Aparato eléctrico con accionador piezoeléctrico controlado.

Aparato eléctrico interruptor que sirve para la conmutación de una carga eléctrica y que comprende uno o variospolos de potencia,

incluyendo cada polo un puente móvil (30) provisto de al menos un contacto móvil (31a, 31b) quecoopera con al menos un contacto fijo (41a, 41b) del polo entre posiciones abierta y cerrada, en el que:

- el aparato interruptor incluye un accionador de aproximación (20) que actúa sobre el(los) puente(s)móvil(es) (30) del aparato interruptor para permitir el alejamiento y la aproximación entre el o los contactosmóviles (31a, 31b) del puente móvil (30) y el o los contactos fijos (41a, 41b) entre la posición abierta y unaposición intermedia donde los contactos fijos (41a, 41b) y móviles (31a, 31b) están próximos peroseparados entre sí,

- cada polo incluye un accionador de esfuerzo (42) que permite el establecimiento de la presión de contacto yla ruptura de contacto entre el o los contactos móviles (31a, 31b) del puente móvil (30) y el o los contactosfijos (41a, 41b) del polo, entre la posición intermedia y la posición cerrada, sin la ayuda de ningún órganode retorno mecánico.

Aparato eléctrico con accionador piezoeléctrico controlado La presente invención se refiere a un aparato eléctrico interruptor de potencia, monopolar o multipolar, de tipo relé, contactor/disyuntor, cuyos movimientos de cierre y de apertura entre contactos móviles y contactos fijos son efectuados por un accionador de aproximación y un accionador de de esfuerzo. La invención se refiere, además, a un procedimiento de cierre y de apertura de los contactos de tal aparato interruptor.

Un aparato eléctrico interruptor de tipo relé, contactor o contactor/disyuntor es un aparato habitualmente utilizado para efectuar la conmutación eléctrica de una carga de potencia, como por ejemplo un motor. Para esto, incluye habitualmente para cada polo de potencia, un puente móvil arrastrado por un accionador constituido en general por un electroimán común a los diferentes polos y provisto de un resorte antagonista. El puente móvil lleva un contacto móvil de ruptura simple, o dos contactos móviles de ruptura doble, que cooperan con uno, respectivamente dos, contacto/s) fijo (s) , para interrumpir o asegurar el paso de la corriente eléctrica en los polos de potencia. Además, para obtener una presión de contacto satisfactoria, se utilizan habitualmente resortes de presión de contactos que actúan sobre los contactos móviles.

El control del accionador puede proceder de una orden manual de un operador o de una orden emitida por un automatismo de control. El instante de aparición de estas órdenes está entonces, evidentemente desincronizado de la intensidad de la corriente que pasa por los diferentes polos de potencia del aparato interruptor en ese instante. Por lo tanto, durante el movimiento de apertura que corresponde a la separación entre los contactos fijos y móviles, una corriente eléctrica importante puede circular en los polos creando de este modo, de manera conocida, un arco eléctrico de ruptura entre los contactos fijos y móviles. Este arco de ruptura necesita una cámara de ruptura en el aparato y acelera en definitiva el desgaste de las pastillas de contactos depositadas en los contactos fijos y móviles. Para atenuar este inconveniente, el electroimán incluye por ejemplo un órgano de retorno, tal como un resorte antagonista, suficientemente importante para tener una separación la más rápida posible entre contactos fijos y móviles. Sin embargo, durante el movimiento inverso de cierre que corresponde a la aproximación entre los contactos fijos y móviles, hay que vencer entonces este esfuerzo de retorno, lo cual necesita reforzar la dimensión y la potencia del electroimán.

El estado de la técnica anterior más cercano es el documento JP-A-10241481 que describe: un aparato eléctrico interruptor (relé electromagnético) que sirve para la conmutación de una carga eléctrica y que comprende uno o varios polos de potencia, incluyendo cada polo un puente móvil provisto de al menos un contacto móvil que coopera con al menos un contacto fijo del polo entre posiciones abierta y cerrada donde:

! el aparato interruptor incluye un accionador de aproximación que actúa sobre el puente móvil del aparato interruptor para permitir el alejamiento y la aproximación entre el o los contactos móviles del puente móvil y

el o los contactos fijos,

! cada polo incluye un accionador de esfuerzo que permite el establecimiento de la presión de contacto.

