Transformador de corriente así como dispositivo de protección y disyuntor incluyendo tal transformador.

Transformador de corriente (1) adecuado para ser utilizado en un circuito eléctrico,

comprendiendo un núcleo toroidal (2) y al menos un conductor eléctrico (4) teniendo una parte (5) que pasa por dicho núcleo toroidal (2), caracterizado por comprender:

un dispositivo de refrigeración (10) con un cuerpo de material termoconductor y configurado de modo que tiene una primera parte conectada a dicho conductor eléctrico (4) en una posición (A) aguas arriba del núcleo toroidal (2) y adecuada para absorber el calor del conductor eléctrico (4), y una segunda parte, distanciada de la primera parte, que se conecta al conductor eléctrico (4) en una posición (B) aguas abajo del núcleo toroidal (2) y que es adecuada para transmitir calor al conductor eléctrico (4), comprendiendo dicho cuerpo termoconductor al menos una parte (30) hecha de un material eléctricamente aislante capaz de evitar el flujo de corriente a través del propio dispositivo de refrigeración (10).

Transformador de corriente así como dispositivo de protección y disyuntor incluyendo tal transformador.

La presente invención hace referencia a un transformador de corriente amperométrico o diferencial equipado con un sistema capaz de mejorar la refrigeración.

Por otra parte, la presente invención hace referencia a un dispositivo de protección de un circuito eléctrico, por ejemplo, un circuito de baja tensión, contra la sobreintensidad, cortocircuitos o corriente de fuga a tierra y que comprende un transformador tal, a un disyuntor que comprende tal transformador y/o tal dispositivo de protección diferencial, y a un sistema eléctrico que comprende tal disyuntor.

Como es conocido, los disyuntores o dispositivos similares son dispositivos diseñados para permitir el correcto funcionamiento de partes específicas de sistemas eléctricos y de cargas instaladas. Para ello, están equipados con dispositivos de protección adecuados, por ejemplo, dispositivos de protección electrónicos contra sobreintensidades, cortocircuitos o corrientes diferenciales (corrientes de fuga a tierra o corrientes de falta a tierra) .

Tales dispositivos de protección, denominados también simplemente como "relés" o "unidades de desconexión, " pueden producirse y utilizarse como componentes independientes, o más típicamente se insertan dentro de la cubierta de un disyuntor automático y se acoplan operativamente a la parte de ruptura. Los relés se asocian normalmente a algunos transformadores de corriente o a transformadores amperométricos (TA) o a transformadores de corriente (TC) . Normalmente, los transformadores de corriente proporcionan a la unidad de protección una señal que indica la corriente circulante en cada polo del disyuntor; además para o como alternativa de esta función, los transformadores de corriente se utilizan para suministrar energía a dichos dispositivos de protección.

De forma similar, los dispositivos de protección también, en particular los de tipo diferencial, conocidos también simplemente como diferenciales o relés diferenciales, pueden ser producidos y utilizarse además como componentes independientes, o más típicamente se asocian a la cubierta de un disyuntor automático y se acoplan de forma operativa a la unidad de ruptura. Los componentes más comunes de los transformadores amperométricos, tanto del tipo unipolar como del tipo diferencial, incluyen un núcleo toroidal, o ligeramente toroidal, sobre el cual se posicionan los denominados devanados secundarios; luego se sitúa el núcleo de tal manera que pueda ser traspasado, dependiendo del tipo de uso, por uno o más conductores eléctricos que constituyan los denominados conductores primarios o devanados, cada uno de los cuales está conectado directamente o indirectamente a la fase correspondiente del circuito eléctrico en el que está insertado el dispositivo.

Los documentos de patente DE10013143 la técnica impresa más cercana y UK2068646 divulgan un transformador de corriente y un conocido transformador totalizador de corriente, respectivamente.

