ITMI20002875A1 - Interruttore automatico limitatore di corrente - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione è relativa ad un interruttore, ed in particolare ad un interruttore automatico limitatore di corrente avente un sistema a doppia interruzione in serie con almeno due camere d'arco per ogni polo.

Negli impianti elettrici di bassa tensione caratterizzati da elevate correnti e potenze sono normalmente impiegati dispositivi specifici dotati di un sistema che assicura la corrente nominale richiesta per le diverse utenze, l'inserimento ed il distacco del carico, la protezione dei carichi contro gli eventi anomali quali il Bovraccarico ed il corto circuito tramite apertura automatica del circuito, e, da ultimo, il sezionamento del circuito protetto attraverso l'apertura dei contatti mobili rispetto ai contatti fissi per ottenere il totale isolamento del carico rispetto alla sorgente di energia elettrica. Questi dispositivi sono comunemente denominati interruttori automatici di potenza per impiego in impianti industriali di bassa tensione.

Per i suddetti dispositivi esistono numerose soluzioni industriali. La soluzione più comune affida l'apertura dei contatti a complessi cinematismi azionati dall'energia meccanica preventivamente accumulata in speciali molle.

Nei casi in cui il livello presunto di corrente di corto circuito è particolarmente elevato, l'energia accumulabile nelle molle può risultare insufficiente per un'efficace apertura dei contatti. In questi casi si ricorre normalmente a speciali tipologie di interruttori automatici dotati di soluzioni tecniche volte ad elevare il potere di interruzione.

Tra le soluzioni più valide ne esistono due in particolare, spesso utilizzate congiuntamente.

La prima di tali soluzioni prevede il raddoppio dei contatti. In questo caso si interrompe ciascun polo in due zone distinte poste elettricamente in serie tra loro, in modo che ciascuna sia sottoposta a minore stress meccanico e termico.

La seconda è basata su una riduzione del tempo di intervento in modo da impedire che la corrente presunta di corto circuito possa raggiungere il suo valore massimo. Si tratta di una soluzione che impone al percorso della corrente una conformazione tale da innescare, in caso di corto circuito, un fenomeno elettrodinamico in grado di concorrere positivamente alla produzione della spinta meccanica necessaria all'apertura dei contatti. In taluni casi l'energia richiesta è infatti di diverse centinaia di Newton per metro.

Queste soluzioni si trovano spesso associate nei cosiddetti interruttori limitatori che, come noto, sono dotati in linea di principio di buona efficacia ed affidabilità ma presentano alcune tipiche situazioni di compromesso o criticità.

È infatti noto che il raddoppio degli organi di interruzione comporta un considerevole aumento delle dimensioni dell'apparecchio. È inoltre necessario collegare elettricamente in serie i due contatti mobili di ciascun polo per mezzo di treccine di rame che, dovendo essere flessibili e quindi relativamente sottili, introducono inevitabilmente elevate perdite di energia per effetto Joule.

Vi è inoltre il rischio di una imperfetta ripartizione dei carichi meccanici sopportati dai contatti mobili, con conseguenti ripercussioni sulla conducibilità elettrica dell'interruttore. Questo fenomeno può peggiorare nel corso del ciclo di vita dell'apparecchio poiché è legato all'ueura costante ma irregolare delle placchette poste sulle zone di incontro dei contatti mobili con i contatti fissi.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di realizzare un interruttore automatico limitatore di corrente che presenti un meccanismo ed un principio di funzionamento semplificati rispetti agli interruttori dell'arte nota.

Nell'ambito di questo compito uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un interruttore automatico limitatore di corrente che migliori la ripartizione dei carichi meccanici sopportati dai contatti mobili.

Un ulteriore scopo è quello di realizzare un interruttore automatico limitatore di corrente in cui la dissipazione energetica per effetto Joule sia minimizzata.

Ancora un ulteriore scopo è quello di realizzare un interruttore automatico limitatore di corrente che sia di ridotto ingombro generale, a parità di prestazioni elettriche e durata prevista.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un interruttore automatico limitatore di corrente che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi .

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che appariranno meglio in seguito, sono raggiunti da un interruttore automatico limitatore di corrente che comprende un involucro isolante ospitante mezzi di contatto fissi e mezzi di contatto mobili, mezzi di attuazione per attuare detti mezzi di contatto mobili tra condizioni di circuito aperto e condizioni di circuito chiuso, e mezzi di estinzione dell'arco comprendenti almeno una prima ed una seconda camera d'arco tra loro separate, i mezzi di contatto fissi comprendendo almeno un primo ed un secondo contatto fisso che sono tra loro distanziati e posizionati rispettivamente adiacenti alla prima ed alla seconda camera d'arco, i mezzi di contatto mobile comprendendo almeno un primo ed almeno un secondo contatto mobile elettricamente collegati in serie e simultaneamente movibili tra posizioni di circuito aperto e circuito chiuso, caratterizzato dal fatto che i mezzi di contatto mobile comprendono un primo ed un secondo braccio di contatto aventi una prima estremità in corrispondenza della quale sono rispettivamente fissati il primo ed il secondo contatto mobile, ed una seconda estremità che è fissata su e libera di ruotare attorno ad un perno di infulcraggio comune, detto perno di infulcraggio comune essendo operativamente collegato a detti mezzi di attuazione.

In questo modo si realizza in pratica un interruttore automatico limitatore di corrente che assolve pienamente i compiti e gli scopi prefissati. In particolare la peculiare conformazione e principio di funzionamento dei mezzi di contatto mobili consente di ridurre e semplificare il numero di parti necessarie, mantenendo inalterate le caratteristiche funzionali dell'interruttore stesso.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di forme realizzative preferite, ma non esclusive, dell'interruttore secondo l'invenzione, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra in vista prospettica un esempio di uno dei poli di un interruttore automatico limitatore di corrente secondo l'invenzione,· la figura 2 illustra in vista prospettica alcuni particolari di un polo di un interruttore automatico limitatore di corrente secondo l'invenzione,·

la figura 3 illustra in vista parzialmente in sezione gli stessi particolari del polo di un interruttore automatico limitatore di corrente di figura 2;

la figura 4 illustra in vista parzialmente in sezione altri particolari di un polo di un interruttore automatico limitatore di corrente secondo l'invenzione.

Con riferimento alle citate figure, l'interruttore automatico limitatore di corrente secondo l'invenzione comprende un involucro isolante 1 di cui viene rappresentato solo uno spaccato. L'involucro 1 ospita mezzi di contatto fissi, designati complessivamente con il numero di riferimento 10 e mezzi di contatto mobili, designati complessivamente con il numero di riferimento 20. L'interruttore comprende anche mezzi di attuazione per movimentare i mezzi di contatto mobile tra una condizione di circuito aperto (rappresentata in tratteggio nelle figure 3 e 4) ed una condizione di circuito chiuso. Un particolare dei mezzi di attuazione è dato in figura 1 e 4, dove viene raffigurato un esempio di catena cinematica di attuazione 30.

L'interruttore comprende inoltre mezzi di estinzione dell'arco costituiti da due camere d'arco tra loro separate; le camere d'arco non sono rappresentate nelle figure per consentire una migliore chiarezza. Sono tuttavia visibili in figura 1 gli alloggiamenti 2 e 3 ricavati nell'involucro 1 e atti ad ospitare le citate camere d'arco.

I mezzi di contatto fissi 10 comprendono un primo ed un secondo contatto fisso 11 e 12 che sono tra loro distanziati e sono posizionati rispettivamente adiacenti alla prima ed alla seconda camera d'arco, in corrispondenza degli alloggiamenti 2 e 3.

I mezzi di contatto mobili 20 comprendono un primo ed un secondo contatto mobile 21 e 22 che sono elettricamente collegati in serie e simultaneamente movibili tra posizioni di circuito aperto e circuito chiuso. Come evidenziato in figura 2, i mezzi di contatto mobili 20 comprendono inoltre un primo ed un secondo braccio di contatto 23 e 24 costituiti da due placchette conduttrici oblunghe aventi una prima estremità, rispettivamente designata con 25 e 26, in corrispondenza della quale sono fissati il primo 21 ed il secondo 22 contatto mobile. La seconda estremità, che è indicata con il numero di riferimento 27 per quanto riguarda il primo braccio mobile 23 mentre quella del secondo braccio mobile 24 non è visibile, è fissata su un perno di infulcraggio comune 40 in modo tale che i due bracci mobili 23, 24 siano liberi di ruotare attorno ad esso. Il perno di infulcraggio comune 40 è quindi operativamente collegato ai mezzi di attuazione per permettere la movimentazione dei contatti mobili.

Vantaggiosamente il primo ed il secondo braccio di contatto 23, 24 sono tra loro elettricamente collegati in serie per mezzo di almeno un conduttore flessibile. Come rappresentato nelle figure, la connessione elettrica in serie può essere realizzata per mezzo di una coppia di treccine di rame 51 e 52.

Secondo una forma realizzativa preferita, il perno di infulcraggio comune 40 è fissato su una piastra 31 operativamente collegata ai mezzi di attuazione. La piastra 31 è libera di scorrere in un opportuno spazio ricavato tra gli alloggiamenti 2 e 3 delle camere d'arco.

