WO2016071540A1 - Interruptor electrico de alto rendimento termico y metodo de corte de corriente electrica - Google Patents

Interruptor electrico de alto rendimento termico y metodo de corte de corriente electrica Download PDF

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switch
switch assembly
mobile
contacts
axis
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PCT/ES2014/070831
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Jose Oscar ANDALUZ SORLÍ
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Gorlan Team, S.L.U.
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    • H01H9/02—Bases, casings, or covers

Definitions

  • the present invention belongs to the field of electrical switches and / or disconnectors, specially adapted for extinguishing the electric arc produced in the opening and closing of the contacts thereof.
  • An object of the present invention is to provide a current cut-off switch, which achieves, with a reduced size, a rapid and effective extinction of the electric arcs produced in an electrical circuit during the transient operations of cutting and closing the current.
  • Another additional object of the present invention is to provide a high thermal efficiency current cut-off switch, that is to say more energy efficient since it manages to reduce power losses by heating during the permanent state of electrical conduction.
  • Another additional object of the present invention is to provide a method for controlling the circulation of an electric current, that is to cut and allow the circulation of current, by means of an electrical switch device, so that with the same device a rapid extinction is achieved and effective of the electric arcs produced during the transient operations of cutting and closing of current, and that at the same time the permanent state of electrical conduction has a high thermal performance.
  • the switch and method of the invention are especially applicable to high-power DC cutting, where the extinction of the electric arc is more difficult than in alternating current.
  • known techniques for arc extinction generally involve an increase in the volume of the switches due to the volume of air needed between the contacts.
  • the working temperature is increased by having 2, 3 or more serial poles supporting the same current as a pole.
  • the power consumption of a switch is caused by thermal losses caused by the Joule effect, due to its internal resistance, value directly related to the design and the conductive materials used.
  • E it is energy
  • P it is electric power
  • t it's time
  • R electrical resistance, electrical intensity.
  • the aforementioned drawbacks are solved, by providing a power cut-off switch that achieves a fast and effective cutting of the electric arc, in a small space, while presenting low power losses due to heating during the permanent state of electric conduction
  • the invention is based on providing a switch device that behaves differently in the transient periods of cut-off and connection of an electric current, and in the permanent state of electrical conduction once the transitional period has concluded, so that in the period
  • the current is circulated through several electrical cut-off points connected in series to facilitate the extinction of the arc in the closing and opening maneuver of the switch, while in the permanent periods of operation the current is circulated through an element Low resistance cutter so that the power losses are reduced.
  • a first aspect of the invention relates to an electrical switch device comprising at least a first and a second connection terminal for connecting the switch with an external circuit, in order to cut and allow the circulation of an electric current, either continuous or alternating, by said circuit.
  • the switch incorporates a first switch assembly comprising two or more power cut-off elements, ie switches of any type, connected in series with each other and between said first and second connection terminals, and where the first switch assembly is constructed so that its power cut-off elements are operable at the same time, that is, they close and open simultaneously.
  • Each current cut-off element comprises at least two fixed contacts and a mobile contact that is connectable and disconnectable with the respective fixed contacts, to close or open the current cut-off element, thus allowing or preventing the flow of current through it. .
  • the switch incorporates a second switch assembly connected in parallel with the first switch assembly, and so that this second switch assembly is adapted so that it has lower electrical resistance than the first.
  • this second switch assembly comprises a smaller number of current cut-off elements than the first switch assembly, and therefore has less electrical resistance than the first switch assembly.
  • the second switch assembly has lower resistance than the first in any other way known to a person skilled in the art, for example, by connecting several current cut-off elements with one another in parallel and / or by choosing conductive materials of Low electrical resistance
  • the second switch assembly has a single cutting element connected in parallel with all the series cutting elements of the first switch assembly.
  • the cutting element of the second switch assembly comprises two fixed contacts connected respectively to the two connection terminals of the switch, and a mobile contact connectable and disconnectable with those two fixed contacts to establish or prevent electrical continuity through from them.
  • the second switch assembly may be formed by several power cut-off elements connected in parallel to each other, in order to reduce their electrical resistance to further reduce losses.
  • the switch also incorporates a mobile actuator made of electrically insulating material, which is functionally associated with the first and second switch assembly to produce its opening or closing, and so that the mobile actuator is operable from outside the switch, since either manually or by any type of mechanism.
  • the mobile actuator is configured and mounted on the switch so that it can move with at least one linear motion component along an X axis.
  • the mobile actuator is configured to move by defining only a linear motion at along said X axis.
  • the actuator is configured to move helically with respect to said X axis, so that helical movement is the combination of a linear motion component with respect to the X axis, together with a simultaneous component. of rotation with respect to the same X axis, that is, the actuator rotates on the X axis at the same time as it advances along said X axis.
  • the mobile actuator is configured to rotatably move on the same plane and around an axis, whereby the actuator is movable defining a movement with a single movement component, in this case a component of angular movement.
  • the mobile contacts of the first and second switch assembly are mounted on said mobile actuator, so that all of them are movable together with the same movement of the actuator.
  • the operation of the switch to cut or allow the circulation of an electric current is carried out by means of the actuator, for which the actuator is configured and mounted on the switch so that it can perform a closing maneuver, moving to a final position of said maneuver , in which electrical continuity is established between the first and the second connection terminal through the first and / or of the second switch assembly, and an opening maneuver with an inverse movement to the previous one, in which in a final position of said maneuver the circulation of current between said terminals is prevented.
  • the fixed contacts are placed in a suitable position for that cut or current connection with the associated mobile contact to occur.
  • the expert in the manufacture of this type of electrical switches is familiar with their design and is able to position and size the fixed and mobile contacts properly to perform the operations described above.
  • the second switch assembly is configured to close in the electrical closing operation of the switch, after the closure of the first switch assembly, so that the first switch assembly is short-circuited by the second switch assembly.
  • all the cutting elements offer a similar electrical resistance, and since the second switch assembly has a smaller number of cutting elements connected to each other in series than the first (less length of conductive material through which the current has to circulate ), has lower electrical resistance, so that at the moment when the second switch set closes, the current passes through the second switch set instead of the first.
  • the switch is designed so that the time lag between the closing of the first and the second switch assembly is equal to or greater than the transitory time for the extinction of the electric arc. In this way, in the closing maneuver of the switch, during a transitory period, the cutting elements of the first switch assembly are first closed, which divides the arc into several cut-off points, and once the transient has elapsed and the arc, the second switch assembly is connected so that the current passes through it during the permanent state of use of the switch and thus reduce power losses.
  • the second switch set is first opened so that the current is circulated entirely through the first switch set, and finally the first switch set is opened.
  • the fixed contacts and / or the mobile contact of the second switch assembly are simply positioned and sized to obtain that offset in time, taking into account that all contacts Switch mobiles are mounted on the mobile actuator and therefore move at the same time and therefore with the same speed.
  • the second switch set it will be necessary for the second switch set to be configured, positioning and dimensioning its fixed contacts and / or its mobile contact, so that the maximum path (the most separated position between the two) that the mobile contact of the second set must travel switch to contact their respective fixed contacts, is greater than the maximum path that the mobile contacts of the first switch assembly must travel until they contact their fixed contacts, so that in the switch's electrical closing maneuver, the second set of The switch takes longer to close than the first switch assembly, taking into account that all mobile contacts move at the same time when they are integral with the mobile actuator.
  • the maximum route mentioned above refers to the longest route that a mobile contact has to travel to contact their respective fixed contacts.
  • the offset can be obtained by placing the fixed contacts of the second set of switch more delayed in relation to the position of its mobile contact.
  • the mobile contacts can be caused to act at the same time, for example by means of a cam system or openings in a drum, so that the delayed mobile contact of the second switch assembly moves more slowly. than the mobile contacts of the first switch set.
  • Another aspect of the invention relates to a method for controlling the circulation of a current through an electric line, that is to cut or allow the circulation of current, by using a switch device, such as the switch described above.
  • Said method comprises connecting (or having connected) in series in said line a first switch assembly formed by two or more power cut-off elements connected to each other in series, and connecting (or having connected) a second switch assembly in parallel with the first switch assembly, wherein said second switch assembly has lower electrical resistance than the first switch assembly.
  • the cutting elements of the first switch set can be kept closed, or they can be opened, depending on the type of switch in question, rotary, linear etc.
  • the method comprises opening the second switch assembly while the cutting elements of the first switch assembly are closed, so that the current of the line is circulated entirely through the first switch assembly, and subsequently in the method, the cutting elements of the first switch assembly are simultaneously opened to interrupt the flow of current through the power line.
  • the second switch assembly comprises an electric current cutting element
  • the electrical current cutting elements of the first and second switch assembly respectively comprise at least two fixed contacts and a movable contact connectable with the associated fixed contacts.
  • the method comprises simultaneously moving the moving contacts of the electric current cut-off elements of the first and second switch assembly.
  • the second switch assembly has less resistance than the first
  • the second switch assembly has fewer number of cut-off elements in series than the second switch assembly, and therefore less length of conductive material through which it must circulate the electric current, and therefore has less electrical resistance.
  • the second switch assembly has a single current cut-off element
  • the first switch set has two or more cut-off elements, where all the cut-off elements have an equal or substantially similar electrical resistance.
  • the second switch assembly could have several power cut-off elements connected to each other in parallel, which implies an increase in section and decreases the electrical resistance.
  • the method of the invention comprises operating the first and second switch assembly by means of the same maneuvering element, specifically by means of a common mobile actuator for both switch assemblies. In this way, in the same maneuver, that is to say with a single movement, the successive connection of the first and second switch assembly is obtained, so that with the same mechanism external to the device and in a conventional manner, the switch can be maneuvered.
  • the moving parts of the cutting elements are mounted on the same mobile actuator, whereby all move to the time.
  • the mobile actuator can comprise a single body, or alternatively the mobile actuator can comprise two different bodies coupled together and movable together, so that one body can perform one type of movement to move the mobile contacts of the first switch assembly, and another body can perform another type of movement to move the mobile contact of the second switch assembly.
  • the method of the invention comprises moving the mobile contacts of the first and second switch assembly simultaneously with a linear motion component along an axis (X).
  • the method of the invention comprises moving the mobile contact of the second switch assembly rotatably on the same plane and about an axis (X), and simultaneously moving the mobile contacts of the first helical switch assembly. with respect to that axis (X), or rotatably on the same plane and around an axis (X), which allows to optimize the function of each type of switch, as explained above.
  • the switch performs the electrical cut, there is a high instantaneous consumption, but this state supposes a maximum of 5% of its useful life. As already said, the switch is most of its life in steady state, so that is where the greatest potential is found in terms of energy efficiency and savings in energy consumption. In the development of the present invention, this particularity has been taken into account, with the main objective being the thermal performance of the switch in steady state, thus achieving great benefits of energy efficiency and saving of electrical consumption, while achieving high efficiency in the extinction of the electric arc.
  • the switch of the invention in a very simple way and in a small volume, it manages to integrate in the same device two separate switchgear mechanisms (or set) of different configuration, so that each of them is connect advantageously only during one of the states of the switch, either the stationary or the transient state, as follows:
  • a first current cut-off mechanism formed by series cut-off elements connected in series is connected, which is advantageous for cutting the electric arc by dividing it into several cut-off points, as explained above.
  • a second current cut-off mechanism with lower electrical resistance is connected to the first mechanism, so that all or almost all current passes through this second cut-off mechanism. stream.
  • the switch of the invention having separate switch assemblies, one for the transient state (5% of the time) cut / set switches in series, and another for the permanent state of normal circulation of current (95% of the time), it is possible to use different materials for each type of switch assembly and thus optimize its use.
  • conductive materials of greater electrical resistance but with better performance can be used to withstand electric arcs, such as hardened, stainless steels, nickel-plated steels, etc., without affecting performance of the switch, while for contacts of the operating switch assembly in a permanent state, materials that are good electrical conductors, such as copper, aluminum, silver, gold, etc., or even superconducting materials are used.
  • both switch assemblies can be designed independently, both in relation to the shape of the contacts, and in the movements they perform, so that the functionality of each switch set can be optimized to the maximum.
  • An additional advantage of the invention is that the number of series cutting elements that are desired to extinguish the arc can be available more efficiently, since the number of cutting elements of the transient state does not impair the energy efficiency of the switch in the steady or permanent state.
  • the present invention reduces the losses of the switches by 66% at best, according to the theoretical data analyzed (see table below), remaining at 2 W / h and assuming an annual saving of 13, 14 kW / year. that contribute to reducing losses in the transmission of electric energy, thus achieving alignment with the increasingly objectives set by the European Union for the year 2020: reduce energy consumption by 20%, reduce greenhouse gas emissions by 20 % and increase the use of renewable energy by 20%.
  • Figure 1 Schematically shows the traditional technique of dividing the current cut in several cut points to facilitate the extinction of the electric arc.
  • Figure 2.- shows the method of cutting and current connection according to the present invention, where drawing A is a schematic representation and drawing B is an electrical scheme.
  • Figure 3 shows several plan views of a preferred embodiment of the invention consisting of a linear switch, where drawing A shows the switch in an open state, drawing B shows the switch in a state in which the elements of cut of the first switch set are closed and the second switch set is open, and drawing C shows the switch in a state in which the cutting elements of both the first and second switch set are closed, so that the current would circulate through the second switch set.
  • Figure 4.- shows two perspective representations of a helical switch according to an embodiment of the invention, where drawing A shows an exterior view of the switch with the complete housing, and drawing B shows the switch with a part of the housing removed for show most of the internal components of the switch.
