ITMI961159A1 - Perfezionamenti in contattori elettrici - Google Patents

Abstract

Un contattore elettrico comprendente, in un contenitore, un circuito principale con uno o più contatti mobili, terminali di raccordo per il circuito principale, un motore elettromagnetico, un meccanismo azionato da un'ancoretta mobile del motore, un circuito di comando per l'alimentazione del motore, e un pulsante spostabile in una posizione di "marcia automatica" o di "marcia forzata", in cui il pulsante spinge e mantiene il meccanismo nella posizione di azionamento dei contatti principali, in cui il meccanismo di contatto principale è direttamente sensibile al pulsante di comando quando lo stesso viene spostato verso la propria posizione di "marcia forzata" quando l'ancoretta del motore risulta poco o affatto sensibile a detto pulsante che si sposta verso tale posizione.(Fig. 1).

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

"Perfezionamenti in contattori elettrici"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un perfezionamento apportato a contattori elettrici.

Un contattore elettrico è un apparecchio da quadro di abbonato comprendente, in modo classico, in un contenitore, un circuito principale, o di potenza il quale può venire aperto (o chiuso), per effetto dell'azionamento di uno o più contatti mobili, dei terminali di collegamento per i conduttori del circuito principale, un motore elettromagnetico rappresentato, ad esempio, da un elettromagnete, un meccanismo azionato da una armatura mobile rappresentata, ad esempio, da una ancoretta dell'elettromagnete e che risulta interposta fra il motore e il contatto, o i contatti mobili, per chiudere (o aprire) il contatto o i contatti, quando il motore viene alimentato in corrente e per la riapertura {o la chiusura) in assenza dell'alimentazione, un circuito di comando isolato e indipendente dal circuito principale, per alimentare il motore elettromagnetico e un pulsante di comando manuale suscettibile di venire spostato, manualmente, in una posizione "automatica" nella quale il contatto può venire chiuso (o aperto), per mezzo dell'invio di un segnale duraturo di azionamento e riaperto (o richiuso) al termine del segnale (o inversamente), ad esempio con l'ausilio di un comando del tipo "giorno-notte", con riferimento ad una posizione di "marcia forzata" nella quale il pulsante viene spinto manualmente per mantenere quindi il meccanismo nella posizione di chiusura (o di apertura) del contatto e, infine, raggiungere una posizione di "interruzione" nella quale il motore risulta disattivato.

Quando la corrente circolante nel motore elettromagnetico è rappresentato da una corrente alternata, il passaggio periodico al valore nullo dell'intensità provoca una vibrazione dell'ancoretta, o armatura, con generazione di un rumore fastidioso. Deve essere rilevato che sono già stati realizzati dei contattori nei quali il circuito di comando comporta un raddrizzatore, allo scopo di alimentare l'elettromagnete in corrente continua. Tuttavia, in queste condizioni, la potenza necessaria per la chiusura dei contatti e che rimane dissipata per il seguito, comporta una dissipazione termica per effetto Joule, tale dissipazione non potendo essere supportata per lungo tempo da parte del motore elettromagnetico. Conseguentemente, questi contattori comportano una resistenza che viene considerata come una "resistenza di economia" che viene inserita per mezzo dell'apertura di un contatto ausiliario di cortocircuito della resistenza, nel circuito di comando dell'organo motore, poco prima della chiusura completa dell'armatura mobile, o ancoretta del motore elettromagnetico, vale a dire in un istante in cui non è più necessario esercitare una forza importante per riportare il contatto del circuito principale nella posizione di chiusura e mantenerlo in tale posizione.

Il motore elettromagnetico è costituito da un elettromagnete che possiede una armatura fissa ed una ancoretta mobile, generalmente rotante, suscettibile di venire rapidamente spostata dalla propria posizione di riposo verso la posizione di chiusura nella quale l’intraferro magnetico è annullato, contro dei mezzi elastici che tendono a mantenere il meccanismo e l’ancoretta nella posizione di riposo in cui l’intraferro risulta massimo.

I contattori sono concepiti in modo tale che nella posizione di "marcia forzata", il passaggio dell'impulso di comando possa liberare il pulsante manuale che viene riportato nella propria posizione "automatica", il che consente, ad esempio, di rendere il contattore ulteriormente sensibile ad un segnale di arresto. In questa posizione di "marcia forzata", l'ancoretta è stata portata manualmente, nel corso della chiusura manuale del contatto principale, in una posizione prossima alla propria posizione attiva nella quale l'intraferro risulta ridotto, ad esempio dell'ordine di 0,5 mm. Nel corso della presenza di un impulso di comando, l’ancoretta sì ferma completamente e libera il pulsante. Risulterà quindi evidente che, salvo che si accetti di utilizzare una resistenza di economia di valore relativamente contenuto, con gli inconvenienti che questa comporterebbe per il dimensionamento del motore elettromagnetico, è necessario inserire la resistenza di economia nel circuito di comando, durante questo breve corso provocato dall'impulso di comando.

