PT87840B

PT87840B - Interruptor rotativo de rasto curvo de migracao de uma raiz de arco

Info

Publication number: PT87840B
Application number: PT87840A
Authority: PT
Inventors: Guido Colleoni; Bernard Bouvet; Jacques Gaillard; Richard Jacolin; Robert Volsy; Georges Bernard
Original assignee: Merlin Gerin
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1993-09-30
Also published as: ES2040364T3; CN1034633A; DK351188A; FR2618251A1; DK171506B1; DK351188D0; AU1836388A; US4803319A; DE3879002T2; CA1314918C; EP0296915B1; CN1016656B; EP0296915A1; JPS6419639A; NO173907B; ZA884375B; TR23247A; FR2618251B1; ATE86787T1; JP2633305B2

Description

MEMDRIA DESCRITIVA presente invento refere-se a um interruptor rotativo de média tensão de caixa estanque, cuja periferia interior contém dois contactos fixos, diametral mente opostos, sendo cada contacto fixo susceptível de cooperar com um contacto móvel através de uma ponte de contactos, para formar um par de contactos, sendo a dita ponte de contactos em forma de cutelo girante, transportada por um veio rotativo de comando, que pode ocupar selectivamente uma posição de fecho na qual os dois pares de contactos estão Fe Γ chados e uma posição de abertura.

Um interruptor rotativo conhecido do tipo mencionado inclui dois compartimentos internos de compressão do gás permitindo uma sopragem pneumática do arco que favorece a sua extinção. Es. tes dispositivos de sopragem pneumática são complicados e necessitam de um esforço apreciavelmente maior para a manobra do inte_r rup to r.

presente invento tem por finalidade permitir a realização de um interruptor rotativo simplificada em que o poder de corte é concentrado sem modificação apreciável do aparelho.

D interruptor rotativo de acordo com o presente invento é caracterizado por, pelo menos, um dos contactos de um dos ditos pares apresentar um rasto de migração da raiz de um arco, disparado no momento da abertura do par de contactos, por este rasto se prolongar em direcção oposta ao do outro contacto do par, para permitir o deslocamento da raiz do arco e do ponto quente associado, em direcção a um local encoberto, de tal modo que os dois pontos quentes associados às duas raízes de arco não estão em frente um do outro e por um íman permanente, solidário com o contacto com o rasto de migração ser disposto de modo a soprar □ arco em direcção ao dito local encoberto para favorecer a extinção do arco e o corte da corrente.

Nos interruptores de média tensão, utiliza-se a extinção natural do arco na passagem da corrente a zero para assegurar o corte impedindo o reacender do arco. Para limitar os riscos de reinflamação do arco após a passagem a zero da corrente, alguns interruptores dispãem de dispositivos de sopragem magnética do

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arco, principalmente através de ímans permanentes que impõem uma rotação ao arco. A rotação do arco e das suas raízes reduz o aquecimento e a ionização do gás isolante e deste modo a presença de pontos quentes sobre os contactos, susceptíveis de emitirem electrões por emissão termoelectrónica. 0 interruptor de acordo com o presente invento faz igualmente uso de um íman permanente de sopragem magnética da raiz de arco, mas o princípio de corte é diferente, visto que é baseado na constatação de que um elemento importante para a não reinflamação, após a passagem a zero da corrente é evitar que os dois pontos quentes sobre os f' dois contactos, estejam em frente um do outro, Deslocando pelo

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menos uma das raízes de arco em direcção a um local encoberto, particularmente para a parte posterior do contacto mais afastado do outro contacto, é possível evitar a emissão de electrões na z_o na de separação dos contactos.

interruptor rotativo de cutelo pode conter dois cortes em série e o dispositivo, de acordo com □ invento de migração da raiz de arco pode ser associado a cada um dos ditos cortes ou uni camente a um deles. 0 contacto com o rasto de migração do arco e com o ponto quente encoberto pode ser o contacto móvel, ou o contacto fixo ou os dois e o íman permanente é com vantagem alojado no interior do contacto com forma de maciço acentuadamente cilíndrico. 0 eixo do ou dos maciços cilíndricos de contacto são perpendiculares ao plano de rebatimento do cutelo e o rasto de migração da raiz de arco é constituído pelo contorno externo do maciço, de contacto, podendo este contorno ser a superfície cilíndrica do maciço de contacto ou a periferia de uma ou várias bandas laterais do maciço. 0 deslocamento do arco pode ser orientado no rasto de migração cobrindo as partes adjacentes do con tacto com um revestimento isolante. A raiz de arco e o ponto quente associado deslocam-se seguindo uma trajectória curva e torna-se assim evidente que logo que o arco atinge o local encoberto, diametral mente oposto ao ponto de inflamação do arco sobre o maciço cilíndrico, este local encoberto é escondido pelo contacto cilíndrico, do outro contacto. A rotação do cutelo num sentido predeterminado pode ser usada para introduzir uma dissimetria que privilegia um dos sentidos de rotação do arco. 0 sen tido de rotação é determinado pela polaridade do íman permanente

