ES2939155T3

ES2939155T3 - Cortacircuito fusible con función de medición integrada

Info

Publication number: ES2939155T3
Application number: ES19829138T
Authority: ES
Inventors: Robert Hüttinger; Jean-Mary Martel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2023-04-19
Anticipated expiration: 2039-12-18
Also published as: CN113196440A; WO2020127486A1; EP3867939A1; US11508541B2; EP3867939B1; US20220059307A1

Abstract

La invención se refiere a un fusible con función de medida integrada, comprendiendo dicho fusible una carcasa de fusible que a su vez presenta un primer espacio receptor delimitado por un cuerpo de presión y un segundo espacio receptor separado espacialmente del primer espacio receptor y delimitado por un cuerpo protector, estando dispuestos el primer y el segundo espacio de recepción uno detrás del otro en una dirección de extensión longitudinal. Un conductor fusible está alojado y montado en el primer espacio receptor y un dispositivo de medición está alojado y montado en el segundo espacio receptor. El dispositivo de medición tiene un transformador de corriente y un conjunto electrónico que está eléctricamente conectado al transformador de corriente, en el que el transformador de corriente y el conjunto electrónico están dispuestos uno detrás del otro en la dirección de la extensión longitudinal. Con la ayuda del dispositivo de medición (120), es posible determinar la corriente eléctrica que fluye a través del fusible (100) en las inmediaciones del fusible (100). La energía necesaria para ello se genera a partir de la corriente primaria del fusible (100) por inducción electromagnética con la ayuda del transformador de corriente (121), lo que significa que no se necesita una fuente de alimentación externa para suministrar energía al dispositivo de medición (120). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cortacircuito fusible con función de medición integrada

La invención se refiere a un cortacircuito fusible en el que está integrada una función de medición.

Los conductores recorridos por una corriente eléctrica se calientan. Cuando las corrientes son inadmisiblemente altas, puede producirse un fuerte calentamiento inadmisible del conductor y como consecuencia de ello puede llegarse a fundir el aislamiento que rodea el conductor, lo cual puede originar a continuación daños hasta incluso que se incendie el cable. Para prevenir este peligro de incendio, debe desconectarse dicha corriente eléctrica a tiempo cuando se presenta una corriente eléctrica demasiado elevada, es decir, una corriente de sobrecarga o una corriente de cortocircuito. Esto se garantiza mediante los llamados equipos de protección de sobreintensidad.

Un ejemplo de un tal equipo de protección de sobreintensidad es por ejemplo un cortacircuito fusible, que al fundirse uno o varios conductores fusibles interrumpe el circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente del circuito asegurado mediante el cortacircuito fusible sobrepasa un determinado valor durante un tiempo determinado. El cortacircuito fusible está compuesto por un cuerpo aislante, que tiene dos conexiones eléctricas, que están conectadas eléctricamente entre sí en el interior del cuerpo aislante mediante uno o varios conductores fusibles. El conductor fusible, que tiene una sección transversal reducida en comparación con los restantes conductores del circuito eléctrico, se calienta mediante la corriente que lo recorre y se funde cuando la corriente nominal determinante del cortacircuito se sobrepasa claramente durante un tiempo predeterminado. Debido a sus buenas características aislantes, se suele utilizar cerámica como material para el cuerpo aislante. Un tal cartucho de cortacircuito fusible se conoce ya básicamente por ejemplo por el documento de patente europea EP 0917723 A1 o los documentos alemanes de publicación DE 102014205 871 A1, así como DE 10 2016211 621 A1.

Los cortacircuitos fusibles pueden obtenerse en diversas clases constructivas. Además de simples cortacircuitos para aparato, que tienen un sencillo cilindro de vidrio, en el que está alojado el conductor fusible, existen también formas constructivas en las cuales el cuerpo cerámico está lleno de arena, usualmente arena de cuarzo: Al respecto se diferencia entre tipos con arena de cuarzo consolidada, y no consolidada. En un cortacircuito fusible consolidado con arena, está rodeado el conductor fusible por arena de cuarzo. Por lo general está formada la carcasa del cortacircuito fusible entonces por un cuerpo cerámico, en el que están alojados y sujetos la arena consolidada, las conexiones eléctricas, así como el conductor fusible. La arena de cuarzo funciona entonces como medio extintor del arco voltaico: Si se sobrepasa claramente la corriente nominal del cortacircuito fusible, por ejemplo debido a una elevada corriente de cortocircuito, esto origina una reacción del cortacircuito fusible, en cuya evolución primeramente se funde el conductor fusible y a continuación se vaporiza debido al gran aumento de la temperatura. Entonces se forma un plasma eléctricamente conductor, a través del cual primeramente se mantiene el flujo de corriente entre las conexiones eléctricas, formándose un arco voltaico. Puesto que el vapor metálico del conductor fusible vaporizado se precipita sobre la superficie de los granos de arena de cuarzo, se enfría de nuevo el arco voltaico. Como consecuencia, aumenta la resistencia en el interior del cartucho fusible de forma tal que el arco voltaico se extingue definitivamente. La línea eléctrica a proteger mediante el cortacircuito fusible queda así interrumpida.