  • Figure 5.- shows two additional perspective views of the switch of figure 4, where in drawing A the housing has been removed, and in drawing B the rotor has been removed to better show the internal elements.
  • Figure 6 shows several views of the embodiment of Figures 4 and 5, to illustrate the coupling and relative movement between the first rotor and the second rotor, where drawing A is a side elevation view at a 0 ° position of the first and second rotor, with one of the rotor parts removed; drawing B is a sectional view on the plane FF in drawing A; drawing C is the same sectional view as drawing B but with both parts of the rotor; drawing D is an enlarged detail of drawing A; drawing E is a perspective view; and drawing F is an enlarged detail taken from drawing E.
  • Figure 7 - shows a representation similar to that of Figure 6 with the same views, but corresponding to a position in which the first and second rotor have rotated 45 ° with respect to the plane P clockwise as seen in drawing B.
  • Figure 8 shows a representation similar to that of Figure 7 but corresponding to a position in which the first and second rotor have rotated 70 ° with respect to the plane P clockwise as seen in drawing B.
  • Figure 9 shows a representation similar to that of Figure 7 but corresponding to a position in which the first and second rotor have rotated 105 ° with respect to the plane P clockwise as seen in drawing B.
  • Figure 10.- shows several views of the embodiment of figure 5, corresponding to a rotational position of the rotors of 0 ° with respect to a horizontal plane (P), where drawing A is a side elevation view, drawing B It is a front elevation view and drawing C is a perspective view. The figure omitted a good part of the components of the switch to show more clearly the moving parts of it.
  • Drawing D is a perspective view of one of the mobile contacts.
  • Figure 11.- shows a representation similar to that of figure 10, corresponding to a rotation position of the 55 ° rotors with respect to a horizontal plane (P).
  • the arrows indicate the path of the electric current.
  • Figure 12.- shows a representation similar to that of figure 10, corresponding to a rotational position of the rotors of 75 ° with respect to a plane horizontal (P).
  • Drawings D and E are two additional perspective views from different angles.
  • Figure 13.- shows a representation similar to that of figure 12, corresponding to a rotational position of the rotors of 90.
  • Figure 14.- shows a representation similar to that of figure 13, corresponding to a rotational position of the rotors of 110 ° with respect to a horizontal plane (P).
  • Figure 15.- shows several views of an alternative embodiment of a switch according to the invention, in which the movement of the rotor is simply rotating on an axis but without linear displacement.
  • the mobile contacts are in the 0 ° position with respect to a plane P.
  • Figure 16.- shows several views of the embodiment of figure 15, in which the mobile contacts are at 60 °, and in which the cutting elements of the first switch assembly are closed, and the delayed contract has not yet been closed
  • Figure 17.- shows several views of the embodiment of figure 15, in which the mobile contacts are at 90 °, in which both the cutting elements of the first switch assembly and the delayed contract are closed.
  • Figure 18.- shows several views of the embodiment of figure 15, in which the mobile contacts are at 1 10 °, and in which the cutting elements of the first switch assembly are open, and the delayed contract is closed.
  • Figure 2 illustrates in a generic way the method and the switch device of the present invention, where it can be seen that the classic connection of cutting elements (2a, 2b, 2c) connected in series shown in drawings 1B, 2A, is complemented according to the present invention, with a delayed cutting element (3) connected in parallel with the complete series of the three elements of cut (2a, 2b, 2c) connected in series.
  • the invention provides that the switch device is configured so that the closure (electrical connection) of the delayed cutting element (3), as indicated by its name, is delayed in time with respect to the closing of the three cutting elements (2a, 2b, 2c) which is simultaneous.
  • Drawing 2B illustrates the invention by means of an electrical scheme, where it is appreciated that a first switch assembly (1) comprises three current cut-off elements (2a, 2b, 2c) connected in series with each other and between a first and second terminal of connection (5.6), and a second switch assembly (4) comprises a single power cut-off element (3) connected between the first and second connection terminal (5.6) and in parallel with the first switch assembly (1), that is to say with the chain of cutting elements (2a, 2b, 2c) connected in series.
  • Each of the cutting elements (2a, 2b, 2c, 3) of the switch device is formed by two fixed contacts (2a “ , 2b “ , 2c “ , 3 " ) interconnected with the rest of fixed contacts as can be seen in the figure, and a mobile contact (2a ' , 2b ' , 2c ' , 3 ' ) connectable and disconnectable with their respective fixed contacts.
  • All mobile contacts (2a ' , 2b ' , 2c ' , 3 ' ) are mounted on the same body that we call a mobile actuator (not shown in drawing 2B).
  • a closing maneuver of the switch in which the switch goes from being open preventing the circulation of current (I), to being closed to allow the circulation of current (I) through the terminals (5, 6), the three cutting elements (2a, 2b, 2c) are closed first and the delayed cutting element (3) is kept open, and after a transitional period of time, in which the arcs have already been extinguished electrical generated at the three cut-off points (2a, 2b, 2c), the delayed cutting element (3) is closed, so at that moment, the current (I) will circulate only through the delayed cutting element (3) since that branch of the circuit has less electrical resistance than the branch in which the three cutting elements (2a, 2b, 2c) are found, having fewer series cut elements between the terminals (5,6).
  • the switch device is kept in that permanent state of driving for the necessary time until the next opening
  • this delay is achieved by making the maximum separation distance between the mobile contact (3 ' ) and the fixed contacts (3 " ) of the delayed cutting element (3) greater than the separation distance between each mobile contact ( 2a ' , 2b ' , 2c ' ) of the cutting elements (2a, 2b, 2c) and their respective fixed contacts (2a “ , 2b “ , 2c “ , 3 “ ), as illustrated in drawing 2B
  • the referred fixed and mobile contacts (3 ' 3 " ) are sized and positioned properly to obtain that functionality.
  • Figure 2 also illustrates the method of the invention for cutting and allowing the circulation of an electric current (I) by a switch device, preferably a helical, linear or rotary motion switch on the same plane.
  • the method comprises providing the switch device with a first switch assembly (1) provided with two or more power cut-off elements (2a, 2b, 2c) connected in series between a first and a second connection terminal (5,6) , and a second switch assembly (4) connected in parallel with the first switch assembly (1), and causing the electrical resistance of the second switch assembly (4) between the terminals (5,6) to be less than that of the first switch assembly (1), preferably making the second switch assembly (4) have fewer number of cutting elements connected in series between the terminals (5,6) than the first switch assembly.
  • the method comprises, to perform the switch closing maneuver, first close the first switch assembly (1) and keep the second switch assembly (4) open, and after a set period of time after the first switch assembly is closed (1), close the second switch assembly (4) so that the current (I) passes through the second switch assembly (4).
  • the method of the invention comprises operating the first and second switch assembly by means of the same maneuvering element, specifically by a common mobile actuator for both switch assemblies.
  • the same maneuvering element specifically by a common mobile actuator for both switch assemblies.
  • the method of the invention comprises moving the moving contacts of the first and second switch assembly simultaneously with a linear motion component along an axis (X).
  • the method of the invention comprises moving the mobile contact (3 ' ) in a rotating manner on the same plane and around an axis (X), while the mobile contacts of the first switch assembly move simultaneously in a manner helical with respect to an axis (X), or alternatively in another preferred embodiment of the invention, the mobile contacts of the first and second switch assembly move simultaneously by rotating them with respect to an axis (X) but without axial advance.
  • Figure 3 shows an embodiment of the switch of the invention, specifically a linear switch, comprising a mobile actuator of insulating material, which in this case consists of a slide (7) of elongated configuration, which is arranged along the direction of an axis (X), and is configured and mounted in a housing (8) of switch insulating material so that it is linearly movable along said axis (X) reciprocally, between the extreme position of the drawing 3 A and the extreme position of drawing 3C.
  • a mobile actuator of insulating material which in this case consists of a slide (7) of elongated configuration, which is arranged along the direction of an axis (X), and is configured and mounted in a housing (8) of switch insulating material so that it is linearly movable along said axis (X) reciprocally, between the extreme position of the drawing 3 A and the extreme position of drawing 3C.
  • Each mobile contact (2a ' , 2b ' , 2c ' ) of the first and second switch assembly (1, 4), is mounted on the slide (7) transversely to said axis (X), and so that a first end of the mobile contacts emerges from a first side face of the slide, and a second end of the mobile contacts emerges from a second side face of the slide opposite the first face.
  • all mobile contacts (2a ' , 2b ' , 2c ' ) have the same shape and size, and consist of an elongated and straight metal plate.
  • the fixed contacts (2a “ , 2b “ , 2c “ , 3 “ ) are mounted in a fixed position of the switch housing (8), and are arranged in pairs opposite each other on different sides of the sliding (7) and arranged to be contacted by the respective mobile contact (2a ' , 2b ' , 2c ' , 3 ' ).
  • the mobile contacts (2a ' , 2b ' , 2c ' ) and their respective fixed contacts (2a “ , 2b “ , 2c “ , 3 “ ), are configured and positioned so that they come into contact but slidingly, that is, they contact each other while sliding as the slider moves.
  • the slide (7) is arranged between the fixed contacts. It is seen in figure 3 as the three elements of power failure
  • the second switch assembly (4) comprises a single power cut-off element (3) connected between the first and second connection terminal (5,6) and in parallel with the chain of cutting elements (2a, 2b, 2c) connected in series.
  • the connection terminals (5,6) are arranged opposite each other, and the power cut-off element (3) is mounted at one end of the slide (7) and to directly contact the connection terminals (5,6 ).
  • this delay in closing the delayed contact (3) is achieved by properly placing with each other the fixed and mobile contacts, to make the maximum separation (d2) that the mobile contact (3 ' ) of the second switch assembly must travel until it contacts its fixed contacts (3 " ), is greater than the maximum separation ( d1) that each mobile contact (2a ' , 2b ' , 2c ' ) of the first switch assembly (1) must be in contact with their respective fixed contacts (2a “ , 2b “ , 2c " ).
  • the path or time from the furthest or maximum point, which the mobile contact of the second switch assembly must travel to contact its fixed contacts is greater than the path (from the furthest or maximum point) that they must travel the mobile contacts of the first switch assembly until they contact their fixed contacts, so that in the electric closing maneuver the second switch assembly closes after the closing of the first switch assembly.
  • the delay in closing the delayed contact (3) can be obtained by modifying the position and / or shape of the movable contact of the second switch assembly.
  • the movement of the slide and connection is the inverse of the one described above, that is, with a sequence of movements from the position of drawing 3C to 3 A.
  • drawing 3 To all the elements of cutting are closed, and when moving the slide (7) to the right in the figure, the delayed cutting element (3) is first opened but the cutting elements (2a, 2b, 2c) are kept closed so that the current It circulates through these three cutting elements connected in series, and at a later time the three cutting elements (2a, 2b, 2c) are opened as shown in drawing 3 A, so that the current (I) opens simultaneously at three different points, thus reducing the magnitude of the electric arc and facilitating its shutdown.
  • Figures 4 to 14 show another preferred embodiment of the invention, which consists of a rotary switch, more specifically a helical switch in which the mobile component of the switch, that is, the actuator, travels defining a helical path.
  • a second simultaneous movement component is added to the linear motion component on an X axis of the previous embodiment, consisting of a rotation on that same X axis.
  • Drawing 4 A shows a switch of this embodiment, which includes an outer casing of insulating material formed by two parts (8.8 ' ) coupled to each other, which has at least one through hole (13) and at least some gas outlet windows (14), both communicated with the interior of the switch.
  • the actuator is formed by two parts, a first rotor (15) and a second rotor (23) both coupled together and movable simultaneously, but with different movements as will be described below.
  • the first rotor (15) In the first rotor (15) the movable contacts of the first switch assembly are mounted, and in the second rotor (23) the movable contact of the second switch assembly is mounted.
  • the first rotor (15) is an elongated body placed longitudinally in the direction of the X axis, and preferably is formed by two parts (15 ' , 15 " ) coupled together.
  • the first rotor (15) is mounted inside the housing ( 8.8 ' ) with the ability to slide on an internal surface thereof and helically move with respect to said X axis, that is, the switch has means to cause the rotor (15) to move with a linear motion component with respect to to the X axis and simultaneously a turning component with respect to the same X axis.
  • the second rotor (23) is reel-shaped, and is mounted coaxially with the first rotor (15) with respect to the X axis, and is also mounted inside the housing (8.8 ' ) with the ability to slide on a surface internal of it. Unlike the first rotor (15), this second rotor (23) is configured together with the housing in such a way that it prevents linear advance on the X axis, that is, it can only rotate on the axis (X) while staying in the same flat without advancing axially.
  • the first and the second rotor (15,23) are coupled to each other so that each one can perform the movements described above, and so that the first and the second rotor are integral in the turning movement, that is, they turn at the same time on the axis (X), but nevertheless the first rotor (15) can move forward and backward longitudinally on the axis (X), while the second rotor (23) is prevented from axial movement.
  • This coupling between the two rotors and the relative movement between the two is illustrated in Figures 6 to 9 when the rotors rotate clockwise when performing an electrical closing operation of the switch, it being understood that the rotors rotate counterclockwise. to perform an opening maneuver, and therefore, the movements of the first and second rotor (15,23) are reciprocal between a closed position and an electrical cut-off position of the switch.
  • the coupling between the first and the second rotor (15,23), is a male-female coupling and is formed by a cavity (25) existing in the first rotor (15) and an emerging extension (24) of the second rotor (23 ) and introduced into said cavity
  • this form of extension consists of two flat and parallel surfaces (26 ' , 26 “ ) and two curved and convex surfaces (27 ' , 27 “ ) facing each other and with the same curvature.