Un primer objeto de la invención es poder asegurar la ruptura entre los contactos fijos y móviles de los polos de un aparato interruptor en el momento en que la corriente eléctrica alterna que circula por estos polos es prácticamente nula. Se reducirá de este modo el arco eléctrico generado por la ruptura lo cual disminuirá ventajosamente el desgaste de las pastillas de contacto. Esto se traducirá también en una disminución de las manifestaciones exteriores de las rupturas y una simplificación de la cámara de ruptura.

Un segundo objeto de la invención es poder suprimir los órganos de retorno mecánicos existentes en tal aparato interruptor. Esto permitirá reducir ventajosamente la dimensión de los accionadores para una corriente nominal dada. Se obtendrá entonces un aparato interruptor de dimensión más reducida, de diseño más sencillo, que consume menos energía y cuyos contactos se desgastarán más lentamente.

Para esto, la invención describe un aparato eléctrico interruptor según la reivindicación 1.

Según una característica, el accionador de aproximación está constituido por un accionador lineal electromagnético de control eléctrico o por un accionador de tipo bobina de voz.

Según otra característica, el accionador de esfuerzo de un polo incluye al menos un elemento piezoeléctrico que actúa sobre (el (los) contacto (s) fijo (s) del polo.

Según otra característica, el aparato interruptor comprende medios de medición de la corriente que circula por el o los polos conectados a una unidad de control electrónico capaz de controlar el o los accionadores de aproximación y el o los accionadores de esfuerzo. Gracias a medios de determinación de posición, esta unidad de control permitirá un mejor dominio de la dinámica (posición, velocidad, esfuerzo) para un funcionamiento óptimo del aparato interruptor: supresión de los rebotes, presión de contacto regulada en función de la corriente que circula por el polo, diagnóstico del desgaste de las pastillas.

La invención se refiere asimismo a un procedimiento de conmutación de un polo en un aparato eléctrico interruptor. El procedimiento se caracteriza por que el movimiento de cierre de los contactos comprende una etapa de aproximación que permite la aproximación del puente móvil hacia el o los contactos fijos con la ayuda de un accionador de aproximación y comprende una etapa de contacto que permite el establecimiento de una presión de contacto entre contactos móviles y contactos fijos del polo con la ayuda de un accionador de esfuerzo. El procedimiento se caracteriza también porque el movimiento de apertura de los contactos comprende una etapa de ruptura que permite la separación entre contactos móviles y contactos fijos del polo con la ayuda del accionador de esfuerzo y comprende una etapa de alejamiento del puente móvil con la ayuda del accionador de aproximación. Para evitar la presencia de arco eléctrico al nivel del polo, la etapa de ruptura solo se efectúa cuando la corriente eléctrica que circula por el polo es inferior a un umbral predeterminado, justo antes del paso cero de corriente.

Otras características y ventajas aparecerán en la siguiente descripción detallada con referencia a un modo de realización dado a título de ejemplo y representado por los dibujos anexos en los que:

! la figura 1 representa un ejemplo simplificado de realización de un polo de contactos de sobre ruptura en un aparato interruptor según la invención, en posición abierta,

! la figura 2 muestra el ejemplo de la figura 1 después de la etapa de aproximación,

! la figura 3 muestra el ejemplo de la figura 1 en posición cerrada,

! la figura 4 representa un segundo ejemplo de realización de un polo de contactos de doble ruptura,

! la figura 5 representa un ejemplo de realización de un polo de contactos de ruptura simple,

! la figura 6 detalla un esquema funcional de control de los accionadores de un aparato interruptor según la invención.

Un aparato eléctrico interruptor de potencia, de tipo relé, contactor o contactor/disyuntor incluye uno o varios polos de potencia. Está encargado de controlar eléctricamente una carga eléctrica, como un motor, una resistencia u otros. En el ejemplo de la figura 6, el aparato interruptor incluye tres polos de potencia que corresponden a las tres fases L1, L2, L3 de una corriente alterna, para el control de un motor M.