Por el estado de la técnica se conocen básicamente en el ámbito de los cortacircuitos fusibles cortacircuitos de alta potencia en baja tensión, los llamados cortacircuitos NH, pero también cortacircuitos de protección de semiconductores, los llamados cortacircuitos HLS, como los que se comercializan por ejemplo bajo el nombre de producto SITOR. En cortacircuitos NH se utilizan usualmente uno o varios conductores fusibles en forma de bandas metálicas. Entonces suelen tener los conductores fusibles las llamadas hileras de estrechamiento, para la desconexión selectiva del cortacircuito fusible. Además, puede estar aplicado sobre uno o varios de los conductores fusibles al menos un depósito de soldadura, con ayuda del cual puede influirse sobre la curva característica de sobrecarga del cortacircuito fusible. El valor de la energía de paso I2t, decisivo para el comportamiento del cortacircuito en cuanto a desconexión, es en cortacircuitos NH relativamente grande, por lo cual los mismos tienen una curva característica más bien lenta.

Cuando se calienta el conductor fusible debido a una corriente eléctrica de sobrecarga hasta una temperatura superior a la temperatura de fusión de la soldadura, se difunde dicha soldadura por el material del conductor fusible y forma con el mismo una aleación. Así aumenta la resistencia eléctrica del conductor fusible, lo cual contribuye a calentarlo más, con lo que se sigue acelerando el proceso de difusión hasta que el conductor fusible se ha disuelto por completo en el entorno del depósito de soldadura, con lo cual se rompe el mismo, interrumpiéndose el flujo de corriente. Cuando se trata de una sobreintensidad de corriente admisible, breve, no realiza el cortacircuito NH ninguna desconexión prematura. Por el contrario, cuando se presenta una corriente de cortocircuito se rompe el conductor fusible en las hileras de estrechamiento. Debido a ello se forman a la vez varios arcos voltaicos pequeños, conectados en serie, cuyas tensiones se suman y con ello originan una desconexión más rápida del cortacircuito fusible. Los cortacircuitos NH sirven por ejemplo para proteger instalaciones o armarios de maniobra frente a incendios, por ejemplo debidos a líneas de conexión sobrecalentadas.

El operador de instalaciones eléctricas manifiesta cada vez más el deseo de poder captar rápidamente el estado de una instalación eléctrica. En el pasado se realizó esto a menudo mediante una comprobación visual, en el caso de cortacircuitos fusibles por ejemplo estando dotados los cortacircuitos de un señalizador, que señaliza ópticamente un disparo del correspondiente cortacircuito al exterior, en la carcasa del correspondiente cortacircuito. Pero para el futuro se exige cada vez más poder consultar esa información en todo momento y en lo posible con independencia del lugar, por ejemplo a través de un puesto de mando. Por esta razón se equipan cada vez más aparatos eléctricos de instalación para proporcionar informaciones sobre su estado operativo. Los aparatos eléctricos de maniobra, por ejemplo interruptores de protección frente a incendios, que ya disponen de una lógica de control propia, pueden reequiparse con un coste relativamente bajo para preparar y proporcionar las correspondientes informaciones.

En cortacircuitos fusibles existen las correspondientes soluciones para captar y retrasmitir la información de “disparo” proporcionada ópticamente por el señalizador mediante un módulo de comunicación que puede montarse sobre el cortacircuito. No obstante, las soluciones de montaje tienen el inconveniente de que necesitan espacio constructivo adicional y por lo tanto sólo pueden incluirse en instalaciones ya existentes con un coste relativamente elevado. Para una utilización simple de retrofit (reacondicionamiento) en la que se sustituye un cortacircuito ya existente de forma constructiva tradicional sin módulo de comunicación por un nuevo cortacircuito con un módulo de comunicación correspondiente en el sentido de un reequipamiento o modernización de la instalación, no se utilizan a menudo estas soluciones de montaje, ya que no se dispone para ello del espacio constructivo adicional necesario.

Para solucionar este problema del espacio constructivo limitado, que se presenta sobre todo en aplicaciones de retrofit, se describe en la solicitud de patente internacional WO 2017/078525 A1 un cortacircuito fusible en el que está integrado un sensor de corriente en el cuerpo de presión del cortacircuito fusible. Con ayuda de este sensor de corriente puede medirse el flujo de corriente que recorre en funcionamiento normal el cortacircuito fusible y transmitirse a una unidad de consulta dispuesta fuera del cortacircuito fusible. Pero puesto que en un cortacircuito fusible también pueden presentarse temperaturas relativamente altas, es cuestionable la fiabilidad del funcionamiento de un sensor integrado en el cuerpo de presión del cortacircuito fusible a lo largo de la vida útil del cortacircuito fusible.

El documento US 2008/042796 A1 describe un limitador de cable que incluye un cuerpo principal con un espacio hueco, estando estructurado el espacio hueco del cuerpo de base para alojar un elemento fusible sustituible.

El documento EP 2 885 800 B1 da a conocer un módulo funcional para una configuración de cortacircuito de maniobra con dispositivo de medición, así como portafusibles para un módulo funcional o bien una configuración de cortacircuito para interruptor.

Por el documento JP H11 273544 A se conoce un cortacircuito que está dotado de una función de determinación de cortacircuito de capa y una parte de determinación en el propio elemento del cortacircuito.

La invención tiene por lo tanto el objetivo básico de proporcionar un cortacircuito fusible que supere, al menos parcialmente, los problemas antes citados.

Este objetivo se logra de acuerdo con la invención mediante el cortacircuito fusible de acuerdo con la reivindicación independiente 1. Ventajosas variantes de configuración del cortacircuito fusible de acuerdo con la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.

