Dispositivo de protección contra sobretensiones provisto de medios de corte de arco y procedimiento correspondiente.

Dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones que consta de:



- al menos un componente de protección (10), provisto de medios de conexión (20) a la instalación eléctrica,

- un medio de desconexión (30) del componente de protección (10) con respecto a la instalación eléctrica,adaptado para asegurar la desconexión de este último en los medios de conexión (20), y que se puededesplazar desde una posición de cierre hasta una posición de apertura, creando de este modo un espaciointersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20), pudiéndose formar entoncesun arco eléctrico (40) en el espacio intersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios deconexión (20), y

caracterizado por el hecho de que consta de

- medios de corte (50) del arco eléctrico (40), adecuados para atacar el arco eléctrico (40) siguiendo al menosdos direcciones diferentes para reducir su sección, los medios de corte (50) constan de:

- al menos dos partes activas (51, 52) aptas para aproximarse una a la otra en el momento de laapertura del medio de desconexión (30), para asegurar, por cooperación mutua, el corte del arcoeléctrico (40), las partes activas (51, 52) montadas de manera que se apoyen una contra la otra en elmomento de la apertura del medio de desconexión (30), asegurando de este modo elestrangulamiento del arco eléctrico (40), y

- medios de contacto (56), aptos para asegurar un apoyo considerablemente estanco de las partesactivas (51, 52), los medios de contacto (56) formados de un material considerablemente flexiblesituado en la extremidad de una de las partes activas (51, 52).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2004/002548.

Solicitante: ABB FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

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

Inventor/es: DONATI,Michel,Georges,Jean, LAGNOUX,Alain,René,Robert, BRESCON,STÉPHANE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01C7/12 ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01C RESISTENCIAS.H01C 7/00 Resistencias fijas constituidas por una o varias capas o revestimientos; Resistencias fijas constituidas de un material conductor en polvo o de un material semiconductor en polvo con o sin material aislante (constituidas de material pulverulento o granular H01C 8/00; resistencias con barrera de potencial o barrera de superficie, p. ej. resistencias de efecto de campo, H01L 29/00; dispositivos semiconductores sensibles a las radiaciones electromagnéticas o corpusculares, p. ej. células fotorresistentes, H01L 31/00; resistencia controladas por campo magneticos H01L 43/08; dispositivos de resistencia negativa de volumen H01L 47/00). › Resistencias de protección contra sobretensiones; Pararrayos.
  • H01H37/76 H01 […] › 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 37/00 Interruptores accionados térmicamente. › Elementos de contactos accionados por fusión de un material fusible, accionado por combustión de un material combustible o por explosión de un material explosivo.
  • H01H83/10 H01H […] › 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.
  • H01H9/32 H01H […] › H01H 9/00 Detalles de los dispositivos de conmutación no cubiertos por H01H 1/00 - H01H 7/00. › Cuerpos aislantes insertados entre los contactos.
  • H01T1/14 H01 […] › H01T ESPINTEROMETROS; LIMITADORES DE SOBRETENSION QUE UTILIZAN ESPINTEROMETROS; BUJIAS DE ENCENDIDO; DISPOSITIVOS DE EFECTO CORONA; PRODUCCION DE IONES PARA SER INTRODUCIDOS EN GASES EN ESTADO LIBRE (circuitos contra la sobretensión H02H). › H01T 1/00 Detalles de los espinterómetros. › Medios estructuralmente asociados con un espinterómetro para protegerle contra la sobrecarga o para desconectarlo en caso de fallo (H01T 1/15, H01T 1/16, H01T 1/18 tienen prioridad; disposiciones del circuito protector de emergencia para espinterómetros de chispa H02H 7/24).

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Dispositivo de protección contra sobretensiones provisto de medios de corte de arco y procedimiento correspondiente.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de protección contra sobretensiones provisto de medios de corte de arco y procedimiento correspondiente

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo técnico general de los dispositivos de protección de instalaciones y de equipos eléctricos contra sobretensiones eléctricas transitorias, particularmente las causadas por rayos.

