ES2590858T3 - Dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor que comprende una barra de torsión - Google Patents

Abstract

Dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor de alta o media tensión, que comprende al menos un contacto móvil, un árbol rígido (8) de impulsión que impulsa el contacto móvil, medios elásticos para impulsar el contacto móvil, una barra (2) de torsión para impulsar el árbol de impulsión, y un elemento de movimiento perdido, a través del cual la barra de torsión es capaz de aplicar un par al árbol de impulsión durante una primera parte de la apertura de los contactos, caracterizado porque la barra (2) de torsión está alojada en el interior del árbol (8) de impulsión, estando unido en rotación un primer extremo de la barra (2) de torsión a un anillo (10) del elemento de movimiento perdido, estando unido en rotación un segundo extremo (6) de la barra (2) de torsión al árbol (8) de impulsión, comprendiendo el dispositivo de accionamiento un solo árbol (8) de impulsión y una sola barra (2) de torsión.

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor que comprende una barra de torsion

La presente invencion se refiere a un dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor de alta o media tension.

El dispositivo de accionamiento comprende un contacto fijo y un contacto movil, un arbol de impulsion rigido que impulsa el contacto movil, medios elasticos para impulsar el contacto movil y una barra de torsion para impulsar el arbol de impulsion, siendo la barra de torsion capaz de deformarse en torsion a fin de ayudar a los medios elasticos durante una primera parte de la apertura de los contactos del disyuntor.

Los disyuntores dispuestos en las subestaciones aisladas al gas estan equipados con dispositivos de accionamiento. Estos dispositivos de accionamiento proporcionan la potencia y el par necesarios para abrir y para cerrar los contactos moviles del disyuntor. Los disyuntores utilizan ya sea mecanismos de accionamiento hidraulico, ya sea mecanismos de accionamiento neumatico o incluso mecanismos de resortes. La presente invencion se refiere a un mecanismo de resortes.

La presente invencion se ha desarrollado para ser utilizada preferentemente en conmutadores aislados al gas. Sin embargo, su aplicacion no esta limitada a los disyuntores aislados al gas. Tambien se puede aplicar a los disyuntores aislados al aire, tales como los disyuntores de tipo "tanque muerto" o "tanque vivo". Ademas, la presente invencion se aplica tambien tanto a los conmutadores destinados a ser utilizados en el interior como a los conmutadores destinados a ser utilizados en el exterior.

El documento GB 897370 describe un mecanismo de accionamiento con resortes que utiliza una combinacion de un primer resorte y un resorte de torsion. Comprende un ciguenal conectado al resorte, a un mecanismo de acoplamiento de movimiento perdido y un contacto. El resorte de torsion esta conectado al ciguenal mediante una varilla de conexion, por un eje del ciguenal y engranajes conicos y por el acoplamiento de movimiento perdido.

Cuando el resorte de torsion se destensa, cierra el contacto y carga el resorte. Para facilitar la apertura del contacto, el acoplamiento de movimiento perdido desacopla mecanicamente el primer resorte del resorte de torsion. El ciguenal puede entonces abrir el contacto sin transferir movimiento al resorte de torsion. En otras palabras, este dispositivo comprende dos resortes separados para la apertura y para el cierre del contacto. Uno de estos resortes ayuda a la operacion de apertura de un contacto, mientras que el otro resorte proporciona la energia necesaria para el cierre de este contacto. En otras palabras, los dos resortes no accionan juntos el contacto movil. Por lo tanto, el dispositivo descrito en este documento no describe resorte combinado, destinado a obtener una curva optima de la energia o del par en funcion de la distancia entre los contactos de un disyuntor. Ademas, el resorte de torsion mostrado en este documento es un resorte helicoidal. Este tipo de resorte no esta optimizado desde el punto de vista de la compacidad, ya que tiene una carcasa que esta separada del ciguenal y del acoplamiento de movimiento perdido. El resorte de torsion esta conectado mecanicamente al acoplamiento de movimiento perdido por medio de dos ruedas conicas. En otras palabras, este dispositivo comprende un numero elevado de piezas. Desde un punto de vista tecnico, es compleja de realizar.