Una de las características fundamentales relacionadas con los transformadores amperométricos, en particular aquellos aplicables a disyuntores automáticos, es que las uniones eléctricas de los conductores que pasan por el toroide incrementan localmente la resistencia eléctrica con una producción de calor resultante. El calor generado debilita la vida del transformador y en particular los delicados devanados secundarios y su recubrimiento aislante. El calor afecta también negativamente al núcleo toroidal, ocasionando alteraciones no deseadas en las típicas curvas de respuesta B-

H. Además, cuando se inserta el dispositivo dentro de un disyuntor, dicho calor no deseable provoca que la temperatura del disyuntor aumente, pudiendo afectar con ello a su funcionamiento y rendimiento. Es necesario resaltar además que cuando los transformadores amperométricos se conectan directamente a los terminales de salida del disyuntor, debido a fenómenos de conducción térmica, en la práctica parecen estar expuestos al calor producido por el efecto Joule en el propio disyuntor. Un incremento excesivo en la temperatura del disyuntor puede ocasionar la necesidad de recurrir a una disminución de la potencia del propio disyuntor, es decir, a una infrautilización en comparación con los datos nominales, especialmente cuando está instalado dentro de un cuadro de conmutadores. Además, es sin embargo deseable mantener la temperatura operativa de los disyuntores a bajos niveles; se sabe, de hecho, que cuanto más alta sea la temperatura operativa, más corta será la vida útil del disyuntor (o de sus componentes más sensibles) .

Normalmente, se intenta resolver tales problemas aumentando las dimensiones y los volúmenes, así como utilizando materiales particularmente resistentes al calor pero de alto coste.

El documento de patente US 3, 816, 682 divulga un disyuntor de doble presión donde las boquillas de expansión se disponen directamente en los elementos de contacto, de modo que los elementos de contacto puedan enfriarse por la expansión del gas de aislamiento dieléctrico, tal como el hexafloruro de azufre, utilizado en el sistema de doble presión. El documento de patente US 3, 662, 137 divulga una unidad conmutadora revestida de metal, la cual incorpora dos tubos de calor en la estructura de contactos de desconexión primaria. El uso de uno o más tubos conduce el calor generado adyacente al punto de separaciones de contacto, y lo desplaza a un área remota, en la cual pueden proporcionarse fácilmente disipadores de calor para disipar más fácilmente el calor generado a la estructura de contacto separable.

A pesar de que estas soluciones conocidas proporcionan ciertamente algunos beneficios técnicos, hay espacio y necesidad de más mejoras.

Por lo tanto, el objetivo principal de esta invención es hacer frente a tales problemas y proporcionar una solución que ofrezca mejoras en la refrigeración de dicho equipo eléctrico, y particularmente de las partes más calientes próximas al núcleo toroidal, así como en el dispositivo de protección total y en el disyuntor en el que ésta puede insertarse.

Este objetivo se alcanza mediante un transformador de corriente destinado a ser utilizado en un circuito eléctrico que comprende un núcleo toroidal y al menos un conductor eléctrico con una sección que atraviesa el interior de dicho núcleo toroidal, donde comprende un dispositivo de refrigeración que comprende un cuerpo fabricado con un material termoconductor y está configurado de tal manera que tenga una primera parte que se conecte a dicho conductor eléctrico en una posición superior a la sección toroidal y que sea capaz de absorber el calor del conductor eléctrico, y un segundo elemento separado de la primera sección que se conecta a un conductor eléctrico en un punto inferior al núcleo toroidal y es capaz de transmitir calor al conductor eléctrico, comprendiendo dicho cuerpo termoconductor al menos una parte formada por un aislamiento eléctrico capaz de evitar el flujo de corriente a través del mismo dispositivo de refrigeración . Las formas de realización preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes 2-9.

Otras características y ventajas se desprenderán de la descripción de algunas formas de realización preferidas, pero no exclusivas, del transformador según la invención, ilustradas sólo a modo de ejemplos no limitativos con la ayuda de los dibujos anexos, donde:

La Figura 1 es una vista en perspectiva que representa una primera forma de realización de un transformador corriente dispuesto para su utilización en el interior de un disyuntor automático tetrapolar de bajo voltaje;

La Figura 2 es una vista en perspectiva que representa diferentes componentes del transformador de la figura 1;

La Figura 3 es una vista en perspectiva que representa un interruptor diferencial de bajo voltaje, visto desde la parte posterior, y que comprende un transformador según la forma de realización ilustrada en las Figuras 1-2;

La Figura 4 es una vista en perspectiva que representa una segunda forma de realización de un transformador de corriente según la invención, dispuesto para su uso dentro de un disyuntor automático de bajo voltaje del tipo extraíble;

La Figura 5 es una vista en perspectiva que representa diferentes componentes del transformador de la figura 4;

