ES2428495T3 - Electrical protection device comprising the differential protection function - Google Patents
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Abstract
Description
Aparato de protección eléctrica que comprende la función de protección diferencial Electrical protection device comprising the differential protection function
La presente invención se refiere a un aparato de protección eléctrica que comprende la función de protección diferencial, comprendiendo dicho aparato eléctrico al menos un dispositivo de corte de una fase y/o del neutro y un 5 dispositivo de protección diferencial, encontrándose dichos dispositivos lateralmente yuxtapuestos y montados sobre un mismo soporte de montaje como un carril, comprendiendo cada dispositivo de corte dos contactos principales, encontrándose cerrados dichos contactos principales en un funcionamiento normal del aparato y estando adaptados para abrirse de tal modo que se interrumpa la corriente en caso de incidente en un circuito eléctrico, y una cámara de corte hacia la cual se desplaza el arco desde el momento en que se separan los contactos, comprendiendo dicho 10 dispositivo de protección diferencial un toroide que se extiende en un plano que se extiende de forma sustancialmente perpendicular a la dirección de alineación de los dispositivos, siendo el eje del orificio del toroide al eje de alineación de los dispositivos, estando dicho toroide destinado a recibir un determinado número de bobinados denominados primarios y un bobinado denominado secundario de medición de la corriente de defecto, correspondiendo el número de bobinados primarios al número de dispositivos de corte eléctrico, formándose los The present invention relates to an electrical protection apparatus comprising the differential protection function, said electrical apparatus comprising at least one phase and / or neutral cutting device and a differential protection device, said devices being laterally juxtaposed. and mounted on the same mounting bracket as a rail, each cutting device comprising two main contacts, said main contacts being closed in normal operation of the apparatus and being adapted to open in such a way that the current is interrupted in the event of an incident in an electrical circuit, and a cutting chamber towards which the arc travels from the moment the contacts are separated, said differential protection device comprising a toroid that extends in a plane that extends substantially perpendicular to the alignment direction of the devices, being the axis of the hole of the toroid to the axis of alignment of the devices, said toroid being destined to receive a certain number of so-called primary windings and a winding called secondary of measurement of the fault current, the number of primary windings corresponding to the number of devices of electrical cut, forming the
15 bobinados primarios mediante el enrollamiento alrededor del toroide de conductores primarios que conectan cada uno un borne de salida de un dispositivo de corte con una zona de contacto del dispositivo de protección diferencial. 15 primary windings by winding around the toroid of primary conductors that each connect an output terminal of a cutting device with a contact area of the differential protection device.
Se conocen unos disyuntores diferenciales que comprenden, de manera conocida en sí misma, un disyuntor asociado a un módulo de protección diferencial. El disyuntor es un dispositivo electromagnético o electrónico de protección cuya función es interrumpir la corriente eléctrica en caso de incidente en un circuito eléctrico abriendo los Differential circuit breakers are known which comprise, in a manner known per se, a circuit breaker associated with a differential protection module. The circuit breaker is an electromagnetic or electronic protection device whose function is to interrupt the electric current in case of an incident in an electrical circuit by opening the
20 contactos principales de dicho disyuntor. Puede interrumpir una corriente de sobrecarga gracias a unos medios de disparo térmico y una corriente de cortocircuito gracias a unos medios de disparo magnético. 20 main contacts of said circuit breaker. You can interrupt an overload current thanks to thermal trip means and a short circuit current thanks to magnetic trip means.
El módulo de protección diferencial está adaptado para garantizar la protección de las personas, garantizando un disparo en caso de fuga anormal de corriente. Este módulo de protección diferencial comprende un circuito magnético en forma de toroide sobre el cual se bobinan uno o varios circuitos de fase y del neutro, denominados The differential protection module is adapted to guarantee the protection of people, guaranteeing a trip in case of abnormal current leakage. This differential protection module comprises a toroid-shaped magnetic circuit on which one or several phase and neutral circuits, called
25 circuitos primarios, así como un circuito denominado secundario que constituye una bobina de detección de la corriente de defecto. 25 primary circuits, as well as a circuit called secondary that constitutes a coil for detecting the fault current.
En ausencia de fuga o de corriente residual de defecto, los flujos producidos por las bobinas del circuito primario se anulan, no sucede nada. Si se produce un fallo, la corriente residual de defecto produce un desequilibrio de los flujos en las bobinas del circuito primario y aparece un flujo magnético en el toroide. La bobina de medición es el foco de In the absence of leakage or residual fault current, the flows produced by the coils of the primary circuit are canceled, nothing happens. If a fault occurs, the residual fault current produces an imbalance of the flows in the coils of the primary circuit and a magnetic flux appears in the toroid. The measuring coil is the focus of
30 una energía electro-magnética que alimenta a un electroimán provocando el desbloqueo del disyuntor y la apertura de sus contactos principales. 30 an electro-magnetic energy that feeds an electromagnet causing the circuit breaker to unlock and the opening of its main contacts.
Desde el momento en que los contactos se separan, el arco se desplaza hacia la cámara de corte por efecto de la fuerza denominada de Laplace, inducida por la geometría de los contactos fijo y móvil. Durante el trayecto entre los contactos y la cámara, el arco se canaliza entre dos caras que permiten aumentar su velocidad de desplazamiento, From the moment the contacts separate, the arc moves towards the cutting chamber due to the effect of the so-called Laplace force, induced by the geometry of the fixed and mobile contacts. During the path between the contacts and the camera, the arc is channeled between two faces that allow you to increase your travel speed,
35 guiar su trayectoria y alargarse. 35 guide your path and lengthen.
