ES2636771T3

ES2636771T3 - Actuador para un disyuntor

Info

Publication number: ES2636771T3
Application number: ES11006096.9T
Authority: ES
Inventors: Christian Reuber; Günther MECHLER; Ryan Chladny; Gregor Stengel; Jeroen Derkx
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2017-10-09
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: US20140139964A1; CN103703535A; WO2013013984A1; EP2551881B1; CN103703535B; EP2551881A1

Abstract

Método para transmitir un actuador (12) de un disyuntor (10), y dicho método comprende las etapas de: suministrar una bobina (48) del actuador (12) con un primer voltaje (60), de manera que la bobina (48) genera un campo magnético que causa que un inducido (32) se mueva con respecto a un estator (40) del actuador desde una posición cerrada a una posición abierta, caracterizado por el hecho de que además comprende: suministrar la bobina (48) con un segundo voltaje (62) de polaridad inversa con respecto al primer voltaje (60) mientras el inducido (32) se mueve en relación al estator (40) de manera que la bobina (48) genera un campo magnético inverso que desacelera el movimiento relativo del estator (40) y el inducido (32).

Description

DESCRIPCION

Actuador para un disyuntor CAMPO DE LA INVENCION

[0001] La invencion se refiere al campo de disyuntores de alta potencia. En particular, la invention se refiere a un 5 metodo para transmitir el movimiento terminal de un disyuntor, de modo que se proporciona un actuador para el

funcionamiento de un disyuntor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

[0002] Un disyuntor automatico normalmente comprende una camara de conmutacion donde dos terminales estan conectados o desconectados para abrir y cerrar un trayecto electrico entre los dos terminales, y un

10 actuador que se usa para generar un movimiento relativo de los dos terminales.

[0003] Por ejemplo, un actuador para generar un movimiento lineal puede comprender un inducido y un estator que se adaptan para moverse el uno respecto al otro y una bobina donde se puede inducir un campo magnetico que provoca el movimiento del estator y el inducido desde una position cerrada a una position abierta o desde una posicion abierta a una posicion cerrada.

15 [0004] El inducido se acelera en relation con el estator del actuador, si tiene que moverse desde la posicion

cerrada a la posicion abierta. El movimiento para, cuando el inducido golpea los componentes mecanicos del estator que limitan su movimiento en la posicion abierta. Debido a la parada brusca de los componentes en movimiento del actuador, los componentes del actuador se someten a una gran tension mecanica. Adicionalmente, una vez el inducido alcanza la posicion final en relacion al estator, puede tener una alta energia 20 cinetica y la colision con la estructura fija puede causar un rebote mecanico segun las propiedades estructurales del bastidor del dispositivo.

[0005] Este efecto de rebote puede generar un sobredesplazamiento y/o un retroceso de los componentes del actuador, por ejemplo, del estator y el inducido, al igual que del terminal movil del disyuntor. Esto puede degradar las propiedades de conmutacion del disyuntor. La US 5,633,779 explica un circuito de control con rele y un

25 metodo para controlar un rele con una bobina, para su uso, en particular, en la operation de un circuito de un dispositivo de iluminacion con una lampara HID. El circuito de control con rele tiene una entrada para recibir una senal de voltaje de control y un elemento de almacenamiento de voltaje conectado a traves de la entrada. El elemento de almacenamiento de voltaje desarrolla un nivel de voltaje en funcion del tiempo en respuesta a la senal de voltaje de control. Un circuito con tiristor, un elemento de conmutacion y la bobina del rele forman un 30 circuito de serie que se conecta en paralelo al elemento de almacenamiento de voltaje. Un controlador del conmutador se conecta en paralelo al elemento de almacenamiento de voltaje y se conecta tambien al elemento de conmutacion. En respuesta a que el voltaje de control se reciba en dicha entrada, el controlador del conmutador activa el elemento de conmutacion a un estado conductivo en un primer nivel de voltaje a traves del elemento de almacenamiento de voltaje y el tiristor cambia de un estado no conductivo a un estado conductivo 35 en un segundo nivel de voltaje a traves del elemento de almacenamiento de voltaje, siendo el primer nivel de voltaje menor que el segundo nivel de voltaje. En respuesta a quitar el voltaje de control de la entrada, el controlador del conmutador activa el elemento de conmutacion a un estado no conductivo a un tercer nivel de voltaje a traves del elemento de almacenamiento de voltaje, por lo que cambia el tiristor del estado conductivo al estado no conductivo del mismo, siendo el tercer nivel de voltaje menor que el segundo nivel de voltaje. El rele 40 se activa en el segundo nivel de voltaje y se desconecta en el tercer nivel de voltaje.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

[0006] Puede ser un objetivo de la invencion proporcionar un disyuntor con propiedades conmutativas bien definidas.

[0007] Este objetivo se puede conseguir mediante el contenido de las reivindicaciones independientes. Otros 45 ejemplos de formas de realization resultan evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes y la

descripcion a continuacion.