  • the cavity (25) is formed by two flat and parallel surfaces (28 ' , 28 “ ) on which the surfaces (26 ' , 26 “ ) slide axially, and two curved surfaces (29 ' , 29 “ ) facing each other and with the same curvature, and on which the surfaces slide axially (27 ' , 27 " ).
  • the mobile contact (3 ' ) of the second switch assembly (4) is formed by two flat and overlapping metal plates (30 ' , 30 " ) in position, which are mounted on the second rotor (23 ), so that the ends of these plates emerge from the rotor forming on each end two clamps, which serve to imprison by exerting pressure on the respective fixed contacts (3 " , 3 " ) of the second switch assembly.
  • This configuration of the second set of Switch (4) is optimal for its functionality, since in the permanent state of current conduction, what is of interest is to have the maximum contact surface between the terminals to facilitate the circulation of current.
  • a disc-shaped wall (20) and made of insulating material is available, preferably it forms an integral part of the second rotor (23) and configured so as to define within the housing (8) and to each of its sides , respective chambers insulated from each other by the wall (20), so that the first and second switch assembly (1, 4) are housed respectively in said chambers (21, 22), thereby preventing the arc electric can jump from one switch assembly to the other by being separated by the wall (20).
  • the aforementioned means for obtaining the helical movement of the first rotor (15), can be obtained by configuring the rotor and the stator as if they were respectively a screw and a nut coupled by means of a threading.
  • the means for the helical movement can be obtained by an external drive mechanism (16) coupled to the rotor, and configured to produce that helical movement.
  • Said mechanism (16) for converting a turning movement into a helical movement to produce the helical movement of the first rotor (15).
  • Said mechanism (16) is formed by a fixed body (32) having a through cavity (33) that extends along an axis (X), and said body having two guide surfaces (34) parallel to each other and arranged inclined with respect to said axis (X), said guide surfaces (34) being arranged around said through cavity (33).
  • a movable bar (35) is housed with movement capacity within said through cavity, the movable bar being provided with a bolt (36) emerging in radial direction with respect to an axial axis of the bar, where said bolt is arranged tightly between said guide surfaces, so that you can slide on them by contacting both surfaces.
  • This mechanism (16) is also mounted in the housing (8 ' 8 ' ) and in use is operated by another external mechanism (not shown) conventional for the actuation of this type of switches, which applies a torque on the bar (35) which is transformed into a helical movement by the mechanism (16).
  • the switch incorporates a group of de-ionizing plates (17) placed in proximity to the fixed contacts and mobile contacts, and placed close to the windows (14) of the housing for the gas outlet.
  • the mobile contacts (2 a ' , 2b ' , 2c ' ) of the first switch assembly (1) are mounted on the rotor (15), and therefore are also moved by the rotor with a helical path.
  • the movable contacts of the first switch assembly have the same shape, are mounted on the rotor equidistant from each other, and are placed in the same angular position relative to the X axis (i.e. its contour or perimeter is coincident in a view along the X axis of drawing 10 B), as can be seen especially in drawing 10 B.
  • the movable contact (3 ' ) of the delayed cutting element (3) has a different shape from the previous ones, but is placed in the same angular position or in other words placed on the same plane P as the movable contacts (2a ' , 2b ' , 2c ' ) as observed for example in drawing 10 B.
  • Another aspect of the invention relates to the shape of the mobile contacts (2 a ' , 2b ' , 2c ' ) of the first switch assembly, shown in Figures 4 to 14.
  • These mobile contacts (2 a ' , 2b ' , 2c ' ) are a substantially "S" or sine shaped metal plate, as shown in drawing 10 D, so that the final segments (18,18 ' ) thereof have some capacity to flexion towards the central point of the plate, so that when they contact the respective fixed contacts they exert some pressure against them that ensures the electrical contact.
  • the mobile contacts (2a ' , 2b ' , 2c ' ) and their respective fixed contacts (2a “ , 2b “ , 2c “ , 3 " ), are configured and positioned so that they come into contact but slidingly, that is, they contact each other while sliding as the first rotor moves (15) .
  • the pairs of fixed contacts (2 a “ , 2b “ , 2c “ ) are placed on a plane (Y) as seen more clearly in drawing 10B for example, and so that one of the contacts of each pair of fixed contacts (2 a “ , 2b “ , 2c “ ) is placed on one side of the rotor, and the other contact of the same pair is placed on another side of the rotor.
  • a first group of fixed contacts at the top of the switch (as shown in Figure 10), which are aligned along a straight line parallel to the axis (X)
  • a second group of fixed contacts at the bottom of the switch (as shown in Figure 10), which are aligned along a straight line parallel to the axis (X).
  • the fixed contacts (2 a “ , 2b “ , 2c “ ) are plate-shaped, and one of them is connected to the connection terminal (5), and another is connected to the other connection terminal (6).
  • the pair of fixed contacts (3 " ) of the delayed cutting element (3) are connected respectively with the terminals (5,6), and have a tongue-shaped end suitable for insertion into the ends with clamp shape of the mobile contact (3 ' ) described above.
  • Another characteristic aspect of these fixed contacts (3 “ ), is their position displaced or offset in relation to the position of the fixed contacts (2 a “ , 2b “ , 2c “ ) of the first switch assembly, since one of these fixed contacts (3 " ) is aligned on a plane (Z) positioned on one side of the plane (Y) and parallel to it, while the other fixed contact (3 " ) is aligned on a plane (R) and parallel to it, positioned on the other side of the plane (Y).
  • the movable contact (3 ' ) of the delayed cutting element (3) is placed in the same angular position as the mobile contacts (2a ' , 2b ' , 2c ' , 2d ' , 2e ' ) as shown rva in drawing 10B, although it has a different shape.
  • the delayed cutting element (3) is closed after the cutting elements of the first switch assembly.
  • that same function can be obtained from another it forms, for example by delaying the position of the mobile contact (3 ' ), and aligning the fixed contacts (3 " ) with the fixed contacts of the first switch assembly.
  • the mobile contacts are at 0 or with respect to a horizontal plane (P) and both switch assemblies (1, 4) are open. In this position, the separation distance (d) between the moving contacts and their respective fixed contacts is maximum for both switch assemblies, which is most clearly seen in view of drawing 10B.
  • the rotor (15) begins to move helically, it rotates around the axis (X) clockwise as seen in drawing 10B, at the same time as it advances on the X axis to the right seen in the drawing 10 A, so that all mobile contacts are approaching the fixed contacts.
  • the first rotor does not move helically, but simply rotates on the axis (X) without moving longitudinally. That is the case of the embodiment shown in Figures 15 to 18, in which all the moving contacts of the first and second switch assembly, rotate at the same time around the axis (X) but each of them remains on the same flat.
  • the design of the switch of this embodiment may be similar or even identical to the design of the switch of Figures 4 to 14, for which the actuation mechanism (16) described above must simply be modified to cause a rotation instead of a movement helical. For this, it is sufficient to make the guide surfaces (34) orthogonal to the axis (X).
  • first and second rotor are completely integral with each other, since both move in the same way, rotating on the axis (X) without axial movement, so that they functionally behave like the same body, and by therefore, in a practical embodiment, a single rotor (15) can be provided in which the movable contacts of the first and second switch assembly are mounted, as shown by way of example in drawing 15C.
  • a single rotor can be provided in which the movable contacts of the first and second switch assembly are mounted, as shown by way of example in drawing 15C.
  • the operation of the switch of Figures 15 to 18 is the same as that of Figures 4 to 14, so that part of this description referring to those figures 4 to 14 applies equally to Figures 15 to 18 .
  • the invention achieves an elongation in helical or angular form, of the length of the electric arc in a small space, which implies that for the same nominal cut-off current, the switch can have a smaller size compared to a switch of the state of the art.
  • the tangential speed of the cutting point is increased depending on the turning radius, thus increasing the cutting speed in a simple way, without the need for complex mechanisms and with a reduced number of parts, so that the Switch manufacturing is very simple.
  • the rotor can be made of materials such as glass or porcelain, which are highly insulating compared to insulating materials. of naturalized plastic.

Landscapes

  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Abstract

El interruptor eléctrico según la invención comprende un primer conjunto de interruptor (1) con varios elementos de corte de corriente (2a,2b,2c) conectados en serie entre dos terminales de conexión (5,6), y un segundo conjunto de interruptor (4) con un elemento de corte de corriente (3) conectado en paralelo con el primer conjunto de interruptor (1). El segundo conjunto de interruptor (4) presenta menor resistencia eléctrica que el primer conjunto de interruptor (1). El interruptor está configurado para que el segundo conjunto de interruptor (4) se cierre de forma retarda respecto al cierre del primer interruptor (1). Las operaciones de corte de corriente se realizan con el primer conjunto de interruptor (1) para facilitar la extinción del arco, mientras que en el funcionamiento permanente del interruptor,la corriente circula por el segundo elemento de corte (4) de baja resistencia eléctrica para reducir las pérdidas por calentamiento.La invención también se refiere a un método para controlar la circulación de corriente.

Description

INTERRUPTOR ELECTRICO DE ALTO RENDIMENTO TERMICO Y METODO DE
CORTE DE CORRIENTE ELECTRICA
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de los interruptores y/o seccionadores eléctricos, especialmente adaptados para la extinción del arco eléctrico producido en la apertura y cierre de los contactos de los mismos.
Un objeto de la presente invención es el de proporcionar un interruptor de corte de corriente, que logra, con un tamaño reducido, una extinción rápida y efectiva de los arcos eléctricos producidos en un circuito eléctrico durante las operaciones transitorias de corte y cierre de corriente.
Otro objeto adicional de la presente invención es el de proporcionar un interruptor de corte de corriente de alto rendimiento térmico, es decir más eficiente energéticamente ya que logra reducir pérdidas de potencia por calentamiento durante el estado permanente de conducción eléctrica.
Otro objeto adicional de la presente invención es el de proporcionar un método para controlar la circulación de una corriente eléctrica, es decir cortar y permitir la circulación de corriente, mediante un dispositivo interruptor eléctrico, de modo que con el mismo dispositivo se logra una extinción rápida y efectiva de los arcos eléctricos producidos durante las operaciones transitorias de corte y cierre de corriente, y que al mismo tiempo tenga un alto rendimiento térmico el estado permanente de conducción eléctrica.
El interruptor y método de la invención, son especialmente aplicables al corte de corriente continua de alta potencia, donde la extinción del arco eléctrico es más dificultosa que en corriente alterna.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En la actualidad es sabido que los arcos eléctricos o arcos voltaicos producidos en circuitos eléctricos pueden provocar múltiples problemas, debido a que la energía calórica producida durante un arco eléctrico es altamente destructiva. Algunos de estos problemas son: el deterioro del material del interruptor, averías y/o destrucción total o parcial de instalaciones eléctricas, incluso daños a las personas por quemaduras u otro tipo de lesiones.
La problemática de la extinción del arco eléctrico es especialmente acusada en el corte de corriente continua donde, a diferencia de la corriente alterna, no existe paso por cero, por lo que se produce un arco que debe ser eliminado lo antes posible mediante la des-ionización del medio y aumento de la rigidez dieléctrica.
Actualmente se conocen varias técnicas para extinguir el arco eléctrico producido en la apertura y cierre de los contactos de un interruptor o seccionador de corriente. Todas estas técnicas tienen como objetivo común lograr que la energía disipada en calor del arco eléctrico sea la menor posible, con el objetivo de que sea nula. Para ello, la variable crítica sobre la que se actúa es el control del tiempo, intentando que la velocidad de apagado del arco eléctrico sea la más rápida posible.
Para lograr dicho objetivo se conocen diversas técnicas entre las que cabe destacar: a) aumento de la distancia de separación entre los contactos fijos y móviles del interruptor eléctrico, lo que implica mayor volumen de aire entre los mismos, y por tanto, mayor tamaño del interruptor.
- Incremento de velocidad de los dispositivos de disparo.
- Corte radial.
- Seriado de contactos simultáneos. b) aumento de la longitud o "alargamiento" del arco eléctrico para un mismo instante de tiempo.
- Cámaras apaga chispas.
- Soplado magnético y neumático. c) enfriamiento del arco eléctrico a partir de medios auxiliares para disminuir los efectos caloríficos perjudiciales, como por ejemplo el empleo de hexafloruro de azufre SF6a presión. d) actuación sobre la rigidez dieléctrica del medio para evitar reencendidos del arco por influencia del campo eléctrico debido a diferencias de potencial.
Sin embargo, aunque actualmente existen interruptores de corte eléctrico que combinan algunas de las técnicas arriba citadas: cámara apaga chipas con soplado magnético o neumático, separación de contactos radial en lugar de lineal, etc., dichos interruptores actuales siguen sin resolver satisfactoriamente su principal cometido de extinción del arco eléctrico, ya que el tiempo de extinción sigue siendo demasiado alto y sigue existiendo deterioro del material, especialmente en aplicaciones muy exigentes como es el corte de corriente continua de alta potencia.
Además, las técnicas conocidas para la extinción del arco, generalmente implican un aumento del volumen de los interruptores debido al volumen de aire necesario entre los contactos.
El funcionamiento de los mecanismos de corte de los interruptores, suele implicar algún tipo de impacto entre piezas, que a la larga provoca el deterioro por desgaste del material que puede llevar a la destrucción del interruptor.
Por otro lado, conforme aumenta la potencia e intensidad que pasa por un interruptor, es necesario:
- optimizar la tecnología de corte.
