PT92775B - Mecanismo de disparo para um interruptor electrico - Google Patents

Description

HOLEC SYSTEMEN EN COMPONENTEN B.V.

MECANISMO DE DISPARO PARA UM INTERRUPTOR ELÉCTRICO

A presente invenção diz respeito a um dispositivo de disparo para um interruptor eléctrico, que compreende uma cuia tra de material magnético que suporta uma armadura alongada mon tada de maneira móvel, ficando uma secção terminal da referida armadura saliente para fora da culatra, um íman permanente montado de maneira fixa, formando a armadura e a culatra um circui to magnético para manter a armadura numa primeira posição sob a influência do campo magnético do íman permanente, meios de mola que se aplicam à armadura, pelo menos um enrolamento magnético para mover a armadura electromagneticamente para uma segunda po sição, ficando a referida secção terminal da armadura mais saliente para forma da culatra na referida segunda posição do que na primeira posição, e meios bimetãlicos para mover a armadura termicamente para a segunda posição.

Um mecanismo de disparo deste tipo, baseado no chamado princípio da sucção ou impulsão da armadura, é usado, entre outras coisas, para activar electricamente o mecanismo de interrujc ção nos interruptores ou disjuntores para a protecção de instala ções de distribuição de energia eléctrica e é já conhecido da pa tente de invenção norte-americana N2 4 288 770.

Este mecanismo de disparo conhecido compreende uma cuia tra aproximadamente em forma de U, de material magnético, entre

-2cujas pernas o enrolamento ou os enrolamentos magnéticos e o Tman permanente estão montados um junto ao outro, 0 enrolamento ou os enrolamentos magnéticos têm a forma cilíndrica, podendo uma armadura do tipo mergulhante de material magnético desl£ car-se no seu interior. Com esta disposição, uma extremidade da armadura estã situada oposta ao Tman permanente, enquanto a outra extremidade, suportada por uma divisória, fica saliente pa. ra fora no lado aberto da culatra. Esta extremidade saliente e£ ta provida de um elemento de cabeça, estando uma mola de compres são montada entre o referido elemento de cabeça e a divisória ria culatra e exercendo sobre a armadura uma força dirigida para fora relativamente ã culatra. Os meios bimetãlicos que se aplicam ã armadura reagem ã temperatura ambiente na caixa de alojamento do interruptor no qual é utilizado o mecanismo de disparo.

Na posição de funcionamento normal, a armadura é manti da na primeira posição sob a influência do Tman.permanente, coji tra a força da mola de compressão, A posição da armadura pode agora ser influenciada pelo enrolamento ou pelos enrolamentos magnéticos. Para isso, o enrolamento magnético ê excitado oor meio de um circuito electrÓnico logo que, por exemplo, a corren te a supervisionar tenha excedido um valor limite orê-estabelecido. 0 campo magnético gerado exerce então na armadura uma fo£ ça oposta ã força do campo magnético permanente que actua na ar madura, mas actua no mesmo sentido que a força exercida na arma dura pela mola de compressão, Quando a força exercida na armadura pelo enrolamento magnético e pela mola de compressão for maior do que a força do Tman oermanente que actua na armadura , esta des1ocar-se-ã para a sua segunda posição. Este movimento

-3pode ser usado para actuar um mecanismo interruptor.

Se a temperatura ambiente ultrapassar um certo valor H mite, por exemplo como consequência de uma situação de sobrecarga, a armadura mover-se-a para a segunda posição através dos meios bimetãlicos. Isso significa que as correntes de sobrecarga são detectadas apenas indirectamente, através da temperatura ambiente. Na prática, a desligação de um interruptor de acordo com curvas normalizadas de corrente/tempo pode fazer-se de manej_ ra insuficientemente precisa por meio deste tipo de detecção indirecta das correntes de sobrecarga.

A patente de invenção norte-americana N9 4 731 692 tam bém divulga um mecanismo de disparo do tipo de sucção da armadu ra, disposto para ser usado num interruptor para interromper cor rentes acima de um valor limite pré-estabeleido, tais como, por exemplo, correntes de curto-circuito, Logo que a corrente a S£ pervisionar tiver excedido o valor limite pré-estabelecido, é excitado pelo menos um enrolamento magnético de tal modo que a armadura é deslocada para a segunda posição sob a influência do campo magnético assim gerado e com o auxTlio dos meios de mola e contra a influência do campo magnético do Tman permanente, em consequência do que o interruptor ê desliqado.

Porém, quando a corrente a supervisionar passa através de um condutor, por exemplo um carril condutor, situado na proximidade do mecanismo de disparo, o campo magêtico gerado por esta corrente pode tornar-se tão grande que contrabalança o campo magnético do Tman permanente e atenua mesmo este ultimo numa

-4medida tal que a armadura deslocar-se-ã para a segunda posição sob a influencia da mola de compressão antes de se ter excedido o valor limite pré-estabelecido, Para eliminar esta influência de interferência, adicionou-se um enrolamento auxiliar que compensa o campo magnético, que interfere gerando um campo magnêti_ co igualmente intenso mas oposto que auxilia a acção do Tman per manente sobre a armadura. A excitação deste enrolamento auxiliar e posta fora de serviço logo que o enrolamento magnético receber um comando de desligação através de um circuito electro nico.

Para poder funcionar desta maneira desejada, o mecanis mo de disparo está necessariamente provido de um circuito electrõnico. Porém, a utilização de um circuito electronico signifi_ ca uma subida dos custos totais do dispositivo e um aumento da susceptibilidade a avarias.

Como atrãs se descreveu, os mecanismos de disparo conhe eidos estão principalmente dispostos por forma a serem usados em interruptores para interromper correntes de circuito acima de um valor limite prê-estabelecido, Mas para as aplicações em co£ rente alternada, bã uma condição prévia importante, designadameji te o facto de a desligação da corrente particular ter oreferivel_ mente de se iniciar no instante em que se excede o valor limite prê-estabelecido, independentemente da polaridade da referida corrente. Sem medidas especiais, por exemplo sob a forma de um circuito electrónico, os dispositivos segundo as patentes de invenção norte-americanas referidas têm um funcionamento de desli_ gação dependente da polaridade. Isso significa que, em certas

-5condições, a desligação e feita incorrectamente, isto ê, quando o aumento da corrente acima do valor limite pré-estabelecido se verificar na alternância em que o sentido da corrente é contrário ao sentido da corrente para atenuar o campo magnético perm£ nente.

Na prática, as instalações de distribuição de energia eléctrica e o equipamento separado (tal como motores) têm frequeni temente de ser protegidos não sõ contra correntes de sobrecarga e/ou de curtocircuito como também outras correntes de defeito para a terra. Embora as instalações eléctricas e o respectivo equipamento possam ser protegidos por meio de dispositivos seoa rados contra estas situações de avaria, ha actualmente a necessidade, não sõ por considerações de ordem económica como também do ponto de vista da fiabilidade, de combinar as varias funções de protecção num único dispositivo, Além disso, o objectivo consiste em manter as dimensões destes dispositivos tão pequenas quanto possível de modo que as dimensões das caixas de instalação usualmente utilizadas na pratica para a montagem destes di_s positivos possam também ter dimensões limitadas, ou de modo que se possam instalar numa caixa de dimensões pre-determinadas di£ positivos no maior número possível.

Então, o objecto da presente invenção consiste, no primeiro caso, em proporcionar um mecanismo de disparo do tipo especificado no preâmbulo, que possa ser fabricado de maneira apropriada e simplesmente, Dor incorporação, conforme se desejar, de uma qualquer das funções de protecção atrãs referidas ou uma combinação de duas ou mais dessas funções de protecção ,

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e com o qual pelo menos as funções de protecção de corrente de curtocircuito e de correntes de sobrecarga sejam independentes da polaridade da corrente a supervisionar, sem a necessidade de circuitos de comando electrÓnicos, 0 dispositivo tem também de ser de construção compacta,

Segundo a presente invenção, este objectivo e consegui do se o enrolamento ou os enrolamentos magnéticos fizerem parte de um outro circuito magnético para mover a armadura para a segunda posição independentemente da polaridade de uma corrente que passe no enrolamento ou nos enrolamentos magnéticos durante o funcionamento, e se os meios bimetãlicos se dispuserem por for ma a mover a armadura electronicamente para a segunda posição,

Como consequência de uma escolha aoropriada e de um equilíbrio mutuo dos meios bimetãlicos electrotérmicôs, de intèns^ dade do iman permanente, da construção do circuito magnético e da força dos meios de mola, o mecanismo de disparo segundo a presente invenção ê particularmente apropriado para ser usado em interruptores eléctricos automáticos para proteger instalações de distribuição de energia eléctrica de acordo com curvas de corrente/tempo normalizadas,

A utilização de um outro circuito magnético num mecanismo de disparo com a armadura do tipo de sucção, segundo a ore sente invenção, para influenciar a força magnética que actua na armadura, por exemplo sob a influência da corrente a supervisio nar que passa directamente no enrolamento ou nos enrolamentos magnéticos, de tal modo que a referida armadura pode ser deslo-

cada para a sua segunda posição com o auxílio dos meios de moía, oferece a possibilidade de formas de realização nas quais Dode gerar-se uma força magnética que actua directamente na armadura por meio desse outro circuito magnético, ou de formas de realização nas quais o campo magnético do íman permanente que actua na armadura pode ser influenciado por meio do outro circuito magnético. No seguimento, estas formas de realização são desi£ nadas como baseadas no principio activo ou no passivo, respectivamente. E claro que são possíveis combinações dos dois princípios.

