ITRM20090009A1 - Interruttore elettrico ad elevate prestazioni - Google Patents
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Description
Interruttore elettrico ad elevate prestazioni
DESCRIZIONE
[0001] La presente invenzione riguarda il settore tecnico degli apparecchi elettrici e, più particolarmente, si riferisce ad un interruttore elettrico come definito nel preambolo della rivendicazione 1.
[0002] Nei moderni impianti di distribuzione di energia elettrica à ̈ fortemente sentita l’esigenza di realizzare impianti con interruttori elettrici che consentano di ottenere soddisfacenti caratteristiche di selettività dell’impianto. La selettività di un impianto di distribuzione di energia elettrica à ̈ necessaria per garantire la massima continuità di servizio possibile in tale impianto in caso di guasto. Infatti, a seguito di un guasto nella rete di distribuzione elettrica, ad esempio in caso di corto circuito, la sovracorrente che viene ad instaurarsi nella rete elettrica interessa tutti gli interruttori presenti nella porzione di impianto compresa tra il punto di distribuzione dell’energia (generalmente il trasformatore media/bassa tensione) ed il guasto.
[0003] Pertanto, sia al fine garantire la massima continuità di servizio dell’impianto sia al fine di prolungare il più possibile la vita tecnica degli interruttori, à ̈ richiesto che il guasto venga prontamente isolato dall’interruttore, ad esempio automatico, disposto immediatamente a monte del guasto, ed à ̈ richiesto che gli interruttori disposti ad un livello superiore, ovvero ancora più a monte rispetto a tale interruttore, mantengano i rispettivi contatti elettrici chiusi anche in presenza di elevate sovracorrenti indotte dal guasto. In tal modo si garantisce infatti la continuità di servizio per i rami della rete elettrica non coinvolti dal guasto.
[0004] A tal riguardo à ̈ opportuno osservare che negli impianti di distribuzione dell’energia elettrica del tipo sopra discusso vengono normalmente impiegati interruttori elettrici scatolati includenti contatti elettrici fissi e contatti elettrici mobili realizzati solitamente nella forma di pastiglie elettricamente conduttive fisse e mobili. In tali interruttori le pastiglie fisse sono predisposte su rispettivi elementi di supporto montati solidali con l’involucro isolante esterno dell’interruttore mentre le pastiglie mobili sono predisposte su rispettivi elementi di supporto vincolati ad una traversa porta-contatti. Tale traversa à ̈ adatta ad essere azionata mediante un apposito meccanismo d’azionamento per portare le pastiglie mobili nelle rispettive posizioni operative corrispondenti agli stati di apertura e di chiusura dell’interruttore. Per quanto riguarda in particolare le pastiglie mobili, queste ultime non sono solidali alla traversa porta contatti ma sono montate in modo da conservare una residua possibilità di movimento rispetto a tale traversa. Ciò al fine di compensare invitabili disallineamenti presenti tra le pastiglie fisse dell’interruttore e/o giochi dovuti all’usura delle pastiglie fisse e mobili. In tal modo si garantisce infatti in ogni caso un corretto contatto tra le pastiglie fisse e le pastiglie mobili dell’interruttore.
[0005] Interruttori scatolati con un’architettura del tipo sopra descritto, presentano tuttavia un limite superiore piuttosto basso del valore di corrente elettrica per cui viene garantito un corretto contatto elettrico tra le pastiglie fisse e mobili dell’interruttore. In pratica tali interruttori nono sono in grado di sopportare elevate sovracorrenti indotte da un guasto in un altro punto della rete elettrica.
[0006] Infatti, quando l’interruttore à ̈ attraversato da corrente elettrica si generano delle forze elettrodinamiche repulsive, di intensità crescente all’aumentare dell’intensità della corrente, che tendono a separare le pastiglie mobili da quelle fisse. Tali forze elettrodinamiche di repulsione tra le pastiglie dell’interruttore vengono contrastate, fino ad un predeterminato valore limite della corrente elettrica, da apposite molle di pressata che sono predisposte tra la traversa porta-contatti e gli elementi di supporto delle pastiglie mobili allo scopo di assicurare il corretto posizionamento delle pastiglie mobili ed un’adeguata forza di contatto tra tali pastiglie e le pastiglie fisse. Per valori delle forze elettrodinamiche di repulsione superiori al suddetto valore limite ha luogo una indesiderata separazione fra le pastiglie fisse e mobili. Tale separazione à ̈ resa possibile dal fatto che le pastiglie mobili, come sopra indicato, possono muoversi rispetto alla traversa porta contatti anche quando la traversa à ̈ mantenuta in posizione fissa dal relativo meccanismo di azionamento.
[0007] Le soluzioni dell’arte nota attualmente impiegate per migliorare le caratteristiche di selettività degli interruttori elettrici, ovvero per innalzare il valore di soglia della corrente elettrica in corrispondenza del quale si genera il fenomeno della separazione fra le pastiglie fisse e mobili dovuto alla repulsione fra queste, si basano sostanzialmente sulle due tecniche sotto elencate:
- l’innalzamento della forza meccanica di pressione tra pastiglie mobili e pastiglie fisse attraverso il potenziamento delle molle di pressata;
- la moltiplicazione delle superfici di contatto elettrico per ogni polo dell’interruttore mediante l’impiego di una pluralità di elementi di supporto per le pastiglie mobili collegati in parallelo per ogni polo.
[0008] Entrambe le tecniche sopra elencate presentano tuttavia degli inconvenienti che rendono le prestazioni degli interruttori scatolati della tecnica nota insoddisfacenti rispetto alle prestazioni attualmente richieste in campo impiantistico.
[0009] Nel primo caso, infatti, l’incremento della forza di contatto tra pastiglie mobili e fisse richiede inevitabilmente un incremento della forza che deve essere esercitata dal meccanismo di azionamento per comprimere le molle di pressata e, conseguentemente, della forza che deve essere esercitata sulla leva di manovra dell’interruttore per azionare il meccanismo di azionamento summenzionato. Poiché la manovra dell’interruttore à ̈ di norma effettuata manualmente, ne consegue che esistono dei limiti superiori all’intensità della forza applicabile tra le pastiglie fisse e mobili che sono imposti dalla effettiva possibilità di manovra dell’interruttore da parte dell’utente.
