MX2015003013A - Tobogan de arco de corriente continua sencillo, y aparato interruptor electrico de corriente, continua, bi-direccional que lo emplea. - Google Patents

Abstract

Un tobogán de arco de corriente continua (200) incluye una base ferromagnética (202) teniendo extremos primero y segundo (204, 206); miembros laterales ferromagnéticos primero y segundo (208, 210) dispuestos desde los extremos primero y segundo respectivos; un tercer miembro ferromagnético (212) dispuesto desde la base entre los miembros laterales y teniendo una porción de extremo (214) opuesta a la base; e imanes primero y segundo (216, 218) en los miembros primero y segundo respectivos tienen una polaridad magnética que mira al tercer miembro. Una primera cámara de arco (220) está entre los miembros primero y tercero; y una segunda cámara de arco (224) está entre los miembros segundo y tercero. El primer imán y el primer miembro se extienden lejos del primer extremo y más allá de la porción de extremo, y hacia el segundo imán y el segundo miembro desde la porción de extremo. El segundo imán y el segundo miembro se extienden lejos del segundo extremo y más allá de la porción de extremo, y hacia el primer imán y el primer miembro después de la porción de extremo.

Description

TOBOGÁN DE ARCO DE CORRIENTE CONTINUA SENCILLO. Y APARATO INTERRUPTOR ELÉCTRICO DE CORRIENTE.

CONTINUA. BI-DIRECCIONAL QUE LO EMPLEA Antecedentes Campo El concepto divulgado se refiere generalmente a aparatos interruptor eléctricos y, de manera más particular, a aparatos interruptores eléctricos de corriente continua, tales como, por ejemplo y sin limitación, disyuntores de circuito de corriente continua. El concepto divulgado se refiere además a toboganes de arco de corriente continua.

Información Antecedente Los aparatos interruptores eléctricos gue emplean contactos capaces de separarse expuestos al aire pueden ser estructurados para abrir un circuito de energía gue lleva una corriente considerable. Estos aparatos interruptores eléctricos, tales como, por ejemplo, disyuntores de circuito, típicamente experimentan la formación de arco al separarse los contactos y comúnmente incorporan toboganes de arco para ayudar a extinguir el arco. Tales toboganes de arco típicamente comprenden una pluralidad de placas conductores eléctricamente mantenidas en relación espaciada alrededor de los contactos capaces de separarse mediante un alojamiento eléctricamente aislante. El arco se transfiere a las placas de arco donde se estira y enfria hasta extinguirse.

De manera típica, los disyuntores de circuito de caja moldeada (MCCBs, por sus siglas en inglés) no están diseñados de manera especifica para uso en aplicaciones de corriente continua. Cuando se busca aplicar MCCBs de corriente alterna (AC) conocidos en aplicaciones de corriente continua (DC), múltiples polos son conectados eléctricamente en serie para lograr el desempeño de interrupción o conmutación requerido con base en el voltaje DC del sistema y la corriente DC del sistema deseados.

Uno de los retos en la interrupción DC es el de impulsar el arco hacia el tobogán de arco, específicamente a niveles de corriente relativamente bajos. Algunos productos de interrupción DC conocidos usan imanes permanentes para impulsar el arco hacia las placas divisoras de arco. Sin embargo, proveen solamente interrupción de corriente en una dirección, o bien son relativamente grandes debido al uso de dos toboganes de arco a fin de lograr desempeño bi-direccional.

Existe margen de mejora en aparatos interruptores eléctricos de corriente continua.

También existe margen de mejora en toboganes de arco de corriente continua.

Compendio De acuerdo con un aspecto del concepto divulgado, un tobogán de arco de corriente continua comprende: una base ferromagnética que tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto; un primer miembro lateral ferromagnético dispuesto desde el primer extremo de la base ferromagnética; un segundo miembro lateral ferromagnético dispuesto desde el segundo extremo opuesto de la base ferromagnética; un tercer miembro ferromagnético dispuesto desde la base ferromagnética entre los miembros laterales ferro agnéticos primero y segundo, el tercer miembro ferromagnético teniendo una porción de extremo opuesta a la base ferro agnética; un primer imán permanente dispuesto en el primer miembro lateral ferromagnético, el primer imán permanente teniendo una primera polaridad magnética que mira al tercer miembro ferromagnético; un segundo imán permanente dispuesto en el segundo miembro lateral ferromagnético, el segundo imán permanente teniendo la primera polaridad magnética mirando al tercer miembro ferromagnético; una primera cámara de arco dispuesta entre el primer miembro lateral ferromagnético y el tercer miembro ferromagnético, la primera cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco; y una segunda cámara de arco dispuesta entre el segundo miembro lateral ferromagnético y el tercer miembro ferromagnético, la segunda cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco, donde el primer imán permanente y el primer miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del primer extremo de la base ferromagnético y más allá de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético, donde el segundo imán permanente y el segundo miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del segundo extremo opuesto de la base ferromagnética y más allá de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético, donde el primer imán permanente y el primer miembro lateral ferromagné-tico se extienden hacia el segundo imán permanente y el segundo miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético, y donde el segundo imán permanente y el segundo miembro lateral ferromagnético se extienden hacia el primer imán permanente y el primer miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético.

