ES2826605T3 - Dispositivo de conmutación para aparatos de protección contra sobretensiones - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de conmutación para aparatos de protección contra sobretensión, que consta de primeros elementos de conmutación (S2) pretensados mecánicos, habilitados para la corriente máxima, los que con el o los descargadores (ÜS1; ÜS2), incluido un tubo de descarga de gas (ÜS1) del aparato de protección contra sobretensión, forman una conexión en serie de una ruta de sobrecorriente, así como una ruta de corriente residual conectada a la conexión en serie, donde en la ruta de la corriente en serie se disponen segundos elementos (S1) que están acoplados mecánicamente con los primeros elementos de conmutación (S2) de tal manera que, con cargas inadmisibles continuas de los descargadores (ÜS1; ÜS2) en la ruta de la corriente de sobrecorriente, se dispara el o los primeros elementos de conmutación (S2) con la consecuencia de una separación galvánica de la ruta de la corriente de sobretensión de la red respectiva, siendo que la ruta de corriente de sobretensión representa un circuito principal y la ruta de la corriente residual representa un circuito de imagen y a los segundos elementos (S1) está conectada una impedancia (Z1) en serie y esta conexión en serie está conectada en paralelo al descargador de gas (ÜS1), que está en el circuito principal, de tal manera que en el caso de corriente de fuga de frecuencia de red, a través del circuito en serie, se enciende el tubo de descarga de gas (ÜS1), caracterizado porque los segundos elementos (S1) son segundos elementos de conmutación (S1) que están diseñados como fusibles indicadores y el circuito de imagen presenta una capacidad de desconexión propia.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de conmutación para aparatos de protección contra sobretensiones
La invención se refiere a un dispositivo de conmutación para aparatos de protección contra sobretensiones, que consiste de primeros elementos de conmutación mecánicamente pretensados, aptos para picos de corriente que, junto con el o los descargador/es del aparato de protección contra sobretensiones, forman una conexión en serie de una ruta de pico de corriente, así como un circuito de corriente residual conectado a la conexión en serie, de conformidad con el término genérico de la reivindicación 1.
Por el documento DE 10 2009 022 069 A1 se conoce un descargador de sobretensiones que presenta en una carcasa al menos un elemento de descarga, configurado en particular como varistor. La solución ya conocida con anterioridad también incluye un dispositivo térmico de apagado, diseñado como un fusible. El fusible presenta un componente móvil que se fija mediante un cable indicador y se libera después de que este cable se haya derretido o destruido. Por lo tanto, el bulón móvil puede moverse cuando se funde el cable indicador. Como resultado del movimiento hacia arriba desde el cuerpo del fusible, se libera una pieza de guía donde una corredera, allí presente, puede realizar un movimiento correspondiente bajo la acción de una fuerza de pretensión de resorte. El movimiento realizado se utiliza para mostrar daños visuales.
También se conocen por el documento DE 102006036598 A1 dispositivos de desconexión acoplados térmicamente para aparatos de protección contra sobretensiones. Allí, se impulsa una lengüeta de conmutación y un punto de soldadura asociado con una fuerza de pretensión, de liberación y de conmutación. Debido al acople térmico necesario y al retardo de la transferencia de calor necesaria, se vuelve problemático un deseado accionamiento rápido en caso de falla.
Una combinación de dispositivos eléctricos de conmutación con elementos mecánicos para aumentar la capacidad de autoextinción mostró la disposición de protección contra sobretensiones según DE 10 2011 018 556 Al. El documento DE 10 2013 202 796 A1 da a conocer un dispositivo de desconexión para un aparato de protección contra sobretensiones según el término genérico de la reivindicación 1.
Por lo tanto, queda por expresar, que los aparatos de protección contra sobretensiones basados en varistores suelen estar protegidos contra sobrecargas mediante la desconexión térmica de un punto de soldadura. Tales soluciones presentan la desventaja de que la desconexión se realiza de forma relativamente lenta, es decir, solamente cuando la soldadura ha alcanzado su temperatura de fusión. La protección del elemento de sobretensión, en especial del varistor utilizado, solamente se proporciona en un rango de corriente desde pequeñas corrientes de fuga, de unos pocos miliamperios, hasta unos pocos amperios. Los impulsos de pico de corriente de alta energía o las corrientes de sobrecarga de frecuencia de la red (TOV) más grandes, por otro lado, pueden provocar una falla inaceptable en el sentido de una explosión y la destrucción del aparato de protección contra sobretensión.
El uso, también conocido, de un fusible integrado, conduce a la desconexión en caso de grandes corrientes de cortocircuito; las corrientes residuales que están por debajo del valor nominal del fusible, aún pueden resultar en una pérdida inaceptable del descargador correspondiente.
