ES2232615T3 - Disyuntor para circuitos de potencia provistos de una carcasa moldeada aislante y una parte frontal aislada. - Google Patents
Disyuntor para circuitos de potencia provistos de una carcasa moldeada aislante y una parte frontal aislada.Info
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Abstract
Disyuntor de circuito de potencia (1) comprendiendo: una pluralidad de mecanismos de polos (11) cada uno de ellos comprendiendo contactos separables (51); una carcasa aislante moldeada (3) provista de una pluralidad de cavidades de polos (9) cada una alojando uno de dicha pluralidad de mecanismos de polos (11); un mecanismo de accionamiento (33) para abrir y cerrar dichos contactos separables (51) de dicha pluralidad de mecanismos de polos (11) y sostenido mediante dicha carcasa aislante (3); un sistema de conexión a masa (15) comprendiendo una barrera conectada a masa (17) dispuesta entre dicha pluralidad de mecanismos de polos (11) y dicho mecanismo de accionamiento (33); y una cubierta (35) que encierra dicho mecanismo de accionamiento, caracterizado porque dicha carcasa aislante moldeada (3) tiene una sección posterior que contiene dicha pluralidad de cavidades de polos (9) y una sección anterior (7) en la cual dicho mecanismo de accionamiento (33) está sostenido, dicha barrera conectada a masa estando emparedada entre dicha sección posterior y dicha sección anterior de dicha carcasa aislante moldeada.
Description
Disyuntor para circuitos de potencia provisto de
una carcasa moldeada aislante y una parte frontal aislada.
Esta invención se refiere a disyuntores para
circuitos de potencia y particularmente a un disyuntor de circuito
de potencia compacto provisto de una carcasa aislante moldeada con
una barrera a masa entre los mecanismos de polo y el mecanismo de
accionamiento que proporciona la parte frontal sin corriente.
Los disyuntores de circuitos de potencia para
sistemas que funcionan por encima de aproximadamente 1000 V
típicamente utilizan interruptores de vacío como los dispositivos de
conmutación. Los interruptores de vacío para cada fase deben estar
adecuadamente aislados eléctricamente unos de otros para la tensión
de funcionamiento. Cuando hay suficiente espacio disponible, los
interruptores de vacío y los conductores asociados se pueden separar
suficientemente para conseguir el aislamiento requerido. Para las
tensiones más elevadas, o para una disposición más compacta, cada
interruptor de vacío está alojado en una vaina separada moldeada de
material eléctricamente aislante como por ejemplo poliglás. Estas
vainas moldeadas a su vez están roscadas a una caja de metal que
contiene el mecanismo de accionamiento. La caja de metal está
conectada a masa para aislar el mecanismo de accionamiento de la
tensión de la línea del circuito de potencia. Los controles manuales
del mecanismo de accionamiento están accesibles en la cara frontal
de la caja de metal. La caja de metal proporciona soporte
estructural para los interruptores de vacío separadamente alojados y
el mecanismo de accionamiento. Puesto que la caja de metal está
conectada a masa, también proporciona una "parte frontal sin
corriente" del disyuntor lo cual incrementa la protección del
operario humano contra la elevada tensión del circuito de potencia.
Esto es particularmente importante si existe un fallo en el interior
de la sección de potencia del disyuntor. La caja de metal también
proporciona protección electromagnética cuando el mecanismo de
accionamiento incluye componentes electrónicos sensibles como por
ejemplo una unidad de desconexión electrónica.
Existen algunos disyuntores de circuitos en el
extremo inferior de la gama de tensión de los disyuntores de
potencia que alojan los interruptores de vacío de fase en bolsas en
el interior de una única pieza de la carcasa aislante moldeada. Sin
embargo, estos disyuntores de circuitos también utilizan una caja de
metal para alojar el mecanismo de accionamiento y para proporcionar
una parte frontal sin corriente y una protección
electromagnética.
Se prestará atención a los documentos
US-A 5 668 361,
US-A-895 199,
EP-A-0 450 397,
US-A-3 601 565 y
US-A-5 931 290. Más específicamente,
el documento US-A-5 668 361 describe
un disyuntor de circuito de vacío con su mecanismo de accionamiento,
incluyendo una bobina de solenoide y un resorte alojados en una caja
de metal la cual está fijada al alojamiento del cuerpo aislante del
interruptor de vacío.
