Interruptor de estado sólido mejorado.

Interruptor (1) que comprende:

- una unidad de conmutación (2) que comprende una carcasa externa (29) que aloja uno o varios polos eléctricos (2A,

2B), dicha unidad de conmutación comprende, para cada uno de dichos polos eléctricos, un primer contacto de desconexión (21), un segundo contacto de desconexión (22) y uno o varios interruptores de estado sólido (20), que pueden ser accionados entre un estado de conexión y un estado de desconexión, y viceversa;

- un bastidor de soporte (5) que comprende, para cada uno de dichos polos eléctricos, un tercer contacto de desconexión (51) y un cuarto contacto de desconexión (52), donde dicha unidad de conmutación (2) se puede mover, con respecto a dicho bastidor de soporte, entre una posición de inserción (A) donde dicho primer contacto de desconexión (21) y dicho contacto de desconexión (22) se acoplan con los correspondientes tercer contacto de desconexión (51) y cuarto contacto de desconexión (52), respectivamente, y una posición retirada (B) donde dicho primer contacto de desconexión (21) y dicho contacto de desconexión (22) son separados de los correspondientes tercer contacto de desconexión (51) y cuarto contacto de desconexión (52), respectivamente, y viceversa;

- medios de accionamiento (3) para el movimiento de dicha unidad de conmutación entre dicha posición de inserción (A) y dicha posición de retirada (B), y viceversa;

- una unidad de control (4), que está configurada para controlar el funcionamiento de dicha unidad de conmutación (2) y dichos medios de accionamiento (3), dicha unidad de control comprende medios de control (41) que están configurados para coordinar el funcionamiento de dichos medios de accionamiento (3) y dichos interruptores de estado sólido (20), cuando debe ser realizada una operación de inserción/retirada de dicha unidad de conmutación (2), de modo que dichos medios de accionamiento mueven dicha unidad de conmutación (2) sólo cuando dichos interruptores de estado sólido están en estado de desconexión.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12177668.

Solicitante: ABB S.P.A..

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIA VITTOR PISANI 16 20124 MILANO ITALIA.

Inventor/es: BESANA,STEFANO, PASQUALE,FLAVIO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01H71/02 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01H INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS DE PROTECCION DE EMERGENCIA (cables de contacto H01B 7/10; pararrayos resistivos H01G 9/18; circuitos de protección, de seguridad H02H; conmutación por medios electrónicos sin cierre de contactos H03K 17/00). › H01H 71/00 Detalles de los interruptores o relés de protección cubiertos por los grupos H01H 73/00 - H01H 83/00. › Cajas; Envolturas; Bases; Guarniciones.
  • H01H71/12 H01H 71/00 […] › Mecanismos de disparo automático o sin disparo manual.

PDF original: ES-2537528_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Interruptor de estado sólido mejorado [0001] La presente invención se refiere al campo técnico de los interruptores de baja tensión, tales como disyuntores, seccionadores, contactores y similares.

Más particularmente, la presente invención se refiere a un interruptor con una unidad de conmutación que comprende uno o varios interruptores de estado sólido.

Para los fines de la presente invención, el término "baja tensión" se refiere a voltajes inferiores a 1 kV AC y 1, 5 kV DC.

Como se conoce, los interruptores de baja tensión se usan en circuitos eléctricos o redes eléctricas para permitir la correcta operación de partes específicas de estos últimos.

Por ejemplo, los interruptores de baja tensión aseguran la disponibilidad de la corriente nominal necesaria para diferentes utilidades, permiten la inserción y desconexión apropiada de cargas eléctricas, protegen (especialmente los disyuntores) la red eléctrica y las cargas eléctricas instaladas en éstos contra los eventos de fallo tales como sobrecargas y cortocircuitos.

Hay disponibles en el mercado numerosas soluciones industriales para los interruptores anteriormente mencionados.

Los interruptores electromecánicos convencionales tienen generalmente una carcasa externa que aloja uno o varios polos eléctricos.

Cada polo comprende una pareja de contactos separables para romper y conducir corriente.

Un mecanismo de transmisión causa que los contactos móviles se muevan entre una primera posición cerrada, en laque están acopladosaloscontactosfijoscorrespondientes, yunasegunda posición abierta, en la que están distanciados de los contactos fijos correspondientes.