[0008] Un primer aspecto de la invencion se refiere a un metodo para conducir los terminales de un disyuntor el uno respecto al otro, y asi proporcionar un actuador de un disyuntor. En particular, el disyuntor puede ser un disyuntor de media tension, donde el voltaje medio puede ser un voltaje entre 1 kV y 50 kV.

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[0009] Segun una forma de realizacion de la invencion, el metodo comprende las siguientes fases: suministrar una bobina del actuador con un primer voltaje, de manera que la bobina genera un campo magnetico que directa o indirectamente causa que un inducido del actuador se empiece a mover con respecto a un estator del actuador desde una posicion cerrada del actuador a una posicion abierta del actuador. El metodo comprende ademas la fase de: suministrar la bobina con un segundo voltaje de polaridad inversa con respecto al primer voltaje, mientras el inducido se mueve relativamente al estator, de manera que la bobina genera un campo magnetico inverso que desacelera el movimiento del inducido relativamente al estator.

[0010] En otras palabras, durante el proceso de apertura del actuador, la polaridad del suministro de energia CC, es decir el primer voltaje, se puede invertir para conseguir un efecto de deceleration antes del impacto del inducido sobre el estator en la posicion abierta. Dado que el inducido se puede desacelerar con respecto al estator, este tiene una energia cinetica inferior en comparacion con la situation en la que no se desacelera, y de esta manera, se puede reducir la energia que tiene que ser absorbida por los otros componentes del actuador y/o el disyuntor. Debido a esto, se puede reducir el efecto de rebote, en particular, de manera que se alcanza un valor de sobredesplazamiento y de retroceso bien definidos del actuador. Para limitar la deceleracion del inducido de manera que el inducido no pare su movimiento antes de llegar a la posicion cerrada, el segundo voltaje se puede desconectar despues de un determinado periodo de tiempo o se puede aplicar un tercer voltaje durante un tercer periodo de tiempo y luego el voltaje se puede desconectar.

[0011] Hay diferentes alternativas sobre como la bobina puede mover el inducido relativamente al estator. Una primera posibilidad es que la bobina induzca un campo magnetico en el estator y/o el inducido que contrarresta otro campo magnetico, por ejemplo, generado por un iman permanente, lo cual causa una fuerza que separa el estator del inducido.

[0012] Otra posibilidad es que el actuador comprenda un iman permanente que genera un campo magnetico, que genera una fuerza que arrastra el inducido en la posicion cerrada, y un resorte que produce una contrafuerza a la fuerza magnetica. El resorte y el iman permanente se eligen de manera que la fuerza magnetica es mayor que la fuerza del resorte, si el actuador se mantiene en la posicion cerrada. Con tal disposition, la bobina puede generar un campo magnetico que contrarresta el campo magnetico del iman permanente y ello reduce el campo magnetico general de manera que la fuerza magnetica es menor que la fuerza del resorte. En general esto conlleva que una fuerza total cause que el inducido se aparte de la posicion cerrada. En esta situacion, el campo magnetico de la bobina puede indirectamente causar el movimiento del inducido en relation al estator.

[0013] Segun una forma de realizacion de la invencion, el primer voltaje se aplica durante un primer periodo de tiempo y el segundo voltaje se aplica durante un segundo periodo de tiempo. Dichos voltajes se pueden producir con un circuito muy simple que se usa para conectar la bobina con una fuente de corriente CC constante.

[0014] Segun otra forma de realizacion de la invencion, el segundo voltaje tiene la polaridad negativa del primer voltaje. En este caso, el circuito se puede construir de manera muy simple, ya que la bobina solo tiene que conectarse en una primera direction a la fuente de voltaje para suministrar el primer voltaje y en la direction opuesta para suministrar el segundo voltaje.

[0015] Segun otra forma de realizacion de la invencion, el segundo voltaje se puede desconectar despues de un determinado periodo de tiempo o se puede aplicar un tercer voltaje con la misma polaridad que el primer voltaje durante un determinado periodo de tiempo para limitar la deceleracion.

[0016] Segun una forma de realizacion de la invencion, el primer voltaje se suministra a la bobina durante un primer periodo de tiempo, despues de lo cual el segundo voltaje se suministra a la bobina durante un segundo periodo de tiempo. Despues del segundo periodo de tiempo, el segundo voltaje se puede desconectar, por ejemplo, establecer en 0, o se puede aplicar un tercer voltaje con la misma polaridad que el primer voltaje. Se tiene que entender que la conmutacion del voltaje al tercer voltaje o a 0 puede tener lugar antes de que el estator y el inducido alcancen la posicion abierta del actuador. Con el primer periodo de tiempo, se puede establecer la longitud del periodo de aceleracion del movimiento. Ademas, con el segundo periodo de tiempo, se puede establecer la longitud del periodo de deceleracion del movimiento. De esta manera, el primer periodo de tiempo y el segundo periodo de tiempo se pueden elegir de manera que el movimiento del estator y el inducido el uno respecto al otro se optimiza respecto a los objetos especificos.

