ITMI992762A1 - Camera d'arco per interruttori di bassa tensione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una camera d'arco per interruttori di bassa tensione, particolarmente per interruttori scatolati di potenza.

Come è noto, gli interruttori scatolati di potenza sono normalmente impiegati negli impianti elettrici industriali di bassa tensione, vale a dire sino a circa 1000 V in corrente alternata. Tali interruttori sono normalmente dotati di un sistema che assicura la corrente nominale richiesta per le diverse utenze, l'inserimento ed il distacco del carico, la protezione contro eventuali anomalie, quali il sovraccarico ed il corto circuito, tramite apertura automatica del circuito, ed il sezionamento del circuito protetto attraverso l'apertura dei contatti mobili rispetto ai contatti fissi (separazione galvanica) per ottenere il totale isolamento del carico rispetto alla sorgente di energia elettrica.

La funzione critica di interruzione della corrente (nominale, di sovraccarico o di cortocircuito) è realizzata dall'interruttore all'interno di una specifica porzione dell'interruttore stesso, costituita dalla cosiddetta camera d'arco a deionizzazione.

A seguito della manovra di apertura, la tensione tra i contatti provoca la scarica dielettrica dell'aria che conduce alla formazione dell'arco elettrico nella camera. L'arco è spinto da effetti elettromagnetici e fluidodinamici all'interno di una serie di piastre metalliche poste nella camera che hanno lo scopo di estinguerlo per raffreddamento.

Durante la formazione dell'arco l'energia rilasciata per effetto Joule è molto elevata e produce stress termici e meccanici all'interno della zona di contenimento delle piastre. Per sopportare questi stress il progetto della camera d'arco deve essere attentamente valutato al fine di ottenere un componente sufficientemente solido da sopportare le sollecitazioni meccaniche e ben definito al fine di guidare opportunamente l'arco nella zona di spegnimento, provvedendo allo stesso tempo alla protezione delle zone che non devono essere interessate.

In Figure 1 e 2 è rappresentato un tipico esempio di camera d'arco dell'arte nota. La camera comprende generalmente due pareti laterali 1 in materiale isolante, una pluralità di piastre metalliche 2 ed almeno un elemento di protezione 3 in materiale isolante. Le piastre 2 hanno generalmente una forma ad U e presentano, in corrispondenza dei bordi laterali esterni, una pluralità dì protrusioni 21. Le pareti laterali 1 presentano una pluralità di aperture 11 atte ad accoppiarsi con le corrispondenti protrusioni 21 delle piastre 2 (si veda la figura 2) per il posizionamento ed il fissaggio delle piastre. Il fissaggio delle piastre viene ad esempio effettuato mediante ribattitura delle protrusioni 21, assicurando così il contenimento delle piastre e la stabilità meccanica della camera d'arco. Una volta assemblata, la camera d'arco è inserita in un apposito spazio ricavato nella scatola dell'interruttore.

Tale soluzione, pur soddisfacendo adeguatamente ai requisiti richiesti, non è del tutto soddisfacente dal punto di vista del numero dei componenti richiesti e della complessità realizzativa. Oltre alle pareti laterali in materiale isolante è infatti necessario prevedere anche opportuni componenti (ad esempio l'elemento di protezione 3) per la guida/protezione dell'arco.

Inoltre non deve essere trascurato il fatto che l'adeguata stabilità meccanica è garantita solo attraverso la complessa operazione di fissaggio delle piastre alle pareti laterali, ad esempio mediante ribattitura delle protrusioni presenti sui bordi delle piastre.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di realizzare una camera d'arco, particolarmente per interruttori di bassa tensione, che sia costituita da un numero limitato di componenti, inferiore alle camere d'arco di tipo noto.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare una camera d'arco, particolarmente per interruttori di bassa tensione, che non richieda fasi di assemblaggio complesse.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare una camera d'arco, particolarmente per interruttori di bassa tensione, che sia dotata di adeguata stabilità meccanica senza richiedere complesse lavorazioni meccaniche.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una camera d'arco, particolarmente per interruttori di bassa tensione, che sia facilmente assemblabile all'interno del polo dell'interruttore.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una camera d'arco per interruttori di bassa tensione che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono conseguiti da una camera d'arco per interruttori di bassa tensione caratterizzata dal fatto di comprendere:

- una pluralità di piastre metalliche sagomate sostanzialmente ad U;

- un involucro in materiale isolante di forma sostanzialmente parallelepipeda comprendente due pareti laterali, una parete inferiore, una parete superiore e una parete posteriore, dette pareti laterali avendo al loro interno una pluralità di scanalature contrapposte per l'inserimento di dette piastre metalliche, la parete inferiore e la parete superiore avendo ciascuna un'apertura, detto involucro essendo frontalmente aperto.

