cámara de extinción presenta de manera adecuada una entrada, dirigida hacia el lado frontal abierto de la precámara, y una salida dispuesta de manera opuesta para el flujo de gas del arco.

En una primera realización de la invención, según la invención, en las paredes laterales está dispuesta en cada caso una pieza moldeada ferromagnética, que preferiblemente está adaptada al recorrido de los rieles de guiado de arco. Las piezas moldeadas se fabrican de manera sencilla, por ejemplo, como piezas estampadas. En este sentido, preferiblemente las piezas moldeadas están colocadas por fuera del espacio de guiado de arco, es decir, en el lado externo de las paredes laterales de la precámara. Las piezas moldeadas rodean el espacio de guiado de arco de la precámara esencialmente por toda la superficie.

En esta realización, en la zona del contacto fijo adicionalmente está dispuesto un imán permanente, cuyo campo magnético guía el arco a lo largo de uno de los rieles de guiado de arco. De este modo es posible una extinción particularmente rápida y efectiva de un arco producido. Así se implementa una unidad de conmutación particularmente efectiva y fiable.

Se hace que el arco (de conmutación) ionizado se desplace o canalice hacia la cámara de extinción debido a las interacciones electrodinámicas con el campo magnético del imán permanente. A través de las piezas moldeadas ferromagnéticas como placas laterales se implementa, por un lado, un agrupamiento o focalización del campo magnético en la zona de contacto inmediata de los contactos. Por otro lado, el campo magnético de arco, que acompaña al arco, intenta atravesar las piezas moldeadas magnéticamente más conductoras en las proximidades de un material ferromagnético. De este modo se produce un “efecto de succión” en la dirección de las piezas moldeadas, que hace que el arco se mueva hacia la precámara.

Las piezas moldeadas ferromagnéticas se magnetizan al menos en parte a través del campo magnético del imán permanente, de modo que el campo magnético o sus líneas de campo magnético se agrupan de manera efectiva entre los rieles de guiado de arco, es decir, se concentran o focalizan. A través de este agrupamiento concentrado del campo magnético se produce un guiado del arco particularmente homogéneo y rápido hacia el paquete de extinción.

El imán permanente está fabricado de manera adecuada de un material resistente al calor. Esto significa que el imán permanente está fabricado de un material magnético, que conserva sus propiedades magnéticas incluso a altas temperaturas, como se producen en particular en la zona del arco. Dicho de otro modo, por ejemplo, se utiliza un material ferromagnético magnetizado para el imán permanente, cuya temperatura de Curie específica del material es mayor que las temperaturas que cabe esperar en la zona del arco.

El imán permanente está hecho, por ejemplo, de una aleación de samario, en particular, una aleación de samariocobalto, preferiblemente Sm2Co17, o una aleación de neodimio, en particular neodimio-NiCuN, o una aleación de aluminio, en particular AlNiCo500. En este sentido, el imán permanente genera un campo magnético con una intensidad de campo magnético entre 900 mT (militesla) y 1500 mT, en particular entre 1000 mT y 1250 mT.

Así, el arco se conmuta de manera particularmente rápida desde el contacto fijo a los rieles de guiado y, por tanto, se aleja del sistema de contactos. De este modo se reducen las pérdidas de material de contacto en la zona de los contactos por la formación del arco. El arco se mueve además a través del campo magnético concentrado por medio de las piezas moldeadas de manera particularmente estable y rápida sobre el riel de guiado de arco.

En una forma de realización preferida, el dispositivo de extinción está optimizado en el sentido de que un arco de conmutación se “succiona” de manera rápida y efectiva en la cámara de extinción por medio de la precámara y del imán permanente, sin atravesar la cámara de extinción y volver a encenderse en la salida o rebotar en la cámara de extinción y volver a encenderse antes de su entrada. Mediante el guiado rápido y fiable del arco por medio de la precámara se implementa un dispositivo de extinción particularmente efectivo, de modo que la cámara de extinción puede realizarse con una construcción particularmente plana y un comportamiento de extinción lo suficientemente bueno. De este modo es posible una unidad de conmutación particularmente compacta.

En una configuración concebible, para guiar el arco, además del imán permanente están previstos dos imanes moldeados. En este sentido, el imán permanente está dispuesto de manera adecuada entre los imanes moldeados. De este modo se garantiza un guiado particularmente seguro y fiable del arco hacia la cámara de extinción.

Las ventajas y configuraciones preferidas mencionadas con respecto a la primera realización descrita anteriormente deben aplicarse mutatis mutandis a la realización alternativa descrita a continuación y viceversa.