Ne risulta quindi che il meccanismo azionato dall 'ancoretta e che provoca, oltre all'apertura o alla chiusura del contatto principale, la chiusura o l'apertura del contatto ausiliario di inserimento della resistenza di economia, deve avere una notevole precisione di funzionamento allo scopo di consentire, a colpo sicuro, l'azionamento del contatto mobile ausiliario di inserimento della resistenza, durante questa corsa molto contenuta dell'ancoretta. Questo si traduce in costose costrizioni dal punto di vista della fabbricazione e del controllo.

Uno scopo precipuo della presente invenzione è quindi quello di perfezionare i contattori a circuito di comando alimentati in corrente continua, allo scopo di consentire di ridurre, entro proporzioni importanti, le costrizioni particolarmente importanti che incidono sulla fabbricazione dei contattori, in modo tale da ottenere, in ultima analisi, una riduzione del prezzo di costo dei contattori.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di aumentare il grado di affidabilità di funzionamento dei contattori, in particolare nella corrispondente posizione di "marcia forzata".

Un altro scopo della presente invenzione è quello di diminuire le costrizioni per quanto concerne la precisione, relativamente ai mezzi di bloccaggio e di liberazione del pulsante manuale nella posizione di "marcia forzata".

Lo scopo precipuo della presente invenzione è quello di fornire un contattore elettrico a circuito di comando in corrente continua, secondo quanto definito nel preambolo della presente trattazione, caratterizzato dal fatto che il meccanismo principale di contatto è collegato in modo tale da risultare direttamente sensibile al pulsante di comando manuale quando lo stesso viene spostato verso la propria posizione di "marcia forzata", mentre l'armatura mobile, o ancoretta del motore elettromagnetico non risulta sensibile, o risulta poco sensibile a detto pulsante manuale che si sposta verso detta posizione.

La funzione di questa disposizione è quella di permettere la chiusura (o l'apertura) del contatto, o dei contatti principali, con l'ausilio di un pulsante manuale, quando l’utilizzatore porta lo stesso nella corrispondente posizione di "marcia forzata", senza inserire la resistenza di economia nel circuito di comando, e questo senza agire sulla ancoretta mobile del motore elettromagnetico, in modo tale che nel caso di sopravvenienza dell'impulso di comando, e questo senza agire sulla ancoretta mobile del motore elettromagnetico, in modo tale che nel caso di presenza dell'impulso di comando, lo stesso possa venire azionato su di una parte notevole e, di preferenza, sull'integralità della propria corsa, per poterlo spostare nella posizione di chiusura totale nella quale il contatto, o i contatti principali vengono mantenuti nella posizione di chiusura (o di apertura) avendo garantito, con certezza, lo spostamento del contatto ausiliario che consente l'inserimento della resistenza di economia nel circuito di comando in corrente continua.

In una forma di realizzazione preferita, il contattore comprende un elemento di spinta, di preferenza girevole, suscettibile di venire azionato da parte del pulsante manuale, quando lo stesso viene posto nella posizione di "marcia forzata", per azionare il meccanismo di chiusura (o di apertura) del contatto o dei contatti principali. Eventualmente, l’ancoretta può essere collegata in modo tale da agire sull'elemento di spinta quando il motore elettromagnetico viene azionato.

Quando, con il bottone in posizione "automatica", il contattore viene aperto e il motore si trova nella posizione di riposo, con l'ancoretta aperta, l'elemento di spinta è stato riportato dal meccanismo, in posizione di riposo e se, in questo istante, l'impulso di comando viene inviato, l'ancoretta che si sposta, trascina il meccanismo, in un modo abituale. Al contrario, nella posizione di "marcia forzata", l'ancoretta rimane nella posizione di riposo mentre l'elemento di spinta è stato spostato nella posizione attiva, distante dall 'ancoretta. Quando l'ancoretta è stata azionata, la stessa ruota rapidamente dalla sua posizione di riposo e, dopo una certa corsa, la stessa attiva, con certezza, il contatto ausiliario di inserimento della resistenza economizzatrice.