Como otro aspecto del concepto divulgado, un aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional, comprende: contactos capaces de separarse; un mecanismo operador estructurado para abrir y cerrar los contactos capaces de separarse; y un solo tobogán de arco de corriente continua que comprende: una base ferromagnética que tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto, un primer miembro lateral ferromagné-tico dispuesto desde el primer extremo de la base ferromagnética, un segundo miembro lateral ferromagnético dispuesto desde el segundo extremo opuesto de la base ferromagnética, un tercer miembro ferromagnético dispuesto desde la base ferromagnética entre los miembros laterales ferromagnéticos primero y segundo, el tercer miembro ferromagnético teniendo una porción de extremo opuesta a la base ferromagnética, un primer imán permanente dispuesto en el primer miembro lateral ferromagnético, el primer imán permanente teniendo una primera polaridad magnética que mira al tercer miembro ferromagnético, un segundo imán permanente dispuesto en el segundo miembro lateral ferromagnético, el segundo imán permanente teniendo la primera polaridad magnética mirando al tercer miembro ferromagnético, una primera cámara de arco dispuesta entre el primer miembro lateral ferromagnético y el tercer miembro ferromagnético, la primera cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco, y una segunda cámara de arco dispuesta entre el segundo miembro lateral ferromagnético y el tercer miembro ferromagnético, la segunda cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco, donde el primer imán permanente y el primer miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del primer extremo de la base ferromagnética y más allá de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético, donde el segundo imán permanente y el segundo miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del segundo extremo opuesto de la base ferromagnética y más allá de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético, donde el primer imán permanente y el primer miembro lateral ferromagné tico se extienden hacia el segundo imán permanente y el segundo miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético, y donde el segundo imán permanente y el segundo miembro lateral ferromagnético se extienden hacia el primer imán permanente y el primer miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético.

Como otro aspecto del concepto divulgado, un aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional, comprende: contactos capaces de separarse que comprenden un contacto movible y un contacto fijo; un mecanismo operador estructurado para abrir y cerrar los contactos capaces de separarse, el mecanismo operador comprendiendo un brazo de contacto movible que lleva el contacto movible; y un solo tobogán de arco de corriente continua que comprende: una base ferromagné-tica que tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto, un primer miembro lateral ferromagnético dispuesto desde el primer extremo de la base ferromagnética, un segundo miembro lateral ferromagnético dispuesto desde el segundo extremo opuesto de la base ferromagnética, un tercer miembro ferromagnético dispuesto desde la base ferromagnética entre los miembros laterales ferromagnéticos primero y segundo, el tercer miembro ferromagné-tico teniendo una porción de extremo opuesta a la base ferromag-nética, un primer imán permanente dispuesto en el primer miembro lateral ferromagnético, el primer imán permanente teniendo una primera polaridad magnética que mira al tercer miembro ferromag-nético, un segundo imán permanente dispuesto en el segundo miembro lateral ferromagnético, el segundo imán permanente teniendo la primera polaridad magnética mirando al tercer miembro ferromagnético, una primera cámara de arco dispuesta entre el primer miembro lateral ferromagnético y el tercer miembro ferromagnético, la primera cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco, una segunda cámara de arco dispuesta entre el segundo miembro lateral ferromagnético y el tercer miembro ferromagnético, la segunda cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco, una primera pared contorneada para gases dispuesta adyacente al primer imán permanente, y una segunda pared contorneada para gases dispuesta adyacente al segundo imán permanente, donde el primer imán permanente y el primer miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del primer extremo de la base ferromagnética y más allá de la porción de extremo del tercer miembro ferromag nético, donde el segundo imán permanente y el segundo miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del segundo extremo opuesto de la base ferromagnética y más allá de la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético, donde el contacto movible llevado por el brazo de contacto movible traza una trayectoria de movimiento entre una posición cerrada de los contactos capaces de separarse y una posición abierta de los contactos capaces de separarse, y donde la trayectoria de movimiento está dispuesta entre la porción de extremo del tercer miembro ferromagnético y las paredes contorneadas para gases primera y segunda.

Breve Descripción de los Dibujos Puede lograrse una plena comprensión del concepto divulgado a partir de la siguiente descripción de las formas de realización preferidas, cuando se lee en conjunción con los dibujos acompañantes, en los cuales: la figura 1 es una vista isométrica de una estructura de imán permanente y de acero que incluye dos imanes permanentes para un solo tobogán de arco; la figura 2 es una vista superior en planta, simplifi cada, de la estructura de imán de acero y permanente de la figura 1 y también incluyendo un brazo de contacto movible y contactos capaces de separarse en una posición abierta; la figura 3 es una vista isométrica de un tobogán de arco bi-direccional que incluyen una estructura de imán de acero y permanente que tiene dos imanes permanentes de acuerdo con formas de realización del concepto divulgado; la figura 4 es una vista isométrica de una mitad del tobogán de arco bi-direccional de la figura 3; las figuras 5 y 6 son vistas isométricas en alzado vertical de extremo del tobogán de arco bi-direccional de la figura 3; la figura 7 es una vista superior en planta del tobogán de arco bi-direccional de la figura 3; la figura 8 es una vista isométrica de un aparato interruptor eléctrico con algunas partes cortadas para mostrar estructuras internas en una posición abierta de acuerdo con formas de realización del concepto divulgado; la figura 9 es una vista isométrica de un aparato interruptor eléctrico con algunas partes cortadas para mostrar estructuras internas en una posición abierta de acuerdo con otras formas de realización del concepto divulgado; la figura 10 es una vista isométrica de uno de insertos para gases de la figura 9.