La Figura 6 es una vista en perspectiva despiezada que representa una tercera forma... [Seguir leyendo]

1. Transformador de corriente (1) adecuado para ser utilizado en un circuito eléctrico, comprendiendo un núcleo toroidal (2) y al menos un conductor eléctrico (4) teniendo una parte (5) que pasa por dicho núcleo toroidal (2) , caracterizado por comprender:

un dispositivo de refrigeración (10) con un cuerpo de material termoconductor y configurado de modo que tiene una primera parte conectada a dicho conductor eléctrico (4) en una posición (A) aguas arriba del núcleo toroidal (2) y adecuada para absorber el calor del conductor eléctrico (4) , y una segunda parte, distanciada de la primera parte, que se conecta al conductor eléctrico (4) en una posición (B) aguas abajo del núcleo toroidal (2) y que es adecuada para transmitir calor al conductor eléctrico (4) , comprendiendo dicho cuerpo termoconductor al menos una parte (30) hecha de un material eléctricamente aislante capaz de evitar el flujo de corriente a través del propio dispositivo de refrigeración (10) .

2. Transformador de corriente (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de refrigeración (10) se sitúa con dicho cuerpo termoconductor colocado en el exterior del núcleo toroidal (2) .

3. Transformador de corriente (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo termoconductor del dispositivo de refrigeración (10) está hecho completamente de un material termoconductor y eléctricamente aislante.

4. Transformador de corriente (1) según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo termoconductor comprende al menos una cavidad herméticamente sellada (11) que contiene un fluido de refrigeración.

5. Transformador de corriente (1) según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo termoconductor está conectado operativamente a dicho conductor eléctrico (4) de manera que dicha cavidad herméticamente sellada (11) tiene una primera superficie situada en dicha posición (A) aguas arriba del núcleo toroidal

(2) y una segunda superficie situada en dicha posición (B) aguas abajo del núcleo toroidal (2) .

6. Transformador de corriente (1) según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que las paredes de dicha cavidad sellada (11) tienen superficies internas acanaladas o porosas.

7. Transformador de corriente (1) según una o varias de las reivindicaciones 4-6 caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo termoconductor comprende al menos un elemento tubular hueco sellado herméticamente (12) que contiene dicho fluido de refrigeración.

8. Transformador de corriente (1) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho cuerpo termoconductor comprende una primera placa (13) y una segunda placa (14) situadas y conectadas a los extremos opuestos de dicho elemento tubular hueco (12) .

9. Transformador de corriente (1) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicho elemento tubular hueco (10) comprende dicha al menos una parte (30) hecha de material eléctricamente aislante.

10. Dispositivo para proteger un circuito eléctrico contra fallos, caracterizado por comprender un transformador de corriente (1) según una o más de las reivindicaciones anteriores.

11. Disyuntor (20) caracterizado por comprender un transformador de corriente (1) según una o más de las reivindicaciones 1-9.

12. Disyuntor (20) caracterizado por comprender un dispositivo de protección según la reivindicación 10.

13. Sistema eléctrico caracterizado por comprender un disyuntor (20) según la reivindicación 11 o un dispositivo de protección según la reivindicación 10 o un transformador de corriente (1) según una o más de las reivindicaciones 1-9.

14. Disyuntor (20) que comprende:

- un primer núcleo toroidal (2) y al menos un segundo núcleo toroidal (2) ;

- al menos un conductor eléctrico (4) que atraviesa dicho primer y segundo núcleo toroidal (2) , caracterizado por comprender un dispositivo de refrigeración (10) con un cuerpo hecho de material termoconductor y configurado de modo que una primera parte está conectada a dicho conductor eléctrico (4) en una primera posición aguas arriba del primer núcleo toroidal (2) y adecuada para absorber el calor del conductor eléctrico (4) , y una segunda parte, distanciada de la primera parte, que se conecta al conductor eléctrico (4) en una posición aguas abajo del segundo núcleo toroidal (2) y que es adecuada para transmitir calor al conductor eléctrico (4) , comprendiendo dicho cuerpo termoconductor al menos una parte hecha de material eléctricamente aislante capaz de evitar el flujo de corriente a través del propio dispositivo de refrigeración (10) .

15. Sistema eléctrico caracterizado por comprender un disyuntor (20) según la reivindicación 14.