MXPA99004244A - Aparato interruptor electrico que tiene corredor de arco integral con contacto estacionario que forma arco - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un contacto estacionario que forma arco y corredor de arco integral para aparato interruptor eléctrico es formado por un miembro eléctricamente conductor asegurado al conductor de línea adyacente al contacto estacionario principal, con ello proveyendo una trayectoria libre de juntas para que pase el arco del contacto de arco al corredor de arco. De preferencia, el miembro eléctricamente conductor es un miembro de lámina de metal que tiene una sección de base asegurada al conductor de línea, una sección de contacto que forma arco adyacente al contacto estacionario principal y extendiéndose generalmente perpendicular al conductor de línea y una sección de corredor que se extiende a unángulo obtuso con la sección de contacto que forma arco hacia el tobogán de arco. Un miembro de soporte entre la sección de contacto que forma arco y el alojamiento transmite fuerzas de reacción impuestas por el conjunto conductor en movimiento sobre el miembro de lámina de metal hacia el alojamiento.

Description

APARATO INTERRUPTOR ELÉCTRICO QUE TIENE CORREDOR DE ARCO INTEGRAL CON CONTACTO ESTACIONARIO QUE FORMA ARCO Antecedentes de la Invención Campo de la Invención Esta invención se refiere a aparatos interruptores eléctricos que tienen contactos que forman arco que abren después de los contactos principales para proteger los contactos principales del daño y el desgaste ocasionados por la formación de arco. Mas particularmente, se refiere a la construcción del corredor de arco que transfiere el arco de los contactos que forman arco a un tobogán de arco donde se extingue. Información Antecedente Los aparatos interruptores eléctricos para sistemas de distribución de energía incluyen dispositivos tales como, por ejemplo, disyuntores de circuito, protectores de red, interruptores de transferencia e interruptores de desconexión. Los disyuntores de circuito de potencia son usados típicamente para conectar una red de distribución de energía a una fuente de energía. Tales disyuntores de circuito de potencia deben ser capaces de soportar elevadas corrientes por un periodo de tiempo sin disparar, para dar a los disyuntores de circuito en la red tiempo para responder a y aislar la falla, con ello localizando la disrupción del servicio. De esta manera, en el momento que responde el disyuntor de circuito de potencia, puede tener que interrumpir una corriente considerable. Esto da como resultado el trazo de un arco al abrir los contactos del disyuntor ole circuito. Se conoce proveer un tobogán de arco adyacente a la trayectoria de apertura de los contactos del disyuntor de circuito. El tobogán de arco es construido de varias placas espaciadas que se extienden transversales al arco. Al abrir los contactos, el arco es transferido por fuerzas electromagnéticas a las placas de arco que enfrian el arco e incrementan el voltaje de arco, rompiéndolo en secciones, ambas situaciones ayudando a extinguir el arco. En un disyuntor de circuito de potencia con acción de ruptura de contactos de "pulgar de talón", el extremo que forma arco de un dedo de contacto de cobre ("pulgar") entra en contacto con un contacto estacionario de cobre que forma arco ("bloque de pulgar") después de que el disyuntor ha comenzado a abrir. Los contactos principales entonces rompen, seguidos por la ruptura de los contactos de formación de arco, dando como resultado un arco entre los contactos de cobre que forman arco. Esto protege los contactos principales de daños debidos a la formación de arco. Típicamente, un corredor de arco es montado en la parte superior del contacto estacionario que forma arco a fin de proveer una superficie para que corra el arco hacia el tobogán de arco. El arco es formado en el contacto de formación de arco y debe desplazarse a través de la junta al corredor de arco. A corrientes bajas, la fuerza electromagnética en el arco puede no ser adecuada para forzar el arco a cruzar esta junta. Un extremo del arco puede permanecer en el contacto estacionario que forma arco, erosionando severamente el contacto. Si el arco no se mueve sobre el corredor de arco, no alcanzará el tobogán de arco en tiempo para que interrumpa el disyuntor. Asimismo, cuando el arco es creado en el contacto que forma arco, es mas factible que se desplace a lo largo de un borde afilado o esquina de la parte. Los corredores de arco a menudo tienen una ranura arriba del centro de la parte para proveer un borde atractivo a lo largo del cual corra el arco. El borde de la ranura estimula el arco a desplazarse arriba del centro del corredor de arco, vinculando el tobogán de arco cerca del centro y extinguiendo el arco mas pronto. A menores niveles de corriente, el arco puede ser atraído al borde que se extiende lateralmente del contacto estacionario que forma arco, en vez de la ranura en el corredor de arco. Esto puede impedir que el arco corra arriba del corredor de arco u ocasione que el arco corra a un lado del polo, donde puede rastrear a lo largo de la pared interna de la cámara de arco. Existe por tanto una necesidad de un aparato interruptor eléctrico con un arreglo mejorado para extinguir arcos generados durante interrupción de corriente. Hay una necesidad mas especifica de tal arreglo mejorado para dirigir el arco del contacto estacionario que forma arco a un tobogán de arco.

