Dispositivo de bajo voltaje con elemento rotativo con alta resistencia electrodinámica.

Dispositivo (1) unipolar o multipolar para sistemas de bajo voltaje,

en particular un disyuntor o un seccionador, eldispositivo comprende:

- una carcasa externa (2, 2') que contiene para cada polo, al menos, un contacto fijo y, al menos, un 5 contacto móvil (3)que se pueden acoplar/desacoplar el uno al/del otro;

- un elemento rotativo (4) que comprende un cuerpo formado (5) hecho de material aislante que comprende, al menos,un asiento (6) para cada polo de dicho interruptor, siendo diseñado dicho asiento (6) para alojar, al menos, un contactomóvil (3) de un polo correspondiente,

- un mecanismo de control (7), conectado operativamente a dicho elemento rotativo (4) para permitir el movimiento delmismo;

- uno o más elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60), dispuestos en una posicióncorrespondiente a, al menos, una parte de la superficie interna de dicho, al menos, un asiento (6) de dicho contactomóvil (3), caracterizado por el hecho de que dicho elemento rotativo (4) comprende, al menos, un pasador de loscontactos móviles que pasa a través de los agujeros correspondientes (80), definidos en dicho cuerpo formado (5); yestán hechos de material ferromagnético y dicho pasador de los contactos móviles les mantiene en posición.

Dispositivo de bajo voltaje con elemento rotativo con alta resistencia electrodinámica [0001] La presente invención se refiere a un dispositivo para sistemas de bajo voltaje, en particular para un disyuntor o un seccionador con alta resistencia electrodinámica.

Es conocido que los disyuntores y seccionadores, de ahora en adelante mencionados como conjunto como interruptores, comprenden una carcasa externa y uno o más polos eléctricos, estando asociados a cada uno de ellos, al menos, un contacto fijo y, al menos, un contacto móvil que se puede acoplar/desacoplar el uno del otro.

Los disyuntores de la técnica conocida comprenden, además, medios de control que permiten el desplazamiento de los contactos móviles, provocando su acoplamiento o desacoplamiento de los contactos fijos correspondientes. La acción de dichos medios de control se aplica generalmente en un eje principal conectado operativamente a los contactos móviles de modo que, siguiendo su rotación, los contactos móviles son desplazados de una primera posición operativa a una segunda posición operativa, que son respectivamente característicos de una configuración de interruptor abierto e interruptor cerrado.

En el caso de los interruptores para corrientes bajas (indicativamente hasta 800 A) , y para voltajes modestos (indicativamente hasta 690 V) existen soluciones que hacen que el eje principal coincida con los contactos móviles, dando lugar a un elemento rotativo hecho de material aislante capaz de garantizar una separación dieléctrica entre las fases y, por supuesto, una transmisión apropiada de los movimientos y resistencia a las fuerzas implicadas. El elemento rotativo es soportado normalmente por partes estructurales de la carcasa externa del interruptor que, básicamente, definen áreas de soporte con el elemento rotativo mismo. Los interruptores de este tipo presentan ventajas considerables, tales como, por ejemplo, un número limitado de partes y una obstrucción limitada globalmente.

Los límites indicativos técnicos de 800 A y 690 V para los interruptores que hacen uso del elemento rotativo derivan del hecho de que, más allá de estos límites, serían requeridos los niveles del elemento rotativo de rendimiento en cuanto a la resistencia electrodinámica y mecánica que son difícilmente compatibles con los materiales estructurales de un tipo de aislamiento para tener costes competitivos.

Desde un punto de vista práctico, el requisito de características mecánicas más altas se ha encontrado en parte por la introducción de barras de refuerzo metálico, pasando a través del elemento rotativo mismo. No obstante, las barras de refuerzo metálico plantean problemas de interferencia con las características de aislamiento eléctrico entre los polos. En la práctica, los aumentos modestos de rendimiento mecánico van inevitablemente acompañados por un deterioro del aislamiento.

Otro camino seguido en la técnica conocida para conceder al elemento rotativo las características más altas de la resistencia electrodinámica y mecánica es el hecho de aumentar las dimensiones radiales del mismo; no obstante, las soluciones de este segundo tipo tienden a introducir fricción superior y a arriesgar la eficiencia general del interruptor.

Una solución más avanzada, descrita en la solicitud de patente n.º BG2005A000026, permite la ampliación del uso del elemento rotativo también a interruptores para corrientes decididamente superiores a 800 A introduciendo cojinetes que suspenden el elemento rotativo mismo de los elementos de control. En particular, esta última solución reduce la fricción y previene la transmisión de las tensiones por parte de los contactos a los elementos rotativos directamente en áreas críticas del interruptor, tales como, por ejemplo, las juntas de los medios de contenido.