- aumentar el tamaño de los interruptores. Esta técnica se ilustra en la figura 1 y es utilizada por la mayoría de los fabricantes de interruptores de este tipo, y consiste en añadir polos, es decir un conjunto de unión eléctrica entre contacto fijo y móvil, en serie de forma que permiten dividir el arco en potencias más pequeñas (misma intensidad, menor voltaje entre los contactos de cada polo), por lo que es más fácil apagar el arco eléctrico que se produce.
De forma más detallada, con relación al esquema de la figura 1 , se aprecia que la técnica referida anteriormente consiste en un sustituir en un interruptor simple (1 ) como el mostrado en el dibujo 1A formando por un solo elemento de corte (2), por un interruptor (1 ) formado por múltiples elementos de corte (2, 2", 2" ') conectados en serie como se muestra en el dibujo 1 B.
Las ventajas de seriar los polos como se muestra en el dibujo 1 B se enumeran a continuación:
- Dividir el arco en potencias más pequeñas facilita su corte.
- Dividir el arco eléctrico aumenta la endurancia eléctrica (ciclo de vida) de los contactos, ya que están sujetos a menos potencia y por lo tanto sufren menos y se degradan menos.
Sin embargo, también existen desventajas asociadas a esa conexión en serie:
- Es necesario incrementar el tamaño del interruptor para alojar más polos.
- Se utiliza una mayor cantidad de material conductor.
- Se incrementa la temperatura de trabajo al haber 2, 3 o más polos seriados soportando la misma corriente que un polo.
- Se incrementa el consumo de energía ya que cada polo es equivalente a una resistencia y al agrupar en serie los polos se obtiene una resistencia final equivalente igual a la suma de todas. Por lo tanto, aplicando la ley de Joule (P=I2R) la potencia se incrementa de manera directamente proporcional. Si la resistencia es tres veces mayor, la potencia calorífica por efecto Joule es tres veces mayor. Como se puede comprobar, las ventajas de conectar los polos en serie contribuyen a optimizar el estado dinámico, es decir cuando se produce el corte del arco eléctrico, sin embargo, supone una gran desventaja en el estado de reposo o permanente del mismo en el que se encuentra en el 95% de su vida útil, lo que conlleva un mayor consumo de energía.
En cuanto a los materiales conductores utilizados en un interruptor del estado de la técnica, puesto que los contactos tienen que realizar las dos funciones, estado transitorio y permanente, se tiene que llegar a un compromiso en la elección de materiales y su sobredimensionamiento para alargar la vida útil. Por lo general, se utilizan materiales que son buenos conductores eléctricos, pero esos materiales son blandos y poco resistentes al arco, por lo que necesitan tratamientos o recubrimientos exteriores para mejorar su resistencia al arco e incrementar su temperatura de fusión. Esto incrementa los costes de fabricación, y el material elegido nunca llega a ser óptimo para los dos estados transitorio y permanente.
El consumo de energía de un interruptor se produce por las pérdidas térmicas ocasionadas por el efecto Joule, debido a su resistencia interna, valor directamente relacionado con el diseño y los materiales conductores empleados.
Donde:
E: es energía; P: es potencia eléctrica; t: es tiempo; R: resistencia eléctrica, intensidad eléctrica.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Mediante la presente invención se solucionan los inconvenientes anteriormente citados, proporcionando un interruptor de corte de corriente que logra un corte rápido y efectivo del arco eléctrico, en un reducido espacio, al mismo tiempo que presenta bajas pérdidas de potencia por calentamiento durante el estado permanente de conducción eléctrica.
La invención se basa en proporcionar un dispositivo interruptor que se comporta de forma diferente en los periodos transitorios de corte y conexión de una corriente eléctrica, y en el estado permanente de conducción eléctrica una vez ha concluido el período transitorio, de modo que en el periodo transitorio la corriente se hace circular a través de varios puntos de corte eléctrico conectados en serie para así facilitar la extinción del arco en la maniobra de cierre y abertura del interruptor, mientras que en los periodos permanente de funcionamiento la corriente se hace circular por un elemento de corte de baja resistencia eléctrica para que las pérdidas de potencia sean reducidas. Para ello, un primer aspecto de la invención se refiere a un dispositivo interruptor eléctrico que comprende al menos un primer y un segundo terminal de conexión para conectar el interruptor con un circuito exterior, con objeto de cortar y permitir la circulación de una corriente eléctrica, ya sea continua o alterna, por dicho circuito.
El interruptor incorpora un primer conjunto de interruptor que comprende dos o más elementos de corte de corriente, es decir interruptores de cualquier tipo, conectados en serie entre si y entre dichos primer y segundo terminal de conexión, y donde el primer conjunto de interruptor está construido de forma que sus elementos de corte de corriente son operables a la vez, es decir, se cierran y se abren simultáneamente. Cada elemento de corte de corriente comprende al menos dos contactos fijos y un contacto móvil que es conectable y desconectable con los respectivos contactos fijos, para cerrar o abrir el elemento de corte de corriente, y así permitir o impedir la circulación de corriente por el mismo.
Además, el interruptor incorpora un segundo conjunto de interruptor conectado en paralelo con el primer conjunto de interruptor, y de modo que este segundo conjunto interruptor está adaptado de forma que tiene menor resistencia eléctrica que el primero. Para ello, este segundo conjunto de interruptor comprende un menor número de elementos de corte de corriente que el primer conjunto de interruptor, por lo que presenta menos resistencia eléctrica que el primer conjunto de interruptor.
Alternativamente, se puede lograr que el segundo conjunto de interruptor tenga menor resistencia que el primero de cualquier otra forma conocida para un experto en la materia, por ejemplo, conectando varios elementos de corte de corriente entre sí en paralelo y/o eligiendo materiales conductores de baja resistencia eléctrica.
Preferentemente, el segundo conjunto de interruptor dispone de un solo elemento de corte conectado en paralelo con todos los elementos de corte en serie del primer conjunto de interruptor. El elemento de corte del segundo conjunto de interruptor comprende dos contactos fijos conectados respectivamente a los dos terminales de conexión del interruptor, y un contacto móvil conectable y desconectable con esos dos contactos fijos para establecer o impedir continuidad eléctrica a través de ellos. Alternativamente, el segundo conjunto de interruptor puede estar formado por varios elementos de corte de corriente conectados en paralelo entre sí, con objeto de reducir su resistencia eléctrica para disminuir aún más las pérdidas.
El interruptor también incorpora un actuador móvil realizado con material eléctricamente aislante, el cual está asociado funcionalmente con el primer y el segundo conjunto de interruptor para producir su abertura o cierre, y de modo que el actuador móvil es operable desde el exterior del interruptor, ya sea manualmente o mediante cualquier tipo de mecanismo.
El actuador móvil está configurado y montado en el interruptor de manera que puede moverse con al menos una componente de movimiento lineal a lo largo de un eje X. En una posible realización, el actuador móvil está configurado para desplazarse definiendo solo un movimiento lineal a lo largo de dicho eje X. En otra realización preferida el actuador está configurado para moverse de forma helicoidal respecto a dicho eje X, por lo que ese movimiento helicoidal es la combinación de una componente de movimiento lineal respecto al eje X, junto con una componente simultánea de giro respecto al mismo eje X, es decir, el actuador gira sobre el eje X al mismo tiempo que avanza a lo largo de dicho eje X.
En otra realización preferida de la invención, el actuador móvil está configurado para moverse de forma giratoria sobre un mismo plano y alrededor de un eje, con lo que el actuador es desplazable definiendo un movimiento con una sola componente de movimiento, en este caso una componente de movimiento angular.
Los contactos móviles del primer y del segundo conjunto de interruptor están montados en dicho actuador móvil, de manera que todos ellos son desplazables conjuntamente con el mismo movimiento del actuador.
La operación del interruptor para cortar o permitir la circulación de una corriente eléctrica se realiza mediante el actuador, para lo cual el actuador está configurado y montado en el interruptor de forma que puede realizar una maniobra de cierre, moviéndose hasta una posición final de dicha maniobra, en la que se establece continuidad eléctrica entre el primer y el segundo terminal de conexión a través del primer y/o del segundo conjunto de interruptor, y una maniobra de abertura con un movimiento inverso al anterior, en la que en una posición final de dicha maniobra se impide la circulación de corriente entre dichos terminales. Para poder realizar estas conexiones y desconexiones, los contactos fijos están colocados en una posición adecuada para que se produzca ese corte o conexión de corriente con el contacto móvil asociado. El experto en la fabricación de este tipo de interruptores eléctricos, está familiarizado con el diseño de los mismos y es capaz de posicionar y dimensionar los contactos fijos y móviles adecuadamente para realizar las operaciones anteriormente descritas.
El segundo conjunto de interruptor, está configurado para cerrarse en la maniobra de cierre eléctrico del interruptor, después del cierre del primer conjunto de interruptor, de manera que el primer conjunto de interruptor queda cortocircuitado por el segundo conjunto de interruptor. Preferentemente, todos los elementos de corte ofrecen una resistencia eléctrica similar, y puesto que el segundo conjunto de interruptor tiene menor número de elementos de corte conectados entre sí en serie que el primero (menos longitud de material conductor por el que tiene que circular la corriente), presenta menor resistencia eléctrica, por lo que en el momento en el que el segundo conjunto de interruptor se cierra, la corriente pasa por el segundo conjunto de interruptor en lugar de por el primero.
El interruptor está diseñado de forma que el desfase en tiempo entre el cierre del primer y el segundo conjunto de interruptor, sea igual o mayor que el tiempo transitorio para la extinción del arco eléctrico. De esta manera en la maniobra de cierre del interruptor, durante un periodo transitorio, primero se cierran los elementos de corte del primer conjunto de interruptor con lo que se divide el arco en varios puntos de corte, y una vez transcurrido el transitorio y extinguido el arco, se conecta el segundo conjunto interruptor para que la corriente pase por el mismo durante el estado permanente de uso de interruptor y así reducir las pérdidas de potencia.
En la maniobra inversa para abrir el interruptor, primero se abre el segundo conjunto de interruptor por lo que la corriente pasa a circular enteramente por el primer conjunto de interruptor, y finalmente se abre el primer conjunto de interruptor. Para obtener ese desfase entre el cierre del segundo y el primer conjunto de interruptor, simplemente se posiciona y se dimensiona los contactos fijos y/o el contacto móvil del segundo conjunto de interruptor para obtener ese desfase en tiempo, teniendo en cuenta que todos los contactos móviles del interruptor están montados en el actuador móvil y por lo tanto se mueven al mismo tiempo y por lo tanto con la misma rapidez.
El experto en la materia entenderá que hay múltiples formas de lograr ese desfase dependiendo del tipo de interruptor y valores nominales de trabajo del mismo, y que el diseño del interruptor para obtener el desfase entra dentro de la práctica diaria de dicho experto. En general, será necesario que el segundo conjunto de interruptor esté configurado, posicionando y dimensionando sus contactos fijos y/o su contacto móvil, de manera que el trayecto máximo (la posición más separada entre ambos) que debe recorrer el contacto móvil del segundo conjunto de interruptor hasta contactar con sus respectivos contactos fijos, sea mayor que el trayecto máximo que deben recorrer los contactos móviles del primer conjunto de interruptor hasta contactar con sus contactos fijos, de modo que en la maniobra de cierre eléctrico del interruptor, el segundo conjunto de interruptor tarda más tiempo en cerrarse que el primer conjunto de interruptor, teniendo en cuenta que todos los contactos móviles se mueven a la vez al ser solidarios con el actuador móvil.
El trayecto máximo anteriormente mencionado, se refiere al recorrido más largo que tenga que recorrer un contacto móvil hasta contactar con sus respectivos contactos fijos.
En otras realizaciones preferentes, el desfase se puede obtener colocando los contactos fijos del segundo conjunto de interruptor más retrasado con relación a la posición de su contacto móvil. En otras realizaciones preferentes, puede ser interesante mantener los contactos fijos del segundo conjunto interruptor en una posición similar que los contactos fijos del primer conjunto de interruptor, y en cambio modificar la posición del contacto móvil del segundo conjunto de interruptor. En otras realizaciones, se puede hacer que los contactos móviles se accionen a la vez, por ejemplo mediante un sistema de levas o vanos en un tambor, de modo que el contacto móvil retardado del segundo conjunto de interruptor, se mueva más despacio que los contactos móviles del primer conjunto de interruptor.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método para controlar la circulación de una corriente a través de una línea eléctrica, es decir cortar o permitir la circulación de corriente, mediante el uso de un dispositivo interruptor, como por ejemplo el interruptor descrito anteriormente.
Dicho método comprende conectar (o tener conectado) en serie en dicha línea un primer conjunto de interruptor formado por dos o más elementos de corte de corriente conectados entre sí en serie, y conectar (o tener conectado) un segundo conjunto de interruptor en paralelo con el primer conjunto de interruptor, donde dicho segundo conjunto de interruptor tiene menor resistencia eléctrica que el primer conjunto de interruptor. En una maniobra de cierre de la línea para permitir la circulación de corriente, los elementos de corte del primer conjunto de interruptor se cierran simultáneamente mientras se mantiene abierto el segundo conjunto de interruptor, permitiendo así la circulación de corriente por la línea eléctrica y así extinguir el arco más fácilmente con los múltiples puntos de corte del primer conjunto de interruptor. Tras un periodo de tiempo establecido suficiente para extinguir el arco, se cierra el segundo conjunto de interruptor para cortocircuitar al primer conjunto de interruptor, y al tener menor resistencia eléctrica el segundo conjunto de interruptor, la corriente pasa a circular por el segundo conjunto de interruptor.
Una vez cerrado el segundo conjunto de interruptor, los elementos de corte del primero conjunto de interruptor se pueden mantener cerrados, o bien se pueden abrir, dependiendo del tipo de interruptor que se trate, rotativo, lineal etc.