[0017] Segun una forma de realizacion de la invencion, el primer voltaje, el segundo voltaje, el primer periodo de tiempo y el segundo periodo de tiempo son optimizados, de manera que la velocidad de movimiento del inducido se aproxima a cero, cuando el inducido esta aproximandose a la posicion abierta. En este caso, tambien la energia cinetica del inducido se aproxima a cero, cuando ambos componentes se aproximan a la posicion abierta. De esta manera, puede casi no haber tension mecanica en los componentes del actuador y/o efecto de rebote.

[0018] Segun una forma de realization de la invention, el primer voltaje, el segundo voltaje, el primer periodo de tiempo y el segundo periodo de tiempo son optimizados de manera que se minimiza el tiempo del movimiento durante el cual el estator y el inducido estan en movimiento. Esta optimization se puede hacer bajo la condition de que la velocidad de movimiento del inducido cuando llega a la position abierta no sea mayor que un valor 5 predefinido. En esta situation, puede haber un pequeno efecto de rebote, pero el disyuntor puede conmutar mas rapido que en una situacion en la que no hay casi efecto de rebote. Por cuestiones de fiabilidad, otra condicion podria ser que la velocidad del inducido cuando se aproxima a la posicion abierta no sea menor que un valor predefinido para prevenir la situacion de que fuerzas inesperadas de friction paren el movimiento antes de que se alcance la posicion abierta.

10 [0019] Sin embargo, puede ser posible tambien, que los periodos de tiempo anteriormente mencionados se

optimicen de tal manera que la velocidad de movimiento justo antes de alcanzar la posicion abierta se ajuste a un valor bien definido y el tiempo de movimiento se minimice al mismo tiempo. Tambien es posible, que el primer voltaje y el segundo voltaje sean funciones a lo largo del tiempo, de una fuente de corriente CC, mientras que los valores de la segunda funcion tienen el signo opuesto a la primera funcion, y que, con estas funciones de voltaje, 15 el primer periodo de tiempo y el segundo periodo de tiempo se optimizan de las formas anteriormente mencionadas. Por ejemplo, si la fuente de corriente CC es un condensador cargado, el valor absoluto de la funcion de voltaje se reducira a lo largo del tiempo. Los voltajes aplicados a la bobina pueden ser modulados por ancho de pulsos. Otro aspecto de la invencion se refiere a un actuador para un disyuntor.

[0020] Segun una forma de realizacion de la invencion, el actuador se describe en la revindication 7. Por 20 ejemplo, el actuador puede comprender un controlador que se adapta para ejecutar el metodo tal y como se

describe anteriormente y a continuation. Por ejemplo, el circuito de conmutacion puede comprender conmutadores, por ejemplo, conmutadores semiconductores, que se adaptan para conectar la bobina a la fuente de voltaje en dos direcciones. Despues de que el controlador haya recibido una senal de conmutacion, el controlador puede abrir los conmutadores del circuito de conmutacion de manera que, durante un primer periodo 25 de tiempo, la bobina se conecta con la fuente de voltaje en una primera direction. Cuando ha transcurrido el primer periodo de tiempo, el controlador puede conmutar los conmutadores del circuito de conmutacion de tal manera que la bobina se conecta con la fuente de voltaje en la otra direccion, de manera que el voltaje inverso se suministra a la bobina. Al final del segundo periodo de tiempo, el controlador puede conmutar los conmutadores del circuito de conmutacion de manera que la bobina se desconecta de la fuente de voltaje, de 30 manera que no se suministra ningun voltaje a la bobina. De esta manera, el controlador puede ejecutar el metodo tal y como se describe anteriormente y a continuacion, y un actuador con dicho controlador se puede adaptar para llevar a cabo tal metodo.

[0021] Como ya se ha dicho, el actuador se puede construir de manera que la bobina provoque directamente el movimiento del inducido en relation al estator. Sin embargo, puede ser posible tambien que la bobina provoque

35 el movimiento en una via indirecta como se explica arriba.

[0022] Segun una forma de realizacion de la invencion, el actuador comprende un iman permanente para generar una fuerza en una direccion de cierre del inducido en relacion al estator. Por ejemplo, el iman permanente puede ser una parte del estator y el inducido puede comprender un material ferromagnetico que es atraido por el campo magnetico que induce el iman permanente en el material del estator.

40 [0023] Segun una forma de realizacion de la invencion, el actuador comprende un elemento de resorte para

generar una fuerza en una direccion de apertura opuesta a la direccion de cierre. En otras palabras, la fuerza generada por el elemento de resorte puede contrarrestar la fuerza provocada por el iman permanente. El iman permanente y el elemento de resorte pueden ser elegidos de manera que el actuador tenga dos posiciones estables, es decir, la posicion abierta y la posicion cerrada. Para conseguir esto, la fuerza del iman permanente 45 puede ser mayor que la fuerza del resorte en la posicion cerrada. Empezando desde la posicion cerrada, la fuerza magnetica entre el estator y el inducido se puede reducir cuando los dos componentes del actuador se alejan el uno del otro y el elemento de resorte puede ser un resorte helicoidal que tiene una fuerza cambiante casi linealmente cuando se comprime o se extiende. En la posicion abierta, la fuerza de resorte en la direccion abierta es pequena o de cero. El inducido se mantiene principalmente en la posicion abierta por fuerzas 50 magneticas en una parte del inducido que son provocadas por el iman permanente.