Descripción de las Formas de Realización Preferidas Como se emplea en la presente, el término "varios" significará uno o un entero mayor de uno (es decir, una pluralidad).

Como se emplea en la presente, la afirmación de gue dos o más partes están "conectadas" o "acopladas" juntas significará gue las partes están unidas ya sea directamente o unidas mediante una o más partes intermedias. Además, como se emplea en la presente, la afirmación de que dos o más partes están "unidas" significará que las partes están unidas directamente.

El concepto divulgado es descrito en asociación con disyuntores de circuito de corriente continua, aunque el concepto divulgado es aplicable a un amplio rango de aparatos interrupto res eléctricos de corriente continua.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, una estructura de imán de acero y permanente 2 incluye dos imanes permanentes 4, 6 para un solo tobogán de arco de corriente continua 8. Los imanes permanentes 4, 6 son mostrados justo dentro de las dos patas verticales 10, 12 de una estructura de acero 14, y están entre la estructura de acero 14 y un alojamiento aislante (no mostrado). El solo tobogán de arco de corriente continua 8 incluye una base ferromagnética 18 teniendo un primer extremo 20 y un segundo extremo opuesto 22. Un primer miembro lateral ferromagnético 24 está dispuesto desde el primer extremo 20, un segundo miembro lateral ferromagnético 26 está dispuesto desde el segundo extremo opuesto 22, y un tercer miembro ferromagnético 28 está dispuesto desde la base ferromagnética 18 entre los miembros laterales ferromagnéticos primero y segundo 24, 26. El primer imán permanente 4 tiene una primera polaridad magnética (S), está dispuesto en el primer miembro lateral ferromagnético 24, y mira al tercer miembro ferromagnético 28. El segundo imán permanente 6 tiene la primera polaridad magnética (S), está dispuesto en el segundo miembro lateral ferromagnético 26 y mira al tercer miembro ferromagnético 28.

El primer extremo 20 de la base ferromagnética 18 y el primer miembro lateral ferromagnético 24 dispuesto desde el primer extremo 20 definen una primera esquina 30, y el segundo extremo opuesto 22 de la base ferromagnética 18 y el segundo miembro lateral ferromagnético 26 dispuesto desde el segundo extremo opuesto 22 definen una segunda esquina 32. El solo tobogán de arco de corriente continua 8 define un patrón de campo magnético 34. Un brazo de contacto movible 38 lleva un contacto movible 40, el cual se vincula eléctricamente a un contacto fijo 42 llevado por un conductor estacionario 44. Siempre que golpea un arco (no mostrado) entre el contacto movible 40 y el contacto fijo 42, que están dispuestos entre los miembros laterales ferromagnéticos primero y segundo 24, 26, el patrón de campo magnético 34 está estructurado para impulsar el arco hacia una de las esquinas primera y segunda 30, 32, dependiendo de una dirección de la corriente que fluye en el arco. Por ejemplo, para corriente que fluye del contacto movible 40 al contacto fijo 42, el arco es impulsado hacia la esquina 30 a lo largo de la trayectoria 45. De manera conversa, para corriente que fluye desde el contacto fijo 42 al contacto movible 40, el arco es impulsado hacia la esquina 32 a lo largo de la trayectoria 46.

A diferencia de las figuras 1 y 2, el concepto divulgado emplea una pared lateral de imán permanente, angulada, como se muestra en las figuras 3-7, la cual está estructurada para mejorar la orientación del campo magnético. Esto, a su vez, impulso un arco hacia las placas divisoras de arco 222, 226. La mejorada orientación del campo magnético forza un punto nulo de campo magnético 244 y la inversión de campo lejos de las dos cámaras de arco 220, 224 del tobogán de arco 200, e incrementa la magnitud del campo magnético cerca de los contactos separables 238. La dirección del campo magnético más allá del extremo del tercer miembro ferro magnético 212 (entre el miembro 212 y los contactos capaces de separarse 238) jala el arco a la primera cámara de arco 220 o a la segunda cámara de arco 224, dependiendo de la polaridad de la corriente eléctrica. El tobogán de arco 200 emplea un arreglo de imán permanente y una estructura de contacto de una sola ruptura para lograr capacidad de conmutación e interrupción de corriente continua, bi-direccional, incluyendo niveles de corriente relativamente bajos.

En las figuras 1 y 2, el punto nulo de campo magnético 48 y la inversión de campo están mucho más cerca de los contactos capaces de separarse 42, 44 y las placas divisoras de arco (no mostradas). Durante casos cuando el tamaño de la columna de arco es demasiado grande a niveles relativamente elevados de corrien te, el arco puede cruzar el punto nulo 48 y entrar al campo invertido, lo que empuja el arco lejos de las placas divisoras de arco.

