MX2014010125A - Calentadores para disyuntores y sistemas magneticos traslacionales. - Google Patents

Abstract

Se proporciona una unidad de disparo termomagnética para un disyuntor. La unidad de disparo termomagnética incluye un calentador y un sistema magnético traslacional acoplado al calentador. El calentador incluye una primera porción, una segunda porción, y una tercera colocada entre la primera porción y la segunda porción. La primera porción tiene una primera superficie colocada en un primer plano, y la segunda porción tiene una segunda superficie colocada en un segundo plano que es prácticamente paralelo al primer plano. La primera superficie se encuentra separada por una primera distancia de la segunda superficie. La tercera porción tiene una tercera superficie colocada en un tercer plano que es prácticamente perpendicular al primer plano. La tercera superficie tiene un primer largo predeterminado y se encuentra separada por una segunda distancia predeterminada de la segunda superficie. Se proporcionan otros diversos aspectos.

Description

CALENTADORES PARA DISYUNTORES Y SISTEMAS MAGNÉTICOS TRASLACIONALES CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere en términos generales a disyuntores, y más particularmente a los calentadores para disyuntores y los sistemas magnéticos de la traducción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los disyuntores automáticos normalmente incluyen uno o más contactos eléctricos, y proporcionan protección contra condiciones persistentes de sobrecorriente y condiciones de cortocircuito. En muchos disyuntores, una unidad de disparo termomagnética incluye un calentador y un sistema magnético. Las unidades de disparo termomagn ticas existentes incluyen normalmente una primera porción plana, y una segunda porción en forma de U colocada alrededor de una bobina electromagnética. Un elemento bimetálico puede acoplarse a la primera porción del calentador utilizando una derivación para permitir la transferencia térmica desde el calentador hacia el elemento bimetálico, y para ubicar el elemento bimetálico en una posición deseada.

Sin embargo, la derivación requiere diversos componentes adicionales y, por ende, aumenta el costo y la complejidad del disyuntor.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto, se proporciona una unidad de disparo termomagnética para un disyuntor. La unidad de disparo termomagnética incluye un calentador y un sistema magnético traslacional acoplado al calentador. El calentador incluye una primera porción, una segunda porción, y una tercera colocada entre la primera porción y la segunda porción. La primera porción tiene una primera superficie colocada en un primer plano, y la segunda porción tiene una segunda superficie colocada en un segundo plano que es prácticamente paralelo al primer plano. La primera superficie se encuentra separada por una primera distancia predeterminada de la segunda superficie. La tercera porción tiene una tercera superficie colocada en un tercer plano que es prácticamente perpendicular al primer plano. La tercera superficie tiene un primer largo predeterminado y se encuentra separada por una segunda distancia predeterminada de la segunda superficie.

En un segundo aspecto, se proporciona un disyuntor que incluye un calentador y un sistema magnético traslacional acoplado al calentador. El calentador incluye una primera porción, una segunda porción, y una tercera colocada entre la primera porción y la segunda porción. La primera porción tiene una primera superficie colocada en un primer plano, y la segunda porción tiene una segunda superficie colocada en un segundo plano que es prácticamente paralelo al primer plano. La primera superficie se encuentra separada por una primera distancia predeterminada de la segunda superficie. La tercera porción tiene una tercera superficie colocada en un tercer plano que es prácticamente perpendicular al primer Olano. La tercera superficie tiene un primer largo predeterminado y se encuentra separada por una segunda distancia predeterminada de la segunda superficie.