[0010] Nel secondo caso, il frazionamento degli elementi di supporto delle pastiglie mobili consente di distribuire la corrente su più zone di contatto, riducendo in tal modo la soglia di repulsione per ogni singola pastiglia mobile. L’effetto globale sul singolo polo dell’interruttore à ̈ quindi un innalzamento della soglia di repulsione dell’intero gruppo di pastiglie mobili. Tuttavia anche in questo caso esistono dei limiti dovuti sia alle dimensioni degli interruttori sia alle forza necessaria per la manovra degli stessi. Infatti l’aumento del numero di elementi di supporto per le pastiglie mobili per ogni polo comporta da un lato un aumento delle dimensioni dell’interruttore e dall’altro un incremento della forza complessiva per polo necessaria per mantenere una corretta pressione delle pastiglie mobili sulle pastiglie fisse.
[0011] Gli inconvenienti sopra discussi fanno si che gli interruttori scatolati della tecnica nota non consentano di mantenere un corretto contatto tra pastiglie mobili e pastiglie fisse per valori di corrente superiori all’ordine dei 20 [kA]. Tale limite, in particolare, risulta essere assolutamente insoddisfacente per le esigenze richieste nei moderni impianti elettrici in termini di selettività . Per questo motivo, negli attuali impianti elettrici per raggiungere valori di selettività superiori à ̈ attualmente necessario ricorrere all’impiego di interruttori comunemente denominati “interruttori aperti†. Tali interruttori, caratterizzati dal fatto di includere meccanismi ad accumulo di energia elastica, consentono infatti di esercitare forze di entità tale da riuscire a comprimere le molle di pressata ad alto carico e di conseguenza a mantenere un corretto contatto fra le rispettive pastiglie fino a correnti dell’ordine dei 100 [kA]. Tuttavia gli interruttori aperti sono contraddistinti da dimensioni e costi rilevanti e presentano una maggiore complessità d’installazione rispetto agli interruttori scatolati del tipo summenzionato.
[0012] Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un interruttore elettrico che sia tale da risolvere gli inconvenienti sopra discussi con riferimento agli impianti ed agli interruttori della tecnica nota.
[0013] In particolare, uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un interruttore elettrico che sia contraddistinto da prestazioni tali da consentire di realizzare impianti elettrici aventi elevate prestazioni in termini di caratteristiche di selettività .
[0014] Più in particolare uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione un interruttore elettrico che consenta di innalzare il valore massimo di corrente per il quale viene garantito un corretto contatto tra i rispettivi contatti elettrici senza ricorrere ad un incremento della forza esercitata attraverso il meccanismo d’azionamento dell’interruttore.
[0015] Questo ed altri scopi vengono raggiunti mediante un interruttore elettrico come definito e caratterizzato nell’annessa rivendicazione 1 nella sua forma più generale e nelle rivendicazioni dipendenti in alcune forme di esecuzione particolari.
[0016] L’invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di esecuzione, fatte a titolo esemplificativo e pertanto in nessun modo limitativo in relazione agli uniti disegni, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di un interruttore elettrico scatolato;
- la figura 2 à ̈ una vista prospettica in cui sono visibili un primo elemento di supporto comprendente una pluralità di contatti elettrici dell’interruttore di figura 1 ed un primo componente dell’interruttore associato a tale elemento di supporto, rappresentati tra loro staccati;
- la figura 3 Ã ̈ una vista prospettica di un gruppo di parti includente il primo elemento di supporto ed il primo componente di figura 2 in una configurazione assemblata;
- la figura 4 Ã ̈ una vista in sezione trasversale del gruppo di parti di figura 3;
- la figura 5 à ̈ una vista prospettica di un secondo elemento di supporto comprendente una pluralità di contatti elettrici dell’interruttore di figura 1;
- la figura 6 à ̈ una vista prospettica in cui à ̈ rappresentata una traversa porta-contatti dell’interruttore di figura 1;
- la figura 7 à ̈ una vista prospettica di un gruppo di parti includente il secondo elemento di supporto di figura 5 e la traversa porta-contatti di figura 6 disposti in una configurazione assemblata, ed includente inoltre un meccanismo d’azionamento della traversa porta -contatti;
- la figura 8 à ̈ una vista prospettica del gruppo di parti di figura 7 in cui tale gruppo à ̈ visto da una diversa angolazione;
- la figura 9 Ã ̈ una vista in sezione trasversale in cui sono parzialmente rappresentati il gruppo di parti di figura 3 ed il gruppo di parti di figura 8 in una prima configurazione operativa;
- la figura 10 Ã ̈ una vista in sezione trasversale in cui sono parzialmente rappresentati il gruppo di parti di figura 3 ed il gruppo di parti di figura 8 in una seconda configurazione operativa;
- la figura 11 Ã ̈ una vista in sezione trasversale analoga alla figura 10, in cui tramite delle frecce sono stati rappresentati schematicamente sia i percorsi di flussi di corrente elettrica che attraversano il primo elemento di supporto di figura 2 ed il secondo elemento di supporto di figura 5 sia una forza elettromagnetica tra tali contatti;
- la figura 12a à ̈ una vista prospettica in cui sono rappresentati il primo elemento di supporto ed il primo componente di figura 2, dove in particolare il primo elemento di supporto à ̈ rappresentato in accordo con una seconda forma di realizzazione e con alcune parti staccate;
- la figura 12b à ̈ una vista dall’alto di un gruppo di parti comprendente i componenti di figura 12a in una configurazione assemblata;
