Aparato para la evaluación de la integridad de contactos hundidos mediante la variación del giro del árbol de polos y su procedimiento de fabricación.

Aparato de protección eléctrica (10) que comprende al menos un polo,

comprendiendo cada polo:

- un par de contactos principales (12, 14) móviles uno respecto al otro entre una posición abierta y una posicióncerrada;

- un brazo de soporte (16) de un primer contacto principal (14) que comprende una primera parte (64) portadora delprimer contacto principal (14) y una segunda parte (62), deslizando las dos partes entre sí de modo que, con el parde contactos principales (12, 14) en posición de cerrado, la segunda parte (62) pueda adoptar una primera posiciónde toma de contacto y una segunda posición de final de carrera en la que la primera parte (64) se halla hundida en lasegunda parte (62);

- un mecanismo de arrastre (22) del brazo de soporte (16) que comprende un eje giratorio (20) y al menos una varilla(60) que lo acopla de manera pivotante a la segunda parte (62) del brazo de soporte (16);caracterizándose el aparato de protección eléctrica (10) por la presencia de un dispositivo de determinación de laintegridad de los contactos principales (12, 14), estando dicho dispositivo (70) adaptado para medir el ángulo de giro(α2) del eje giratorio (20) entre la primera posición de toma de contacto y la segunda posición de final de carrera.

Aparato para la evaluación de la integridad de contactos hundidos mediante la variación del giro del árbol de polos y su procedimiento de fabricación.

ÁMBITO TÉCNICO

La invención concierne a la evaluación de la erosión de los contactos de polos en un aparato de corte mediante medición indirecta del desplazamiento giratorio de un mecanismo de arrastre de los contactos. En particular, la invención está relacionada con un aparato de corte que comprende un par de contactos móviles entre sí, estando sustentado el contacto móvil por un brazo que le faculta una sobrecarrera en posición de cerrado. La invención concierne asimismo a un procedimiento que permite dotar a un aparato de corte con alta persistencia electrodinámica de medios que permiten la comprobación de la integridad de los contactos.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Una línea de alimentación de una carga eléctrica que ha de gobernarse está dotada clásicamente de al menos un aparato de corte que comprende, por cada fase, unos pares de contactos móviles uno con relación al otro con el fin de conmutar la carga. El accionamiento de los contactos se puede efectuar de diferentes maneras; en particular, para algunos aparatos de corte de gran potencia (en especial superior a 1000 A) , utilizados por ejemplo en seguridad en una cabecera de línea, es necesaria una elevada persistencia electrodinámica y los contactos son arrastrados por un sistema de palanca acoplado a un eje giratorio, accionado a su vez por un mecanismo de palanca acodada con dos bielas pivotantes, como se describe por ejemplo en el documento EP 0 222 645, EP 0 789 380 o EP 1 347 479.

Los contactos pueden ir establecidos directamente sobre los conductores o comprender unas pastillas de material adaptado, en especial de aleación de plata; cualquiera que sea la elección tecnológica, los contactos se desgastan en mayor o menor medida en cada conmutación y, en especial, en presencia de arco. Este desgaste puede llevar, después de un elevado número de maniobras de conmutación, a un fallo del aparato de corte, con consecuencias sobre la seguridad y la disponibilidad de la instalación. Para prevenir estos riesgos, una solución usual consiste en cambiar sistemáticamente los contactos, e incluso todo el aparato de corte, al cabo de un número predeterminado de maniobras, sin relación con el desgaste real de las pastillas. Sin embargo, estas intervenciones son en muchas ocasiones o bien demasiado tardías, por ejemplo si una de las maniobras de corte ha generado un arco eléctrico más importante, con los riesgos que conlleva, o bien prematuras, con los costes inherentes a la sustitución de las pastillas casi íntegras.

La capacidad de poder evaluar la integridad de los contactos o determinar su desgaste real con el fin de deducir de ello una información que da el tiempo de vida residual, o el final de vida, de los contactos de polos aporta por tanto una apreciable ventaja. Para ciertos aparatos de gran potencia y de larga vida útil, unas operaciones de mantenimiento prevén así regularmente una evaluación visual del estado de las pastillas, por ejemplo mediante la implantación sobre los contactos de indicadores de desgaste. Esta operación tan sólo puede llevarse a cabo abriendo el aparato, es decir, en operaciones de mantenimiento que inmovilizan la instalación. Para las utilizaciones de seguridad, en las que los aparatos de corte tan sólo se disparan ocasionalmente y los contactos se mantienen habitualmente cerrados, a menudo este tipo de comprobación es suficiente. Sin embargo, para otras aplicaciones que se desarrollan, como por ejemplo como aparato de seguridad de una instalación eólica, el número de maniobras aumenta y se requiere una resistencia superior de los contactos: una comprobación visual de los contactos a intervalos predeterminados resulta problemática e insuficiente.