El cortacircuito fusible con función de medición integrada de acuerdo con la invención tiene una carcasa del cortacircuito, que tiene a su vez un primer receptáculo, limitado por un cuerpo de presión, así como un segundo receptáculo separado espacialmente del primer receptáculo, limitado por un cuerpo de protección, que están dispuestos uno tras otro en una dirección de extensión longitudinal. Al respecto está alojado y sujeto en el primer receptáculo un conductor fusible y en el segundo receptáculo un dispositivo de medición. El dispositivo de medición tiene un transformador de intensidad, así como un módulo de electrónica conectado eléctricamente con el transformador de intensidad, estando dispuestos el transformador de intensidad y el módulo de electrónica uno tras otro en la dirección de extensión longitudinal.

Con ayuda del dispositivo de medición se logra la posibilidad de determinar directamente en el cortacircuito la corriente eléctrica que fluye a través del cortacircuito fusible. El primer y el segundo receptáculos están dispuestos entonces uno tras otro en una dirección de extensión longitudinal L del cortacircuito fusible, es decir, en dirección axial. El cuerpo de presión sirve entonces para absorber la presión que se presenta durante el calentamiento o en un disparo del cortacircuito. Por ello se formulan elevadas exigencias a la resistencia mecánica y a la estabilidad de la carcasa de protección. Por el contrario, para delimitar el segundo receptáculo sólo se necesita una carcasa de protección para alojar el dispositivo de medición, fijarlo y protegerlo frente a agentes externos perjudiciales, como humedad y/o suciedad. A la estabilidad mecánica de esta carcasa se le formulan por lo tanto exigencias claramente menores.

El transformador de intensidad dispuesto en el segundo receptáculo sirve entonces por un lado como sensor de corriente, que retransmite los valores de medida de la intensidad de corriente captados al módulo de electrónica, donde se procesan a continuación los valores de medida. Por otro lado, se genera la energía necesaria para ello igualmente con ayuda del transformador de intensidad mediante inducción electromagnética a partir de la corriente primaria, es decir, la corriente de servicio del cortacircuito fusible. El transformador de intensidad sirve así también como fuente de energía para el módulo de electrónica. Para proporcionar suficiente energía para el módulo de electrónica incluso con corrientes de servicio pequeñas del cortacircuito fusible y con ello garantizar la fiabilidad del dispositivo de medición, debe estar dimensionado el transformador de intensidad para este fin relativamente grande.

A la vez debe mantenerse compacto el cortacircuito fusible, para poder utilizarlo también para aplicaciones de retrofit en el marco de un reequipamiento o modernización de instalaciones existentes, en las cuales se sustituye un cortacircuito fusible tradicional sin dispositivo de medición. Puesto que el cortacircuito fusible tiene entonces idealmente las dimensiones de un cortacircuito NH estandarizado, queda fuertemente limitado el segundo receptáculo, en el que está alojado y sujeto el dispositivo de medición, en particular en dirección axial, es decir, en la dirección de extensión longitudinal L. Al estar dispuestos el transformador de intensidad y el módulo de electrónica uno tras otro en dirección axial, es decir, en la dirección de extensión longitudinal, puede mantenerse compacto el segundo receptáculo.

En un perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, está dispuesto el módulo de electrónica entre el transformador de intensidad y un elemento de cierre del cortacircuito fusible.

Para colocar el transformador de intensidad y el módulo de electrónica uno tras otro en la dirección de extensión longitudinal, existen básicamente dos posibilidades: Bien se dispone el módulo de electrónica entre el transformador de intensidad y la carcasa de presión o bien entre el transformador de intensidad y el elemento de cierre. Esta última posibilidad tiene la ventaja de que el módulo de electrónica, más sensible que el transformador de intensidad, está situado más lejos de la carcasa de presión del cortacircuito fusible, con lo que en caso de disparo del cortacircuito fusible, el aumento de la presión y de la temperatura que ello implica no repercute directamente sobre el módulo de electrónica. Así puede reducirse la probabilidad de fallo de la electrónica.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, el transformador de intensidad llena casi por completo el segundo receptáculo en una dirección radial orientada ortogonalmente respecto a la dirección de extensión longitudinal.

Para poder colocar en el segundo receptáculo un transformador de intensidad lo más grande posible, están dispuestos el módulo de electrónica y el transformador de intensidad uno tras otro en dirección axial, es decir, en la dirección de extensión longitudinal. De esta manera puede dimensionarse el transformador de intensidad tal que el mismo llena casi por completo en dirección radial el segundo receptáculo disponible. El volumen del transformador de intensidad puede así optimizarse en el sentido de que la energía proporcionada para el módulo de electrónica es la máxima posible. De esta manera es posible diseñar un cortacircuito fusible con función de medición integrada que no necesita ninguna fuente de alimentación eléctrica externa para aportar energía al equipo de medida.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, tiene el módulo de electrónica una placa de circuitos. Para mantener las exigencias de una configuración lo más compacta posible del dispositivo de medición con a la vez el volumen máximo posible del transformador de intensidad, es necesario configurar también el módulo de electrónica lo más compacto posible. Esto es posible manteniendo compacta una placa de circuitos, por ejemplo utilizando circuitos integrados.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, está configurado el módulo de electrónica con forma de disco, de forma que la altura del módulo de electrónica junto con la altura del transformador de intensidad corresponde esencialmente a la altura del segundo receptáculo.

