PT96793B

PT96793B - Contactor de corrente continua para potencias elevadas

Info

Publication number: PT96793B
Application number: PT96793A
Authority: PT
Inventors: Jean-Pierre Vernier; Rene Campan
Original assignee: Alsthom Gec
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1998-08-31
Also published as: ATE116763T1; DE69106401T2; FR2658659A1; FR2658659B1; DE69106401D1; EP0442409B1; EP0442409A1; HU910491D0; ES2068406T3; PT96793A; HUT56657A; HU217393B

Description

GEG ALSTHOM SA

CONTACTOR DE CORRENTE CONTÍNUA PARA POTÊNCIAS ELEVADAS

A presente invenção diz respeito a um contactor de corrente contínua para potências elevadas, que compreende um circuito de condução principal com contactos fixos e contacto móvel, e um circuito de corte de contacto fixo e alavanca rotativa em torno de um eixo e provido na sua extremidade de um contacto, com órgão de comando provido de um impulsor susceptível de empurrar um núcleo móvel no sentido da alavanca rotativa, por intermédio de pelo menos uma mola.

Tais contactores constituem dispositivos de segurança de comando electropneumãtico ou electromagnêtico, dispostos em blocos eléctricos de potência, ou na tracção ferroviária em caixas de máquinas motoras ou de veículos. Eles devem estabelecer, manter e interromper a continuidade de redes eléctricas de corrente contínua, de tensão em geral de 750 ou 1 500 V, alimentadas com intensidades compreendidas entre 0 e 1 200 A nominais, com pontas susceptíveis de atingir transitoriamente 5 000 A. Devem muitas vezes, em especial para a tracção eléctrica, funcionar em condições muito difíceis: flutuações da temperatura ambiente, atmosfera poluída, vibrações, sobrecarga eléctrica, e assegurar um serviço /

-2prolongado, mesmo em utilização muito elevada.

Os contactores conhecidos nao apresentam uma longevidade satisfatória, pelo facto de se verificar um desgaste bastante rápido, em particular dos contactos, sob a acção dos arcos que aparecem e que os órgãos de sopragem não permitem eliminar com rapidez suficiente. Por outro lado, ocupam muito espaço e são pesados, sendo também difíceis de regular para os adaptar a circuitos eléctricos diferentes ou para os montar em posições diferentes, horizontal ou vertical, em especial.

A presente invenção tem por objecto proporcionar um contactor de corrente contínua para potências elevadas com maior longevidade, mais compacto, mais leve, cujo circuito de corte apenas funcione durante períodos relativamente curtos, e eventualmente que assegure mais rapidamente a sopragem do arco, e seja mais facilmente adaptável a circuitos diferentes e a montagens em posições diferentes.

A presente invenção tem pois por objecto um contactor de corrente contínua para potências elevadas que compreende um circuito de condução principal que compreende ligações de entrada e de saída que podem ser ligadas por um contacto móvel, compreendendo o contactor igualmente um circuito de corte que pode ligar-se em paralelo no circuito de condução principal, estando o circuito de corte ligado electricamente a uma das referidas /3ligações e compreendendo uma alavanca equipada com um contacto de corte destinado a contactar electricamente a outra das referidas ligações, podendo esta alavanca rodar em torno de um eixo e compreendendo uma parte isolante, compreendendo o contactor igualmente meios de fecho e de abertura dos circuitos de condução principal e de corte, caracterizado por os referidos meios de fecho e de abertura compreenderem, dispostos em alinhamento no contactor, um órgão de comando provido de um impulsor, um núcleo móvel no qual actua o impulsor, uma mola disposta no núcleo móvel, a alavanca e o contacto móvel solidário com o núcleo móvel, sendo a disposição dos meios de fecho e de abertura tal que :

quando do fecho do contactor, o impulsor empurra o núcleo móvel e a mola que desloca a alavanca ate uma posição fixa para a qual o circuito de corte ê fechado, indo em seguida o contacto móvel, empurrado pelo núcleo móvel, fechar o circuito de condução principal, enquanto a mola se comprime, quando da abertura do contactor, o recuo do impulsor arrasta consigo o recuo do núcleo móvel graças a meios elásticos de reposição e à distensão da mola e provoca a abertura do circuito de condução principal por recuo do contacto móvel, abrindo-se em seguida o circuito de corte por pressão do contacto móvel em curso de recuo sobre a alavanca.