En una maniobra de abertura de la línea para interrumpir la circulación de corriente, el método comprende abrir el segundo conjunto de interruptor mientras los elementos de corte del primer conjunto de interruptor están cerrados, de modo que la corriente de la línea pasa a circular enteramente por el primer conjunto de interruptor, y posteriormente en el método se abre simultáneamente los elementos de corte del primer conjunto de interruptor para interrumpir la circulación de corriente por la línea eléctrica. El segundo conjunto de interruptor comprende un elemento de corte de corriente eléctrica, y los elementos de corte de corriente eléctrica del primer y del segundo conjunto de interruptor comprenden respectivamente al menos dos contactos fijos y un contacto móvil conectable con los contactos fijos asociados. El método comprende mover simultáneamente los contactos móviles de los elementos de corte de corriente eléctrica del primer y del segundo conjunto de interruptor.
Para lograr que el segundo conjunto de interruptor tenga menor resistencia que el primero, el segundo conjunto de interruptor tiene menor número de elementos de corte en serie que el segundo conjunto de interruptor, y por lo tanto menos longitud de material conductor por el que debe circular la corriente eléctrica, y por lo tanto presenta menos resistencia eléctrica. Preferentemente, el segundo conjunto de interruptor dispone de un solo elemento de corte de corriente, y el primer conjunto de interruptor dispone de dos o más elementos de corte, donde todos los elementos de corte tienen una resistencia eléctrica igual o substancialmente similar. Para mejorar resistencia eléctrica, el segundo conjunto de interruptor podría tener varios elementos de corte de corriente conectados entre sí en paralelo, lo que supone un incremento de sección y disminuye la resistencia eléctrica. Además, el método de la invención comprende accionar el primer y el segundo conjunto de interruptor mediante un mismo elemento de maniobra, concretamente mediante un actuador móvil común para ambos conjuntos de interruptor. De esta forma, en la misma maniobra, es decir con un solo movimiento, se obtiene la conexión sucesiva del primer y segundo conjunto de interruptor, por lo que con un mismo mecanismo externo al dispositivo y de forma convencional, se puede maniobrar el interruptor.
Para ello, tanto en el interruptor como en el método de la invención, las partes móviles de los elementos de corte, es decir, los contactos móviles de los mismos, se montan en el mismo actuador móvil, por lo que todos se desplazan a la vez. El actuador móvil puede comprender un solo cuerpo, o alternativamente el actuador móvil puede comprender dos cuerpos distintos acoplados entre sí y desplazables conjuntamente, de manera que un cuerpo puede realizar un tipo de movimiento para mover los contactos móviles del primer conjunto de interruptor, y otro cuerpo puede realizar otro tipo de movimiento para mover el contacto móvil del segundo conjunto de interruptor.
En una realización preferente, el método de la invención comprende mover los contactos móviles del primer y del segundo conjunto de interruptor simultáneamente con una componente de movimiento lineal a lo largo de un eje (X). En otra realización preferente, el método de la invención comprende mover el contacto móvil del segundo conjunto de interruptor de forma giratoria sobre un mismo plano y alrededor de un eje (X), y simultáneamente mover los contactos móviles del primer conjunto de interruptor de forma helicoidal respecto a ese eje (X), o bien de forma giratoria sobre un mismo plano y alrededor de un eje (X), lo cual permite optimizar la función de cada tipo de interruptor, tal y como se ha explicado anteriormente.
Todas estas funciones se realizan con un solo movimiento de abertura o cierre del interruptor como cualquier interruptor convencional del estado de la técnica, gracias a que todos los contactos móviles son desplazables mediante el mismo cuerpo, el actuador móvil, es decir, es el propio interruptor el que internamente gracias a la configuración de sus contactos, el que modifica la conexión de los mismos.
En la concepción de la presente invención, se ha observado que el mayor impacto ambiental dentro de su ciclo de vida de un interruptor eléctrico se produce durante su uso; una vez instalado, la única forma de interactuar con el medio ambiente, a pesar de ser un elemento estático, es a través del consumo de energía. El uso de un interruptor a lo largo de su ciclo de vida se puede dividir en dos estados:
- Estado estacionario o de reposo: el interruptor hace de contacto, es decir, la corriente pasa por el interruptor de forma continua. Se encuentra en este estado la mayor parte de su vida útil (de media el 95%).
- Estado dinámico o transitorio: el interruptor realiza el corte eléctrico, existe un alto consumo instantáneo, pero este estado supone como máximo el 5% de su vida útil. Como ya se ha dicho, el interruptor se encuentra la mayor parte de su vida en estado estacionario, por lo que es ahí donde se encuentra el mayor potencial en cuanto a eficiencia energética y ahorro en el consumo energético. En el desarrollo de la presente invención se ha tenido en cuenta esa particularidad, planteándose como principal objetivo el rendimiento térmico del interruptor en estado estacionario, consiguiendo así grandes beneficios de eficiencia energética y ahorro de consumo eléctrico, al mismo tiempo que se logra una alta eficiencia en la extinción del arco eléctrico. Sin embargo, con el interruptor de la invención de forma muy sencilla y en un reducido volumen, logra integrar en un mismo dispositivo interruptor dos mecanismos (o conjunto) de corte de corriente independientes y de configuración distinta, de modo que cada uno de ellos se conecta ventajosamente sólo durante uno de los estados del interruptor, ya sea el estado estacionario o el transitorio, de la siguiente manera:
- en el estado transitorio se conecta un primer mecanismo de corte de corriente formado por elementos de corte de corriente conectados en serie, lo cual resulta ventajoso para realizar el corte del arco eléctrico al dividirlo en varios puntos de corte, tal y como se ha explicado anteriormente,
- durante el periodo permanente o de reposo del interruptor, se conecta cortocircuitando al primer mecanismo, un segundo mecanismo de corte de corriente con menor resistencia eléctrica que el primero, de modo que toda o casi toda la corriente pasa por este segundo mecanismo de corte de corriente.
Mediante esta disposición de configuraciones independientes se consigue maximizar las ventajas de la configuración en serie para el corte de corriente, y también maximizar la eficiencia energética durante el estado de reposo del interruptor.
En el interruptor de la invención, al tener conjuntos de interruptor separados, uno para la estado transitorio (5% del tiempo) corte/establecer interruptores en serie, y otro para el estado permanente de circulación normal de corriente (95% del tiempo), es posible utilizar materiales diferentes para cada tipo de conjunto de interruptor y optimizar así su uso. De este modo, para el primer conjunto de interruptor operativo en el estado transitorio, se pueden utilizar materiales conductores de mayor resistencia eléctrica pero con mejores prestaciones para soportar arcos eléctricos, como aceros endurecidos, inoxidables, niquelados etc., sin que ello afecte al rendimiento del interruptor, mientras que para los contactos del conjunto de interruptor operativo en estado permanente, se utilizan materiales que sean buenos conductores eléctricos, como el cobre, aluminio, plata, oro, etc., o incluso materiales superconductores.
Igualmente al tener conjuntos de interruptor separados, uno para el estado transitorio y otro para el estado permanente de circulación normal de corriente, se pueden diseñar de forma independiente ambos conjuntos de interruptor, tanto en lo referente a la forma de los contactos, como en los movimientos que realizan, con lo que se puede optimizar al máximo la funcionalidad de cada conjunto de interruptor.
Una ventaja adicional de la invención, es que se puede disponer del número de elementos de corte en serie que se desee para extinguir el arco más eficientemente, ya que el número de elementos de corte del estado transitorio, no perjudica la eficiencia energética del interruptor en el estado estacionario o permanente.
Por lo tanto, algunas ventajas de la invención son las siguientes: - En el estado transitorio: optimizando los polos para el corte, se conseguirá reducir la dimensión del interruptor, reduciendo sustancialmente el uso de cobre, aluminio, plata, oro... que tiene un gran impacto medio ambiental y por lo tanto reduciendo el coste del interruptor. Además, se puede mejorar las condiciones de corte, incluso logrando un mayor poder de corte.
- En el estado estacionario: optimizando la conexión de los contactos internos del interruptor, para incrementar la eficiencia energética, logrando incrementar las prestaciones térmicas, disminuir la temperatura de trabajo y a su vez las pérdidas energéticas del interruptor. La presente invención logra una enorme mejora del impacto medioambiental. Para hacernos una idea del impacto generado en el por el presente proyecto, un interruptor del estado de la técnica actual y similares características de corte, con 2 polos, tiene unas pérdidas energéticas de 6 W/h, debido a la configuración en serie que hay que realizar entre sus contactos. Estimando que el interruptor se encuentre en servicio una media de 9 horas al día, representa una pérdida energética de 54 W/día y por lo tanto 19,71 kW/año.
La presente invención reduce las pérdidas de los interruptores en un 66% en el mejor de los casos, según los datos teóricos analizados (ver tabla abajo), quedando en 2 W/h y suponiendo un ahorro anual de 13, 14 kW/año. que contribuyan a reducir las pérdidas en la transmisión de la energía eléctrica, logrando así alinearse con los ambiciosos objetivos marcados por la Unión Europea para el año 2020: reducir el consumo energético un 20%, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un 20% e incrementar el uso de las energías renovables en un 20%.
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DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- muestra de forma esquemática la técnica tradicional de dividir el corte de corriente, en varios puntos de corte para facilitar la extinción del arco eléctrico.
Figura 2.- muestra el método de corte y conexión de corriente según la presente invención, donde el dibujo A es una representación esquemática y el dibujo B es un esquema eléctrico.
Figura 3.- muestra varias vistas en planta de una realización preferente de la invención consistente en un interruptor lineal, donde el dibujo A muestra el interruptor en un estado de abertura, el dibujo B muestra el interruptor en un estado en el que los elementos de corte del primer conjunto de interruptor están cerrados y el segundo conjunto de interruptor está abierto, y el dibujo C muestra el interruptor en un estado en el que los elementos de corte tanto del primer y segundo conjunto de interruptor están cerrados, por lo que la corriente circularía por el segundo conjunto de interruptor.
Figura 4.- muestra dos representaciones en perspectiva de un interruptor helicoidal según una realización de la invención, donde el dibujo A muestra una vista exterior del interruptor con la carcasa completa, y el dibujo B muestra el interruptor con una parte de la carcasa retirada para mostrar la mayoría de los componentes internos del interruptor.
Figura 5.- muestra otras dos vistas en perspectiva adicionales del interruptor de la figura 4, donde en el dibujo A se ha eliminado la carcasa, y en el dibujo B se ha eliminado el rotor para mostrar mejor los elementos internos.
Figura 6.- muestra varias vistas de la realización de las figuras 4 y 5, para ilustrar el acoplamiento y movimiento relativo entre el primer rotor y el segundo rotor, donde el dibujo A es una vista en alzado lateral en una posición de 0° del primer y segundo rotor, con una de las partes del rotor retirada; el dibujo B es una vista en sección por el plano F-F en el dibujo A; el dibujo C es la misma vista en sección que el dibujo B pero con las dos partes del rotor; el dibujo D es una detalle ampliado del dibujo A; el dibujo E es una vista en perspectiva; y el dibujo F es un detalle ampliado tomado del dibujo E.
Figura 7 - muestra una representación similar a la de la figura 6 con las mismas vistas, pero correspondientes a una posición en la que el primer y el segundo rotor han girado 45° respecto al plano P en el sentido de las agujas del reloj visto en el dibujo B.
Figura 8.- muestra una representación similar a la de la figura 7 pero correspondiente a una posición en la que el primer y el segundo rotor han girado 70° respecto al plano P en el sentido de las agujas del reloj visto en el dibujo B.
Figura 9.- muestra una representación similar a la de la figura 7 pero correspondiente a una posición en la que el primer y el segundo rotor han girado 105° respecto al plano P en el sentido de las agujas del reloj visto en el dibujo B.
Figura 10.- muestra varias vistas de la realización de la figura 5, correspondiente a una posición de giro de los rotores de 0° respecto a un plano horizontal (P), donde el dibujo A es una vista en alzado lateral, el dibujo B es una vista en alzado frontal y el dibujo C es una vista en perspectiva. En la figura se han omito buena parte de los componentes del interruptor para mostrar con más claridad las partes móviles del mismo. El dibujo D es una vista en perspectiva de unos de los contactos móviles.
Figura 11.- muestra una representación similar a la de la figura 10, correspondiente a una posición de giro de los rotores de 55° respecto a un plano horizontal (P). Las flechas indican el recorrido de la corriente eléctrica.
Figura 12.- muestra una representación similar a la de la figura 10, correspondiente a una posición de giro de los rotores de 75° respecto a un plano horizontal (P). Los dibujos D y E son dos vistas en perspectiva adicionales desde distintos ángulos.
Figura 13.- muestra una representación similar a la de la figura 12, correspondiente a una posición de giro de los rotores de 90.
Figura 14.- muestra una representación similar a la de la figura 13, correspondiente a una posición de giro de los rotores de 110° respecto a un plano horizontal (P).
Figura 15.- muestra varias vistas de una realización alternativa de un interruptor según la invención, en la que el movimiento del rotor es simplemente giratorio sobre un eje pero sin desplazamiento lineal. En esta figura los contactos móviles están en la posición 0° respecto a un plano P.
Figura 16.- muestra varias vistas de la realización de la figura 15, en la que los contactos móviles están a 60°, y en la que los elementos de corte del primer conjunto de interruptor están cerrados, y el contracto retardado aún no se ha cerrado
Figura 17.- muestra varias vistas de la realización de la figura 15, en la que los contactos móviles están a 90°, en la que tanto los elementos de corte del primer conjunto de interruptor y el contracto retardado están cerrados.