Se ha identificado la necesidad de reducir el
tamaño de los disyuntores de circuitos de potencia en la gama
anteriormente mencionada de 1000 V. Sin embargo, esto requiere
también reducir el tamaño del mecanismo de accionamiento. Un
mecanismo de accionamiento más pequeño suministra menos energía lo
cual supone un reto. Se requiere una cantidad considerable de
energía para cerrar un disyuntor de potencia en una corriente
considerable en un sistema de distribución en el que se conectan las
cargas. Las cajas de acero dúctil en las cuales están actualmente
sostenidos los mecanismos de accionamiento absorben una cantidad
substancial de energía en deflexión y distorsión, pero el mecanismo
es suficientemente robusto para acomodar tales pérdidas. Los
mecanismos de accionamiento más pequeños requeridos para un
disyuntor de circuito de potencia compacto no pueden afrontar tales
pérdidas.
Existe por lo tanto la necesidad de un disyuntor
de circuito de potencia compacto mejorado. Existe una necesidad más
particular de un disyuntor de circuito de potencia compacto de este
tipo que pueda funcionar con un mecanismo de accionamiento más
pequeño y menos potente.
Existe la necesidad relacionada de un disyuntor
de circuito de potencia compacto de este tipo que sea
estructuralmente rígido para minimizar las pérdidas mecánicas.
Existe la necesidad adicional de un disyuntor de
circuito de potencia compacto de este tipo que incorpore una parte
frontal sin corriente para proteger al operario de la tensión de la
línea y el mecanismo de accionamiento de interferencias
electromagnéticas.
Estas y otras necesidades se satisfacen mediante
la invención la cual se dirige a un disyuntor de circuito de
potencia provisto de una carcasa aislante moldeada con una
pluralidad de cavidades de polos alojando cada una de ellas
contactos separados de un mecanismo de polos. Preferiblemente, el
mecanismo de polos es un interruptor de vacío. El disyuntor de
circuito también incluye un mecanismo de accionamiento para abrir y
cerrar los contactos separables de los mecanismos de polos. Este
mecanismo de accionamiento está sostenido mediante la carcasa
aislante moldeada. Un sistema de conexión a masa incluye una barrera
conectada a masa la cual está dispuesta entre los mecanismos de
polos y el mecanismo de accionamiento para proporcionar una parte
frontal sin corriente al disyuntor de circuito y proteger el
mecanismo de accionamiento de la radiación electromagnética. La
carcasa aislante moldeada proporciona el aislamiento eléctrico que
permite que los mecanismos de polos se monten juntos más cerca y
también proporciona un montaje estructural rígido para el mecanismo
de accionamiento.
En una realización preferida, la carcasa aislante
moldeada tiene una sección posterior que incorpora las cavidades de
los polos y una sección anterior en la que se monta el mecanismo de
accionamiento, con la barrera conectada a masa emparedada en medio.
La sección posterior y la sección anterior de la carcasa aislante
moldeada se sujetan juntas, con la barrera conectada a masa entre
ellas, mediante elementos de fijación que se extienden a través de
aberturas en la barrera conectada a masa.
La barrera conectada a masa es un elemento
sustancialmente plano eléctricamente conductor el cual se puede
extender lateralmente más allá de la carcasa moldeada, tanto
horizontalmente como verticalmente para formar interfaz con la parte
frontal sin corriente del conjunto de aparamenta de conexión en la
cual está instalado el disyuntor de circuito. Alternativamente, el
elemento plano tiene rebordes que se extienden hacia delante a lo
largo de los bordes laterales.
El sistema de conexión a masa también puede
incluir una cubeta eléctricamente conductora la cual se extiende por
debajo de la carcasa aislante moldeada. Esta cubeta y la barrera
conectada a masa están eléctricamente conectadas juntas y a masa. En
la realización ejemplar de la invención, el mecanismo de
accionamiento incluye mecanismos articulados de accionamiento
eléctricamente conductores montados y eléctricamente conectados a
masa en la cubeta eléctricamente conductora y están mecánicamente
unidos a los mecanismos de polos para abrir y cerrar los contactos
separables.
El disyuntor de circuito tiene una cubierta que
encierra el mecanismo de accionamiento con orificios para el acceso
a controles manuales. Preferiblemente, esta cubierta es una cubierta
aislante moldeada.
Una compresión completa de la invención se
obtendrá a partir de la siguiente descripción de las realizaciones
preferidas cuando se lean conjuntamente con los dibujos que se
acompañan en los cuales:
La figura 1 es una vista isométrica de la parte
frontal de un disyuntor de circuito de acuerdo con la invención al
que se le ha quitado la cubierta.