La figura 3 muestra el tobogán de arco de corriente continua, bi-direccional 200. El tobogán de arco de corriente continua 200 incluye una base ferromagnética 202 que tiene un primer extremo 204 y un segundo extremo opuesto 206, un primer miembro lateral ferromagnético 208 dispuesto desde el primer extremo 204, un segundo miembro lateral ferromagnético 210 dispuesto desde el segundo extremo opuesto 206, y el tercer miembro ferromagnético 212 dispuesto desde la base ferromagnética 202 entre los miembros laterales ferromagnéticos primero y segundo 208, 210. El tercer miembro ferromagnético 22 tiene una porción de extremo 214 opuesta a la base ferromagnética 202. Un primer imán permanente 216 está dispuesto en el primer miembro lateral ferromagnético 208 y tiene una primera polaridad magnética (S) que mira al tercer miembro ferromagnético 212. Un segundo imán permanente 218 está dispuesto en el segundo miembro lateral ferromagnético 210 y tiene la primera polaridad magnética (S) mirando al tercer miembro ferromagnético 212. La primera cámara de arco 220 está dispuesta entre el primer miembro lateral ferromagnético 208 y el tercer miembro ferromagnético 212. La primera cámara de arco 220 incluye la pluralidad de placas divisoras de arco 222. La segunda cámara de arco 224 está dispuesta entre el segundo miembro lateral ferromagnético 210 y el tercer miembro ferromagnético 212. La segunda cámara de arco 224 incluye la pluralidad de placas divisoras de arco 226. El primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 se extienden lejos del primer extremo 204 de la base ferromagnética 202 y más allá de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212. El segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 se extienden lejos del segundo extremo opuesto 206 de la base ferromagnética 202 y más allá de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212. El primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 se extienden hacia el segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 después de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212. El segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 se extienden hacia el primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 después de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212.

El tobogán de arco 200 de la figura 3 emplea miembros laterales ferromagnéticos extendidos y angulados 208, 210 e imanes permanentes 216, 218 a lo largo de ambos lados 228, 230, respectivamente, del tobogán de arco 200, lo cual provee una estructura de cámara de arco dual 220, 224 con una barrera central ferromagnética formada por el tercer miembro ferromagné tico 212.

El imán permanente angulado y la estructura de paredes laterales de miembro lateral ferromagnético del tobogán de arco 200 mejoran la orientación del campo magnético que impulsa el arco hacia una de las cámaras de arco duales 220, 224 (dependien do de la dirección de la corriente) y divide el arco. Como se muestra en las figuras 3-7, las partes inferiores de las formas en V 232, 234 de ejemplo del imán permanente angulado y las estructuras de pared lateral de miembro lateral ferromagnético apuntan entre si.

En contraste con el patrón de campo magnético 34 de la figura 2, en el cual el punto nulo de campo magnético 48 y la inversión de campo están relativamente cerca del contacto movible 40 y el contacto fijo 42, para la estructura del tobogán de arco 200 de las figuras 3-7, el punto nulo de campo magnético 244 y la inversión de campo son movidos relativamente lejos a la derecha (respecto de la figura 7) de los contactos capaces de separarse 238 (mostrados en la figura 8), y la magnitud del campo magnético es incrementada cerca de los contactos capaces de separarse 238. Como se muestra en la figura 2, el campo magnético en el punto nulo de campo magnético 48 es cero. Mover el punto nulo de campo magnético lejos de los contactos capaces de separarse 238 da como resultado un campo magnético relativamente más grande en la ubicación de los contactos capaces de separarse 238.

La ventaja de este movimiento del punto nulo de campo magnético y la línea de inversión de campo magnético es como sigue. Se forma un arco entre los contactos capaces de separarse 238 (mostrados en la figura 8) cuando se separan inicialmente. Se desea mover el arco a la derecha o a la izquierda (respecto de las figuras 5 y 6) y hacia las placas divisoras 226, 222 derechas o izquierdas respectivas (respecto de las figuras 5 y 6), dependiendo de la dirección de flujo de corriente en el arco. Si el campo magnético es relativamente grande, entonces el arco se moverá más rápidamente (y de manera más confiable) de los contactos capaces de separarse 238 y hacia las placas divisoras de arco 222, 226, y se extinguirá (a fin de interrumpir la corriente). Cuando el arco puede extinguirse e interrumpir la corriente de manera relativamente más rápida, entonces hay menos daño a los contactos capaces de separarse 238 y las placas divisoras de arco 222, 226 por interrupción, y la vida de una aparato interruptor eléctrico correspondiente, tal como el disyuntor de circuito 240 (figura 8), es prolongada.

Ejemplo 1 Los siguientes factores pueden incrementar la magnitud del campo magnético cerca del contacto fijo 242 (mostrado en la figura 8): (1) incrementar el grosor de los imanes permanentes 216, 218; (2) incrementar la resistencia del material de los imanes permanentes 216, 218, aunque materiales magnéticos relativamente más resistentes son generalmente susceptibles a desmagnetización a temperaturas relativamente menores; (3) reducir la distancia entre los contactos capaces de separarse 238 (mostrados en la figura 8) y el miembro ferro agnético intermedio (v.gr., sin limitación, de acero) 212; y (4) incrementar la distancia entre los contactos capaces de separarse 238 y el punto nulo de campo magnético 244 (mostrado en la figura 7).

Ejemplo 2 El primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 son paralelos al segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 entre el primer extremo 204 de la base ferromagnética 202 y la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212. El segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 son paralelos al primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 entre el segundo extremo opuesto 206 de la base ferromagnética 202 y la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212.