[0024] Segun una forma de realizacion de la invencion, se puede comenzar una operation abierta si la bobina causa un campo magnetico que reduzca el campo magnetico provocado por el iman permanente. Asi, se reduce la fuerza magnetica en el inducido, que se vuelve menor que la fuerza de apertura del elemento de resorte. En otras palabras, la bobina se localiza en el actuador y el embobinado se excita con corriente en una direccion de 55 tal manera que el campo magnetico de la bobina provocado por el primer voltaje contrarresta el campo magnetico del iman permanente. Por ejemplo, la bobina se puede enrollar alrededor de una horquilla del estator de manera que genere un campo magnetico en la direccion opuesta al iman permanente.

[0025] Otro aspecto de la invencion se refiere a un disyuntor.

[0026] Segun una forma de realizacion de la invencion, el disyuntor comprende un actuador como se describe anteriormente y a continuacion, y una camara de conmutacion con un primer terminal y un segundo terminal, donde el actuador se conecta mecanicamente al primer terminal de la camara de conmutacion, de manera que el

5 actuador se adapta para mover el primer terminal entre una posicion cerrada, en la cual el primer terminal se conecta electricamente al segundo terminal, y una posicion abierta en la que el primer terminal se desconecta electricamente del segundo terminal. Por ejemplo, el primer terminal de la camara de conmutacion se mueve respecto a la camara de conmutacion, que puede ser un conmutador en vacio, y el segundo terminal se fija con respecto a la camara de conmutacion. Dado que tal disyuntor tiene un actuador con un comportamiento de 10 movimiento bien definido y con un sobredesplazamiento y retroceso bien definidos, tal disyuntor puede tener un comportamiento de conmutacion bien definido, y en particular un tiempo de conmutacion muy bien definido.

[0027] Cabe destacar, que la posicion cerrada y abierta de la camara de conmutacion del disyuntor puede alcanzarse cuando el actuador alcanza la posicion cerrada y la posicion abierta, respectivamente. Sin embargo, tambien puede ser posible, que la camara de conmutacion alcance su posicion cerrada cuando el actuador se

15 encuentra en la posicion abierta y viceversa. En otras palabras, el metodo anteriormente mencionado se puede utilizar para abrir el disyuntor o para cerrar el disyuntor.

[0028] Segun una forma de realizacion de la invencion, una bobina que mueve un inducido con respecto a un estator de un actuador, se suministra por una senal de voltaje de bobina bien definida. La corriente en la bobina se puede medir mediante un equipo de observacion, que puede determinar, a partir de la forma de la senal de la

20 corriente, la posicion del inducido en relacion al estator en funcion del tiempo (senal de posicion).

[0029] Segun una forma de realizacion de la invencion, una bobina que mueve un inducido con respecto a un estator de un actuador, se suministra por una senal de corriente de bobina bien definida. El voltaje entre los terminales de la bobina se puede medir mediante un equipo de observacion, que puede determinar, a partir de la forma de la senal de voltaje, la posicion del inducido en relacion al estator en funcion del tiempo (senal de

25 posicion).

[0030] Estos y otros aspectos de la invencion seran aparentes a partir de, y aclarados con referencia a, las formas de realizacion descritas en adelante.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

[0031] El objeto de la invencion sera explicado con mas detalle en el siguiente texto con referencia a ejemplos de 30 formas de realizacion tal y como se ilustra en los dibujos adjuntos.

Fig. 1 Fig. 2

Fig. 3 35 Fig. 4

Fig. 5A

Fig. 5B

40 Fig. 5C

muestra esquematicamente un disyuntor segun una forma de realizacion de la invencion.

muestra una invencion de un actuador en una posicion cerrada segun una forma de realizacion de la invencion.

muestra el actuador de la Figura 2 en una posicion abierta.

muestra un circuito de conmutacion segun una forma de realizacion de la invencion.

muestra la posicion relativa del estator y el inducido durante una operacion de conmutacion del actuador segun una forma de realizacion de la invencion.

muestra la velocidad relativa del estator y el inducido durante una operacion de conmutacion de un actuador segun una forma de realizacion de la invencion.

muestra una senal de voltaje para suministrar a una bobina de un actuador segun una forma de realizacion de la invencion.

Fig. 5D muestra la corriente de bobina en la bobina de un actuador segun una forma de realizacion de la invencion.

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[0032] Los simbolos de referenda usados en los dibujos, y sus significados, se enumeran de forma resumida en la lista de simbolos de referencia. En principio, se proporcionan partes identicas con los mismos simbolos de referencia en las figuras.