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-4e pelo sentido da corrente nesse instante. Durante uma das alte_r nâncias da corrente a raiz de arco desloca-se no rasto de migração numa dada direcção a qual se inverte automaticamente na alternância seguinte da corrente. Ressaltará mais claramente da descrição detalhada que segue, que a escolha desta direcção de ro tação pode servir para favorecer, seja a rapidez da extinção do arco, seja o poder de corte do interruptor. 0 invento é aplicável a todos os tipos de contactos, particularmente aos contactos de encaixe ou aos contactos de pinças mais detalhadamente descri, tos em seguida. 0 interruptor pode ser do tipo multipolar de caixa comum ao conjunto de pólos ou de caixa individual. 0 gás isolante de enchimento das caixas é um gás de rigidez dieléctrica elevada tal como o hexafluoreto de enxofre, à pressão atmosfé rica ou comprimido. A caixa pode ser um material isolante ou condutor e o mecanismo de comando pode estar incorporado ou ser colocado no exterior da caixa.

De acordo com um aperfeiçoamento do invento, o rasto de migração da raiz de arco é coberto por uma tampa na zona do local encoberto para limitar a propagação dos electrões emitidos nessa zona. Esta tampa determina em conjunto com o rasto de migração um corredor de penetração do arco confirmando os gases ionizados e os vapores metálicos.

Outras vantagens e características ressaltarão mais clara mente da descrição, que segue, dos diferentes modos de realizar o invento, dados a título de exemplos não limitativos e rspresen tados nos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 é uma vista esquemática parcialmente em corte de um interruptor multipolar de acordo com o invento;

- a figura 2 é um corte pela linha II—II da figura 1 representando o interruptor em posição fechada;

- a figura 3 é uma vista análoga à da figura 2 mostrando o interruptor em fase de abertura;

- a figura 4' é um meio corte ilustrando uma variante de realização de acordo com □ invento;

- a figura 5 é uma vista lateral em corte do interruptor da f igu ra 4 ;

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-5- as figuras 6 a 11 são vistas, análogas à da figura 2, ilustrando diferentes variantes de realização de acordo com o invento.

Nas figuras, um interruptor rotativa de média tensão comporta uma caixa estanque 10, que assegura o alojamento dos três pólos R, S, T do interruptor. A caixa 10 poda ser comum aos três pólos R, S, T e ser metálica ou em material isolante. Pode igual, mente ser constituída pela associação de três módulos, cada um afecto a um dos pólos ou ter uma caixa única 10 subdividida em três compartimentos através de anteparas internas 12, da maneira ( representada na figura 1. Os três pólos R, S, T são idênticos e só um de entre eles será seguidamente descrito em detalhe. A cai, xa estanque 10 é cheia de um gás de rigidez dieléctrica elevada tal como o hexafluoreto de enxofre à pressão atmosférica ou comprimido.

Cada pólo tem dois contactos fixos 14, 16 dispostos na p.e riferia interna da caixa 10, em pontos diametralmente opostos e cada contacto fixo 14, 16 prolonga-se por um passador estanque 18, 20 da caixa 10. 0 dispositivo móvel do interruptor é consti.

tuído por um veio de comando 22, contendo um cutelo 28 constitu_í do por duas lâminas de contacto 24, 26, cujas extremidades opostas 30, 32 formam pinças de contacto móveis cooperando com os < contactos fixos 14, 16. Na posição de interruptor fechado, representada na figura 2, o cutelo 28 liga electricamente os contajç tos fixos 14, 16 e a abertura do interruptor é realizada por uma rotação do veio 22 no sentido inverso ao dos ponteiros de um relógio. Os dois contactos fixos 14, 16 são idênticos e cada um é disposto em forma de maciço cilíndrico de eixo paralelo ao veio 22. No interior do maciço cilíndrico 14, 16 está alojado um íman permanente 34, envolto por uma manga condutora 36, de forma cilíri drica. Entre as faces polares do íman permanente 34, de magnet_i zação axial e a manga 36, são intercalados discos 38, em aço, de espessura muito fina. Na posição fechada a pinça de contactos móveis 30, 32 fecha o contorno inferior do maciço de contacto ci líndrico 14, 16 estando as lâminas de contacto 24, 26 em contacto com as bandas laterais do contacto. A dimensão axial do maci. ço cilíndrico 14, 16 é ligeiramente superior ao afastamento das