Aunque las medidas conocidas, como p.ej. el encapsulado de varistores con conmutación a un fusible o un contacto de presión, mejoran las propiedades de desconexión, todavía permanecen vacíos de fallas en el rango de corriente eléctrica que es demasiado grande para el dispositivo de desconexión térmica, pero todavía demasiado pequeño para la desconexión del dispositivo real.
De lo precedente es, por lo tanto, objeto de la invención indicar un dispositivo de desconexión más desarrollado para los aparatos de protección contra sobretensiones, que presente una capacidad de conmutación en un rango de corriente eléctrica mayor de pocos amperios hasta la potencia máxima de conmutación de los órganos de conmutación en la ruta de los picos de corriente. Esto está destinado a lograr una capacidad de conmutación total de banda ancha en todo el rango de corriente desde la corriente de fuga hasta la capacidad de conmutación máxima. Además, el dispositivo de conmutación a desarrollar consiste en detectar criterios de activación rápida y, de esta manera, desconectar de forma segura el aparato de protección contra sobretensiones real de la red eléctrica de suministro en caso de sobrecarga.
El objeto de la invención se logra mediante la teoría de la combinación de características según la reivindicación 1 presentando, las reivindicaciones subordinadas, al menos realizaciones y desarrollos útiles.
En consecuencia, se supone un dispositivo de conmutación para aparatos de protección contra sobretensiones que consta de primeros elementos de conmutación, pretensados mecánicamente, aptos para picos de corriente. Estos primeros elementos de conmutación forman, con el o los conductores, por ejemplo, un tubo de descarga de gas y / o un varistor del aparato de protección contra sobretensiones, una conexión en serie dentro de la ruta del pico de corriente o de la corriente principal. Además, en la conexión en serie mencionada anteriormente hay conectada una ruta de corriente residual.
Según la invención, en la ruta de corriente residual, están dispuestos segundos elementos de conmutación, que están acoplados mecánicamente a los primeros elementos de conmutación de tal manera que, con cargas inaceptables continuas de los descargadores en la ruta de pico de corriente, se dispara el primero o los primeros elemento / s de conmutación, con la consecuencia de una separación galvánica de la ruta de sobrecorriente de la red respectiva.
Los primeros elementos de conmutación están diseñados como dispositivos de contacto a prueba de sobretensiones, que se pueden mover a una posición abierta con la ayuda de una corredera de separación, es decir, a un estado desconectado y se pueden mantener en este estado. Estos elementos de conmutación aptos para sobrecorrientes pertenecen al estado conocido de la técnica y, por lo tanto, los conoce técnico en términos de estructura y modo de funcionamiento.
Los segundos elementos de conmutación presentan al menos un elemento de mando o de accionamiento, que está en conexión activa con un primer elemento de acople tipo palanca.
El primer elemento de acople tipo palanca presenta un trinquete para desbloquear un segundo elemento de acople tipo palanca o una barra de acople correspondiente.
El segundo elemento de acople tipo palanca o bien la barra de acople mencionada libera un bloqueo cuando se dispara, el que por lo demás mantiene los primeros elementos de conmutación, pretensados mecánicamente, aptos para picos de corriente en un estado cerrado, por ejemplo, bloqueando una corredera que está tensada por resorte. Debido al diseño de los elementos de acople tipo palanca en conexión con la cerradura, puede traducirse una fuerza relativamente pequeña del elemento de mando o de accionamiento de tal manera que se disponga de suficiente energía de accionamiento para transferir los primeros elementos de conmutación mecánicamente pretensados, aptos para picos de corriente. directa o indirectamente al estado desconectado, es decir, al estado abierto.
El o los segundo / s elemento / s de conmutación están configurados preferentemente como un denominado fusible indicador.
Este fusible indicador tiene un bulón que se libera cuando el cable indicador se derrite, formando el bulón el elemento de mando o de accionamiento.
La disposición del dispositivo de conmutación, que comprende los grupos constructivos principales de los primeros elementos de conmutación, de los segundos elementos de conmutación y de las piezas de acople mecánico, se puede disponer en una carcasa separada que forma parte de un aparato de protección contra sobretensiones o que se utiliza para reequipar los aparatos correspondientes. A este respecto, solamente están disponibles en el grupo constructivo creado las conexiones externas correspondientes para la ruta de corriente residual y la ruta del pico de corriente.
Alternativamente, el dispositivo de conmutación presentado también se puede integrar en dispositivos clásicos de protección contra sobretensión para actualizarlos en el sentido de la tarea según la invención.