Ejemplo 3 El primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 forman ambos ángulos hacia el segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 después de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212. El segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 ambos forman ángulos hacia el primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromag-nético 208 después de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212. Esto permite al campo magnético jalar el arco hacia las placas divisoras de arco deseadas 222 o 226 independientemente de la dirección inicial de movimiento del arco. La dirección del campo magnético más allá de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212 (entre el miembro 212 y los contactos capaces de separarse 238 (figura 8)) jala el arco al primer tobogán de arco 220 o al segundo tobogán de arco 224, dependiendo de la polaridad de la corriente eléctrica.

Ejemplo 4 Los imanes permanentes 216, 218, los miembros laterales ferromagnéticos 208, 210, y la barrera central ferromagnética formada por el miembro ferromagnético 212 son de preferencia cubiertos con aislamiento eléctrico (no mostrado), para impedir cortos a partir de la columna del arco. El tobogán de arco 200 es dividido en dos cámaras de arco 220, 224, con placas divisores de arco 222, 226 separadas.

Ejemplo 5 Los imanes permanentes 216, 218 son hechos de un material magnético lleno de polímero, conformado.

Ejemplo 6 El primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 forman ambos la primera forma en V 232 que tiene una primera porción de cresta 246 que mira al segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210. El segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 forman ambos la segunda forma en V 234 que tiene una segunda porción de cresta 248 que mira al primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208. La primera porción de cresta 246 está cerca de la segunda porción de cresta 248.

Ejemplo 7 Las porciones de cresta 246, 248 están próximas al brazo de contacto movible 250 (figura 8) y próximas a un contacto movible 252 (figura 8) entre el contacto movible 252 y un punto de pivote 254 (figura 8) del brazo de contacto movible 250. Las formas en V 232, 234 forman una línea recta de ejemplo (mejor mostrada en las figuras 3, 4 y 7) para facilidad de manufactura, y de preferencia están tan cerca como sea posible del brazo de contacto movible 250 y del contacto movible 252 mientras permanecen entre el contacto movible 252 y el punto de pivote 254.

Ejemplo 8 Los imanes permanentes 216, 218 son de forma adecuada (v.gr., sin limitación, con un material magnético relleno de polímero). Otro efecto positivo de tal diseño puede ser la influencia de la reducción de la sección transversal "detrás" (a la derecha respecto de la figura 7) del arco para impulsar el arco hacia adelante (a la izquierda respecto de la figura 7) como resultado de la dinámica de fluidos. Las porciones de cresta 246, 248 de reducción de sección transversal de ejemplo "detrás" (a la derecha respecto de la figura 7) de los contactos capaces de separarse 238 (figura 8) incrementan el campo magnético en la ubicación de los contactos capaces de separarse 238, mejoran la orientación del campo magnético "detrás" de los contactos capaces de separarse 238, y mueven el punto nulo magnético adicionalmente "detrás" de los contactos capaces de separarse 238. Esta reducción en sección transversal también hace relativamente más difícil que fluyan gases de arco en la dirección hacia las porciones de cresta 246, 248.

Ejemplo 9 La figura 8 muestra un aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional, tal como el disyuntor de circuito 240 de ejemplo, el cual incluye los contactos capaces de separarse 238 en una posición abierta, un mecanismo operador 258 estructurado para abrir y cerrar los contactos capaces de separarse 238, y el solo tobogán de arco de corriente continua 200 de la figura 3. Los contactos capaces de separarse 238 incluyen el contacto fijo 242 y el contacto movible 252 llevados por el brazo de contacto movible 250. El mecanismo operador 258 incluye el brazo de contacto movible 250 llevando el contacto movible 252 respecto del solo tobogán de arco de corriente continua 200.

Ejemplo 10 El contacto movible 252 llevado por el brazo de contacto movible 250 traza una trayectoria de movimiento completa entre la posición cerrada (no mostrada, aunque se muestra en lineas fantasmas una posición entre las posiciones abierta y cerrada) de los contactos capaces de separarse 238 y la posición abierta (como se muestra en la figura 8) de los contactos capaces de separarse 238. Las formas en V 232, 234 (figuras 3-6) forman una línea recta para facilidad de manufactura y también de preferencia están tan cerca como sea posible del brazo de contacto movible 250 y del contacto movible 252 mientras permanecen entre el contacto movible 252 y el punto de pivote 254 del brazo de contacto movible 250.

Ejemplo 11 Se forma un arco entre el contacto fijo 242 y el contacto movible 252 cuando los contactos capaces de separarse 238 se mueven desde la posición cerrada hacia la posición abierta de los contactos capaces de separarse 238. El arco está dispuesto entre la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212 y las porciones de cresta primera y segunda 246, 248, y se impulsa hacia una de las cámaras de arco primera y segunda 220, 224.

Ejemplo 12 El primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 ambos forman ángulos hacia el segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 después de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212 a lo largo de una porción de la trayectoria de movimiento del contacto movible 252. El segundo imán permanente 218 y el segundo miembro lateral ferromagnético 210 ambos forman ángulos hacia el primer imán permanente 216 y el primer miembro lateral ferromagnético 208 después de la porción de extremo 214 del tercer miembro ferromagnético 212 a lo largo de la porción de la trayectoria de movimiento del contacto movible.

Ejemplo 13 La primera forma en V 232 tiene la primera porción de cresta 246 a lo largo de una porción de la trayectoria de movimiento del contacto movible, y la segunda forma en V 234 tiene una porción de cresta 248 a lo largo de la trayectoria de movimiento del contacto movible.