La forma constructiva de disco permite una configuración plana del módulo de electrónica, con lo que el dispositivo de medición - y por lo tanto el segundo receptáculo, así como la carcasa de protección que lo rodea - pueden mantenerse lo más compactos posible en la dirección axial. En una dirección radial orientada ortogonalmente respecto a la dirección axial, puede ocupar el módulo de electrónica entonces toda la anchura del segundo receptáculo hasta la pared interior limitadora de la carcasa de protección.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, está configurado el módulo de electrónica con forma anular, con un radio exterior, así como con una abertura con radio interior para llevar a su través un elemento de conexión del cortacircuito fusible. Debido a la configuración con forma anular, puede adaptarse el módulo de electrónica a la geografía en planta del transformador de intensidad. Entonces puede elegirse el radio exterior tal que el mismo corresponda esencialmente al radio del transformador de intensidad. De esta manera puede realizarse una forma constructiva compacta del dispositivo de medición.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, la forma anular del módulo de electrónica (122) no está cerrada. Si el módulo de electrónica puede configurarse correspondientemente compacto, es igualmente posible una forma constructiva abierta, por ejemplo en forma de una C o de un semicírculo.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, tiene el módulo de electrónica un dispositivo de transmisión, para transmitir una señal de medida captada por el dispositivo de medición a un dispositivo receptor situado fuera del cortacircuito fusible.

Con ayuda del dispositivo de transmisión, pueden transmitirse los datos de medida captados o también datos basados en estos datos de medida procesados a continuación a una unidad externa, por ejemplo un equipo colector de datos o un puesto de mando. De esta manera es posible determinar en todo momento el estado de servicio del cortacircuito fusible, sin que se necesite para ello un técnico o instalador que inspeccione el cortacircuito in situ.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito fusible, la transmisión de la señal de medida desde el dispositivo de transmisión al dispositivo receptor se realiza inalámbricamente.

Mediante una transmisión inalámbrica de los datos al dispositivo receptor externo, se simplifica claramente el trabajo de instalación del cortacircuito fusible. Para la transmisión sin cable o inalámbrica de los datos - valores de medida o datos preelaborados basados en valores de medida - desde el dispositivo de transmisión hasta el dispositivo receptor, se utilizan procedimientos de transmisión usuales, como por ejemplo Bluetooth, RFID (tanto activo como también pasivo), ZigBee, etc. La energía necesaria para la transmisión se obtiene entonces de nuevo ventajosamente con ayuda del transformador de intensidad mediante inducción electromagnética a partir de la corriente primaria.

Puesto que el cortacircuito fusible con función de medición integrada corresponde en cuanto a su tamaño constructivo al tamaño de un cortacircuito NH tradicional, procede el mismo también para aplicaciones de retrofit en el marco de un reequipamiento o modernización de instalaciones existentes en las cuales se sustituye un cortacircuito fusible tradicional sin dispositivo de medición por un cortacircuito fusible con función de medición integrada.

El cuerpo del cortacircuito para un cortacircuito fusible de la clase antes descrita, tiene un primer segmento, configurado como cuerpo de presión, que limita el primer receptáculo para alojar el conductor fusible, así como un segundo segmento, configurado como cuerpo de protección, que limita el segundo receptáculo para alojar el dispositivo de medición. El primer receptáculo y el segundo receptáculo están dispuestos entonces delimitados espacialmente entre sí en el cuerpo del cortacircuito y tendidos uno tras otro en una dirección de extensión longitudinal.

El primer segmento del cuerpo del cortacircuito es entonces estable a la presión, es decir, está configurado para absorber la presión que se presenta cuando dispara el cortacircuito fusible y constituye así el cuerpo de presión propiamente dicho del cortacircuito fusible, mientras que el segundo segmento tiene sólo una función de protección para el dispositivo de medición, a cuya estabilidad mecánica y resistencia se formulan exigencias claramente inferiores. Las distintas características mecánicas de resistencia de ambos segmentos pueden realizarse mediante un procedimiento de fabricación adecuado, por ejemplo un procedimiento de impresión en 3D. El primer y el segundo segmentos forman entonces una unidad constructiva, es decir, ambos segmentos no tienen que montarse de antemano al sustituir o montar el cortacircuito fusible, sino que están ya unidos fijamente entre sí, lo que simplifica claramente el trabajo de montaje.

En un perfeccionamiento ventajoso, está configurado el cuerpo del cortacircuito en una sola pieza. En particular en cuanto a la fabricación del cuerpo del cortacircuito con ayuda de un procedimiento aditivo de fabricación (Additive-Manufacturing), denominado en lenguaje llano también “impresión en 3D”, es ventajoso realizar el cuerpo del cortacircuito en una sola pieza, ya que así se evitan etapas de montaje posteriores. Los costes de montaje pueden así reducirse aún más.

En otro perfeccionamiento ventajoso, está formado el cuerpo del cortacircuito por un material cerámico o un plástico termoestable. Los materiales cerámicos son especialmente adecuados para fabricar un cuerpo de cortacircuito debido a su gran resistencia a la presión. Los plásticos termoestables, siempre que sean suficientemente estables al calor, se caracterizan por el contrario por su facilidad de mecanización, teniendo a la vez costes de fabricación relativamente bajos.