Tambien se conoce (documento GB 696142) un dispositivo en el que las barras de torsion de acero ayudan a la separacion de los contactos dentro de un disyuntor. En este dispositivo, las barras de torsion aplican su par maximo en el inicio de la operacion de apertura. El dispositivo descrito comprende dos barras de torsion que estan dispuestos simetricamente con respecto a una palanca de torsion elastica. Esta ultima se utiliza para cargar y para descargar las barras de torsion de acero y esta dispuesta entre dos palancas de elevacion de contacto. Durante la parte inicial de la operacion de apertura, las barras de torsion de acero aplican un par suplementario a traves de las palancas de elevacion de contacto. Por lo tanto, se separan los contactos moviles del disyuntor.

Cada barra de torsion esta rodeada coaxialmente por un tubo de torsion. Las barras de torsion y los tubos de torsion pueden ser deformados elasticamente en torsion por medio de la palanca de resorte de torsion. Para este proposito, cada tubo de torsion es inmovilizado en rotacion con respecto a la palanca de resorte de torsion. Ademas, cada barra de torsion es inmovilizada en rotacion en su extremo distal con respecto al tubo de torsion que lo rodea.

Cuando una barra de torsion es puesta en tension por la palanca de resorte de torsion, transmite en su extremo distal una parte del par al tubo de torsion. En consecuencia, el resorte de torsion es puesto en tension entre su extremo distal y el elemento de soporte con respecto al que es inmovilizado en rotacion. Este dispositivo comprende dos barras de torsion y dos tubos de torsion. Por lo tanto, comprende un numero elevado de componentes, lo que disminuye la fiabilidad. La fiabilidad es de suma importancia para los dispositivos de accionamiento de resorte. Cada componente suplementario representa un riesgo suplementario de averia.

Ademas, los tubos de torsion y las barras de torsion actuan como un resorte de torsion de material compuesto. Los resortes deben ser inmovilizados en rotacion en tres lugares:

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

- el resorte de torsion debe ser inmovilizado en rotacion con respecto al elemento de soporte;

- cada barra de torsion es inmovilizada en rotacion en su extremo distal con respecto al tubo de torsion;

- finalmente, cada barra de torsion es inmovilizada en rotacion con respecto a una palanca de resorte de torsion.

Hay dos dispositivos de resortes de torsion compuestos, lo que se traduce por la presencia de seis inmovilizaciones en rotacion entre los elementos puestos bajo tension en torsion. Dado que cada uno de estos seis elementos es susceptible de una averia, el riesgo de defecto es elevado. El documento US 4302646 describe un mecanismo de accionamiento de los contactos de un disyuntor que comprende una barra de torsion para impulsar un arbol rigido de impulsion. La barra de torsion esta alojada en el interior del arbol de impulsion.

Tambien se conoce un elemento de movimiento perdido que actua como un freno (documento JP 10241510). Un cuerpo cilindrico giratorio esta rodeado por un cilindro anular. El cilindro anular comprende una pluralidad de orificios a lo largo de su perimetro exterior. Un juego en forma de arco circular esta provisto en el interior del cilindro anular. Este ultimo presenta la forma de un sector. Un piston montado en el exterior del cuerpo giratorio cilindrico entra en el juego de arco cilindrico circular. Los orificios facilitan la evacuacion de un flujo de fluido del juego en forma de arco circular hacia el exterior del cilindro anular.

Cuando el cuerpo giratorio cilindrico gira en el sentido contrario a la agujas del reloj, el piston expulsa el fluido fuera del juego en forma de arco circular por los orificios. Los orificios son de diametro calibrado de tal forma que el flujo de fluido que se sale fuera del juego en forma de arco circular es limitado. Por lo tanto, el piston y el cuerpo giratorio no pueden desplazarse mas que a una velocidad limitada de tal manera que el dispositivo actua como un freno. Este dispositivo necesita un recipiente que reciba el fluido de trabajo. Por otra parte, el hecho de que el dispositivo actue como un freno no permite alcanzar una velocidad maxima entre los contactos fijo y movil de un disyuntor.

La presente invencion resuelve el problema que consiste en desarrollar un dispositivo de accionamiento de los contactos para un disyuntor de dos ciclos. Los disyuntores de circuito de alta tension en las redes a 60 hertzios a menudo son necesarios para purgar un defecto dentro de los dos ciclos, de manera que su tiempo de ruptura este limitado a 33,3 ms. Con el fin de purgar con exito un defecto de 60 hertzios, la velocidad relativa de los contactos dentro del disyuntor debe ser maximizada.

