Dispositivo de conmutación eléctrica con mecanismo de accionamiento ultrarrápido e interruptor híbrido que comprende un dispositivo de este tipo.

Dispositivo de conmutación eléctrica con mecanismo de accionamiento ultrarrápido de apertura de contactos (21,

22) eléctricos que comprende:

- un disparador (10) electrodinámico que comprende una bobina (12) de propulsión asociada a un disco (11) conductor,

- un contacto (21) fijo que coopera en posición de cierre con un contacto (22) móvil, siendo llevados dichos contactos (21, 22) eléctricos a una posición de apertura por repulsión del disco (11) conductor durante la alimentación de la bobina (12) de propulsión,

- un dispositivo (5) de retorno destinado a generar una fuerza (F1) de cierre para mantener dichos contactos (21, 22) eléctricos en posición de cierre,

- unos medios (30) de enganche del contacto (22) móvil en la posición de apertura, comprendiendo dichos medios una culata (32) magnética que tiene una bobina (33) de atracción destinada a proporcionar una fuerza (Fa) de atracción de una armadura (31) móvil magnética, estando destinada dicha armadura a ser arrastrada en desplazamiento por el contacto (22) móvil para colocarse en contacto con la culata (32) magnética fija,

dispositivo caracterizado porque al contacto (22) móvil lo lleva un soporte (23) portacontacto que comprende unos medios de arrastre destinados a llegar a colaborar, durante el desplazamiento del contacto (22) móvil, con la armadura (31) móvil magnética, conllevando la puesta en contacto de dichos medios de arrastre con la armadura (31) móvil magnética su desplazamiento en dirección a la culata (32) magnética.

Dispositivo de conmutación eléctrica con mecanismo de accionamiento ultrarrápido e interruptor híbrido que comprende un dispositivo de este tipo Campo técnico de la invención La invención se refiere a un dispositivo de conmutación eléctrica con mecanismo de accionamiento ultrarrápido de apertura de contactos eléctricos. El mecanismo comprende un disparador electrodinámico que tiene una bobina de propulsión asociada a un disco conductor. Un contacto fijo coopera en posición de cierre con un contacto móvil, siendo llevados dichos contactos eléctricos a una posición de apertura por repulsión del disco conductor durante la alimentación de la bobina de propulsión. Un dispositivo de retorno tiene por objeto generar una fuerza de cierre para mantener dichos contactos eléctricos en posición de cierre. Unos medios de enganche del contacto móvil en la posición de apertura consisten en una culata magnética que tiene una bobina de atracción que tiene por objeto proporcionar una fuerza de atracción de una armadura móvil magnética. Dicho armadura tiene por objeto ser arrastrada en desplazamiento por el contacto móvil para colocarse en contacto con la culata magnética fija.

La invención se refiere también a un interruptor de corte híbrido que consiste en paralelo de un medio de apertura mecánica y de un medio de apertura eléctrica.

Estado de la técnica

La utilización de mecanismo de accionamiento ultrarrápido de apertura o de cierre de los contactos de un dispositivo de conmutación se describe concretamente en las solicitudes de patente (FR-A-2815611, US2002/0044403 A1, WO03/056586 A1, US 4 272 661 A1) .

De manera conocida, como se representa en la figura 1, el dispositivo de conmutación comprende un bloque 20 contactor que tiene un contacto 21 fijo que coopera con un contacto 22 móvil que un soporte 23 portacontacto lleva. Los contactos eléctricos se conectan respectivamente a los bornes eléctricos de un circuito eléctrico externo que se va a conmutar. La orden de apertura y de cierre de los contactos, dicho de otra manera, el movimiento del contacto móvil se acciona mediante un mecanismo de accionamiento.

El objetivo que se busca mediante unos dispositivos de este tipo es la apertura y el cierre ultrarrápido de los contactos.

Algunas soluciones proponen mecanismos de accionamiento que tienen un disparador electrodinámico de efecto Thomson clásico. Como se representa en las figuras 1 y 2, el disparador 10 electrodinámico comprende una bobina 12 llamada de propulsión asociada a un disco 11 conductor. Dicho disco se dispone en posición de cierre enfrente y a escasa distancia de una cara del bobinado de la bobina 12 de propulsión. La bobina 12 de propulsión es o bien fija respecto al chasis 7 del dispositivo, o bien la lleva un sistema 14 de compensación de desgaste de contactos. El sistema de compensación puede compender, por ejemplo, de una espuma, un elastómero o un muelle.