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pinças constituídas pelas lâminas 24, 26 para se obter uma pressão de contacto suficiente. A parte superior das bandas laterais do contacto 14, 16 é revestida de um material isolante 40 impedindo a migração do arco nesta parte.

As linhas de campo do íman permanente 34 são representadas em traço descontínuo no pólo S da figura 1 e vê-se que estas linhas se prolongam paralelamente ao contorno cilíndrico 42 do maciço de contacto 14, 16. 0 contorno 42 constitui um rasto de migração da raiz de arco fixada no contacto 14, 16. Com o inte_r ruptor na posição fechada, representada na Figura 2, a corrente passa pela manga 36 do maciço de contacto 14, 16, no exterior do íman permanente 34, sem o risco de desmagnetização deste último. Assim que se abre o interruptor, por rotação do veio 22, o cutelo 28 separa-se dos contactos fixos 14, 16 e dois arcos 44, 46, ligados electricamente em série, saltam respectivamente entre o contacto fixo 14 e o cutelo 29 e entre este último e o contacto fixo 16. Sob a acção do campo magnético do íman permanente 34, as raízes de arco 48, 50 fixadas nos contactos fixos 14, 16 são sopradas e migram no contorno cilíndrico 42 formando um rasto de migração da raiz de arco. 0 sentido de rotação da raiz de arco 48, 50 é determinada pela polaridade da corrente alterna no instante do corte, e na figura 3 vê-se que as duas raízes de arco 48, 50 são sopradas em direcção a um local encoberto 52, 54 diametralmente oposto ao ponto de formação do arco em frente do cutelo 28, Os pontes quentes associados às raízes de arco 48, 50 são assim transferidos para os locais encobertos 52, 54 e durante a extinção natural dos arcos 44, 46, na passagem da corrente a zero, respeitam-se as condições óptimas de não reinflamação. Com efeito a emissão termoelectrónica do ponto quente 52, 54 não tem lugar à frente do cutelo 28, o que impede ou limita os riscos de reinflamação dos arcos 44, 46 assim que surge a tensão de ras tabelecimento. A migração das raízes de arco 48, 5C contribui, bem entendido, para o alongamento do arco e para o seu deslocamento no seio do meio gasoso isolante, favorecendo da menéira usual, o corte da corrente. Vê-se, na figura 3, que, quando a polaridade da corrente se inverte no momento da formação dos arcos 44, 46, as raízes de arco 48, 50 se deslocam em sentido opos. to para os passadores 18, 20 em locais menos afastados e escondi

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-7das do cutelo 23, que os locais encobertos 52, 54. Se o corte de corrente não intervém na primeira passagem a zero da corrente é preciso esperar o fim da alternância seguinte onde as condi. ç3es óptimas de localização dos pontos quentes nos locais encobertos 52, 54 são reencontradas. Algumas disposições particulares descritas adiante evitam esta dissimetria.

Nas figuras seguintes, que ilustram diferentes variantes de realização, os mesmos números de referência designam elementos análogos ou idênticos aos das figuras 1 a 3.

Referindo-nos às figuras 4 e 5 vê-se uma variante de realização na qual o contacto fixo 14 comporta um revestimento isoLante em resina epóxi 56 recobrindo a superfície cilíndrica do maciço de contacto 14. As bandas ou superfícies planas do maciço de contacto 14 estão pelo contrário descobertas e constituem as superfícies de contacto e de migração da raiz de arco. 0 furi cionamento do interruptor não é afectado por esta modificação, sendo a raiz de arco fixada no contacto 14 soprado pelo campo magnético do íman permanente ao longo da periferia da ou das bandas laterais do maciço de contacto 14 para um ponto escondido 58 que não está em frente do cutelo do contacto móvel 28. Nesta variante é vantajoso utilizar um íman permanente 34 de magnetiza, ção radial. As lâminas de contacto 24, 26 foram prolongadas para deslocar o ponto de contacto em direcção da caixa 10 e prolongar o trajecto da corrente do íman 34 limitando os riscos de desmagnetização. Esta particulariedade é utilizável noutras variantes descritas.