En determinados casos, el toroide se sitúa justo frente a la precámara de corte. El toroide está provisto de unas bobinas primarias que se enrollan sobre su circunferencia y la proximidad lateral de estas bobinas influye negativamente a la vez sobre el par de apertura del contacto móvil (dirección, sentido, punto de aplicación, influencia del entorno) y sobre la fuerza de propulsión del arco eléctrico desde que se genera y durante su puesta en bucle In certain cases, the toroid is located just in front of the cutting chamber. The toroid is provided with primary coils that are wound on its circumference and the lateral proximity of these coils influences at the same time the opening torque of the mobile contact (direction, direction, point of application, influence of the environment) and on the propulsion force of the electric arc since it is generated and during its looping
40 justo antes del desplazamiento del arco a la precámara. 40 just before the displacement of the arch to the prechamber.
De esto se deriva que el arco vacila y se estanca, y en consecuencia, se produce un aumento de la tensión térmica. Así pues, con el fin de obtener los rendimientos de corte deseados, resultaría útil sobredimensionar los polos. From this it follows that the arc hesitates and stagnates, and consequently, an increase in thermal stress occurs. Thus, in order to obtain the desired cutting yields, it would be useful to oversize the poles.
Un artificio, para anular el efecto negativo producido por los bobinados del toroide, podría consistir en añadir una pantalla metálica entre el toroide y el disyuntor. Pero, teniendo en cuenta el espacio insuficiente para alojar una An artifice, to cancel out the negative effect produced by the windings of the toroid, could be to add a metal screen between the toroid and the circuit breaker. But, given the insufficient space to accommodate a
45 pantalla metálica con un espesor importante (al menos 2 mm de espesor), no es viable esta solución para anular los efectos negativos de las bobinas del primario. Por último, el coste de la fabricación y del manejo de una pieza adicional no resulta factible en un contexto industrial. Se conoce un aparato de protección eléctrica de este tipo por el documento EP 0 665 569 A1. 45 metal screen with a significant thickness (at least 2 mm thick), this solution is not viable to cancel the negative effects of the primary coils. Finally, the cost of manufacturing and handling an additional part is not feasible in an industrial context. An electrical protection apparatus of this type is known from EP 0 665 569 A1.
La presente invención tiene como objetivo mejorar el corte y evitar la destrucción del polo del disyuntor que se une al 50 bloque de protección diferencial durante los cortocircuitos. The present invention aims to improve the cut and prevent destruction of the circuit breaker pole that joins the differential protection block during short circuits.
Para ello, la presente invención tiene por objeto un aparato de protección eléctrica, caracterizándose este aparato porque si se considera una dirección de observación definida por los tres planos sucesivos que se extienden de forma sustancialmente perpendicular al plano de toroide y al plano de fijación de los aparatos, comprendiendo dichos planos respectivamente de forma sucesiva el (los) contacto(s) móvil(es), el (los) contacto(s) fijo(s) y la cámara 55 de corte, el (los) bobinado(s) sobre el toroide sigue(n) la regla de bobinado que consiste en que el conductor primario proveniente del borne de salida conectado eléctricamente al contacto fijo del dispositivo de corte denominado primero, situado lo más cerca posible del dispositivo de protección diferencial, se enrolla alrededor del toroide en el sentido inverso a las agujas del reloj, mientras que el conductor primario proveniente del borne de salida conectado eléctricamente al contacto fijo del dispositivo de corte denominado segundo situado al lado del dispositivo de corte denominado primero, en el lado opuesto al dispositivo de protección diferencial, se enrolla alrededor del toroide, en el sentido de las agujas del reloj, y el orificio del toroide está situado frente a la lámina que 5 separa el dispositivo de corte denominado primero del dispositivo de protección diferencial, y frente a la precámara de corte destinada a recibir el arco eléctrico, estando invertidos dichos sentidos de enrollamiento alrededor del toroide si el (los) borne(s) de salida está(n) conectado(s) eléctricamente al (a los) conductor(es) móvil(es), y el toroide está situado en el interior del dispositivo de protección diferencial de tal modo que el centro del primer bobinado se encuentra entre un plano axial del toroide, siendo dicho primer plano sustancialmente paralelo a la For this purpose, the present invention aims at an electrical protection apparatus, this apparatus being characterized in that if an observation direction is defined defined by the three successive planes that extend substantially perpendicular to the toroid plane and to the fixing plane of the apparatus, said planes comprising respectively the mobile contact (s), the fixed contact (s) and the cutting chamber 55, the winding (s) on The toroid follows (n) the winding rule that consists of the primary conductor coming from the output terminal electrically connected to the fixed contact of the cutting device called first, located as close as possible to the differential protection device, is wound around the toroid counterclockwise, while the primary conductor from the output terminal electrically connected to the fixed contact of the cutting device second nominee located next to the cutting device called first, on the side opposite to the differential protection device, is wrapped around the toroid, clockwise, and the hole of the toroid is located in front of the blade that 5 separates the cutting device called first from the differential protection device, and in front of the cutting chamber intended to receive the electric arc, said winding directions are inverted around the toroid if the output terminal (s) is (n) ) electrically connected to the mobile conductor (s), and the toroid is located inside the differential protection device such that the center of the first winding is between an axial plane of the toroid said foreground being substantially parallel to the
10 dirección inicial de desplazamiento del arco y pasando por el punto Y de separación de los contactos principales de uno al menos de los dispositivos de corte, y un plano axial, denominado segundo, del toroide, situado a 45º con respecto a este primer plano en el lado de la cámara de corte. 10 initial direction of travel of the arc and passing through the point Y of separation of the main contacts of at least one of the cutting devices, and an axial plane, called second, of the toroid, located at 45 ° with respect to this first plane in The side of the cutting chamber.