Em geral, um dispositivo de disparo baseado no princí. pio passivo pode ter uma concepção compacta mas, por outro lado, é mais sensível âs influências magnéticas exteriores. Um disp£ sitivo de disparo baseado no principio activo é muito menos seji sível ãs influências magnéticas exteriores mas, em geral, no que respeita as dimensões, tera uma construção de maiores dimeji sões .

Numa forma de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção, com base no principio activo, o outro circuito magnético compreende uma outra culatra de material magnético contendo a referida secção terminal da armadura, fundindo-se a extremidade da referida secção terminal com um elemento de cabeça com resistência magnética maior do que a da armadura, ficando esse elemento de cabeça saliente de uma face da outra culatra para o lado de fora, estando a referida extremidade situada, na primeira posição da armadura, a uma certa distância da face da outra culatra através da qual fica saliente o elemento

t «e de cabeça e estando o enrolamento ou os enrolamentos magnéticos dispostos em torno da secção terminal da armadura.

Na primeira posição da armadura, a secção terminal e o elemento de cabeça, juntamente com a outra culatra, formam um oij tro circuito magnético com uma resistência magnética maior do que a do circuito magnético de que faz parte o Tman permanente. Isto significa que, na referida secção terminal da armadura, não hã qualquer campo magnético, ou ha um campo magnético pequeno desprezável, proveniente do Tman permanente. Contudo, sob a Tji fluência de uma corrente eléctrica que passe pelo enrolamento ou pelos enrolamentos magnéticos, gera-se um campo magnético no outro circuito magnético, tentando esse campo magnético fechar-se através da culatra e da extremidade da armadura. Independentemen te da polaridade deste campo magnético, ele exerce portanto uma força no sentido da face da outra culatra através da qual fica saliente o elemento de cabeça para fora, na secção terminal da armadura. Se esta força magnética for maior do que a força ma£ nêtica originada no Tman permanente e actuando na armadura, gera-se uma força resultante que actua na armadura, em consequêji cia do que a referida armadura se desloca, também sob a influêji cia dos meios de mola, para a sua segunda posição.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, obtêm-se uma construção geometricamente compacta combi_ nando as duas culatras numa unidade estrutural única, tendo cada uma das culatras uma secção transversal com uma forma em U aber to, ou com uma forma em 11 fechado ou substancialmente fechado , São combinações apropriadas, entre outras, aquelas em que as

duas culatras, como um todo, tem secções transversais substancialmente em forma de U, de S, de E de 8 ou de 9, estando duas das suas faces adjacentes providas com uma abertura de passagem para a armadura.

Embora as construções deste tipo possam assim ser constituídas por duas culatras separadas, ainda numa outra forma de realização da presente invenção, as duas culatras são integradas de modo a formar um todo único. Formando as duas culatras como um todo único evita-se um certo número de problemas de construção relativamente a fixação de culatras separadas, ao alinhamer^ to dos furos de introdução da armadura e a prevenção de existêji cia de intervalos de ar entre as superfícies de contacto das cjj 1 atras.

A fim de permitir também que os meios bimetalicos actuem no elemento da cabeça da armadura, nestas formas de realização do dispositivo segundo a presente invenção, nas quais o elemento bimetalico pode ser, por exemplo, do tipo de aquecimento directo pela corrente a proteger, ou uma corrente cuja intensidade é dela derivada, que passa directamente no próprio elemento bimetãH co, é vantajoso fazer o elemento da cabeça de plástico. Por este meio consegue-se obter quer um bom isolamento eléctrico quer a elevada resistência magnética pretendida.

As características térmicas do dispositivo de disparo podem variar-se, entre outras coisas pela variação da distância entre o elemento da cabeça e os meios bimetalicos que nele actuam. Numa forma de realização da presente invenção que ê

apropriada para este fim, o elemento da cabeça e a armadura são fixadas de tal modo que se ajustam parcialmente uma na outra . Uma construção deste tipo oferece possibilidades de ajustamento flexíveis. Do ponto de vista da tectnologia da montagem, são vantajosas neste contexto as ligações por perno/furo e por par£ fusos .

Consegue-se um bom guiamento e um bom suporte da referida secção terminal da armadura e do elemento de cabeça numa outra forma de realização ainda da presente invenção montando uma manga de material não condutor magneticamente em torno da re ferida secção terminal da armadura e da parte do elemento da c£ beça contida na outra culatra, estendendo-se as extremidades da referida manga por furos de passagem da outra culatra para a armadura, ficando o enrolamento ou os enrolamentos magnéticos colocados em torno da referida manga.

Numa forma de realização do dispositivo de disoaro segundo a presente invenção, baseada no referido princToio passivo para mover a armadura para a segunda posição, o outro circui. to magnético compreende pelo menos dois ramos separados um do oi£ tro magneticamente, de material condutor magneticamente, estando o outro circuito magnético ligado magneticamente em série com o primeiro circuito magnético e sendo o par ou os pares de ramos envolvidos pelo enrolamento ou pelos enrolamentos magnéticos de tal modo que os ramos ficam magnetizados em oposição um em rela ção ao outro por uma corrente eléctrica que passa durante o fu£ cionamento no enrolamento ou nos enrolamentos magnéticos, de mo. do que o campo magnético resultante que actua na armadura torna-1 1 -ζ

-se menor do que o campo magnético do Tman permanente que nela actua, para mover a armadura para a segunda posição, funcionamento deste dispositivo pode compreender-se da seguinte maneira: suponhamos que a armadura toma a sua primeira posição sob a influência do campo magnético do Tman perma_ nente e contra a acção dos meios de mola. Para levar a armadura para a sua segunda posiçãe por meio dos meios de mola, o campo magnético no circuito magnético total terã de ser conveni entemeji te amortecido. 0 Tman permanente e escolhido de tal modo que os ramos separados magneticamente do segundo circuito são pré-magne tizados até muito proximo, ou até certo ponto entrando nele, do seu domTnio de saturação. Admitindo que os ramos tem caracterTs^ ticas magnéticas idênticas e estão enrolados da mesma maneira , a amplificação do campo magnético pela corrente eléctrica no en rolamento ou nos enrolamentos magnéticos num dos ramos sera, em consequência das conhecidas caracterTsticas de magnetização não lineares do material magnético na transição para o domTnio de saturação, menor do que a atenuação do campo efectuada ao mesmo tempo no outro ramo. Por consequência, havera em suma uma atenuação nTtida de campo do campo magnético no outro circuito macj nêtico, independentemente da polaridade da corrente eléctrica no instante considerado. Como os dois circuitos magnéticos estão ligados magneticamente em série resulta uma atenuação independente da polaridade desejada do campo magnético no primeiro circuito magnético.

De salientar que o pedido de patente de invenção europeia N° Q 073 002 divulga um dispositivo de disparo para um in terruptor elêctrico, do tipo designado de armadura articulada , no qual e utilizado também o principio passivo para mover a armadura articulada, por meios el ectromagnéti cos, independen temen_ te da polaridade. No que respeita a concepção e ãs caracteristicas, a construção da armadura articulada difere grandemente da construção da armadura de sucção segundo a presente invenção, A combinação das vãrias funções de protecção, que constitui o obje£ to principal da presente invenção exige modificações significat/ vas na construção dos dispositivos de disparo do tipo da armad£ ra articulada. Isso porque o movimento de rotação da armadura não permite uma acção directa na armadura de, por exemplo, um ou mais enrolamentos magnéticos como no dispositivo de disparo com armadura do tipo de sucção. Portanto, a construção da armadura articulada não oferece aos especialistas na matéria qualquer b£ se para atingir os objectivos da presente invenção e nos quais ela se baseia.