En otro perfeccionamiento ventajoso, está realizado el cuerpo del cortacircuito en varias piezas, estando unido el cuerpo de presión de manera resistente, pero tal que puede soltarse, con el cuerpo de protección. De ello resulta la ventaja de que tras disparar el cortacircuito puede reutilizarse dado el caso el segundo receptáculo, en el que está alojado el dispositivo de medición. Esto es en particular interesante cuando los costes de material y de fabricación del dispositivo de medición son relativamente altos en comparación con el resto del cortacircuito fusible.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cuerpo de presión, están formados el cuerpo de presión y el cuerpo de protección por materiales distintos. Eligiendo materiales adecuados para los cuerpos de presión y de protección, pueden adaptarse ambos receptáculos a las respectivas exigencias distintas que se les formulan.

En otro perfeccionamiento ventajoso del cortacircuito, están rodeados el cuerpo de presión y el cuerpo de protección por una cubierta adicional. Con ayuda de la cubierta adicional, que por ejemplo puede estar compuesta por papel o por un recubrimiento de plástico, se acentúa la unidad constructiva de la carcasa del cortacircuito. Además, en formas constructivas de varias piezas se impide o al menos se señaliza el desmontaje por parte de terceros no autorizados.

Puesto que el espacio constructivo necesario en conjunto para el cortacircuito fusible se corresponde con el espacio constructivo de un cortacircuito NH estandarizado, puede utilizarse el cuerpo del cortacircuito también para cortacircuitos fusibles en retrofit, es decir, para sustituir un cortacircuito fusible tradicional sin función de medición.

A continuación se describirán más en detalle dos ejemplos de realización del cortacircuito fusible con referencia a las figuras adjuntas. En las figuras son:

Figura 1 una representación esquemática de un cortacircuito NH conocido por el estado de la técnica;

figuras 2 a 5 representaciones esquemáticas de un primer ejemplo de realización del cortacircuito fusible de acuerdo con la invención en diversas vistas;

figuras 6 y 7 representaciones esquemáticas de otros ejemplos de realización del cortacircuito fusible de acuerdo con la invención.

En las distintas figuras del dibujo se han dotado las mismas partes siempre de la misma referencia. La descripción es válida para todas las figuras del dibujo en las que puede verse igualmente la correspondiente pieza.

La figura 1 muestra esquemáticamente la estructura básica de un cortacircuito fusible NH estandarizado, tal como ya se conoce por el estado de la técnica. El cortacircuito fusible 1 tiene dos elementos de conexión 3, compuestos por un material eléctricamente conductor, por ejemplo cobre. En las representaciones están realizados los elementos de conexión 3 como contactos de cuchilla, pero esto no es esencial para la invención. Los elementos de conexión 3 son resistentes mecánicamente y están unidos de manera fija y estrechamente con una carcasa de protección 2 con la altura H, la cual está compuesta por un material robusto, no conductor y con la mayor resistencia posible al calor, por ejemplo por cerámica y sirve como cuerpo de presión para el cortacircuito fusible 1. La carcasa de protección 2 tiene en general una forma básica de tubo o cilindro hueco y está cerrada hacia fuera de manera estanca a la presión, por ejemplo con ayuda de dos tapas de cierre 4. Los elementos de conexión 3 se extienden entonces a través de respectivas aberturas realizadas en las tapas de cierre 4 por el espacio hueco de la carcasa de protección 2. En este espacio hueco está dispuesto al menos un llamado conductor fusible 5, que conecta entre sí eléctricamente ambos elementos de conexión 3.

El espacio hueco restante suele estar lleno por completo con un medio extintor 6, que sirve para extinguir y refrigerar el cortacircuito fusible 1 cuando se produce un disparo y que rodea por completo el conductor fusible 5. Como medio extintor 6 se utiliza por ejemplo arena de cuarzo. En lugar del conductor fusible 5 representado en la figura 1, es posible igualmente disponer varios conductores fusibles 5 conectados eléctricamente en paralelo entre sí en la carcasa de protección 2 y conectarlos correspondientemente con ambos elementos de contacto 3. Mediante la clase, el número, la disposición y la configuración de los conductores fusibles 3 puede influirse sobre la curva característica de disparo - y con ello sobre el comportamiento en cuanto a disparo - del cortacircuito fusible 1.

El conductor fusible 5 está compuesto en general por un material buen conductor, como cobre o plata y tiene a lo largo de su longitud, es decir, en su dirección de extensión longitudinal L varias hileras de estrechamiento 7, así como uno o varios depósitos de soldadura 8, los llamados puntos de soldadura. Mediante las hileras de estrechamiento 7, así como los puntos de soldadura 8, puede influirse igualmente sobre la curva característica de disparo del cortacircuito fusible 1 y adaptarse al caso de aplicación respectivo. Para corrientes inferiores a la corriente nominal del cortacircuito fusible 1, se transforma en el conductor fusible 5 sólo tanta cantidad de potencia de pérdidas como puede cederse al exterior en forma de calor rápidamente a través de la arena de extinción 6, la carcasa de protección 2, así como ambos elementos de conexión 3. La temperatura del conductor fusible 5 no asciende entonces hasta sobrepasar su punto de fusión. Cuando fluye una corriente que se encuentra en la zona de sobrecarga del cortacircuito fusible 1, sigue aumentando la temperatura en el interior del cortacircuito fusible 1 continuamente hasta que se sobrepasa el punto de fusión del conductor fusible 5 y éste se funde en una de las hileras de estrechamiento 7. Cuando se trata de elevadas corrientes de defecto, tal como las que se presentan por ejemplo debido a un cortocircuito, se transforma tanta energía en el conductor fusible 5 que el mismo prácticamente se calienta en toda su longitud y como consecuencia de ello se funde simultáneamente en todas las hileras de estrechamiento 7.