De este modo, si el borne de salida está conectado al contacto móvil en lugar de al contacto fijo, entonces se invierten los sentidos de bobinado correspondientes. Thus, if the output terminal is connected to the mobile contact instead of the fixed contact, then the corresponding winding directions are reversed.
15 Según una realización particular, el aparato es un aparato modular, encontrándose cada dispositivo de corte y el dispositivo de protección diferencial dispuestos cada uno dentro de un módulo separable o no de los demás módulos. 15 According to a particular embodiment, the apparatus is a modular apparatus, each cutting device and the differential protection device being disposed each within a module separable or not from the other modules.
Según una característica particular, el toroide está situado en el interior del dispositivo de protección diferencial, de tal modo que el eje del toroide se extiende sustancialmente en paralelo a la dirección de alineación de los módulos. According to a particular feature, the toroid is located inside the differential protection device, such that the axis of the toroid extends substantially parallel to the direction of alignment of the modules.
20 Según otra característica, los puntos de separación de los contactos principales, asociados respectivamente a los diferentes dispositivos de corte, están situados en dicho plano denominado primero. 20 According to another characteristic, the separation points of the main contacts, associated respectively with the different cutting devices, are located in said plane called first.
Según otra característica, el número de dispositivos de corte eléctrico es dos y comprende un dispositivo de corte de fase y un dispositivo de corte de neutro. According to another characteristic, the number of electric cutting devices is two and comprises a phase cutting device and a neutral cutting device.
Según otra característica, el número de módulos de corte eléctrico es dos y comprende un módulo de corte de fase y 25 un módulo de corte de neutro According to another characteristic, the number of electric cutting modules is two and comprises a phase cutting module and a neutral cutting module.
Según otra característica, el eje del toroide es sustancialmente perpendicular a las paredes laterales de los módulos. According to another characteristic, the axis of the toroid is substantially perpendicular to the side walls of the modules.
Según otra característica, dicho aparato comprende al menos dos bobinados conectados respectivamente a dos dispositivos de corte, este aparato se caracteriza porque el centro del segundo bobinado está situado en el lado opuesto al centro del primer bobinado con respecto al eje del toroide, de tal modo que estos dos bobinados estén According to another characteristic, said apparatus comprises at least two windings connected respectively to two cutting devices, this apparatus is characterized in that the center of the second winding is located on the side opposite to the center of the first winding with respect to the axis of the toroid, thereby that these two windings are
30 desplazados angularmente en 180º uno respecto del otro, con respecto a este eje. 30 angularly displaced by 180º with respect to each other, with respect to this axis.
Según otra característica, el centro del bobinado de medición está situado en un plano axial del toroide situado a 45º aproximadamente con respecto al plano axial denominado primero que contiene el centro del primer bobinado. According to another characteristic, the center of the measuring winding is located in an axial plane of the toroid located approximately 45 ° with respect to the axial plane called first containing the center of the first winding.
El dispositivo de protección diferencial está situado a la izquierda o a la derecha del dispositivo de corte de una fase y/o del neutro, aplicándose la regla de bobinado mencionada con anterioridad de la misma manera en las dos The differential protection device is located to the left or to the right of the one-phase and / or neutral cutting device, the above-mentioned winding rule being applied in the same way in both
35 disposiciones mencionadas si los bornes de salida están conectados eléctricamente a los mismos contactos. 35 arrangements mentioned if the output terminals are electrically connected to the same contacts.
Según otra característica, el aparato es un disyuntor diferencial, que comprende al menos un dispositivo de corte y/o de neutro, y un dispositivo de protección diferencial. According to another characteristic, the apparatus is a differential circuit breaker, comprising at least one cutting and / or neutral device, and a differential protection device.
Según otra característica, el aparato es un disyuntor diferencial bipolar modular. According to another characteristic, the apparatus is a modular bipolar differential circuit breaker.