In questo modo si ha il vantaggio di realizzare una camera d'arco meccanicamente stabile con un numero ridotto di componenti ed evitando la complessa operazione meccanica di ribattitura.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della camera d'arco secondo l'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista prospettica in esploso di una camera d'arco dell'arte nota;

la figura 2 è una vista prospettica di una camera d'arco assemblata dell'arte nota;

la figura 3 è una vista prospettica in esploso di una camera d'arco secondo l 'invenzione;

la figura 4 è una vista in pianta di un polo di un interruttore di bassa tensione comprendente una camera d'arco secondo l'invenzione.

Con riferimento alla figura 3, la camera d'arco secondo l'invenzione, presentata in forma disassemblata per maggior chiarezza, comprende una pluralità di piastre metalliche 30 sagomate sostanzialmente ad U. La camera d'arco comprende inoltre un involucro in materiale isolante 40 di forma sostanzialmente parailelepipeda avente due pareti laterali 41 e 42, una parete inferiore 43 ed una parete superiore 44, ed una parete posteriore 46. L'involucro 40 è frontalmente aperto onde consentire l'inserimento delle piastre 30, come sarà descritto in dettaglio in seguito. Le pareti laterali presentano al loro interno una pluralità di scanalature contrapposte 47 per l'inserimento a scorrimento delle piastre metalliche 30. La parete inferiore presenta almeno un'apertura 48 per consentire il passaggio del contatto rompiarco. Convenientemente, la parete superiore presenta almeno un'apertura 49 che consente lo sfogo dei gas che si sviluppano. Le pareti inferiore 43, superiore 44 e posteriore 46, svolgono inoltre una funzione di protezione delle zone che non devono essere interessate dall'arco.

L'assemblaggio della camera d'arco così concepita è quindi enormemente facilitato, l'unica operazione richiesta essendo l'inserimento delle piastre 30 nelle scanalature 47 dell'involucro 40.

Vantaggiosamente, secondo una forma di realizzazione preferita della camera d'arco secondo l'invenzione, le scanalature 47 si estendono solo per una porzione e non per l'intera lunghezza della superficie interna delle pareti laterali 41 e 42. Corrispondentemente, le piastre metalliche 30 presentano due bracci laterali 31 e 32 che determinano i bracci della U, ed una porzione di fondo piena 33 la cui larghezza è pari a circa la distanza tra le pareti laterali 41, 42 o, più generalmente, sagomata in modo da corrispondere al profilo interno delle pareti laterali 41, 42. La larghezza delle piastre 30 in corrispondenza dei bracci laterali 31 e 32 è pari a circa la distanza tra le superfici di fondo di due scanalature 47 rispettivamente contrapposte·.

Vantaggiosamente, le piastre metalliche 30 presentano almeno un risalto 34 in corrispondenza di almeno uno dei bracci laterali 31, 32, preferibilmente in corrispondenza di entrambi i bracci 31 e 32. Quando la piastra 30 è inserita all'interno di una coppia di scanalature contrapposte 47, tale risalto contrasta meccanicamente con le superfici interne della scanalatura, garantendo il mantenimento del posizionamento durante l'assemblaggio.

Preferibilmente, la lunghezza dei bracci laterali 31 e 32 è superiore alla lunghezza delle scanalature 47, in modo che i bracci laterali sporgano frontalmente, almeno per una loro porzione dal corpo dell'involucro in materiale isolante.

Secondo una forma di realizzazione preferita, la parete posteriore 46 della camera d'arco secondo l'invenzione presenta una protrusione sagomata 50. Convenientemente la protrusione 50 presenta una porzione 51 che si estende per almeno un tratto della parete posteriore 50, lungo di essa, ed un risalto sagomato 52 in corrispondenza dell'estremità superiore della parete posteriore.

La protrusione 50 ed il dimensionamento dei bracci 31 e 32 favoriscono l’assemblaggio della camera d'arco all'interno del polo e contribuiscono al contenimento delle piastre 30.

