Dispositivo de protección contra las sobretensiones que consta de un auxiliar de desconexión.

Dispositivo de protección contra las sobretensiones, que incluye:



- al menos un componente de protección contra las sobretensiones (11,13);

- un órgano termosensible (17, 18, 19, 20, 40, 50) susceptible de deformarse dependiendo de su temperatura;

- una unión térmica entre el al menos un componente de protección y el órgano termosensible;

- al menos un órgano mecánico (5 ; 18b ; 21 ; 30 ; 52, 56 ; 52, 56, 58) para cooperar con el órgano termosensible y capaz de cooperar con un sistema de activación de un aparato de corte eléctrico (2); y caracterizado por el hecho de que el dispositivo de protección incluye:

- un alojamiento (1a) que aloja el al menos un componente de protección y el órgano termosensible, el alojamiento que presenta una ventana a través de la cual dicho al menos un órgano mecánico sobresale fuera del alojamiento para cooperar con el sistema de activación del aparato de corte cuando el aparato de corte (2) está dispuesto contiguo al alojamiento;

en el cual el órgano termosensible y el al menos un órgano mecánico se instalan para que, cuando el órgano termosensible sobrepase un umbral de temperatura dado, el órgano termosensible provoque debido a su deformación un desplazamiento de dicho al menos un órgano mecánico capaz de accionar el sistema de activación del aparato de corte eléctrico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2008/001777.

Solicitante: ABB FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 3 avenue du Canada, Immeuble Athos - Les Ulis 91978 Courtaboeuf Cedex FRANCIA.

Inventor/es: GAUTIER,BORIS, CREVENAT,VINCENT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01H83/10 ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01H INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS DE PROTECCION DE EMERGENCIA (cables de contacto H01B 7/10; interruptores automáticos de tipo electrolítico H01G 9/18; circuitos de protección, de seguridad H02H; conmutación por medios electrónicos sin cierre de contactos H03K 17/00). › H01H 83/00 Interruptores de protección, p. ej. disyuntores o relés de protección accionados por otras condiciones eléctricas anormales que no sean solamente las corrientes excesivas. › accionados por una tensión excesiva, p. ej. para protección contra los rayos.
  • H02H5/04 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › H02H 5/00 Circuitos de protección de seguridad para desconexión automática debida directamente a un cambio indeseable de las condiciones no eléctricas normales de trabajo con o sin reconexión (que utilizan dispositivos simuladores del aparato a proteger H02H 6/00; especialmente adaptados a máquinas o aparatos eléctricos de tipos específicos o a la protección seccional de sistemas de cables o de líneas H02H 7/00). › sensibles a una temperatura anormal.
  • H02H9/04 H02H […] › H02H 9/00 Circuitos de protección de seguridad para limitar el exceso de corriente o de tensión sin desconexión (asociación estructural de dispositivos de protección con máquinas o aparatos específicos ver las subclases relativas a estas máquinas o aparatos). › sensibles a un exceso de tensión (pararrayos H01C 7/12, H01C 8/04, H01G 9/18, H01T).

PDF original: ES-2442503_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de protección contra las sobretensiones que consta de un auxiliar de desconexión [0001] La presente invención se refiere al campo técnico general de los dispositivos de protección de equipos o de instalaciones eléctricas contra las perturbaciones eléctricas, particularmente contra las sobretensiones transitorias debidas particularmente a un impacto de rayo. La presente invención se refiere de una forma más particular a un dispositivo de protección, como un pararrayo de varistor, asociado o destinado a ser asociado a un aparato de corte eléctrico como un disyuntor.

Es conocido asegurar la protección de una instalación eléctrica contra las sobretensiones con ayuda de dispositivos que incluyen al menos un componente de protección contra las sobretensiones, en particular uno o varios varistores y/o un explosor. En los casos más frecuentes, un varistor es enchufado entre una fase y el neutro de la instalación eléctrica mientras que un explosor es conectado entre el neutro y la tierra.

En caso de deficiencia del o de un componente de protección, estos dispositivos comprenden un sistema de desconexión que sirven para aislar el o los componentes de protección de la instalación eléctrica como medida de seguridad.

En particular, en el caso de un varistor conectado entre una fase y un neutro, es tradicional prever una protección térmica que está impuesta por las normas internacionales aplicables a estos dispositivos. La protección térmica sirve para desconectar el varistor de la instalación eléctrica que se debe proteger en caso de calentamiento excesivo del varistor, por ejemplo más allá de 150°C. Este calentamiento excesivo del varistor se debe al aumento de la corriente de fuga - habitualmente algunas decenas de miliamperios - a través de éste a causa de su envejecimiento. En tal caso, se habla de inestabilidad térmica del varistor.