Numa forma de realização vantajosa da presente invenção, que ê simples do ponto de vista da tecnologia da montagem, do dispositivo de disparo, baseada no principio passivo, o outro circuito magnético é formado por pelo menos uma abertura feita na culatra, formando as secções da culatra adjacentes a esta ou estas aberturas o par ou os pares de ramos separados uns dos o£ tros magneticamente,

Em vez de montar os ramos mutuamente separados magneti camente na própria culatra, isso pode também fazer-se, com um a£ mento da liberdade de dimensionamento do dispositivo de disparo segundo a presente invenção, formando o par ou os pares de ramos

mutuamente separados magneticamente do outro circuito magnético em pelo menos um corpo de material magnético situado na direcção longitudinal da armadura. 0 material magnético deste corpo pode, por exemplo, ter uma composição diferente e características diferentes das do material da culatra e/ou da armadura.

Numa forma de realização da presente invenção baseada no que foi exposto e que funciona bem na prática, o corpo ou os corpos são corpos substancia 1 mente em forma de barra e têm pelo menos uma abertura que se estende na direcção radial, de modo que as secções do corpo ou dos corpos adjacentes ã abertura ou ãs aberturas, vistas na direcção longitudinal, formam o par ou os pares de ramos mutuamente separados magneticamente.

Verificou-se que, se se escolherem aprooriadamente a intensidade do iman permanente e as dimensões dos ramos mutuamente separados magneticamente, pode ser suficiente um único ejn rolamento magnético constituído por uma sõ espira. Se o dimensionamento for apropriado, um enrolamento magnético constituído por uma ou poucas espiras pode também ser suficiente nas formas de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção baseadas no princípio activo. 0 enrolamento magnético pode por conseguinte ser incorporado directamente no circuito a proteger e pode ser feito com um fio de uma espessura tal que não há o risco de libertação não permitida de calor ou qualquer acção de força em consequência de um curtocircuito que surja no circuito de corrente (alternada) a proteger. Uma outra vantagem reside no facto de, com um enrolamento magnético constituído por uma ou poucas espiras, poder preservar-se a dimensão compacta do dis-

positivo de disparo, mesmo quando se usarem vários- enrolamentos magnéticos para a protecção de circuitos de corrente alternada polifasica. £ claro que deve fornecer-se uma fracção representativa da corrente ou das correntes a supervisionar ao enrolameri to magnético, usando, por exemplo, um ou mais transformadores de corrente.

Como jã foi indicado atrãs, hã também necessidade na praticai de interruptores que tornem as instalações eléctricas inactivas em resposta ã ocorrênciade correntes de defeito para a terra. Em geral, as correntes de defeito para a terra são de tectadas por meio de um transformador de núcleo toroidal, sendo o sinal detectado, depois de processado se for necessário, usado para activar um interruptor elêctrico.

Para actuar um interruptor elêctrico sob a influência de um tal sinal de detecção independente da polaridade ou de um sinal dele derivado, uma forma de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção estã provido com um outro enrolamento magnético, colocado em torno da armadura e no interior de uma culatra, para atenuar magneticamente o camoo magnético do Tman permanente no primeiro circuito magnético por uma outra corrente eléctrica, para deslocar a armadura para a segun da posição.

Como no dispositivo de disparo segundo a presente inven ção este outro enrolamento magnético ê tudo o que esta colocado em torno da secção da armadura do primeiro circuito magnético , é possível, sem aumentar as dimensões geométricas do dispositivo

-15de disparo, proporcionar este outro enrolamento magnético com um número de espiras tal que apenas seja necessária uma corrente eléctrica relativamente pequena para gerar um campo magnético com a intensidade desejada, Isso tem a vantagem de poderem usar-se componentes electrõnicos de pequenas dimensões (eléctri cas) no circuito de processamento para tornar a detecção do sinal independente da polaridade,

Como ja se descreveu atrãs, o dispositivo de disparo se gundo a presente invenção está provido de meios bimetalicos para a activação electromagnética da armadura, Numa forma de realiza ção vantajosa do dispositivo de disparo segundo a presente inven ção, os meios bimetalicos compreendem pelo menos um elemento bi_ metálico electrotérmico alongado, estando uma das extremidades do referido elemento bimetãlico fixada na culatra e sendo a outra extremidade susceptivel de se aplicar de maneira movei livremente na secção terminal saliente para fora da armadura ou no elemento de cabeça, para mover a armadura para a segunda posição, durante o funcionamento,

A construção alongada do elemento bimetãlico tem um cer. to número de vantagens. Especificamente, verificou-se que, quanto maior for então o comorimento do elemento bimetãlico, me nor sera a quantidade de energia eléctrica necessária para rea lizar o deslocamento exigido do referido elemento para mover a armadura. Por outras palavras, o dispositivo de disparo pode ser activado por correntes de sobrecarga relativamente baixas, Depois de ter sido eliminada uma corrente de sobrecarga, por exemplo pela sua desligação, um elemento bimetãlico alongado

-16arrefecera suficientemente depressa, tomando a sua posição inicial, de modo que o dispositivo de disparo pode ser rearmado, por exemplo manualmente. No caso em consideração isso significa portanto que a armadura regressa ã sua primeira posição.

Numa outra forma de realização do dispositivo de dispa ro segundo a presente invenção, baseada na anterior, o elemento ou os elementos bimetãlicos alongados estão colocados de tal mo do que o seu eixo longitudinal faz um ângulo agudo com o eixo longitudinal da armadura alongada. Como consequência desta di£ posição inclinada, podem usar-se elementos bimetãlicos relativa, mente compridos, com as vantagens mencionadas. Outras formas de realização práticas com as quais podem utilizar-se elementos bimetãlicos relativamente compridos estão indicadas na descrição das formas de realização.

Os meios bimetãlicos podem ser do tipo de aquecimento directo ou de aquecimento indirecto, 0 tipo de aquecimento indirecto tem a vantagem de, quando o dispositivo de disparo estã em utilização, por exemplo num sistema de corrente alternada p£ lifãsica, os elementos bimetãlfcos poderem ser providos de um certo numero de elementos calefactores igual ao numero de fases,

As instalações de distribuição de energia eléctrica compreendem geralmente uma linha de alimentação â qual são 1ig£ das vãrias linhas denominadas linhas de grupo, A instalação co mo um todo é protegida por um fusível denominado fusível princi_ pal , incorporado na linha de alimentação, e um fusível de grupo incorporado em cada linha de grupo. Se for necessário, o grupo de linhas separado pode ser de novo dividido em sub-grupos, com fusíveis de sub-grupo. Como, no caso de uma avaria numa instalação, apenas deve operar o fusível mais próximo antes do local da avaria, entre outras coisas estabelece-se uma série normalizada de intensidades de correntes nominais a proteger, a fim de poder obter-se a desejada seiectividade das desligações.

Ambas as formas de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção, as baseadas no princípio activo e as baseadas no princípio passivo, podem, de acordo com uma O£ tra forma de realização, ser ajustadas apropriadamente para re£ gir a intensidadesde corrente nominal diferentes mediante a colocação de uma derivação de material magnético entre a armadura e o íman permanente para influenciar o campo magnético no primeiro circuito magnético.

Ajustando convenientemente essa derivação magnética, o dispositivo de disparo pode não so ser ajustado para funcionar com intensidades de corrente diferentes como também ê possível compensar, de maneira simples, desvios resultantes de tolerâncias de fabrico. Numa forma de realização relativamente simples, a derivação magnética é uma placa montada com possibilida de de se mover.

Ê claro que o dispositivo de disparo pode também ser ajustado para diferentes intensidades de corrente, aumentando ou reduzindo o número de espiras do enrolamento magnético. No caso do dispositivo de disparo segundo a presente invenção baseado no

principio activo ha também uma outra possibilidade especial para o ajustamento, mediante o aumento ou a redução da distância entre a armadura e a face da outra culatra situada ao lado do elemento de cabeça da referida armadura.

dispositivo de disparo sequndo a oresente invenção proporciona assim um dispositivo no qual podem obter-se as refe ridas três funções de protecção, combinadas de uma maneira estru turalmente simples e compacta, enquanto, ao mesmo tempo, hã a li_ berdade de incorporar apenas uma ou mais funções e escolher entre o referido princípio activo e/ou o orincipio passivo.

Varias normas nacionais e internacionais contêm directrizes extensivas para os interruptores de protecção nas instalações eléctricas. Especificamente , os valores da corrente e o tempo de desligação associado são fixados dentro de limites específicos. Uma outra vantagem do dispositivo de disparo segundo a presente invenção reside no facto de, com este dispositivo, poderem proporei onar-se interruptores de protecção para instala^ ções eléctricas que, entre outras, satisfazem a norma europeia CEE 19 Specification for miniature power switches (disjuntores automáticos). Os requisitos revistos relativamente âs carac terísticas de desligação dos interruptores de orotecção estabel£ eidos na redacção dos regulamentos TEC 898 da Comissão Electrotêcnica Internacional podem também ser satisfeitos sem qualquer problema pelo dispositivo de disparo segundo a presente invenção.