L'elemento di spinta presenta dei mezzi rappresentati, ad esempio, da una rampa che ne consente lo spostamento sotto l'effetto dello spostamento manuale del bottone. Lo stesso può comportare pure un risalto in grado di mantenere il bottone nella posizione di "marcia forzata" finché l'ancoretta non è venuta in contatto con l'elemento di spinta, per lo spostamento per una breve corsa e per la liberazione del bottone.

Tuttavia, in una forma di realizzazione perfezionata, si preferisce che l'ancoretta presenti un rilievo di aggancio del bottone manuale e, in questo caso, il movimento dell 'ancoretta libera il bottone manuale, per riportarlo nella propria posizione "automatica'' con l'ausilio di un mezzo elastico. Si può beneficiare di una notevole lunghezza di corsa dell'ancoretta per liberare il bottone manuale e liberarsi quindi dalle costrizioni associate alla precisione estremamente grande che risulta necessaria per liberare il bottone per una corsa molto piccola. In questo caso, l'elemento di spinta e l’ancoretta possono essere totalmente indipendenti l'uno dall 'altra.

Altri vantaggi e caratteristiche specifiche della presente invenzione risulteranno più evidenti dall'analisi della seguente descrizione dettagliata, riportata a titolo di esempio non limitativo, tale trattazione essendo considerata in unione ai disegni allegati, nei quali:

le figure 1-4 rappresentano delle viste schematiche in sezione e in elevazione, di un contattore secondo l'invenzione, nelle varie posizioni:

figura 1 "marcia automatica" , motore non alimentato ,

figura 2 bottone manuale in movimento verso la posizione di "marcia forzata",

figura 3 "marcia forzata", motore non alimentato, figura 4 "marcia automatica", motore alimentato. La figura 5 rappresenta una vista prospettica dell'ancoretta e dell'elemento di spinta girevole di questo contattore;

le figure 6 e 7 rappresentano viste schematiche in prospettiva del contattore nelle posizioni del contattore aperta e rispettivamente chiusura.

Facendo riferimento alla figura 1 può essere rilevato che nella stessa è stato riportato un contattore conforme alla presente invenzione, comportante un corpo 1, normalmente dotato di un alloggiamento per una pluralità di terminali 2 destinati ad essere collegati al conduttore del circuito principale in un quadro di abbonato. Questi due terminali sono collegati, all'interno del corpo, con dei contatti mobili 4 del circuito principale.

Il circuito di comando, indipendente ed isolato, del circuito di alimentazione comprende, in modo normale, un circuito di raddrizzamento della corrente, una bobina elettromagnetica 5 avvolta su di una armatura magnetizzabile fissa 6 e, nel caso di un contattore a circuito di comando in corrente continua, una resistenza economizzatrice 7, normalmente cortocircuitata da mezzi mobili di contatto di tipo ausiliario 8.

I contatti mobili principali 4 possono venire azionati per mezzo di un meccanismo rappresentato sotto forma di un elemento di spinta scorrevole 9, la cui estremità inferiore 10 aziona i contatti con un montaggio a molla di pressione di contatto 11, di tipo classico. L'elemento di spinta è normalmente richiamato verso l'alto per effetto dell'azione esercitata da una molla di spinta 12, in una posizione di riposo, in corrispondenza della quale i contatti principali sono aperti, mentre il contatto ausiliario è chiuso.

L'estremità superiore 13 dell'elemento di spinta scorrevole 9 viene quindi sospinto verso un elemento di spinta articolato 14 che si presenta sotto forma di una forca e che risulta articolato attorno ad un asse 15. Sullo stesso asse 15 ed estendentesi fra i due bracci dell'elemento di spinta 14, si trova una ancoretta 16 in materiale magnetizzabile, sulla quale si estende un braccio, o traversina dell'elemento di spinta 14, in modo tale che benché l'elemento di spinta 14 sia libero in rapporto all 'ancoretta 16, questa possa sollecitare l'elemento di spinta in senso antiorario quando l'elemento considerato viene spostato in questo senso. Una debole molla di richiamo separata 17 tende a richiamare l’ancoretta nella propria posizione di riposo rappresentata nella figura 1.