La protección térmica consiste a menudo en una o varias soldaduras a temperatura baja ahora en su sitio un elemento forzado elásticamente, la fusión de la o de las soldaduras que permite el desplazamiento de este elemento con efecto de apertura del circuito del varistor. Protecciones térmicas de este tipo están descritas particularmente en EP-A-0 716 493, EP-A-0 987 803 y EP-A-0 905 839.

A veces, la protección térmica está también basada en una medida electrónica de la corriente como se describe por ejemplo en FR-A-2 873 510, lo que tiene como inconveniente ser costoso.

Puede también ser prevista una protección específica contra los cortocircuitos y diferenciada de la protección térmica. Ella sirve para desconectar el varistor en caso de cortocircuito franco de este como consecuencia por ejemplo de un impacto de rayo importante. Se trata habitualmente de un disyuntor magnetotérmico.

Bien sea este para la protección térmica o la protección contra los cortocircuitos, está habitualmente previsto que la desconexión del varistor tenga lugar sin provocar la apertura de los órganos de corte generales de la instalación eléctrica con el fin de asegurar una continuidad de servicio de la instalación eléctrica.

El inconveniente es que la protección térmica y la protección contra los cortocircuitos son distintas y emplean cada una un dispositivo de corte respectivo. El de la protección térmica puede tener un débil poder de corte mientras que el de la protección contra los cortocircuitos debe poder cortar las corrientes muy elevadas. Pero el hecho de emplear dos dispositivos de corte tiene como inconveniente a la vez acrecentar el volumen del dispositivo de protección y su coste.

De este modo ha sido propuesto en EP-A-1 607 995 un dispositivo de protección contra las sobretensiones, que incluye un módulo de protección y un disyuntor. El módulo de protección incluye un varistor y un explosor, los cuales se conectan a la red eléctrica que se debe proteger a través del disyuntor. Para asegurar la desconexión del varistor y del explosor en caso de defecto de uno de entre ellos, el módulo de protección incluye los medios de separación para provocar la apertura del disyuntor. Más precisamente, estos medios de separación consisten en un pasador térmico dispuesto sobre un margen en conexión térmica con el varistor y un fusible eléctrico conectado en serie con el explosor. El pasador térmico se realiza en aleación metálica o en materia termofusible a temperatura baja de fusión. Cuando el pasador o el fusible se funde o se rompe, un sistema de accionamiento mecánico asegura la puesta en marcha del disyuntor y en consecuencia, la desconexión del varistor y del explosor de la red eléctrica. De una forma más particular, el sistema de accionamiento mecánico incluye una palanca conectada al pasador térmico y otra palanca conectada al fusible, estas palancas están solicitadas por un muelle de recuperación respectivo. En caso de que el pasador o el fusible se funda o se rompa, la palanca correspondiente actúa sobre un centralizador de control bajo el efecto del muelle de recuperación, el centralizador de control acciona el mecanismo de puesta en marcha del disyuntor gracias a un enlace mecánico.

Pero este dispositivo presenta varios inconvenientes. De este modo, un pasador de materia termofusible no es muy preciso en lo que concierne a la temperatura a la cual se va a derretir o a romperse y por lo tanto provocar la puesta en marcha del disyuntor. El pasador en aleación metálica a temperatura baja de fusión procura una mejor precisión, pero tiene como inconveniente, además de su precio más elevado, ser de realización muy delicada y encierra en general materiales contaminantes del género plomo o cadmio.

Además, EP-A-1 447 831 describe un dispositivo de protección contra las sobretensiones debidas al rayo combinándose un bloque pararrayos y un disyuntor magnetotérmico, el bloque pararrayos que incluye un varistor. Siguiendo una forma de realización, el bloque pararrayos incluye un desconector térmico conectado térmicamente al varistor 12. El desconector térmico está constituido por una soldadura de temperatura baja que coopera con una lámina elástica activando el disyuntor después de la fusión de la soldadura bajo el efecto del calor de una fuga térmica del varistor. Esta forma de realización presenta inconvenientes similares a aquellos mencionados previamente para el pasador térmico en aleación metálica.