En la posición cerrada, los contactos bien diseñados suponen pérdidas de energía bastante bajas, mientras que en la posición abierta proporcionan un aislamiento galvánico (eléctrico) entre las partes de los polos eléctricos que están conectados eléctricamente hacia arriba y hacia abajo, siempre y cuando su separación física mutua esté por encima de un valormínimo.

Tal aislamiento galvánico es muy importante en la práctica común, debido a que permite trabajos de reparación y mantenimiento seguros en el circuito en el que está insertado el interruptor.

[0012]Aunque talesinterruptores convencionales handemostradosermuyrobustosyfiables, enlasaplicacionesde corriente continua ("DC") , y principalmente a voltajes relativamente altos (hasta 1500V) , el tiempo de interrupción puede ser bastante largo, y por lo tanto los arcos eléctricos, que normalmente suceden entre contactos mecánicos bajo separación, pueden en consecuencia durar un periodo de tiempo relativamente largo. Por consiguiente puede surgir un desgaste severo del contacto, con una consecuente reducción destacable de la resistencia eléctrica, es decir el número de operaciones de conmutación que un interruptor puede desempeñar.

Para afrontar tales problemas, se han diseñado los así llamados interruptores de estado sólido ("SSCBs") , que adoptan, para cada polo eléctrico, uno o varios interruptores de estado sólido para fines de rotura de corriente.

Normalmente, los interruptores de estado sólido son interruptores basados en semiconductores que pueden conmutar entre un estado de conexión y un estado de desconexión.

La ventaja principal de los SSCBs reside en que tienen una resistencia eléctrica potencialmente ilimitada debido a sus operaciones de rotura sin arco.

[0016]Además, su tiempo de interrupciónesnotablementemás corto encomparación con el tiempo de interrupción de los interruptores electromecánicos.

Por otro lado, los SSCBs generalmente requieren un enfriamiento intensivo para eliminar el calor generado por el flujo de corriente a través de los interruptores de estado sólido, cuando estos últimos están en un estado de conexión.

Un inconveniente aún más pertinente reside en que los SSCBs no son adecuados para suministrar un aislamiento galvánico entre las partes conectadas hacia arriba y hacia abajo de los polos eléctricos. De hecho, las [0019] Para mitigar estos problemas, se han desarrollado soluciones híbridas, donde, para cada polo eléctrico, los interruptores electromecánicos convencionales están conectados eléctricamente en paralelo y/o en serie con los interruptores de estado sólido del polo.

Los SSCBs híbridos han demostrado ser bastante fiables y eficaces en su operación pero también tienen algunos inconvenientes.

Se conoce un interruptor del documento EP-A-2256884.

Generalmente, son relativamente voluminosos y difíciles de instalar en el campo.

Además, tienen una disposición constructiva relativamente compleja que es frecuentemente costosa de realizar a nivel industrial.

Además, las operaciones de interruptores de estado sólido y electromecánicos deben ser administradas según secuencias de tiempo muy precisas y un ritmo ajustado.

Por lo tanto, en el mercado todavía se percibe la demanda de soluciones técnicas capaces de resolver, al menos parcialmente, los inconvenientes mencionados anteriormente.

Para responder a esta necesidad, la presente invención proporciona un interruptor, según la siguiente reivindicación 1 y las reivindicaciones dependientes relacionadas.

Otras características y ventajas de la presente invención emergerán más claramente de la descripción de formas de realización preferidas pero no exclusivas ilustradas puramente por medio de ejemplos y sin limitación en los dibujos anexos, donde:

- las figuras 1, 1A, 2-6, 6A muestran esquemáticamente diferentes vistas de una forma de realización de un interruptor, según la invención; -las figuras 7-10 muestran esquemáticamente diferentes vistas de otra forma de realización de un interruptor, según la invención; -las figuras 11-15 muestran esquemáticamente diferentes vistas de una forma de realización posible de medios de accionamiento del interruptor, según la invención; -las figuras 16-17 muestran esquemáticamente el interruptor de la figura 1 en diferentes posiciones operativas; -la figura 18 muestra esquemáticamente una posible forma de realización de una unidad de control del interruptor, según la invención;

Con referencia a las figuras mencionadas, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a un interruptor 1 para circuitos de baja tensión, tal como un disyuntor, seccionador, contactor y similar de baja tensión.

