BR102014010994B1 - Aparelho de comutação de corrente contínua, dispositivo eletrônico, e método para comutar um circuito de corrente contínua associado - Google Patents

Abstract

aparelho de comutação de corrente contínua, dispositivo eletrônico, e método para comutar um circuito de corrente contínua associado. é descrito um aparelho de comutação de corrente contínua (cc), compreendendo pelo menos um primeiro dispositivo de comutação mecânica adequado para ficar posicionado ao longo de um trajeto de operação de um circuito de cc associado, compreendendo um contato fixo e um contato móvel correspondente, que pode ser acionado entre uma posição fechada, na qual eles estão acoplados um ao outro e a corrente flui ao longo do trajeto de operação, e uma posição aberta, onde eles estão separados um do outro de modo a interromper o fluxo de corrente ao longo do trajeto de operação, onde um arco voltaico pode sofrer ignição entre os contatos durante a separação. o aparelho compreende ainda meios eletrônicos que incluem um dispositivo semicondutor, adequados para ficarem posicionados ao longo de um trajeto secundário e conectados em paralelo com o primeiro dispositivo de comutação mecânica. os meios eletrônicos estão configurados para permitirem a comutação do fluxo de corrente a partir do trajeto de operação para o trajeto secundário, e a extinção, por meio do dispositivo semicondutor, de um arco voltaico que se forma quando o contato móvel se separa do contato fixo, quando o primeiro dispositivo de comutação mecânica não consegue extinguir tal arco

Description

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de comutação de corrente contínua (CC), a um dispositivo eletrônico, e a um método para comutar uma corrente CC que circula ao longo de um circuito de CC associado.

[002] Já é bem conhecido no setor elétrico o uso de dispositivos de proteção, tipicamente comutadores de corrente como, por exemplo, disjuntores ou chaves seccionadoras, que são projetados para comutar o sistema elétrico no qual eles estão instalados, para protegê-lo por exemplo de eventos de falha, tais como sobrecargas e curto-circuitos, ou para conectar e desconectar uma carga.

[003] Dispositivos comuns de comutação eletromecânica compreendem um par de contatos separáveis para formar, interromper e conduzir corrente; na operação de interrupção, um mecanismo de acionamento aciona os contatos móveis para movê-los de uma primeira posição fechada, na qual eles estão acoplados aos contatos fixos correspondentes, para uma segunda posição aberta, na qual eles ficam separados dos mesmos.

[004] Normalmente, no momento em que os contatos começam a separar-se fisicamente uns dos outros, a corrente continua a fluir através do espaço aberto, pelo aquecimento do gás isolante que envolve os próprios contatos, até o gás ficar ionizado e tornar-se condutor, isto é, é alcançado o assim chamado estado de plasma; desta forma, há a ingnição de um arco voltaico entre os contatos, e tal arco tem que ser extinto tão rapidamente quanto possível a fim de interromper definitivamente a corrente. Em particular, em aplicações de corrente contínua (CC), o tempo de interrupção pode ser bastante elevado, e consequentemente os arcos elétricos podem durar por um tempo relativamente longo.

[005] Esses arcos de longa duração resultam em desgaste severo dos contatos, reduzindo assim significativamente o tempo de vida elétrica, ou seja, o número de operações de comutação que um comutador de corrente mecânico pode realizar.

[006] Em particular, a fim de extinguir rapidamente o arco e minimizar esses problemas, é necessário diminuir a corrente e com ele a energia de aquecimento, abaixo de um determinado limiar onde o aquecimento não é suficiente para sustentar o arco; o plasma se resfria e perde sua condutividade.

[007] Em um circuito de CC de baixa tensão, a corrente é reduzida através da criação de uma tensão de neutralização superior à tensão aplicada do sistema. A tensão criada, a qual excede a tensão do sistema, deve ser mantida até que a corrente seja interrompida; esta tensão é normalmente produzida pela divisão do arco em muitos segmentos curtos, utilizando uma série de placas separadoras.

[008] Para esta finalidade, para geometrias padronizadas de disjuntores de baixa tensão, o arco deve ser movido da área de ignição, onde os contatos se abrem, para a câmara de arco, onde as placas separadoras estão posicionadas; isto é geralmente feito explorando- se um campo magnético para gerar uma força de Lorentz sobre a coluna do arco.