La figura 2 es una vista isométrica en despiece
de la carcasa aislante moldeada y de la barrera conectada a masa que
forman parte del disyuntor de circuito de la figura 1 visto desde
atrás.
La figura 3 es una vista isométrica de la sección
frontal y la sección posterior de la carcasa aislante moldeada la
cual forma parte de circuito disyuntor de la figura 1.
La figura 4 es una sección vertical longitudinal
del disyuntor de circuito de la figura 1.
Con referencia a la figura 1, el disyuntor de
circuito 1 de la invención es un disyuntor de potencia de múltiples
polos el cual tiene una carcasa aislante moldeada 3 dividida en una
sección posterior 5 y una sección anterior 7. Estas secciones de la
carcasa están moldeadas a partir de un material eléctricamente
aislante como por ejemplo un poliéster con fibra de vidrio. La
carcasa posterior 5, la cual se ve mejor en las figuras 2 y 3 está
moldeada como una única pieza con una pluralidad de cavidades de
polos 9. El disyuntor de circuito ejemplar 1 tiene tres cavidades de
polos de este tipo 9_{a} - 9_{c}, una para cada fase de un
sistema de distribución de tres fases. Cada cavidad aloja un
mecanismo de polo 11 el cual incluye, en el disyuntor ejemplar, un
interruptor de vacío 13 como se ve en la figura 4.
El disyuntor de circuito de potencia 1
adicionalmente incluye un sistema de conexión a masa 15 el cual
incluye una barrera conectada a masa en forma de elemento plano 17
el cual está emparedado entre la sección posterior 5 y la sección
anterior 7 de la carcasa aislante moldeada 3. Estos componentes
están sujetos juntos mediante una serie de elementos de fijación 19
en forma de tornillos los cuales se extienden a través de aberturas
21 en la barrera conectada a masa 17. Pasadores 23 moldeados en la
cara frontal 25 de la sección posterior 5 de la carcasa moldeada 3
pasan a través de aberturas adicionales 27 en la barrera conectada a
masa 17 y se acoplan en taladros 29 en la parte posterior de la
sección anterior 7. Esta disposición produce una estructura de
soporte rígida 31 que incorpora una parte frontal sin corriente
provista mediante la barrera conectada a masa 17.
El disyuntor de circuito de potencia 1
adicionalmente incluye un mecanismo de accionamiento 33 el cual está
unido a la parte frontal de la sección anterior 7 de la carcasa
aislante moldeada 3. Preferiblemente, este mecanismo de
accionamiento 33 es un mecanismo de accionamiento de alta energía,
modular, compacto, de un tipo tal como el que se describe en la
patente americana US Nº 5,931,290.
El mecanismo de accionamiento 33 está encerrado
por una cubierta 35 la cual está preferiblemente moldeada a partir
de un material aislante, por ejemplo otra vez poliéster con fibra de
vidrio. El mecanismo de accionamiento 33 incluye controles en su
cara frontal tales como por ejemplo botones pulsadores 37 e
indicadores 39 los cuales son accesibles a través un orificio 41 en
la cubierta 35. Una unidad de desconexión electrónica 43 montada en
la parte frontal del mecanismo de accionamiento 33 es accesible a
través de otro orificio 45 en la cubierta. Además, un mango 47 para
cargar manualmente el mecanismo de accionamiento es accesible a
través de una ranura 49 en la cubierta.
Como se ve mejor en la figura 4, los
interruptores de vacío tienen contactos separables 51 alojados en
una botella de vacío 53. El contacto superior o fijo de los
contactos separables 51 está eléctricamente conectado a un conductor
de la línea 55 el cual se extiende hacia atrás para la conexión a un
bus de servicio (no representado). El contacto inferior o móvil de
los contactos separables 51 está conectado mediante un shunt
flexible 54 a un conductor de carga 56 el cual de forma similar se
extiende hacia atrás para la conexión a un bus de carga (no
representado). El contacto móvil está mecánicamente conectado a
través de una unidad de aislamiento/accionamiento 57, la cual
proporciona aislamiento eléctrico y un resorte de desviación, a un
mecanismo articulado de accionamiento en forma de balancín 59. El
balancín 59 está articuladamente montado en una cubeta
eléctricamente conductora 61 la cual se extiende por debajo de la
carcasa aislante moldeada 3. Esta cubeta eléctricamente conductora
61 forma parte del sistema de conexión a masa 15 y está directamente
fijada mediante un tornillo 60, y por lo tanto está en contacto
eléctrico, al reborde 17f de la barrera conectada a masa 17. Los
balancines 59 están provistos para cada uno de los interruptores de
vacío 13 están fabricados de placa de acero y están articuladamente
montados a soportes de metal eléctricamente conductores 62 unidos
mediante tornillos a la cubeta 61 de forma que los mecanismos
articulados también están eléctricamente unidos a masa. Los extremos
anteriores de los balancines 59 están conectados al mecanismo de
accionamiento 33 mediante un mecanismo articulado 64.