Por conseguinte, a presente invenção refere-se ainda a

-19um interruptor eléctrico que possui una caixa de alojamento pro vida de pelo menos dois contactos, um sistema de molas e meios de actuação para levar o par ou os pares de contactos para uma ou para a outra posição sob a influencia da acção do sistema de molas, compreendendo os referido meios de actuação um dispositivo de disparo segundo a presente invenção.

Descreve-se a seguir com mais pormenor a presente invenção, com referência a formas de realização preferidas do di£ positivo de disparo e aos desenhos anexos, sendo também indicadas outras vantagens e formas de realização do dispositivo. Os componentes que têm uma função semelhante e a mesma forma têm em todas as figuras os mesmos numeros de referência. Nos desenhos anexos, as figuras representam:

A fig. 1, um esquema de uma instalação de distribuição de energia eléctrica monofásica convencional , com quatro grupos de saída;

A fig. 2, um gráfico, numa escala logarítmica, de varias curvas corrente/tempo, de interruptores automáticos para instalações de distribuição de energia eléctrica;

As fig, 3a e 3b, esquematicamente, duas vistas de uma forma de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção, baseada no principio activo;

As fig. 4A a 4c, esquematicamente, três vistas de uma forma de realização preferida do dispositivo de disparo segundo

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a presente invenção, baseada no princípio passivo;

A fig. 5, esquematicamente, em perspectiva, numa escala maior, um pormenor da forma de realização segundo a fig. 4 , com um enrolamento magnético montado;

A fig. 6, uma curva do ciclo de histerese do material magnético; e

A fig. 7, esquematicamente, em perspectiva, um corpo separado com dois ramos separados magneticamente.

A fig. 1 representa um esquema de uma instalação de di£ tribuição de energia monofásica convencional, por exemplo para ligações domésticas. Nos meios de comutação e distribuição, colocados numa caixa de instalação (1 ) , a energia eléctrica ê fo£ necida a partir de um cabo de entrada (2), através de um fusível (3) e de um contador do consumo (4) para um barramento de distribuição (5).

Um interruptor automático geral (6) está incorporado entre o barramento de distribuição (5) e o contador de consumo (4). Neste exemplo, o barramento de distribuição (5) estã divi_ dido em quatro grupos de saída (7), (3), (9) e (10), nos quais são ligadas as cargas eléctricas, Entre o barramento de distri_ buição (5) e cada um dos grupos de saída (7), (8), (9) e (10) estã incorDorado, respectivamente, um interruptor automático (11),(.12), (13) e (14), de maneira amovível, para proteger os grupos de saída contra correntes de curtocircuito e de sobrecar

-21ga não permitidas. Os interruptores automáticos (11) , (12) e (13) estão alem disso providos de um disDOsitivo de detecção , respectivamente (15), (16) e (17), de correntes de defeito para a terra.

Na pratica, os interruptores automáticos consistem, em geral, em um ou mais pares de contactos, um sistema de molas acoplado aos mesmos e meios de actuação para levar os pares de contactos ã posição fechada ou aberta, sob a influencia da acção do sistema de molas. 0 sistema de actuação pode, em geral, ser activado por meios e1ectromagnéticos, por meios térmicos ou manualmente. Utilizam-se geralmente transformadores de núcleo toroidal para detectar as correntes de defeito para a terra , formando cada uma das linhas de ida e volta da instalação electrica uma espira do primário. Uma diferença entre as correntes nos dois fios da origem a geração de uma corrente num enrolameji to secundário do transformador de núcleo tiroidal, fornecendo esta tensão um sinal de desligação aos meios de actuação do interruptor automático.

Quando se verificar uma avaria que exija a desligação do fornecimento de energia num grupo de saída da instalação elé£ trica, é evidentemente desejável que seja actuado apenas o inte£ ruptor automático que, visto do lado da alimentação de energia , estã mais próximo do local da avaria. Para conseguir esta selectividade das desligações, é necessário que os fusíveis ligados em série estejam sintonizados mutuamente no que respeita ãs caracteristicas de desligação dos mesmos, Em algumas instalações eléctricas tais correntes de curtocircuito elevadas podem ocorrer de modo que, por exemplo, os contactos de um interruptor automático fundam e fiquem solidamente unidos antes de o mecanis mo de desligação reagir. Para evitar isso, incorpora-se geralmente o fusível (3) do lado do fornecimento de energia da inst£ lação electrica.

Como consequência de correntes de sobrecarga, oode veH ficar-se uma libertação de calor tal nos condutores eléctricos e nos meios de combustão de uma instalação electrica que, por exemplo, possa verificar-se um incêndio. Isso resulta do facto de, conforme a capacidade calorífica dos condutores eléctricos, a transferência de calor dos condutores para o meio ambiente e para a superfície do revestimento dos condutores, dar origem a uma certa elevação da temperatura devido a corrente que passa nos condutores. Abaixo de uma intensidade de corrente especifi_ ca, designada por intensidade de corrente nominal, não se verifi_ cara o aquecimento inadmissível do ambiente, As correntes de so brecarga, isto é, as correntes com uma intensidade superior ã intensidade de corrente nominal, podem, no entanto, com o correr do tempo, provocar um aquecimento inadmissível dos condutores eléctricos e do seu ambiente envolvente, E evidente que quanto mais elevadas forem as correntes de sobrecarga mais rapidamente se verificara a subida da temperatura, As correntes de curtocircuito são em geral sempre inadmissíveis e tem de ser des1i g£ das tão rapidamente quanto possível,

A fig. 2 representa curvas de corrente/tempo, também designadas por curvas de desligação, de interruptores automáticos do tipo L e U segundo a Norma Europeia CEE19, Nestes grãfi

cos, a intensidade da corrente Γ esta marcada no eixo horizontal e o tempo t durante o qual é admissível esta corrente esta marca do no eixo vertical. A Norma 19 da CEE reconhece um primeiro li mite de corrente (A) para o qual o interruptor automático nao de_ ve reagir durante 1 hora, sendo este primeiro limite também designado por corrente de não disparo T_nt, e um segundo limite de corrente B para o qual o interruptor automático tem de reaqir dentro de 1 hora, sendo este segundo limite também designado por corrente de disparo Γ_t. Esta Norma da CEE especifica assim uma faixa dentro da qual o interruptor automático tem de disparar.

A parte curva dos gráficos é a zona na qual a desligação se verifica como consequência de correntes de sobrecarga (zona de desligação térmica). A parte da direita descendente do gráfico e a zona na qual a desligação se verifica como conse quência de correntes de curtocircuito (zona de desligação magné tica). Os interruptores automáticos do tipo L estão ODtimizados para a elevação de temperatura nos condutores eléctricos. Os in_ terruptores automáticos do tipo U são geralmente usados para a protecção de equipamentos.

l evidente do que se disse anteriormente que os meios de actuação de um interruptor elêctrico para a protecção de instalações elêctricas de distribuição de energia eléctrica têm de poder reagir, de uma maneira que pode ser ou não ser orê-determi_ nada, a três tipos de situações de avaria, isto e:

a. correntes de sobrecarga relativamente baixas, b correntes de s-obrecarga rei ativamente elevadas e

-24( correntes de curtocircuito,

c. correntes de defeito para a terra.

Na pratica, as situações de avaria indicadas em a) e b) são frequentemente jã supervisionadas por meio de um dispositivo combinado único, enquanto a função mencionada em c) é optativa neste caso. Surgem porem situações em que é necessário supervisionar apenas uma ou duas das referidas situações de avaria.

As fig. 3a e 3b representam esquematicamente duas vistas de uma forma de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção para activar o mecanismo de comutação do i_n terruptor sob a influência das situações de avaria atras meneio nadas .

A fig. 3a é uma vista de lado, parcialmente em corte transversal, de uma forma de realização do dispositivo de dispa_ ro com base no princípio activo, que possui uma culatra (18) com a forma aproximada de um S, de material magnético, tal como ferro macio, aço e similar, com pernas (19), (2Q) e (21) parale las entre si. Um íman permanente (22), por exemplo feito de ferroxdure , estã colocado entre as duas pernas (20) e (21).

Os polos norte e sul do íman permanente (22) estão indicados respectivamente por N e S. Uma armadura (23) em forma de barra, de material magnético, por exemplo de ferro macio ou aço, esta colocada de modo a poder mover-se suportada no prolongamento do eixo magnético do íman permanente (22). As pernas adjacentes (19) e (20) estão providas com aberturas de passagem de tal modo

que a armadura (23) pode mover-se através das mesmas.