La figura 9 muestra otro aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional, tal como un disyuntor de circuito 300 de ejemplo, en una posición abierta. El disyuntor de circuito 300 puede ser similar al aparato interruptor eléctrico 100 de la figura 2, salvo que incluye una primera pared contorneada para gases 302 dispuesta adyacente a un primer imán permanente 304, y una segunda pared contorneada para gases 306 dispuesta adyacente a un segundo imán permanente 308. De manera similar al aparato interruptor eléctrico 100 de la figura 2, el disyuntor de circuito 300 incluye contactos capaces de separarse 310 teniendo un contacto movible 312 y un contacto fijo 314, y un mecanismo operador 316 estructurado para abrir (mostrado en la figura 9) y cerrar (no mostrado) los contactos capaces de separarse 310. El mecanismo operador 316 incluye un brazo de contacto movible 318 que lleva el contacto movible 312.

De manera algo similar al tobogán de arco de corriente continua 8 de las figuras 1 y 2, un solo tobogán de arco de corriente continua 320 incluye una base ferromagnética 322 que tiene un primer extremo 324 y un segundo extremo opuesto 326, un primer miembro lateral ferromagnético 328 dispuesto desde el primer extremo 324, un segundo miembro lateral ferromagnético 320 dispuesto desde el segundo extremo opuesto 326, y un tercer miembro ferromagnético 332 dispuesto desde la base ferromagnética 322 entre los miembros laterales ferromagnéticos primero y segundo 328, 330. El tercer miembro ferromagnético 332 tiene una porción de extremo 334 opuesta a la base ferromagnética 322. El primer imán permanente 304 está dispuesto en el primer miembro lateral ferromagnético 328 y tiene una primera polaridad magnética que mira al tercer miembro ferromagnético 332. El segundo imán permanente 308 está dispuesto en el segundo miembro lateral ferro agnético 330 y tiene la primera polaridad magnética mirando al tercer miembro ferromagnético 332. Una primera cámara de arco 336 está dispuesta entre el primer miembro lateral ferromagnético 328 y el tercer miembro ferromagnético 332 e incluye una pluralidad de placas divisoras de arco 338. Una segunda cámara de arco 340 está dispuesta entre el segundo miembro lateral ferromagnético 330 y el tercer miembro ferromag nético 332 e incluye una pluralidad de placas divisoras de arco 342. El primer imán permanente 304 y el primer miembro lateral ferromagnético 328 se extienden lejos del primer extremo 324 de la base ferromagnética 322 y más allá de la porción de extremo 334 del tercer miembro ferromagnético 332. El segundo imán permanente 308 y el segundo miembro lateral ferromagnético 330 se extienden lejos del segundo extremo opuesto 326 de la base ferromagnética 332 y más allá de la porción de extremo 334 del tercer miembro ferromagnético 332.

Sin embargo, en contraste con el tobogán de arco de corriente continua 8 de las figuras 1 y 2, la primera pared contorneada para gases 302 está dispuesta adyacente al primer imán permanente 304, y la segunda pared contorneada para gases 306 está dispuesta adyacente al segundo imán permanente 308. El contacto movible 312 llevado por el brazo de contacto movible 318 traza una trayectoria de movimiento entre la posición cerrada (no mostrada) de los contactos capaces de separarse 310 y la posición abierta (mostrada en la figura 9) de los contactos capaces de separarse 310, y la trayectoria de movimiento está dispuesta entre la porción de extremo 334 del tercer miembro ferromagnético 332 y las paredes contorneadas para gases primera y segunda 302, 306.

La figura 10 muestra en 306 una de las paredes contorneadas para gases primera y segunda 302, 306 de la figura 9. La otra pared contorneada para gases 302 es una imagen de espejo de la pared 306. La adición de materiales para gases "detrás" (v.gr., a la derecha respecto de la figura 9) de los contactos capaces de separarse 310 ocasionan un flujo adicional de gas hacia el solo tobogán de arco de corriente continua 320 para ayudar a impulsar el arco al mismo.

Ejemplo 14 De preferencia, un primer alojamiento aislante o aislador 344 está dispuesto alrededor del primer imán permanente 304, y un segundo alojamiento aislante o aislador 346 está dispuesto alrededor del segundo imán permanente 308.

Ejemplo 15 La primera pared contorneada para gases 302 está acoplada al primer alojamiento aislante o aislador 344 alrededor del primer imán permanente 304, y la segunda pared contorneada para gases 306 está acoplada al segundo alojamiento aislante o aislador 346 alrededor del segundo imán permanente 308. Estas paredes contorneadas para gases 302, 306 mejoran la capacidad de conmutación e interrupción bi-direccional a niveles de corriente relativamente elevados impulsando el arco hacia una de las dos placas divisoras de arco 338 o 342. Estas también bloquean la entrada del arco hacia el campo magnético invertido y logran una capacidad de conmutación e interrupción de corriente continua, bi-direccional, incluyendo a niveles de corriente continua relativamente elevados.

Ejemplo 16 Un campo magnético entre los imanes permanentes primero y segundo 304, 308 invierte la dirección en un volumen de espacio distante de las cámaras de arco primera y segunda 336, 340, más allá de la porción de extremo 334 del tercer miembro ferromagné-tico 332 y más allá de la posición cerrada de los contactos capaces de separarse 310. Las paredes contorneadas para gases primera y segunda 302, 306 están estructuradas para bloquear tal volumen de espacio. De otra manera, el campo magnético invertido empujaría el arco lejos de las placas divisoras de arco 338 o 342.