Compendio de la Invención Estas y otras necesidades son satisfechas mediante la invención, la cual está dirigida a aparatos interruptores eléctricos en los cuales el contacto estacionario que forma arco y el corredor de arco son integrales, con ello eliminando la junta entre estos dos elementos. Esto provee una sola superficie lisa desde el punto de creación del arco a la parte superior del corredor de arco. El resultado es un incremento en la velocidad de movimiento del arco arriba del corredor de arco y hacia el tobogán de arco, incluso a bajos niveles de corriente. Asimismo, no hay borde superior en el contacto que forma arco que pueda llevar el arco a un lado del tobogán de arco. A mayor abundamiento, el corredor de arco integral puede requerir de menos partes y puede ser mas fácil de fabricar que el diseño estándar. Mas particularmente, el contacto que forma arco y el corredor de arco integrales comprenden un miembro eléctricamente conductor que tiene una superficie de base en contacto eléctrico con el conductor de linea del aparato interruptor eléctrico, una superficie de contacto que forma arco que está adyacente al contacto estacionario principal llevado por el conductor de linea, y una superficie de corredor que se extiende hacia el tobogán de arco. La superficie de contacto que forma arco es sustancialmente perpendicular a la superficie de base y está a un ángulo obtuso con la superficie de corredor. Una superficie arqueada provista entre la superficie de contacto que forma arco y la superficie de corredor elimina cualesquiera bordes afilados entre las superficies que pudieran desviar lateralmente el arco. De preferencia, el miembro eléctricamente conductor es un miembro de lámina de metal tal como cobre o acero revestido que tiene una sección de base que forma la superficie de base, una sección de contacto -que forma arco con la superficie de contacto que forma arco y una sección de corredor que provee la superficie de corredor. Una sección arqueada entre la sección de contacto que forma arco y la sección de corredor forma la superficie arqueada. Un miembro de soporte es provisto entre la sección de contacto que forma arco y el alojamiento para soportar mecánicamente y transmitir las fuerzas de reacción en la sección de contacto estacionario que forma arco durante la apertura y el cierre del disyuntor de circuito. El miembro de soporte puede ser formado integralmente con el alojamiento o puede ser un miembro separado que es asegurado al conductor de linea junto con el miembro de lámina de metal mediante un sujetador común. La invención es particularmente adecuada para aparatos interruptores eléctricos teniendo acción de ruptura de contacto de "pulgar de talón" donde el "pulgar" es una sección de un dedo de contacto que forma el contacto movible que forma arco. La sección de contacto estacionario que forma arco del miembro de lámina de metal forma el bloque de pulgar. Breve Descripción de los Dibujos Una plena comprensión de la invención puede ser alean-zada 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 sección vertical a través de un disyuntor de circuito que incorpora el contacto que forma arco y el corredor integrales de la invención, mostrado en la posición totalmente cerrada. La figura 2 es similar a la figura 1, pero mostrando los dedos de contacto a punto de romper el contacto en el pulgar que forma arco. La figura 3 es similar a la figura 1, pero mostrando el portador de contactos en la posición totalmente abierta. La figura 4 es una vista isométrica del contacto que forma arco y el corredor integrales de la figura 1. Descripción de las Formas de Realización Preferidas La invención es aplicable a aparatos interruptores eléctricos tales como, por ejemplo, disyuntores de circuito, protectores de red, interruptores de transferencia e interruptores de desconexión, y será descrita como aplicada a un disyuntor de circuito de