- la figura 12c à ̈ una vista in sezione trasversale del gruppo di parti di figura 12b lungo la linea A-A di tale figura;
- la figura 13a à ̈ una vista prospettica in cui sono rappresentati il primo elemento di supporto ed il primo componente di figura 2, dove in particolare il primo elemento di supporto à ̈ rappresentato in accordo con una terza forma di realizzazione e con alcune parti staccate; - la figura 13b à ̈ una vista dall’alto di un gruppo di parti comprendente i componenti di figura 13a in una configurazione assemblata;
- la figura 13c à ̈ una vista in sezione trasversale del gruppo di parti di figura 13b lungo la linea B-B di tale figura;
- la figura 13d à ̈ una vista prospettica in cui sono rappresentati i componenti di figura 13a in una configurazione assemblata;
- la figura 14a à ̈ una vista prospettica in cui sono rappresentati il primo elemento di supporto ed il primo componente di figura 2, dove in particolare il primo elemento di supporto à ̈ rappresentato in accordo con una quarta forma di realizzazione e con alcune parti staccate;
- la figura 14b à ̈ una vista dall’alto di un gruppo di parti comprendente i componenti di figura 14a in una configurazione assemblata;
- la figura 14c à ̈ una vista in sezione trasversale del gruppo di parti di figura 14b secondo la linea C’-C’ di tale figura;
- la figura 14d à ̈ una vista prospettica in cui i sono rappresentati i componenti di figura 14a in una configurazione assemblata;
- la figura 14e à ̈ una vista in sezione trasversale del gruppo di parti di figura 14b secondo la linea C’’-C’’ di tale figura;
- la figura 15 Ã ̈ una vista laterale del primo elemento di supporto di figura 2 in accordo con una quinta forma di realizzazione;
- la figura 16 Ã ̈ una vista laterale del primo elemento di supporto di figura 2 in accordo con una sesta forma di realizzazione, dove tramite delle frecce sono stati rappresentati schematicamente dei flussi di corrente elettrica ed un forza elettromagnetica;
- la figura 17 Ã ̈ una vista laterale del primo elemento di supporto di figura 13a dove tramite delle frecce sono stati rappresentati schematicamente dei flussi di corrente elettrica ed un forza elettromagnetica;
- la figura 18 Ã ̈ una vista prospettica del primo elemento di supporto di figura 2 in accordo con una settima forma di realizzazione;
- la figura 19 à ̈ una vista prospettica del primo elemento di supporto di figura 18 in cui tale elemento à ̈ visto da una diversa angolazione.
[0017] Nelle annesse figure elementi uguali o simili sono indicati mediante gli stessi numeri di riferimento.
[0018] Facendo inizialmente riferimento alla figura 1 à ̈ mostrata una forma di realizzazione, esemplificativa e non limitativa, di un interruttore elettrico, complessivamente indicato con 1. Nella particolare forma di realizzazione di figura 1 l’interruttore 1 à ̈ ad esempio un interruttore cosiddetto scatolato adatto ad essere impiegato in impianti di distribuzione elettrica a bassa tensione. Nell’esempio descritto, l’interruttore elettrico 1 si concreta, non limitativamente, in un interruttore scatolato automatico tripolare.
L’interruttore 1 presenta un corpo di interruttore 3 comprendente un involucro scatolare 5, realizzato in materiale isolante, che svolge una funzione portante per i meccanismi interni dell’interruttore.
[0019] L’involucro 5 presenta un lato frontale 7 dal quale aggetta una leva di manovra 9 prevista per il comando dell’interruttore ed un lato posteriore 11 munito di appositi mezzi di fissaggio, non rappresentati e per sé noti, per l’applicazione dell’interruttore 1 ad un quadro elettrico.
[0020] Sul lato superiore 13 l’involucro 5 à ̈ munito di morsetti di ingresso, non visibili nelle figure, per il collegamento dell’interruttore 1 a cavi di un impianto elettrico. Morsetti di uscita analoghi ai morsetti di ingresso, non visibili nelle figure, sono previsti sul lato inferiore 15 dell’involucro 5.
[0021] Con riferimento alla figura 2, l’interruttore 1 comprende almeno un primo 20 contatto elettrico fissato ad un primo elemento di supporto 22 o primo supporto porta-contatti. Preferibilmente, come illustrato ad esempio in figura 9, il primo supporto porta-contatti à ̈ fissato all’involucro 5 dell’interruttore mediante delle viti 22A. Preferibilmente, ma non limitativamente, il primo elemento di supporto 22 à ̈ realizzato in rame o in una lega di rame, ad esempio una lega di rame ed ottone.
[0022] Nella forma di realizzazione illustrata in figura 2, il primo contatto elettrico 20 comprende una prima pluralità di contatti elettrici, nell’esempio quattro contatti elettrici. Preferibilmente tali contatti elettrici sono realizzati nella forma di prime 23 pastiglie elettricamente conduttive. Preferibilmente tali pastiglie sono delle pastiglie sinterizzate in leghe di argento. Vantaggiosamente il primo supporto portacontatti 22 comprende una porzione fissa 24 adatta ad essere fissata al corpo 3 dell’interruttore e che, nel presente esempio, si concreta in un terminale elettrico. D’ora in avanti, senza per questo introdurre alcuna limitazione, la porzione fissa sarà denominata anche terminale elettrico 24. Il primo supporto porta-contatti 22 comprende inoltre una porzione mobile 26 che à ̈ collegata in modo mobile alla porzione fissa 24. Secondo un forma di realizzazione, la porzione mobile 26 à ̈ vincolata in modo girevole al terminale 24. In particolare, negli esempi illustrati, la porzione mobile 26 à ̈ incernierata al terminale 24. E’ opportuno sottolineare che la porzione mobile 26 à ̈ elettricamente connessa al terminale 24. Come si può osservare dalla figura 2 le prime pastiglie 23 sono fissate, preferibilmente saldate, alla porzione mobile 26.
