Disyuntor para proporcionar un mecanismo de activación sucesiva basado en un dispositivo PTC de limitación de corriente.

Un disyuntor para proporcionar un mecanismo de activación sucesiva basado en un dispositivo PTC (Coeficiente Térmico Positivo) de limitación de corriente,

comprendiendo el disyuntor:

un primer interruptor que tiene un primer punto de contacto fijo (46) y un primer punto de contacto móvil (58); un segundo interruptor que tiene un segundo punto de contacto fijo (52) y un segundo punto de contacto móvil (60) y conectado al primer interruptor en paralelo;

un dispositivo PTC de limitación de corriente (44) conectado al segundo interruptor en serie y al primer interruptor en paralelo, permitiendo el dispositivo PTC de limitación de corriente (44) un cambio en la dirección de flujo de corriente desde el primer interruptor al segundo interruptor cuando se produce una corriente de pérdida; un brazo móvil (50) en el que se instalan los primeros (58) y segundos (60) puntos de contacto móviles en un intervalo predeterminado entre los mismos, abriendo/cerrando el brazo móvil los primeros y segundos interruptores en diferentes momentos rotando de manera pivotante los primeros y segundos puntos de contacto móviles (58, 60);

un brazo fijo (40) que incluye un primer conductor del brazo fijo (48) para guiar el flujo de corriente hacia el primer punto de contacto fijo (46) en un modo normal de corriente de carga, y un segundo conductor del brazo fijo (54) para guiar el flujo de corriente hacia el segundo punto de contacto fijo (52) por medio del dispositivo PTC de limitación de corriente (44) en un modo de corriente de pérdida; y

un medio de activación sucesiva (54, 64, 66, 57) para desviar de manera elástica el segundo interruptor mediante el accionamiento del brazo móvil (50) en una dirección de entrada cuando los primeros y segundos interruptores se introducen, activando sucesivamente el medio de activación sucesiva (54, 64, 66, 57) los primeros y segundos interruptores cuando el brazo móvil (50) se acciona en una dirección de activación,

caracterizado por que

un primer ángulo (q1) entre los primeros puntos de contacto fijos (46) y móviles (58) es mayor que un segundo ángulo (q2) entre los segundos puntos de contacto fijos (52) y móviles (60) basado en el eje de la rotación pivotante del brazo móvil (50) mientras que los interruptores primero y segundo se encuentran en un estado activado, y en donde el medio de activación sucesiva (54, 64, 66, 57) desvía de manera elástica el segundo interruptor y activa sucesivamente los primeros y segundos interruptores mediante la diferencia entre el primer y el segundo ángulos (θ1, θ2).

Disyuntor para proporcionar un mecanismo de activación sucesiva basado en un dispositivo PTC de limitación de corriente

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a un disyuntor que emplea un dispositivo de limitación de corriente que tiene características PTC (Coeficiente Térmico Positivo) y más en particular a un disyuntor para limitar e interrumpir una corriente de pérdida usando activaciones sucesivas conectando eléctricamente un dispositivo de limitación de corriente que tiene características PTC a una pluralidad de interruptores.

Descripción de la técnica relacionada

Los disyuntores se usan ampliamente para proteger cables y equipos de potencia instalados en los cables contra una corriente de pérdida tal como una corriente de cortocircuito en un sistema de potencia tal como un sistema de transmisión y un sistema de distribución.

Un disyuntor convencional incluye un interruptor que tiene un punto de contacto fijo y un punto de contacto móvil y conectado en serie a un cable para la abertura y cierre selectivos, una rejilla de extinción para extinguir un arco generado en el interruptor mientras que una corriente de pérdida del cable se interrumpe, y un medio pivotante del punto de contacto móvil para detectar una corriente de pérdida y activar el interruptor realizando un movimiento angular del punto de contacto móvil.

Viendo el funcionamiento del disyuntor convencional, el punto de contacto fijo y el punto de contacto móvil mantienen un estado contactado entre ellos en cualquier momento ordinario usando una fuerza determinada, aplicada mediante el medio pivotante del punto de contacto móvil. Sin embargo, si una corriente de pérdida fluye a lo largo del cable, una fuerza de repulsión de electrones generada entre el punto de contacto fijo y el punto de contacto móvil hace que el punto de contacto móvil se libere rápidamente del punto de contacto fijo. El arco se genera entre los puntos de contacto móvil y fijo, liberados y el arco generado se dirige hacia la rejilla de extinción circundante y después se enfría y se divide. El arco dirigido hacia la rejilla de extinción tiene como resultado una caída de tensión del cable, que limita una corriente de pérdida que fluye en el cable, y la corriente de pérdida limitada se interrumpe completamente en un punto artificial de corriente cero mediante el enfriamiento y división del arco.