Se mostrarán mejor otras ventajas y características de la invención en la descripción detallada que se ofrece a 40 continuación y hace referencia a los dibujos adjuntos que se dan únicamente a título de ejemplo, en los que: Other advantages and features of the invention will be better shown in the detailed description given below and refers to the attached drawings given by way of example only, in which:
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- la figura 1 es una vista en perspectiva, que ilustra de forma esquemática un disyuntor asociado a un módulo de protección diferencial según la técnica anterior; Figure 1 is a perspective view, schematically illustrating a circuit breaker associated with a differential protection module according to the prior art;
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- la figura 2 es una vista en perspectiva, que ilustra de forma esquemática dos módulos de corte respectivamente de fase y de neutro asociados a un módulo de protección diferencial, también según la técnica anterior, durante 45 el corte; Figure 2 is a perspective view, which schematically illustrates two cutting modules respectively phase and neutral associated with a differential protection module, also according to the prior art, during cutting;
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- la figura 3 es una vista similar a la figura 1, que ilustra un disyuntor asociado a un módulo de protección diferencia según una realización particular de la invención; Figure 3 is a view similar to Figure 1, illustrating a circuit breaker associated with a difference protection module according to a particular embodiment of the invention;
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- la figura 4 es una vista similar a las figuras 1 y 3, que ilustra un disyuntor asociado a un módulo de protección diferencial según otra realización de la invención; Figure 4 is a view similar to Figures 1 and 3, illustrating a circuit breaker associated with a differential protection module according to another embodiment of the invention;
50 -la figura 5 es una vista similar a la figura 2, según otra realización de la invención, durante el corte; Figure 5 is a view similar to Figure 2, according to another embodiment of the invention, during cutting;
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- la figura 6 es una vista parcial, que ilustra siguiendo un plano paralelo a la profundidad de los aparatos, la cámara de corte, los contactos principales, el toroide y sus bobinados; y Figure 6 is a partial view, which illustrates following a plane parallel to the depth of the apparatus, the cutting chamber, the main contacts, the toroid and its windings; Y
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- la figura 7 es una representación gráfica que ilustra en ordenadas, el par de apertura en (N.M) del contacto móvil en función de la posición angular en grados de una de las bobinas alrededor del eje del toroide. Figure 7 is a graphical representation illustrating in ordinates, the opening torque in (N.M) of the mobile contact as a function of the angular position in degrees of one of the coils around the axis of the toroid.
5 En las figuras 1, 3 y 4, se puede ver un disyuntor bipolar A acoplado por una 3 de sus caras laterales a un módulo de protección diferencial B, estando el conjunto destinado a montarse sobre un mismo soporte de montaje (no representado). Este disyuntor comprende dos módulos, respectivamente un módulo de corte de fase 1 denominado primero, y un módulo de corte de neutro 2, denominado segundo. Los bornes de salida del disyuntor A, 10, 11, para la técnica anterior y 14, 15 para el dispositivo según la invención, están conectados eléctricamente a los bornes 9 del 5 In Figures 1, 3 and 4, a bipolar circuit breaker A can be seen coupled by a 3 of its side faces to a differential protection module B, the assembly being mounted on the same mounting bracket (not shown). This circuit breaker comprises two modules, respectively a phase 1 cutting module called first, and a neutral cutting module 2, called second. The output terminals of circuit breaker A, 10, 11, for the prior art and 14, 15 for the device according to the invention, are electrically connected to terminals 9 of the
10 aparato de protección diferencial B tras el paso a través de un toroide 6 por unos conductores denominados primarios 7, 8, en lo que se refiere a la técnica anterior y 12, 13; 16, 17; y 18, 19 en lo que se refiere a la invención. 10 differential protection apparatus B after passing through a toroid 6 through conductors called primary 7, 8, as regards the prior art and 12, 13; 16, 17; and 18, 19 as regards the invention.
Este toroide 6 se extiende en el interior del módulo de protección diferencial siguiendo un plano paralelo a las caras laterales 3, 4, 5 de los módulos, extendiéndose su eje X en paralelo a la dirección longitudinal del soporte de fijación y a la dirección de alineación de los módulos. This toroid 6 extends inside the differential protection module following a plane parallel to the side faces 3, 4, 5 of the modules, extending its X axis parallel to the longitudinal direction of the fixing bracket and the alignment direction of the modules
15 De este modo, según la técnica anterior, tal como se representa en las figuras 1 y 2, los conductores denominados primarios 7, 8, uno de los cuales es un conductor de fase y el otro un conductor de neutro, se introducen en el interior del toroide 6 por su cara 6a situada en el lado del disyuntor A, a continuación dan la vuelta al alrededor del toroide antes de introducirse de nuevo dentro del toroide por el mismo lado que antes, luego los conductores atraviesan el toroide una segunda vez y vuelven a salir por el lado 6b de este opuesto al anterior, tras lo cual los Thus, according to the prior art, as shown in Figures 1 and 2, the conductors referred to as primary 7, 8, one of which is a phase conductor and the other a neutral conductor, are introduced into the inside the toroid 6 on its face 6a located on the side of the circuit breaker A, then turn around the toroid before re-entering the toroid on the same side as before, then the drivers cross the toroid a second time and they return to the side 6b of this opposite to the previous one, after which the
20 conductores se conectan a las zonas 9 del módulo diferencial B, estando dichas zonas 9 destinadas a recibir los bornes de salida (no representados) del módulo diferencial B. 20 conductors are connected to zones 9 of differential module B, said zones 9 being designed to receive the output terminals (not shown) of differential module B.
En esta realización de la técnica anterior, el conductor primario 8 proveniente del borne 11 del disyuntor A, situado a la izquierda en las figuras, atraviesa el toroide 6 en el sentido opuesto al de las agujas del reloj, mientras que el conductor primario 7 proveniente del borne 10, situado a la derecha del primero, atraviesa el toroide en el sentido de In this embodiment of the prior art, the primary conductor 8 from the terminal 11 of the circuit breaker A, located on the left in the figures, crosses the toroid 6 in the opposite direction to the clockwise, while the primary conductor 7 from of terminal 10, located to the right of the first, crosses the toroid in the sense of
25 las agujas del reloj. 25 clockwise.