potencia. Las figuras 1-3 ilustran un disyuntor de circuito de aire 1 que tiene un alojamiento 3 que incluye una caja frontal 5 y una caja trasera 7 moldeadas, que juntas definen cámaras de polo 9, cada una conteniendo un dispositivo de polo 11. Típicamente, el disyuntor de circuito 1 tiene tres polos, uno para cada fase en un sistema trifásico. Las figuras 1-3 son secciones verticales a través de una de las cámaras de polo 9, tomadas a lo largo de lineas ligeramente diferentes para mostrar las características pertinentes . Cada polo incluye un conductor de lado de linea 13, que se proyecta fuera de la caja trasera 7 para conexión a una fuente de energía eléctrica de corriente alterna (no mostrada) . Un conductor de carga 15 también se proyecta fuera de la caja trasera 7 (ver figura 1) para conexión típicamente a los conductores de una red de carga (tampoco mostrada) . Cada dispositivo de polo 11 tiene un par de contactos principales 17 que incluyen un contacto principal estacionario 19 y un contacto principal movible 21. El contacto principal movible 21 es llevado por un conjunto conductor que se mueve 23. Este conjunto conductor movible 23 incluye una pluralidad de dedos de contacto 25 que están montados en relación axial espaciada en un pasador de pivote 27 asegurado en un portador de contactos 29. El portador de contactos 29 tiene un cuerpo moldeado 31 y un par de patas 33 (solamente se muestra una) que tienen pivotes 35 sostenidos giratoriamente en el alojamiento 3 (figura 3) . Como mejor se ve en la figura 3, el portador de contactos es girado alrededor de los pivotes 35 mediante un eslabón de tracción 37 que incluye un pasador de tracción 39 que es recibido en un pasaje transversal 41 en el cuerpo portador 31 a través de una ranura 43 a la cual se acuña el pasador de tracción 39 mediante superficies planas 45. El pasador de tracción 39 es fijado en un eslabón de tracción 47 que pivotea en una hendidura 49 en el cuerpo portador 31. El otro extremo del eslabón de tracción 47 es conectado pivotalmente por un pasador 51 a una brazo de polo 53 en una flecha de polos 55 conectada similarmente a portadores en los demás polos del disyuntor de circuito. La flecha de polos 55 es girada mediante un mecanismo de operación mostrado esquemáticamente en 57 en el frente del alojamiento frontal 5 y encerrado por una cubierta (no mostrada) . Un contacto principal que se mueve 21 es fijado a cada uno de los dedos de contacto 25 en un punto espaciado del extremo libre del dedo. La porción del dedo de contacto 25 adyacente al extremo libre forma un contacto que forma arco que se mueve o "pulgar de arco" 59. El contacto estacionario que forma arco 61, que junto con el pulgar de arco 59 forma un par de contactos de formación de arco 63, es provisto por el contacto que forma arco y el corredor 65 integrales. Como mejor se ve en la figura 4, este contacto que forma arco y corredor integral 65 es un miembro eléctricamente conductor que tiene una sección de base 67 con una superficie de base 69, una sección de contacto que forma arco 71 teniendo una superficie de contacto que forma arco 73, y una sección de corredor 75 que tiene una superficie de corredor 77. En la forma de realización preferida, el contacto que forma arco y corredor integral 65 es un miembro de lámina de metal hecho de cobre o acero revestido de níquel, cobre u otro material adecuado. El contacto que forma arco y corredor integral 65 es montado en el conductor de linea por un perno 79 que se extiende a través de un bloque de soporte 81, la sección de base 67, el conductor de linea 13 y se asegura por una tuerca 80 asentada en una hendidura 82 en el alojamiento, como se muestra por ejemplo en la figura 2. La superficie de contacto que forma arco 73 del contacto que forma arco y corredor integral 65 es paralela al contacto estacionario principal 19 pero se extiende lateralmente mas lejos hacia el contacto que