DESCRIPCION DETALLADA DE EJEMPLOS DE FORMAS DE REALIZACION

[0033] La Fig. 1 muestra esquematicamente un disyuntor 10 que comprende un actuador 12 y una camara de conmutacion 14. El disyuntor 10 puede ser cualquier dispositivo de conmutacion, en particular cualquier dispositivo de conmutacion de voltaje medio. El actuador 12 se adapta para generar un movimiento lineal de una barra 16 que se conecta mecanicamente a un primer terminal 18 de la camara de conmutacion 14, que se conecta de forma movil a la camara de conmutacion 14. El primer terminal 18 puede ser empujado hacia el segundo terminal 20 por el actuador 12, de forma que mueve la camara de conmutacion 14 o respecto al disyuntor 10 en una posicion cerrada, donde los contactos 22 del disyuntor estan en contacto electrico. Ademas, el terminal 18 se puede separar del terminal 20 por el actuador 12, de ese modo moviendo la camara de conmutacion 14 del disyuntor 10 en una posicion abierta, donde los contactos 22 son electricamente desconectados el uno del otro.

[0034] El actuador 12 es un actuador electromagnetico que se conecta sobre una linea electrica 24 con una fuente de voltaje 54. El actuador 12 tiene un circuito de conmutacion 26 que se adapta para conectar una bobina electromagnetica 28 con la fuente de voltaje 54 y un controlador 30 para controlar los conmutadores del circuito de conmutacion 26. Cuando el controlador 30 recibe una serial de conmutacion, abre y cierra los conmutadores del circuito de conmutacion 26 de manera que un campo magnetico se induce en la bobina 28 que causa que el actuador 12 se mueva de una posicion cerrada a una abierta, tal y como se explica a continuation.

[0035] La Fig. 2 muestra esquematicamente una section transversal longitudinal a traves de un actuador 12. El actuador 12 tiene un inducido 32 que comprende un disco de inducido principal 34, un eje 36 y un disco de inducido pequeno 38. Los discos de inducido 34 y 38 son paralelos entre si y se conectan mecanicamente mediante el eje 36 que se usa para guiar el inducido 32 en relation al estator 40 del actuador 12 en un movimiento lineal entre las posiciones cuando los dos discos del inducido 34 y 38 tocan el estator 40. El estator 40 comprende una horquilla interna 42 que tiene un agujero a traves del cual el eje 36 se puede mover como una parte del inducido 32.

[0036] El estator 40 comprende ademas dos imanes permanentes 44 fijados en las caras laterales de la horquilla interna 42 y dos horquillas externas 46 fijadas a los imanes permanentes 44. Las horquillas 42,46 y los imanes permanentes 44 forman una estructura tipo peine con dientes definidos por el extremo de las horquillas que senalan en la direction del disco de inducido 34. Entre los dientes hay dos espacios donde hay una bobina 48, que se enrolla alrededor de la horquilla interna 42.

[0037] El actuador 12 mostrado en la Fig. 2 es un actuador con dos posiciones estables, es decir una posicion cerrada mostrada en la Fig. 2 y una posicion abierta mostrada en la Fig. 3. En la posicion cerrada mostrada en la Fig. 2, el estator 40 y el inducido 32 forman un circuito magnetico con una camara de aire cerrada 50 entre el estator 40 y los componentes del inducido 42 y 46. Los imanes permanentes 44 se colocan en serie en el circuito magnetico para proporcionar un flujo magnetico estatico que causa fuerzas magneticas suficientemente fuertes para mantener la camara de aire 50 cerrada. Un elemento de resorte 52 se aplica como una contrafuerza a la fuerza magnetica generada por los imanes permanentes 44. En la posicion cerrada mostrada en la Fig. 2, la fuerza magnetica generada por los imanes permanentes 44 es mayor que la fuerza de resorte generada por el elemento de resorte 52. Asi, la posicion cerrada es estable incluso en el caso de que haya estimulos mecanicos externos como terremotos.

[0038] El proceso de apertura del actuador 12 empieza al excitar la bobina magnetica 48 de manera que el flujo magnetico en el circuito magnetico se reduce hasta que la fuerza magnetica es menor que la fuerza de resorte del elemento de resorte 52. Una vez que la fuerza total en el inducido 32 tiene un paso por cero, una aceleracion de red del inducido 32 iniciara el proceso de apertura. Cuanto mas haya aumentado el espacio entre el estator 40 y el inducido 32, mas dominara la fuerza de resorte la fuerza magnetica. Durante la relajacion del elemento de resorte 52 la fuerza de resorte se reducira casi linealmente o linealmente de manera gradual. Cuando el inducido 32 se aproxima a la posicion abierta, la fuerza de resorte puede encontrarse cerca de cero. Una fuerza magnetica provocada por el flujo magnetico de los imanes permanentes 44 que actua sobre el disco pequeno 38 mantendra el inducido 32 en una posicion abierta estable.