En un tercer aspecto, se proporciona una unidad de disparo termomagnética para un disyuntor. La unidad de disparo termomagnética incluye un calentador y un sistema Tiagnético traslacional acoplado al calentador. El calentador incluye una primera porción, una segunda porción, y tercera colocada entre la primera porción y la segunda porción. La primera porción tiene una primera superficie colocada en un primer plano, y la segunda porción tiene una segunda superficie colocada en un segundo plano que es prácticamente paralelo al primer plano. La tercera porción incluye una tercera superficie colocada en un tercer plano que es prácticamente perpendicular al primer plano. La cuarta porción se acopla a la segunda porción y la tercera porción en una superficie superior de la segunda porción. Se proporcionan otros diversos aspectos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características de la presente invención pueden comprenderse más claramente a partir de la siguiente descripción detallada considerada en conjunto con los siguientes dibujos, en los cuales los mismos números de referencia denotan los mismos elementos a lo largo de la misma, y en los cuales: Las Figuras 1A-1C son vistas superior, frontal y desde el costado derecho de una unidad de disparo termomagnética a manera de ejemplo de acuerdo con esta invención; Las Figuras 2A-2C son vistas superior, frontal y desde el costado derecho de un calentador en forma de rampa para su uso en unidades de disparo termomagnéticas de acuerdo con esta invención; Las Figuras 3A-3C son vistas superior, frontal y desde el costado derecho de un sistema magnético traslacional a manera de ejemplo para su uso en las unidades de disparo ermomagnéticas de acuerdo con esta invención; La Figura 4A es una vista más detallada de la unidad de de disparo termomagnética de la Figura IB; La Figura 4B es una vista de la unidad de disparo termomagnética a manera de ejemplo de la Figura 4A en una condición operativa de sobrecorriente; La Figura 4C es una vista de la unidad de disparo termomagnética a manera de ejemplo de la Figura 4A en una condición operativa de cortocircuito; y La Figura 5 es una vista de una unidad de disparo termomagnética alternativa a manera de ejemplo de acuerdo con esta invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las unidades de disparo termomagnéticas existentes a menudo incluyen un calentador conductor de corriente que tiene una primera porción acoplada a un elemento bimetálico, y una segunda porción acoplada en serie a un sistema magnético. A fin de abrir los contactos eléctricos con límites de tiempo especificados en respuesta a una condición de sobrecorriente, el área de contacto entre el elemento bimetálico y el calentador debe ser suficientemente grande. En algunas unidades de disparo termomagnéticas existentes, un elemento bimetálico se acopla a un calentador plano mediante una derivación. La derivación incrementa el área de contacto entre el elemento bimetálico y el calentador, pero requiere diversos componentes adicionales y, por ende, incrementa el costo y la complejidad del disyuntor.

Algunas unidades de disparo termomagnéticas existentes evitan la necesidad de una derivación al utilizar un calentador en forma de rampa en el que el elemento bimetálico se acopla a una porción orientada verticalmente del calentador. Sin embargo, tales sistemas normalmente utilizan un sistema magnético convencional en el que la segunda porción del calentador se envuelve alrededor de una bobina de electroimán. Sin embargo, tales sistemas magnéticos convencionales a menudo son más difíciles de calibrar con valores nominales de alto amperaje. También, los sistemas magnéticos convencionales son voluminosos y requieren calentadores grandes envueltos alrededor de una bobina de electroimán. En vista de las dificultades anteriores y los atributos de montaje deseados, se proporcionan unidades de disparo termomagnéticas mejoradas que incluyen un calentador en forma de rampa y una sistema magnético traslacional .

Haciendo referencia a las Figuras 1A-1C, se describe una unidad de disparo termomagnética 10 a manera de ejemplo de acuerdo con esta invención. La unidad de disparo termomagnética 10 incluye un calentador 100 acoplado a un sistema magnético traslacional 200 y un elemento bimetálico 300. El calentador 100 incluye una primera porción 100a, una segunda porción 100b y una tercera porción 100c colocada entre la primera porción 100a y la segunda porción 100b. La primera porción 100a puede conectarse a uno o más conductores eléctricos (no se muestran) , y la segunda porción 100b puede conectarse a uno o más conductores de carga (no se muestran) . El elemento bimetálico 300 tiene un primer extremo 310 acoplado a la tercera porción 100c del calentador 100, y tiene un segundo extremo 320 que tiene una superficie de contacto 330. El sistema magnético traslacional 200 se acopla al calentador 100 entre la segunda porción 100b y la tercera porción 100c.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 2A-2C, se describe más detalladamente el calentador 100 a manera de ejemplo. Como se muestra en la Figura 2B, la primera porción 100a tiene una primera superficie lOOal colocada en una primera plano Pl, y la segunda porción 100b tiene una segunda superficie lOObl colocada en un segundo plano P2 que es prácticamente paralelo al primer plano Pl . La primera superficie lOOal se encuentra separada por una primera distancia predeterminada DI de la segunda superficie lOObl.