No interruptor representado na figura 6, o par de contactos 14, 28 é substituído por um contacto deslizante 60. A rotação na direcção da abertura do cutelo 28 proporciona o aparecimeri to de um arco único 46 que se estende da maneira acima descrita pela migração da raiz de arco em direcção a um local encoberto. A inclusão de um só arco no circuito a interromper limita o poder de corte do interruptor mas a realização deste último é simplificada.

A polaridade dos ímans permanentes 34 determina o sentido de rotação dos arcos 44, 46 e no exemplo descrito com referência

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-3às Figuras 1 a 3, a extinção e o corte da corrente são favorecidos por uma das alternâncias da corrente alterna. Na variante representada na figura 7, uma dissimetria entre os contactos 14, 16 é introduzida escolhendo as polaridades inversas para os ímans 34 associados aos contactos 14, 16 de maneira que se um dos arcos, por exemplo o arco 44, é, num dado instante, soprado para □ local encoberto 52, o outro arco 46 é soprado para o local encoberto 54 na alternância seguinte. Qualquer que seja a polaridade da alternância no momento da abertura dos contactos 14, 16, 28 um dos arcos 44, 46 será soprado para o local encoberto favorecendo a extinção. Evita-se assim, todo o atraso no ccrte da corrente mas com um ligeiro detrimento do poder de extinção de um dos arcos 44, 46.

Os rastos de migração das raízes de arco são de preferência associados aos contactos fixos 14, 16 da maneira acima descrita, mas é claro que não se sairá do âmbito do invento se asso ciarmos estes rastos aos contactos móveis do cutelo 28 (figura 3). A inércia do dispositivo móvel é aumentada pela presença dos imanes permanentes 34, mas o funcionamento, principalmente o deslocamento das raízes de arco em direcção aos locais encobertos, que não estão em frente um do outro, fica integralmente assegurado. Só um dos contactos 30, 32 pode, por outro lado, ser equipado com um rasto de migração de arco, sendo o outro contacto um contacto normalizado ou um contacto tendo o rasto de migração da raiz de arco associado aos contactos fixos. Qualquer outra combinação é aceitável e mais particularmente a representada na figura 10, na qual o conjunto de contactos 14, 16, 30, 32 está equipado com um rasto de migração e de um íman permanente associado. A escolha dos sentidos de rotação das raízes de arco é assim apreciavelmeri te aumentada e esta escolha é efectuada em função das caracterís. ticas procuradas.

Evitando, de acordo com o invento, que os pontos quentes estejam em frente um do outro, no momento do corte, os riscos de não restabelecimento são diminutos, mas podem ainda ser mais reduzidos provendo, de acordo com um desenvolvimento do invento, um confinamento dos pontos quentes. Na variante ilustrada pela fiqu ra 9, cuja estrutura geral corresponde à apresentada nas figuras

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Brevets 1596 e 3, uma tampa 62 envolve os maciços de contacto fixos 14, 16 na vizinhança do local encoberto 52, 54. A tampa 62 define um corredor de pequena largura permitindo a penetração da raiz de arco e a sua migração para o local encoberto 52, 54 confinando os electrães emitidos pelos pontos quentes num espaço afastada dos contactos. A tampa 62 pode cobrir o contacto fixa 14, 16 não deixando subsistir senão uma fenda de penetração do arco, ou esta tampa 62 pode ser constituída por um simples écran disposto em frente dos pontos quentes. Ressalta do exposto anteriormente que o movimento de rotação do cutelo 28 introduz uma dissimetria Ç favorecendo o corte numa das alternâncias da corrente. Desvian- do os maciços de contacto fixos 14, 16 relativamente aos passada res 18, 20 como representado na figura 11, para colocar os pontos de separação de contactos 14, 28; 16, 28 e os pontos de chegada de corrente aos maciços de contacto 14, 16 em posiçães diametralmente opostas, esta dissimetria é evitada e os pontos enco bertos são atingidos qualquer que seja o sentido da corrente.

invento é, bem entendido, aplicável a outros tipos de interruptores e mais particularmente a um interruptor tendo uma caixa 10 ou cuba do tipo modular ou uma cuba metálica. 0 interruptor pode igualmente conter contactos de ligação à terra monta dos na caixa 10 e trabalhando com o cutelo 28 e os contactos 14, 16, 28 podem ser do tipo de encaixe ou de qualquer outra confipu \ ração.