Figura 18.- muestra varias vistas de la realización de la figura 15, en la que los contactos móviles están a 1 10°, y en la que los elementos de corte del primer conjunto de interruptor están abiertos, y el contracto retardado está cerrado.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La figura 2 ilustra de una forma genérica el método y el dispositivo interruptor de la presente invención, donde se puede apreciar que la clásica conexión de elementos de corte (2a, 2b, 2c) conectados en serie que se muestra en los dibujos 1 B,2A, es complementada según la presente invención, con un elemento de corte retardado (3) conectado en paralelo con la serie completa de los tres elementos de corte (2a, 2b, 2c) conectados en serie. Además, la invención prevé que el dispositivo interruptor esté configurado de forma que el cierre (conexión eléctrica) del elemento de corte retardado (3), tal y como indica su denominación, esté retardado en el tiempo respecto al cierre de los tres elementos de corte (2a, 2b, 2c) que es simultáneo.
El dibujo 2B ilustra la invención mediante un esquema eléctrico, donde se aprecia que un primer conjunto de interruptor (1) comprende tres elementos de corte de corriente (2a, 2b, 2c) conectados en serie entre si y entre un primer y segundo terminal de conexión (5,6), y un segundo conjunto de interruptor (4) comprende un solo elemento de corte de corriente (3) conectado entre el primer y segundo terminal de conexión (5,6) y en paralelo con el primer conjunto de interruptor (1), es decir con la cadena de elementos de corte (2a, 2b, 2c) conectados en serie.
Cada uno de los elementos de corte (2a,2b,2c,3) del dispositivo interruptor, está formado por dos contactos fijos (2a", 2b", 2c", 3") interconectados con el resto de contactos fijos como se aprecia en la figura, y un contacto móvil (2a', 2b', 2c', 3') conectable y desconectable con sus respectivos contactos fijos.
Todos los contactos móviles (2a', 2b', 2c', 3') están montados en un mismo cuerpo al que denominamos actuador móvil (no representado en el dibujo 2B). De este modo, en una maniobra de cierre del interruptor, en la que el interruptor pasa de estar abierto impidiendo la circulación de corriente (I), a estar cerrado para permitir la circulación de corriente (I) a través de los terminales (5,6), en primer lugar se cierran los tres elementos de corte (2a, 2b, 2c) y se mantiene abierto el elemento de corte retardado (3), y transcurrido un periodo de tiempo transitorio, en el que ya se han extinguido los arcos eléctricos generados en los tres puntos de corte (2a, 2b, 2c), se cierra el elemento de corte retardado (3), por lo que en ese instante, la corriente (I) circulará solo por el elemento de corte retardado (3) ya que esa rama del circuito tiene menor resistencia eléctrica que la rama en la que se encuentran los tres elementos de corte (2a, 2b, 2c) al tener menor número de elementos de corte en serie entre los terminales (5,6). El dispositivo interruptor se mantiene en ese estado permanente de conducción el tiempo necesario hasta que se requiera la siguiente maniobra de abertura. El interruptor puede estar configurado para que, durante ese estado permanente, los tres elementos de corte (2a, 2b, 2c) se abran o permanezcan cerrados.
Se puede utilizar cualquier técnica o medio para obtener la conexión retardada del elemento de corte retardado (3) respecto tres elementos de corte (2a, 2b, 2c), lo cual también dependerá de cada tipo de interruptor en el que se implemente la invención.
Preferentemente, ese retardo se logra haciendo que la distancia máxima de separación entre el contacto móvil (3') y los contactos fijos (3") del elemento de corte retardado (3), sea mayor que la distancia de separación entre cada contacto móvil (2a', 2b', 2c') de los elementos de corte (2a, 2b, 2c) y sus respectivos contactos fijos (2a", 2b", 2c", 3"), tal y como se ha ilustrado en el dibujo 2B. Para ello, los referidos contactos fijos y móviles (3'3") se dimensionan y se posicionan adecuadamente para obtener esa funcionalidad.
La figura 2 también ilustra el método de la invención para cortar y permitir la circulación de una corriente eléctrica (I) mediante un dispositivo interruptor, preferentemente un interruptor de movimiento helicoidal, lineal o giratorio sobre un mismo plano. El método comprende proporcionar el dispositivo interruptor con un primer conjunto de interruptor (1) dotado de dos o más elementos de corte de corriente (2a, 2b, 2c) conectados en serie entre un primer y un segundo terminal de conexión (5,6), y un segundo conjunto de interruptor (4) conectado en paralelo con el primer conjunto de interruptor (1), y haciendo que la resistencia eléctrica del segundo conjunto de interruptor (4) entre los terminales (5,6) sea menor que la del primer conjunto de interruptor (1), preferentemente haciendo que el segundo conjunto de interruptor (4) tenga menor número de elementos de corte conectados en serie entre los terminales (5,6) que el primer conjunto de interruptor.
El método comprende, para realizar la maniobra de cierre del interruptor, cerrar primero el primer conjunto de interruptor (1) y mantener abierto el segundo conjunto de interruptor (4), y tras un periodo de tiempo establecido después del cierre del primer conjunto de interruptor (1), cerrar el segundo conjunto de interruptor (4) de modo que la corriente (I) pasa a circular por el segundo conjunto de interruptor (4).
Además, el método de la invención comprende accionar el primer y el segundo conjunto de interruptor mediante un mismo elemento de maniobra, concretamente mediante un actuador móvil común para ambos conjuntos de interruptor. De esta forma, en la misma maniobra, es decir con un solo movimiento, se obtiene la conexión sucesiva del primer y segundo conjunto de interruptor, por lo que con un mismo mecanismo externo al dispositivo y de forma convencional, se puede maniobrar ambos conjuntos de interruptor.
Los contactos móviles del primer y segundo conjunto de interruptor se mueven a la vez, sin embargo la invención posibilita que el tipo de movimiento sea distinto para cada conjunto de interruptor. Así, en una realización preferente, el método de la invención comprende mover los contactos móviles del primer y del segundo conjunto de interruptor simultáneamente con una componente de movimiento lineal a lo largo de un eje (X). En otra realización preferente, el método de la invención comprende mover el contacto móvil (3') de forma giratoria sobre un mismo plano y alrededor de un eje (X), mientras que los contactos móviles del primer conjunto de interruptor se mueven simultáneamente de forma helicoidal respecto a un eje (X), o alternativamente en otra realización preferente de la invención, los contactos móviles del primer y segundo conjunto de interruptor se mueven simultáneamente girándolos respecto a un eje (X) pero sin avance axial. La figura 3 muestra un ejemplo de realización del interruptor de la invención, concretamente un interruptor lineal, que comprende un actuador móvil de material aislante, que en este caso consiste en una corredera (7) de configuración alargada, que está dispuesta a lo largo según la dirección de un eje (X), y está configurada y montada en una carcasa (8) de material aislante del interruptor de manera que es desplazable linealmente a lo largo de dicho eje (X) de forma recíproca, entre la posición extrema del dibujo 3 A y la posición extrema del dibujo 3C.
Cada contacto móvil (2a', 2b', 2c') del primer y segundo conjunto de interruptor (1 ,4), está montado en la corredera (7) de forma transversal al referido eje (X), y de manera que un primer extremo de los contactos móviles emerge por una primera cara lateral de la corredera, y un segundo extremo de los contactos móviles emerge por una segunda cara lateral de la corredera opuesta a la primera cara. Preferentemente, todos los contactos móviles (2a', 2b', 2c') tienen la misma forma y tamaño, y consisten en una placa metálica alargada y recta. En cuanto a los contactos fijos (2a", 2b", 2c", 3"), éstos están montados en una posición fija de la carcasa (8) del interruptor, y están dispuestos por parejas uno enfrente del otro en lados distintos de la corredera (7) y dispuestos para ser contactados por el respectivo contacto móvil (2a', 2b', 2c', 3'). Los contactos móviles (2a', 2b', 2c') y sus respectivos contactos fijos (2a", 2b", 2c", 3"), están configurados y posicionados de forma que entran en contacto pero de forma deslizante, es decir, contactan entre sí al mismo tiempo que deslizan según se mueve la corredera. La corredera (7) está dispuesta entre los contactos fijos. Se aprecia en la figura 3 como los tres elementos de corte de corriente
(2a, 2b, 2c), del primer conjunto e interruptor (1), están conectados en serie entre si a través de conexiones o puentes (9, 10), entre un primer y segundo terminal de conexión (5,6) mediante respectivas líneas de conexión (11 ,12), y por otro lado el segundo conjunto de interruptor (4) comprende un solo elemento de corte de corriente (3) conectado entre el primer y segundo terminal de conexión (5,6) y en paralelo con la cadena de elementos de corte (2a, 2b, 2c) conectados en serie. Los terminales de conexión (5,6) están dispuestos uno enfrente del otro, y el elemento de corte de corriente (3) está montado en un extremo de la corredera (7) y para contactar directamente con los terminales de conexión (5,6).
El movimiento de la corredera (7) en una maniobra de cierre del interruptor sigue la secuencia de dibujos A,B y C. En la primera posición extrema de la corredera de la figura A, todos los elementos de corte (2a,2b,2c,3) están abiertos, por lo que no hay circulación de corriente. A medida que avanza la corredera (7) sobre el eje X hacia la izquierda de la figura, alcanza una posición intermedia en la que los contactos móviles (2a', 2b', 2c') están conectados con sus respectivos contactos fijos (2a", 2b", 2c") y por lo tanto se permite la circulación de corriente a través de los terminales (5,6) por medio de los elementos de corte (2a, 2b, 2c). En esta posición, se observa que el elemento de corte retardado (3) está abierto, puesto que contacto móvil (3') todavía no contacta con sus respectivos contactos fijos (3") en este caso las extremidades de los terminales (5,6).
Se aprecia ahora más claramente en este ejemplo de realización, que ese retardo en el cierre del contacto retardado (3) se logra colocando adecuadamente entre sí los contactos fijos y móviles, para hacer que la separación máxima (d2) que debe recorrer el contacto móvil (3') del segundo conjunto de interruptor hasta contactar con sus contactos fijos (3"), es mayor que la separación máxima (d1) que debe cada contacto móvil (2a', 2b', 2c') del primer conjunto de interruptor (1) hasta contactar con sus respectivos contactos fijos (2a", 2b", 2c").
Dicho de otro modo, el trayecto o tiempo desde el punto más alejado o máximo, que debe recorrer el contacto móvil del segundo conjunto de interruptor hasta contactar con sus contactos fijos, es mayor que el trayecto (desde el punto más alejado o máximo) que deben recorrer los contactos móviles del primer conjunto de interruptor hasta contactar con sus contactos fijos, de modo que en la maniobra de cierre eléctrico el segundo conjunto de interruptor se cierra después del cierre del primer conjunto de interruptor.
En otras realizaciones de la invención, el retardo en el cierre del contacto retardado (3) se puede obtener modificando la posición y/o forma del contacto móvil del segundo conjunto de interruptor.
Finalmente, en la posición del dibujo 3C la corredera alcanza su segunda posición extrema máxima en la que todos los elementos de corte (2a, 2b, 2c, 3) están cerrados, por lo que toda o la gran mayoría de la corriente (I) pasa directamente por el elemento de corte retardado (3).
En la maniobra de abertura del interruptor, el movimiento de la corredera y conexionado, es el inverso al anteriormente descrito, es decir, con una secuencia de movimientos desde la posición del dibujo 3C al 3 A. En el dibujo 3 A todos los elementos de corte están cerrados, y al mover la corredera (7) hacia la derecha en la figura, primero se abre el elemento de corte retardado (3) pero se mantienen cerrados los elementos de corte (2a, 2b, 2c) por lo que la corriente circula por estos tres elementos de corte conectados en serie, y en un instante posterior se abren los tres elementos de corte (2a, 2b, 2c) según se muestra en el dibujo 3 A, por lo que la corriente (I) se abre simultáneamente en tres puntos distintos, reduciendo así la magnitud del arco eléctrico y facilitando su apagado. Las figuras 4 a 14 muestran otra realización preferente de la invención, que consiste en un interruptor rotatorio, más concretamente un interruptor helicoidal en el que el componente móvil del interruptor, es decir, el actuador, se desplaza definiendo una trayectoria helicoidal. En este tipo de interruptor helicoidal, a la componente lineal de movimiento sobre un eje X de la realización anterior, se le añade una segunda componente de movimiento simultánea, consistente en un giro sobre ese mismo eje X.
El dibujo 4 A muestra un interruptor de esta realización, que incluye una carcasa exterior de material aislante formada por dos partes (8,8') acopladas entre sí, que dispone de al menos un orificio pasante de ventilación (13) y al menos unas ventanas (14) de salida de gases, ambas comunicadas con el interior del interruptor.
En esta realización, el actuador está formado por dos partes, un primer rotor (15) y un segundo rotor (23) ambos acoplados entre sí y desplazables simultáneamente, pero con movimientos distintos como se describirá a continuación.
En el primer rotor (15) se montan los contactos móviles del primer conjunto de interruptor, y en el segundo rotor (23) se monta el contacto móvil del segundo conjunto de interruptor. El primer rotor (15) es un cuerpo alargado colocado longitudinalmente en el sentido del eje X, y preferentemente está formado por dos partes (15', 15") acopladas entre sí. El primer rotor (15) está montado dentro de la carcasa (8,8') con capacidad para deslizar sobre una superficie interna de la misma y desplazarse helicoidalmente respecto a dicho eje X, es decir, el interruptor dispone de medios para hacer que el rotor (15) se mueva con una componente de movimiento lineal respecto al eje X y simultáneamente una componente de giro respecto al mismo eje X.