Como es convencional, el mecanismo de
accionamiento 33 incluye un resorte de cierre (no representado) el
cual se carga tanto manualmente a través del accionamiento del mango
47 como automáticamente a través del motor 63. Los contactos
separables 51 en cada uno de los polos se cierran liberando el
resorte de cierre, tanto manualmente presionando el botón pulsador
apropiado 37, como de forma remota a través de una desconexión
electrónica shunt, cualquiera de los cuales acciona las unidades de
aislamiento/accionamiento 57 a través de los mecanismos articulados
59. Los contactos separables 51 se abren utilizando la energía
almacenada en un resorte extendido (tampoco representado) en el
mecanismo de accionamiento 33. Los contactos separables 51 se pueden
al tipo automáticamente mediante la unidad de desconexión
electrónica 43 en respuesta a unas ciertas características de
corriente/tiempo de la corriente que fluye a través del disyuntor de
circuito, manualmente presionando el botón pulsador apropiado 37, o
remotamente mediante otro solenoide (no representado).
La energía utilizada para cerrar y abrir los
contactos separables genera fuerzas que tienden a distorsionar la
estructura del disyuntor de circuito. Sin embargo, la carcasa
aislante moldeada 3 proporciona una estructura rígida lo cual
resulta en pérdidas inferiores que la de las cajas de metal
utilizadas en los disyuntores de circuitos de potencia actuales en
esta gama. Además, la carcasa aislante moldeada 3 proporciona el
aislamiento eléctrico requerido mientras la barrera conectada a masa
17 proporciona una parte frontal sin corriente que protege al
operario que accede a los botones pulsadores 37, el mango 47 y la
unidad de desconexión 43 de la elevada tensión en los mecanismos de
polos 11.
Como se puede ver a partir de las figuras 3 y 4,
la cara frontal 25 de la sección posterior 5 de la carcasa aislante
moldeada 3 tienen una ranura 65 adyacente a los interruptores de
vacío 13 en las cavidades de los polos
9_{a}-9_{c}. Esta ranura 65, la cual está
formada mediante las paredes del borde lateral y del borde superior
67 y un resalte inferior 69, proporciona un espacio de aire entre el
material aislante de la carcasa 3 y la barrera conectada a masa 17.
Preferiblemente, una ranura común 65 se extiende a través de la cara
25 de la sección posterior de la carcasa aislante moldeada 3. Este
espacio de aire, junto con el espacio de aire 71 en las cavidades de
los polos 9 entre los interruptores de vacío 13 y la pared anterior
73 de las cavidades de los polos, proporciona una protección
incrementada a los arcos que se pueden forma a través de la carcasa
debido a un fallo en la cavidad del polo. Esta ranura 65 está
ventilada lateral y verticalmente mediante ranuras 75 a través de
las paredes del borde 67 de la carcasa 3 para evitar el que aparezca
condensación y que escape el aire ionizado.
La barrera conectada a masa 17 es una placa
eléctricamente conductora como por ejemplo una placa de acero que se
extiende completamente a través de las caras enfrentadas de la
sección posterior 5 y de la sección anterior 7 de la carcasa
aislante moldeada 3. Como se representa en las figuras 1 y 2,
rebordes 77 se extienden hacia delante a lo largo de los bordes
laterales de la barrera conectada a masa plana 17. Las esquinas
redondeadas producidas por estos bordes reducen los puntos de
tensión del campo en los extremos de la barrera plana y elimina los
bordes afilados. Alternativamente, la barrera conectada a masa plana
se puede extender hacia fuera lateralmente tanto horizontal como
verticalmente más allá de la carcasa aislante moldeada 3 para
acoplar la parte frontal sin corriente de un conjunto de la
aparamenta de conexión en el cual se puede instalar el disyuntor de
circuito formando de ese modo una pantalla que protege al operario
de una explosión causada por un fallo. Cintas de elevación 79 están
fijadas a la barrera conectada a masa 17 para manipular el disyuntor
de circuito de potencia 1.