[0023] Con riferimento alla forma di realizzazione di figura 2, la porzione mobile 26 comprende una pluralità di bracci 28, nell’esempio quattro bracci, che sono montati mobili alla porzione fissa 24. Secondo tale forma di realizzazione ciascun braccio 28 à ̈ munito di una rispettiva prima pastiglia 23. Secondo una forma di realizzazione ciascun braccio 28 comprende una porzione di collegamento 28A (figura 4) adatta ad essere ricevuta in un rispettivo recesso di collegamento 29 (visibile ad esempio nella forma di realizzazione di figura 12a) definito fra una coppia di pareti 29A, 29B del terminale 24. Secondo una forma di realizzazione il terminale 24 presenta una porzione d’estremità a pettine includente una pluralità di recessi di collegamento 29 definiti fra i denti di tale pettine. Secondo una forma di realizzazione, particolarmente adatta per interruttori di elevata potenza, i recessi di collegamento 29 sono realizzati mediante lavorazioni meccaniche di taglio, quali fresatura e simili.
[0024] Facendo ora riferimento alla figura 5, à ̈ illustrato un secondo 30 contatto elettrico dell’interruttore 1. Il secondo contatto elettrico 30 à ̈ fissato ad un secondo elemento di supporto 32 o secondo supporto porta-contatti. Secondo una forma di realizzazione il secondo contatto elettrico 30 comprende una seconda pluralità di contatti elettrici, nell’esempio quattro contatti elettrici. Preferibilmente tali contatti elettrici sono realizzati nella forma di seconde 33 pastiglie elettricamente conduttive. Preferibilmente le seconde pastiglie 33 sono saldate al secondo supporto porta-contatti 32.
[0025] Secondo una forma di realizzazione il secondo supporto porta-contatti 32, realizzato in materiale elettricamente conduttivo, comprende un primo corpo elettricamente conduttivo o prima piastrina 35, alla quale sono fissate le seconde pastiglie 33, ed un secondo corpo elettricamente conduttivo o seconda piastrina 37 collegata alla prima piastrina mediante conduttori elettrici flessibili 39.
[0026] Le seconde pastiglie 33 sono adatte ad assumere una prima posizione operativa o posizione operativa di chiusura (figure 10 e 11) ed una seconda posizione operativa o posizione operativa di apertura (figura 9). In particolare nella posizione operativa di chiusura le seconde pastiglie 33 sono in battuta contro le prime pastiglie 23 per portare l’interruttore 1 in uno stato di chiusura. Nella posizione operativa di apertura, al contrario, le seconde pastiglie 33 sono disposte ad una data distanza rispetto alle prime pastiglie 23 per portare l’interruttore 1 in uno stato di apertura.
[0027] A tal riguardo, facendo riferimento alle figure da 6 a 8, à ̈ opportuno precisare che l’interruttore 1 comprende mezzi di movimentazione 40, 42 per far assumere alle seconde pastiglie 33 rispettivamente la posizione operativa di chiusura e la posizione operativa di apertura. Secondo una forma di realizzazione i mezzi di movimentazione includono una traversa porta-contatti 40 (figura 6) ed un meccanismo di azionamento o manovra 42 (parzialmente rappresentato ad esempio nelle figure 7 e 8) per l’azionamento di tale traversa. In particolare la traversa porta-contatti 40, includente il secondo supporto porta-contatti 32, à ̈ adatta ad essere azionata dal meccanismo d’azionamento 42 per far assumere alle seconde pastiglie 33 le posizioni operative di chiusura (figura 10) e di apertura (figura 9). E’ opportuno precisare che, sebbene in figura 1 sia stato rappresentato un interruttore tripolare, nelle figure 7 e 8 à ̈ illustrata a puro titolo di esempio non limitativo una traversa porta-contatti per interruttore tetra polare, includente in particolare quattro dei secondi supporti porta-contatti 32. Tuttavia, à ̈ evidente che l’esperto del settore potrà agevolmente modificare la struttura della traversa porta-contatti 40 illustrata nelle figure 7 e 8 per adattarla ad interruttori elettrici aventi un qualsivoglia numero di poli ovvero un qualsivoglia numero di secondi supporti porta-contatti 32.
[0028] Facendo riferimento alle figure 9 e 10 si può osservare che i bracci 28 del primo supporto portacontatti 22 sono operativamente interposti tra il terminale 24 ed il secondo supporto porta-contatti 32.
[0029] Sempre con riferimento alle figure 9 e 10 si può osservare che l’interruttore 1 comprende mezzi di schermo elettromagnetico. In accordo con una forma di realizzazione i mezzi di schermo elettromagnetico includono almeno un primo 50 dispositivo di schermo elettromagnetico o primo schermo ferromagnetico interposto tra i bracci 28 ed il secondo supporto portacontatti 32. Secondo una ulteriore forma di realizzazione, l’interruttore 1 include una pluralità di primi schermi ferromagnetici 50 (non visibili nelle figure) pari al numero dei primi supporti porta-contatti 22 ovvero al numero dei poli dell’interruttore 1.
[0030] Una prima forma di realizzazione del primo schermo ferromagnetico 50 à ̈ visibile più chiaramente nelle figure 2 e 3. In tali figure, il primo schermo 50 à ̈ conformato sostanzialmente come una custodia adatta ad abbracciare una porzione d’estremità 52 del primo supporto portacontatti 22. Secondo una forma di realizzazione il primo schermo 50 comprende almeno una parete di schermo 54 rivolta operativamente verso il secondo supporto portacontatti 32. Secondo una forma di realizzazione tale parete di schermo 54 si estende sostanzialmente a partire dalle prime pastiglie 23 fino approssimativamente alla porzione di collegamento 28A dei bracci 28 (figura 4). In accordo con una prima forma di realizzazione, illustrata ad esempio in figura 3, il primo schermo 50 comprende delle porzioni di ancoraggio o alette di ancoraggio 58 che sono adatte a cooperare con il terminale 24 per permettere il fissaggio del primo schermo 50 al primo supporto porta-contatti 22. Secondo la forma di realizzazione di figura 3, il primo schermo 50 include in particolare mezzi di ancoraggio per il fissaggio del primo schermo al primo supporto porta-contatti 22. Tali mezzi di ancoraggio possono comprendere ad esempio dei fori (non visibili nelle figure) previsti sulle alette di ancoraggio 58 adatti ad essere attraversati da opportune viti di ancoraggio 59.