Ejemplo 17 El brazo de contacto movible 318 incluye un alojamiento aislante o aislador 348 dispuesto alrededor del mismo.

Ejemplo 18 Cada una de las paredes contorneadas para gases primera y segunda 302, 306 tiene una porción curva 350 que se aproxima a la trayectoria de movimiento del contacto movible 312.

Ejemplo 19 La porción de extremo 334 del tercer miembro ferromag-nético 332 también tiene una porción curva 352 que se aproxima a la trayectoria de movimiento del contacto movible 312.

Ejemplo 20 Como se discutió con relación a las figuras 1 y 2, el tobogán de arco de corriente continua 8 genera un campo magnético que contiene un punto nulo 48 y una inversión de campo que están relativamente cerca del extremo trasero de las dos cámaras de arco 50, 52 adyacente al punto de pivote 39 del brazo de contacto movible 38.

Como se muestra en la figura 9, durante casos no frecuentes en que un arco (no mostrado) se mueve inicialmente lejos de las placas divisoras de arco 338, 342 a niveles de corriente relativamente elevados, el arco es suficientemente grande para cruzar el punto nulo 48 (mostrado en la figura 2) y entrar en el campo invertido, lo que empuja el arco lejos de las placas divisoras de arco 338, 342. Las paredes contorneadas para gases 302, 306 divulgadas bloquean la entrada del arco al campo magnético invertido para lograr capacidad de interrupción y conmutación de corriente continua, bi-direccional, a niveles de corriente relativamente elevados. La adición de materiales para gases "detrás" de los contactos capaces de separarse 310 ocasiona un flujo adicional de gas hacia el tobogán de arco 320 para ayudar a impulsar el arco hacia el tobogán de arco 320.

Ejemplo 21 Las dos paredes para gases 302, 306 de ejemplo son añadidas a los aisladores de imán 344, 346 y bloquean el volumen donde el campo magnético invierte su dirección y de otra manera empujaría el arco lejos de las placas divisoras de arco 338, 342. De manera alternativa, las dos paredes para gases 302, 306 pueden ser una parte integrada de los aisladores de imán 344, 346. Estas sostienen el arco, enfriándolo súbitamente a un nivel de corriente suficiente sin afectar el campo magnético.

Los aisladores de imán 344, 346 de preferencia son empleados para impedir una posible desintegración o retro-golpe durante interrupción y conmutación.

Tanto el brazo de contacto movible 318 completo como el conductor estacionario 354 completo de preferencia son aislados. Esto impide la formación de un arco "detrás" (v.gr., a la derecha respecto de la figura 9 y hacia el punto de pivote 356 del brazo de contacto movible 318) de los contactos capaces de separarse 310. Puede formarse un arco "detrás" de los contactos capaces de separarse 310 debido al gas ionizado del arco inicial, donde el espacio entre el brazo de contacto movible 318 y el conductor estacionario 354 es relativamente pequeño.

Ejemplo 22 Las paredes para gases 302, 306 eliminan gases y mueven el arco hacia las placas divisoras de arco 338, 342. En contraste, en las figuras 1 y 2, el campo magnético cerca del punto nulo de campo magnético 48 no es suficientemente grande para mover el arco (no mostrado) de manera confiable hacia las placas divisoras (no mostradas) cada vez. La disipación de gases de las paredes para gases 302, 306 produce una presión de gas que impide que el arco se mueva lejos de las placas divisoras de arco 338, 342 (hacia el punto nulo magnético), y también ayuda a mover el arco hacia las placas divisoras de arco 338, 342.

Ejemplo 23 De preferencia, las paredes para gases 302, 302 son insertos para gases, que son tan grandes como sea posible detrás de la trayectoria del contacto movible 312.

Aunque se han descrito en detalle formas de realización especificas del concepto divulgado, los téenicos en la materia apreciarán que pueden desarrollarse diversas modificaciones y alternativas a esos detalles a la luz de las enseñanzas globales de la divulgación. En consecuencia, los arreglos particulares divulgados pretenden ser ilustrativos únicamente y no limitativos del ámbito del concepto divulgado, al cual deberá darse toda la amplitud de las reivindicaciones anexas y cualquiera y todos sus equivalentes.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un tobogán de arco de corriente continua (200), que comprende : una base ferromagnética (202) que tiene un primer extremo (204) y un segundo extremo opuesto (206); un primer miembro lateral ferromagnético (208) dispuesto desde el primer extremo de la base ferromagnética; un segundo miembro lateral ferromagnético (210) dispuesto desde el segundo extremo opuesto de la base ferromagné tica; un tercer miembro ferromagnético (212) dispuesto desde la base ferromagnética entre los miembros laterales ferromagnéti-cos primero y segundo, dicho tercer miembro ferromagnético teniendo una porción de extremo (214) opuesta a la base ferromag nética; un primer imán permanente (216) dispuesto en el primer miembro lateral ferromagnético, dicho primer imán permanente teniendo una primera polaridad magnética que mira al tercer miembro ferromagnético; un segundo imán permanente (218) dispuesto en el segundo miembro lateral ferromagnético, dicho segundo imán permanente teniendo una primera polaridad magnética que mira al tercer miembro ferromagnético; una primera cámara de arco (220) dispuesta entre dicho primer miembro lateral ferromagnético y dicho tercer miembro ferromagnético, dicha primera cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco (222); y una segunda cámara de arco (224) dispuesta entre dicho segundo miembro lateral ferromagnético y dicho tercer miembro ferromagnético, dicha segunda cámara de arco comprendiendo una pluralidad de placas divisoras de arco (226), donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del primer extremo de la base ferromagnética y más allá de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético, donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético se extienden lejos del segundo extremo opuesto de la base ferromagnética y más allá de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético, donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético se extienden hacia dicho según imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético, y donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético se extienden hacia dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético.