[0039] La Fig. 3 muestra esquematicamente una seccion transversal longitudinal a traves del actuador 12 en la posicion abierta. En la posicion cerrada, el estator 40 limita con el disco de inducido 34 con el lado que alberga la bobina 48. En la posicion abierta, el estator 40 limita con el disco de inducido 38 con el lado opuesto. Asi, en la posicion abierta, la camara de aire 50 es maxima.

[0040] Cuanto mas haya aumentado la camara de aire 50 entre el estator 40 y el disco 34, mas dominara la fuerza de resorte la fuerza magnetica entre el estator y el disco 34 hasta que la fuerza de resorte es apoyada por la fuerza de atraccion magnetica entre el disco 38 y el estator 40. Debido a esta fuerza de atraccion, la posicion abierta mostrada en la Fig. 3 es tambien una posicion estable del actuador 12. Sin embargo, siempre y cuando el 5 flujo magnetico de la bobina 48 este reduciendo la fuerza magnetica, el inducido 32 dejara la posicion cerrada mas rapidamente. Siempre y cuando la bobina 48 se conecte con el suministro de energia de tal forma (convencional), que compense en aumento el flujo magnetico del iman permanente, la corriente en la bobina 48 aumentara, por lo que reducira la contrafuerza magnetica de la fuerza de resorte y acelerara el inducido 32 aun mas.

10 [0041] Una vez el inducido 32 alcanza su posicion abierta final en relacion al estator, mostrado en la Fig. 3,

tendra una determinada energia cinetica, cuando la velocidad relativa no sea cero. Esta energia cinetica provocara un rebote mecanico debido a la colision de los componentes del actuador 12 que causa la degradation anteriormente mencionada de las propiedades de conmutacion del disyuntor.

[0042] Este efecto de rebote se reduce por el suministro de un voltaje inverso a la bobina 48 durante el 15 movimiento relativo del inducido 32 y el estator 40. En particular, una vez el inducido 32 ha alcanzado una

posicion relativa al estator 40, donde la separation de los terminales del disyuntor 18,20 ha tenido lugar y despues de que la energia cinetica del inducido 32 haya excedido la cantidad necesitada para alcanzar la posicion abierta, la polaridad del suministro de energia se puede invertir por el circuito de conmutacion 26 que controla el controlador 30. Asi, la corriente en la bobina 48 se reduce con un indice de cambio maximo y 20 finalmente tambien la corriente en la bobina 48 cambia su polaridad y por tanto aumenta la fuerza magnetica

total y desacelera el movimiento relativo del inducido 32 y el estator 40.

[0043] La Fig. 4 muestra un diagrama con un circuito de conmutacion 26 que se adapta para cambiar la polaridad del voltaje suministrado a la bobina 48. El circuito de conmutacion 26 comprende cuatro conmutadores 56a, 56b, 56c, 56d que, por ejemplo, pueden ser tiristores, y que son abiertos y cerrados por el controlador 30. Para la

25 conexion de la bobina 48 en una primera direction a la fuente de corriente CC 54, el controlador 30 abre los

conmutadores 56a e 56b y cierra los conmutadores 56c e 56d. De esta manera, se suministra un voltaje positivo a la bobina 48. Para la conexion de la bobina 48 en la otra direccion con la fuente de tension continua 54, el controlador 30 cierra los conmutadores 56a, 56b y luego abre los conmutadores 56c, 56d. De esta manera, se suministra un voltaje negativo a la bobina 48. Para la desconexion de la bobina 48 de la fuente de voltaje 54, el 30 controlador 30 abre todos los conmutadores 56a, 56b, 56c, 56d.

[0044] Las Figuras 5A a 5D muestran diagramas que representan ciertos parametros de la operation de conmutacion del actuador 12 a lo largo del tiempo. Las lineas 68, 66, 58,64 en los diagramas muestran los parametros para la solution inventiva. Las lineas 68', 66', 58', 64' muestran los parametros para un actuador convencional. En los diagramas, el tiempo va de izquierda a derecha y los valores se dan en segundos.

35 [0045] La Fig. 5C muestra la senal de voltaje 58 aplicada a la bobina 48 y generada por el circuito de

conmutacion 26 controlado por el controlador 30. Durante un primer periodo de tiempo t1 de aproximadamente 4 ms, un primer voltaje constante 60 se aplica a la bobina 48. Como se puede ver en la Fig. 5D el valor absoluto de la corriente de bobina 64 aumenta (ver Fig. 5D), el valor absoluto de la velocidad 66 entre el inducido 32 y el estator 40 aumenta (ver Fig. 5B) y la posicion relativa 68 entre el inducido 32 y el estator 40 se reduce (ver Fig. 40 5A).

[0046] Despues del primer periodo de tiempo t1, el voltaje 58 suministrado a la bobina 48 se invierte durante un segundo periodo de tiempo t2, que dura aproximadamente 10 ms. Como se puede ver en la Fig. 5C, un segundo voltaje constante 62, que tiene el valor negativo del primer voltaje 60 se aplica a la bobina 48. Despues del periodo de tiempo t2, el voltaje 58 cambia a 0.