Mientras se han descrito en detalle realizaciones
específicas de la invención, aquellos expertos en la técnica
apreciarán que se pueden desarrollar diversas modificaciones y
alternativas a esos detalles a la luz de las enseñanzas generales de
la descripción. De acuerdo con ello, las disposiciones particulares
descritas significan que los son únicamente a título ilustrativo y
no limitativo del ámbito de la invención el cual se proporciona
mediante toda la extensión de las reivindicaciones anexas y de todas
las equivalentes de las mismas.
Claims (10)
1. Disyuntor de circuito de potencia (1)
comprendiendo:
una pluralidad de mecanismos de polos (11) cada
uno de ellos comprendiendo contactos separables (51);
una carcasa aislante moldeada (3) provista de una
pluralidad de cavidades de polos (9) cada una alojando uno de dicha
pluralidad de mecanismos de polos (11);
un mecanismo de accionamiento (33) para abrir y
cerrar dichos contactos separables (51) de dicha pluralidad de
mecanismos de polos (11) y sostenido mediante dicha carcasa aislante
(3);
un sistema de conexión a masa (15) comprendiendo
una barrera conectada a masa (17) dispuesta entre dicha pluralidad
de mecanismos de polos (11) y dicho mecanismo de accionamiento (33);
y
una cubierta (35) que encierra dicho mecanismo de
accionamiento,
caracterizado porque dicha carcasa
aislante moldeada (3) tiene una sección posterior que contiene dicha
pluralidad de cavidades de polos (9) y una sección anterior (7) en
la cual dicho mecanismo de accionamiento (33) está sostenido, dicha
barrera conectada a masa estando emparedada entre dicha sección
posterior y dicha sección anterior de dicha carcasa aislante
moldeada.
2. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 1 en el que dichos mecanismos de polos (11) comprende
interruptores de vacío (13) que incorporan dichos contactos
separables (51).
3. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 1 ó 2 en el que el mecanismo de accionamiento (33)
está montado en la sección anterior (7) de la carcasa aislante
moldeada (3).
4. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 3 en el que el mecanismo de accionamiento (33)
incluye mecanismos articulados de accionamiento eléctricamente
conectados a masa (59) unidos
mecánicamente a los mecanismos de polos (11).
mecánicamente a los mecanismos de polos (11).
5. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 1, 2 ó 3 en el que dicha barrera conectada a masa es
un elemento sustancialmente plano eléctricamente conductor (17)
provisto de rebordes que se extienden hacia delante (77) a lo largo
de bordes laterales.
6. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 1, 2 ó 3 en el que dicha barrera conectada a masa es
un elemento sustancialmente plano eléctricamente conductor (17) que
se extiende lateralmente más allá de dicha carcasa aislante moldeada
(3).
7. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 1, 2 ó 3 en el que dicha sección posterior (5) y
dicha sección anterior (7) de dicha carcasa aislante moldeada (3)
están sujetas juntas mediante elementos de fijación (19) que se
extienden a través de aberturas (21) en dicha barrera conectada a
masa (17).
8. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 1, 2 ó 3 en el que dicho sistema de conexión a masa
(15) adicionalmente incluye una cubeta eléctricamente conductora
(61) que se extiende por debajo de dicha carcasa aislante moldeada
(3), dicha barrera conectada a masa (17) estando conectada
eléctricamente a dicha cubeta eléctricamente conductora.
9. El disyuntor de circuito de potencia de la
reivindicación 8 en el que dicho mecanismo de accionamiento (33)
incluye mecanismos articulados de accionamiento eléctricamente
conductores (59) montados y eléctricamente conectados a dicha cubeta
eléctricamente conductora y unidos mecánicamente a dicha pluralidad
de mecanismos de polos (11) para abrir y cerrar dichos contactos
separables (91).
10. El disyuntor de circuito de potencia de
cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el mecanismo
de accionamiento (33) tiene controles de accionamiento (37, 39) y la
cubierta (35) que encierra dicho mecanismo de accionamiento es una
cubierta aislante moldeada provista de orificios (41, 45) que
proporcionan acceso a dichos controles de accionamiento.
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