Mas precisamente, la velocidad relativa entre los contactos del interior de un disyuntor en el momento de la separacion de los contactos es crucial para la extincion de un arco electrico que se produce entre los contactos. La presente invencion tiene asi como objetivo optimizar la velocidad relativa entre un contacto fijo y un contacto movil en el momento de la separacion de los contactos.

La presente invencion tambien tiene como objetivo un dispositivo de accionamiento de los contactos que minimiza la energia almacenada en sus resortes. En otras palabras, la energia y el par para cualquier posicion relativa de los contactos fijo y movil de un disyuntor deberan estar lo mas cerca posible a la curva ideal. El optimo de esta curva de la energia con respecto a la distancia entre los contactos es determinado por el objetivo de extinguir el arco.

De acuerdo con otra caracteristica, el dispositivo de accionamiento tambien tiene que ser compacto. Por tanto, otro problema que esta en la base de la invencion es proponer un dispositivo de accionamiento cuyas dimensiones son minimizadas.

Estos objetivos se consiguen, conforme a la invencion, por el hecho de que la barra de torsion esta alojada dentro del arbol de impulsion, un primer extremo de la barra de torsion esta unido en rotacion al arbol de impulsion, un segundo extremo de la barra de torsion esta unido en rotacion a un anillo, siendo el arbol de impulsion y la barra de torsion unicos.

Gracias a estas caracteristicas, el dispositivo no comprende mas que una unica barra de torsion, a diferencia del dispositivo descrito en el documento GB 696142. El numero de piezas se reduce por lo tanto y por consiguiente se reduce la complejidad del sistema. Ademas, la barra de torsion es inmovilizada en rotacion en cada uno de sus extremos, lo que conduce a dos inmovilizaciones en rotacion, por oposicion a las seis inmovilizaciones en rotacion del documento GB 696142. Ademas, puesto que la barra de torsion esta alojada dentro del arbol de impulsion, se reduce el volumen fisico del dispositivo. Se obtiene por lo tanto un dispositivo de accionamiento compacto. Preferentemente, los medios elasticos estan constituidos por al menos un resorte helicoidal.

De acuerdo con la invencion, el dispositivo de accionamiento comprende un elemento de movimiento perdido, a traves del cual la barra de torsion es capaz de aplicar un par en el arbol de impulsion durante una primera parte de la apertura de contacto. Ventajosamente, el elemento perdido esta constituido por dos topes y dicho anillo, dos pistones espaciados angularmente uno del otro y solidario al anillo, siendo los pistones capaces de hacer tope contra los topes en el transcurso de la rotacion del arbol.

En una realizacion particular, el dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invencion comprende una palanca

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

capaz de ejercer una traccion sobre una cadena, lo que comprime el resorte helicoidal.

Otras caracteristicas y ventajas de la invencion resultaran evidentes de la lectura de la siguiente descripcion, de un ejemplo de realizacion dado a titulo ilustrativo con referencia a las figuras adjuntas. En estas figuras:

- la figura 1 es una vista en perspectiva, parcialmente en corte, de un dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor conforme a la presente invencion;

- la figura 2 es una vista en perspectiva, desde otro angulo del dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor representado en la figura 1;

- la figura 3 es una curva que representa el par de accionamiento de los contactos en funcion de la posicion angular del arbol de impulsion.

Se ha representado en la figura 1 un dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor de alta o media tension. Comprende una barra 2 de torsion. La barra 2 de torsion comprende una parte central de diametro mas pequeno, unos extremos primero y segundo 4, 6 de diametro mas grande. La barra 2 de torsion esta alojada dentro de un arbol 8 de impulsion. El segundo extremo 6 de la barra 2 de torsion es inmovilizado en rotacion con respecto al arbol 8 de impulsion, por ejemplo por medio de acanaladuras o estrias. Otros medios de inmovilizacion en rotacion se pueden utilizar, por ejemplo una clavija o pasador. En su primer extremo 4, la barra de torsion es inmovilizada en rotacion con respecto a un anillo 10.

La barra 2 de torsion y el arbol 8 de impulsion son coaxiales a un eje 12 representado en trazo mixto.

El primer extremo 4 de la barra de torsion asi como su parte central pueden girar dentro del arbol 8 de impulsion. La barra 2 de torsion puede deformarse en torsion. Por el contrario, el arbol 8 de impulsion es rigido. No se deforma en torsion. Sin embargo, puede girar alrededor de su eje longitudinal 12.