Recientemente, se han realizado diversos intentos por conseguir un funcionamiento eficaz de limitación de corriente y activación de un disyuntor al conectar un interruptor mecánico con un dispositivo de limitación de corriente que tiene características PTC que realiza un cambio abrupto de resistencia de acuerdo con la temperatura.

El dispositivo de limitación de corriente se calienta para incrementar su temperatura abruptamente mediante resistencia calentadora de Joule cuando una corriente de pérdida fluye en un cable, y su valor de resistencia se incrementa abruptamente cuando la temperatura sobrepasa una temperatura umbral. Por consiguiente, la corriente de pérdida del cable se limita mediante el dispositivo de limitación de corriente, y en este estado el interruptor se acciona mecánicamente para interrumpir el cable.

Si el cable se interrumpe, la temperatura del dispositivo de limitación de corriente cae por debajo de la temperatura umbral y por consiguiente el valor de resistencia del dispositivo de limitación de corriente vuelve a su valor inicial. Además, si se elimina un factor primario de la corriente de pérdida y después el disyuntor se introduce de nuevo, una corriente de carga común fluye en el cable.

La siguiente técnica anterior muestra un disyuntor que se prepara acoplando un dispositivo de limitación de corriente a un interruptor tal como se ha mencionado anteriormente.

En primer lugar, el documento US 2.639.357 divulga una técnica para realizar un disyuntor al conectar un dispositivo de limitación de corriente e interruptores en paralelo. Sin embargo, el documento US 2.639.357 tiene un inconveniente ya que una corriente de pérdida no se conmuta adecuadamente al dispositivo de limitación de corriente.

El documento US 4.878.038 divulga una técnica para realizar un disyuntor al conectar un dispositivo de limitación de corriente con interruptores en serie. Sin embargo, el documento US 4.878.038 tiene el problema de que el dispositivo de limitación de corriente conectado con un cable en serie se calienta de manera continua debido a la resistencia calentadora de Joule en momentos ordinarios, de manera que se provoca una pérdida de potencia incluso cuando fluye una comente de carga ordinaria.

El documento US 2003/090351 A1 divulga un disyuntor con dos interruptores eléctricamente en serie. Uno de los interruptores tiene un elemento PTC dispuesto eléctricamente en paralelo. Ambos interruptores tienen un contacto móvil común y se accionan mediante un dispositivo electromagnético.

El documento US 5.629.658 propone un disyuntor que se acciona usando el mecanismo de activación sucesiva al conectar un dispositivo de limitación de corriente con una pluralidad de interruptores en paralelo y en serie para solucionar el problema del documento US 4.878.038.

La Figura 1 muestra un concepto del mecanismo de activación sucesiva. Tal como se muestra en la Figura 1, en el disyuntor del documento US 5.629.658, un primer interruptor 10 se conecta a un dispositivo de limitación de corriente 12 en paralelo, y un segundo interruptor 14 se conecta al dispositivo de limitación de corriente 12 en serie. Una corriente de carga en momentos ordinarios fluye a través del primer interruptor 10 que tiene un valor de resistencia relativamente bajo. De esta manera, no se produce un problema de pérdida de potencia provocado por la resistencia calentadora de Joule generada en el dispositivo de limitación de corriente 12. Mientras tanto, si una corriente de pérdida tal como una corriente de cortocircuito se produce en un cable L, el primer interruptor 10 se activa en primer lugar debido a la fuerza de repulsión de electrones. Por consiguiente, la corriente de pérdida fluye a través del segundo interruptor 14 y el dispositivo de limitación de corriente 12. Si la corriente de pérdida fluye en el dispositivo de limitación de corriente 12, la corriente de pérdida se limita debido a la acción de limitación de corriente del dispositivo de limitación de corriente 12. Además, el segundo interruptor 14 se activa debido a la fuerza de repulsión de electrones provocada por la corriente de pérdida y una herramienta de abertura/cierre del segundo interruptor preparada por separado, de manera que la corriente de pérdida limitada mediante el dispositivo de limitación de corriente 12 se interrumpe completamente mediante el segundo interruptor 14.