forma arco movible o el pulgar de arco 59 para un fin que será discutido mas adelante. La sección de corredor 75 forma un ángulo obtuso a con la sección de contacto que forma arco 71 y lleva hacia arriba y hacia afuera hacia un lado de un tobogán de arco 83. De esta manera, el miembro de lámina de metal 65 es doblado un ángulo ß de menos de 90 grados al formar la sección de contacto que forma arco 71 y la sección de corredor 75. Toboganes de arco tales como 83 son conocidos e incluyen una pluralidad de placas de arco 85 mantenidas en relación separada por medio de un par de placas laterales de arco 87 (solamente mostrada una) . En el otro lado del tobogán de arco 83 está una placa superior de arco 89 que se extiende hacia abajo y apunta hacia el contacto que forma arco en movimiento 59, de nuevo para un propósito que será descrito mas adelante. Los dedos de contacto 25 son polarizados en el sentido de las manecillas del reloj por pares de resortes helicoidales de compresión 91 asentados en rebajos 93 en el cuerpo portador 31. El mecanismo de operación 57 gira la flecha de polos 55 la cual a su vez pivotea el portador de contactos 29 entre posiciones abierta y cerrada para abrir y cerrar los contactos. En la posición abierta mostrada en la figura 3, el portador de contactos es girado en sentido contrario a las manecillas del reloj de modo que los contactos principales 17 y los contactos que forman arco 63 separables estén totalmente abiertos. Al girar el portador 29 en el sentido de las manecillas del reloj hacia una posición cerrada, los pulgares de arco 59 hacen contacto con la superficie de contacto que forma arco 73, primero como se muestra en la figura 2. Al continuar moviéndose en el sentido de las manecillas del reloj el portador 29, los resortes 91 se comprimen al oscilar los dedos de contacto 25 alrededor del pasador de pivote 27 hasta que cierran los contactos principales 17. Rotación adicional en el sentido de las manecillas del reloj a la posición totalmente cerrada mostrada en la figura 1 da como resultado la apertura de los contactos que forman arco 63 mientras los contactos principales 17 permanecen cerrados. En esa posición cerrada se completa un circuito desde el conductor de linea 13 a través de los contactos principales cerrados 17, los dedos de contacto 25, las derivaciones flexibles 95 y el conductor de carga 15 (ver figura 2) . Para abrir el disyuntor de circuito, el mecanismo de operación 57 libera la flecha de polos 55 de modo que los resortes comprimidos 91 aceleren el portador 29 en el sentido contrario a las manecillas del reloj, como se ve en la figura 1. Inicialmente, al moverse el portador lejos del conductor de linea, los dedos de contacto 29 oscilan de modo que los contactos que forman arco 63 cierren mientras los contactos principales permanecen cerrados (no mostrados) . Al continuar el portador 29 moviéndose en sentido contrario a las manecillas del reloj , los contactos principales abren como se muestra en la figura 2 y toda la corriente es transferida a los contactos que forman arco 63. Si la corriente está siendo llevada por el disyuntor de circuito tal que cuando el disyuntor de circuito dispare abriendo en respuesta a una sobre-corriente o un corto circuito, se forma un arco entre el contacto estacionario que forma arco 61 y el contacto movible que forma arco o pulgar de arco 59, al separar estos contactos con rotación continuada del portador en sentido contrario a las manecillas del reloj . Como los contactos principales 17 ya se han separado, la formación de arco es confinada a los contactos que forman arco 63, lo que conserva la vida de los contactos principales. Las fuerzas electromagnéticas producidas por la corriente sostenida en el arco empujan el arco hacia afuera hacia el tobogán de arco 83, de modo que el extremo del arco en el contacto estacionario que forma arco 61 se mueva arriba de la sección de