La tercera porción 100c se encuentra colocada entre la primera porción 100a y la segunda porción 100b, y tiene una tercera superficie lOOcl colocada en un tercer plano P3 que es prácticamente perpendicular al primer plano Pl . En este aspecto, el calentador 100 tiene forma de rampa. La tercera superficie lOOcl tiene un primer largo predeterminado Ll y se extiende entre el extremo superior 10Oe y el extremo inferior lOOf de la tercera porción 100c. La tercera superficie lOOcl se encuentra separada por una segunda distancia predeterminada D2 de un extremo izquierdo 100G de la segunda superficie lOObl (y la segunda porción 100b) .

El calentador 100 incluye una porción curva lOOd acoplada entre la segunda porción 100b y la tercera porción 100c. En particular, la porción curva lOOd se extiende entre el extremo izquierdo lOOg de la segunda porción 100b (en un plano paralelo al segundo plano P2) y el extremo superior lOOe de la tercera porción 100c (en un plano paralelo al tercer plano P3 ) .

La primera distancia predeterminada Di y la segunda distancia predeterminada D2 pueden restringirse como resultado de limitaciones de espacio físico dentro del disyuntor, y/o ubicaciones de otros componentes que se acoplan a la primera porción 100a y la segunda porción 100b. La primera distancia predeterminada DI puede variar entre aproximadamente 12 mm a aproximadamente 15 mm, aunque pueden utilizarse otras dimensiones. La segunda distancia predeterminada D2 puede variar entre aproximadamente 14 mm a aproximadamente 17 mm, aunque pueden utilizarse otras dimensiones .

El primer largo predeterminado Ll puede restringirse por el área de contacto mínimo requerido entre la tercera porción 100c y el elemento bimetálico 300, y las dimensiones del elemento bimetálico 300. Por ejemplo, si el área de contacto mínimo requerido es Al, y el elemento bimetálico tiene un ancho de Wl, el primer largo predeterminado debe ser al menos Al/Wl . El primer largo predeterminado Ll puede variar entre aproximadamente 15 mm a aproximadamente 25 mm, aunque pueden utilizarse otras dimensiones.

Como se muestra en la Figura 2B, el calentador 100 puede tener un grosor uniforme TI prácticamente a lo largo de toda su longitud. El grosor TI puede variar entre aproximadamente 2 mm a aproximadamente 5 mm, aunque pueden utilizarse otras dimensiones. Aquellos expertos en la materia comprenderán que él calentador 100 alternativamente puede tener un grosor que varía a lo largo de su longitud. El calentador 100 puede fabricarse a partir de cobre, aleaciones de cobre, u otro material similar. El calentador 100 puede fabricarse utilizando una máquina prensa u otro método similar.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 3A-3B, el sistema magnético traslacional 200 a manera de ejemplo se describe más detalladamente. El sistema magnético traslacional 200 incluye el núcleo 210, un localizador del núcleo 220, un yugo 230, un perno de guía del núcleo 240, un resorte 250, y una tuerca de calibración 260. El núcleo 210 se acopla al localizador del núcleo 220, el cual incluye un encastre 222 y un orificio cilindrico 224. El perno de guia del núcleo 240 se extiende a través del orificio cilindrico 224 y un orificio cilindrico comparable (no se muestra) en el núcleo 210. En este aspecto, el núcleo 210 y el localizador del núcleo 220 pueden deslizarse sobre el perno de guía del núcleo 240. El resorte 250 se coloca sobre el perno de guía del núcleo 240 entre el núcleo 210 y la tuerca de calibración 260. La tuerca de calibración 260 puede utilizarse para ajustar el largo y la fuerza del resorte 250.

La conducción de corriente en el calentador 100 genera un campo magnético que atrae el núcleo 210 al yugo 230. Sin embargo, el resorte 250 inclina al núcleo 210 lejos del yugo 230. Para corrientes relativamente bajas dentro del rango de operación nominal del disyuntor, la intensidad del campo magnético generado por el yugo 230 es insuficiente para superar la fuerza proporcionada por el resorte 250. Sin embargo, en una condición de cortocircuito, el yugo 230 genera una intensidad de campo magnético que supera la fuerza del resorte 250, ocasionando que el núcleo 210 (y el localizador del núcleo 220) se jale hacia abajo en dirección del yugo 230.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 4A-4C, se describe la operación de la unidad de disparo termomagnética 10 en tres diferentes modos de operación. La Figura 4A representa gráficamente una unidad de disparo termomagnética a manera de ejemplo 10 en una condición inicial, sin disparo. La Figura 4A es similar a la Figura IB, sino también incluye una barra de disparo termomagnética 400 que incluye una barra de disparo térmico 410 que tiene una interfaz bimetálica 420, y una barra de disparo magnético 430 que tiene una interfaz del núcleo 440, con la barra de disparo térmico 410 y la barra de disparo magnético 430 instaladas en un punto de pivote común 450. La interfaz bimetálica 420 se coloca adyacente a la superficie de contacto 330 del elemento bimetálico 300, y la interfaz del núcleo 440 se coloca en el encastre 222 del localizador del núcleo 220.

