Puente de contactos con imanes de soplado.

Un contactor que comprende

un puente (3) de contactos;

un primer contacto y un segundo contacto (1,

2) dispuestos en extremos respectivos del puente (3) decontactos; y

un primer imán permanente y un segundo imán permanente (4, 5) dispuestos en el entorno de los contactosprimero y segundo (1, 2), respectivamente, estando polarizados los imanes permanentes primero y segundo (4,5) en el mismo sentido, de forma que un arco generado en los contactos primero o segundo (1, 2) es sopladoen una dirección que se aleja del puente (3) de contactos,

caracterizado por

un tercer imán permanente (6) dispuesto en el entorno del puente (3) de contactos y entre los imanespermanentes primero y segundo (4, 5), estando polarizado el tercer imán permanente (6) en un sentidoopuesto al de los imanes permanentes primero y segundo (4, 5).

Puente de contactos con imanes de soplado La presente invención versa acerca de contactores con imanes de soplado para extinguir arcos eléctricos.

Antecedentes de la invención Son conocidas varias metodologías en la técnica para extinguir arcos eléctricos que se forman entre un contacto fijo y un contacto amovible durante la operación de conmutación de un contactor, incluyendo un soplado magnético. Para un soplado magnético, hay dispuesto un imán permanente o una bobina en el entorno de los contactos, de forma que la dirección del campo magnético sea perpendicular al arco. El campo magnético ejercerá una fuerza de Lorentz sobre el arco por medio de la cual se mueve el arco en una dirección deseada, por ejemplo al interior de una cámara de arco, en la que se pone en contacto el arco con placas divisorias para el enfriamiento y la extinción.

Se conocen interruptores de corriente continua por diversas referencias, incluyendo los documentos US 5.546.061 y DE 1 246 851, por ejemplo, en los que hay dispuestos dos imanes permanentes dirigidos en direcciones opuestas en el entorno de cada uno de los dos contactos de un puente de contactos para soplar, dependiendo de la dirección del flujo de corriente, al menos uno de los dos arcos.

También se conoce una configuración similar por la solicitud de patente estadounidense US 2008/0030289. Según esta referencia, se proporciona un contactor con un puente de contactos y dos imanes permanentes dirigidos de forma opuesta, dispuestos en el entorno de los dos puntos de contacto. Dependiendo de la dirección del flujo de corriente a través del interruptor, uno cualquiera de los dos arcos es soplado hasta el interior de una cámara de extinción de arcos, en la que será eliminado rápidamente.

Sin embargo, el problema con que los contactores convencionales tengan imanes permanentes para un soplado magnético es que difícilmente puede evitarse que el campo de soplado también afecte al puente de contactos en el que están montados los contactos amovibles. Por lo tanto, el campo magnético también ejercerá una fuerza de Lorentz sobre el puente de contactos. Si los imanes de soplado están dispuestos de forma que los arcos son empujados fuera del interruptor, como se requiere para una extinción de arco, esta fuerza también tenderá a empujar el puente de contactos en exactamente la misma dirección. En el peor de los casos, con corrientes muy elevadas (normalmente mayores de 1 kA) , en contactos cerrados, esta fuerza puede superar la fuerza retentiva de contacto, lo que tiene como resultado una apertura no controlada de los contactos. El arco generado en tal situación producirá rápidamente una cantidad enorme de calor, lo que dará lugar a una destrucción completa del contactor.

Por la patente US nº 5.815.058 se conoce un interruptor de corriente elevada que está dotado de un aparato de mejora del contacto para evitar que el contacto sea abierto por fuerzas magnéticas de repulsión generadas por una corriente grande que fluye a través del interruptor en una situación de avería. Según esta referencia, el puente de contactos del interruptor está dotado de una barra de hierro para generar una fuerza electromagnética de atracción hacia otra barra de hierro ubicada por debajo del puente de contactos. Esta fuerza electromagnética de atracción contrarrestará la fuerza de repulsión, de forma que se garantice que el contacto permanece cerrado, incluso cuando fluye una corriente grande a través del interruptor.

También se conoce una configuración similar por la referencia EP 0080939A1, en la que un puente de contactos de un contactor está rodeado por una pieza con forma de U de un material magnético blando. En la posición cerrada del puente de contactos, las dos patillas de la pieza con forma de U están separadas por un pequeño entrehierro de otra pieza de material magnético blando. Según esta configuración, una corriente que fluye a través del puente de contactos induce una fuerza electromagnética de atracción entre las dos piezas de material magnético blando, aumentando adicionalmente la fuerza de contacto. Sin embargo, ninguno de estos interruptores está dotado de un medio de extinción de arcos.

Sumario de la invención Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un contactor con imanes de soplado y una capacidad elevada de conducción de corriente. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un contactor con imanes de soplado, en el que se puede evitar cualquier apertura no controlada del contacto.

Esto se consigue por medio de las características como se define en la reivindicación independiente. Las realizaciones preferentes son la materia de las reivindicaciones dependientes.

El enfoque particular de la presente invención es disponer, en el entorno del puente de contactos, un imán permanente adicional que está polarizado en el sentido opuesto a los imanes de soplado.

Según la presente invención, se proporciona un contactor que comprende un puente de contactos con un primer contacto y un segundo contacto dispuestos en extremos respectivos del puente de contactos, un primer imán permanente y un segundo imán permanente dispuestos en el entorno de los contactos primero y segundo, respectivamente, estando polarizados los imanes permanentes primero y segundo en el mismo sentido, de forma

que se sople un arco generado en el primer contacto o en el segundo contacto en una dirección que se aleja del puente de contactos, y un tercer imán permanente dispuesto en el entorno del puente de contactos y entre los imanes permanentes primero y segundo, estando polarizado el tercer imán permanente en un sentido opuesto a los imanes permanentes primero y segundo.