Puesto que el cobre y la plata líquido/a sigue teniendo buenas características de conducción eléctrica, aún no se interrumpe el flujo de corriente eléctrica en ese instante. El líquido fundido formado a partir del conductor fusible 5 se sigue calentando en consecuencia hasta que el mismo finalmente pasa al estado gaseoso, con lo que se forma un plasma. Entonces aparece un arco voltaico, para mantener el flujo de corriente eléctrica a través del plasma. En el último estado de una desconexión del cortacircuito reaccionan los gases conductores con el medio extintor 6, que en cortacircuitos fusibles 1 convencionales suele estar formado por arena de cuarzo. Ésta se funde debido a las temperaturas extremadamente altas en el entorno del arco voltaico, debidas al arco voltaico, lo cual origina una reacción física del material del conductor fusible fundido con la arena de cuarzo 6 que lo rodea. Puesto que el producto de reacción que entonces resulta no conduce eléctricamente, desciende el flujo de corriente entre ambos elementos de conexión 3 muy rápidamente hasta cero. No obstante al respecto hay que tener en cuenta que una determinada masa de material conductor fusible también precisa de una masa correspondiente de medio extintor. Sólo así puede asegurarse que al final de la desconexión del cortacircuito exista aún suficiente medio extintor 6 para fijar con efectividad todo el plasma conductor.

En las figuras 2 a 4 se representa esquemáticamente un primer ejemplo de realización del cortacircuito fusible 100 de acuerdo con la invención. La figura 2 muestra al respecto una vista lateral del cortacircuito fusible 100; las figuras 3, 4 y 5 muestran representaciones de secciones del cortacircuito fusible 100 que se corresponden con la anterior, en vista en planta y en alzado. El cortacircuito fusible 100 tiene una carcasa del cortacircuito 110 con un primer segmento 111 así como un segundo segmento 112, dispuestos uno tras otro en una dirección de extensión longitudinal L del cortacircuito fusible 100. El primer segmento 111 está realizado entonces como cuerpo de presión 113 para alojar un conductor fusible 105. El cuerpo de presión 113 sirve para absorber la presión que se presenta al calentar o cuando dispara el cortacircuito fusible 100, por lo cual se formulan elevadas exigencias a la resistencia mecánica y a la estabilidad del cuerpo de presión 113. Dentro del cuerpo de presión 113 está formado por lo tanto un primer receptáculo 115, en el que está alojado y sujeto el conductor fusible 105. El primer receptáculo 115 queda limitado por el cuerpo de presión 113 en dirección radial R hacia fuera y está cerrado en dirección axial, es decir, en la dirección de la extensión longitudinal L, mediante un elemento de cierre 104. El tamaño constructivo de la carcasa del cortacircuito 110 corresponde entonces al de un cortacircuito NH estandarizado, tal como se ha descrito antes en relación con la figura 1. Al ser idénticas las dimensiones, es adecuado óptimamente el cortacircuito fusible 100 de acuerdo con la invención para aplicaciones de retrofit, es decir, para sustituir un cortacircuito NH tradicional.

Para la toma de contacto eléctrico tiene el cortacircuito fusible 100 dos elementos de conexión 103 realizados como contactos de cuchilla, que están unidos mecánicamente de manera fija y estrechamente con la carcasa del cortacircuito 110. No obstante, la forma constructiva de ambos elementos de conexión 103 no es esencial para la invención. En el interior del cortacircuito fusible 100, o más exactamente en el primer receptáculo 115, está conectado eléctricamente el conductor fusible 105 con ambos elementos de conexión 103. Si el cortacircuito fusible de acuerdo con la invención es un cortacircuito consolidado con arena, entonces el volumen restante del primer receptáculo 115 está relleno con arena, por lo general arena de cuarzo, que rodea por completo el conductor fusible 105 y que sirve como medio extintor para extinguir y refrigerar el conductor fusible 105 en caso de disparo del cortacircuito fusible 100.

El segundo segmento 112 está realizado como cuerpo de protección 114, que sirve para alojar un dispositivo de medición 120 y que limita hacia fuera un segundo receptáculo 116 previsto para ello. Puesto que el cuerpo de protección 114 sirve solamente para alojar el dispositivo de medición 120, para fijarlo y para protegerlo frente a agentes externos perjudiciales, como humedad y/o suciedad, se formulan a la estabilidad mecánica del cuerpo de protección 114 exigencias claramente inferiores a las del cuerpo de presión 113. El cuerpo de protección 114 está unido entonces fijamente con el cuerpo de presión 113, estando delimitados espacialmente entre sí el primer receptáculo 115 y el segundo receptáculo 116 mediante una pared separadora 117. La pared separadora 117 puede ser un componente autónomo; no obstante, es igualmente posible configurar la pared separadora 117 como parte integrante del cuerpo de presión 113 o del cuerpo de protección 114. En contra de la dirección de extensión longitudinal L, está cerrado el segundo receptáculo 116 mediante otro elemento de cierre 104. Mediante el otro elemento de cierre 104 está conducido el elemento de conexión inferior 103, configurado como contacto de cuchilla, a través del segundo receptáculo 116 hasta el primer receptáculo 115 y allí está conectado eléctricamente con el conductor fusible 105.