En el primer extremo 4 de la barra 2 de torsion, el juego entre la barra de torsion y el arbol 8 de impulsion se reduce al minimo. Esta disposicion tiene por objeto evitar el movimiento del primer extremo 4 de la barra de torsion que podria ser perpendicular al eje 12 de rotacion del arbol 8 de impulsion. En otras palabras, el primer extremo 4 de la barra de torsion solamente puede girar alrededor del eje 12 de rotacion.

Se ha representado en la figura 2 el elemento de movimiento perdido. Esta constituido por dos elementos 14 y 16 de parada y el anillo 10 que comprende dos pistones 18 y 20. Preferentemente, los pistones 18 y 20 se forman en una sola pieza con el anillo 10. Los elementos 14, 16 de tope, asi como los pistones 18, 20 estan dispuestos simetricamente con respecto al eje 12 de rotacion. Conforme a la invencion, el anillo 10 esta unido en rotacion con el primer extremo 4 de la barra 2 de torsion. Por consiguiente, los pistones 18 y 20 tambien estan unidos en rotacion con respecto a la barra 2 de torsion. La rotacion en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj de los pistones 18, 20 y el anillo 10 esta limitada por los topes y elementos 14, 16 de tope. Los elementos 14, 16 de tope estan unidos rigidamente a la carcasa del dispositivo de accionamiento de los contactos y no se desplazan. Cuando los pistones 18, 20 estan en su posicion representa en la figura 2, sus superficies radiales entran en contacto con las superficies radiales de los elementos 14, 16 de tope.

Con referencia de nuevo a la figura 1, la referencia 22 denota una palanca. Esta palanca esta conectada de manera no pivotante al arbol 8 de impulsion. Cuando la palanca 22 gira, el arbol 8 de impulsion y el segundo extremo 6 de la barra 2 de torsion giran en la misma direccion. Dos cojinetes 24, por ejemplo cestas de bolas, facilitan el movimiento de rotacion del conjunto por encima con respecto a la carcasa del dispositivo de accionamiento.

Con referencia ahora a la figura 2 el dispositivo de accionamiento comprende una carcasa 26 con un resorte. Un extremo del resorte se fija a una varilla 28. El otro extremo de la varilla 28 se fija a una cadena 30. La cadena 30 corre sobre dos rodillos 32 y 34 moviles en rotacion. El otro extremo de la cadena, es decir el que no esta fijado a la varilla 28, designado por la referencia 36, se fija a una guia 38.

La posicion de los pistones 18 y 20 con respecto a los elementos 14 y 16 de tope tal como los representados en la figura 2, indican que ni la barra 2 de torsion ni el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26 son cargados. Para cargar la barra 2 de torsion y el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26, la palanca 22 y el arbol 8 de impulsion son girados en sentido contrario a las agujas del reloj. La palanca 22 tira del extremo superior de la cadena 30 hacia la derecha (de acuerdo con la figura 2) comprimiendo asi el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26.

Simultaneamente, los pistones 18 y 20 giran en sentido contrario a las agujas del reloj. Continuan su movimiento de rotacion hasta que sus superficies radiales entran en contacto con los elementos 14 y 16 de tope. Una vez que los pistones 18 y 20 han alcanzado su posicion final, ya no pueden continuar su movimiento de rotacion. La palanca 22 y el arbol 8 de impulsion continuan, en lo que a ellos se refiere, su rotacion en el sentido contrario a las agujas del reloj. El primer extremo 4 de la barra 2 de torsion esta ahora bloqueado por la aplicacion entre los pistones 18 y 20 y los elementos 14 y 16 de tope.

5

10

15

20

25

30

35

En consecuencia, la continuacion de la rotacion en el sentido de las agujas del reloj del segundo extremo 6 de la barra 2 de torsion deforma la barra 2 de torsion en rotacion. En otras palabras, la barra 2 de torsion es cargada. Cuando los pistones 18 y 20 entran en contacto con los elementos 14 y 16 de tope, por lo general la palanca continua su rotacion de un angulo de 10° a 40°, hasta que la barra de torsion este completamente cargada.