/ •40 contactor obedece de preferencia a pelo menos uma das características seguintes:

Uma primeira mola disposta entre o núcleo móvel e a alavanca rotativa tem uma força suficiente para assegurar a pressão de apoio do contacto móvel de corte no contacto fixo, estando uma mola prã-contraída disposta num cartucho colocado entre a cabeça do impulsor e o núcleo móvel e sendo o curso do impulsor tal que, depois do apoio do contacto de condução móvel nos seus contactos fixos, ele vai comprimir a mola pre-contraída assegurando a pressão de apoio dos contactos de condução.

Uma mola de reposição que se apoia num ressalto de apoio do núcleo móvel permite levar o impulsor para baixo quando o comando for suprimido.

Compreende contactos auxiliares de controlo do seu estado de fecho ou de abertura e uma gaveta de carnes que desliza accionando estes contactos, que são montados numa caixa comum amovível.

Para uma montagem em posição, horizontal ou vertical, compreende dois jogos de órgãos de fixação por cavilhas das ligações, adaptados para uma ou para a outra montagem.

-5/

Compreende uma bobina de criação do campo magnético de sopragem do arco, disposta em série no circuito de corte.

A sua chaminé de sopragem do arco compreende, entre as hastes, uma série de placas metálicas dispostas em leque, separadas por um intervalo preciso, crescente da sua extremidade mais próxima dos contactos de corte para a sua extremidade mais afastada.

A sua chaminé de sopragem do arco está fixada na sua caixa por um dedo escamoteável, empurrado por uma mola de manutenção da posição.

Descreve-se a seguir, a título de exemplo e com referência às figuras do desenho anexo, um contactor de corrente contínua para grandes potências segundo a presente invenção. As figuras representam :

A fig. IA, o contactor na posição de abertura dos circuitos de corte e de condução, com excepção da chaminé de extinção do arco;

A fig. 1B, a chaminé de extinção do arco;

A fig. 2, numa escala maior, o cartucho que assegura a pressão de contacto;

Α

6______

A fig. 3, o contactor na posição de fecho do circuito de corte, ficando o circuito de condução aberto (sem a chaminé de extinção do arco);

A fig. 4, o contactor na posição de fecho dos circuitos de corte e de condução (igualmente sem a chaminé de extinção do arco);

A fig. 5, numa escala maior, o dispositivo de fixação da chaminé no contactor;

A fig. 6, numa escala maior, a caixa de plástico que compre ende a fixaçao dos contactos auxiliares de controlo e a gaveta de carnes que os acciona;

A fig. 7, numa escala maior, o sistema de fixação por cavilhas das ligações em duas posições diferentes.

A descrição recairá mais precisamente num contactor de comando electropneumático, sendo o õrgão de comando constituído por um macaco e o impulsor pelo embolo do macaco.

Na fig. IA, o circuito de condução principal eompreende duas ligações de entrada e de saída da corrente (1.2), de cobre, dotadas com pastilhas de prata (4), e um contacto móvel de cobre (3) dotado igualmente de pastilhas de prata (5), destinado a ser

-7accionado para a posição de fecho por um núcleo móvel com o qual está solidário, sendo este núcleo móvel accionado pela haste (17) de um macaco (16).

circuito de corte compreende uma alavanca móvel isolante (6), dotada de um contacto de corte (7) de cobre-tungsténio numa extremidade e rotativa em torno de um eixo (8) na outra extremidade, sob a acção da pressão do núcleo móvel. Este contacto é ligado electricamente à ligação (2) por intermédio de uma chapa de cobre (9A) que atravessa a alavanca e vai ligar-se, por um cordão entrançado (10), ao terminal de ligaçao (2). Uma bobina de sopragem (11) compreende numerosas espiras de fio emalhado fino, ligada ao circuito principal pelo terminal de ligaçao (1), e termina por um contacto fixo de corte (7A), também de cobre-tungs ténio.