En una realización alternativa no reivindicada, la unidad de conmutación presenta, a diferencia de la realización descrita anteriormente, en lugar de las piezas moldeadas en particular, en cada caso, un imán moldeado, guiando el campo magnético común generado por el imán moldeado el arco a lo largo de un riel de guiado de arco.

En este sentido, los imanes moldeados presentan esencialmente el mismo contorno o la misma forma geométrica que las piezas moldeadas ferromagnéticas. Así, por ejemplo, es concebible realizar las piezas moldeadas y los imanes moldeados de forma intercambiable entre sí.

Así, los disyuntores según la invención presentan en cada caso un dispositivo de extinción particularmente efectivo para la extinción de los arcos de conmutación producidos. Mediante el comportamiento de extinción mejorado del dispositivo de extinción de los disyuntores, estos pueden realizarse con una construcción particularmente plana. De este modo es posible una construcción plana del disyuntor, con lo que mejora el uso en situaciones de montaje con espacio reducido como, por ejemplo, en armarios de distribución.

Según la invención el riel de guiado de arco, a lo largo del cual se guía el arco por medio del campo magnético del imán permanente, dado el caso, de los imanes moldeados, se guía hasta el contacto fijo. En este sentido, el riel de guiado de arco presenta desde el contacto fijo hacia la cámara de extinción un recorrido curvado o en flexión. De este modo se implementa un recorrido particularmente conveniente y fiable del riel de guiado de arco.

Según la invención este (primer) riel de guiado de arco une el contacto fijo con una primera pared lateral de la cámara de extinción. El riel de guiado de arco presenta un recorrido convexo a partir del contacto fijo debido a la flexión. La curvatura o flexión hace que el arco se aleje de manera particularmente fiable del contacto fijo, de modo que se reduce una pérdida de material o un desgaste del contacto fijo.

El otro (segundo) riel de guiado de arco une preferiblemente una superficie de tope, en la que se apoya el contacto móvil en la posición abierta, con una segunda pared lateral de la cámara de extinción, de modo que es posible una conmutación fiable del arco también en la zona del contacto móvil.

En un perfeccionamiento adecuado la primera pared lateral de la cámara de extinción está realizada en particular como un yugo magnético de un disparador de cortocircuito de un mecanismo de disparo del disyuntor. El (primer) riel de guiado de arco está realizado en particular formando una sola pieza con el yugo magnético.

Según la invención el imán permanente está dispuesto con respecto al radio de flexión de la flexión o curvatura radialmente en el lado interno del (primer) riel de guiado de arco. Por tanto, con una disposición de este tipo, radialmente en el lado interno, del imán permanente éste se dispone fuera de la precámara. Así, en particular, el imán permanente está rodeado o encerrado al menos en parte por el (primer) riel de guiado de arco. Por tanto, con un recorrido convexo del (primer) riel de guiado de arco éste se guía aproximadamente en forma de U o en forma de V alrededor del imán permanente. Así, el imán permanente está protegido de un contacto directo con el arco de manera fiable y con una construcción sencilla. De este modo se prolonga considerablemente la vida útil del imán permanente.

En una configuración conveniente las piezas moldeadas ferromagnéticas y/o los imanes moldeados presentan en los lados frontales orientados hacia la cámara de extinción en cada caso un aislamiento eléctrico. Dicho de otro modo, las piezas moldeadas o los imanes moldeados están dotados de un aislamiento hacia la entrada de la cámara de extinción. De este modo se evita un cortocircuito eléctrico a lo largo de la cámara de extinción y las piezas moldeadas o los imanes moldeados. Esto se traslada posteriormente de manera ventajosa a la vida útil del dispositivo de extinción y, por tanto, de la unidad de conmutación.

En una realización preferida las piezas moldeadas o los imanes moldeados están sobremoldeados como piezas de inserción con el aislamiento en la zona de los lados frontales. En una forma de realización alternativa las piezas moldeadas o los imanes moldeados están insertados en el lado frontal en particular en una pieza de aislamiento. Dicho de otro modo, los aislamientos se inyectan y/o sobremoldean o insertan en las piezas moldeadas ferromagnéticas o los imanes moldeados mediante ingeniería de procesos. Esto significa que la pieza moldeada o el imán moldeado y el aislamiento están realizados en particular como una pieza compuesta. De este modo se garantiza una fabricación y un aislamiento particularmente sencillos y con poco esfuerzo de las piezas moldeadas o los imanes moldeados. Así se implementa un disyuntor particularmente rentable.