[009] Este campo magnético pode ser gerado pela mesma corrente que flui através do dispositivo de comutação; no entanto, enquanto são capazes de extinguir com bastante facilidade os arcos elétricos com correntes de curto-circuito muito elevadas, os comutadores de corrente mecânicos conhecidos atualmente têm grande trabalho para criar tensões acima de um determinado valor, por exemplo, de 600V a 1000V, e têm dificuldades para extinguir os arcos elétricos quando as operações de comutação são realizadas com baixas correntes, como por exemplo de algumas dezenas de Ampères.

[010] Nestes casos, portanto, é possível que em baixas correntes um arco voltaico continue a queimar os contatos, sem ser movido para longe dos contatos em direção às placas separadoras de arco; como conseqüência, a tensão do arco formado é baixa e a corrente não é nem limitada nem interrompida.

[011] Em alguns disjuntores, um ímã permanente adicional é normalmente necessário para reforçar o campo magnético que atua sobre a coluna do arco, de modo a movê-lo para as placas separadoras de arco; no entanto, neste caso, em adição aos problemas relacionados com o custo, posição e disponibilidade de espaço para este componente adicional, o disjuntor só é capaz de interromper a corrente com uma dada polaridade definida pela colocação do ímã permanente; se a corrente fluir na direção oposta o arco é mantido nos contatos, que são desgastados pelo arco continuamente, queimando-os.

[012] Já é também conhecido o uso de dispositivos de comutação de corrente híbridos, em que um disjuntor convencional ou principalmente mecânico é conectado em paralelo com um dispositivo de comutação de corrente baseado em semicondutores.

[013] Estas soluções híbridas são destinadas a ter operações de comutação idealmente sem arco, ou pelo menos a extinção dos arcos elétricos ocorre o mais rápido possível.

[014] Para este propósito, quando os contatos do disjuntor mecânico têm que ser abertos, a corrente é comutado para o dispositivo semicondutor; em alguns casos, o semicondutor é acionado para o seu estado condutor mesmo antes dos contatos do disjuntor mecânico serem acionados; em outras situações, o semicondutor é acionado para o seu estado condutor imediatamente após os contatos do disjuntor mecânico serem acionados, a fim de remover o arco dos contatos mecânicos tão logo quanto possível.

[015] Embora tais soluções híbridas tenham um desempenho muito bom, um dos seus defeitos é que o dispositivo semicondutor, quando acionado para o estado condutor, está sempre exposto a, e tem que suportar, um fluxo de corrente que pode chegar a níveis muito elevados; assim, há um alto risco de possíveis danos e, em qualquer caso, como em muitas condições operacionais as correntes envolvidas podem ser bastante elevadas, é necessário adotar esquemas de proteção particulares e/ou componentes excessiva mente caros.

[016] A presente invenção é destinada a superar esses problemas, em particular extinguindo eficientemente arcos elétricos especialmente em baixas correntes, isto é, quando o nível de fluxo de corrente é tal que o arco não se move em direção às placas de separação, e a tensão do arco correspondente não é suficiente para sua auto-extinção.

[017] Por conseguinte, a presente invenção provê um aparelho de comutação de corrente contínua ("CC") compreendendo:- Pelo menos um primeiro dispositivo de comutação mecânica adequado para ficar posicionado ao longo de um trajeto de operação de um circuito de CC associado, o dito dispositivo de comutação mecânica compreendendo um contato fixo e um contato móvel correspondente, que pode ser acionado entre uma posição fechada, onde os referidos contatos são acoplados um com o outro e a corrente flui ao longo do referido trajeto operacional, e uma posição aberta, onde os referidos contatos são separados uns dos outros de modo a interromperem a corrente ao longo do citado trajeto operacional, em que um arco voltaico pode apresentar ignição entre os referidos contatos quando o dito contato móvel começa a se separar do referido contato fixo. O aparelho caracteriza-se pelo fato de ainda compreender:- Meios eletrônicos que compreendem pelo menos um dispositivo semicondutor, adequados para ficarem posicionados ao longo de um trajeto secundário e conectados em paralelo com o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica, em que os referidos meios eletrônicos são configurados para permitirem a comutação da corrente a partir do dito trajeto de funcionamento para o referido trajeto secundário, com a extinção, através do referido dispositivo semicondutor, de um arco voltaico que sofreu ignição quando o dito contato móvel se separou do citado contato fixo, quando o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica não conseguiu extingui-lo.