Según esta realización, los hilos son lo más cortos posible y comprende un mínimo de pliegues. Los hilos no se cruzan entre los bornes 10, 11 y la salida del toroide 6. According to this embodiment, the threads are as short as possible and comprise a minimum of folds. The wires do not cross between terminals 10, 11 and the output of toroid 6.
Según las tres realizaciones de la invención que se ilustran respectivamente en las figuras 3, 4 y 5, el conductor primario 13, 17, 19 proveniente del borne 15, situado en el módulo de corte denominado segundo 12, se enrolla According to the three embodiments of the invention that are illustrated respectively in Figures 3, 4 and 5, the primary conductor 13, 17, 19 from the terminal 15, located in the cutting module called second 12, is wound
30 sobre el toroide 6 en el sentido de las agujas del reloj, mientras que el segundo conductor 12, 16, 18 proveniente del borne 14 del módulo de corte 1 denominado primero, se enrolla sobre el toroide 6 en el sentido contrario a las agujas del reloj. De este modo, según la invención, se ha invertido el sentido de giro alrededor del toroide 6 de los conductores primarios con respecto al sentido de giro de los conductores primarios correspondientes del aparato según la técnica anterior. 30 on the toroid 6 clockwise, while the second conductor 12, 16, 18 from the terminal 14 of the cutting module 1 called first, is wound on the toroid 6 counterclockwise watch. Thus, according to the invention, the direction of rotation around the toroid 6 of the primary conductors has been reversed with respect to the direction of rotation of the corresponding primary conductors of the apparatus according to the prior art.
35 Según la realización de la invención que se ilustra en la figura 3, los conductores primarios 12, 13 se introducen en el interior del toroide por la cara 6a del toroide 6 situado en el lado del disyuntor A, a continuación dan la vuelta alrededor del toroide, y luego vuelven a atravesar el toroide para volver a salir a continuación por la cara 6b opuesta a la situada en el lado del disyuntor. De este modo, en esta realización, los hilos se cruzan a la salida del toroide. Pero hay que señalar que estos hilos se podrían cruzar entre los bornes 14, 15 y la salida 6a del toroide. 35 According to the embodiment of the invention illustrated in Figure 3, the primary conductors 12, 13 are introduced inside the toroid through the face 6a of the toroid 6 located on the side of the circuit breaker A, then turn around the toroid, and then go through the toroid again to exit again on the face 6b opposite to the one located on the side of the circuit breaker. Thus, in this embodiment, the wires cross at the exit of the toroid. But it should be noted that these wires could be crossed between terminals 14, 15 and exit 6a of the toroid.
40 Según la realización de la invención que se ilustra en la figura 4, los conductores primarios 16, 17 se introducen en el interior del toroide 6 por su cara 6b situada en el lado opuesto al disyuntor A, a continuación dan la vuelta alrededor del toroide, y luego vuelven a atravesar el toroide para volver a salir de este por su cara 6a situada en el lado del disyuntor para conectarse en las zonas 9 del módulo de protección diferencial B. En esta realización, los hilos se doblan, pero no se cruzan, entre los bornes 14, 15 y la salida del toroide 6a. 40 According to the embodiment of the invention illustrated in Figure 4, the primary conductors 16, 17 are introduced inside the toroid 6 by its face 6b located on the side opposite the circuit breaker A, then turn around the toroid , and then cross the toroid again to exit it through its face 6a located on the side of the circuit breaker to connect in zones 9 of the differential protection module B. In this embodiment, the wires are bent, but do not cross , between terminals 14, 15 and the output of toroid 6a.
45 Según la realización de la figura 5, los conductores primarios 18, 19 se introducen dentro del toroide 6 por la cara 6b de este situado en el lado opuesto al disyuntor, a continuación atraviesan el toroide 6 y salen por la otra cara 6a, antes de ir a conectarse en las zonas 9 del módulo de protección diferencial. 45 According to the embodiment of Figure 5, the primary conductors 18, 19 are introduced into the toroid 6 by the face 6b thereof located on the side opposite the circuit breaker, then cross the toroid 6 and exit through the other side 6a, before to be connected in zones 9 of the differential protection module.
Según la invención y tal como se representa en la figura 6, el eje X del toroide está situado de forma sustancialmente perpendicular a la cámara de corte C. El primer bobinado 21 está situado sobre el toroide 6 de tal 50 modo que su centro 22 esté situado entre un primer plano Q axial del toroide 6, que pasa por el punto Y de separación de los contactos 23, 24 del disyuntor, y un segundo plano axial R del toroide que forma con el primer plano Q un ángulo α de prácticamente 45º. El centro 26 del segundo bobinado 25 (sin representar) se sitúa entonces en una posición diametralmente opuesta con respecto al centro 22 del primer bobinado 21, y el bobinado de medición (no representado) se encuentra en una posición desplazada del primer bobinado primario 21 y del segundo According to the invention and as depicted in Figure 6, the X axis of the toroid is located substantially perpendicular to the cutting chamber C. The first winding 21 is located on the toroid 6 such that its center 22 is located between a first axial plane Q of the toroid 6, which passes through the point Y of separation of the contacts 23, 24 of the circuit breaker, and a second axial plane R of the toroid that forms with the first plane Q an angle α of practically 45 °. The center 26 of the second winding 25 (not shown) is then placed in a diametrically opposite position with respect to the center 22 of the first winding 21, and the measuring winding (not shown) is in a displaced position of the first primary winding 21 and of the second
55 bobinado primario con un ángulo de prácticamente 90º. Según esta realización particular, este primer plano axial Q del toroide es un plano que atraviesa el aparato desde la nariz del aparato hacia el soporte de fijación y perpendicularmente a este soporte. 55 primary winding with an angle of practically 90º. According to this particular embodiment, this first axial plane Q of the toroid is a plane that crosses the apparatus from the nose of the apparatus towards the fixing support and perpendicularly to this support.