Gomo se representa com mais pormenor na fig. 2, a pressão de contacto gerada pela haste (17) do macaco (16) exerce-se na mola (18) alojada na gaiola (19). Essa pressão é transmitida por esta mola ao fundo (20) de um núcleo móvel (20A), envolvido por uma mola de reposição (9). 0 fundo (20) suporta numa taça a extremidade de uma mola (21), cuja outra extremidade vai apoiar-s na placa (22) disposta por baixo da alavanca móvel isolante (6).

contacto móvel (3) é solidário com o núcleo móvel (20A) mas tem um pequeno ângulo de rotação em torno do eixo de rotação (36) (fig. 7) fixado na extremidade do núcleo móvel.

A pressão de contacto é assim assegurada independentemente da pressão de ar do circuito pneumático do macaco, ocupando um espaço reduzido e limitando ao mínimo a ligação entre o sistema de comando pneumático e os órgãos mecânicos interiores do contactor.

A chaminé de sopragem (12) (fig. ÍB) está fixada de maneira amovível no corpo do contactor por um dedo escamoteãvel (23) empurrado por uma mola (24) sobre um apêndice (26) (fig. 5). Assegura-se assim uma retenção mecânica e uma continuidade eléctrica fiável entre a chaminé e o contactor. Esta chaminé compreende antenas simétricas (13,14) que se alargam para o exterior. A zona de extinção do arco é constituída por uma série de placas metálicas (15), dispostas em leque segundo um raio determinado, e espaçadas por um intervalo preciso e crescente para o exterior. Terminam num dispositivo de obturação (16) formado por placas isolantes perfuradas com vários furos.

Uma caixa de plástico moldada (25) (fig. 6) compreende seis contactos auxiliares (25A) fixados por meio de parafusos Rp (27A) e uma gaveta de carnes (27), deslizante no seu interior e accionando estes contactos auxiliares, cuja função é a de controlar o estado de fecho ou de abertura do contactor. Esta caixa, que integra todas as funções de baixa tensão de controlo, estã fixada por parafusos (27B) no corpo do contactor, mas pode ser dele separada rapidamente para ser substituída, quando for caso disso, por uma outra.

As ligações do contactor podem tomar duas posições diferentes, representadas respectivamente na fig. 7 e (1) e (2) a cheio, ou (IA) e (2A) a tracejado, conforme as posições horizontal ou vertical na qual se deve colocar o contactor. Na posição representada a cheio, a ligação (1) é fixada por cavilhas em (28) e (30), e a ligação (2) por cavilhas (31) e (33). Na posição representada a tracejado, a ligação (IA) é fixada por cavilhas em (28) e (34) e a ligação (2) por cavilhas em (33) e (35).

funcionamento do contactor, no fecho, é o seguinte, a partir da posição em que os contactos de corte e de condução estão abertos (fig. IA).

Quando da admissão de ar no macaco (16), a haste (17) do embolo sobe para a parte superior da figura e arrasta o núcleo móvel (20A), bem como a alavanca de corte (6), por intermédio da mola (21). Quando da subida do núcleo móvel, a mola de reposição (9) situada em torno deste cartucho é comprimida. Quando este núcleo efectuou um percurso de cerca de 8 mm, o contacto móvel de corte (7) na extremidade da alavanca (6) vai tocar no contacto fixo de corte (7A). A corrente estabelece-se então no circuito de corte (fig. 3).

A alavanca de corte (6) apoiada jã nao se move, mas o núcleo móvel (20A) pode continuar a sua ascensão, comprimindo então a mola (21) situada sob a alavanca e procurando assim a

-104' pressão de contacto necessária para a boa condução da corrente no circuito de corte.

O núcleo móvel, na continuação da sua subida, vai empurrar para cima o contacto móvel (3), que fecha os contactos de condução (4) e (5), fechando o circuito de condução. A corrente, que circula até então completamente no circuito de corte, é transferida na quase totalidade para o circuito de condução, com uma resistência muito menor.