Otro aspecto o un aspecto adicional de la invención prevén que la cámara de extinción esté realizada como una cámara de desionización con un paquete de extinción de arco, es decir, con una pila de paquetes de extinción con una serie de chapas de extinción o placas de dispersión. Como material para las chapas de extinción se emplean, por ejemplo, materiales ferromagnéticos, porque el campo magnético, que acompaña al arco, intenta atravesar las chapas de extinción magnéticamente más conductoras en las proximidades de un material ferromagnético. De este modo se produce un efecto de succión en la dirección de las chapas de extinción, que hace que el arco se mueva hacia la disposición de las chapas de extinción y se divida entre las mismas.

En una configuración preferida el contacto móvil de la unidad de conmutación utilizada está dispuesto en un brazo de conmutación pivotante, que está acoplado con un mecanismo de accionamiento manual para el ajuste manual del brazo de conmutación entre la posición abierta y la posición cerrada, y con un mecanismo de disparo para el retorno automático del brazo de conmutación a la posición abierta cuando se produce una condición de disparo. De este modo se implementa un disyuntor particularmente adecuado.

El mecanismo de accionamiento manual presenta, por ejemplo, una palanca pivotante que, por medio de un mecanismo, está acoplada con el brazo de conmutación. El mecanismo presenta, por ejemplo, un elemento de resorte, de manera conveniente un resorte de torsión, que pretensa la palanca pivotante hacia una primera posición de pivotado correspondiente a la posición abierta del brazo de conmutación, de modo que la palanca pivotante en el estado sin carga siempre vuelva por sí misma a esta primera posición de pivotado. Por el contrario, en una segunda posición de pivotado correspondiente a la posición cerrada del brazo de conmutación la palanca pivotante se bloquea preferiblemente mediante un enclavamiento del mecanismo con el brazo de conmutación situado en la posición cerrada. De manera conveniente, el brazo de conmutación y la unidad de accionamiento manual están adaptados entre sí de tal modo que con un retorno del brazo de conmutación a la posición abierta y de la palanca pivotante a la primera posición de pivotado, el mecanismo se enclava automáticamente con el brazo de conmutación, de modo que el brazo de conmutación puede ajustarse de nuevo inmediatamente por medio del mecanismo de accionamiento manual sin ninguna otra acción.

El mecanismo de disparo presenta preferiblemente un disparador de cortocircuito configurado para accionar el mecanismo de disparo en caso de cortocircuito eléctrico como condición de disparo. El disparador de cortocircuito presenta, por ejemplo, una bobina magnética, un yugo magnético así como una armadura del imán, conformando el yugo magnético en particular una primera pared lateral de la cámara de extinción.

Adicional o alternativamente al disparador de cortocircuito, el mecanismo de disparo presenta preferiblemente un disparador de sobrecarga o disparador de sobrecorriente. El disparador de sobrecarga está formado, por ejemplo, esencialmente por una banda bimetálica, que se calienta a consecuencia del flujo de corriente y, en este caso, se deforma de tal modo que en caso de sobrecarga, es decir, con la condición de disparo correspondiente, acciona el mecanismo de disparo y, por tanto, el brazo de conmutación o el sistema de contactos.

En un perfeccionamiento adecuado, la unidad de conmutación y el mecanismo de disparo así como el mecanismo de accionamiento manual están alojados al menos en parte en una carcasa de conmutación común. De este modo se implementa una protección fiable frente al contacto (protección de los dedos).

En este sentido, las paredes laterales de la unidad de conmutación están orientadas en paralelo a los lados frontales de la carcasa de conmutación, estando formada entre la precámara y la carcasa de conmutación una zona de intersticio, es decir, una separación libre. Una zona de intersticio de este tipo es en particular ventajosa para una compensación de la presión en el curso de la extinción del arco. En este sentido, la zona de intersticio está abierta preferiblemente en los lados frontales de la precámara, es decir, hacia los contactos y la entrada. Debido al calentamiento repentino del aire, en la precámara el arco empuja una onda de presión delante de sí mismo que puede dificultar la entrada del arco en la cámara de extinción. A través de la zona de intersticio entre la carcasa de conmutación y la precámara es posible una compensación de la presión delante y detrás de la precámara, de modo que no se ve afectada la entrada del arco en la cámara de extinción. De este modo se garantiza una extinción particularmente fiable y segura del arco.