De este modo, según la invención, se ha situado uno 21 de los bobinados en una zona precisa frente al punto de separación de los contactos y se ha bobinado en un sentido de enrollamiento que permite generar un campo magnético lo que permite a la vez favorecer la fuerza electromagnética que actúa sobre el arco y que lo lleva hacia la cámara de corte, y también aumentar el par de apertura del contacto móvil. Thus, according to the invention, one 21 of the windings has been placed in a precise area in front of the point of separation of the contacts and has been wound in a winding direction that allows to generate a magnetic field which allows both to favor the electromagnetic force acting on the arc and leading it towards the cutting chamber, and also increasing the opening torque of the mobile contact.
5 De manera ventajosa, la cara 6a del toroide situada en el lado de disyuntor A está situada lo más cerca posible de la lámina 3 de separación entre el disyuntor A y el módulo de protección diferencial B, de tal modo que se reduzca todo lo posible la distancia entre los contactos y el toroide. Con el fin de aprovechar el entorno del toroide para optimizar la canalización de las líneas de campo magnético, se eliminará cualquier elemento metálico (de tipo blindaje) que pueda perturbar el campo magnético del toroide, y se colocará entre el toroide y el polo del disyuntor. En efecto, el 5 Advantageously, the face 6a of the toroid located on the side of circuit breaker A is located as close as possible to the separation sheet 3 between the circuit breaker A and the differential protection module B, so as to reduce as much as possible the distance between the contacts and the toroid. In order to take advantage of the environment of the toroid to optimize the channeling of the magnetic field lines, any metallic element (of armor type) that may disturb the magnetic field of the toroid will be removed, and placed between the toroid and the pole of the circuit breaker . In effect, the
10 conjunto de las piezas metálicas así como los conductores contribuyen a un cierre complejo de las líneas de campo magnético y, en particular, aquellas producidas por el bobinado del toroide. 10 set of the metal parts as well as the conductors contribute to a complex closure of the magnetic field lines and, in particular, those produced by the winding of the toroid.
De este modo, por medio de la invención, se genera una modificación de la fuerza de propulsión sobre el arco de corte en el sentido de su desplazamiento hacia la cámara de corte desde el momento en que se abren los contactos (en el cierre del arco), y a continuación durante su desplazamiento a la precámara y hasta la cámara de corte. Thus, by means of the invention, a modification of the propulsion force on the cutting arc is generated in the direction of its movement towards the cutting chamber from the moment the contacts are opened (at the closing of the arc ), and then during its movement to the pre-chamber and to the cutting chamber.
15 El disyuntor ya no corre el riesgo de que lo destruyan los efectos negativos del campo de bobinado del toroide sobre el arco durante los cortocircuitos. 15 The circuit breaker no longer runs the risk of being destroyed by the negative effects of the winding field of the toroid on the arc during short circuits.
En efecto, si de dispone el bobinado de la forma tradicional, tal como se ilustra en la figura 1, se aumenta la componente parásita lateral L de un factor 2 tal como se ilustra en la figura 2, lo que tiene como efecto reducir la componente de propulsión T. Indeed, if the winding is arranged in the traditional way, as illustrated in Figure 1, the lateral parasitic component L of a factor 2 is increased as illustrated in Figure 2, which has the effect of reducing the component propulsion T.
20 Si, por el contrario, se realiza un bobinado según la invención, en un sentido inverso con respecto al sentido industrial, se anula esta componente lateral L, y en consecuencia se incrementa la componente de propulsión T de la fuerza sobre el arco hacia la cámara de corte, alcanzándose su valor óptimo para una posición recomendada correspondiente a un ángulo máximo de 45º entre el primer plano axial R mencionado con anterioridad, tal como se ilustra en la figura 7 que representa una curva característica de la ganancia obtenida en el bobinado inverso según la 20 If, on the contrary, a winding according to the invention is carried out, in a reverse direction with respect to the industrial sense, this lateral component L is annulled, and consequently the propulsion component T of the force on the arc towards the arc is increased. cutting chamber, reaching its optimum value for a recommended position corresponding to a maximum angle of 45 ° between the first axial plane R mentioned above, as illustrated in Figure 7 representing a characteristic curve of the gain obtained in the reverse winding according to
25 invención, en función del ángulo entre los dos planos mencionados con anterioridad. En efecto, en esta figura, se puede ver que cuando se dispone el bobinado sobre la circunferencia del toroide en diferentes posiciones angulares con respecto a dicho primer plano axial del toroide, por pasos de 25º, positivos y negativos, se obtiene una curva que presenta un pico de par muy pronunciado entre 0 y 45º. Invention, depending on the angle between the two planes mentioned above. Indeed, in this figure, it can be seen that when the winding is arranged on the circumference of the toroid in different angular positions with respect to said first axial plane of the toroid, by 25 ° steps, positive and negative, a curve is obtained that presents a very pronounced peak peak between 0 and 45º.