La presente invención se refiere de una forma más particular a un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones que consta de:

- al menos un componente de protección, provisto de medios de conexión a la instalación eléctrica,

- un medio de desconexión del componente de protección con respecto a la instalación eléctrica, adaptado para asegurar la desconexión de este último en los medios de conexión, y susceptible de desplazarse desde una posición de cierre a una posición de apertura creando de este modo un espacio intersticial entre el medio de desconexión y los medios de conexión, pudiendo formarse un arco eléctrico en el espacio intersticial entre el medio de desconexión y los medios de conexión.

La presente invención se refiere igualmente a un procedimiento de mejora de la capacidad de corte de un dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones.

Técnica anterior

Es convencional utilizar dispositivos de protección para proteger los aparatos eléctricos o electrónicos contra las sobretensiones que se puedan generar por ejemplo por descargas debidas al impacto de un rayo.

Estos dispositivos de protección tienen, en general, uno o varios componentes de protección contra sobretensiones, tales como por ejemplo un varistor y / o un explosor. Cuando el o los componentes son expuestos a tensiones superiores a un valor umbral predeterminado, pueden transmitir la corriente de defecto a tierra a la vez que nivelan la sobretensión a un valor compatible con la estabilidad de la instalación y de los equipos conectados.

En el momento de su final de vida, los componentes de protección pueden presentar calentamientos importantes (normalmente superiores a 150°C) que pueden crear serios daños en la instalación, incluso riesgos para el usuario (incendio por ejemplo) . Por esta razón los dispositivos de protección contra sobretensiones suelen estar provistos de medios de desconexión térmica. Estos medios de desconexión térmica están concebidos para aislar el o los componentes de protección de la instalación eléctrica que se va a proteger en caso de que el calentamiento excesivo de estos últimos supere un valor predeterminado para limitar los riesgos de incendio.

Los medios de desconexión térmica pueden, de este modo, estar formados por una lámina de desconexión, soldada a uno de los electrodos del componente de protección con ayuda, por ejemplo, de una soldadura térmica. La lámina de desconexión suele estar sometida a una tensión mecánica que tiende a apartarla del electrodo correspondiente de tal manera que cuando tal sobretensión excesiva o una utilización prolongada provoca la rotura o la fusión de la soldadura, la lámina de desconexión se aleja del electrodo, aislando de este modo el componente de protección de la instalación que se va a proteger.

De este modo, la DE-U-93 19 287 describe un tal dispositivo de protección de una instalación eléctrica contra sobretensiones que incluye un varistor y un dispositivo de desconexión del varistor cuando este último se calienta de manera excesiva.

Aunque se utilizan normalmente, tales dispositivos tienen sin embargo no pocos inconvenientes.

De este modo, después de la fusión o rotura de la soldadura, la distancia de aislamiento creada entre la lámina de desconexión y el electrodo del componente de protección suele ser bastante pequeña. Por lo tanto, si la desconexión se realiza bajo condiciones de tensión y de corriente desfavorables, puede ocurrir que la apertura mecánica de los medios de desconexión no sea suficiente para aislar completamente el componente de protección de la instalación eléctrica, el arco eléctrico creado en el momento de la apertura de la lámina de desconexión pudiendo mantenerse entre la lámina de desconexión y el electrodo correspondiente. Puede igualmente pasar, en algunos casos, que un arco eléctrico se reforme entre el electrodo del componente de protección y la lámina de desconexión algunos instantes después de la apertura de esta última. Este fenómeno tiene el efecto de limitar de manera significativa la capacidad de corte del dispositivo de protección.

Para evitar este inconveniente, se conoce la utilización de un órgano de corte suplementario, tipo disyuntor o fusible, que asegura la interrupción definitiva de la corriente circulante en el dispositivo de protección. Sin embargo, el calibre del órgano de corte suplementario debe en principio adaptarse a la capacidad del componente de protección, lo que genera restricciones técnicas y un aumento de los costes de realización del equipo global de protección. Además, el órgano de corte suplementario asegura habitualmente el aislamiento simultáneo y sin distinción de todos los componentes de protección del dispositivo, mientras que, por el contrario, lo deseable es aislar únicamente el o los componentes de protección que presentan un calentamiento excesivo y mantener los otros componentes de protección en servicio.