Siguiendo otra forma de realización, este documento enseña a conectar térmicamente el termoelemento del disyuntor al varistor. Si el termoelemento del disyuntor no sufre una desviación suficiente cuando éste es atravesado por las corrientes que aparecen en el momento de la inestabilidad térmica del varistor, la unión térmica entre dicho varistor 12 y el termoelemento genera una desviación suficiente para provocar la puesta en marcha del disyuntor el cual desconecta el bloque pararrayos de la red eléctrica. Pero esta forma de realización presenta también inconvenientes. En particular, no es posible utilizar los disyuntores tradicionales del comercio porque no están previstos para permitir conectar térmicamente su termoelemento a un elemento exterior al alojamiento del disyuntor. Un dispositivo tal necesita modificar la concepción del disyuntor para poder transmitir eficazmente el calor liberado por el varistor al termoelemento del disyuntor. Además, el disyuntor no puede ser elegido libremente teniendo en cuenta el hecho de que el termoelemento de éste debe estar adaptado para provocar la puesta en marcha del disyuntor a una temperatura crítica alcanzada por el varistor.

Es también conocido por WO 2004/064213 un dispositivo de protección contra las sobretensiones que incluye un varistor y un medio de interrupción de la corriente eléctrica que atraviesa el varistor. En una variante, este medio de interrupción incluye una varilla corredera que lleva un elemento de contacto eléctrico que permite abrir o cerrar el circuito eléctrico del varistor. En funcionamiento normal, la varilla se pretensa en la posición de cierre del contacto por un tope de retención en forma de placa dispuesto en el extremo de un termoelemento. El termoelemento se instala y posiciona en el dispositivo para ser sensible al calor liberado por el varistor. En caso de calentamiento excesivo, el termoelemento se dobla de manera que retira el tope de retención para liberar la varilla la cual está solicitada por un muelle hacia la posición de apertura del contacto. En otra variante, el varistor se alimenta a través del termoelemento y un elemento conductor dispuesto en un extremo del termoelemento. En funcionamiento normal, este elemento conductor está en contacto eléctrico con un conector, lo que permite alimentar el varistor. En caso de calentamiento excesivo, el termoelemento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de protección contra las sobretensiones, que incluye:

- al menos un componente de protección contra las sobretensiones (11, 13) ;

- un órgano termosensible (17, 18, 19, 20, 40, 50) susceptible de deformarse dependiendo de su temperatura;

- una unión térmica entre el al menos un componente de protección y el órgano termosensible;

- al menos un órgano mecánico (5 ; 18b ; 21 ; 30 ; 52, 56 ; 52, 56, 58) para cooperar con el órgano termosensible y capaz de cooperar con un sistema de activación de un aparato de corte eléctrico (2) ; y caracterizado por el hecho de que el dispositivo de protección incluye:

- un alojamiento (1a) que aloja el al menos un componente de protección y el órgano termosensible, el alojamiento que presenta una ventana a través de la cual dicho al menos un órgano mecánico sobresale fuera del alojamiento para cooperar con el sistema de activación del aparato de corte cuando el aparato de corte (2) está dispuesto contiguo al alojamiento;

en el cual el órgano termosensible y el al menos un órgano mecánico se instalan para que, cuando el órgano termosensible sobrepase un umbral de temperatura dado, el órgano termosensible provoque debido a su deformación un desplazamiento de dicho al menos un órgano mecánico capaz de accionar el sistema de activación del aparato de corte eléctrico.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el cual el órgano termosensible y el al menos un órgano mecánico se instalan para que, cuando el órgano termosensible sobrepase un umbral de temperatura dado, el órgano termosensible desplace debido a su deformación dicho al menos un órgano mecánico para accionar el sistema de activación del aparato de corte eléctrico.

3. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el cual el órgano termosensible (19) presenta una propiedad de deformación biestable que le confiere una configuración estable no deformada mientras su temperatura no sobrepase el umbral de temperatura dado, a la igual que una configuración estable deformada cuando su temperatura sobrepase el umbral de temperatura dado.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual dicho al menos un órgano incluye un elemento que forma un mástil (21) instalado giratorio alrededor de un eje de rotación (J) y sobre el cual mástil se dispone:

- una barra de activación (15) prevista para cooperar con el sistema de activación del aparato de corte, dicha barra de activación extendiéndose según una dirección considerablemente ortogonal con respecto al eje de rotación del mástil; y

- una paleta rígida (22) desplazada radialmente con respecto al eje de rotación del mástil,

en el cual dicha paleta está dispuesta para que el órgano termosensible bajo el efecto de su deformación ejerza un esfuerzo sobre dicha paleta para girar el mástil.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual dicho al menos un órgano mecánico incluye:

- un primer órgano (52) instalado móvil; y

- un segundo órgano (56) instalado móvil, sobre el cual se dispone una barra de activación (15) prevista para cooperar con el sistema de activación del aparato de corte;

en el cual:

- el primer órgano se mantiene en una primera posición por refuerzo elástico (55) contra un tope de retención (53a) ;

- el órgano termosensible (50) está dispuesto para provocar debido a su deformación la liberación del primer órgano