contacto que forma arco 71 del contacto que forma arco y corredor integral 65 en la sección de corredor 75. Al mismo tiempo, la rápida apertura del portador lleva los pulgares de arco 59 adyacentes al extremo libre de la placa superior de arco 89, como se muestra en la figura 3, de modo que el arco se extiende desde el pulgar de arco 59 a la placa superior de arco y se mueve arriba de la placa superior de arco hacia las placas de arco 85, lo que rompe el arco en secciones mas cortas. Como se sabe, este estiramiento del arco y su ruptura en secciones mas pequeñas incrementa el voltaje del arco. El incremento en el voltaje del arco, junto con el enfriamiento del arco por la ablación de las placas de arco 85, promueve la interrupción del arco. El contacto estacionario que forma arco y corredor integral 65 elimina la junta que estaba presente entre el bloque del estado de la técnica que forma el contacto estacionario que forma arco y el corredor de arco separado. Esto hace mas fácil que el arco se mueva desde el contacto estacionario que forma arco 61 a la sección de corredor 75, donde se dirige hacia arriba hacia el tobogán de arco mediante el borde creado por la ranura 97, que en la configuración ejemplar es una ranura cerrada. Asimismo, como la sección de contacto que forma arco 71 es una sección plana transversal a la sección de base 67, el doblez a la sección de corredor no es tan afilado como en el corredor de arco separado del estado _de la técnica, que tenia una sección de base similar a la sección de base 67 que era entonces doblada mas de 90 grados a la sección de corredor. El contacto estacionario de arco y corredor integral 65 también tiene una sección arqueada 99 entre la sección de contacto que forma arco 71 y la sección de corredor 75 que provee una superficie arqueada 101 sin ningún borde lateral afilado que pudiera desviar el arco a los lados u ocasionar dudas en el movimiento del arco hacia el tobogán de arco. El portador 29 tiene una característica que concentra el arco cerca del centro del contacto estacionario que forma arco 61 y por tanto ayuda a dirigir el arco hacia la ranura central 97. Como puede verse de la figura 2, los extremos de cola 103 de los dedos de contacto 25 son polarizados por los resortes 91 contra un lomo de tope 105 en el cuerpo portador 31. El centro de este lomo de tope 105 tiene un rebajo 107 (ver figura 1) que permite que los dedos de contacto centrales 25 giren mas lejos en el sentido de las manecillas del reloj cuando el portador no está en la posición cerrada que los dedos de contacto externos (ver figura 3) . Por tanto, los contactos que forman arco 59 en los dedos de contacto centrales 25 son los primeros en hacer contacto durante el cierre. De manera mas importante, son los últimos en separarse al abrir de modo que el arco se cree únicamente entre los contactos que forman arco en el centro. Los contactos movibles que forman arco 59 golpean los contactos estacionarios que forman arco 61 con una fuerza sumamente grande durante el cierre del disyuntor de circuito. El bloque de soporte 81 transmite las fuerzas de reacción del contacto que forma arco integral, de lámina de metal, y corredor 65 al alojamiento 3, para impedir distorsión o doblez de este miembro de lámina de metal. En vez de ser un articulo separado, el bloque de soporte puede ser moldeado integralmente con la caja trasera 7 del alojamiento 3. Aunque se han descrito en detalle formas de realización especificas de la invención, los técnicos en la materia apreciarán que diversas modificaciones y alternativas a esos detalles pueden desarrollarse a la luz de las enseñanzas globales de la divulgación. En consecuencia, el arreglo particular divulgado tiene la intención de ser ilustrativo únicamente y no limitativo de los alcances de la invención, a los que debe darse toda la amplitud de las reivindicaciones anexas y cualquiera y todos sus equivalentes .