A armadura (23) e o Tman permanente (22) são mantidos entre as pernas (20) e (21) da culatra (18) por um corpo de suporte (24), que se adapta ãs formas respectivas. 0 corpo de S£ porte (24) pode vantajosamente ser feito de plástico, podendo as pernas da culatra ser igualmente parcialmente envolvidas de modo que o corpo de suporte (24) toma uma posição fixa relativ^ mente ã culatra (18). Para maior clareza, a secção do corpo de suporte (24) entre as pernas da culatra estã representada em corte transversa 1.

elemento de cabeça (25) cilTndrico estã fixado na e£ tremidade da armadura (23) que estã voltada para o lado oposto ao do Tman permanente (22), tendo este elemento de cabeça (25) um batente (26) e estando uma mola de compressão (27) montada entre este batente (26) e a face da perna (19) voltada para fora. Para maior clareza, a mola de compressão (27) esta também representada em corte transversal. Na extremidade afastada do batente (26), o elemento de cabeça (25) estã provido de um prolongamento em forma de cavilha (28), que se ajusta num furo (29) na direcção longitudinal da armadura (23), As várias caracterTs^ ticas estão representadas na figura a tracejado. 0 elémento de cabeça (25) estã fixado na armadura (23) através da extremidade (28) em forma de cavilha no furo (29). 0 elemento de cabeça (25) tem de ser feito de um material, por exemplo de plástico, que te nha uma resistência magnética maior que a da armadura (23),

E por si evidente que, para fixar o elemento de cabeça

-26(25) na armadura (23), é também possível, em vez de fazer um furo na armadura (23), fazer um furo no elemento de cabeça (25) em cujo interior se ajusta uma extremidade em forma de cavilha da armadura (23). Podem ainda usar-se outros processos de fixação, tais cómo, por exemplo, a colagem ou a utilização de uma li gação roscada.

Um enrolamento magnético (30) esta montado em torno da armadura (23) entre as Dernas (19) e (20) da culatra (18). Para maior clareza, este enrolamento magnético (30) estã também repre sentado em corte transversal e, além disso, não estão reoresentadas as suas extremidades de ligação. Se for necessário, pode montar-se uma manga (53) de material não magnético, ou de material com uma baixa permeabilidade magnética, em torno da armadiJ ra (23) entre as pernas (19) e (20), como estã indicado a traço-ponto na figura. 0 enrolamento magnético (30) fica então disposto em torno da manga (53). Deixando que as extremidades da monga (53) se estendam para o interior das aberturas de Dassagem respectivas nas pernas (19) e'(20) da culatra (18), obtém-se um bom guiamento e um bom suporte de armadura (23) e do elemento de-cabeça (25) .

Além disso, monta-se uma placa de derivação (31) de ma. teria! magnético que pode mover-se paralelamente ã perna (21) , entre o íman permanente (22) e a extremidade da armadura (23) oposta ao referido íman. A placa de derivação (31) pode ser de£ locada aproximando-se e afastando-se do lado da base (32) da culatra que liga as suas oernas (20) e (21).

íman permanente (22), a placa de derivaçao (31), a

-7.Ίsecção da armadura (23) situada entre as pernas (20) e (21), bem como as próprias pernas (20) e (21), e o lado da base (32) da cj£ latra formam um primeiro circuito magnético. As pernas (19) e (20) e a secção da armadura (23) que é envolvida pelo enrolameji to magnético (30) formam um segundo circuito magnético.

Além disso, uma extremidade de um elemento bimetãlico (33) em forma de L, estã fixada no lado da base (32), estando a outra extremidade livre do referido elemento bimetãlico situada entre a perna (19) da culatra (13) e o batente (26) do elemento da cabeça (25) da armadura (23),

A fig. 3b mostra a vista de cima da forma de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção, represen tado numa vista de lado na fig. 3a. A partir desta figura ê possível ver claramente que a secção alongada do elemento bimetãlico (33) faz um angulo agudo 0/ com o eixo longitudinal da armadura alongada £23), Como jã se mencionou, a disposição inclinada do elemento bimetãlico (33) oferece a possibilidade de trabalhar com elementos maiores do que no caso de o elemento bi_ metálico estar colocado no alinhamento da armadura. Quanto mais comprido for o elemento bimetãlico menor sera a energia suficier^ te para proporcionar uma deflexão desejada, o que significa um aumento da sensibilidade ãs correntes de sobrecarga. Ao mesmo tempo, é maior a superfície de arrefecimento do elemento bimetã lico, em consequência do que este elemento volta mais rapidameji te ã sua posição original, como se mostra na fig, 3, depois de uma deflexão, Por conseguinte, depois de uma situação de sobre? carga térmica, o interruptor que foi desligado pelo dispositivo

-28de disparo pode ser de novo ligado mais rapidamente.

E claro que são possíveis outras disposições diferentes das re presentadas para permitir usar elementos bimetãlicos mais compri dos. Assim, o elemento bimetãlico (33) pode também ser fixado desviado lateralmente relativamente ao eixo longitudinal da arma, dura (23), para o lado da base (32) da culatra. Numa tal disposição excêntrica, a secção do elemento bimetãlico (33) que ê dobrado no sentido da armadura (23) pode ser mais comprida do que quando o elemento bimetãlico (33) estã situado paralelamente ao eixo da armadura (23). E também possível fixar o elemento bimetãlico (33) no lado da base (32) da culatra num lado adjacente ao eixo longitudinal da armadura (23) e permitir que a extremidade do elemento bimetãlico (33) no outro lado do eixo longit£ dinal da armadura (23) se encoste ao batente (26) do elemento da cabeça (25) .

elemento bimetãlico (33) representado ê do tipo denominado de aquecimento indirecto, estando o elemento bimetãlico provido de um elemento calefactor separado, sob a forma de um enro lamenta calefactor (54) de fio de resistência, que estã representado em corte transversal, e que estã incorporado no circuito a proteger ou ao qual é fornecida uma outra corrente proporcional ã corrente que se pretende proteger, Para as aplicações polifãsicas, podem utilizar-se vários elementos bimetãlicos ou um elemento bimetãlico com vãrios elementos cal ef actores. E cia. ro que, em vez de elementos bimetãlicos aquecidos indirectamente, é também possível usar os elementos bimetãlicos designados de aquecimento directo, caso em que o elemento bimetãlico estã

provido na vizinhança das suas extremidades de fios de ligação condutores da electricidade flexíveis (não reoresentados).

Na fig, 3a, o dispositivo de disparo estã representado na sua primeira posição, na qual a armadura (23) esta situada contra a placa de derivação (31) sob a influência da força magnética do íman permanente (22) através do primeiro circuito magnético. Como pode ver-se claramente na fig, 3a, a outra extremidade da armadura (23) estã situada a uma certa distância da face da perna (19) voltada para a perna (20), Devido â resistência magnética relativamente elevada formada pela cabeça da armadura (25), não hã substancialmente qualquer campo magnético proveniente do Tman permanente (22) no segundo circuito magnéti co .

Uma corrente eléctrica que passe através do enrolamento magnético (3Q) produzirá um campo magnético no segundo circuito magnético, que tenderá a fechar-se através da secção da armadura (23) com o furo (29) e as pernas (19) e (20). Independentemente da polaridade do campo magnético, exercer-se-ã uma força magnética na armadura (23) no sentido da perna Cl 9) para fechar magneticamente o segundo circuito magnético, Se a corrente no enrolamento magnético (30) ultrapassar um valor de limiar prê-determinado, no qual a referida força que actua na armadura é maior do que a força nela exercida pel o íman permanente (22) no primeiro circuito magnético, a armadura (23) sera afastada da placa de derivação (31) e serã deslocada para mais além, sob a influência da mola de compressão (27), para a sua segunda posição, ficando então o elemento da cabeça (25) mais saliente oara fora do que o representado na fig, 3, Neste caso, o movimento da armadura (23) ê, como se pretende, independente do sentido da corrente através do enrolamento magnético (30) e é portanto apropriado para ser actuado directamente por uma corrente alter nada .

No caso dos sistemas polifasicos, podem evidentemente dispor-se vários enrolamentos magnéticos (30) entre as pernas (19) e (20) da culatra (18), 0 valor de limiar acima do qual a armadura (23) é deslocada através do campo magnético no sequndo circuito magnético depende, entre outras coisas, da força da mo la de compressão (27), da intensidade do iman permanente (22) , do material magnético usado para a culatra (18) e para a armadjj ra (23) e da resistência magnética no segundo circuito magnético .