El segundo rotor (23) tiene forma de carrete, y está montado de forma coaxial con el primer rotor (15) respecto al eje X, y está igualmente montado dentro de la carcasa (8,8') con capacidad para deslizar sobre una superficie interna de la misma. A diferencia del primer rotor (15), este segundo rotor (23) está configurado junto con la carcasa de forma que tiene impedido el avance lineal sobre el eje X, es decir, solamente puede girar sobre el eje (X) manteniéndose en un mismo plano sin avanzar axialmente. El primer y el segundo rotor (15,23) están acoplados entre sí de manera que cada uno puede realizar los movimientos anteriormente descritos, y de manera que el primer y el segundo rotor son solidarios en el movimiento de giro, es decir, giran a la vez sobre el eje (X), pero sin embargo el primer rotor (15) puede avanzar y retroceder longitudinalmente sobre el eje (X), mientras que el segundo rotor (23) tiene impedido el movimiento axial. Este acoplamiento entre ambos rotores y el movimiento relativo entre ambos, se ilustra en las figuras 6 a 9 cuando los rotores giran en el sentido de las agujas del reloj al realizar una maniobra de cierre eléctrico del interruptor, entendiéndose que los rotores giran en sentido contrario para realizar una maniobra de abertura, y que por lo tanto, los movimientos del primer y segundo rotor (15,23) son recíprocos entre una posición de cierre y una posición de corte eléctrico del interruptor.
El acoplamiento entre el primer y el segundo rotor (15,23), es un acoplamiento macho-hembra y está formado por una cavidad (25) existente en el primer rotor (15) y un prolongación (24) emergente del segundo rotor (23) e introducida en dicha cavidad
(25), donde la cavidad y la prolongación están dispuestas de forma axial sobre el eje (X) y tienen forma coincidente, tal y como se observa más claramente en la figura 6C. Concretamente esa forma de la prolongación consiste en dos superficies planas y paralelas entre sí (26', 26") y dos superficies curvas y convexas (27', 27") enfrentadas entre sí y con la misma curvatura. Por su parte, la cavidad (25) está formada por dos superficies planas y paralelas entre sí (28', 28") sobre las que deslizan axialmente las superficies (26', 26"), y dos superficies curvas (29', 29") enfrentadas entre sí y con la misma curvatura, y sobre las que deslizan axialmente las superficies (27', 27"). De esta manera, el giro del primer rotor (15) se transmite al segundo rotor (23) y ambos giran a la vez por el contacto mutuo de las superficies planas superpuestas, al mismo tiempo que el primer rotor (15) se desplaza longitudinalmente sobre el eje (X), y el segundo rotor (23) en mantiene en una posición axial fija. Se puede apreciar en la secuencia de figuras 6 a 9 como a medida que el primer y el segundo rotor (15,23) giran conjuntamente, debido al movimiento helicoidal del primer rotor (15), la prolongación (24) se va insertando cada vez más en la cavidad (25) hasta llegar a la posición de máximo acoplamiento mostrada en los dibujos 9D y 9F. Este tipo de acoplamiento entre ambos rotores, posibilita por un lado que el primer y el segundo conjunto de interruptor (1 ,4) sean operables a la vez mediante el mismo mecanismo de maniobra, y por otro lado, al tener funcionalidades distintas tanto el primer como el segundo conjunto de interruptor (1 ,4), que se pueda optimizar el diseño de sus contactos para la función específica que tienen que realizar. En ese sentido, se puede observar que los contactos móviles (2 a', 2b', 2c') del primer conjunto de interruptor (1), son una delgada placa metálica, puesto que interesa que la superficie de contacto con los respectivos contactos fijos sea muy reducida para facilitar la extinción del arco.
Por otro lado, el contacto móvil (3') del segundo conjunto de interruptor (4), está formado por dos placas metálicas (30' ,30") planas y superpuestas en posición coincidente, las cuales están montadas en el segundo rotor (23), de modo que los extremos de estas placas emergen del rotor formando en cada extremidad sendas pinzas, que sirven para aprisionar ejerciendo presión sobre los respectivos contactos fijos (3", 3") del segundo conjunto de interruptor. Esta configuración del segundo conjunto de interruptor (4) es óptima para su funcionalidad, ya que en el estado permanente de conducción de corriente, lo que interesa es tener la máxima superficie de contacto entre los terminales para facilitar la circulación de corriente.
Para esa misma finalidad, se dispone de un par de flejes (31 ', 31 ") montados en el segundo rotor (23), y colocados para presionar (por su propiedad elástica) respectivamente los extremos de sendas placas metálicas (30' ,30") contra los contactos fijos (3", 3"), y asegurar así en todo momento el buen contacto entre ambos elementos.
En esta realización se dispone de una pared (20) con forma de disco y realizada con material aislante, preferentemente forma parte íntegra del segundo rotor (23) y configurada de manera que define dentro de la carcasa (8) y a cada uno de sus lados, respectivas cámaras aisladas entre sí por la pared (20), con objeto de que el primer y el segundo conjunto de interruptor (1 ,4) estén alojados respectivamente en dichas cámaras (21 ,22), con lo que se evita que el arco eléctrico pueda saltar de un conjunto de interruptor al otro al estar separados por la pared (20). Los anteriormente referidos medios para obtener el movimiento helicoidal del primer rotor (15), se pueden obtener configurando el rotor y el estator como si fuesen respectivamente un tornillo y una tuerca acoplados mediante un roscado. Alternativamente, los medios para el movimiento helicoidal se pueden obtener mediante un mecanismo externo de accionamiento (16) acoplado al rotor, y configurado para producir ese movimiento helicoidal.
Otro aspecto de la invención, se refiere a un mecanismo de accionamiento (16) para convertir un movimiento de giro en un movimiento helicoidal para producir el movimiento helicoidal del primer rotor (15). Dicho mecanismo (16) está formado por un cuerpo fijo (32) que tiene una cavidad pasante (33) que se extiende a lo largo de un eje (X), y dotado dicho cuerpo dos superficies guía (34) paralelas entre sí y dispuestas de forma inclina respecto a dicho eje (X), estando dichas superficies guía (34) dispuestas alrededor de dicha cavidad pasante (33). Una barra móvil (35) está alojada con capacidad de movimiento dentro de dicha cavidad pasante, estando la barra móvil dotada de un tetón (36) emergente en dirección radial respecto a un eje axial de la barra, donde dicho tetón está dispuesto de forma ajustada entre dichas superficies guía, de forma que puede deslizar sobre ellas contactando con ambas superficies. Ese mecanismo (16) está montado igualmente en la carcasa (8'8') y en uso es accionado mediante otro mecanismo externo (no representado) convencional para el accionamiento de este tipo de interruptores, el cual aplica un par de giro sobre la barra (35) que es transformado en un movimiento helicoidal por el mecanismo (16). Por otro lado, el interruptor incorpora un grupo de placas des-ionizantes (17) colocadas en proximidad a los contactos fijos y contactos móviles, y colocadas próximas a las ventanas (14) de la carcasa para la salida de gases.
Los contactos móviles (2 a', 2b', 2c') del primer conjunto de interruptor (1), están montados en el rotor (15), y por lo tanto son movidos por el rotor igualmente con una trayectoria helicoidal. Preferentemente, tal y como se muestra en la figura 10 los contactos móviles del primer conjunto de interruptor tienen la misma forma, están montados en el rotor de forma equidistante entre sí, y están colocados en la misma posición angular respecto al eje X (es decir su contorno o perímetro es coincidente en una vista según el eje X del dibujo 10 B), tal y como se observa especialmente en el dibujo 10 B. El contacto móvil (3') del elemento de corte retardado (3) tiene forma distinta de los anteriores, pero está colocado en la misma posición angular o dicho de otra forma colocado sobre el mismo plano P que los contactos móviles (2a', 2b', 2c') como se observa por ejemplo en el dibujo 10 B.
Por otro lado, todos los contactos fijos de los dos conjuntos de interruptor (1 ,4), están montados en posiciones fijas de la carcasa (8,8') convenientemente para ser contactados por los respectivos contactos móviles.
Otro aspecto de la invención, se refiere a la forma de los contactos móviles (2 a', 2b', 2c') del primer conjunto de interruptor, que se muestra en las figuras 4 a 14. Estos contactos móviles (2 a', 2b', 2c') son una placa metálica con forma substancialmente de "S" o senoidal, tal y como se muestra en el dibujo 10 D, con objeto de que los segmentos finales (18,18') del mismo tengan cierta capacidad de flexión hacia el punto central de la placa, para que cuando contacten con los respectivos contactos fijos ejerzan cierta presión contra los mismos que asegure el contacto eléctrico. Además, los extremos libres (19,19') de estos segmentos finales (18,18'), tienen forma redondeada para que la superficie de contacto con los respectivos contactos fijos sea mínima, ya que esos extremos son el punto en el que se produce mayor desgaste por el chispeo que produce el arco.
A diferencia de la realización de la figura 3, en este caso debido a que los contactos móviles se mueven con una trayectoria helicoidal, la posición, configuración y número de contactos fijos (2 a", 2b", 2c"), para obtener la conexión en serie de los contactos móviles (2a', 2b', 2c') es diferente. Los contactos móviles (2a', 2b', 2c') y sus respectivos contactos fijos (2a", 2b", 2c", 3"), están configurados y posicionados de forma que entran en contacto pero de forma deslizante, es decir, contactan entre sí al mismo tiempo que deslizan según se mueve el primer rotor (15). Además, en esta realización se dispone de cinco contactos móviles (2a', 2b', 2c', 2d', 2e'), es decir, más contactos móviles que parejas de contactos fijos.
Las parejas de contactos fijos (2 a", 2b", 2c") están colocados sobre un plano (Y) tal y como se ve más claramente en el dibujo 10B por ejemplo, y de forma que uno de los contactos de cada pareja de contactos fijos (2 a", 2b", 2c") está colocado en un lado del rotor, y el otro contacto de la misma pareja está colocado en otro lado del rotor. De esta manera se forma un primer grupo de contactos fijos en la parte superior del interruptor (según se ha representado en la figura 10), los cuales están alineados según una línea recta paralela al eje (X), y un segundo grupo de contactos fijos en la parte inferior del interruptor (según se la representado en la figura 10), los cuales están alineados según una línea recta paralela al eje (X).
Los contactos fijos (2 a", 2b", 2c") tienen forma de placa, y uno de ellos está conectado con el terminal de conexión (5), y otro está conectado con el otro terminal de conexión (6). En esta realización hay tres contactos fijos a un lado del eje X, otros tres al otro lado del eje X, y cinco contactos móviles.
En cuanto a la pareja de contactos fijos (3") del elemento de corte retardado (3), estos están conectados respectivamente con los terminales (5,6), y tienen una extremidad con forma de lengüeta adecuada para introducirse dentro de los extremos con forma de pinza del contacto móvil (3') descritos anteriormente. Otro aspecto característico de estos contactos fijos (3"), es su posición desplazada o desfasada con relación a la posición de los contactos fijos (2 a", 2b", 2c") del primer conjunto de interruptor, ya que unos de estos contactos fijos (3") se encuentra alineado sobre un plano (Z) posicionado a un lado del plano (Y) y paralelo al mismo, mientras que el otro contacto fijo (3") se encuentra alineado sobre un plano (R) y paralelo al mismo, posicionado al otro lado del plano (Y). El contacto móvil (3') del elemento de corte retardado (3), está colocado en la misma posición angular que los contactos móviles (2a', 2b', 2c', 2d', 2e') como se observa en el dibujo 10B, aunque tiene una forma distinta.
Con esa posición desplazada de los contactos fijos (3"), se logra que el elemento de corte retardado (3) se cierre después de los elementos de corte del primer conjunto de interruptor. En otras realizaciones, esa misma función se puede obtener de otra forma, por ejemplo retrasando la posición del contacto móvil (3'), y alineando los contactos fijos (3") con los contactos fijos del primer conjunto de interruptor. El movimiento helicoidal de los contactos móviles (2a', 2b', 2c', 2d', 2e') está representado en la secuencia de figuras 10 a 14, donde se puede apreciar que a medida que giran en sentido horario alrededor del eje (X), se van a cercando a las parejas de contactos fijos (2 a", 2b", 2c"), al mismo tiempo que avanzan longitudinalmente en la dirección del eje (X).
En la figura 10 los contactos móviles se encuentran a 0o respecto a un plano horizontal (P) y ambos conjuntos de interruptor (1 ,4) están abiertos. En esta posición, la distancia de separación (d) entre los contactos móviles y sus respectivos contactos fijos es máxima para ambos conjuntos de interruptor, lo que se aprecia más claramente a la vista del dibujo 10B. A medida que el rotor (15) empieza a desplazarse helicoidalmente, va girando alrededor el eje (X) en el sentido de la agujas del reloj visto en el dibujo 10B, al mismo tiempo que avanza sobre el eje X hacia la derecha visto en el dibujo 10 A, de modo que todos los contactos móviles van aproximándose a los contactos fijos.
En la figura 11 el rotor (15) (no mostrado) ha girado 55° aproximadamente, y en esta posición (para este diseño concreto mostrado en la figura) los contactos móviles (2a', 2b', 2c') del primer conjunto de interruptor (1) entran en contacto con un contacto fijo (2a", 2b", 2c"), mientras que al contacto retardado del segundo conjunto de interruptor todavía le quedan aproximadamente 10 mm para alcanzar sus respectivos contactos fijos, ya que los contactos fijos del segundo conjunto de interruptor están más alejados. Como se observa en el dibujo 11 A, la posición de los contactos fijos y móviles del primer conjunto de interruptor es tal, que al entrar en contacto, los contactos móviles quedan conectados entre sí en serie a través de los contactos fijos al mismo tiempo que van deslizando sobre ellos a medida que se mueve el rotor, y toda la corriente del interruptor (It) pasa por el primer conjunto de interruptor (la), y la corriente por el segundo conjunto de interruptor (Ib) es cero. En este caso, los contactos fijos están colocados de forma que en algunos de los contacto fijos, contactan dos contactos móviles.