Según la teoría de la invención, la ruta de sobrecorriente representa el circuito principal de corriente y la ruta de corriente residual representa un circuito de imagen con capacidad de conmutación intrínseca, donde en una realización preferida en el circuito de imagen a los segundos elementos de conmutación está conectada en serie una impedancia y esta conexión en serie está conectada en paralelo a un tubo de descarga de gas ubicado en el circuito principal, de modo tal que con corriente de fuga de frecuencia de la red en el circuito de imagen con carga de impulso, la caída de tensión provoca a través de la conexión en serie un encendido del tubo de descarga de gas.
En un desarrollo adicional de la invención, se encuentra en la ruta de la sobrecorriente un dispositivo de desconexión controlado térmicamente. Este dispositivo de desconexión controlado térmicamente puede vigilar de manera preferida el estado de un varistor, que se encuentra en la ruta de sobrecorriente, como descargador.
La solución propuesta incluye en resumen una ruta de pico de corriente y una ruta de corriente residual por donde fluye en forma paralela una no sobrecorriente. A este respecto, el dispositivo forma una conexión en serie de unidades funcionales que comprenden dos elementos de conmutación, donde la unidad funcional en la ruta de corriente residual presenta una posibilidad de detección de corriente, por ejemplo, a través de la fusión I 2 t integral de un fusible, a través de una bobina magnética o dispositivo similar, y también incluye una capacidad de desconexión intrínseca, así como un elemento de mando o actuación.
La unidad funcional ubicada en la ruta de la sobrecorriente tiene una capacidad de conmutación intrínseca correspondiente, efectúa una función de aislamiento segura y es operada indirectamente, es decir, acoplada mecánicamente, por la unidad funcional en la ruta de la corriente residual.
La invención se explicará más detalladamente a continuación en base a figuras y de un ejemplo de realización. Así es cómo:
La figura 1 muestra un esquema de circuito básico de la solución según la invención;
La figura 2 muestra una realización ejemplar de una solución estructural del dispositivo de conmutación según la invención en estado no disparo y
La figura 3 es una representación similar a la de la figura 2 , pero en estado de disparo, es decir, en estado de desconexión de los primeros elementos de conmutación.
El dispositivo de conmutación para aparatos de protección contra sobretensión según la figura 1 tiene las conexiones A1 y A2, que están conectadas a la red a proteger. Además, el dispositivo en la ruta de la sobrecorriente comprende la unidad funcional S2, que representa los primeros elementos de conmutación. Además, hay un elemento de protección contra sobretensión, es decir, un descargador ÜS1, preferentemente diseñado como descargador de gas, y un elemento de protección contra sobretensión ÜS2, preferentemente configurado como varistor.
En la ruta de la corriente residual se encuentra la unidad funcional S1, es decir, los segundos elementos de conmutación correspondientes, la impedancia y el elemento de protección contra sobretensiones ÜS2.
En el estado inicial, la corriente de fuga de frecuencia de red fluye en la ruta de la corriente residual. Si frente a la carga de impulsos la caída de tensión, a través de la unidad de función S1 y la impedancia Z1, da lugar a la respuesta del tubo de descarga de gas ÜS1, la corriente conmuta a la ruta de sobrecorriente,
En el caso de una carga de impulsos, la impedancia Z1 provoca la caída de tensión necesaria para encender el elemento de protección contra sobretensiones, es decir el tubo de descarga de gas ÜS1.
Según la invención, la unidad funcional S1 está configurada como fusible con indicador. Cuando se dispara el fusible, la espiga o bulón del indicador libera un desbloqueo mecánico que acciona la unidad funcional S2. Esto se indica con la línea discontinua.
La unidad funcional S2 asegura entonces la separación galvánica del descargador sobrecargado de la red de alimentación después del proceso de disparo. La unidad funcional S2 también se puede combinar con un dispositivo de separación térmica ATV.
El desbloqueo mecánico mencionado anteriormente se puede realizar como se muestra en las Figuras 2 y 3.
Dentro de una parte de carcasa 1 se encuentra como una unidad funcional S1 el antes mencionado fusible indicador con bulón de accionamiento 2 .
En el estado no disparado de la figura 2, los elementos de conmutación S2, que se ejecutan resistentes a las sobrecorrientes, están conectados eléctricamente, es decir que el dispositivo de conmutación está cerrado. Los primeros elementos de conmutación S2 junto con la corredera 3 están dispuestos en una segunda carcasa parcial 4.
El movimiento de la corredera 3 es bloqueado por un bloqueo giratorio 5. El bloqueo 5 se apoya contra un segundo elemento de acople 6 tipo palanca, que está sujeto por un trinquete 7 de un primer elemento de acople tipo palanca. El extremo del primer elemento de acople 8 tipo palanca que se encuentra opuesto al trinquete 7, indicado por el número de referencia 9, descansa sobre el bulón 2 del indicador.