Uma vez os contactos de condução fechados, o núcleo móvel já não se move. Pelo contrário, a haste do êmbolo efectua um percurso suplementar de cerca de 2 mm antes de chegar a encostar-se ao macaco, enterrando a mola pré-contraída (18) disposta na gaiola (19), que vai procurar a pressão de contacto necessária para a boa condução da corrente no circuito principal pelos contactos (4) e (5), ficando então o contactor fechado.

No sentido inverso, na abertura do contactor, quando o macaco (16) for posto em comunicação com a atmosfera, a mola de reposição (9), bem como a mola (18) na gaiola (19), distendem-se rapidamente e empurram energicamente o núcleo móvel (20A), o contacto móvel (3) e a haste do êmbolo (17) para baixo, na figura.

Quando do deslocamento do núcleo móvel, a mola (21), colocada sob a alavanca de corte (6), distende-se, mantendo no entanto

esta alavanca imóvel e portanto o circuito de corte fechado. Pelo contrário, o circuito de condução abre-se. A corrente é então desviada na sua totalidade do circuito de condução para o circuito de corte.

Quando o núcleo móvel tiver efectuado um certo percurso para baixo, a face inferior do contacto móvel (3) vai tocar na alavanca (6) e arrasta a mesma. Verifica-se então a abertura dos contactos (7) e (7A) do circuito de corte e a aparição de um arco eléctrico entre estes contactos.

Sob a acção da mola de reposição (9), que continua a distender-se, o núcleo móvel (20A) e a alavanca de corte (6) terminam o seu percurso para baixo. 0 arco alonga-se entre os contactos (7) e (7A) . Todavia, graças à sopragem magnética do arco, gerada pela bobina (11) inserida no circuito de corte, o arco é soprado na chaminé de extinção do arco (12) entre as antenas (13) e (14) para as placas (15), onde desaparece. Abobina (11), constituída por numerosas espiras de fio fino, não aquece quando o contactor estã fechado, visto que nela nao passa então mais de cerca de 1% da corrente total no circuito de corte. Pelo contrário, ela é atravessada transitoriamente, quando da abertura do contactor, pela totalidade da corrente, que passa então pelo circuito de corte, antes mesmo da abertura dos contactos de corte e da aparição do arco. 0 circuito magnético é assim magnetizado de antemão e cria um campo importante. Quando o arco aparece, è

-127 portanto soprado muito rapidamente e muito energicamente para o interior da chaminé e para as placas (15). Ele entra facilmente no leque de placas e vai aí fraccionar-se em múltiplos pequenos arcos. A tensão do arco aumenta então pam atingir um valor superior ã tensão de estabelecimento de rede e o arco extingue-se.

dispositivo de obturação (16A) canaliza o fluxo dos gases de saída e estabiliza o arco nas placas metálicas (15) e evita as manifestações do arco no exterior. A grande eficácia do sistema de placas em leque, com um afastamento crescente para o exterior, permite reduzir as dimensões da chaminé em relação às dimensões adoptadas até ao presente.

A disposição anterior dos contactos de condução e dos contactos de corte, bem como da alavanca, do núcleo movei e das molas permite transferir a corrente de um circuito para o outro durante as fases transitórias de fecho e de abertura, especializando os tipos de contacto e explorando as suas vantagens de maneira óptima. Os contactos de condução de prata não são deteriorados por arcos eléctricos, que aparecem unicamente nos contactos de corte. Limita-se assim o desgaste dos contactos e aumenta a sua longevidade.