En la figura 12 el primer rotor (15) ha girado 75° aproximadamente, y en esta posición los contactos móviles (2a', 2b', 2c') del primer conjunto de interruptor (1) están en contacto con los contactos fijos (2a", 2b", 2c") habiendo aumentado la superficie de contacto entre ambos, mientras que al contacto retardado todavía le quedan aproximadamente 2 mm para alcanzar los contactos fijos, y por lo tanto (It = la), (lb=0), (lt = la+lb). En la figura 13 el primer rotor (15) ha girado 90° aproximadamente desde el plano P, y en esta posición los contactos móviles (2a', 2b', 2c') continúan en contacto con los contactos fijos (2a", 2b", 2c"), y el contacto retardado (3') ya ha contactado con sus respectivos contactos fijos (3"), es decir, todos los elementos de corte del interruptor están cerrados, por lo que la corriente pasa a circular ahora por el segundo conjunto de interruptor y tenemos que (It = aprox Ib), (la «< Ib), (It = la+lb).
En la figura 14 el primer rotor (15) ha girado 110° aproximadamente, y en esta posición los contactos móviles (2a', 2b', 2c') dejan de contactar con los contactos fijos y por lo tanto se abre el primer conjunto de interruptor, mientas que el contacto retardado (3') se acopla plenamente con sus respectivos contactos fijos (3") reduciendo al mínimo su resistencia eléctrica, logrando que toda la corriente eléctrica pase a circular por el segundo conjunto de interruptor, y tenemos que (It = Ib), (la = 0), (It = la+lb). Cuando el primer rotor llega a los 110°, ya no gira más y se detiene en esa posición, lo cual se logra mediante el mecanismo externo de accionamiento.
La secuencia de figuras 10 a 14 muestran el movimiento de los rotores y los contactos durante una maniobra de cierre del interruptor. En una maniobra de abertura para interrumpir la circulación de corriente, se producen los mismos movimientos pero en sentido inverso, es decir, desde la figura 14 a la 10.
En otras realizaciones puede ser interesante que el primer rotor no se mueva de forma helicoidal, sino que simplemente gire sobre el eje (X) sin desplazarse longitudinalmente. Ese es el caso de la realización mostrada en las figuras 15 a 18, en la que todos los contactos móviles del primer y segundo conjunto de interruptor, giran a la vez alrededor del eje (X) pero cada uno de ellos se mantiene sobre un mismo plano. El diseño del interruptor de esta realización puede ser similar o incluso idéntico al diseño del interruptor de las figuras 4 a 14, para lo cual simplemente hay que modificar el mecanismo de accionamiento (16) anteriormente descrito para que provoque un giro en lugar de un movimiento helicoidal. Para ello, es suficiente con hacer que las superficies guía (34) sean ortogonales al eje (X).
En esta realización, el primer y el segundo rotor son completamente solidarios entre sí, ya que ambos se mueven de la misma forma, girando sobre el eje (X) sin movimiento axial, por lo que funcionalmente se comportan como un mismo cuerpo, y por lo tanto en una realización práctica se puede disponer de un solo rotor (15) en el que se montan los contactos móviles del primer y segundo conjunto de interruptor, como se ha mostrado a modo de ejemplo en el dibujo 15C. Por lo demás, el funcionamiento del interruptor de las figuras 15 a 18, es el mismo que el de las figuras 4 a 14, por lo que la parte de esta descripción referente a esas figuras 4 a 14 aplica igualmente a las figuras 15 a 18.
De este modo, la invención logra un alargamiento en forma helicoidal o angular, de la longitud del arco eléctrico en un reducido espacio, lo que implica que para una misma corriente nominal de corte, el interruptor puede tener un tamaño más pequeño comparado con un interruptor del estado de la técnica.
Gracias al movimiento helicoidal o angular se aumenta la velocidad tangencial del punto de corte en función del radio de giro, incrementando así la velocidad de corte de una forma sencilla, sin necesidad de complejos mecanismos y con un número reducido de piezas, por lo que la fabricación del interruptor es muy sencilla.
Una de las ventajas de esta realización, es que debido a que no hay contacto ni impacto entre el rotor y otro componente del interruptor, el rotor puede estar fabricado con materiales como el vidrio o la porcelana, que son altamente aislantes en comparación con materiales aislantes de naturaliza plástica.
Las diversas realizaciones y alternativas aquí descritas pueden combinarse entre sí, dando lugar a otras realizaciones como por ejemplo las obtenidas con las múltiples combinaciones de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Interruptor eléctrico que comprende: un primer y un segundo terminal de conexión para conectar el interruptor con un circuito exterior, un primer conjunto de interruptor que comprende dos o más elementos de corte de corriente conectados en serie entre si y entre el primer y el segundo terminal de conexión, un segundo conjunto de interruptor que comprende al menos un elemento de corte de corriente retardado, conectado en paralelo con el primer conjunto de interruptor, y donde el segundo conjunto de interruptor está adaptado de forma que tiene menor resistencia eléctrica que el primer conjunto de interruptor, un actuador móvil de material aislante asociado con el primer y el segundo conjunto de interruptor para producir su abertura o cierre, y donde el actuador móvil es desplazable entre una posición de cierre del interruptor en la que se establece continuidad eléctrica entre el primer y el segundo terminal de conexión, y una posición de abertura en la que se impide la circulación de corriente entre dichos terminales, y donde el segundo conjunto de interruptor está configurado para cerrarse en la maniobra de cierre del interruptor, después del cierre del primer conjunto de interruptor, de manera que el segundo conjunto de interruptor, cuando está cerrado, cortocircuita al primer conjunto de interruptor.
2. - Interruptor eléctrico según la reivindicación 1 donde los elementos de corte de corriente del primer conjunto de interruptor comprenden dos contactos fijos y un contacto móvil contactable de forma deslizante sobre los contactos fijos, y donde el al menos un elemento de corte de corriente retardado del segundo conjunto de interruptor, comprende dos contactos fijos y un contacto móvil conectable con los dos contactos fijos, y donde el segundo conjunto de interruptor dispone de menor número de elementos de corte de corriente conectados en serie entre los terminales de conexión, que el primer conjunto de interruptor, de manera que el segundo conjunto de interruptor tiene menor resistencia eléctrica que el primer conjunto de interruptor.
3. - Interruptor eléctrico según la reivindicación 1 o 2 configurado para que el actuador móvil pueda moverse con al menos una componente de movimiento lineal a lo largo de un eje (X).
4. - Interruptor eléctrico según la reivindicación 1 o 2 configurado para que el actuador móvil pueda girar alrededor de un eje (X) y sobre un plano transversal a dicho eje.
5. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los contactos móviles del primer y del segundo conjunto de interruptor están montados en dicho actuador móvil, de manera que son desplazables conjuntamente con el mismo.
6. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, donde el segundo conjunto de interruptor está configurado de manera que el trayecto que debe recorrer el contacto móvil del segundo conjunto de interruptor hasta contactar con sus respectivos contactos fijos, es mayor que el trayecto que deben recorrer los contactos móviles del primer conjunto de interruptor hasta contactar con sus respectivos contactos fijos, de modo que en la maniobra de cierre eléctrico del interruptor, el segundo conjunto de interruptor se cierra después del cierre del primer conjunto de interruptor.
7. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una carcasa de material eléctricamente aislante, y donde los terminales de conexión y los contactos fijos del primer y segundo conjunto de interruptor están montados en dicha carcasa, y porque el actuador móvil está montado en la carcasa con capacidad de movimiento.
8. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, 5 a 7, donde el actuador móvil es una corredera de configuración alargada y es desplazable linealmente a lo largo de un eje (X), y está dispuesta longitudinalmente según la dirección de dicho eje (X), y donde los contactos móviles del primer y segundo conjunto de interruptor disponen de dos extremos y están montados en la corredera, de manera que un primer extremo de cada contacto móvil emerge por una primera cara lateral de la corredera, y un segundo extremo de cada contacto móvil, emerge por una segunda cara lateral de la corredera opuesta a la primera cara, y donde los contactos fijos del primer y del segundo conjunto de interruptor están enfrentados por parejas y colocados en lados opuestos de la corredera para ser contactados por su contacto móvil asociado.
9. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el actuador móvil es un rotor consistente en un cuerpo alargado, que está montado en el interior de la carcasa con capacidad de movimiento, y porque el interruptor incorpora medios para hacer girar el rotor dentro de la carcasa alrededor de un eje (X) sin desplazamiento axial, y porque los contactos móviles del primer conjunto de interruptor están montados en dicho rotor y son desplazables conjuntamente con el rotor.
10. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el actuador móvil comprende un primer rotor (15) en el que están montados los contactos móviles del primer conjunto de interruptor, y un segundo rotor (23) en el que está montado el al menos un contacto móvil del segundo conjunto de interruptor, donde el primer rotor (15) es desplazable de forma helicoidal respecto a dicho eje X, y donde el segundo rotor (23) está montado de forma coaxial con el primer rotor (15) respecto al eje X, y tiene capacidad para girar sobre dicho eje (X) sobre un mismo plano, y donde el primer y el segundo rotor (15,23) están acoplados entre sí de manera que pueden girar a la vez sobre el eje (X).
11. - Interruptor eléctrico según las reivindicaciones 9 o 10 donde los contactos móviles del primer conjunto de interruptor son iguales y están montados en la misma posición angular en el rotor respecto al eje (X), y porque cada contacto móvil dispone de un primer y un segundo extremo, y está configurado de forma que dichos extremos son accesibles desde puntos diametralmente opuestos del exterior del rotor respecto al eje (X).
12. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 , donde un primer grupo de contactos fijos del primer conjunto de interruptor están alineados según una línea recta paralela al eje (X) en un lado del rotor, y un segundo grupo de contactos fijos del primer conjunto de interruptor están alineados según una línea recta paralela al eje (X) en otro lado del rotor, y donde uno de los contactos fijos del primer grupo está conectado con un terminal de conexión (5), y otro de los contactos fijos del segundo grupo está conectado con otro terminal de conexión (6).
13. - Interruptor eléctrico según cualquiera de las reivindicaciones 2, 9 o 10, donde los contactos móviles (2 a', 2b', 2c') del primer conjunto de interruptor (1) son una placa metálica con forma de substancialmente senoidal o substancialmente en forma de "S".
14. - Método para controlar la circulación de una corriente eléctrica a través de una línea eléctrica, que comprende: conectar en serie en dicha línea un primer conjunto de interruptor formado por dos o más elementos de corte de corriente conectados entre sí en serie, conectar un segundo conjunto de interruptor en paralelo con el primer conjunto de interruptor, donde dicho segundo conjunto de interruptor tiene menor resistencia eléctrica que el primer conjunto de interruptor, cerrar simultáneamente los elementos de corte del primer conjunto de interruptor para permitir la circulación de corriente por la línea eléctrica, manteniendo abierto el segundo conjunto de interruptor, y tras un periodo de tiempo establecido cerrar el segundo conjunto de interruptor para cortocircuitar al primer conjunto de interruptor, de modo que la corriente eléctrica de la línea pasa a circular por el segundo conjunto de interruptor.
15. - Método según la reivindicación 14 que además comprende abrir el segundo conjunto de interruptor mientras los elementos de corte del primer conjunto de interruptor están cerrados, de modo que la corriente de la línea pase a circular enteramente por el primer conjunto de interruptor, y posteriormente abrir simultáneamente los elementos de corte del primer conjunto de interruptor para interrumpir la circulación de corriente por la línea eléctrica.
16. - Método según la reivindicación 14 o 15 porque el segundo conjunto de interruptor comprende al menos un elemento de corte de corriente eléctrica conectado en paralelo con el primer conjunto de interruptor, y por que los elementos de corte de corriente eléctrica del primer y del segundo conjunto de interruptor comprenden respectivamente al menos dos contactos fijos y un contacto móvil conectable con los contactos fijos asociados, y porque el método comprende mover simultáneamente los contactos móviles de los elementos de corte de corriente eléctrica del primer y del segundo conjunto de interruptor.
17. - Método según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16 que además comprende mover simultáneamente cada contacto móvil de los elementos de corte de corriente eléctrica del primer conjunto de interruptor, de una formal lineal a lo largo de un eje X, o de forma helicoidal respecto a un eje X, o de forma giratoria sobre un mismo plano y respecto a un eje X.
18. - Método según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17 que además comprende mover el al menos un contacto móvil del segundo conjunto de interruptor simultáneamente con los contactos móviles del primer conjunto de interruptor, y por que los contactos móviles del primer y segundo conjunto de interruptor se mueven de forma lineal a lo largo de un eje X, o por que los contactos móviles del primer y segundo conjunto de interruptor se mueven de forma helicoidal o giratoria respecto a un eje X, y en contacto móvil del segundo conjunto de interruptor se mueve de forma giratoria sobre un mismo plano y sobre dicho eje X.
19. - Método según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18 que comprende accionar el primer y el segundo conjunto de interruptor mediante un mismo actuador móvil común para ambos conjuntos de interruptor, y porque el primer y el segundo conjunto de interruptor forman parte del mismo dispositivo interruptor y están montados dentro de una misma carcasa.
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