La Patente Japonesa con N2 de publicación H10-326554 propone una estructura más específica de un disyuntor que adopta el mecanismo de activación sucesiva.

La Figura 2 es una vista esquemática que muestra el disyuntor del documento H10-326554. Tal como se muestra en la Figura 2, el disyuntor del documento H10-326554 incluye un brazo fijo 20 conectado directamente a una fuente de potencia de un cable y que tiene un primer punto de contacto fijo 16 y un segundo punto de contacto fijo 18 al que se fija un dispositivo PTC de limitación de corriente; y un brazo móvil 26 conectado directamente a una carga del cable para rotar mediante una herramienta de abertura/cierre y que tiene un primer punto de contacto móvil 22 que contacta con el primer punto de contacto fijo 16, y un segundo punto de contacto móvil 24 que contacta con el segundo punto de contacto fijo 18.

El brazo móvil 26 se divide en un primer brazo móvil 28 que tiene elasticidad y al que se une el primer punto de contacto móvil 22, y un segundo brazo móvil 26 al que se une el segundo punto de contacto móvil 24. En momentos ordinarios, los primeros puntos de contacto 16 y 22 y los segundos puntos de contacto 18 y 24 se conectan eléctricamente entre sí, y una resistencia entre los primeros puntos de contacto 16 y 22 es menor que una resistencia entre los segundos puntos de contacto 18 y 24, de manera que la mayoría de la corriente fluye a través de los primeros puntos de contacto 16 y 22 y el primer brazo móvil 28.

Si se produce una pérdida tal como un cortocircuito en un cable para hacer fluir una corriente de pérdida a través del cable, una fuerza de repulsión de electrones actúa entre el primer punto de contacto fijo 16 y el primer punto de contacto móvil 22 para que el primer brazo móvil 28 se mueva hacia arriba, lo que hace que el primer punto de contacto móvil 22 se libere del primer punto de contacto fijo 16. Por consiguiente, la... [Seguir leyendo]

1. Un disyuntor para proporcionar un mecanismo de activación sucesiva basado en un dispositivo PTC (Coeficiente Térmico Positivo) de limitación de corriente, comprendiendo el disyuntor:

un primer interruptor que tiene un primer punto de contacto fijo (46) y un primer punto de contacto móvil (58); un segundo interruptor que tiene un segundo punto de contacto fijo (52) y un segundo punto de contacto móvil (60) y conectado al primer interruptor en paralelo;

un dispositivo PTC de limitación de corriente (44) conectado al segundo interruptor en serie y al primer interruptor en paralelo, permitiendo el dispositivo PTC de limitación de corriente (44) un cambio en la dirección de flujo de corriente desde el primer interruptor al segundo interruptor cuando se produce una corriente de pérdida; un brazo móvil (50) en el que se instalan los primeros (58) y segundos (60) puntos de contacto móviles en un intervalo predeterminado entre los mismos, abriendo/cerrando el brazo móvil los primeros y segundos interruptores en diferentes momentos rotando de manera pivotante los primeros y segundos puntos de contacto móviles (58, 60);

un brazo fijo (40) que incluye un primer conductor del brazo fijo (48) para guiar el flujo de corriente hacia el primer punto de contacto fijo (46) en un modo normal de corriente de carga, y un segundo conductor del brazo fijo (54) para guiar el flujo de corriente hacia el segundo punto de contacto fijo (52) por medio del dispositivo PTC de limitación de corriente (44) en un modo de corriente de pérdida; y

un medio de activación sucesiva (54, 64, 66, 57) para desviar de manera elástica el segundo interruptor mediante el accionamiento del brazo móvil (50) en una dirección de entrada cuando los primeros y segundos interruptores se introducen, activando sucesivamente el medio de activación sucesiva (54, 64, 66, 57) los primeros y segundos interruptores cuando el brazo móvil (50) se acciona en una dirección de activación,

caracterizado por que

un primer ángulo (01) entre los primeros puntos de contacto fijos (46) y móviles (58) es mayor que un segundo ángulo (02) entre los segundos puntos de contacto fijos (52) y móviles (60) basado en el eje de la rotación pivotante del brazo móvil (50) mientras que los interruptores primero y segundo se encuentran en un estado activado, y en donde el medio de activación sucesiva (54, 64, 66, 57) desvía de manera elástica el segundo interruptor y activa sucesivamente los primeros y segundos interruptores mediante la diferencia entre el primer y el segundo ángulos (01,92).

2. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que los primeros (46) y segundos (52) puntos de contacto fijos se proporcionan en los primeros (48) y segundos (54) conductores del brazo fijo extendidos hasta los primeros (46) y segundos (52) puntos de contacto fijos, y

en el que el medio de activación sucesiva (54, 64, 66, 57) incluye una estructura geométrica del segundo conductor del brazo fijo (54) que desvía de manera elástica el segundo interruptor en proporción a una diferencia relativa de ambos ángulos (01,02) primero y segundo, cuando los primeros y segundos interruptores se introducen.

3. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que los primeros (46) y segundos (52) puntos de contacto fijos se proporcionan en los primeros (48) y segundos (54) conductores del brazo fijo extendidos hasta los primeros y segundos puntos de contacto fijos, y en el que el medio de activación sucesiva es un resorte de torsión (64) que desvía de manera elástica el segundo interruptor rotando de manera elástica una pieza del conductor del brazo fijo (54) provisto con el segundo punto de contacto fijo (52) en el centro de un eje rotativo predeterminado en proporción a una diferencia relativa de ambos ángulos (01,02) primero y segundo, cuando los primeros y segundos interruptores se introducen.

4. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que los primeros (46) y segundos (52) puntos de contacto fijos se proporcionan en los primeros (48) y segundos (54) conductores del brazo fijo extendidos hasta los primeros y segundos puntos de contacto fijos, en el que el brazo móvil está provisto de un alojamiento de guía (70) que incluye un resorte de compresión (66) montado en el mismo,

en el que el segundo punto de contacto móvil (60) se recibe en el alojamiento de guía (70) para que un lado del mismo se oriente hacia el resorte de compresión (66) y el otro lado se exponga hacia fuera para orientarse hacia el segundo punto de contacto fijo (52), y

en el que el medio de activación sucesiva es el resorte de compresión (66) que desvía de manera elástica el segundo interruptor mediante un movimiento hacia atrás del segundo punto de contacto móvil en proporción a una diferencia relativa de ambos ángulos (01, 02) primero y segundo, cuando los primeros y segundos interruptores se introducen.

5. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que el brazo móvil tiene una curva (57) que puede deformarse de manera elástica,

en el que los primeros (46) y segundos (52) puntos de contacto fijos se proporcionan en los primeros (48) y segundos (54) conductores del brazo fijo extendidos hasta los primeros (46) y segundos (52) puntos de contacto fijos,

en el que el segundo punto de contacto móvil (60) se proporciona en la curva (52), y

en el que el medio de activación sucesiva es la curva (57) que desvía de manera elástica el segundo interruptor al deformarse de manera elástica en proporción a una diferencia relativa de ambos ángulos (01, 02) primero y segundo, cuando los primeros y segundos interruptores se introducen.

6. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la curva tiene forma de `c.

7. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un medio pivotante del brazo móvil para detectar una corriente de pérdida sobre un nivel predeterminado cuando se produce una corriente de pérdida, y proporcionar al brazo móvil una fuerza rotativa para activar el segundo interruptor dentro de un tiempo predeterminado,

en el que el primer interruptor se acciona en una dirección de activación mediante una fuerza electrodinámica generada entre el primer punto de contacto fijo (46) y el primer punto de contacto móvil (58), y el segundo interruptor se acciona en una dirección de activación mediante una fuerza electrodinámica generada entre el segundo punto de contacto fijo (52) y el segundo punto de contacto móvil (60) y la fuerza rotativa proporcionada mediante el medio pivotante del brazo móvil.

8. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 7,

en el que el segundo interruptor se coloca más distal de dicho medio pivotante.

9. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que el primer conductor del brazo fijo proporciona una trayectoria de conducción eléctrica para que las corrientes alrededor de los primeros puntos de contacto fijos y móviles del primer interruptor fluyan en direcciones opuestas.

10. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que el segundo conductor del brazo fijo proporciona una trayectoria de conducción eléctrica para que las corrientes alrededor de los segundos puntos de contacto fijos y móviles del segundo interruptor fluyan en direcciones opuestas.

11. El disyuntor de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que el dispositivo PTC de limitación de corriente (44) incluye una mezcla de resina de polímero y un material conductor y tiene una característica de resistencia no lineal que consiste en que una resistencia específica a 25 2C es 1 Qcm o inferior y la resistencia específica se incrementa a 10 Qcm o superior cuando se produce una corriente de pérdida.