Os contactos de corte são de cobre-tungsténio, permitindo que resistam bem ao arco. Limita-se assim o desgaste dos contactos

Entra também no quadro da presente invenção dispor de um comando electromagnético e, neste caso, o órgão de comando é um electroíman e o impulsor é constituído pela armadura móvel do electroíman.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1.- Contactor de corrente contínua para potências ele vadas que compreende um circuito de condução principal que inclui ligações de entrada e de saída (1,2) que podem ser ligadas por um contacto móvel (3), compreendendo o contactor igual mente um circuito de corte que pode ser ligado em paralelo com o circuito de condução principal, estando o circuito de corte ligado electricamente a uma das referidas ligações e compreendendo uma alavanca (6) equipada com um contacto de corte (7) destinado a contactar electricamente com a outra das referidas ligações, podendo esta alavanca rotar em torno de um eixo (3) e compreendendo uma parte isolante, compreendendo o contactor também meios de fecho e de abertura dos circuitos de condução

-15principal e de corte, caracterizado por os referidos meios de fecho e de abertura compreenderem, dispostos alinhados no con tactor, um órgão de comando (16) provido de um impulsor (17), um núcleo móvel (20A) no qual actua o impulsor, uma mola (21) disposta no núcleo móvel, sendo a alavanca (6) e o contacto móvel (3) solidários com o núcleo móvel e a disposição dos meios de fecho e de abertura tais que:

- quando do fecho do contactor, o impulsor (17) empur ra o núcleo móvel (20A) e a mola que desloca a alavanca até uma posição fixa para a qual o circuito de corte é fechado, sendo em seguida o contacto móvel empurrado pelo núcleo móvel para fechar o circuito de condução principal, enquanto a mola (21) se comprime,

- quando da abertura do contactor, o recuo do impulsor arrasta consigo o recuo do móvel, graças a meios elásticos de reposição (9) e ã distensão da mola (21) e provoca a abertura do circuito de condução principal por recuo do contacto móvel (3), abrindo-se em seguida o circuito de corte por pressão do contacto móvel no decurso do recuo na alavanca (6).
2.- Contactor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mola (21) disposta entre o núcleo móvel (20A) e a alavanca rotativa (6) ter uma força suficiente para assegurar a pressão de apoio do contacto móvel de corte (7) no contacto fixo (7a), por se colocar uma mola pré-esforçada num cartucho /16coiocado entre a cabeça do impulsor (17) e o núcleo móvel (20.4), e por o curso do impulsor ser tal que, depois do apoio do contacto de condução móvel (3) nos contactos fixos, ele vai compri mir a mola pré-esforçada (18), assegurando a pressão de apoio dos contactos de condução.
3. - Contactor de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por uma mola de reposição (9) que se apoia num re£ salto de apoio do núcleo móvel (20A) permitir levar o impulsor para baixo quando da abertura do contactor.
4. - Contactor de acordo com uma qualquer das reivindica ções 1 a 3, que compreende contactos auxiliares de controlo do seu estado de fecho ou de abertura e uma gaveta de carnes deslizante que acciona estes contactos, caracterizado por estes contactos auxiliares e a gaveta de carnes estarem montados numa caixa comum amovível (25).
5. - Contactor de acordo com uma qualquer das reivindica ções 1 a 4, para montagem em posição horizontal ou vertical, caracterizado por compreender dois jogos (28,30,28,34,31,33,33,35) de õrgãos de fixação por cavilhas das ligações, adaptados para uma ou para a outra das montagens.
6.- Contactor de acordo com uma qualquer das reivindica

-17ções 1 a 5, com uma chaminé de sopragem do arco (12), caracterizado por compreender uma bobina (11) de criação do campo mag nético de sopragem disposta em série no circuito de corte.
7.- Contactor de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 a 6, com chaminé de sopragem do arco (12) formada por uma série de placas metálicas (15) dispostas entre as antenas (13,14), caracterizado por estas placas metálicas estarem dispostas em leque, separadas por um intervalo exacto, crescente da sua extremidade mais próxima dos contactos de corte para a sua extremidade mais afastada.
8.- Contactor de acordo com uma qualquer das reivindi cações 1 a 7, com chaminé de sopragem de arco, caracterizado por estar fixado na sua caixa por um dedo escamoteável (23) em purrado por uma mola de manutenção de posição (24) .
9. - Contactor de acordo com uma qualquer das reivindi cações anteriores, caracterizado por o órgão de comando ser um macaco, sendo o impulsor constituído pelo êmbolo do macaco.
10. - Contactor de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o órgão de comando ser um electroíman, sendo o impulsor constituído pela armadura móvel do electroíman.