Haciendo referencia ahora a la Figura 4B, se describe la operación de la unidad de disparo termomagnética 10 en una primera condición operativa (por ejemplo, una condición de sobrecorriente o disparo térmico) . Cuando ocurre una condición de sobrecorriente, la temperatura del elemento bimetálico 300 se incrementa, y el segundo extremo 320 de la tira bimetálica 300 comienza a doblarse de su posición inicial. Si la temperatura del elemento bimetálico 300 se incrementa lo suficiente, debido a una extracción de corriente que exceda un nivel predefinido, la superficie de contacto 330 se acopla a la interfaz bimetálica 420 de la barra de disparo térmico 410. Como resultado, la barra de disparo térmico 410 gira en sentido horario alrededor del punto de pivote 450 desde su posición inicial hacia una segunda posición, activada, que activa un mecanismo de disparo (no se muestra) y abre los contactos eléctricos (no se muestran) del disyuntor.

Haciendo referencia ahora a la Figura 4C, se describe la operación de la unidad de disparo termomagnética 10 en una segunda condición operativa (por ejemplo, una condición de cortocircuito o de disparo magnético) . Como se describe con anterioridad, cuando se produce una condición de cortocircuito, el yugo 230 genera un campo magnético que es suficientemente fuerte para superar la fuerza de resorte 250, y ocasiona que el núcleo 210 se desplace hacia abajo desde su posición inicial en el perno del núcleo 240. Como resultado, el localizador del núcleo 220 se acopla a la interfaz del núcleo 440, lo cual provoca que la barra de disparo magnético 430 gire en sentido horario alrededor del punto de pivote 450. Además, la barra de disparo magnético 430 se acopla a la barra de disparo térmica 110, lo cual hace que la barra de disparo térmico 110 gire en sentido horario alrededor del punto de pivote 450 desde su posición inicial hacia la segunda posición, activada, la cual activa el mecanismo de disparo y abre los contactos eléctricos del disyuntor.

Haciendo referencia ahora a la Figura 5, se describe una unidad de disparo termomagnética alternativa a manera de ejemplo 10' de acuerdo con esta invención. La unidad de disparo termomagnética 10' incluye un calentador 100' acoplado a un sistema magnético traslacional 200 y un elemento bimetálico 300. El calentador 100' incluye una primera porción 100a' , una segunda porción 100b' y una tercera porción 100c' colocada entre la primera porción 100a' y la segunda porción 100b' . Además, el calentador 100' incluye una cuarta porción 100d' acoplado entre la segunda porción 100b' y la tercera porción 100c' en una superficie superior de la segunda porción 100b' . El elemento bimetálico 300 se acopla a la tercera porción 100c' y la cuarta porción 100d' . El sistema magnético traslacional 200 se acopla al calentador 100' entre la segunda porción 100b' y la tercera porción 100c' .

En comparación con el calentador 100, el calentador alternativo 100' tiene dos pliegues prácticamente en ángulo recto en lugar de una forma de rampa, y requiere menos pliegues, pero la tercera porción 100c' tiene un área superficial más pequeña para ponerse en contacto con el elemento bimetálico 300. La cuarta porción 100d' proporciona un área superficial adicional para ponerse en contacto con el elemento bimetálico 300. La cuarta porción 100d' puede fabricarse a partir del mismo material o un material diferente que el calentador 100', y puede unirse a la segunda porción 100b' utilizando adhesivos, sujetadores, soldadura fuerte, soldadura, u otro método similar.

Lo anterior simplemente ilustra los principios de esta invención, y pueden realizarse diversas modificaciones por aquellos expertos en la materia sin aislarse del alcance y el espíritu de esta invención.