Esta resistência magnética ê determinada pelo material de que e feito o elemento de cabeça (25) e pela distância entre a face da perna (19) voltada para dentro e a extremidade da armadura Q23) que lhe e oposta. Se o elemento de cabeça (25) e a armadura (23) estiverem ligados um a^- outra, por exemplo por uma rosca, ê simples fazer variar a distância entre a perna (19) e a extremidade oposta da armadura (23) e portanto a resistência magnética do segundo circuito magnético e por conseguinte o valor do limiar.

Pode realizar-se uma variação relativamente simples do valor do limiar utilizando a placa de derivação (31), por meio da qual pode inf1uenciar-se o campo magnético no primeiro cir-31cuito magêtico. Se a placa de derivação (31) for deslocada mais no sentido do lado da base (32) da culatra (18), a força de atracção exercida na armadura (23) diminui e por conseguinte o dispositivo de disparo apresenta características de excitação mo dificadas. Com o auxílio da placa de derivação (31), podem com pensar-se os desvios de tolerância de uma maneira simples, ou o dispositivo de disparo pode ser ajustado para reagir a uma inte£ sidade de corrente nominal específica, por exemplo para conseguir a selectividade, mencionada na introdução, entre os sucessivos interruptores automáticos colocados num circuito,

Como jã foi mencionado, o ajustamento para a intensi^ dade de corrente nominal pode também ter lugar variando o numero de espiras do enrolamento magnético (30) e/ou a distancia en. tre a perna (19) e a extremidade oposta da armadura (23).

A força magnética que actua na armadura (23) no primeiro circuito magnético pode além disso também ser ajustada adaptando a secção transversal da armadura (23) situada no primeiro circuito magnético. Na fig, 3a, a extremidade da armadura (23) junto da placa de derivação é de secção transversal reduzida, com a consequência de que, na primeira posição, a armadura estã praticamente saturada magneticamente nesta posição sob a influeji cia do íman permanente, A chamada colagem da armadura pode ser evitada arredondando (não representado) apropriadamente a extremi dade s.i tuada oposta â placa de derivação (31) ou dando â placa de derivação (31) uma secção transversal não uniforme.

Também para deslocar a armadura (23) sob a influência

4*

-32de uma corrente de defeito para a terra detectada, pode colocar-se um outro enrolamento magnético em torno da armadura entre as pernas (20) e (21) da culatra (18), Ná fig, 3a, estã indicado a tracejado, esquematicamente, um outro enrolamento magnético (34) para este fim. Como jã foi mencionado na introdução, uma dj ferença indesejada entre a corrente de fase e a corrente igual' a zero é em geral detectada por um transformador com núcleo toroidal, estando o sinal detectado disponível, por exemplo, sob a forma de uma corrente contínua, Esta corrente contínua é então fornecida ao outro enrolamento magnético (34) de tal modo que o campo magnético fornecido pelo íman permanente (22) no pri meiro circuito magnético é enfraquecido e a armadura (23) pode portanto deslocar-se sob a influência da mola de compressão C27).

As correntes de sobrecarga que são permitidas durante algum tempo sem o risco de sobreaquecimento da instalação e1éc_ trica são detecdadas sob a influencia da acção do elemento bime tãlico (33). Este elemento bimetalico (33) estã disposto de tal modo que, ao aquecer, a extremidade livre flecte no sentido do batente (26) do elemento de cabeça (25) da armadura. Por este meio, o primeiro circuito magnético serã interrompido no decurso do tempo e a armadura (23} deslocar-se-ã para a segunda posição sob a influência da mola de compressão (27), Como o elemento bi_ metãlico (33) apenas tem de fornecer a força necessária para interromper o primeiro circuito magnético, este elemento pode ter uma construção ligeira, isto é, com uma massa reduzida.

A fim de evitar passagens indesejadas de corrente no ca

-33-χ ζ

so dos elementos bimetãlicos do tipo de aquecimento directo, e necessário que cada um dos elementos bimetãlicos (33) se enco£ te mutuamente e, isolado electricamente, ã armadura, Para isso, o

por exemplo, o batente (26) pode ser feito de um material isolar^ te elêctrico ou, pode ser dotado de um revestimento apropriado de material isolante elêctrico, Ê claro que a extremidade livre do elemento bimetalico (33) pode também estar provida de meios isolantes electricos apropriados para aplicação ao batente (26), Além disso, a fixação do elemento bimetalico (33) na culatra (13) pode também ser efectuada de uma maneira isolante electricamente.

Na forma de realização segundo as fig. 3a e 3b, utilizam-se culatras em forma de U combinadas num todo estrutural úni_ co, substancialmente em forma de S, para os primeiro e segundo circuitos magnéticos. No entanto, sera evidente que as culatras em forma de U podem também ser combinadas num conjunto substancialmente em forma de E.

A fim de impedir que a armadura seja empurrada demasi^ damente no sentido de um determinado lado como consequência da distribuição assimétrica do campo magnético numa culatra em for. ma de U, pode também utilizar-se uma culatra em forma de U fecha^ da ou virtualmente fechada em vez de uma culatra em forma de U aberta. Em princípio, a culatra (18) pode consistir ou num com ponente único ou em culatras separadas. Do ponto de vista estru tural, no entanto, a ultima opção tem o inconveniente do alinha mento das aberturas de enfiamento respectivas para a armadura , da fixação das culatras uma na outra o mais possível sem entre-

-34ferros, etc. Desviando-se da fcrma de realização representada, o elemento de cabeça (25) pode, por exemplo, também ser fixado na face de topo correspondente da armadura (23) por colagem.

A fig. 4a representa uma vista de lado, parcialmente re presentada em corte, de uma forma de realização do dispositivo de disparo segundo a presente invenção baseada no principio pas. sivo, tendo uma culatra (35) aproximadamente com a forma de U de material magnético com um lado da base (32) e pernas (20) e (21), respectivamente. Um Tman permanente (22) estã mais uma vez colocado entre as pernas (20) e (21), Uma armadura (23) em forma de barra de material magnético estã novamente colacada de tal mo do que fica suportada de maneira movei no prolongamento do eixo magnético (N-S) do Tman permanente (22). A perna (20) estã pro vida de uma abertura de enfiamento tal que a armadura (23) pode ficar saliente para fora da culatra (35).

A armadura (23) e o Tman permanente (22) são igualmente suportados por um corpo de suporte (24), adaptado ãs formas respectivas, entre as pernas (20) e (21) da culatra (25). Para maior clareza, a secção do corpo de suporte (24) situado entre as pernas (20) e (21) estã agora também representada em corte transversal .

Um elemento de cabeça (36) cilTndrico esta formado na extremidade da armadura (23) que fica saliente para fora, forma£ do o lado do elemento de cabeça (36) voltado para a perna C20J da culatra um batente para uma mola de compressão (27) montada em torno da secção da armadura (23) que fica saliente para fora.

-35A outra extremidade desta mola de compressão (27) encosta-se con tra a superfície da perna (2Q) voltada para fora.

Um elemento bimetãlico em forma de U (371 estã montado entre o lado da base (32} da culatra e a armadura (23) de tal mo do que o lado da base alongado (381 dos referidos elementos estã localizado a uma certa distância das pernas (201 e (21) da culatra. 0 elemento bimetãlico (37} estã fixado firmemente pela per na (39) a perna (21) da culatra e, com a sua outra perna (40) pode aplicar-se livremente ao elmento da cabeça (36) da armadura (23).

íman permanente (221, a secção da armadura (23) que estã situada no interior da culatra (35), o lado da base (32) e as partes das pernas (20) e (21) da culatra (35) que a ela se 4/ gam e uma placa de derivação (31) de material magnético disposto de maneira móvel entre o íman permanente (22£ e a extremidade da armadura (23) que esta situada no interior das pernas (201 e (21) formam um primeiro circuito magnético,

A fig, 4b mostra a vi.'sta do dispositivo de disparo observado do lado onde a armadura (23) fica saliente para fora da culatra (35), A extremidade livre da perna (20) é, por exemplo, apertada escalonadamente e esta provida de uma orelha torcida (411 ^em forma de T com a qual a culatra pode ser ligada a um subs trato, de uma maneira conhecida, A fixação atras referida do cor po de suporte (241 relativamente ã culatra (35) faz-se por meio dos degraus (42) obtidos pela constrição da extremidade livre da perna (20). A perna (21) da culatra e estreitada de maneira cor

-36—7 i

respondente e provida de uma orelha torcida (41),

A fig. 4c representa uma vista do dispositivo de disparo do lado da base (32) da culatra, 0 elemento bimetãlico (37) representado e mais uma vez do tipo de aquecimento directo e esta provido de fios condutores da electricidade flexíveis (não re presentados) de ligação, nas suas pernas (39) e (40). E claro que poderia usar-se um elemento bimetãlico aquecido ind i r ec tame n_ te em vez de um elemento bimetãlico aquecido dírectamente nesta forma de realização. Para as aplicações polifãsicas, podem ampliar-se também, nesta forma de realização, vãrios elementos bimetalicos (37) aquecidos dírectamente, ou um elemento bimetãlico aquecido indirectamente. Em todos os casos, são tomadas as medidas de isolamento necessárias para evitar passagens de corrente indevidas. 0 elemento de cabeça (36[ pode ser feito, por exemplo, de material isolante eléctrico ou pode ser proporcionado com um invólucro apropriado de material isolante eléctrico para impedir passagens de corrente indesejáveis no caso dos elementos bimetalicos do tipo de aquecimento directo. E claro que a perna (40) do elemento bimetãlico pode também ser provida de meios de isolamento eléctrico para encosto da armadura (23[ ou do seu elemento de cabeça (36[.