[0031] In accordo ad una ulteriore forma di realizzazione i mezzi di schermo elettromagnetico possono includere almeno un dispositivo supplementare di schermo elettromagnetico o schermo ferromagnetico supplementare 60 (figure 3 e 4) vincolato alla porzione mobile 26. Secondo una forma di realizzazione, i mezzi di schermo elettromagnetico includono una pluralità di schermi ferromagnetici supplementari 60. Con riferimento ad esempio alla figura 2, sono mostrati quattro schermi supplementari 60 vincolati ciascuno ad un rispettivo braccio 28 del primo supporto porta-contatti 22. In particolare, considerando che ciascun braccio 28 presenta un lato anteriore sul quale sono fissate le pastiglie 23 ed un lato posteriore rivolto verso il terminale 24, gli schermi supplementari 60 si estendono lateralmente lungo i fianchi di ciascun braccio 28. Sempre con riferimento alla figura 2, si può osservare che ciascuno degli schermi supplementari 60 comprende una rispettiva porzione apicale 62, nell’esempio avente una forma ad uncino o ricurva, che à ̈ collocata in prossimità della seconda pastiglia 23 del relativo braccio.
[0032] Secondo una forma di realizzazione i mezzi di schermo elettromagnetico comprendono almeno un secondo 70 dispositivo di schermo elettromagnetico o secondo schermo ferromagnetico (figura 9) interposto tra il primo schermo 50 ed il secondo supporto porta-contatti 32. Con riferimento alla figura 6, à ̈ mostrata una pluralità di secondi schermi 70, in particolare quattro schermi, che sono solidali alla traversa porta-contatti 40. Come si può osservare in tale figura, i secondi schermi 70 presentano ciascuno una sede di alloggiamento 72 per un rispettivo secondo supporto porta-contatti 32. Con riferimento alle figure 7 e 8 si può in particolare osservare che i secondi schermi 70 sono adatti ad abbracciare ciascuno una porzione intermedia del relativo secondo supporto porta-contatti 32 che non include le seconde pastiglie 33. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 7 e 8, nello specifico, ciascuno dei secondi schermi 70 include almeno una rispettiva parete di schermo 74 che si estende approssimativamente dalle seconde pastiglie 33 fino approssimativamente ai conduttori elettrici flessibili 39.
[0033] Facendo nuovamente riferimento alla figura 2, si può osservare che il primo supporto porta-contatti 22 include primi 80 mezzi elastici interposti tra i bracci 28 ed il terminale 24. Tali primi mezzi elastici, nell’esempio di figura 2 comprendenti delle molle elicoidali di compressione 82, sono adatti ad agire sui bracci 28 per incrementare la pressione di contatto tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie quando le seconde pastiglie assumono la posizione operativa di chiusura (figura 10).
[0034] Viene ora descritta una modalità di funzionamento di un interruttore secondo la presente invenzione.
[0035] Con riferimento alla figura 9, in cui le seconde pastiglie 33 sono mostrate nella posizione operativa di apertura, si può notare come i bracci 28, sotto effetto della spinta delle molle elicoidali 82, tendono ad essere allontanati dal terminale 24. L’allontanamento dei bracci 28 viene tuttavia limitato dalla presenza del primo schermo 50 contro il quale tali bracci sono adatti ad andare in battuta. Ciò consente vantaggiosamente di mantenere una sufficiente distanza tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie dell’interruttore.
[0036] Facendo riferimento alla figura 10, nella quale le seconde pastiglie 33 sono mostrate nella posizione operativa di chiusura, si può invece osservare come le seconde pastiglie 33 esercitino una pressione sulle prime pastiglie che à ̈ adatta a spingere i bracci 28 verso il terminale 24 in contrasto con l’azione delle molle elicoidali di compressione 82. In particolare l’entità dello spostamento dei bracci 28 à ̈ sufficiente, ad esempio, a compensare il disallineamento e/o l’usura delle prime 23 e delle seconde 33 pastiglie permettendo di assicurare un corretto contatto tra le pastiglie stesse. Più in particolare, la compressione delle molle elicoidali di compressione 82 consente di ottenere una forza di contatto di entità adeguata alle esigenze richieste.
[0037] Facendo ora riferimento alla figura 11, in cui l’interruttore à ̈ rappresentato nella stessa configurazione operativa di figura 10, à ̈ mostrato schematicamente mediante delle frecce un flusso di corrente elettrica, indicato complessivamente con I, che à ̈ adatto ad attraversare il primo 22 ed il secondo 32 supporto porta-contatti nelle condizioni operative dell’interruttore 1. In particolare, da tale figura si può notare che il terminale 24 à ̈ adatto ad essere attraversato da un flusso di corrente elettrica I1in un verso mentre i bracci 28 sono adatti ad essere operativamente attraversati da un flusso di corrente elettrica I2in verso sostanzialmente contrario, e nell’esempio essenzialmente parallelo, rispetto a quello del flusso di corrente I1che attraversa il terminale 24. L’interazione fra tali flussi di corrente I1, I2da luogo ad una forza elettromagnetica repulsiva F (rappresentata schematicamente mediante una freccia in figura 11) che à ̈ adatta ad allontanare i bracci 28 dal terminale 24, contribuendo in tal modo ad elevare la pressione di contatto tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie. Sempre con riferimento alla figura 11, si può tuttavia osservare che il secondo supporto porta-contatti 32 à ̈ adatto ad essere operativamente attraversato da un flusso di corrente elettrica I3in verso sostanzialmente contrario, e nell’esempio essenzialmente parallelo, al flusso di corrente I2che attraversa i bracci 28. Ne consegue che sussistono le condizioni affinché si generi un’ulteriore forza elettromagnetica di tipo repulsivo che tenderebbe ad allontanare i bracci 28 dal secondo supporto porta-contatti 32, amplificando in tal modo il fenomeno di repulsione che si ha normalmente nella zona di contatto tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie. Questo fenomeno negativo viene evitato grazie alla presenza del primo 50 e del secondo 70 schermo ferromagnetico. Tali schermi 50, 70 impediscono infatti sostanzialmente ai campi magnetici generati dai flussi di corrente I2, I3che attraversano rispettivamente i bracci 28 ed il secondo supporto porta-contatti 32 di interagire con i flussi di corrente stessi. In tal modo viene sostanzialmente eliminata la possibilità che si generi l’ulteriore forza elettromagnetica che contribuirebbe ad incrementare la repulsione tra le prime 23 e le seconde pastiglie 33.