Si, como se puede ver en la figura 3, el bulón 2 está sujeto a un movimiento en la dirección de la flecha, el primer elemento de acople 8 tipo palanca se pivota en la dirección de la flecha alrededor del eje 10, de modo que, como se muestra en la figura 3, el trinquete 7 se mueve hacia arriba y se libera el segundo elemento de acople 6.
A este respecto, un resorte de carga previa 11 acelera el giro del segundo elemento de acople 6 tipo palanca conformado hacia la izquierda en el sentido de la flecha según las figuras 2 y 3, teniendo por resultado un movimiento de giro del bloqueo 5 en el sentido de la flecha. Esto a su vez permite que la corredera 3 se mueva en el sentido de la flecha bajo la fuerza de otro resorte 12 según las figuras 2 y 3 hacia abajo, por lo que los primeros elementos de conmutación S2 se pueden pasar al estado desconectado.
La solución estructural mostrada a modo de ejemplo en las figuras 2 y 3 deja claro que los primeros elementos de conmutación S2 se pueden diseñar de manera óptima con respecto a su capacidad de transporte de sobrecorriente requerida. La fuerza de accionamiento que se origina en el segundo elemento de conmutación S1 a través del bulón 2 sólo tiene que ser suficiente para mover el primer elemento de acople tipo palanca 8 junto con el trinquete 7 desde su posición de bloqueo a una posición de liberación.
El fusible indicador utilizado no transporta la corriente principal y prácticamente solo está acoplado mecánicamente a un disyuntor en el circuito principal y puede disparar el disyuntor. A este respecto, la ruta de la corriente residual está diseñada como un circuito que reproduce los estados actuales en el circuito de corriente principal.
Claims (7)
1. Dispositivo de conmutación para aparatos de protección contra sobretensión, que consta de primeros elementos de conmutación (S2) pretensados mecánicos, habilitados para la corriente máxima, los que con el o los descargadores (ÜS1; ÜS2), incluido un tubo de descarga de gas (ÜS1) del aparato de protección contra sobretensión, forman una conexión en serie de una ruta de sobrecorriente, así como una ruta de corriente residual conectada a la conexión en serie, donde
en la ruta de la corriente en serie se disponen segundos elementos (S1) que están acoplados mecánicamente con los primeros elementos de conmutación (S2) de tal manera que, con cargas inadmisibles continuas de los descargadores (ÜS1; ÜS2) en la ruta de la corriente de sobrecorriente, se dispara el o los primeros elementos de conmutación (S2) con la consecuencia de una separación galvánica de la ruta de la corriente de sobretensión de la red respectiva,
siendo que la ruta de corriente de sobretensión representa un circuito principal y la ruta de la corriente residual representa un circuito de imagen y a los segundos elementos (S1) está conectada una impedancia (Z1) en serie y esta conexión en serie está conectada en paralelo al descargador de gas (ÜS1), que está en el circuito principal, de tal manera que en el caso de corriente de fuga de frecuencia de red, a través del circuito en serie, se enciende el tubo de descarga de gas (ÜS1),
caracterizado porque
los segundos elementos (S1) son segundos elementos de conmutación (S1) que están diseñados como fusibles indicadores y el circuito de imagen presenta una capacidad de desconexión propia.
2. Dispositivo de conmutación según la reivindicación 1,
caracterizado porque
los segundos elementos de conmutación presentan un elemento de mando o accionamiento (2) que está en conexión operativa con un primer elemento de acople tipo palanca (8).
3. Dispositivo de conmutación según la reivindicación 2,
caracterizado porque
el primer elemento de acople tipo palanca (8) presenta un trinquete (7) para desbloquear un segundo elemento de acople tipo palanca (6).
4. Dispositivo de conmutación según la reivindicación 3,
caracterizado porque
el segundo elemento de acople tipo palanca (6) libera un bloqueo (5) cuando se dispara, que de otro modo mantiene en estado cerrado, los primeros elementos de conmutación (S2) con capacidad de sobrecorriente precargados mecánicamente.
5. Dispositivo de conmutación según la reivindicación 1 y 2,
caracterizado porque
el fusible indicador tiene un bulón (2) que se libera cuando se funde el cable del indicador, siendo que el bulón (2) forma el elemento de mando o accionamiento.
6. Dispositivo de conmutación según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
en la ruta de sobrecorriente de encuentra un dispositivo de desconexión controlado térmicamente (ATV)
7. Dispositivo de conmutación según la reivindicación 6,
caracterizado porque
el dispositivo de desconexión controlado térmicamente (ATV) supervisa el estado de un varistor (ÜS2) que se encuentra en la ruta de sobrecorriente.
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