Lo mismo sucede para el par de apertura que se ejerce sobre el contacto móvil que se multiplica por un factor 3 con The same is true for the opening torque that is exerted on the mobile contact that is multiplied by a factor 3 with
30 el bobinado inverso y una colocación de la primera bobina en la zona recomendada (ángulo comprendido entre 0 y 45º). 30 the reverse winding and a placement of the first coil in the recommended area (angle between 0 and 45 °).
De este modo, según la invención, el entorno del toroide se aprovecha para optimizar la canalización de las líneas de campo magnético con el fin de que estas produzcan efectos beneficiosos sobre el arco eléctrico y el contacto móvil. Thus, according to the invention, the environment of the toroid is used to optimize the channeling of the magnetic field lines so that they produce beneficial effects on the electric arc and the moving contact.
35 Por otra parte, el corte se mejora con respecto a una solución de un bloque diferencial equipado con un blindaje. 35 Moreover, the cut is improved with respect to a solution of a differential block equipped with a shield.
En efecto, los efectos de campo según la invención mejoran el corte, mientras que la solución con una pantalla solo lo restablece. Se obtiene una ganancia sobre el par de apertura del contacto móvil de un factor 3 y una anulación de la componente parásita lateral, siendo entonces la ganancia del 100 %. Indeed, the field effects according to the invention improve the cut, while the solution with a screen only restores it. A gain is obtained on the opening torque of the mobile contact of a factor 3 and a cancellation of the lateral parasitic component, then the gain is 100%.
Claims (12)
- 1.one.
- Aparato de protección eléctrica (A) que comprende la función de protección diferencial, comprendiendo dicho aparato eléctrico al menos un dispositivo de corte de una fase y/o del neutro (12) y un dispositivo de protección diferencial (B), encontrándose dichos dispositivos lateralmente yuxtapuestos y montados sobre un mismo soporte de montaje como un carril, comprendiendo cada dispositivo de corte dos contactos principales, estando adaptados dichos contactos principales (23, 24) para estar cerrados en un funcionamiento normal del aparato y adaptados para abrirse de tal modo que se interrumpa la corriente en caso de incidente en un circuito eléctrico, y una cámara de corte (C) hacia la cual se desplaza el arco desde el momento en que se separan los contactos, comprendiendo dicho dispositivo de protección diferencial un toroide (6) que se extiende en un plano que se extiende de forma sustancialmente perpendicular a la dirección de alineación de los dispositivos, siendo el eje del orificio del toroide paralelo al eje de alineación de los dispositivos, estando dicho toroide destinado a recibir un determinado número de bobinados denominados primarios (21) y un bobinado (25) denominado secundario de medición de la corriente de defecto, correspondiendo el número de bobinados primarios al número de dispositivos de corte eléctrico, formándose los bobinados primarios mediante el enrollamiento alrededor del toroide de conductores primarios (18, 19) que conectan cada uno un borne de salida de un dispositivo de corte con una zona de contacto del dispositivo de protección diferencial, caracterizado porque si se considera una dirección de observación definida por los tres planos sucesivos que se extienden de forma sustancialmente perpendicular al plano del toroide y al plano de fijación de los aparatos, comprendiendo dichos planos respectivamente de forma sucesiva el (los) contacto(s) móvil(es), el (los) contacto(s) fijo(s) y la cámara de corte, el (los) bobinado(s) sobre el toroide siguen la regla de bobinado que consiste en que el conductor primario (12, 16, 18) proveniente del borne de salida (14) conectado eléctricamente al contacto fijo del dispositivo de corte denominado primero (1), situado lo más cerca posible del dispositivo de protección diferencial, se enrolla alrededor del toroide (6) en el sentido inverso a las agujas del reloj, mientras que el conductor primario (13, 17, 19) proveniente del borne de salida (15) conectado eléctricamente al contacto fijo del dispositivo de corte (2) denominado segundo, situado al lado del dispositivo de corte denominado primero, en el lado opuesto al dispositivo de protección diferencial, se enrolla alrededor del toroide (6), en el sentido de las agujas del reloj, porque el orificio del toroide está situado frente a la lámina (3) que separa el dispositivo de corte denominado primero (1) del dispositivo de protección diferencial B, y frente a la precámara de corte C destinada a recibir el arco eléctrico, estando invertidos dichos sentidos de enrollamiento alrededor del toroide si el (los) borne(s) de salida está(n) conectado(s) eléctricamente al (a los) conductor(es) móvil(es), y porque el toroide (6) está situado en el interior del dispositivo de protección diferencial de tal modo que el centro (22) del primer bobinado (21) se encuentra entre un plano axial Q del toroide, siendo dicho primer plano sustancialmente paralelo a la dirección inicial de desplazamiento del arco y pasando por el punto Y de separación de los contactos principales (23, 24) de uno al menos de los dispositivos de corte, y un plano axial R, denominado segundo, del toroide, situado a 45º con respecto a este primer plano Q en el lado de la cámara de corte. Electrical protection apparatus (A) comprising the function of differential protection, said electrical apparatus comprising at least one cutting device and / or neutral (12) and a differential protection device (B), said devices being located laterally juxtaposed and mounted on the same mounting bracket as a rail, each cutting device comprising two main contacts, said main contacts (23, 24) being adapted to be closed in normal operation of the apparatus and adapted to open in such a way that interrupt the current in the event of an incident in an electrical circuit, and a cutting chamber (C) towards which the arc moves from the moment the contacts are separated, said differential protection device comprising a toroid (6) that is extends in a plane that extends substantially perpendicular to the direction of alignment of the devices, the axis being of the toroid orifice parallel to the alignment axis of the devices, said toroid being intended to receive a certain number of so-called primary windings (21) and a winding (25) called secondary of measurement of the fault current, corresponding the number of windings primary to the number of electrical cutting devices, the primary windings being formed by winding around the toroid of primary conductors (18, 19) that each connect an output terminal of a