A continuación se explicarán en más detalle los ejemplos de realización de la invención mediante un dibujo. En éste muestran en representaciones en perspectiva:

la figura 1, un disyuntor,

la figura 2, una unidad de conmutación del disyuntor con un sistema de contactos y con una unidad de extinción, que presenta una precámara con dos paredes laterales así como una cámara de extinción,

la figura 3, la unidad de conmutación de la figura 2 con una pared lateral retirada,

la figura 4, una forma de realización alternativa de la unidad de conmutación con un mecanismo de accionamiento manual y con un mecanismo de disparo del disyuntor, y

la figura 5, en una vista en detalle ampliada, la forma de realización según la figura 4.

Las piezas y los tamaños correspondientes llevan siempre los mismos números de referencia en todas las figuras. La figura 1 muestra un disyuntor 2 para interrumpir un circuito eléctrico. Para ello, el disyuntor 2 presenta una unidad de conmutación 4 explicada en más detalle mediante las figuras 2 a 5. El disyuntor 2 presenta además una carcasa de conmutación 6 de un material aislante.

El disyuntor 2 está configurado preferiblemente a modo de dispositivo de instalación modular. La carcasa de conmutación 6 presenta de manera correspondiente una conformación característica para este tipo de dispositivos, escalonada de manera simétrica con respecto a un lado frontal 8. En una pieza central 10 sobresaliente del lado frontal 8, una palanca pivotante 12 de un mecanismo de accionamiento manual 14 (figura 4, figura 5) sobresale de la carcasa de conmutación 6, para el accionamiento manual de la unidad de conmutación 4. En un lado posterior 16 opuesto al lado frontal 8, el disyuntor 2 está dotado de una ranura de retención 18 típica en los dispositivos de instalación modular para que encaje en un riel portador, en particular, en un riel de sombrero de copa. En perpendicular al lado frontal 8 y al lado posterior 16 están dispuestos dos lados frontales 20 de la carcasa de conmutación 6, a lo largo de los cuales se alinea el disyuntor 2 en el estado de instalación o montaje de un dispositivo de instalación modular.

Las figuras 2 y 3 muestran una primera y una segunda forma de realización de la unidad de conmutación 4, 4'. La unidad de conmutación 4, 4' presenta un sistema de contactos mecánico con un contacto fijo 22 estacionario y con un contacto móvil 24 que puede moverse con respecto al mismo. El contacto móvil 24 está soportado por un brazo de conmutación 26 y por medio del mismo puede moverse o transferirse entre una posición abierta, en la que el contacto fijo 22 y el contacto móvil 24 están separados entre sí, y una posición cerrada, en la que el contacto fijo 22 y el contacto móvil 24 están en contacto eléctricamente conductor.

La unidad de conmutación 4, 4' presenta además un dispositivo de extinción 28 para extinguir un arco (de conmutación) que se produce al abrir los contactos 22, 24. El dispositivo de extinción 28 presenta una cámara de extinción 30, que está configurada como una cámara de desionización con un paquete de chapas de extinción 32 dispuestas paralelas entre sí, insertado en la misma. En las figuras las chapas de extinción 32 están dotadas de números de referencia sólo a modo de ejemplo.

El dispositivo de extinción 28 presenta además una precámara 34, por medio de la cual el arco se guía de los contactos 22, 24 hacia la cámara de extinción 30. La precámara 34 presenta un primer riel de guiado de arco 36 y un segundo riel de guiado de arco 38. En este sentido, el riel de guiado de arco 36 está realizado formando una sola pieza con un yugo magnético 40 de un disparador de cortocircuito 42 de un mecanismo de disparo 44 del disyuntor 2 (figura 4, figura 5). El riel de guiado de arco 38 está formado junto con un alimentador de corriente 46 como una pieza de chapa continua de una sola pieza, formando el alimentador de corriente 46 al mismo tiempo un soporte para una banda bimetálica 48 de un disparador de sobrecarga 50 del mecanismo de disparo 44 (figura 4, figura 5). La precámara 34 presenta además dos paredes laterales 52 aislantes como placas de cubierta laterales, entre las cuales se encuentran los rieles de guiado de arco 36, 38. Las paredes laterales 52 y los rieles de guiado de arco 36, 38 forman por tanto un espacio de guiado de arco para guiar el arco de los contactos 22, 24 hacia la cámara de extinción 30.