El dispositivo de conmutación comprende un dispositivo 5 de retorno del conjunto móvil disco 11 conductor - soporte 23 portacontacto a posición de cierre de dichos contactos 21, 22 eléctricos, generando dicho dispositivo una fuerza F1 de cierre.

Para abrir los contactos, una corriente eléctrica recorre la bobina 12 de propulsión y genera un campo magnético que produce una fuerza Fp de repulsión electromagnética que empuja el disco 11 conductor siguiendo una dirección paralela a su eje Y de giro. El desplazamiento del disco 11 conductor provoca de manera concomitante el desplazamiento del soporte 23 portacontacto y del contacto 22 móvil y, por lo tanto, la apertura de los contactos eléctricos del dispositivo de conmutación. Este tipo de mecanismo se utiliza por su sencillez de empleo, así como por su escaso precio de coste.

Otra solución muy eficaz, no representada, consiste en colocar una segunda bobina en lugar del disco conductor. Entonces, se utilizan conjuntamente las fuerzas de repulsión creadas por las dos bobinas para un desplazamiento ultrarrápido del contacto móvil por medio de la segunda bobina móvil. Las dos bobinas se configuran entonces para que creen unas fuerzas de repulsión electromagnéticas opuestas. Cada bobina genera un campo magnético que produce una fuerza de repulsión electromagnética que tiende a empujar a la otra bobina. Por el efecto combinado de las dos fuerzas de repulsión, la bobina móvil va a desplazarse ligeramente menos rápidamente, pero presenta otras ventajas. La ventaja principal de esta clase de dispositivo es que pueden crearse fuerzas de repulsión independiente de la forma de onda de la corriente de propulsión, como es el caso de un propulsor de efecto Thomson clásico. Las corrientes no tienen que ser inducidas mediante generación de una corriente de Foucault en un secundario, como un disco macizo, para que la fuerza de repulsión se exprese. Todos estos tipos de dispositivo pueden utilizarse en un disyuntor electromecánico de apertura ultrarrápida que, de esta manera, permite una limitación muy importante de las corrientes de cortocircuito. Además, el dispositivo con doble bobina puede utilizarse de forma asimétrica o con bobinas de formas diversas. También puede hacerse más complejo en cuanto a su orden electrónica. Una electrónica más sofisticada da acceso a funcionalidades más evolucionadas que permiten controlar mejor el dispositivo. Concretamente, se puede administrar el recorrido de desplazamiento de la bobina móvil que puede

ralentizarse o acelerarse tanto en un sentido como en el otro. Esta variación de las ralentizaciones/aceleraciones puede obtenerse o bien mediante el control de la fuerza de repulsión a la vista de la fuerza de retorno, o bien mediante una combinación de este primer control con un pilotaje separado de las corrientes cuando se trata de una propulsión con dos bobinas.

También se pueden considerar unos medios de sujeción en posición de apertura de los contactos. Estos medios de sujeción o de enganche generan una fuerza que retiene el soporte 23 portacontacto y el contacto 22 móvil en una posición de apertura de los contactos eléctricos del dispositivo de conmutación.

Los medios de enganche pueden ser de tipo electromagnético, como se describe en una patente del solicitante FR2867304. Como se representa en la figura 2B, la sujeción en posición de apertura de los contactos 21, 22 se obtiene gracias a una fuerza de atracción electromagnética suplementaria. Unos medios 30 de enganche del conjunto móvil disco 11 conductor - soporte 23 portacontacto - contacto 22 móvil en la posición de apertura, constan entonces de una armadura 31 móvil magnética que tiene por objeto colaborar mediante atracción con una culata 32 magnética durante la excitación de una bobina 33 de atracción. La armadura 31 móvil magnético se une mecánicamente al conjunto móvil disco 11 conductor - soporte 23 portacontacto - contacto 22 móvil. Como ejemplo de realización, una varilla rígida y no deformable une el conjunto móvil disco 11 conductor - soporte 23 portacontacto - contacto 22 móvil a la armadura 31 móvil magnética. Cualquier desplazamiento de dicho conjunto conlleva entonces, concomitantemente, el desplazamiento de la armadura 31 móvil magnética y viceversa. Estos medios de enganche electromagnéticos presentan el inconveniente de aumentar el peso del conjunto de los medios propulsados por la bobina de propulsión, yendo un aumento de peso de las piezas en movimiento en contra de la velocidad de apertura.