Quando l’ancoretta 16 viene attirata dal motore elettromagnetico formato dalla bobina 5 e dall'armatura a forma di E, indicata in 6, la stessa trascina l'elemento girevole di spinta 14 e respinge l'elemento scorrevole di spinta 9, verso il basso, nella posizione di chiusura dei contatti principali 4. Inoltre, e dopo una certa corsa iniziale, l’ancoretta 16 aziona, per il tramite della propria estremità libera 23, il contatto ausiliario 8 il quale passa quindi nella condizione di apertura (vedasi la figura 7). Risulterà evidente che durante la prima parte della corsa dell'elemento scorrevole di spinta 9 e dell'ancoretta 16, il contatto ausiliario 8 rimane chiuso, mentre la bobina viene alimentata direttamente e l’ancoretta, come pure il meccanismo corrispondente vengono rapidamente spostati e vincono la coppia resistiva opposta dalle molle corrispondenti. Quando il contatto ausiliario 8 passa allo stato di apertura, la resistenza viene disposta in serie e la potenza elettromagnetica viene ridotta, mentre il movimento degli elementi mobili prosegue, la corrente venendo limitata dalla resistenza, che perviene alla bobina, è sufficiente per mantenere l’ancoretta applicata contro l'armatura fissa e, di conseguenza, i contatti 4 nella posizione di chiusura (o di apertura, se si tratta di un contattore ad apertura).

Attraverso una finestra dell'estremità superiore del contenitore 1, emerge la levetta di comando di un pulsante scorrevole 18 che viene richiamato, verso sinistra, per effetto dell'azione esercitata da una molla. Questo pulsante presenta due risalti 19, 20 orientati verso il basso e sfalsati lateralmente, in modo tale che il primo risalto 19 possa trovarsi al di sopra dell'elemento girevole di spinta 14 e il secondo risalto 20 al di sopra dell'ancoretta 16. Il primo risalto 19 coopera con una rampa 21 dell'elemento di spinta 14, in modo tale che quando, partendo dalla posizione di "marcia automatica" del pulsante 18, rappresentato nella figura 1, si sposta il pulsante verso la destra, il risalto 19 possa spostare l'elemento di spinta 14 in senso antiorario, come visto nella figura 2, mentre l’ancoretta 16 rimane immobile. Verso la fine del movimento, il risalto 19 abbandona la rampa 21 e si trova a contatto con la faccia superiore dell'elemento girevole di spinta 14. In questa posizione, il secondo risalto 20, a forma di becco di aggancio, sorpassa un risalto 22 presentato dalla faccia superiore dell'ancoretta 16, in modo tale che il pulsante 18 si trovi bloccato nella posizione di "marcia forzata" in corrispondenza della quale lo stesso mantiene l'elemento scorrevole di spinta 9 in una posizione abbassata di blocco dei contatti principali 4 (figura 3).

Se, in questa posizione di marcia forzata, il segnale di comando viene inviato sulla rete, ad esempio sotto forma di un segnale di "notte", l'ancoretta 16 viene brutalmente spostata su tutta la propria corsa e si appoggerà, dopo una certa corsa, sul contatto ausiliario 8 che si apre e che pone, in circuito, la resistenza ausiliaria, mentre l'ancoretta finisce di scendere e rimane applicata contro l'armatura 6 per effetto dell'azione esercitata dalla corrente residua che circola nella bobina collegata in serie con la resistenza di economia 7.

Inoltre, la rotazione antioraria dell'ancoretta 16 ha liberato il beccuccio 20 dèi pulsante 18 che si trova allora respinto, per effetto dell'azione esercitata dalla propria molla, verso la posizione di "marcia automatica" nella quale lo stesso rimane avendo liberato l'elemento di spinta 14 (figura 4).

Può essere quindi rilevato che è stato ottenuto un contattore nel quale l'apertura del contatto ausiliario viene sempre garantita per effetto di uno spostamento, su di una parte importante della propria corsa, dell'ancoretta elettromagnetica 16. Inoltre, il pulsante manuale 18 viene facilmente liberato per effetto dell'abbassamento dell'ancoretta, essendo nel contempo perfettamente mantenuto in posizione alta dell'ancoretta, per mezzo di un dente, o risalto 22 al quale è possibile conferire una altezza notevole, in senso relativo.