[0038] Vale la pena osservare che anche gli schermi supplementari 60, se presenti, possono contribuire alla generazione di un effetto positivo ai fini del mantenimento del contatto tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie. Infatti gli schermi supplementari 60 sono adatti a cooperare per via elettromagnetica con il primo schermo 50 per essere attratti o spinti verso tale schermo. Più in particolare, gli schermi supplementari sono adatti a cooperare con il primo schermo 50 in modo da creare sostanzialmente una coppia elettromagnete/ancora in cui il primo schermo 50 rappresenta l’elettromagnete e gli schermi supplementari 60 rappresentano l’ancora. Ciò consente pertanto l’instaurasi di una forza elettromagnetica che attrae i bracci 28 verso il primo schermo 50 e che quindi contribuisce al mantenimento del contatto tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie.
[0039] Riassumendo, all’azione esercitata dalle molle elicoidali di compressione 82 si aggiungono delle forze elettromagnetiche repulsive tra i bracci 28 ed il terminale 24 che sono adatte a contrastare la forza elettromagnetica repulsiva che normalmente si genera nella zona di contatto tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie dell’interruttore 1.
[0040] In base a quanto sopra descritto, Ã ̈ possibile dunque comprendere come un interruttore elettrico secondo la presente invenzione sia tale da risolvere gli inconvenienti sopra citati con riferimento alla tecnica nota.
[0041] Si osservi, in particolare, che in un interruttore elettrico secondo la presente invenzione, grazie all’azione di spinta esercitata tramite la porzione mobile 26, non à ̈ richiesta l’applicazione di forze aggiuntive tramite il meccanismo di azionamento per mantenere il corretto contatto tra le prime e le seconde pastiglie dell’interruttore.
[0042] Vantaggiosamente in un interruttore secondo l’invenzione à ̈ possibile, a parità di spinta esercitata attraverso il meccanismo d’azionamento, elevare sensibilmente rispetto agli interruttori della tecnica nota il valore di soglia di corrente elettrica in corrispondenza del quale si ha il distacco tra le prime 23 e le seconde 33 pastiglie dell’interruttore. Nello specifico, un interruttore concepito secondo la presente invenzione presenta caratteristiche di selettività molto migliorate rispetto a quanto attualmente presente sul mercato, arrivando a garantire un corretto contatto tra le pastiglie dell’interruttore fino ad oltre i 40 [kA].
[0043] Grazie ad un interruttore secondo l’invenzione à ̈ quindi possibile soddisfare pienamente i requisiti di selettività di un moderno impianto di distribuzione di energia elettrica impiegando un interruttore di dimensioni e costi notevolmente inferiori rispetto, ad esempio, agli attuali interruttori di tipo aperto.
[0044] Si osservi inoltre che, in un interruttore elettrico del tipo sopra descritto, non essendoci forze elettromagnetiche aggiuntive che determinano una attrazione diretta fra le pastiglie fisse e quelle mobili, non esistono forze che si oppongono ad una apertura volontaria dell’interruttore tramite il meccanismo di manovra. Pertanto, non si ha alcuna degradazione delle prestazioni dell’interruttore in termini di potere d’interruzione della corrente di cortocircuito.
[0045] Vengono di seguito descritte, a puro titolo di esempi non limitativi, alcune varianti di un interruttore secondo la presente invenzione.
[0046] Secondo una forma di realizzazione l’interruttore 1 può comprendere mezzi per migliorare la conducibilità elettrica tra il terminale 24 e i bracci 28. Tali mezzi sono in particolare interposti tra il terminale ed i bracci stessi.
[0047] Con riferimento alla figura 2, i mezzi per migliorare la conducibilità elettrica possono comprendere un perno di cerniera 100 elettricamente conduttivo per incernierare il terminale 24 ed i bracci 28. Vantaggiosamente il perno 100 può essere realizzato in materiali ad elevata conducibilità elettrica quali, preferibilmente ma non limitativamente, rame con rivestimento in argento.
[0048] Con riferimento alla forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa mostrata nelle figure da 12a a 12c, il perno di cerniera 100 comprende una pluralità di perni di cerniera 102 disposti allineati lungo uno stesso asse di cerniera X. Come si può osservare dalle figure 12a-12c il perno di cerniera 100 può essere frazionato in una pluralità di perni di cerniera 102 più corti ciascuno dei quali à ̈ adatto, per esempio, ad incernierare un rispettivo braccio 28. In tal modo à ̈ vantaggiosamente possibile moltiplicare complessivamente le zone di contatto tra perno di cerniera 100 e terminale 24 rispetto al caso in cui venga impiegato l’unico perno di cerniera 100.
[0049] Secondo una forma di realizzazione i mezzi per migliorare la conducibilità elettrica possono includere, in aggiunta o in sostituzione rispetto a quanto precedentemente e successivamente descritto ed illustrato, secondi mezzi elastici adatti ad agire sui bracci 28 per incrementare la pressione di contatto tra tali bracci ed il terminale 24. Con riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle figure da 14a a 14e, i secondi mezzi elastici comprendono almeno una molla a tazza 104 interposta tra ciascun braccio 28 e le pareti 29A, 29B definenti il relativo recesso di collegamento 29. Più in particolare, in tale forma di realizzazione à ̈ prevista ad esempio una molla a tazza 104 predisposta tra la porzione di collegamento 28A di ciascun braccio 28 ed una delle pareti 29A, 29B del relativo recesso di collegamento 29. Secondo la forma di realizzazione illustrata nelle figure da 13a a 13d, il terminale 24 può includere dei recessi di collegamento 29 allargati, ciascuno dei quali à ̈ adatto a ricevere le porzioni di collegamento 28A di una coppia di bracci 28. Nell’esempio illustrato in tali figure, in particolare, una coppia di molle a tazza 104 à ̈ prevista fra due bracci 28 ricevuti nel relativo recesso di collegamento 29 allargato.