45 [0047] Cuanto antes se invierta la polaridad de la fuente de corriente CC 54, mayor sera el efecto de

deceleration. Sin embargo, si el tiempo ti de la inversion de voltaje se elige demasiado temprano, el inducido 32 y el estator 40 no alcanzaran la posicion abierta y la operacion de apertura puede fallar. Si la inversion de voltaje t1 se elige demasiado tarde, la influencia en el comportamiento de rebote puede ser muy pequena. Las Figuras 5A a 5D muestran que se puede determinar un rango de tiempo de inversion de voltaje, donde se puede 50 conseguir una influencia significativa en la velocidad del impacto en el inducido 32 en la posicion abierta y asi se puede reducir el efecto de rebote.

[0048] Para un comportamiento de conmutacion optimo, puede ser ventajoso valorar el movimiento del inducido 32 mediante cualquier tipo de sensor, por ejemplo, un sensor de posicion, velocidad o aceleracion. Entonces el tiempo t1 se puede adaptar a la curva de desplazamiento real, que puede diferir debido a influencias externas 55 como la friction de temperatura. En particular, debido a la conmutacion desde el primer voltaje 60 al segundo

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voltaje 62, el valor absoluto de la corriente de bobina 64 comienza a reducirse. La corriente de bobina 64 cambia su signo poco tiempo despues de la inversion de voltaje ti. Debido a esto, se induce un campo magnetico inverso en la bobina 48 que comienza a desacelerar el movimiento del estator 40 y el inducido 32. Como se puede ver en la Fig. 5B, despues de aproximadamente 8 ms, el valor absoluto de la velocidad 66 ha alcanzado su valor maximo y se reduce despues de ello. Los periodos temporales ti y t2 son elegidos de manera que la velocidad 66 alcanza casi cero, cuando la posicion relativa 68 alcanza la posicion abierta despues de aproximadamente 16 ms. De esta manera, casi no tiene lugar rebote alguno de los componentes en comparacion con la situacion donde el voltaje no se cambia a un voltaje inverso. Esta situacion se muestra con las lineas 68', 66', 58' y 64' en la Fig. 5A a 5D. Si se aplica un voltaje constante 58' a la bobina 48, el valor absoluto de la corriente de bobina 64' aumenta mas y mas y el valor absoluto de la velocidad 66 aumenta hasta que el inducido 32 y el estator 40 impactan el uno con el otro, lo cual causa un rebote hacia atras 70. Aunque la invention ha sido ilustrada y descrita en detalle en los dibujos y en la description precedente, tal ilustracion y description se deben considerar ilustrativas o ejemplares y no restrictivas; la invencion no esta limitada a las formas de realization descritas. Otras variaciones a las formas de realizacion descritas se pueden entender y llevar a cabo por los expertos en la tecnica y quienes practican la invencion reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la explication, y las reivindicaciones anexas. Un unico procesador o controlador u otra unidad puede cumplir las funciones de diferentes articulos nombrados en las reivindicaciones. Ninguna senal de referencia en las reivindicaciones deberia interpretarse como que limita el alcance.

LISTA DE SfMBOLOS DE REFERENCIA

[0049]

10: disyuntor

12: actuador

14: camara de conmutacion

16: barra

18: primer terminal

20: segundo terminal

22: contacto electrico

24: linea electrica

26: circuito de conmutacion

28: bobina

30: controlador

32: inducido

34: disco de inducido principal

36: eje

38: disco de inducido pequeno

40: estator

42: horquilla interna

44: iman permanente

46: horquilla externa

48: bobina

50: camara de aire

52: elemento de resorte

5 54: fuente de corriente CC

56a-56d: conmutador

58,58': senal de voltaje

60: primer voltaje

61,61': senal de voltaje de bobina

10 62: segundo voltaje

63,63': senal de corriente de bobina

64,64': corriente de bobina

65,65': equipo de observacion

66,66': velocidad

15 68,68': posicion

69,69': senal de posicion del inducido

70: rebote hacia atras

71: tercer voltaje

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

REIVINDICACIONES

Metodo para transmitir un actuador (12) de un disyuntor (10), y dicho metodo comprende las etapas de: suministrar una bobina (48) del actuador (12) con un primer voltaje (60), de manera que la bobina (48) genera un campo magnetico que causa que un inducido (32) se mueva con respecto a un estator (40) del actuador desde una posicion cerrada a una posicion abierta, caracterizado por el hecho de que ademas comprende:

suministrar la bobina (48) con un segundo voltaje (62) de polaridad inversa con respecto al

primer voltaje (60) mientras el inducido (32) se mueve en relacion al estator (40) de manera

que la bobina (48) genera un campo magnetico inverso que desacelera el movimiento relativo del estator (40) y el inducido (32).