[018] A presente invenção também provê um método para a comutação de uma corrente contínua (CC) que circula ao longo de um circuito CC, compreendendo:- Prover ao longo de um trajeto de operação do dito circuito de CC pelo menos um primeiro dispositivo de comutação mecânica, tendo um contato fixo e um contato móvel correspondente, em que um arco voltaico pode sofrer ignição entre os referidos contatos quando o referido contato móvel começa a separar-se o dito contato fixo. O método caracteriza-se pelo fato de compreender ainda as etapas de:- Prover meios eletrônicos, compreendendo pelo menos um dispositivo semicondutor, que ficam posicionados ao longo de um trajeto secundário do referido circuito de CC e conectados em paralelo com o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica;- Comutar a corrente a partir do referido trajeto operacional para o dito trajeto secundário, com a extinção, através do referido dispositivo semicondutor, de um arco voltaico que sofreu ignição quando o dito contato móvel se separou do citado contato fixo, quando o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica não conseguiu extingui-lo.

[019] Vantajosamente, com o aparelho e método de acordo com a presente invenção, o dispositivo semicondutor é explorado de uma maneira substancialmente diferente do que as soluções do estado da técnica anterior; de fato, a corrente inteira é comutada do trajeto de operação nominal para o trajeto secundário, a fim de fazer o dispositivo semicondutor extinguir um arco voltaico que sofreu ignição entre os contatos mecânicos, somente se o dispositivo de comutação mecânica não foi capaz de extingui-lo.

[020] Na prática, quando os contatos do dispositivo de comutação mecânica separam-se uns dos outros e um arco voltaico sofre ignição entre eles, ao contrário das soluções do estado da técnica anterior em que o dispositivo baseado em semicondutores está sempre ativado para remover o arco rapidamente, de acordo com a presente invenção o dispositivo baseado em semicondutores é utilizado ativamente para extinguir o arco somente se as condições operacionais reais são tais que o disjuntor mecânico não foi capaz de provocar a extinção, ou seja, com operações de comutação de baixa corrente, como por exemplo da ordem de algumas dezenas de ampères.

[021] Assim, enquanto que nas soluções do estado da técnica anterior o objetivo do uso de dispositivos de comutação baseados em semicondutores é remover o arco voltaico dos contatos mecânicos imediatamente, independentemente do nível de corrente e até mesmo para principalmente evitar que arcos queimem os contatos quando a corrente circulante alcança altos níveis, na presente solução o dispositivo semicondutor é substancialmente impedido de operar quando a corrente nos contatos mecânicos é alta, e sua intervenção efetiva para extinguir definitivamente o arco voltaico é explorada apenas quando o nível da corrente é baixo.

[022] Outras características e vantagens tornar-se-ão evidentes a partir da descrição de formas de incorporação preferidas, mas não exclusivas, de um aparelho de comutação de corrente contínua ("CC") e de um método relacionado para comutar uma corrente CC associada, de acordo com a invenção, ilustrados apenas a título de exemplos não limitativos nos desenhos anexos, em que:- A figura 1 é um diagrama de blocos que ilustra esquematicamente uma forma de realização possível de um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção;- A figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra esquematicamente uma outra forma de realização de um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção;- A figura 3 é um diagrama de blocos que ilustra esquematicamente alguns meios eletrônicos que podem ser usados em uma forma de realização de um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção; - A figura 4 é um diagrama de blocos que ilustra esquematicamente alguns meios eletrônicos que podem ser usados em uma forma de realização de um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção;- A figura 5 é um diagrama de blocos que ilustra esquematicamente outra forma de realização possível de um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção;- As figuras 6 a 8 são diagramas de blocos representando esquematicamente alguns meios eletrônicos que podem ser utilizados em formas de incorporação de um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção;- A figura 9 é uma vista em perspectiva que mostra um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção, na versão de um disjuntor multipolar com invólucro moldado;- A figura 10 é uma vista em perspectiva que mostra o disjuntor da figura 9 com meios eletrônicos montados com a peça de comutação mecânica do disjuntor;- As figuras 11a, 11b, 11c são diagramas de blocos que ilustram esquematicamente algumas formas de incorporação possíveis da conexão entre os vários dispositivos de comutação mecânica e os meios eletrônicos do disjuntor das figuras 9 e 10;- A figura 12 ilustra meios eletrônicos que podem ser utilizados em um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção, implementado como um componente independente como, por exemplo, um relé eletrônico;- A figura 13 mostra os meios eletrônicos da figura 12 montados com um dispositivo de comutação mecânica associado;- A figura 14 é um fluxograma de um método para a comutação de uma corrente contínua que circula ao longo de um circuito CC associado, de acordo com a presente invenção.