[0050] Secondo una forma di realizzazione, prevista in aggiunta od in sostituzione rispetto a quanto precedentemente e successivamente descritto ed illustrato, i mezzi per migliorare la conducibilità elettrica possono comprendere almeno un elemento conduttore flessibile (non rappresentato nelle figure) collegato rispettivamente al terminale 24 ed ai bracci 28.
[0051] Secondo una forma di realizzazione, prevista in aggiunta od in sostituzione rispetto a quanto precedentemente e successivamente descritto ed illustrato, i primi mezzi elastici 80 possono comprendere molle di tipo diverso rispetto alle molle elicoidali a compressione 82 (figura 2). Ad esempio, con riferimento alla forma di realizzazione illustrata in figura 15, à ̈ mostrato l’impiego di molle a balestra 110, preferibilmente una per ciascun braccio 28.
[0052] Secondo un’ulteriore forma di realizzazione i primi mezzi elastici 80 possono includere delle molle di trazione anziché delle molle a compressione. Ad esempio, nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 18 e 19, à ̈ mostrato l’impiego di una molla elicoidale di trazione 112. Tale molla 112 presenta in particolare un’estremità collegata ad una spina d’aggancio 114 del terminale 24 ed un’estremità opposta collegata ai bracci 28.
[0053] Secondo una forma di realizzazione, prevista in aggiunta od in sostituzione rispetto a quanto precedentemente e successivamente descritto ed illustrato, il primo supporto porta-contatti 22 include vantaggiosamente mezzi d’isolamento elettrico interposti tra i bracci 28 ed il terminale 24. Ad esempio, con riferimento alle forme di realizzazione illustrate nelle figure 13d e 14d, sono mostrati degli elementi di isolamento elettrico 120, 122 interposti tra i bracci 28 ed i primi mezzi elastici 80 per evitare che tali mezzi elastici siano percorsi da corrente e possano quindi danneggiarsi per surriscaldamento.
[0054] Secondo una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa, prevista in aggiunta od in sostituzione rispetto a quanto precedentemente e successivamente descritto ed illustrato, il primo supporto porta-contatti 22 comprende mezzi per avvicinare i flussi di corrente elettrica I1, I2che attraversano rispettivamente il terminale 24 ed i bracci 28. Secondo una forma di realizzazione, i mezzi per avvicinare i flussi di corrente elettrica comprendono una porzione a spessore ridotto 130 (figura 17) del terminale 24. La porzione a spessore ridotto 130, può ad esempio essere realizzata tramite un scanalatura 132 prevista nel terminale 24 dal lato opposto rispetto ai bracci 28. Con riferimento alle figure 16 e 17 sono illustrate due forme di realizzazione del primo supporto porta-contatti 22 rispettivamente con e senza la porzione a spessore ridotto 130. In tali figure mediante delle frecce sono rappresentati schematicamente sia i flussi di corrente I1, I2che attraversano il terminale 24 ed i bracci 28 sia la forza elettromagnetica repulsiva F che si genera tra tali elementi. In particolare, in tali figure l’intensità della forza elettromagnetica repulsiva F à ̈ direttamente proporzionale al numero delle relative frecce. Dal confronto tra le figure 16 e 17 si può pertanto osservare come il flusso di corrente elettrica I1che attraversa il terminale 24, grazie alla presenza della porzione a spessore ridotto 130, à ̈ forzato ad avvicinarsi al flusso di corrente elettrica I2che attraversa i bracci 28, determinando in tal modo un incremento dell’intensità della forza elettromagnetica repulsiva F fra il terminale 24 ed i bracci 28.
[0055] Secondo una forma di realizzazione di particolare convenienza economica, prevista in aggiunta od in sostituzione rispetto a quanto precedentemente e successivamente descritto ed illustrato, il primo supporto porta-contatti 22 include mezzi di accoppiamento rapido per accoppiare rimovibilmente anche senza l’impiego di utensili il primo schermo ferromagnetico 50 al primo supporto porta-contatti 22.
[0056] Con riferimento per esempio alle forme di realizzazione delle figure 16, 17 e 14e, i mezzi di accoppiamento rapido includono un recesso di accoppiamento rapido 140 previsto sul terminale 24.
[0057] Con riferimento ad esempio alla figura 14e, quando il primo schermo 50 à ̈ accoppiato al primo supporto portacontatti 22, le alette di ancoraggio 58 del primo schermo sono ricevute nel recesso di accoppiamento rapido 140. Più particolarmente, in questa condizione, il primo schermo 50 rimane stabilmente vincolato al primo supporto porta-contatti grazie alla pressione esercitata su tale schermo dai bracci 28 tramite i primi mezzi elastici 80.
[0058] Un gruppo di parti siffatto, quando non à ̈ installato nell’interruttore 1, può pertanto essere movimentato in maniera agevole senza correre il rischio di un suo accidentale disaccoppiamento.
[0059] Una volta che tale gruppo à ̈ installato nell’interruttore 1 in una opportuna sede di installazione (non rappresentata nelle figure), la conformazione della sede di installazione evita che il primo schermo 50 possa sganciarsi dal primo supporto porta-contatti 22 quando i bracci 28 non sono a contatto con tale schermo.
[0060] Con riferimento alle figure 18 e 19, à ̈ mostrata un forma di realizzazione del primo supporto portacontatti 22 particolarmente adatta per interruttori elettrici di bassa potenza. In tali interruttori, in cui il terminale 24 ha uno spessore piuttosto ridotto, le pareti 29A, 29B definenti il recesso di collegamento 29 possono infatti essere ottenute per piegatura di due lembi 150 del terminale 24 anziché tramite lavorazioni meccaniche di taglio.