El dispositivo de medición 120 tiene un transformador de intensidad 121, así como un módulo de electrónica 122 unido con el transformador de intensidad 121. El transformador de intensidad 121 está realizado con forma anular o toroidal y está dispuesto alrededor del elemento de conexión inferior 103: Cuando el cortacircuito fusible 100 es recorrido por una corriente primaria, se genera en el transformador de intensidad 121 una corriente de inducción (corriente secundaria), cuya magnitud permite deducir la magnitud de la corriente primaria. Con ayuda del módulo de electrónica 122 conectado con el transformador de intensidad 121, pueden procesarse dichos valores de medida. Para ello tiene el módulo de electrónica 122 un microprocesador para procesar o procesar preliminarmente los datos de medida averiguados. Además puede tener el módulo de electrónica 122 también un dispositivo de transmisión, para transmitir los datos de medición o los datos procesados a un dispositivo receptor (no representado) situado fuera del cortacircuito fusible 100, por ejemplo un puesto de mando o un equipo colector de datos.

Para poder renunciar a una fuente de energía adicional para la transmisión en el procesamiento de datos, se obtiene la energía necesaria para el módulo de electrónica 122 igualmente a partir de la corriente secundaria generada por el transformador de intensidad 121. Para poder proporcionar entonces suficiente energía, es necesario un volumen lo más grande posible para el transformador de intensidad. Por ello está configurado el transformador de intensidad 121 tal que su anchura en la dirección radial R se maximiza, es decir, el transformador de intensidad 121 aprovecha lo más completamente posible el espacio constructivo disponible del segundo receptáculo 116 en el cuerpo de protección 114. En la dirección de extensión longitudinal L corresponde la altura del transformador de intensidad 121 a la altura del segundo receptáculo 116 menos la altura del módulo de electrónica 122. En otras palabras: en la dirección de extensión longitudinal L se aprovecha lo más completamente posible el segundo receptáculo 116 mediante el transformador de intensidad 121 y el módulo de electrónica 122. De esta manera puede optimizarse el volumen del transformador de intensidad 121, es decir, aumentar tanto que incluso con una pequeña corriente primaria puede garantizarse una medición fiable, así como una transmisión fiable de los datos de medida.

Observando más en detalle la representación seccionada mostrada en la figura 3, queda claro que el elemento de conexión superior 103 no está situado exactamente en el centro, sino ligeramente descentrado en el cuerpo de presión 113 o en el cuerpo de protección 114. Esto corresponde a la configuración normal de los elementos de conexión 103 de un cortacircuito NH tradicional, tal como se ha descrito antes en relación con la figura 1. Para poder maximizar el volumen del transformador de intensidad 121, está configurado el elemento de conexión inferior 103 algo más pequeño en dirección radial, con lo que el mismo queda dispuesto en el centro del segundo receptáculo. Así puede utilizarse un transformador de intensidad 121 con forma anular o toroidal con mayor diámetro exterior que el que se tendría con un elemento de conexión 103 dispuesto descentrado.

Las figuras 4 y 5 son representaciones seccionadas en planta. En la sección representada en la figura 4 a través del módulo de electrónica 122 queda claro que el módulo de electrónica 122 está adaptado al contorno interior del cuerpo de protección 114, para aprovechar así óptimamente el espacio constructivo disponible para el módulo de electrónica 122 en el segundo receptáculo 116. Además, tiene el módulo de electrónica 122 una abertura alargada 123, a través de la cual está conducido el elemento de conexión inferior 103. Dimensionando correspondientemente la abertura 103, queda fijado así, es decir, alojado y sujeto el módulo de electrónica 122 en cuanto a su posición espacial en el segundo receptáculo. Además, en la sección a través de transformador de intensidad 121 representada en la figura 5 queda claro que al disponer centralmente el elemento de conexión inferior 103, el segundo receptáculo 116 queda aprovechado casi por completo en la dirección radial R. De esta manera puede realizarse una configuración extremadamente compacta de dispositivo de medición. En las representaciones de las figuras 4 y 5 está realizado el contorno interior del cuerpo de protección 114 octogonal. No obstante esta forma no es esencial para la invención y significa sólo una de las muchas posibilidades; procederían igualmente secciones transversales redondeadas o redondas o cilíndricas al respecto.

En las figuras 6 y 7 se representa esquemáticamente otros dos ejemplos de realización del cortacircuito fusible 100 de acuerdo con la invención. Los mismos muestran respectivas representaciones en sección a través del módulo de electrónica 122 en planta, correspondiéndose con la figura 4 del primer ejemplo de realización. La estructura básica del cortacircuito fusible 100, así como de la carcasa del cortacircuito 110, corresponde entonces al primer ejemplo de realización representado en las figuras 2 a 4. La diferencia esencial con el primer ejemplo de realización consiste en la diferente ejecución del módulo de electrónica 122. En la figura 6 está realizado el módulo de electrónica 122 con forma anular y con ello está adaptado a la forma del transformador de intensidad 121. El mismo tiene un radio exterior r^a, así como un radio interior r, a través del cual está conducido el elemento de conexión 103. Mediante el radio interior n queda definida la abertura 123. El transformador de intensidad 121 y el módulo de electrónica 122 pueden entonces estar reunidos formando una unidad constructiva, que se monta conjuntamente, es decir, se introduce y se fija en el segundo receptáculo 116 del cuerpo de protección 114.