2. El tobogán de arco de corriente continua (200) de la reivindicación 1, donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético son paralelos a dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromag nético entre el primer extremo de la base ferromagnética y la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético; y donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético son paralelos a dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético entre el segundo lado opuesto de la base ferromagnética y la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético.

3. El tobogán de arco de corriente continua (200) de la reivindicación 2, donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético forman ambos ángulos hacia (232) dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético, y donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético forman ángulos ambos hacia (234) dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético.

4. El tobogán de arco de corriente continua (200) de la reivindicación 1, donde dicho primer imán permanente, dicho segundo imán permanente, dicho primer miembro lateral ferromagné tico, dicho segundo miembro lateral ferromagnético y dicho tercer miembro ferromagnético están cubiertos con aislamiento eléctrico.

5. El tobogán de arco de corriente continua (200) de la reivindicación 1, donde dicho primer imán permanente, dicho segundo imán permanente, dicho primer miembro lateral ferromagné-tico, dicho segundo miembro lateral ferromagnético y dicho tercer miembro ferromagnético están cubiertos con aislamiento eléctrico.

6. El tobogán de arco de corriente continua (200) de la reivindicación 1, donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético forman ambos una primera forma en V (232) que tiene una primera porción de cresta (246) que mira a dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético, donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético forman ambos una segunda forma en V (234) que tiene una segunda porción de cresta (248) que mira a dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético; y donde la primera porción de cresta está próxima a la segunda porción de cresta.

7. Un aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional (240), que comprende: contactos capaces de separarse (238); un mecanismo operador (258) estructurado para abrir y cerrar dichos contactos capaces de separarse; y el tobogán de arco de corriente continua (200) de la reivindicación 1.

8. El aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional (240) de la reivindicación 7, donde dichos contactos capaces de separarse comprenden un contacto movible (252) y un contacto fijo (242); y donde dicho mecanismo operador comprende un brazo de contacto movible (250) que lleva dicho contacto movible respecto de dicho solo tobogán de arco de corriente continua.

9. El aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional (240) de la reivindicación 8, donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético forman ambos una primera forma en V (232) que tiene una primera porción de cresta (246) que mira a dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromag-nético; donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético forman ambos una segunda forma en V (234) que tiene una segunda porción de cresta (248) que mira a dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético, y donde dicha primera porción de cresta está próxima a dicha segunda porción de cresta.

10. El aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional (240) de la reivindicación 8, donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético forman ambos una primera porción de cresta (246) que mira a dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético; donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético forman ambos una segunda porción de cresta (248) que mira a dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético; y donde dicha primera porción de cresta y dicha segunda porción de cresta están próximas al brazo de contacto movible y próximas al contacto movible entre el contacto movible y un punto de pivote (254) del brazo de contacto movible.

11. El aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional (240) de la reivindicación 10, donde se forma un arco entre dicho contacto fijo y dicho contacto movible cuando dichos contactos capaces de separarse se mueven desde la posición cerrada de dichos contactos capaces de separarse hacia la posición abierta de dichos contactos capaces de separarse; y donde dicho arco está dispuesto entre la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético y las porciones de cresta primera y segunda, y se impulsa hacia una de dichas cámaras de arco primera y segunda.

12. El aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional (240) de la reivindicación 7, donde dichos contactos capaces de separarse comprenden un contacto movible (252) y un contacto fijo (242); donde dicho mecanismo operador comprende un brazo de contacto movible (250) que lleva dicho contacto movible con respecto de dicho solo tobogán de arco de corriente continua en una trayectoria de movimiento entre una primera posición en la cual dicho contacto movible y dicho contacto fijo están cerrados y una segunda posición en la cual dicho contacto movible y dicho contacto fijo están abierto; donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético forman ángulos ambos hacia dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético a lo largo de una porción de dicha trayectoria de movimiento; y donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético forman ángulos ambos hacia dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético después de la porción de extremo de dicho tercer miembro ferromagnético a lo largo de la porción de dicha trayectoria de movimiento.

13. El aparato interruptor eléctrico de corriente continua, bi-direccional (240) de la reivindicación 12, donde dicho primer imán permanente y dicho primer miembro lateral ferromagnético forman ambos una primera forma en V (232) teniendo una primera cresta (246) a lo largo de la porción de dicha trayectoria de movimiento; donde dicho segundo imán permanente y dicho segundo miembro lateral ferromagnético forman ambos una segunda forma en V (234) teniendo una segunda cresta (248) a lo largo de la porción de dicha trayectoria de movimiento; y donde la primera cresta está próxima a la segunda cresta.