Se han elaborado diferentes procedimientos con el fin de evaluar la erosión de las pastillas de contacto con carácter regular y/o sin puesta fuera de servicio de los aparatos. El documento EP 0 878 015 se basa así en la modificación de la presión de contacto durante una operación de apertura del aparato de corte; este tipo de dispositivo, sin embargo, requiere añadir más medios específicos de medida de la tensión de conmutación en un punto neutro y la utilización de un interruptor auxiliar. El documento FR 2 834 120 propone el estudio de la evolución del tiempo de recorrido de la carrera de desgaste de los contactos durante un movimiento de cierre mediante medición de corriente en el electroimán de gobierno; sin embargo, esta solución tan sólo se aplica a los disyuntores que se pueden abrir o cerrar manualmente.

El documento WO 2007/033913 propone la medición de diferentes parámetros que caracterizan el movimiento relativo de los contactos en función del propio de su accionador, de tipo electromagnético. Resulta sin embargo manifiesto que esta técnica tan sólo es adaptada si la velocidad de los contactos, o el esfuerzo necesario para movilizarlos, es variable en el tiempo; ahora bien, los aparatos de corte de gran potencia tienden a tener una carrera lineal respecto al tiempo con hundimiento y sobrecarrera de los contactos, que hace impreciso, e incluso inadaptado, este tipo de procedimiento.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Entre otras ventajas, la invención pretende proporcionar un dispositivo de comprobación de la integridad de los contactos simple y apropiado para los aparatos de corte con un contacto móvil que, arrastrado por un eje giratorio, se hunde al final de maniobra de cierre del aparato.

En uno de sus aspectos, la invención concierne a un aparato de protección eléctrica dotado de un dispositivo de este tipo que mide la variación del giro del eje de arrastre en la fase de sobrecarrera. El aparato de protección eléctrica es, preferentemente, multipolar y cada polo comprende un par de contactos móviles uno respecto al otro entre una posición abierta y una posición cerrada. El contacto móvil va montado sobre un brazo de soporte que comprende dos partes deslizantes entre sí de modo que, con los contactos en posición cerrada, el contacto móvil pueda hallarse ya sea en posición de reposo, de toma de contacto, ya sea en posición hundida en el brazo de soporte. Ventajosamente, unos medios en funciones de resorte solicitan el contacto a la posición de reposo no hundida, saliente con relación al brazo. Preferentemente, un par de contactos al menos está asociado a un par de contactos de arco habitualmente separados entre sí pero que se cierran con carácter transitorio en el accionamiento de los polos; en particular, el brazo de soporte del contacto móvil comprende en su extremo un contacto de arco.

El brazo de soporte del contacto móvil es arrastrado entre la posición abierta y las posiciones cerradas mediante giro de un eje del aparato de protección que está acoplado a aquel mediante una varilla. Preferentemente, el eje giratorio es un árbol de polos común para el conjunto del aparato de corte; el aparato de corte puede ser en especial de gran persistencia electrodinámica, con accionamiento mediante un mecanismo de palanca acodada y dispositivo de rearme. Preferentemente, el giro residual del árbol de polos, una vez cerrados los contactos, es decir, de la posición de toma de contacto de los contactos móviles al final de carrera correspondiente al hundimiento del contacto móvil, es del orden del 30 % de su giro total en el transcurso de una maniobra de cierre.

De acuerdo con la invención, el aparato de corte comprende un dispositivo de determinación del desgaste de los contactos que mide el ángulo recorrido por el eje giratorio entre la posición de toma de contacto de los contactos de polos y la posición de final de carrera del eje. El dispositivo de determinación es preferentemente un sensor angular o un sensor de giro, directamente acoplado al eje giratorio. Ventajosamente, el sensor de giro es magnético y funciona a distancia; en particular, sobre el eje van dispuestos, en especial en su extremo, unos medios magnéticos de tipo imán y sobre la caja del aparato de corte, frente a los medios magnéticos, se implantan unos medios de detección.