El interruptor 1 incluye una unidad de conmutación 2 que comprende una carcasa externa 29 que aloja uno o varios polos eléctricos 2A, 2B.

El número de polos eléctricos de la unidad de conmutación 2 puede variar, según las necesidades. Por ejemplo, en la forma de realización mostrada en las figuras 1, 1A, 2-6, 6A la unidad de conmutación 2 comprende un único polo eléctrico 2A, mientras en la forma de realización mostrada en las figuras 7-10, la unidad de conmutación 2 comprende dos polos eléctricos 2A, 2B.

Para cada polo eléctrico, la unidad de conmutación 2 comprende un primer contacto de desconexión 21 y un segundo contacto de desconexión 22, que están dispuestos en una pared externa.

[0032]Enparticular, launidad de conmutación2 comprendeparedesfrontalytrasera 24, 25 quesonopuestas entre sí, paredes laterales 26, 27, que son opuestas entre sí y esencialmente perpendiculares a las paredes 24, 25, y paredes superior e inferior 26A, 27A, que son opuestas entre sí y esencialmente perpendiculares a las paredes 24, 25, 26, 27.

En una posición operativa normal del interruptor 1, las paredes 24, 25, 26, 27 están orientadas verticalmente con respecto al suelo mientras que las paredes superiores e inferiores 26A, 27A están orientadas horizontalmente.

Los contactos de desconexión 21, 22 están dispuestos preferiblemente en la pared posterior 25.

Preferiblemente, los contactos de desconexión 21, 22 son del tipo de enchufe/toma de corriente. Como se muestra en las figuras citadas, pueden ser contactos de toma de corriente que sobresalen de la pared posterior 25 [0036] Para cada polo eléctrico, la unidad de conmutación 2 comprende uno o varios interruptores de estado sólido 20, que son interruptores ventajosamente basados en semiconductores, tales como, por ejemplo, transistores de efecto de campo metal-óxido-semiconductor de energía (Power MOSFETs) , transistores bipolares de compuerta aislada ("IGBTs") , tiristores GTO (GTOs) , tiristores controlados por puerta integrada ("IGCTs") o similares.

Como se muestra en las figuras citadas, para cada polo eléctrico, la unidad de conmutación 2 puede comprender un conjunto de interruptores de estado sólido 20 que pueden estar conectados eléctricamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Interruptor (1) que comprende:

- una unidad de conmutación (2) que comprende una carcasa externa (29) que aloja uno o varios polos eléctricos (2A, 2B) , dicha unidad de conmutación comprende, para cada uno de dichos polos eléctricos, un primer contacto de desconexión (21) , un segundo contacto de desconexión (22) y uno o varios interruptores de estado sólido (20) , que puedenser accionados entre un estado de conexión y un estado de desconexión, yviceversa; -un bastidor de soporte (5) que comprende, para cada uno de dichos polos eléctricos, un tercer contacto de desconexión (51) y un cuarto contacto de desconexión (52) , donde dicha unidad de conmutación (2) se puede mover, conrespecto a dichobastidordesoporte, entre una posiciónde inserción (A) donde dichoprimercontacto de desconexión (21) y dicho contacto de desconexión (22) se acoplan con los correspondientes tercer contacto de desconexión (51) y cuarto contacto de desconexión (52) , respectivamente, y una posición retirada (B) donde dicho primer contacto de desconexión (21) y dicho contacto de desconexión (22) son separados de los correspondientes tercer contacto de desconexión (51) y cuarto contacto de desconexión (52) , respectivamente, yviceversa; -mediosde accionamiento (3) paraelmovimientodedichaunidad de conmutaciónentredichaposiciónde inserción

(A) y dicha posición de retirada (B) , y viceversa; -una unidad de control (4) , que está configurada para controlar el funcionamiento de dicha unidad de conmutación

(2) y dichos medios de accionamiento (3) , dicha unidad de control comprende medios de control (41) que están configurados para coordinar el funcionamiento de dichos medios de accionamiento (3) y dichos interruptores de estado sólido (20) , cuando debe ser realizada una operación de inserción/retirada de dicha unidad de conmutación (2) , de modo que dichos medios de accionamiento mueven dicha unidad de conmutación (2) sólo cuando dichos interruptores de estado sólido están en estado de desconexión.