Como resulta evidente en particular en la figura 2, sobre las superficies externas, es decir, sobre las superficies dirigidas hacia los lados frontales 20, de las paredes laterales 52 de la unidad de conmutación 4 están colocadas unas piezas moldeadas 54 ferromagnéticas. Las piezas moldeadas 54 presentan un contorno externo, que aproximadamente está adaptado al recorrido de los rieles de guiado de arco 36, 38. Las piezas moldeadas 54 están realizadas como una pieza compuesta con un aislamiento 56 inyectado, dispuesto en el lado frontal de las piezas moldeadas 54, dirigido hacia la cámara de extinción 30.

En la realización alternativa de la unidad de conmutación 4', en lugar de las piezas moldeadas 54 ferromagnéticas están previstos dos imanes moldeados 54'. Los imanes moldeados 54' presentan esencialmente la misma forma o el mismo contorno que las piezas moldeadas 54. En particular, los imanes moldeados 54' también están dotados del aislamiento 56. Esto significa que los imanes moldeados 54' y las piezas moldeadas 54 se distinguen esencialmente sólo por el material utilizado.

La figura 3 muestra la unidad de conmutación 4, 4' de la figura 2 con una pared lateral 52 retirada. Como resulta evidente en la figura 3, en la zona del contacto fijo 22 está dispuesto un imán permanente 58 resistente al calor. En este sentido, en la realización de la unidad de conmutación 4' el imán permanente 58 está previsto además de los imanes moldeados 54'.

Mediante el uso del imán permanente 58 además de los dos imanes moldeados 54', el campo magnético resultante se agrupa con particular intensidad en la zona del contacto fijo 22, de modo que el arco se mueve particularmente rápido desde éste hacia el riel de guiado de arco 36. Para ello, los imanes moldeados 54', al igual que las piezas moldeadas 54, está dispuesto en cada caso en una de las paredes laterales 52. El imán permanente 58 genera un campo magnético, que guía el arco a lo largo del riel de guiado de arco 36. Para ello, el imán permanente 58 está dispuesto radialmente en el lado interno de una curvatura 60 o flexión convexa, visto desde el contacto fijo 22, del riel de guiado de arco 36. De este modo, el imán permanente 58 está dispuesto esencialmente dentro del recorrido del riel de guiado de arco 36.

Las paredes laterales 52 aislantes aíslan las piezas moldeadas 54 ferromagnéticas o los imanes moldeados 54' con respecto al arco, de modo que las piezas moldeadas 54 o los imanes moldeados 54' no se calienten en particular más allá de su temperatura de Curie respectiva y, así, pasen a un estado paramagnético. Las paredes laterales 52 sobresalen en el lado frontal del punto de contacto de los contactos 22, 24, de modo que esencialmente quedan encerrados entre las paredes laterales 52 de la precámara 34. Por tanto, el arco cuando se forma ya queda “aplastado” entre las paredes laterales 52, con lo que se produce un aumento de la tensión.

Las piezas moldeadas 54 de la unidad de conmutación 4 agrupan el campo magnético del imán permanente 58. Mediante la disposición del imán permanente 58 cerca del contacto fijo 22, la fuerza magnética resultante actúa inmediatamente sobre el arco formado y lo arrastra hacia abajo desde el contacto fijo 22 hasta el riel de guiado de arco 36. Dicho de otro modo, al formarse, el arco se conmuta por el campo magnético particularmente rápido hacia el riel de guiado de arco 36 y se guía hacia la cámara de extinción 30.

De manera correspondiente, el campo magnético se genera a través de los imanes moldeados 54' de la unidad de conmutación 4' adicionalmente al campo magnético del imán permanente 58 y, por tanto, el arco se conmuta mediante la fuerza magnética resultante del contacto fijo 22 al riel de guiado de arco 36.

Las figuras 4 y 5 muestran otra forma de realización de la unidad de conmutación 4, 4'. En este ejemplo de realización, el contacto móvil 24 está realizado de una sola pieza, es decir, de una sola parte o como un monolito, en el extremo libre del brazo de conmutación 26. Las figuras 4 y 5 muestran la precámara 34 sin las paredes laterales 52 y, por tanto, sin las piezas moldeadas 54 o los imanes moldeados 54' que, sin embargo, delimitan el espacio de guiado de arco de la precámara 34 hacia los lados frontales 20 en el estado de montaje también en esta forma de realización.

Las figuras 4 y 5 muestran, además de la unidad de conmutación 4, el mecanismo de accionamiento manual 14 y el mecanismo de disparo 44 con el disparador de cortocircuito 42 y el disparador de sobrecorriente 50. El mecanismo de accionamiento manual 14 y el mecanismo de disparo 44 así como el brazo de conmutación 26 de la unidad de conmutación 4, 4' forman un bloqueo de conmutación del disyuntor 2 no especificado.