Claims

REIVIN DICAÇÕES

1 - Interruptor rotativo de média tensão com caixa estanque (10), cuja face interior comporta dois contactos fixos (14, 16) diametralmente opostos, sendo cada contacto fixo susceptível de interactuar com um contacto mével (30, 32) através de uma pojn te de contactos para formar um par de contactos, sendo a dita ponte de contactos em forma de cutelo (23) girante accionada por um veio rotativo (22) de comando, que pode ocupar selectivamente uma posição de fecho na qual os dois pares de contactos (14, 30; 16, 32) são fechados e uma posição de abertura, caracterizado por, pelo menos, um dos contactos de um dos ditos pares apresentar um rasto de migração (42) da raiz (48, 50) de um arco (44, 46), dis parado no momento da abertura do par de contactos, por este rasto se estender em direcção oposta ao do outro contacto do par, para permitir o deslocamento da raiz do arco e do ponto quente associado em direcção a um local encoberto (52 , 54 ; 58) de tal mq do que os dois pontos quentes associados às duas raízes dos arcos não estão em frente um do outro e por um íman permanente (34), sq lidário do contacto com o rasto de migração ser disposto de modo a soprar o arco em direcção ao dito local encoberto (52, 54; 58) para favorecer a extinção do arco e o corte da corrente.
2 - Interruptor rotativo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por no plano de deslizamento da ponte de contactos (28), o percurso do dito rasto de migração (42) ter uma trajectó ria curva e por o íman permanente (34) estar colocado no interior do dito rasto com linhas de campo dispostas de modo a deslocar o arco na dita trajectória.
3 - Interruptor rotativo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o contacto com o rasto de migração (42) ter a forma de contacto cilíndrico de eixo paralelo ao dito veio rotativo (22) de comando e por comportar um íman permanente (34) cilíndrico alojado no interior de uma manga cilíndrica (36) condutora, constituindo a zona de contacto e o dito rasto.
4 - Interruptor rotativo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o rasto de migração ser formado pela superfície cilíndrica da dita manga (36), que se estende do lado oposto ao 67 757

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-11outro contacto do dito par, e por as superfícies planas da manga serem cobertas, pelo menos pare ial me nte, por um revestimento isa, lante (40) para impedir a formação do arco sobre essas superfíci. es planas.
5 - Interruptor rotativo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a zona de migração ser formada pela periferia das superfícies planas da manga cilíndrica (36), e por a superfície cilíndrica ser coberta, pelo menos pareialmente, por um re; vestimento isolante (56).
6 - Interruptor rotativo, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada par de contactos (14, 30; 16, 32) comportar um contacto (14, 16) equipado com um rasto de migração e com um íman permanente (34) de sopragem e por as polaridades dos ímans serem tais que os dois arcos (44, 46) são soprados durante a mesma alternância da corrente para os ditos locais encobertos (52, 54).
7 - Interruptor rotativo, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por cada par de contacto (14, 30; 16, 32) comportar um contacto equipado com um rasto de migra ção e com um íman permanente (34) de sopragem e por as polaridades dos ímans serem tais que um dos arcos é soprado para o dito local encoberto durante uma das alternâncias da corrente e □ outro arco é soprado durante a alternância inversa da corrente.

B - Interruptor rotativo, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a tampa (62) que cobre α rasto de migração na zona do dito local encoberto (52, 54) pe_r mitir a subsistência de um corredor de entrada e de passagem do arco em direcção ao local encoberto.
9 - Interruptor rotativo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por cada um dos ditos contactos estar equipado com um rasto de migração e com um íman pe_r manente.
10 - Interruptor rotativo, de acordo com qualquer das rejL vindicações anteriores, caracterizado por um dos contactos (14) de um par de contactos comportar um íman permanente (34) cilíndrico de eixo perpendicular ao plano de deslizamento da ponte de 67 757

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-12contacto (29), alojada no interior da uma manga cilíndrica ccndu tora e por o outro contacto (30) do dito par ser disposto como uma pinça da contacto indo fechar-se na posição fechada no bordo das duas faces laterais da dita manga cilíndrica.
11 - Interruptor rotativo, de acordo com qualquer das rei_ vindicações 1 a 6, caracterizado por o ponto de fixação e de entrada de corrente no contacto com o rasto de migração ser diametralmente oposto ao ponto de separação dos contactos (14, 30; 16, 32) onde se forma o arco.