La figura 7 muestra otra forma de realización del módulo de electrónica 122. Éste está adaptado - análogamente a la representación de la figura 4 - al contorno interior del cuerpo de protección 114, pero no por toda la superficie. La abertura 123 está realizada como C abierta, con lo que el módulo de electrónica 122 puede insertarse lateralmente - es decir, en dirección radial - sobre el elemento de conexión 103. Este ejemplo de realización muestra que el módulo de electrónica 122 no tiene que ocupar forzosamente el espacio de que dispone casi por completo; en el caso de que el módulo de electrónica 122 pueda configurarse correspondientemente compacto, es igualmente posible llenar sólo partes del espacio constructivo disponible (tal como se representa en la figura 7). La forma resultante del módulo de electrónica 122 no es aquí esencial para la invención y sólo a modo de ejemplo se representa como C abierta.

Lista de referencias

1. cortac¡ru¡to fusible

2. carcasa de protección/cuerpo de presión

3. elemento de conexión

4. tapa de cierre

5. conductor fusible

6. medio extintor/arena de extinción

7. hilera de estrechamiento

8. depósito de soldadura

100 cortacircuito fusible

103 elemento de conexión

104 elemento de cierre

105 conductor fusible

110 carcasa del cortacircuito

111 primer segmento

112 segundo segmento

113 cuerpo de presión

114 cuerpo de protección

115 primer receptáculo

116 segundo receptáculo

117 pared separadora

120 dispositivo de medición

121 transformador de intensidad

122 módulo de electrónica/placa de circuitos

123 abertura

ra radio exterior

r¡ radio interior

L dirección de extensión longitudinal

R dirección radial

Claims

REIVINDICACIONES

1. Cortacircuito fusible (100) con función de medición integrada,

- con una carcasa del cortacircuito (110),

- con un conductor fusible (105),

- con un dispositivo de medición (120), que tiene un transformador de intensidad (121), así como un módulo de electrónica (122) conectado eléctricamente con el transformador de intensidad (121),

- en el que el transformador de intensidad (121) y el módulo de electrónica (122) están dispuestos uno tras otro en una dirección de extensión longitudinal L, del cortacircuito fusible (100),

caracterizado porque

- la carcasa del cortacircuito (110) tiene un primer receptáculo (115) limitado por un cuerpo de presión (113), así como un segundo receptáculo (116) separado espacialmente del primer receptáculo (115), limitado por un cuerpo de protección (114), que están dispuestos uno tras otro en la dirección de extensión longitudinal (L) del cortacircuito fusible (100), en el que

el conductor fusible (105) está alojado y sujeto en el primer receptáculo (115) y en el que el dispositivo de medición (120) está alojado y sujeto en el segundo receptáculo (116).

2. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con la reivindicación 1,

en el que el módulo de electrónica (122) está dispuesto entre el transformador de intensidad (121) y un elemento de cierre (104) del cortacircuito fusible (100).

3. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en el que el transformador de intensidad (121) llena casi por completo el segundo receptáculo (116) en una dirección radial (R) orientada ortogonalmente respecto a la dirección de extensión longitudinal (L) del cortacircuito fusible (100).

4. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en el que el módulo de electrónica (122) tiene una placa de circuitos.

5. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en el que el módulo de electrónica (122) está configurado con forma de disco, de forma que la altura del módulo de electrónica (122) junto con la altura del transformador de intensidad (121) corresponde esencialmente a la altura del segundo receptáculo (116).

6. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en el que el módulo de electrónica (22) está configurado con forma anular, con un radio exterior (ra) así como con una abertura (123) con radio interior (ri) para llevar a su través un elemento de conexión (103) del cortacircuito fusible.

7. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con la reivindicación 6,

en el que la forma anular del módulo de electrónica (122) no está cerrada.

8. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en el que el módulo de electrónica (122) tiene un dispositivo de transmisión para transmitir una señal de medida captada por el dispositivo de medición (120) a un dispositivo receptor situado fuera del cortacircuito fusible (100).

9. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con la reivindicación 4,

en el que la transmisión de la señal de medida desde el dispositivo de transmisión al dispositivo receptor se realiza inalámbricamente.

10. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes,

en el que la carcasa del cortacircuito (110) tiene

- un primer segmento (111), configurado como cuerpo de presión (113), que limita el primer receptáculo (115) para alojar el conductor fusible (105), así como

- un segundo segmento (112), configurado como cuerpo de protección (114), que limita el segundo receptáculo (116) para alojar el dispositivo de medición (120),

- en el que el primer receptáculo (115) y el segundo receptáculo (116) están dispuestos en la carcasa del cortacircuito (110) delimitados espacialmente entre sí en una dirección de extensión longitudinal (L) del cortacircuito fusible, tendidos uno tras otro.

11. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con la reivindicación 10,

en el que la carcasa del cortacircuito (110) está realizada en una sola pieza.

12. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con la reivindicación 10 u 11,

en el que la carcasa del cortacircuito (110) está formada por un material cerámico o un plástico termoestable.

13. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con la reivindicación 10,

en el que la carcasa del cortacircuito (110) está realizada en varias piezas, estando unido el cuerpo de presión (113) de manera resistente, pero tal que puede soltarse, con el cuerpo de protección (114).

14. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con la reivindicación 13,

en el que el cuerpo de presión (113) y el cuerpo de protección (114) están formados por materiales distintos.

15. Cortacircuito fusible (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 14,

en el que el cuerpo de presión (113) y el cuerpo de protección (114) están rodeados por una cubierta adicional.