La camera d'arco secondo l'invenzione trova, infatti, conveniente applicazione in un polo di un interruttore di bassa tensione, ed è particolarmente adatta per interruttori scatolati di potenza di bassa tensione.

In figura 4 è presentata una vista in pianta di un polo di un interruttore di bassa tensione comprendente una camera d'arco secondo l'invenzione. Secondo una forma realizzativa generale, il polo comprende un involucro in materiale isolante 60 al cui interno è posizionata una camera d'arco secondo l'invenzione. Nel caso di interruttori scatolati di potenza di bassa tensione, l'involucro 60 è costituito dall'involucro stampato in materiale plastico dell'interruttore stesso.

Secondo la forma realizzativa di figura 4, in cui per semplicità è rappresentato un solo polo, l'involucro 60 presenta sulla sua superficie interna un profilo sagomato 61 atto ad accoppiarsi con la protrusione 50 ed il risalto sagomato 52 della camera d’arco.

Preferibilmente, l'involucro 60 presenta un ulteriore profilo sagomato interno 62, atto ad accoppiarsi complementarmente con l'estremità anteriore dei bracci 31 e 32 delle piastre 30, sporgenti dal corpo dell’involucro 40.

Possono inoltre essere presenti ulteriori protrusioni interne 63, atte a favorire il contenimento dell'involucro 40.

In questo modo l'involucro 60 del polo, strutturalmente adatto a sopportare sollecitazioni meccaniche elevate, contribuisce al contenimento meccanico delle piastre metalliche.

Si è in pratica constatato come la camera d'arco secondo l'invenzione assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati in quanto risulta essere costituita da un numero ridotto di componenti che possono essere assemblati in modo semplice, evitando complesse operazioni meccaniche di ribattitura. Nella forma realizzativa proposta i componenti si riducono alle piastre metalliche ed all'involucro isolante che possono essere assemblati in maniera automatizzata.

La stabilità meccanica non è compromessa. Come si è visto, quando la camera d'arco è inserita all'interno del polo di un interruttore, le pareti del polo stesso possono contribuire al contenimento meccanico delle piastre.

La camera d'arco così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambitò del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Camera d'arco per interruttori di bassa tensione, caratterizzata dal fatto comprendere : - una pluralità di piastre metalliche sagomate sostanzialmente ad U; - un involucro in materiale isolante di forma sostanzialmente parallelepipeda comprendente due pareti laterali, una parete inferiore, una parete superiore e una parete posteriore, dette pareti laterali avendo al loro interno una pluralità di scanalature contrapposte per l'inserimento di dette piastre metalliche, la parete inferiore e la parete superiore avendo, ciascuna almeno un'apertura, detto involucro essendo frontalmente aperto.
2. 2. Camera d'arco secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette scanalature si estendono per almeno una porzione della superficie interna delle pareti laterali, le piastre metalliche avendo due bracci laterali che determinano detta sagomatura ad U ed una porzione di fondo piena di larghezza pari sostanzialmente alla distanza tra le superfici interne di dette pareti laterali, la larghezza di dette piastre metalliche in corrispondenza di detti bracci laterali essendo pari sostanzialmente alla distanza tra le superfici di fondo di due scanalature rispettivamente contrapposte.
3. 3. Camera d'arco secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che, le piastre metalliche presentano almeno un risalto in corrispondenza di almeno uno dei bracci laterali.
4. 4. Camera d'arco secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la lunghezza di detti bracci laterali è superiore alla lunghezza delle scanalature.
5. 5. Camera d'arco secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta parete posteriore presenta una protrusicne sagomata .
6. 6. Camera d'arco secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta protrusicne si estende per almeno un tratto della parete posteriore di detto involucro e presenta un risalto sagomato in corrispondenza dell’estremità superiore di detta parete posteriore.
7. 7. Polo di un interruttore di bassa tensione, caratterizzato dal fatto di comprendere un involucro in materiale isolante ed una camera d'arco secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
8. 8. Polo di un interruttore secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto involucro in materiale isolante presenta sulla sua superficie interna una sagomatura complementare alla protrusione sagomata presente sulla parete posteriore della camera d'arco.
9. 9. Polo di un interruttore secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detto involucro in materiale isolante presenta sulla sua superficie interna una sagomatura complementare all'estremità anteriore dei bracci di dette piastre metalliche.
10. 10. Interruttore scatolato di potenza di bassa tensione, caratterizzato dal fatto di comprendere una camera d'arco secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 6.