Claims (18)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Una unidad de disparo termomagnética para un disyuntor, la unidad de disparo termomagnética que comprende: un calentador que comprende; una primera porción que tiene una primera superficie colocada en un primer plano; una segunda porción que tiene una segunda superficie colocada en un segundo plano que es prácticamente paralelo al primer plano, en el que la primera superficie se encuentra separada por una primera distancia predeterminada de la segunda superficie; y una tercera porción colocada entre la primera porción y la segunda porción, la tercera porción comprende una tercera superficie colocada en un tercer plano que es prácticamente perpendicular al primer plano, en el que la tercera superficie tiene un primer largo predeterminado y se encuentra separada por una segunda distancia predeterminada de la segunda superficie; y un sistema magnético traslacional acoplado al calentador.

2. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 1, caracterizada porque el calentador comprende además una porción curva acoplada entre la segunda porción y la tercera porción.

3. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 2, caracterizada porque la porción curva se extiende entre un extremo de la segunda porción y un extremo de la tercera porción.

4. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 1, caracterizada porque el calentador comprende un grosor uniforme prácticamente a lo largo de toda su longitud.

5. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 1, caracterizada porque el sistema magnético traslacional se acopla entre la primera porción y la segunda porción .

6. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 1, caracterizada porque el sistema magnético traslacional comprende un núcleo y el localizador del núcleo colocado sobre un yugo .

7. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 6, caracterizado porque el sistema magnético traslacional comprende además un perno de guía del núcleo, en el que el núcleo y el localizador del núcleo se adaptan para deslizarse sobre el perno de guía del núcleo.

8. Un disyuntor caracterizado porque comprende: un calentador que comprende; una primera porción que tiene una primera superficie colocada en un primer plano; una segunda porción que tiene una segunda superficie colocada en un segundo plano que es prácticamente paralelo al primer plano, en el que la primera superficie se encuentra separada por una primera distancia predeterminada de la segunda superficie; y una tercera porción colocada entre la primera porción y la segunda porción, la tercera porción comprende una tercera superficie colocada en un tercer plano que es prácticamente perpendicular al primer plano, en el que la tercera superficie tiene un primer largo p edeterminado y se encuentra separada por una segunda distancia predeterminada de la segunda superficie; y un sistema magnético traslacional acoplado al calentador .

9. El disyuntor según la reivindicación 8, caracterizado porque el calentador comprende además una porción curva acoplada entre la segunda porción y la tercera porción .

10. El disyuntor según la reivindicación 9, caracterizado porque la porción curva se extiende entre un extremo de la segunda porción y un extremo de la tercera porción.

11. El disyuntor según la reivindicación 8, caracterizado porque el calentador comprende un grosor uniforme prácticamente a lo largo de toda su longitud.

12. El disyuntor según la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema magnético traslacional se acopla entre la primera porción y la segunda porción.

13. El disyuntor según la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema magnético traslacional comprende un núcleo y el localizador del núcleo colocado sobre un yugo.

14. El disyuntor según la reivindicación 13, caracterizado porque el sistema magnético traslacional comprende además un perno de guía del núcleo, en el que el núcleo y el localizador del núcleo se adaptan para deslizarse sobre el perno de guía del núcleo.

15. Una unidad de disparo termomagnética para un disyuntor, la unidad de disparo termomagnética comprende: un calentador que comprende; una primera porción que tiene una primera superficie colocada en un primer plano; una segunda porción que tiene una segunda superficie colocada en un segundo plano que es prácticamente paralelo al primer plano; una tercera porción colocada entre la primera porción y la segunda porción, la tercera porción comprende una tercera superficie colocada en un tercer plano que es prácticamente perpendicular al primer plano,- y una cuarta porción acoplada a la segunda porción y la tercera porción en una superficie superior de la segunda porción; y un sistema magnético traslacional acoplado al calentador .

16. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 15, caracterizada porque el sistema magnético traslacional se acopla entre la primera porción y la segunda porción .

17. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 15, caracterizada porque el sistema magnético traslacional comprende un núcleo y el localizador del núcleo colocado sobre un yugo.

18. La unidad de disparo termomagnética según la reivindicación 17, caracterizada porque el sistema magnético traslacional comprende además un perno de guía del núcleo, en el que el núcleo y el localizador del núcleo se adaptan para deslizarse sobre el perno de guía del núcleo.