Los medios de enganche también pueden ser de tipo mecánico utilizando, por ejemplo, un cerrojo. Cuando los medios de enganche son mecánicos, pueden presentar el inconveniente de generar un rozamiento adicional.

Descripción de la invención La invención pretende, por lo tanto, remediar los inconvenientes del estado de la técnica, para proponer un dispositivo de conmutación que consta de un mecanismo de accionamiento ultrarrápido y de unos medios de enganche magnético eficaces.

Al contacto móvil del dispositivo de conmutación eléctrica según la invención lo lleva un soporte portacontacto que consta de unos medios de arrastre que tienen por objeto llegar a colaborar, durante el desplazamiento del contacto móvil, con la armadura móvil magnética. La puesta en contacto de dichos medios de arrastre con la armadura móvil magnética conlleva su desplazamiento en dirección a la culata magnética.

Según un modo de desarrollo de la invención, el soporte portacontacto se integra con un disco conductor, posicionándose los medios de arrastre del conjunto sobre el disco conductor.

Preferentemente, los medios de arrastre tienen por objeto entrar en contacto con la armadura móvil magnética para arrastrarla en movimiento cuando la distancia... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de conmutación eléctrica con mecanismo de accionamiento ultrarrápido de apertura de contactos (21, 22) eléctricos que comprende:

- un disparador (10) electrodinámico que comprende una bobina (12) de propulsión asociada a un disco (11)

conductor, -un contacto (21) fijo que coopera en posición de cierre con un contacto (22) móvil, siendo llevados dichos contactos (21, 22) eléctricos a una posición de apertura por repulsión del disco (11) conductor durante la alimentación de la bobina (12) de propulsión, -un dispositivo (5) de retorno destinado a generar una fuerza (F1) de cierre para mantener dichos contactos (21, 22) eléctricos en posición de cierre, -unos medios (30) de enganche del contacto (22) móvil en la posición de apertura, comprendiendo dichos medios una culata (32) magnética que tiene una bobina (33) de atracción destinada a proporcionar una fuerza (Fa) de atracción de una armadura (31) móvil magnética, estando destinada dicha armadura a ser arrastrada en desplazamiento por el contacto (22) móvil para colocarse en contacto con la culata (32) magnética fija, dispositivo caracterizado porque al contacto (22) móvil lo lleva un soporte (23) portacontacto que comprende unos medios de arrastre destinados a llegar a colaborar, durante el desplazamiento del contacto (22) móvil, con la armadura (31) móvil magnética, conllevando la puesta en contacto de dichos medios de arrastre con la armadura (31) móvil magnética su desplazamiento en dirección a la culata (32) magnética.

2. Dispositivo de conmutación eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte (23) 20 portacontacto está fijado al disco (11) conductor, posicionándose los medios de arrastre del conjunto sobre el disco (11) conductor.

3. Dispositivo de conmutación eléctrica según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los medios de arrastre están destinados a entrar en contacto con la armadura (31) móvil magnética para arrastrarla en movimiento cuando la distancia entre el contacto (22) móvil y el contacto (21) fijo es al menos superior al 50 % de una distancia total de apertura de dichos contactos.

4. Dispositivo de conmutación eléctrica según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios (30) de enganche comprenden unos medios (9) de sujeción destinados a mantener el conjunto móvil disco (11) conductor - soporte (23) portacontacto - contacto (22) móvil en posición de apertura, aplicándose la fuerza (Fa) de atracción a dicho conjunto móvil por medio de los medios (9) de sujeción.

5. Dispositivo de conmutación eléctrica según la reivindicación 4, caracterizado porque los medios (9) de sujeción comprenden un tetón que viene a colaborar con una ubicación prevista sobre el soporte (23) portacontacto para impedir un regreso a la posición de cierre del conjunto móvil disco (11) conductor - soporte (23) portacontacto - contacto (22) móvil.

6. Dispositivo de conmutación eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fuerza (Fa) de atracción proporcionada por la bobina (33) de atracción de la culata (32) magnética es de intensidad superior a la fuerza (F1) de cierre proporcionada por el dispositivo (5) de retorno.

7. Dispositivo de conmutación eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la armadura (31) móvil magnética comprende un disco magnético destinado a disponerse en posición de apertura enfrente y a escasa distancia de una cara de la bobina (33) de atracción y en contacto con la culata (32)

magnética.

8. Interruptor (100) de corte híbrido que comprende en paralelo de un medio de apertura mecánica y de un medio de apertura eléctrica, caracterizado porque el medio de apertura mecánica consiste en un dispositivo (1) de conmutación eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7.