Como pode ver-se a partir da fig, 4c, forma-se uma abe£ tura rectangular (43) no lado da base (32) da culatra de tal modo que as partes da base (32) adjacentes ã periferia da carcaça no local desta abertura formam dois ramos magnéticos (44) e (45), separados por ar, Estes dois ramos separados magneticamente (44) e (45) formam um segundo circuito magnético que estã ligado mag-

neticamente em serie com o primeiro circuito magnético. Os dois ramos são envolvidos por um único enrolamento magnético (46) de material condutor eléctrico, como se mostra numa escala maior e em perspectiva na fig. 5.

corpo de suporte (24) tem uma forma tal que pode mo£ tar-se um outro enrolamento magnético (34) em torno da armadura (23), se necessário, também para mover a armadura (23) sob a i£ fluência de uma corrente de defeito para a terra detectada, estando as várias características representadas esquematicamente na fig. 4a. 0 funcionamento do dispositivo de disparo é agora o seguinte.

Suponhamos que a culatra (351 e feita de um materf-al magnético com um ciclo de bisterese (47) representado na fig. 6, As extremidades do ciclo de histerese são as zonas nas quais o material estã saturado magneticamente, A intensidade de campo H do íman permanente (22) é agora escolhida de modo que a culatra (35) seja colocada perto do início da sua saturação, por exemplo o ponto de ajustamento designado por (A) na fig. 6. A força atractiva exercida pelo íman permanente (22) na armadura (23) e a força repulsiva exercida pela mola de compressão (27) na armadura estão agora adaptadas entre si de tal modo que na posição inicial do dispositivo de disparo se exerce na armadura uma força resultante no sentido do íman permanente. Se esta força atractiva for depois influenciada de tal modo que a força exercida pela mola de compressão (27) começa a predominar, a a£ madura (23) deslocar-se-ã pelo seu elemento de cabeça (36) no sentido em que se afasta da perna (20) da culatra. Sob a in-38-

fluência deste movimento, os contactos de um interruptor eléctr/ co, por exemplo para interromper um circuito, podem ser abertos.

Consideremos agora a fig. 5. Cada um dos dois ramos idênticos separados magneticamente (44) e (45) estão envolvidos por uma espira magnética (46) dobrada em forma de um 8, de tal modo que os campos magnéticos gerados nos ramos (44) e (45) sob a influência de uma corrente eléctrica que passa na espira magné tica (46) têm a mesma intensidade e sentidos opostos. 0 campo magnético proporcionado pelo íman permanente (22) sera por consequência, intensificado num dos ramos e enfranquecido no outro. Se, como se disse, a culatra estiver pre-ajustada magneticamente ao ponto (A) da fig. 6, será evidente que a indução magnética B total no circuito magnético diminuirá em consequência da não linearidade do ciclo de histerese. Se essa diminuição for suficientemente grande, a armadura deslocar-se-ã então sob a influêri cia da mola de compressão (27). 0 sentido em que passa a correji te na espira magnética (46) não tem qualquer influência na diminuição do fluxo, satisfazendo-se o requisito de as características de comutação para correntes de curtocircuito e de correntes de sobrecarga relativamente grandes serem independentes da pola^ ridade, nesse instante particular, da corrente a desligar.

Verificou-se que, se a intensidade de campo do íman permanente (22), a acção da mola de compressão (27) e as caracterí_s ticas magnéticas da culatra (35) e da armadura (23) forem escolhidas apropriadamente, o campo magnético pode ser suficientemen te atenuado por um enrolamento magnético constituído por uma sõ espira, para efectuar o movimento da armadura. Isto tem a vanta

/ ί

gem de este enrolamento magnético (46) poder ser incorporado no circuito a proteger, podendo o calibre do seu fio ser dimensionado para a corrente de curtocircuito máxima esperada. Formando vã rios ramos separados mutuamente no circuito magnético, por exemplo através de vãrias aberturas (43), pode mesmo efectuar-se uma atenuação maior do campo magnético instalando um so enrolamento magnético (46), segundo a fig. 5. Instalando vãrios enrolamentos magnéticos isolados electricamente uns dos outros é possível, por exemplo, proteger uma instalação de distribuição eléctrica de cor rente polifasica de uma maneira simples usando um dispositivo de disparo. Ê claro que pode também proporcionar-se uma abertura (43) separada com o enrolamento magnético (46) associado por cada f ase.

elemento bimetãlico (37) é instalado de tal modo que , quando do aquecimento, a extremidade livre do referido elemento flicta no sentido em que se afasta das pernas (20) e (21) da c£ latra. Quando o lado da fase (38) do elemento bimetãlico (37) se move afastando-se mais da culatra, a perna (40) do elemento bimetãlico exercerá, a partir de uma certa posição, uma força no elemento de cabeça (36) da armadura no sentido em que se afasta da perna (20) da culatra. Por conseguinte, serã interrompido o primeiro circuito magnético, donde resulta que aumenta a sua resistência magnética e a armadura (23) desloca-se ainda mais para fora relativamente ã culatra (35) sob a influência da mola de compressão (27).

A deflexão do elemento bimetãlico relativamente a culatra também se manterá relativamente pequena em consequência da forma

0em U escolhida para o elemento bimetãlico. Como consequência di^ so, depois de se ter desligado a corrente de sobrecarga, o elemeji to bimetãlico voltará ã sua posição inicial representada na fig. 4c de maneira relativamente rapida, de modo que a armadura pode de novo regressar de maneira relativamente rãpida ã sua posição inicial representada na fig. 4a, por uma força exterior.

Pela escolha do dispositivo com vários componentes do d is. positivo de disparo proporciona-se uma construção compacta e sensível que ocupa pouco espaço e pode ser instalada na caixa, em ge ral relativamente pequena, dos interruptores automáticos. Se, por exemplo, a localização do enrolamento magnético (46) apresentar problemas quando se instala o dispositivo de disparo em disjuntores, pode vantajosamente usar-se um corpo separado para incorporar um segundo circuito magnético com ramos separados magneticamente em série com o primeior circuito magnético.

Na fig. 7 estã representado esquematicamente em perspectj) va um corpo cilTndrico alongado (48) de material magnético para este fim, podendo este corpo, por exemplo, ser incorporado entre o Tman permanente (22) e a armadura (23), com o eixo longitudinal na direcção do eixo (N-S) do Tman permanente (22).

Com o auxTlio da abertura (49) feita na direcção radial do corpo (48), proporcionam-se dois ramos (50) e (51) separados magneticamente um do outro por ar, sendo comparáveis aos ramos separados magneticamente (44) e (45) do lado da base (32) da culatra. Formam-se cavas (52), para receber um enrolamento magnético (46), como se mostra na fig. 5, na superfície da camisa do

-41 corpo cilíndrico (48) no local dos ramos (50) e (51).

Sera evidente que o corpo (48) pode também ter outras for. mas apropriadas, se for necessário, com vãrios ramos separados mjJ tuamente magneticamente. Se se usar um tal corpo (48), o íman permanente (22) tem de ter uma intensidade tal que, pelo menos esse corpo (48), seja colocado no ponto de saturação ou próximo dele.

E evidente que a presente invenção não se limita ãs formas de realização ilustrativas representadas nas figuras, mas sim são possíveis muitas modificações, características adicionais e combinações mútuas, por exemplo relativamente ã situação e a for ma do elemento bimetalico, ã forma da armadura e da culatra, a utilização optativa de uma placa de derivação ou um outro elemein to magnético para desligação no caso de correntes de defeito para a terra, etc., sem que se verifique um afastamento do domínio e dos objectivos da presente invenção.