Metodo segun la reivindicacion 1, donde el primer voltaje (60) es casi constante durante un primer periodo de tiempo (ti) y el segundo voltaje (62) es casi constante durante un segundo periodo de tiempo (t2).

Metodo segun una de las reivindicaciones anteriores, donde el primer voltaje (60) se suministra a la bobina (48) durante un primer periodo de tiempo (t1), despues de lo cual el segundo voltaje (62) se suministra a la bobina (48) durante un segundo periodo de tiempo (t2), donde despues del segundo periodo de tiempo, el segundo voltaje (62) se puede desconectar o se puede suministrar un tercer voltaje

(71) con la misma polaridad que el primer voltaje (60) durante un tercer periodo de tiempo y luego

desconectarse.

Metodo segun la reivindicacion 3, donde el primer periodo de tiempo (t1) y el segundo periodo de tiempo (t2), y en su caso el tercer periodo de tiempo, son optimizados, de manera que una velocidad de movimiento (66) del inducido (32) en relacion al estator (40) se aproxima a un valor especifico, cuando el actuador esta aproximandose a la posicion abierta.

Metodo segun la reivindicacion 3 o 4, donde el primer periodo de tiempo (t1) y el segundo periodo de tiempo (t2), y en su caso el tercer periodo de tiempo, son optimizados de manera que se minimiza el periodo de tiempo durante el cual el inducido se mueve en relacion al estator.

Metodo segun la reivindicacion 3, 4 o 5, donde el primer periodo de tiempo (t1) y/o el segundo periodo de tiempo (t2) y/o el tercer periodo de tiempo se eligen individualmente para cada operacion basandose en una evaluacion del movimiento real del actuador. Esta evaluation puede basarse en la information de sensores.

Actuador (12) para un disyuntor (10), donde el actuador comprende:

- un estator (40) y un inducido (32), que son moviles el uno respecto al otro entre una posicion cerrada y una posicion abierta;

- una bobina (48) para generar un campo magnetico, que se adapta para causar un movimiento relativo del estator (40) y el inducido (32);

- un circuito de conmutacion (26) conectado a una fuente de voltaje (54) para suministrar la bobina (48) con un voltaje, donde el circuito de conmutacion (26) se adapta para suministrar un primer voltaje (60) a la bobina (48), caracterizado por el hecho de que el circuito de conmutacion (26) se adapta para suministrar a la bobina (48) un segundo voltaje (62) que tiene una polaridad inversa con respecto al primer voltaje, de manera que la bobina (48) genera un campo magnetico inverso que desacelera el movimiento relativo del estator (40) y el inducido (32).

Actuador (12) segun la reivindicacion 7, donde el circuito de conmutacion (26) se adapta para suministrar a la bobina (48) un tercer voltaje que tiene la misma polaridad que el primer voltaje (60).

Actuador (12) segun la reivindicacion 7 u 8, que comprende, ademas:

- un controlador (30) para la ejecucion del metodo segun una de las reivindicaciones 1 a 6, donde el controlador (30) se adapta para controlar los conmutadores (56a, 56b, 56c, 56d) del circuito de conmutacion (26), de manera que el primer voltaje y el segundo voltaje, y opcionalmente tambien el tercer voltaje, se suministran a la bobina (48).

Actuador (12) segun la reivindicacion 7 u 8, que comprende, ademas:

- un iman permanente (44) para generar una fuerza que actua principalmente en el disco de inducido principal (34) en una direccion de cierre del actuador (12) mientras el actuador (12) se encuentra en la posicion cerrada,

- un elemento de resorte (52) para generar una fuerza que actua sobre el disco de inducido

5 principal (34) en una direccion de apertura opuesta a la direccion de cierre mientras el actuador

(12) se encuentra en la posicion cerrada,

donde en la posicion cerrada, la fuerza del iman permanente (44) es mayor que la fuerza del elemento de resorte (52), y donde en la posicion abierta, una fuerza magnetica provocada por el iman permanente (44), que actua sobre el disco de inducido pequeno (38), es suficiente para mantener el

10 inducido (32) en una posicion abierta, mientras la fuerza del elemento de resorte (52) puede mantener

esta fuerza magnetica, y donde en la posicion cerrada una cantidad de una fuerza magnetica provocada por la bobina (48) suministrada con el primer voltaje y la fuerza del elemento de resorte (52) se hace mas grande que la fuerza del iman permanente (44), una vez la corriente en la bobina ha alcanzado un valor determinado.

15
11. Disyuntor (10) caracterizado por el hecho de que comprende:

- un actuador (12) segun una de las reivindicaciones 7 a 10;

- una camara de conmutacion (14) con un primer terminal (18) y un segundo terminal (20), donde el actuador (12) se conecta mecanicamente al primer terminal (18) de la camara de conmutacion

20 (14), de manera que el actuador (12) se adapta para mover el primer terminal (18) entre una posicion

cerrada, donde el primer terminal (18) se conecta electricamente con el segundo terminal (20), y una posicion abierta, donde el primer terminal (18) se desconecta electricamente del segundo terminal (20).