[0061] Occorre precisare che l’invenzione à ̈ stata descritta, a puro titolo di esempio, con riferimento ad interruttori elettrici scatolati a singola apertura. Tuttavia, à ̈ evidente che un tecnico del ramo potrà agevolmente impiegare gli insegnamenti della presente invenzione ad interruttori di tipo diverso quali, in particolare, interruttori scatolati a doppia apertura.
[0062] Fermo restando il principio dell’invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto à ̈ stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.
Claims (16)
- RIVENDICAZIONI 1. Interruttore elettrico (1) includente: - un corpo (3) di interruttore; - almeno un primo (20) contatto elettrico; - almeno un primo elemento di supporto (22) per detto primo (20) contatto elettrico, includente una porzione fissa (24) adatta ad essere fissata al corpo (3) di interruttore; - almeno un secondo (30) contatto elettrico adatto ad assumere una posizione operativa di chiusura, in cui questo à ̈ in battuta contro il primo (20) contatto elettrico per portare l’interruttore (1) in uno stato di chiusura, ed una posizione operativa di apertura, in cui questo à ̈ disposto ad una data distanza rispetto al primo (20) contatto elettrico per portare l’interruttore (1) in uno stato di apertura; - almeno un secondo (32) elemento di supporto per detto secondo (30) contatto elettrico; e - mezzi di movimentazione (40) del secondo (32) elemento di supporto per fare assumere al secondo (30) contatto elettrico rispettivamente le posizioni operative di chiusura e di apertura; caratterizzato dal fatto che detto primo (22) elemento di supporto comprende una porzione mobile (26) includente il primo (20) contatto elettrico e collegata in modo mobile alla porzione fissa (24).
- 2. Interruttore elettrico (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta porzione mobile (26) Ã ̈ vincolata in modo girevole alla porzione fissa (24).
- 3. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione mobile (26) Ã ̈ operativamente interposta tra detta porzione fissa (24) e detto secondo (32) elemento di supporto.
- 4. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione fissa (24) à ̈ adatta ad essere operativamente attraversata da un flusso di corrente elettrica (I1) in un verso e in cui detta porzione mobile (26) à ̈ adatta ad essere operativamente attraversata da un flusso di corrente elettrica (I2) in verso sostanzialmente contrario rispetto a quello del flusso di corrente (I1) che attraversa la porzione fissa (24), l’interazione fra tali flussi di corrente (I1, I2) dando luogo ad una forza elettromagnetica repulsiva (F) adatta ad allontanare la porzione mobile (26) dalla porzione fissa (24).
- 5. Interruttore elettrico (1) secondo la rivendicazione 4, in cui detto primo (22) elemento di supporto include mezzi (130, 132) per avvicinare i flussi di corrente elettrica (I1, I2) che attraversano rispettivamente la porzione fissa (24) e la porzione mobile (26).
- 6. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, includente mezzi di schermo elettromagnetico (50, 60, 70) comprendenti almeno un primo (50) dispositivo di schermo elettromagnetico interposto tra detta porzione mobile (26) e detto secondo (32) elemento di supporto.
- 7. Interruttore elettrico (1) secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di schermo elettromagnetico (50, 60, 70) includono almeno un dispositivo supplementare (60) di schermo elettromagnetico vincolato alla porzione mobile (26), detto dispositivo supplementare (60) essendo adatto a cooperare per via elettromagnetica con il primo (50) dispositivo schermo elettromagnetico per essere attratto verso tale (50) dispositivo di schermo.
- 8. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente primi (82, 110, 112) mezzi elastici interposti tra la porzione fissa (24) e la porzione mobile (26), detti primi (82, 110, 112) mezzi elastici essendo adatti ad agire sulla porzione mobile (26) per incrementare la pressione di contatto tra il primo (20) ed il secondo (30) contatto elettrico quando tale (30) contatto assume la posizione operativa di chiusura.
- 9. Interruttore elettrico (1) secondo la rivendicazione 8, includente mezzi d’isolamento elettrico (120, 122) interposti tra la porzione fissa (24) e la porzione mobile (26).
- 10. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi (100, 102, 104) per migliorare la conducibilità elettrica tra la porzione fissa (24) e la porzione mobile (26), i mezzi (100, 102, 104) per migliorare la conducibilità elettrica essendo interposti tra tali (24, 26) porzioni.
- 11. Interruttore elettrico (1) secondo la rivendicazione 10, in cui detti mezzi (100, 102, 104) per migliorare la conducibilità elettrica comprendono un perno di cerniera (100) elettricamente conduttivo per incernierare tra loro la porzione fissa (24) e la porzione mobile (26).
- 12. Interruttore elettrico (1) secondo la rivendicazione 11, in cui detto perno di cerniera (100) include una pluralità di perni di cerniera (102) disposti allineati lungo uno stesso asse (X) di cerniera.
- 13. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui detti mezzi (100, 102, 104) per migliorare la conducibilità elettrica includono secondi (104) mezzi elastici adatti ad agire sulla porzione mobile per incrementare la pressione di contatto tra la porzione mobile (26) e la porzione fissa (24).
- 14. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13, in cui detti mezzi (100, 102, 104) per migliorare la conducibilità elettrica includono almeno un elemento conduttore flessibile collegato rispettivamente alla porzione fissa (24) ed alla porzione mobile (26).
- 15. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 14, comprendente mezzi (140) di accoppiamento rapido per accoppiare rimovibilmente anche senza l’impiego di utensili detto primo (50) dispositivo di schermo elettromagnetico al primo (22) elemento di supporto.
- 16. Interruttore elettrico (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta porzione fissa (24) comprende almeno una coppia di pareti (29A, 29B) adatta a definire un recesso di collegamento (29) per ricevere una porzione di collegamento (28A) della porzione mobile (26), detta almeno un coppia di pareti (29A, 29B) essendo ottenuta per piegatura.
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