El mecanismo de accionamiento manual 14 está formado esencialmente por la palanca pivotante 12 así como una barra de acoplamiento 62 y un resorte de torsión 64.

En el ejemplo de realización mostrado, el brazo de conmutación 26 está realizado por dos elementos y presenta una palanca de contacto 66 con el contacto móvil 24 en el lado del extremo libre y una palanca de enclavamiento 68. El brazo de conmutación 26 se pretensa por medio de un resorte de tracción 70.

El mecanismo de disparo 44 presenta una corredera de disparo 72 y el disparador de sobrecarga 50 formado esencialmente por la banda bimetálica 48 así como el disparador de cortocircuito 42 electromagnético. El disparador de cortocircuito 42 presenta una bobina magnética 74 y un núcleo magnético 76 así como el yugo magnético 40 y una armadura del imán 78. En este sentido, la armadura del imán 78 está acoplada a una varilla de plástico no mostrada en más detalle, sujeta de manera pretensada por medio de un resorte de compresión.

En el estado de montaje, la palanca de enclavamiento 68 del brazo de conmutación 26 está montada de manera que puede pivotar sobre un eje de giro 80 fijado a la carcasa. La palanca de contacto 66 está articulada a la palanca de enclavamiento 68 por medio de una articulación giratoria 82, de modo que el brazo de conmutación 26 presenta una cierta flexibilidad en sí mismo. La movilidad relativa de la palanca de contacto 66 producida de este modo con respecto a la palanca de enclavamiento 68 se limita por un orificio oblongo 84 en el extremo posterior, es decir, dirigido en sentido opuesto al contacto móvil 24, de la palanca de contacto 66, en el que se engancha el eje de giro 80 a modo de guía lineal.

El contacto móvil 24 actúa conjuntamente con el contacto fijo 22 para conmutar un circuito eléctrico. En este sentido, el contacto fijo 22 está colocado en particular en un lado superior del yugo magnético 40 en la extensión del riel de guiado de arco 36 unido con el mismo formando una sola pieza.

La figura 4 muestra la unidad de conmutación 4, 4' en un estado cerrado o en una posición cerrada del brazo de conmutación 26, en el que el extremo libre de la palanca de contacto 66, que forma el contacto móvil 24, se apoya en el contacto fijo 22. En esta posición cerrada se crea una conexión eléctricamente conductora entre una conexión de alimentación 86 o contacto de acoplamiento 88 y una conexión de carga 90 del disyuntor 2, que conduce a través de una barra colectora 92, la bobina magnética 74, el yugo magnético 40, el contacto fijo 22, la palanca de contacto 66 con el contacto móvil 24, la banda bimetálica 48 y una barra colectora 94 contigua. La conexión eléctrica entre el extremo posterior de la palanca de contacto 66 y la banda bimetálica 48 así como entre la banda bimetálica 48 y la barra colectora 94 se cierra en cada caso por medio de una conexión de alambre trenzado 96, que en la figura 4 sólo se representa esquemáticamente.

El componente principal del mecanismo de disparo 44 es la corredera de disparo 72, que se acciona tanto por la banda bimetálica 48 del disparador de sobrecarga 50 como por la varilla de plástico del disparador de cortocircuito 42, acoplada a la armadura del imán 78 y que, accionando uno de los disparadores 50 o 42 da lugar al retorno del brazo de conmutación 26 de la posición cerrada a la posición abierta (figura 5).

Un cortocircuito en un circuito eléctrico conectado a las conexiones 86 y 90 lleva a un aumento repentino de la corriente que fluye a través de la bobina magnética 74. El gran aumento de corriente da lugar a un aumento proporcional del campo magnético generado por la bobina magnética 74, como resultado de lo cual se acciona la armadura del imán 78. Mediante el movimiento resultante se acciona la corredera de disparo 72 y, por tanto, se separan los contactos 22 y 24.

En este sentido, la figura 5 muestra un estado final de una operación de disparo, en la que el contacto móvil 24 se apoya en una superficie de tope 98, que forma una extensión del segundo riel de guiado de arco 38, opuesta al contacto fijo 22 con una separación.

En el curso de una operación de disparo de este tipo, entre el contacto fijo 22 y el contacto móvil 24 que se levanta desde el mismo, se produce el arco (de conmutación), que da lugar a un calentamiento importante y, a largo plazo, a que se quemen los contactos 22 y 24. En este sentido, el dispositivo de extinción 28 sirve para una extinción rápida y efectiva del arco.