Aunque esta última solución permite la explotación del interruptor en un rango particularmente extenso de niveles de rendimiento, en cualquier caso existen límites físicos de uso relacionados no tanto con la corriente asignada, sino más bien con las condiciones de cortocircuito (por ejemplo, 45 kA a 690 V) .

Durante un cortocircuito, ocurren de hecho varios fenómenos que exponen al interruptor a tensiones particularmente serias. En primer lugar, el interruptor pide resistencia, aunque por poco tiempo, a corrientes extremadamente altas. En segundo lugar, el interruptor pide la interrupción eficaz del cortocircuito. La capacidad del interruptor de resistir corrientes durante poco tiempo que son mucho superiores a la corriente asignada es conocida como resistencia electrodinámica. La capacidad del interruptor de interrumpir el cortocircuito se conoce como energía de rotura.

Los límites de resistencia electrodinámica son una consecuencia, por ejemplo, de los fenómenos denominados de interferencia electrodinámica entre conductores que están cerca el uno del otro atravesados por corriente. Dicha interferencia electrodinámica presenta dos con tensiones eléctricas, y por lo tanto tensiones térmicas, y con tensiones mecánicas. Como es conocido, ambos fenómenos de interferencia electrodinámica están desencadenados entre conductores atravesados por corrientes similares (tales como, por ejemplo, entre las diferentes derivaciones en paralelo que forman uno y el mismo polo compuesto por varios contactos) y entre conductores que están cerca el uno al otro atravesados por corrientes diferentes (tales como, por ejemplo, entre polos contiguos de un interruptor polifásico) . En el caso, por ejemplo, de conductores similares en paralelo (como ocurre entre los varios contactos de uno y el mismo polo) , se encuentra un desequilibrio considerable en la distribución de la corriente entre los diferentes contactos, también cuando los contactos tienen características morfológicas idénticas o similares. Por ejemplo, en el caso de cinco conductores que son los mismos respectivamente, es realista esperar un desequilibrio de una proporción incluso en la región de tres a uno entre los conductores externos y los internos. En particular, en el caso de un cortocircuito, los límites de resistencia electrodinámica serán alcanzados rápidamente por los contactos externos que se someten a tensiones eléctricas más altas.

La resistencia electrodinámica de un polo puede ser considerada en una primera aproximación como la suma de las corrientes que circulan en todos los contactos de un polo mientras que los contactos más exteriores permanecen en condiciones de seguridad. En otras palabras, se puede decir que los diferentes contactos no contribuyen igualmente a formar la resistencia electrodinámica del polo.

Los fenómenos electrodinámicos entre conductores atravesados por corrientes diferentes son más complejos porque derivan de situaciones con un grado más alto de variabilidad, pero en el análisis definitivo llevan a otras limitaciones de la resistencia electrodinámica en condiciones de seguridad.

En particular, se puede observar que en los interruptores multipolares, ya que los contactos externos de los polos individuales son los que están sometidos por la corriente a las tensiones más altas, los fenómenos de interferencia entre polos adyacentes se ven, por contra, ampliados de forma desfavorable.

Es conocido que la resistencia electrodinámica puede ser teóricamente mejorada mediante el aumento de la distancia entre partes eléctricas correspondientes a polos contiguos, y/o usando muelles de contacto particularmente fuertes, y/o por variar la geometría de los contactos individuales. No obstante, por las cuestiones ya expuestas, las modificaciones en este sentido entran en conflicto tarde o temprano con limitaciones dimensionales, con limitaciones económicas en la razón coste-beneficio y con los límites técnicos de los materiales generalmente disponibles.

Finalmente, no debe descuidarse el hecho de que la interferencia electrodinámica se presenta también en forma de tensiones mecánicas, ante todo entre polos diferentes. De hecho, es preciso tener presente que las partes puramente eléctricas del polo y los diferentes elementos mecánicos presentes alrededor y en las cavidades del elemento rotativo pueden ser atravesadas de diversas maneras por corrientes eléctricas. A lo largo de la cadena cinemática y eléctrica del polo, se han encontrado de hecho numerosos elementos de metal y, por lo tanto, elementos que conducen corriente (tales como contactos móviles, muelles, barras de conexión, pasadores, elementos conductores flexibles) soportados y unidos uno a otro y al elemento rotativo mismo. En particular, dichas partes mecánicas y eléctricas, si son atravesadas por un componente de la corriente del polo, están expuestos a tensiones mecánicas. Dichas tensiones dependen de las... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) unipolar o multipolar para sistemas de bajo voltaje, en particular un disyuntor o un seccionador, el dispositivo comprende:

- una carcasa externa (2, 2') que contiene para cada polo, al menos, un contacto fijo y, al menos, un contacto móvil (3) que se pueden acoplar/desacoplar el uno al/del otro;

- un elemento rotativo (4) que comprende un cuerpo formado (5) hecho de material aislante que comprende, al menos, un asiento (6) para cada polo de dicho interruptor, siendo diseñado dicho asiento (6) para alojar, al menos, un contacto móvil (3) de un polo correspondiente,