Con referencia a las figuras 1 a 3, un polo de potencia dispone de un puente móvil 30 que lleva dos contactos móviles 31a, 31b conectados eléctricamente entre sí. El polo comprende dos conductores de potencia 40a, 40b, correspondiendo el conductor 40a, por ejemplo a un conductor corriente arriba y correspondiendo el conductor 40b a un conductor corriente abajo del aparato interruptor. Estos dos conductores 40a, 40b llevan cada uno en su extremo un contacto fio respectivamente 41a, 41b que entran en contacto con uno de los contactos móviles respectivamente 31a, 31b cuando el puente móvil 30 está en una posición cerrada que permite la circulación de una corriente eléctrica entre los conductores corriente arriba 40a y corriente abajo 40b. Es sabido que el extremo de los conductores 40a y corriente abajo 40b puede formar un bucle para disminuir la repulsión de los contactos en caso de corriente de fuente intensidad.... [Seguir leyendo]

1. Aparato eléctrico interruptor que sirve para la conmutación de una carga eléctrica y que comprende uno o varios polos de potencia, incluyendo cada polo un puente móvil (30) provisto de al menos un contacto móvil (31a, 31b) que coopera con al menos un contacto fijo (41a, 41b) del polo entre posiciones abierta y cerrada, en el que:

! el aparato interruptor incluye un accionador de aproximación (20) que actúa sobre el (los) puente (s)

móvil (es) (30) del aparato interruptor para permitir el alejamiento y la aproximación entre el o los contactos móviles (31a, 31b) del puente móvil (30) y el o los contactos fijos (41a, 41b) entre la posición abierta y una posición intermedia donde los contactos fijos (41a, 41b) y móviles (31a, 31b) están próximos pero separados entre sí,

! cada polo incluye un accionador de esfuerzo (42) que permite el establecimiento de la presión de contacto y

la ruptura de contacto entre el o los contactos móviles (31a, 31b) del puente móvil (30) y el o los contactos fijos (41a, 41b) del polo, entre la posición intermedia y la posición cerrada, sin la ayuda de ningún órgano de retorno mecánico.

2. Aparato eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el accionador de aproximación (20) es un accionador lineal electromagnético biestable de control eléctrico 3. Aparato eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el accionador de aproximación (20) es un accionador de tipo bobina de voz.

4. Aparato eléctrico según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque incluye un accionador de aproximación (20) distinto por polo que actúa sobre el puente móvil (30) de cada polo.

5. Aparato eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el accionador de esfuerzo (42) de un polo incluye al menos un elemento piezoeléctrico (42a, 42b) que actúa sobre (el (los) contacto (s) fijo (s) (41a, 41b) del polo.

6. Aparato eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el accionador de esfuerzo (42) de un polo incluye al menos un elemento piezoeléctrico (42a, 42b) que actúa sobre (el (los) contacto (s) móviles (s) (31a, 31b) del polo.

7. Aparato eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de medición (11) de la corriente que circula por el o los polos conectados a una unidad de control electrónica (10) capaz de controlar el o los accionadores de aproximación (20) y el o los accionadores de esfuerzo (42) .

8. Aparato eléctrico según la reivindicación 7, caracterizado porque la unidad de control electrónica (10) posee medios de determinación de posición que le permiten regular la posición del o de los accionadores de aproximación (20) .

9. Procedimiento de conmutación de un polo en un aparato eléctrico interruptor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el movimiento de cierre de los contactos comprende una etapa de aproximación que permite la aproximación del puente móvil (30) hacia el o los contactos fijos (41a, 41b) con la ayuda de un accionador de aproximación (20) y comprende una etapa de contacto que permite el establecimiento de una presión de contacto entre el o los contactos móviles (31a, 31b) del puente móvil (30) y el o los contactos fijos (41a, 41b) del polo con la ayuda de un accionador de esfuerzo (42a, 42b) .

10. Procedimiento de conmutación de un polo según la reivindicación 9, caracterizado porque el movimiento de apertura de los contactos comprende una etapa de ruptura que permite la separación entre el o los contactos móviles y contactos fijos (31a, 31b) del polo móvil (30) y el o los contactos fijos (41a, 41b) del polo con la ayuda del accionador de esfuerzo (42a, 42b) y a continuación una etapa de alejamiento del puente móvil (30) con la ayuda del accionador de aproximación (20) .

11. Procedimiento de conmutación de un polo según la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa de ruptura se efectúa cuando la corriente eléctrica que circula por el polo es inferior a un umbral predeterminado.