2. Interruptor, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos medios de control (41) están configurados para recibir una primera señal de orden (S1) para ejecutar una operación de inserción/retirada de dicha unidad de conmutación (2) , dichos medios de control proporcionan una segunda señal de orden (S2) para conmutar dichos interruptores de estado sólido (20) a un estado de desconexión, tras la recepción de dicha primera señal de orden.

3. Interruptor, según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que dichos medios de control (41) están configurados para proporcionar una tercera señal de orden (S3) para permitir que dichos medios de accionamiento muevan dicha unidad de conmutación (2) , cuando dichos interruptores de estado sólido (20) se conmutan a un estado de desconexión.

4. Interruptor, según las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por el hecho de que dichos medios de control (41) están configurados para proporcionar una cuarta señal de orden (S4) para activar medios motorizados (300) para el movimiento de dicha unidad de conmutación (2) , cuando dichos interruptores de estado sólido (20) se conmutan a un estado de desconexión.

5. Interruptor, según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos primer y segundo contactos de desconexión (21, 22) están dispuestos en una pared posterior (25) de dicha unidad de conmutación (2) y dichos tercer y cuarto contactos de desconexión (51, 52) están dispuestos en una pared de soporte (50) de dicho bastidor de soporte (5) , dicha pared de soporte (50) está asociada operativamente a dicha pared posterior (25) , cuando dicha unidad de conmutación (2) está en dicha posición de inserción (A) .

6. Interruptor, según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos medios de accionamiento (3) comprenden medios motorizados (300) para suministrar la energía mecánica para el movimiento de dicha unidad de conmutación.

7. Interruptor, según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos medios de accionamiento (3) pueden ser operados manualmente por una herramienta de accionamiento para suministrar la energía mecánica para el movimiento de dicha unidad de conmutación.

8. Interruptor, según una o más de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dichos medios de accionamiento (3) comprenden medios de transmisión mecánicos (30) que se configuran para transmitir la energía mecánica para elmovimiento de dicha unidad de conmutación.

9. Interruptor, según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que dichos medios de transmisión mecánicos (30) comprenden una primera cadena cinemática (31) , que está configurada para transformar el movimiento impartido por dichos medios motorizados (300) o por dicha herramienta de accionamiento en un movimiento de transferencia de un carro móvil (32) , y una segunda cadena cinemática (33) , que está configurada para transformar el movimiento de transferencia de dicho carro móvil en un movimiento giratorio de un árbol de transmisión (34) que está conectado sólidamente con un primer elemento de fijación (35) y un segundo elemento de fijación (36) que puede ser acoplado operativamente respectivamente a una primera espina de fijación (291) y una segunda espina de fijación (292) de la caja externa (29) de dicha unidad de conmutación.

10. Interruptor, según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicho primer elemento de fijación (35) y dicho segundo elemento de fijación (36) están formados respectivamente por una primera placa (351) y una segunda placa (361) , que están conformadas para definir un primer asiento de fijación (352) y un segundo asiento

de fijación (362) que están acoplados operativamente a dicha primera espina de fijación (291) y dicha segunda espina de fijación (292) , respectivamente en los primeros bordes de acoplamiento (353) y segundos bordes de acoplamiento (363) , que están conformados para tener un perfil excéntrico con respecto al eje de rotación de dicho árbol de transmisión (34) .

11. Interruptor, según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que dichos primer y segundo bordes de acoplamiento (353, 363) tienen primeras partes (353A, 363A) y segundas partes (353B, 363B) , que están conformadas para tener perfiles excéntricos diferentes con respecto al eje de rotación de dicho árbol de transmisión (34) .

12. Interruptor, según una o más de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por el hecho de que dicha primera espina de fijación (291) y dicha segunda espina de fijación (292) están dispuestas en paredes laterales opuestas (26) de dicha unidad de conmutación (2) .


 

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