Beninteso, l'invenzione può prestarsi a numerose varianti. Pertanto, anziché essere disposti l'uno a fianco dell'altro, l'elemento di spinta 14 e l'ancoretta 16, possono venire disposti l'uno al di sopra dell'altra. Nello stesso modo, anziché agire sull'elemento scorrevole di spinta 9, con l'ausilio dell'elemento di spinta 14, l’ancoretta potrebbe agire direttamente sull'elemento scorrevole 9. E' pure possibile sopprimere l'elemento di spinta 14 e conferire, al pulsante 18, una forma che gli permetta di trascinare direttamente l'elemento scorrevole 9 dalla posizione della figura 1 alla posizione della figura 3. Infine, anziché presentarsi sotto forma di un'ancoretta girevole, l'armatura mobile dell'elettromagnete può essere del tipo scorrevole. Inoltre, l'elemento di spinta può scorrere anziché ruotare.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Contattore elettrico comprendente, in un contenitore (1), un circuito principale con uno, o più contatti mobili (4), dei terminali di collegamento per il circuito principale, un motore elettromagnetico (5, 6), un meccanismo (9) azionato da una armatura, o ancoretta mobile (16) del motore e che risulta interposta fra il motore e il contatto, o i contatti mobili (4) per azionare questi ultimi quando il motore viene alimentato per effetto dell'invio di un segnale sulla rete e rilasciarlo in assenza di alimentazione, in un circuito di comando per alimentare il motore elettromagnetico, con una resistenza di economia (7), normalmente cortocircuitata da un contatto mobile ausiliario (8) e collegata in serie al motore elettromagnetico, quando detto contatto ausiliario viene azionato e un pulsante a comando manuale (18) suscettibile di venire spostato, manualmente, in una posizione di "marcia automatica" nella quale i contatti principali possono venire azionati per mezzo dell'invio di un segnale e rilasciati al termine del segnale ed una posizione di "marcia forzata", nella quale il pulsante viene spinto manualmente, mantenendo quindi il meccanismo nella posizione di azionamento dei contatti principali (4), in modo tale che nel caso di presenza di un segnale di comando durante il quale il pulsante si trova nella posizione di "marcia forzata", l'azionamento del motore elettromagnetico possa provocare l'azionamento del contatto ausiliario (8), per collegare la resistenza di economia (7) in serie con il motore elettromagnetico, come pure la liberazione del pulsante di comando (18) che viene riportato nella posizione di "marcia automatica", con l'ausilio di un mezzo di richiamo, caratterizzato dal fatto che il meccanismo (9) di contatto principale, è collegato in modo tale da poter risultare direttamente sensibile al pulsante di comando manuale (18) quando lo stesso viene spostato verso la posizione di "marcia forzata", mentre l'armatura, o ancoretta mobile (16) del motore elettromagnetico risulta poco sensibile, o del tutto insensibile a detto pulsante manuale che si sposta verso detta posizione.
2. 2. Contattore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comporta un elemento di spinta (14) suscettibile di venire azionato dal pulsante di comando manuale (18) quando lo stesso viene spostato nella posizione di "marcia forzata", per azionare il meccanismo di azionamento del contatto principale (4), in modo tale che nel caso di invio di un segnale di comando, l'armatura, o ancoretta possa spostarsi entro l'intera propria corsa, qualunque sia la posizione di "marcia forzata" o "automatica" del pulsante di comando manuale (18).
3. 3. Contattore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto elemento di spinta (14) può ruotare, di preferenza attorno allo stesso asse dell'armatura o ancoretta (14).
4. 4. Contattore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che l'armatura, o ancoretta aziona direttamente il contatto ausiliario (8).
5. 5. Contattore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l'armatura, o ancoretta (16) viene riportata nella posizione di riposo con l'ausilio di una molla di richiamo (17) corrispondente .
6. 6. Contattore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che l'elemento di spinta e la ancoretta sono disposti lato a lato.
7. 7. Contattore secondo una delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto che l'elemento di spinta comporta un risalto che mantiene il pulsante di comando manuale (18) nella posizione di "marcia forzata" mentre l’ancoretta non risulta a contatto con l'elemento di spinta, per lo spostamento dello stesso di una breve entità e liberazione del pulsante.
8. 8. Contattore secondo una delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto che l'armatura, o ancoretta (16) presenta un risalto (22) di aggancio del pulsante di comando manuale che consente di mantenere il pulsante nella posizione di "marcia forzata" e di liberarlo per poterlo richiamare nella posizione di "marcia automatica", quando l'armatura viene azionata.
9. 9. Contattore secondo una delle rivendicazioni da 2 a 8, caratterizzato dal fatto che l'elemento rotante di spinta (14) e l'armatura (16) sono disposti lato a lato, essendo articolati attorno ad un asse comune (15), l'elemento di spinta presentando una rampa (21) per cooperare con un primo risalto (19) del pulsante di comando manuale (18), quando l' ancoretta presenta un rilievo, o nasello (22) che coopera con un secondo rilievo (20) a forma di beccuccio, del pulsante di comando manuale (18), per immobilizzare il pulsante nella propria posizione di "marcia forzata" quando il primo rilievo (19) cooperante con la rampa, ha respinto l'elemento di spinta (14) nella propria posizione di azionamento del meccanismo (9).