Al abrir los contactos 22 y 24, el flujo de corriente dentro de la palanca de contacto 66, del tramo de arco y del tramo del yugo magnético 40, opuesto a la palanca de contacto 66, actúa como bucle de corriente. Además de una fuerza de Lorenz, este bucle de corriente ejerce una fuerza de inducción sobre el arco debido al campo magnético del imán permanente 58 agrupado por medio de las piezas moldeadas 54, que impulsa el arco hacia la cámara de extinción 30.

Cuando el brazo de conmutación 26 choca con la superficie de tope 98, se cortocircuita la conexión conductora entre la banda bimetálica 48, las conexiones de alambre trenzado 96 (figura 4) y la palanca de contacto 66 a través del alimentador de corriente 46. La forma de la banda de chapa, de la que están formados el alimentador de corriente 46 y el riel de guiado de arco 38 formando una sola pieza, garantiza que el efecto de inducción del flujo de corriente sobre el arco se mantenga según el signo durante esta operación.

El riel de guiado de arco 38 queda expuesto desde el alimentador de corriente 46 de tal modo que el riel de guiado de arco 38 se guía en la zona de la superficie de tope 98 a lo largo de la palanca de contacto 66, que se apoya en la misma en su posición abierta, y, visto desde el contacto móvil 24 a lo largo de la palanca de contacto 66, sólo pasa al alimentador de corriente 46 por detrás del contacto móvil 24. Por tanto, la corriente conducida desde el contacto fijo 22 por el tramo de arco hasta el contacto móvil 24 debe fluir un cierto tramo hacia el extremo de palanca en el lado del agujero oblongo, aunque la palanca de contacto 66 ya esté apoyada en la superficie de tope 98, dentro de la palanca de contacto 66 o del riel de guiado de arco 38, como antes de hacer tope la palanca de contacto 66, hasta que se desvíe en el sentido opuesto a través del alimentador de corriente 46. En este sentido, el riel de guiado de arco 38 está recortado en particular en el centro del alimentador de corriente 46 para garantizar un flujo de corriente lo más simétrico posible en la zona de transición.

En vista de la interacción electrodinámica de la trayectoria de corriente, el yugo magnético 40, en el que está integrado el riel 36, tampoco está cerrado en círculo alrededor de la bobina magnética 74. Más bien, el yugo magnético 40 está interrumpido en un lado inferior dirigido hacia la armadura del imán 78 por un entrehierro 100 estrecho (figura 4). En este sentido, el entrehierro 100 tiene una dimensión tal que no perjudica de manera significativa el flujo magnético dentro del yugo magnético 74, pero impide de manera eficaz un flujo de corriente a través del espacio. Más bien, dentro del yugo magnético 40 siempre se impone una trayectoria de corriente dirigida hacia el contacto fijo 22 y el riel de guiado de arco 36. En el contexto de esta descripción, se indica que el sentido de la trayectoria de corriente parte de la conexión de alimentación 86 o del contacto de acoplamiento 88 y se alinea con la conexión de carga 90, independientemente del sentido real del flujo de corriente.

En conjunto, se conservan la característica geométrica del flujo de corriente dentro del disyuntor 2 y el efecto de inducción producido de este modo, durante toda la operación de disparo hasta la extinción del arco.

Bajo el efecto de inducción y, en particular, debido al campo magnético agrupado del imán permanente 58, el arco se desprende de los contactos 22 y 24 a más tardar después de que la palanca de contacto 66 golpee la superficie de tope 98 y pasa a los rieles de guiado de arco 26 y 38 adyacentes. Esta operación se denomina conmutación. A continuación, el arco se desplaza, rodeado por las paredes laterales 52 y las piezas moldeadas 54 o los imanes moldeados 54', bajo la influencia de las fuerzas electrodinámicas, a lo largo de los rieles de guiado de arco 36 y 38 en el espacio de guiado de arco de la precámara 34 formado entre los mismos hacia una entrada 102 de la cámara de extinción 30.

El arco entra en la cámara de extinción 30 a través de la entrada 102 y se divide en varios arcos parciales mediante las chapas de extinción 32. Las chapas de extinción 32 favorecen la extinción del arco de manera en sí conocida multiplicando la tensión total que cae sobre todo el tramo de arco y enfriando el arco.

La invención no se limita a los ejemplos de realización descritos anteriormente. Más bien, otras variantes de la invención también pueden derivarse de la misma por el experto en la materia sin apartarse del objeto de la invención.