Preferentemente, el tercer imán permanente está adaptado para compensar el campo magnético generado por los imanes permanentes primero y segundo en una porción central del puente de contactos. De esta forma, el campo magnético de soplado está restringido al área en la que se producen los arcos y no afecta al puente de contactos. Esto reduce el riesgo de una apertura no controlada de los contactos.

Más preferentemente, el tercer imán permanente también está adaptado para compensar el campo magnético generado por una corriente que fluye a través de los contactos primero y segundo en una porción central del puente de contactos. En este caso, el campo magnético total en una porción central del puente de contactos es sustancialmente igual a cero. De esta manera, se soluciona el problema de la levitación de contactos sin aumentar la fuerza mecánica requerida para mover el puente de contactos hasta una posición abierta. Además, se puede aumentar la capacidad de conducción de corriente del contactor sin que sea necesaria ninguna modificación en su accionador electromecánico.

Según otra realización preferente, el tercer imán permanente está adaptado para hipercompensar el campo magnético generado por los imanes permanentes primero y segundo y el campo magnético generado por una corriente, en particular la corriente nominal máxima del contactor, que fluye a través de los contactos primero y segundo en una porción central del puente de contactos. En este caso, el tercer imán permanente está generando, en combinación con la corriente que fluye a través del puente de contactos, una fuerza magnética total que actúa sobre el puente de contactos y tiende a mantener el puente de contactos, con respecto a los contactos primero y segundo, en una posición cerrada.

Preferentemente, la corriente nominal máxima del contactor se encuentra en el intervalo de 100 A a 10 kA, especialmente del orden de 1 kA. Típicamente, las corrientes de este orden de magnitud se dan en el contexto de coches híbridos, coches de tracción eléctrica, y otras aplicaciones de corriente elevada.

Según una realización preferente, al menos uno de tamaño, potencia y disposición del tercer imán permanente está adaptado para conseguir una relación deseada de una fuerza magnética que tiende a mantener el puente de contactos en una posición cerrada y una fuerza magnética que actúa sobre el arco. Se pueden controlar fácilmente el tamaño, especialmente la anchura a lo largo de la dirección del puente de contactos, y la disposición, especialmente la colocación con respecto al puente de contactos, para alcanzar el objetivo de diseño relativo a la relación de intensidad de las fuerzas magnéticas implicadas.

Preferentemente, el contactor comprende, además, placas polares para maximizar el campo magnético del tercer imán permanente en una porción central del puente de contactos. También se pueden utilizar placas polares para optimizar la distribución del campo magnético en el entorno del puente... [Seguir leyendo]

1. Un contactor que comprende un puente (3) de contactos; un primer contacto y un segundo contacto (1, 2) dispuestos en extremos respectivos del puente (3) de contactos; y un primer imán permanente y un segundo imán permanente (4, 5) dispuestos en el entorno de los contactos primero y segundo (1, 2) , respectivamente, estando polarizados los imanes permanentes primero y segundo (4, 5) en el mismo sentido, de forma que un arco generado en los contactos primero o segundo (1, 2) es soplado en una dirección que se aleja del puente (3) de contactos,

caracterizado por un tercer imán permanente (6) dispuesto en el entorno del puente (3) de contactos y entre los imanes permanentes primero y segundo (4, 5) , estando polarizado el tercer imán permanente (6) en un sentido opuesto al de los imanes permanentes primero y segundo (4, 5) .

2. Un contactor según la reivindicación 1, en el que el tercer imán permanente (6) está adaptado para compensar

el campo magnético generado por los imanes permanentes primero y segundo (4, 5) en una porción central del puente (3) de contactos.

3. Un contactor según la reivindicación 1 o 2, en el que el tercer imán permanente (6) está adaptado para compensar el campo magnético generado por una corriente que fluye a través de los contactos primero y segundo (1, 2) en una porción central del puente (3) de contactos.

4. Un contactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el tercer imán permanente (6) está adaptado para hipercompensar el campo magnético generado por los imanes permanentes primero y segundo (4, 5) y el campo magnético generado por una corriente que fluye a través de los contactos primero y segundo (1, 2) en una porción central del puente (3) de contactos.

5. Un contactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el tercer imán permanente (6) está

adaptado para generar, en combinación con una corriente que fluye a través del puente (3) de contactos, una fuerza magnética total que actúa sobre el puente (3) de contactos y tiende a mantener el puente de contactos con respecto a los contactos primero y segundo (1, 2) en una posición cerrada.

6. Un contactor según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la corriente que fluye a través del puente (3) de contactos y a través de los contactos primero y segundo (1, 2) es una corriente nominal máxima del 30 contactor.

7. Un contactor según la reivindicación 6, en el que la corriente nominal máxima del contactor se encuentra en el intervalo de 100 A a 10 kA, preferentemente del orden de 1 kA.

8. Un contactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que al menos uno del tamaño, de la potencia y de la disposición del tercer imán permanente (6) está adaptado para conseguir una relación deseada de una

fuerza magnética que tiende a mantener el puente (3) de contactos en una posición cerrada y una fuerza magnética que actúa sobre el arco.

9. Un contactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende, además, placas polares para maximizar el campo magnético del tercer imán permanente (6) en una porción central del puente (3) de contactos.

10. Un contactor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el tercer imán permanente (6) comprende un par de dos imanes permanentes (6, 6a) , que están polarizados en un sentido opuesto al de los imanes permanentes primero y segundo (4, 5) y están dispuestos en dos lados opuestos del puente (3) de contactos.