Claims (16)

1. R EIVINDICAÇÕES

   1. - Mecanismo de disparo para um interruptor elêctrico que compreende uma culatra (20, 21, 32) de material magnético que suporta um. a armadura alongada (23) disposta de

   maneira movei , rirar.c armadura (23) saliente íman permanen: - í C ? ' armadura (23) e a c u 1 a r para manter a : arma dm influência dc campe mar de mela (27) enrolamento m; i ρ ότ * * electromagneti camente ç referida secçã c termina para fora da c ^— 5. 7 e meios de lâm. • ~ a ' rg ο ~ (23) termicame ?.“e cara pelo menos ur r enrolam um oumro circ cito mar: deslocar a armadura

   independentemente da pc passa no referido er.r: funcionamento e per c = estarem dispostos : electrotermicamente par uma seccão terminal da referida cara fora da culatra (20, 21, 32), um

   -.meado de maneira fixa, formando a ra (20, 21, 32) um circuito magnético i .23) numa primeira posição sob a r.atico do íman permanente (22), meios s na armadura (23), pelo menos um

   3I;4 6) para mover a armadura (23) ara uma segunda posição, na qual a

   1 da armadura (23) fica saliente mais

   21, 32) do que na primeira posição, mica (33;37) para deslocar a armadura a segunda posição, caracterizado por mtc magnético (30;46) fazer parte de ético (19, 23, 25;43-45;48-52) para (23) para a segunda posição .aridade de uma corrente eléctrica que lamento magnético (30;46) durante o meios de lâmina bimetálica (33,-37) ara deslocar a armadura (23) ι a segunda posição.

   BAD ORIGINAL
2. 2.- Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o outro circuito magnético compreender outra culatra (19) de material magnético contendo a referida secção terminal da armadura (23), mergulhando a extremidade da referida secção terminal num elemento de cabeça (25) que possui uma resistência magnética mais elevada do que a armadura (23:, ficando o referido elemento de cabeça (25) saliente de uma face da outra culatra (19) para o exterior, estando a rafer-ida extremidade situada, na primeira posição da armadura .23 , a uma certa distância da face da outra culatra (19) acramás da qual o elemento de cabeça (25) fica saliente, e escande o referido enrolamento magnético (30) disposto em torne da secção terminal da armadura (23) .
3. 3.- Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as duas culatras (20, 21, 32;19) saram combinadas numa unidade estrutural única, tendo cada uma das culatras (20, 21, 32;19) uma secção transversal aberta am. ou uma forma em U fechada ou substancialmente fechada.
4. 4,- Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 3, caraccerizado por as duas culatras (29, 21, 32/19) cerem, no seu conjunto, uma secção substancialmente em forma de U, de S, de E, de 8 ou de 9, estando duas das suas faces adjacentes providas de um furo de passagem para a armadura (23).

   RAD ORIGINAL com
5. 5.- Mecanismo de disparo de acordo a

   reivindicação 4, caraccerizado por as duas culatras (20, 21, 32; 19) serem integradas (13).
6. 6,- Mecanismo de disparo de acordo com as reivindicações 2, 3, 1 e 5, caracterizado por o elemento de cabeça (25) e a armadura )23) estarem fixados de tal modo que se ajustam parcialmenre um no outro.
7. 7,- Mecanism.ç de disparo de acordo com a reivindicação 6, caracreracado por o elemento de cabeca (25) e a armadura (23) estarem, fixados um no outro por meio de uma ligação de cavilha/fura 25,29).
8. 8. - Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 7, caraccericadc por a ligação de cavilha/furo (23,29) ser uma ligaçãc rascada.
9. 9. - Mecanismo de disparo de acordo com as reivindicações 2 a 3, caraccerizado por o referido elemento de cabeça (25) ser feira de plástico.
10. 10. - Mecanismo de disparo de acordo com as reivindicações 2 a S, caracterizado por uma manga (53) de material não condutor magneticamente ser ajustada em torno da referida secção terminai da armadura (23) e da parte do elemento de cabeça (25 contida na outra culatra (19), estendendo-se as extremidades da referida manga (53) por i

    hAD ORJGSNAL ζ

    aberturas de passagem da outra culatra (19) para a armadura, estando o ou os referidos enrolamentos magnéticos (30) dispostos em torno da reterida manga (53).
11. 11.- Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o outro circuito magnético compreender pelo menos dois ramos (44, 45;50, 51) separados magneticamente um do outro de material condutor magneticamente, estando o outro circuito magnético ligado magneticamente em série oom o primeiro circuito magnético e sendo o referido par de ramos (44, 45;50;51) envolvido pelo

    menos por um enr o 1 amar -.to magnético (4 6) de tal modo que os ramos (44, 45 ; 50, 5 _ são magnetizados em sentidos opostos mutuamente po r uma c o rrante eléctrica que passe durante o

    funcionamento no ou nos referidos enrolamentos magnéticos (46), de tal modo que o campo magnético resultante que actua na armadura (23/ se torna menor do que o campo magnético do iman permanente (22) que nela actua, a fim de deslocar a armadura (23) para a secunda posição.

    12 . - Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o outro circuito magnético ser formado· por pelo menos uma abertura ( 43) feita

    na culatra (32), formando as secções da culatra (32) adjacentes a esta ou estas aberturas (43) o par de ramos (44, 45) separados magneticamente um do outro.

    BAD ORIGINAL /

    /
12. 13.- Mecanismo de disparo de acordo com reivindicação 11, caracterizado por o par ou os pares de ramos (50, 51) separados magneticamente um do outro, do outro circuito magnético, serem formados em pelo menos um corpo (48) de material magnérico situado na direcção longitudinal da armadura (23) .

    de disparo de acordo com a reivindicação 13, caraczerizado por o ou os referidos corpos (48) terem substancialmente a forma de uma barra e terem pelo menos uma abertura 25 que se estende na direcção radial de tal modo que as sessões do corpo cu dos corpos adjacentes à abertura (49), visses na direcção longitudinal, formem o par de ramos (50, 51) separaòos magneticamente um do outro.

    de disparo de acordo com uma ou mais das reivindicações anteriores, caracterizado por se proporcionar um ousrs enrolamento magnético (34), disposto em torno da armadura (22 e no interior da primeira culatra (20, 21, 32), para amzrtecer electromagneticamente o campo magnético do íman permanente (22) no primeiro circuito magnético por una susre corrente eléctrica, a fim de deslocar a armadura (23) para a segunda posição.
13. 16,- Mecanismo de disparo de acordo com uma ou mais das reivindicações anseriores, caracterizado por se colocar uma ligação magnética em paralelo (31), de material magnético, entre a armadura (23) e o íman permanente (22)

    777 47 I para influenciar o campo magnético no primeiro circuito magnético.
14. 17.- Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 16, caracoerizado por a ligação em paralelo

    (31) ser constituída ; por uma placa montada de maneira móvel. 18.- Mecani smo de disparo de acordo com uma ou mais das reivindicações a .n.za-'ores, caracterizado por a secção transversal da armai'. ora 23) ser reduzida na vizinhança do íman permanente '.22 ’ , de modo que a armadura (23) fica, na primeira posição, sz icscarcialmente saturada magneticamente nesse local peio íman permanente (22). 19.- Mecar.i smo de disparo de acordo com uma ou mais das reivindicações an. ce^·ores, caracterizado por os meios de lâmina bimetálica 33, 37) compreenderem pelo menos um elemento bimezálicc - 'eoorotérmico alongado, estando uma das extremidades do ”6“ -r- io elemento bimetãlico fixada na culatra (20, 21, 32, e podendo a outra extremidade aplicar-se de uma maneira móvel· livremente na seccão terminal saliente para fora da armadura 23; ou no elemento de cabeça (25) para

    mover a armadura (23 para a segunda posição durante o

    funcionamento. 20 . - Mecani; =mc de disparo de acordo com a

    reivindicação 19, caracterizado por o ou os elementos bimetálicos (37) estarem colcoados de modo tal que o seu eixo

    BAD ORIGINAs longitudinal faça um ângulo (a) agudo com o eixo longitudinal da armadura (23) alongada.
15. 21. - Mecanismo de disparo de acordo com a reivindicação 19, caraccerizado por o ou os elementos bimetalicos (37) terem eproximadamente a forma de um U e estarem situados ccm a sua base (38) substancialmente paralela à armadura (23 , estando uma perna (39) do ou dos elementos bimetáliccs 3~ fixada no lado (21) da primeira culatra (20, 21, 32 acra^ás do qual a armadura (23) não fica saliente para fora e pccemco a outra perna (40) do elemento bimetãlico (37) aplacar-se na seccão terminal saliente para fora da armadura (23 :a cc elemento de cabeça (25).
16. 22. - Interrupccr eléctrico com um alojamento provido de pelo mer.cs um. par de contactos, um sistema de molas e meios de accuacãc para levar pelo menos um par de contactos para uma cu para outra posição sob a influência da acção do sistema de melas, caracterizado por os seus meios de actuacão compreenderem, um. mecanismo de disparo de acordo com uma ou mais das reivincicações anteriores.