Lista de números de referencia

2 disyuntor

4, 4' unidad de conmutación

6 carcasa de conmutación

8 lado frontal

10 pieza central

12 palanca pivotante

14 mecanismo de accionamiento manual

16 lado posterior

18 ranura de retención

20 lado frontal

22 contacto fijo

24 contacto móvil

26 brazo de conmutación

28 dispositivo de extinción

30 cámara de extinción

32 chapa de extinción

34 precámara

36, 38 riel de guiado de arco

40 yugo magnético

42 disparador de cortocircuito

44 mecanismo de disparo

46 alimentador de corriente

48 banda bimetálica

50 disparador de sobrecarga

52 pared lateral

54 pieza moldeada

54' imán moldeado

56 aislamiento

58 imán permanente

60 curvatura/flexión

62 barra de acoplamiento

64 resorte de torsión

66 palanca de contacto

68 palanca de enclavamiento

70 resorte de tracción

72 corredera de disparo

74 bobina magnética

76 núcleo magnético

78 armadura del imán

80 eje de giro

82 articulación giratoria

84 orificio oblongo

86 conexión de alimentación

88 contacto de acoplamiento

90 conexión de carga

92, 94 barra colectora

96 conexión de alambre trenzado

98 superficie de tope

100 entrehierro

102 entrada

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Disyuntor (2) con una unidad de conmutación (4, 4') para interrumpir un circuito eléctrico, que presenta

- un contacto fijo (22) estacionario y un contacto móvil (24), que puede moverse con respecto al contacto fijo (22) y puede transferirse de una posición cerrada a una posición abierta, así como

- un dispositivo de extinción (28) para extinguir un arco producido al abrir los contactos (22, 24), con una precámara (34) para guiar el arco desde los contactos (22, 24) a una cámara de extinción (30), presentando la precámara (34) dos paredes laterales (52) aislantes y un par de rieles de guiado de arco (36, 38) colocado entre las mismas, - en el que uno de los rieles de guiado de arco (36) se guía hacia el contacto fijo (22),

- presentando este riel de guiado de arco (36) desde el contacto fijo (22) hacia la cámara de extinción (30) un recorrido curvado o en flexión, y

- uniendo el riel de guiado de arco (36) el contacto fijo (22) con una primera pared lateral (40) de la cámara de extinción (30), y presentando un recorrido convexo a partir del contacto fijo (22),

caracterizado

- por que en las paredes laterales (52) está dispuesta en cada caso una pieza moldeada (54) ferromagnética o por que en las paredes laterales (52) está dispuesto en cada caso un imán moldeado (54'), cuyo campo magnético común guía el arco a lo largo del riel de guiado de arco (36),

- por que en la zona del contacto fijo (22) está dispuesto un imán permanente (58), cuyo campo magnético guía el arco a lo largo del riel de guiado de arco (36),

- por que el imán permanente (58) está dispuesto radialmente en el lado interno de la flexión o curvatura (60) del riel de guiado de arco (36), y

- por que el campo magnético resultante del imán permanente (58) y de las piezas moldeadas (54) o de los imanes moldeados (54') está agrupado en la zona del contacto fijo (22).

2. Disyuntor (2) según la reivindicación 1, caracterizado por que la pared lateral (40) está formada por un yugo magnético de un disparador de cortocircuito (42).

3. Disyuntor (2) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las piezas moldeadas (54) ferromagnéticas o los imanes moldeados (54') presentan en los lados frontales orientados hacia la cámara de extinción (30) en cada caso un aislamiento (56) eléctrico.

4. Disyuntor (2) según la reivindicación 3, caracterizado por que las piezas moldeadas (54) o los imanes moldeados (54') están sobremoldeados como piezas de inserción con el aislamiento (56) en la zona de los lados frontales.

5. Disyuntor (2) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la cámara de extinción (30) está realizada como cámara de desionización con un paquete de extinción de arco.

6. Disyuntor (2) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el contacto móvil (24) de la unidad de conmutación (4, 4') está dispuesto en un brazo de conmutación (26) pivotante, que está acoplado con un mecanismo de accionamiento manual (14) para el ajuste manual del brazo de conmutación (26) entre la posición abierta y la posición cerrada, y con un mecanismo de disparo (44) para el retorno automático del brazo de conmutación (26) a la posición abierta cuando se produce una condición de disparo.

7. Disyuntor (2) según la reivindicación 6, caracterizado por que la unidad de conmutación (4, 4') y el mecanismo de disparo (44) así como el mecanismo de accionamiento manual (14) están alojados al menos en parte en una carcasa de conmutación (6) común.