(52) del tope de retención (53a) cuando el órgano termosensible sobrepase dicho umbral de temperatura dado, la liberación del primer órgano del tope de retención que provoca un desplazamiento del primer órgano (52) más allá del tope de retención por esfuerzo elástico; y

- el segundo órgano (56) se acopla al primer órgano para que dicho desplazamiento del primer órgano acarree un desplazamiento del segundo órgano capaz de accionar el sistema de activación del aparato de corte.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el cual:

- el primer órgano (52) es instalado giratorio o basculante alrededor de un eje; y

- el órgano termosensible (50) está dispuesto para provocar la liberación del primer órgano del tope de retención haciendo girar o volcar el primer órgano, dicho desplazamiento del primer órgano (52) más allá del tope de retención es un desplazamiento en translación siguiendo el eje de pivotación o de oscilación del primer órgano.

7. Dispositivo según la reivindicación 5, en el cual dicho al menos un órgano mecánico incluye además un tercer órgano (58) , en el cual:

- el tope de retención está dispuesto sobre el tercer órgano;

- el órgano termosensible (50) está dispuesto para provocar la liberación del primer órgano del tope de retención desplazando el tercer órgano.

8. Dispositivo según la reivindicación 6 o 7, en el cual el segundo órgano (56) es instalado giratorio.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que incluye además un sistema de bloqueo (23, 24, 25) para bloquear dicho al menos un órgano mecánico en una posición de activación del sistema de activación del aparato de corte (2) cuando el órgano termosensible ha provocado debido a su deformación un desplazamiento de dicho al menos un órgano mecánico capaz de accionar el sistema de activación del aparato de corte eléctrico.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, en el cual el sistema de bloqueo incluye:

- un tope de retención fijo que presenta dos caras de apoyo adyacentes y considerablemente ortogonales entre ellas (24, 25) ; y

- una lengüeta elástica (23) dispuesta sobre dicho al menos un órgano mecánico;

en el cual el tope de retención y la lengüeta elástica están dispuestos para que:

- la lengüeta elástica sea pretensada contra la primera cara de apoyo (24) cuando el órgano termosensible no ha provocado aún debido a su deformación un desplazamiento de dicho al menos un órgano mecánico (15, 21) ; y

- la lengüeta elástica venga a posicionarse de manera irreversible contra la segunda cara de apoyo (25) bajo el efecto de la fuerza de retroceso intrínseca de la lengüeta elástica, en cuanto el órgano termosensible ha provocado debido a su deformación un desplazamiento de dicho al menos un órgano mecánico (15, 21) capaz de accionar el sistema de activación del aparato de corte eléctrico (2) .

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el cual el al menos un componente de protección incluye un varistor (11) y eventualmente un explosor (13) .

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual el órgano termosensible está en unión térmica por conducción con el componente de protección, sea por contacto directo con una cara del componente de protección, sea por medio de un electrodo del órgano termosensible, la parte más grande del órgano termosensible está dispuesta preferiblemente adyacente a una cara principal del componente de protección.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que incluye un aparato de corte eléctrico (2) que presenta un sistema de activación, en el cual:

- dicho al menos un órgano mecánico está dispuesto para cooperar con el sistema de activación del aparato de corte eléctrico; y

- el órgano termosensible y el al menos un órgano mecánico se instalan para que, cuando el órgano termosensible sobrepase dicho umbral de temperatura dado, el órgano termosensible provoque debido a su deformación dicho desplazamiento de dicho al menos un órgano mecánico, dicho al menos un órgano mecánico accionando el sistema de activación del aparato de corte eléctrico bajo el efecto de dicho desplazamiento.

14. Dispositivo según la reivindicación 13, que incluye:

- un primer alojamiento (2a) que aloja dicho aparato de corte (2) ; y

- el alojamiento (1a) que aloja el al menos un componente de protección (11, 13) y el órgano termosensible (17, 18, 19, 20, 40) es un segundo alojamiento (1a) ;

- el primer alojamiento y el segundo alojamiento están unidos, preferiblemente de manera desmontable;

- el primer alojamiento presenta una primera ventana (16) que da acceso al sistema de activación del aparato de

en el cual:

corte; y 5

- la ventana del segundo alojamiento es una segunda ventana a través de la cual el al menos un órgano mecánico

(15) sobresale fuera del segundo alojamiento y penetra en el primer alojamiento por la primera ventana para cooperar con el sistema de activación del aparato de corte.

15. Dispositivo según la reivindicación 13 o 14, en el cual el aparato de corte y el componente de protección se conectan eléctricamente para que el accionamiento del sistema de activación del aparato de corte (2) provoque la interrupción del abastecimiento eléctrico del componente de protección (11, 13) .


 

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