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES 1. Aparato interruptor eléctrico, que comprende: un alojamiento; un conductor de carga y un conductor de linea montados en dicho alojamiento; un par de contactos principales que incluyen un contacto principal movible y un contacto principal estacionario, y un par separable de contactos que forman arco, incluyendo un contacto movible que forma arco y un contacto estacionario que forma arco, dicho contacto principal estacionario y dicho contacto estacionario que forma arco estando en contacto eléctrico con dicho conductor de linea; un conjunto conductor que se mueve que conecta dicho contacto principal movible y dicho contacto movible que forma arco a dicho conductor de carga, y comprendiendo un portador de contactos montado para movimiento entre una posición abierta y una posición cerrada para abrir y cerrar dichos pares separables de contactos, al menos un dedo de contacto montado pivotalmente en dicho portador de contactos y teniendo dicho contacto que forma arco en movimiento adyacente a un extremo libre y dicho contacto principal en movimiento separado de dicho extremo libre, y medios de resorte de contacto que polarizan pivotalmente dicho al menos un dedo de contacto para oscilar del cierre solamente de dicho par separable de contactos principales, con dicho portador en dicha posición cerrada, al cierre de ambos pares separables de contactos mencionados, al cierre de solamente dicho par separable de contactos que forman arco, a la apertura de ambos pares separables de contactos mencionados, al moverse el portador a dicha posición abierta; un tobogán de arco colocado adyacente a dicho conjunto conductor en movimiento; y un corredor de arco integral con dicho contacto estacionario que forma arco y extendiéndose hacia dicho tobogán de arco para proveer una trayectoria sin juntas para que se cree un arco entre dicho par separable de contactos que forman arco al abrir dicho par separable de contactos que forman arco con movimiento de dicho conjunto conductor que se mueve desde la posición cerrada.
2. 2. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 1, donde dicho contacto estacionario que forma arco y corredor de arco integral comprende un miembro eléctricamente conductor que tiene una superficie de base en contacto con dicho conductor de carga, una superficie de contacto estacionario que forma arco formando dicho contacto estacionario que forma arco, y una superficie de corredor que lleva hacia dicho tobogán de arco.
3. 3. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 2, donde dicha superficie de contacto que forma arco de dicho miembro eléctricamente conductor es sustancialmente transversal a dicha superficie de base y está a un ángulo obtuso con dicha superficie de corredor.
4. 4. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 3, donde dicho miembro eléctricamente conductor tiene además una superficie arqueada entre dicha superficie de contacto que forma arco y dicha superficie de corredor.
5. 5. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 2, donde dicho miembro eléctricamente conductor es un miembro de lámina de metal que tiene una sección de base con dicha superficie de base, una sección de contacto estacionario que forma arco con dicha superficie de contacto estacionario que forma arco, y una sección de corredor con dicha superficie de corredor.
6. 6. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 5, donde dicha sección de corredor tiene una ranura longitudinal generalmente centrada de manera lateral .
7. 7. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 5, donde dicho miembro de lámina de metal incluye una sección arqueada con una superficie arqueada entre dicha sección de contacto que forma arco y dicha sección de corredor.
8. 8. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 7, donde dicho contacto movible que forma arco comprende un pulgar de arco en dicho al menos un dedo de contacto.
9. 9. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 5, donde dicha superficie de contacto que forma arco de dicho miembro eléctricamente conductor es sustancialmente trans-versal a dicha superficie de base y está a un ángulo obtuso con dicha superficie de corredor.
10. 10. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 9, incluyendo un miembro de soporte entre dicha sección de contacto que forma arco y dicho alojamiento.
11. 11. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 10, incluyendo medios sujetadores a través de dicho miembro de soporte, dicha sección de base, y dicho conductor de linea y asegurados a dicho alojamiento.
12. 12. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 11, donde dicho miembro de lámina de metal incluye una sección arqueada con una superficie arqueada entre dicha sección de contacto que forma arco y dicha sección de corredor.
13. 13. El aparato interruptor eléctrico de la reivindicación 1, donde dicho contacto movible que forma arco comprende un pulgar de arco en dicho al menos un dedo de contacto.