En otro de sus aspectos, la invención está relacionada con un procedimiento que permite equipar un aparato de corte tal y como se ha presentado mediante un dispositivo de medida de la integridad de sus contactos al implantar un sensor de giro en un extremo del árbol de polos. El procedimiento puede ser de aplicación a aparatos existentes y preferentemente comprende la solidarización de medios magnéticos... [Seguir leyendo]

1. Aparato de protección eléctrica (10) que comprende al menos un polo, comprendiendo cada polo:

- un par de contactos principales (12, 14) móviles uno respecto al otro entre una posición abierta y una posición cerrada;

- un brazo de soporte (16) de un primer contacto principal (14) que comprende una primera parte (64) portadora del primer contacto principal (14) y una segunda parte (62) , deslizando las dos partes entre sí de modo que, con el par de contactos principales (12, 14) en posición de cerrado, la segunda parte (62) pueda adoptar una primera posición de toma de contacto y una segunda posición de final de carrera en la que la primera parte (64) se halla hundida en la segunda parte (62) ;

- un mecanismo de arrastre (22) del brazo de soporte (16) que comprende un eje giratorio (20) y al menos una varilla

(60) que lo acopla de manera pivotante a la segunda parte (62) del brazo de soporte (16) ;

caracterizándose el aparato de protección eléctrica (10) por la presencia de un dispositivo de determinación de la integridad de los contactos principales (12, 14) , estando dicho dispositivo (70) adaptado para medir el ángulo de giro (a2) del eje giratorio (20) entre la primera posición de toma de contacto y la segunda posición de final de carrera.

2. Aparato de protección eléctrica según la reivindicación 1, en el que el brazo de soporte (16) comprende además unos medios (67) que solicitan la primera parte (64) a una posición saliente con relación a la segunda parte (62) .

3. Aparato de protección eléctrica según una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el aparato de protección eléctrica comprende una pluralidad de polos idénticos y un árbol de polos (20) común para todos los polos, siendo el árbol de polos (20) el eje giratorio de los mecanismos de arrastre (22) .

4. Aparato de protección eléctrica según la reivindicación 3, que comprende además un par de contactos de arco (82, 84) móviles entre sí entre una posición abierta y una posición cerrada, siendo un primer contacto de arco (84) móvil solidario a un brazo de soporte (16) , estando el par de contactos de arco (82, 84) en posición de abierto en la posición cerrada de los contactos principales (12, 14) y en la segunda posición de final de carrera de los contactos principales (12, 14) y adoptando entre ambas la posición cerrada (82, 84) .

5. Aparato de protección eléctrica según una de las reivindicaciones 3 ó 4, que comprende además un dispositivo de rearme (44) .

6. Aparato de protección eléctrica según una de las reivindicaciones 3 a 5, que comprende además un mecanismo de accionamiento del árbol de polos (20) con dos bielas (24, 26) .

7. Aparato de protección eléctrica según la reivindicación 6, en el que el giro (a2) del árbol de polos (20) entre la primera posición de toma de contacto y la segunda posición de final de carrera es del orden del 30 % del giro (a) del árbol de polos (20) entre la posición abierta de los contactos principales (12, 14) y la segunda posición de final de carrera.

8. Aparato de protección eléctrica según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el dispositivo de determinación (70) comprende un sensor de giro, un componente del cual se halla dispuesto sobre el eje de giro (20) .

9. Aparato de protección eléctrica según la reivindicación 8, en el que el sensor de giro (70) comprende unos medios magnéticos (72) dispuestos sobre el eje de giro (20) y unos medios de detección (74) implantados sobre la caja del aparato de protección eléctrica (10) , comunicándose sin contacto los medios magnéticos (72) y de detección (74) .

10. Procedimiento de fabricación de un aparato de protección eléctrica (10) equipado mediante un dispositivo de medida de la erosión de sus contactos (12, 14) , en el que el aparato de protección eléctrica (10) comprende un árbol de polos (20) giratorio que arrastra al menos un contacto móvil (14) entre una posición abierta y una posición cerrada de un par de contactos (12, 14) , estando dicho contacto móvil (14) montado móvil sobre su soporte (16) de modo que, en la posición cerrada de los contactos (12, 14) , el contacto móvil (14) puede adoptar una posición de toma de contacto y una posición hundida en su soporte (16) , comprendiendo dicho procedimiento de fabricación la implantación de un sensor de giro (70) del árbol de polos (20) a nivel de un extremo de dicho árbol de polos (20) .

11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que la implantación de un sensor (70) comprende la solidarización de medios magnéticos (72) sobre un extremo del árbol de polos (20) y la implantación frente a los medios magnéticos (72) de medios de detección (74) de su posición angular.