La barra 2 de torsion y el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26 deben descargarse para que el mecanismo de accionamiento accione los contactos moviles de un disyuntor. Cuando esto ocurre, la palanca 22 gira en el sentido de las agujas del reloj. Mientras los pistones 18 y 20 estan en contacto con los elementos 14 y 16 de tope, la barra 2 de torsion aplica un par suplementario al arbol 8 de impulsion. Despues de una rotacion comprendida entre 10° y 40°, los pistones 18 y 20 ya no estan en contacto con los elementos 14 y 16 de tope. La barra 2 de torsion ya no impulsa el arbol 8 de impulsion. Solo el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26 continua para proporcionar un par.

Se ha representado en la figura 3 una curva del par en funcion de la posicion angular del arbol de impulsion. La curva 40 representa el par adicional de la barra 2 de torsion. Conforme a la figura 3, la barra de torsion proporciona un par adicional para las posiciones angulares del arbol de impulsion comprendidas entre 0° y 20°. Este rango cubre la posicion angular del arbol 8 de impulsion en la que los contactos dentro del disyuntor aceleran. Asi, la invencion resuelve el problema que consiste en optimizar la velocidad relativa entre los contactos de un disyuntor en el instante de la separacion de los contactos, como se explico anteriormente. En el ejemplo dado, la barra 2 de torsion no proporciona par adicional para las posiciones de arbol 8 de impulsion situado mas alla de 20°.

La curva 42 representa el par suministrado por el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26 solamente. En oposicion al par suministrado por la barra de torsion, el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26 proporciona un par sobre el rango completo de la posicion angular del arbol 8 de impulsion. En otras palabras, la curva del par suministrado por el resorte helicoidal contenido en la carcasa 26 en funcion de la posicion angular del arbol 2 impulsion es una curva continua entre 0° y 60°. La curva 44 da el total de las contribuciones del resorte helicoidal contenido en la carcasa 26 y la barra 2 de torsion. Debido al par proporcionado por la barra 2 de torsion, la curva presenta una pendiente mas pronunciada para las posiciones angulares comprendidas entre 0° y 20° que para las posiciones angulares situadas mas alla de 20°. Este par total esta cerca de la curva optima de par en funcion de la distancia entre los contactos del disyuntor. La parte inferior de la curva 42 se superpone a la curva 44 de tal manera que no se distingue en la figura 3.

En consecuencia, la presente invencion propone un dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor de alta o media tension que presenta una eficacia mejorada. La barra 2 de torsion proporciona un par adicional, solo al principio de una operacion de apertura, y se puede reducir el par proporcionado por el resorte helicoidal alojado en la carcasa 26. En consecuencia, la energia total almacenada en el dispositivo de accionamiento puede ser inferior hasta un 50% con respecto a una solucion sin barra de torsion.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES

   1. - Dispositivo de accionamiento de los contactos de un disyuntor de alta o media tension, que comprende al menos un contacto movil, un arbol rigido (8) de impulsion que impulsa el contacto movil, medios elasticos para impulsar el

   5 contacto movil, una barra (2) de torsion para impulsar el arbol de impulsion, y un elemento de movimiento perdido, a traves del cual la barra de torsion es capaz de aplicar un par al arbol de impulsion durante una primera parte de la apertura de los contactos, caracterizado porque la barra (2) de torsion esta alojada en el interior del arbol (8) de impulsion, estando unido en rotacion un primer extremo de la barra (2) de torsion a un anillo (10) del elemento de movimiento perdido, estando unido en rotacion un segundo extremo (6) de la barra (2) de torsion al arbol (8) de 10 impulsion, comprendiendo el dispositivo de accionamiento un solo arbol (8) de impulsion y una sola barra (2) de torsion.
2. 2. - Dispositivo de accionamiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque los medios elasticos estan constituidos por al menos un resorte helicoidal.

   15
3. 3. - Dispositivo de accionamiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizado porque el elemento de movimiento perdido esta constituido por dos elementos (14, 16) de tope y dicho anillo (10), dos pistones (18, 20) angularmente espaciados entre si y solidarios al anillo (10), siendo los pistones (18 y 20) capaces de hacer tope contra los elementos (14, 16) de tope en el transcurso de la rotacion del arbol (8) de impulsion.

   20
4. 4. - Dispositivo de accionamiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende una palanca (22) capaz de ejercer una traccion en una cadena (30), lo que comprime el resorte helicoidal.