También se conoce la utilización de órganos de aislamiento que pueden estar integrados en el dispositivo de protección y que están concebidos para impedir la formación, el mantenimiento o la reformación del arco eléctrico entre la lámina de desconexión y el electrodo del componente de protección. La eficacia de este tipo de dispositivo es sin embargo limitada y habitualmente no basta para asegurar una desconexión eficaz del dispositivo de protección cuando las condiciones de tensión, de corriente y de temperatura son desfavorables.

En particular, en caso de sobretensión de fuerte amplitud, el arco eléctrico puede rodear el órgano de aislamiento y continuar transmitiendo la corriente hasta que la tensión de los terminales del dispositivo de protección se anule. Además, el arco eléctrico tiene igualmente el efecto de generar una contaminación conductora en el momento de la apertura de los contactos, creando de este modo un camino conductor preferencial para el arco eléctrico a lo largo del órgano de aislamiento, entre la lámina de desconexión y el electrodo del componente de protección. Este fenómeno puede por lo tanto causar el descenso de manera significativa del nivel de corte aportado por el órgano de aislamiento, pudiendo los arcos eléctricos capacitarse y perdurar a pesar de la presencia de este último.

Un dispositivo de protección contra sobretensiones de este tipo según el preámbulo de la reivindicación 1 es particularmente descrito en la FR-A-2 848 353 el cual incluye un varistor, un dispositivo de desconexión del varistor cuando este último se calienta de manera excesiva y una pantalla aislante para prevenir todo riesgo de formación de arco eléctrico, una vez que el varistor se desconecta del circuito que se va a proteger.

Descripción de la invención [0015] Por lo tanto, los objetos de la invención pretenden remediar los diferentes inconvenientes enumerados previamente y proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que, con una concepción sencilla, presente una capacidad de desconexión mejorada con respecto a los dispositivos conocidos.

Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que permita garantizar la desconexión individual de cada uno de los componentes de protección del dispositivo.

Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que ofrezca, con respecto a los dispositivos conocidos, una mejor capacidad de extinción de los arcos eléctricos que eventualmente se forman en el momento de la desconexión.

Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que tenga una concepción sencilla y fiable.

Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que sea particularmente robusto y resistente frente a los arcos eléctricos que puedan capacitarse en su seno.

Otro objeto de la invención es proponer un nuevo dispositivo de protección de instalaciones eléctricas contra sobretensiones que no necesite un número limitado de piezas mecánicas en movimiento... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones que consta de:

- al menos un componente de protección (10) , provisto de medios de conexión (20) a la instalación eléctrica,

- un medio de desconexión (30) del componente de protección (10) con respecto a la instalación eléctrica, adaptado para asegurar la desconexión de este último en los medios de conexión (20) , y que se puede desplazar desde una posición de cierre hasta una posición de apertura, creando de este modo un espacio intersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20) , pudiéndose formar entonces un arco eléctrico (40) en el espacio intersticial (11) entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20) , y caracterizado por el hecho de que consta de

- medios de corte (50) del arco eléctrico (40) , adecuados para atacar el arco eléctrico (40) siguiendo al menos dos direcciones diferentes para reducir su sección, los medios de corte (50) constan de:

º al menos dos partes activas (51, 52) aptas para aproximarse una a la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión (30) , para asegurar, por cooperación mutua, el corte del arco eléctrico (40) , las partes activas (51, 52) montadas de manera que se apoyen una contra la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión (30) , asegurando de este modo el estrangulamiento del arco eléctrico (40) , y

º medios de contacto (56) , aptos para asegurar un apoyo considerablemente estanco de las partes activas (51, 52) , los medios de contacto (56) formados de un material considerablemente flexible situado en la extremidad de una de las partes activas (51, 52) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) están adaptados para atacar el arco eléctrico (40) por acceso lateral siguiendo al menos dos direcciones (F1, F2) considerablemente opuestas.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen al menos una parte activa móvil (51) , capaz de desplazarse por el espacio intersticial (11) en el momento de la apertura del medio de desconexión (30) y provista de un componente aislante (41) concebido para interponerse entre el medio de desconexión (30) y los medios de conexión (20) cuando el medio de desconexión (30) está en posición de apertura.

4. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen al menos una parte activa fija (52) , que forma tope cuando se encuentra con la parte activa móvil (51) .

5. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen al menos dos partes activas móviles, aptas para acercarse una a la otra en el momento de la apertura del medio de desconexión (30) .

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado por el hecho de que los medios de contacto (56) están dispuestos para formar la interfaz de contacto (54) entre las partes activas (51, 52) cuando el medio de desconexión (30) está en posición de apertura.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por el hecho de que los medios de contacto (56) están hechos de un material elastómero.

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) constan de medios de amortiguación, aptos para impedir, en el momento del apoyo de las partes activas (51, 52) , el rebote de una de dichas partes activas (51, 52) con respecto a la otra.

9. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado por el hecho de que los medios de amortiguación están constituidos por un amortiguador (57) elástico que forma la interfaz de contacto (54) entre las partes activas (51, 52) .

10. Dispositivo según la reivindicación 9 caracterizado por el hecho de que los medios de contacto (56) y los medios de amortiguación están formados por un mismo amortiguador (57) elástico y flexible.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) constan de medios de liberación de un gas, concebidos para generar flujos gaseosos (<, <') suficientemente importantes para asegurar el corte del arco eléctrico (40) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11 caracterizado por el hecho de que al menos una de las partes activas (51, 52) está compuesta de un material capaz de liberar un gas por efecto del calor generado por el arco eléctrico (40) , dicha parte activa forma entonces los medios de liberación.

13. Dispositivo según la reivindicación 12 caracterizado por el hecho de que el gas es hidrógeno.

14. Dispositivo según la reivindicación 12 o 13 caracterizado por el hecho de que el material es a base de poliacetal o de polioximetileno.

15. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que la parte activa móvil (51) y el medio de desconexión (30) se instalan uno con respecto al otro de tal manera que en el momento de la apertura del medio de desconexión (30) , este último libera la parte activa móvil (51) , autorizando de este modo el desplazamiento de esta última.

16. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que los medios de corte (50) tienen un medio de retorno elástico (70) , instalado de manera que ejerce una fuerza de retorno elástico sobre la parte activa móvil (51) tendiendo a rechazarla hacia la otra parte activa (52) .

17. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que la parte activa móvil (51) está montada de manera que pueda desplazarse en translación.

18. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que la parte activa móvil (51) está montada de manera que pueda desplazarse en rotación.

19. Dispositivo según la reivindicación 3 caracterizado por el hecho de que el componente aislante está formado por una envoltura, adaptada de manera que rodee, al menos parcialmente, el medio de desconexión (30) y/o los medios de conexión (20) cuando el medio de desconexión (30) está en posición de apertura.

20. Dispositivo según la reivindicación 19 caracterizado por el hecho de que la envoltura está formada por un manguito (44) que presenta una sección transversal en forma de U.

21. Procedimiento de mejora de la capacidad de corte de un dispositivo de protección (1) de una instalación eléctrica contra sobretensiones en el que se puede formar un arco eléctrico (40) en el momento de la desconexión del dispositivo de protección (1) frente a la instalación eléctrica, dicho procedimiento está caracterizado por el hecho de que dispositivo de protección es un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes y por el hecho de que el procedimiento incluye una etapa (a) de corte del arco eléctrico (40) durante la cual se ataca el arco eléctrico (40) siguiendo al menos dos direcciones diferentes para reducir su sección, la etapa (a) de corte incluye una fase de estrangulamiento del arco eléctrico (40) entre al menos dos partes activas (51, 52) , en la que los medios de corte (50) tienen medios de contacto (56) aptos para asegurar un apoyo considerablemente estanco de las partes activas (51, 52) , los medios de contacto (56) están formados por un material considerablemente flexible situado en la extremidad de una de las partes activas (51, 52) .

22. Procedimiento según la reivindicación 21 caracterizado por el hecho de que la etapa (a) de corte incluye una fase de generación de flujos gaseosos (<, <') de intensidades suficientemente importantes para asegurar el corte del arco eléctrico (40) .

23. Procedimiento según la reivindicación 21 o 22 caracterizado por el hecho de que incluye una etapa (b) de enfriamiento del arco eléctrico (40) .


 

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