Come detto in precedenza è importante che i carichi meccanici vengano ripartiti correttamente tra i contatti mobili, compensando anche le usure che si verificano nel corso della vita dell'apparecchio. A questo scopo è preferibile che il primo ed il secondo braccio di contatto 23, 24 siano operativamente associati a mezzi elastici che assolvano questa funzione. Come rappresentato in figura 2, i mezzi elastici possono ad esempio essere costituiti da una coppia di molle 32 e 33 rispettivamente associate al primo ed al secondo braccio di contatto 23, 24, ad esempio in prossimità della loro estremità opposta al contatto mobile 20.

Il collegamento delle parti di contatto mobili con i mezzi di attuazione può ad esempio essere effettuato mediante una leva di accoppiamento 34 una estremità della quale è vincolata al perno di infulcraggio 40, mentre l'altra estremità e vincolata alla catena cinematica 30.

Si è in pratica constatato come l'interruttore automatico limitatore di corrente secondo l'invenzione assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati. I vantaggi derivanti dal fatto di far coincidere gli assi di rotazione dei due contatti mobili, conseguenza del punto di infulcraggio comune dei bracci di contatto sono infatti i seguenti.

In primo luogo si ha una migliore ripartizione dei carichi meccanici sopportati dai contatti mobili, con conseguente benefici sia a livello di conducibilità elettrica dell'interruttore, sia a livello di durata e stabilità del cinematismo e quindi dell'interruttore. La semplificazione del meccanismo cinematico che viene a basarsi sull'impostazione dei contatti mobili attorno ad un punto di infulcraggio comune consente infatti di riadattare ed ottimizzare continuamente la geometria dell'accoppiamento tra i contatti mobili ed i contatti fissi, compensando efficacemente gli effetti della normale usura progressiva e indipendente degli stessi.

Inoltre, la minor complessità del cinematismo consente di diminuire l'ingombro generale degli apparecchi, a parità di prestazioni elettriche e durata prevista.

Da non trascurare il fatto che impostando i contatti mobili su un punto di infulcraggio comune è possibile ridurre la lunghezza dei conduttori (solitamente treccine di rame) che collegano elettricamente tra loro le coppie di contatti mobili relative a ciascun polo; anche la resistenza elettrica diminuisce quindi in modo proporzionale al diminuire di detta lunghezza, con conseguente contenimento delle perdite per effetto Joule.

L'interruttore automatico limitatore di corrente così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1 Interruttore automatico limitatore di corrente comprendente un involucro isolante ospitante mezzi di contatto fissi e mezzi di contatto mobili, mezzi di attuazione per attuare detti mezzi di contatto mobili tra condizioni di circuito aperto e condizioni di circuito chiuso, mezzi di estinzione dell'arco comprendenti almeno una prima ed una seconda camera d'arco tra loro separate, i mezzi di contatto fissi comprendendo almeno un primo ed un secondo contatto fisso tra loro distanziati e posizionati rispettivamente adiacenti a dette prima e seconda camera d'arco, i mezzi di contatto mobile comprendendo almeno un primo ed un secondo contatto mobile elettricamente collegati in serie e simultaneamente movibili tra posizioni di circuito aperto e circuito chiuso, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di contatto mobile comprendono un primo ed un secondo braccio di contatto aventi una prima estremità in corrispondenza della quale sono rispettivamente fissati detto primo e secondo contatto mobile, ed una seconda estremità fissata su e libera di ruotare attorno ad un perno di infulcraggio comune, detto perno di infulcraggio comune essendo operativamente collegato a detti mezzi di attuazione.
2. 2. Interruttore automatico limitatore di corrente secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo braccio di contatto sono tra loro elettricamente collegati in serie per mezzo di almeno un conduttore flessibile.
3. 3. Interruttore automatico limitatore di corrente secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo braccio di contatto sono tra loro elettricamente collegati in serie per mezzo di una coppia di treccine di rame.
4. 4. Interruttore automatico limitatore di corrente secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto perno di infulcraggio comune è fissato su una piastra operativamente collegata a detti mezzi di attuazione.
5. 5. Interruttore automatico limitatore di corrente secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo braccio di contatto sono operativamente associati rispettivamente a primi e secondi mezzi elastici per la ripartizione dei carichi meccanici sui contatti mobili rispettivamente associati a detto primo e secondo braccio di contatto. 6.' Interruttore automatico limitatore di corrente secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di attuazione comprendono una catena cinematica ed una leva di accoppiamento .