cutting device with a contact zone of the differential protection device , characterized in that if an observation direction defined by the three successive planes that extend substantially perpendicular to the plane of the toroid and the fixing plane of the apparatus is considered, said planes respectively comprising successively the contact (s) ) mobile (s), the fixed contact (s) and the cutting chamber, the bo The winding (s) on the toroid follow the winding rule that consists of the primary conductor (12, 16, 18) coming from the output terminal (14) electrically connected to the fixed contact of the cutting device called first (1), located as close as possible to the differential protection device, it is wound around the toroid (6) in a counterclockwise direction, while the primary conductor (13, 17, 19) from the electrically connected output terminal (15) the fixed contact of the cutting device (2) called second, located next to the cutting device called first, on the side opposite to the differential protection device, is wound around the toroid (6), clockwise , because the hole of the toroid is located in front of the sheet (3) that separates the cutting device called first (1) from the differential protection device B, and in front of the cutting chamber C intended for receiving r the electric arc, said winding directions being inverted around the toroid if the output terminal (s) is electrically connected to the mobile conductor (s), and because the toroid (6) is located inside the differential protection device such that the center (22) of the first winding (21) is between an axial plane Q of the toroid, said first plane being substantially parallel to the initial direction of displacement of the arc and passing through the point Y of separation of the main contacts (23, 24) of at least one of the cutting devices, and an axial plane R, called second, of the toroid, located at 45 ° with respect to this Close-up Q on the side of the cutting chamber.
- 2.2.
- Aparato de protección eléctrica según la reivindicación 1, caracterizado porque es un aparato modular, encontrándose cada dispositivo de corte (1, 2) y el dispositivo de protección diferencial B dispuestos cada uno dentro de un módulo separable o no de los demás módulos. Electrical protection apparatus according to claim 1, characterized in that it is a modular apparatus, each cutting device (1, 2) and the differential protection device B each being arranged within a module separable or not from the other modules.
- 3. 3.
- Aparato de protección eléctrica según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el toroide (6) está situado en el interior del dispositivo de protección diferencial B, de tal modo que el eje X del toroide (6) se extiende sustancialmente en paralelo a la dirección de alineación de los módulos. Electrical protection apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the toroid (6) is located inside the differential protection device B, such that the X-axis of the toroid (6) extends substantially parallel to the direction of alignment of the modules.
- 4. Four.
- Aparato de protección eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los puntos de separación Y de los contactos principales (23, 24), asociados respectivamente a los diferentes dispositivos de corte (1, 2), están situados en dicho plano denominado primero Q. Electrical protection apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the separation points Y of the main contacts (23, 24), associated respectively to the different cutting devices (1, 2), are located in said plane First called Q.
- 5. 5.
- Aparato de protección eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el número de dispositivos de corte eléctrico (1, 2) es dos y comprende un dispositivo de corte de fase y un dispositivo de corte de neutro. Electrical protection apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the number of electrical cutting devices (1, 2) is two and comprises a phase cutting device and a neutral cutting device.
- 6.6.
- Aparato de protección eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el número de módulos de corte eléctrico es dos y comprende un módulo de corte de fase y un módulo de corte de neutro. Electrical protection apparatus according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the number of electrical cutting modules is two and comprises a phase cutting module and a neutral cutting module.
- 7. 7.
- Aparato de protección eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el eje X del toroide (6) es sustancialmente perpendicular a las paredes laterales (3, 4, 5) de los módulos. Electrical protection apparatus according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the X axis of the toroid (6) is substantially perpendicular to the side walls (3, 4, 5) of the modules.
- 8. 8.
- Aparato de protección eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos dos bobinados (21, 25) conectados respectivamente a dos dispositivos de corte (1, 2), caracterizado porque el centro (26) del segundo bobinado (25) está situado en el lado opuesto al (22) del primer bobinado (21) con respecto al eje X del toroide (6), de tal modo que los dos bobinados estén desplazados angularmente en 180º uno respecto del otro, con respecto a este eje. Electrical protection apparatus according to any one of the preceding claims, comprising at least two windings (21, 25) connected respectively to two cutting devices (1, 2), characterized in that the center (26) of the second winding (25) is located on the side opposite (22) of the first winding (21) with respect to the X axis of the toroid (6), such that the two windings are angularly displaced 180 ° from each other, with respect to this axis.
- 9. 9.
- Aparato de protección eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el centro del bobinado de medición está situado en un plano axial del toroide situado a 45º aproximadamente con Electrical protection apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the center of the measuring winding is located in an axial plane of the toroid located at approximately 45 ° with
- 10. 10.
- Aparato de protección eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de protección diferencial está situado a la derecha o bien a la izquierda del dispositivo de corte de una fase y/o del neutro, aplicándose la regla de bobinado mencionada con anterioridad de la misma manera en las dos Electrical protection apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the differential protection device is located to the right or to the left of the one-phase and / or neutral cutting device, the winding rule mentioned above being applied in the same way in both
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