- un mecanismo de control (7) , conectado operativamente a dicho elemento rotativo (4) para permitir el movimiento del mismo;

- uno o más elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60) , dispuestos en una posición correspondiente a, al menos, una parte de la superficie interna de dicho, al menos, un asiento (6) de dicho contacto móvil (3) , caracterizado por el hecho de que dicho elemento rotativo (4) comprende, al menos, un pasador de los contactos móviles que pasa a través de los agujeros correspondientes (80) , definidos en dicho cuerpo formado (5) ; y están hechos de material ferromagnético y dicho pasador de los contactos móviles les mantiene en posición.

2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60) están fijados en una posición correspondiente, al menos, a una primera pared lateral (91) de dicho asiento (6) .

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60) se fijan en una posición correspondiente a, al menos, una primera pared lateral (91) y una segunda pared lateral (92) de dicho asiento (6) .

4. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60) cubren, al menos, el 25% de la superficie interna de dicho asiento (6) .

5. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (20, 30, 40, 50, 60) interactúan operativamente con dicho pasador de los contactos móviles y con dicho cuerpo formado (5) .

6. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético comprenden un primer cuerpo formado (10, 20, 30, 40) que posee una parte hueca con sección transversal sustancialmente rectangular (11, 21, 31, 41) , cuya superficie externa se acopla sustancialmente con, al menos, una parte de la superficie interna de dicho asiento (6) .

7. Dispositivo (1) según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que dicho uno o más elementos hechos de material ferromagnético (20, 30, 40) comprenden una primera lengüeta (12) y una segunda lengüeta (13) que se extiende desde dicha parte hueca (21, 31, 41) y encajan en alojamientos (22, 23) correspondientes definidos en dicho asiento (6) .

8. Dispositivo (1) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que un primer agujero (32) y un segundo agujero (33) están definidos para pasar dicho pasador de los contactos móviles por dicha primera lengüeta (12) y dicha segunda lengüeta (13) .

9. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por el hecho de que al menos una parte del perímetro externo de dicha parte hueca (31) tiene un borde doblado (35) , diseñado para cooperar con una superficie de acoplamiento correspondiente, definida en dicho cuerpo formado (5) .

10. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (50) comprenden un segundo cuerpo formado (52) y un tercer cuerpo formado (53) , teniendo dicho segundo y tercer cuerpo formado (52, 53) una primera parte hueca (54) con sección transversal sustancialmente en forma de U, definida por una primera pared (55) , una segunda pared (56) y una tercera pared (57) sustancialmente perpendiculares la una a la otra, la superficie externa de dicha parte hueca se acopla sustancialmente a, al menos, una parte de la superficie interna de dicho asiento (6) , una tercera lengüeta (58) extendiéndose desde dicha segunda pared (56) y encajándose en alojamientos correspondientes (580) , definidos en dicho asiento (6) , siendo insertados dicho segundo y tercer cuerpo formado (52, 53) en dicho asiento (6) de modo que las respectivas partes huecas con forma de U (54) estén una frente a la otra.

11. Dispositivo (1) según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que un tercer agujero (59) está definido para pasar dicho pasador de los contactos móviles por dicha tercera lengüeta (58) .

12. Dispositivo (1) según la reivindicación 10 o reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que dicho segundo y tercer cuerpo formado (52, 53) tiene medios de acoplamiento (501) , diseñados para encajar en alojamientos

correspondientes (500) , definidos en dicho cuerpo formado (5) de dicho elemento rotativo.

13. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (60) comprenden un cuarto cuerpo en forma de lámina (61) que tiene

una superficie (62) que se acopla sustancialmente a, al menos, una parte de la superficie interna de dicho asiento (6) , comprendiendo además dicho cuarto cuerpo formado (61) medios de encaje (621) , diseñados para encajar en alojamientos (620) correspondientes, definidos en dicho cuerpo formado (5) de dicho elemento rotativo.

14. Dispositivo (1) según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que un cuarto agujero (63) está diseñado 10 para que dicho pasador de los contactos móviles pase por dicho cuarto cuerpo en forma de lámina (61) .

15. Dispositivo (1) según la reivindicación 13 o reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que dicho cuarto cuerpo formado (61) tiene, al menos, una parte de borde doblado (65) , diseñado para cooperar con una superficie de acoplamiento (650) correspondiente, definida en dicho cuerpo formado (5) .

16. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60) comprenden medios (400) para engastar en dicho cuerpo formado (5) , diseñados para favorecer el acoplamiento entre dichos uno o varios elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60) y dicho cuerpo formado (5) .

17. Dispositivo (1) según una o varias de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos uno o más elementos hechos de material ferromagnético (10, 20, 30, 40, 50, 60) están hechos de acero.