[023] Deve ser notado que na descrição detalhada a seguir os componentes idênticos ou semelhantes, tanto do ponto de vista estrutural como funcional, têm os mesmos números de referência, independentemente do fato de serem mostrados em diferentes formas de incorporação da presente invenção; também deve ser notado que, a fim de descrever de forma clara e concisa a presente invenção, os desenhos podem não estar necessariamente em escala, e determinadas características da invenção podem estar representadas de forma um tanto esquemática.

[024] Além disso, quando qualquer um dos termos "adaptado", "disposto", "configurado" ou "moldado" for aqui utilizado, referindo-se a qualquer componente como um todo, ou a uma parte de um componente, ou a toda uma combinação de componentes, ou mesmo a qualquer parte de uma combinação de componentes, deve ser entendido que o termo significa e inclui respectiva mente a estrutura, e/ou a configuração, e/ou forma, e/ou o posicionamento do componente ou parte relacionada, ou combinações de componentes ou de partes deles.

[025] Além do mais, o termo "aparelho" deve ser aqui entendido como se referindo a um único componente ou a dois ou mais componentes operacionalmente separados, associados uns aos outros, mesmo que apenas no local da instalação.

[026] Finalmente, um aparelho de comutação de CC de acordo com a presente invenção será descrito fazendo referência especial à sua forma de realização construtiva, como um disjuntor multipolar com invólucro moldado exemplificative, sem nenhuma intenção de limitar as possíveis aplicações a diferentes tipos de dispositivos de comutação, com qualquer número adequado de fases ou pólos, tais como disjuntores modulares, por exemplo, bipolares, etcetera.

[027] Na figura 1 está representado esquematicamente um aparelho de comutação de corrente contínua (CC) (doravante denominado como "aparelho"), globalmente indicado pelo número de referência 100.

[028] O aparelho 100 compreende pelo menos um primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 que é adequado para ficar posicionado ao longo de um trajeto de operação nominal 200 de um circuito de CC; o trajeto de operação nominal é o trajeto habitual seguido pela corrente em condições normais de operação, a partir de uma fonte (S) em direção a uma carga (L) a ser alimentada.

[029] O dispositivo de comutação mecânica 10 compreende um contato fixo 11 e um contato móvel 12 correspondente, que pode ser acionado entre uma posição fechada, onde os contatos 11 e 12 são acoplados um ao outro e a corrente flui ao longo do trajeto operacional 200, e uma posição aberta, onde os contatos 11 e 12 estão separados um do outro de modo a interromperem a corrente ao longo do trajeto operacional 200; como se sabe, um arco voltaico pode sofrer ignição entre os contatos 11 e 12 quando o contato móvel 12 começa a se separar fisicamente do contato fixo 11.

[030] O dispositivo de comutação mecânica 10 pode ser qualquer interruptor de corrente mecânico tradicional, ou ser parte de um interruptor como, por exemplo, a parte ou pólo de interrupção mecânica de um disjuntor modular ou de invólucro moldado, como aquele ilustrado, por exemplo, na figura 9.

[031] O aparelho 100 de acordo com a presente revelação também compreende meios eletrônicos, globalmente indicados pelo número de referência 20, compreendendo pelo menos um dispositivo semicondutor 21 que está posicionado ao longo de um trajeto secundário 201, conectado em paralelo com o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10.

[032] Por exemplo, pelo menos um dispositivo semicondutor 21 compreende um ou mais IGBTs; por exemplo, é possível utilizar um único IGBT {Insulated Gate Bipolar Transistor - Transistor Bipolar de Porta Isolada) de bloqueio reverso ou dois dispositivos semicondutores tendo uma dada polaridade.

[033] Vantajosamente, os meios eletrônicos 20 estão configurados para permitirem a comunicação da corrente do trajeto nominal 200 para o trajeto secundário 201, e para passarem essa corrente através do dispositivo semicondutor 21, de modo a provocarem a extinção do arco voltaico que sofreu ignição entre os contatos mecânicos 11 e 12 apenas quando o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 por si só não conseguir extinguir o arco.

[034] De acordo com uma forma de realização preferida, os meios eletrônicos 20 estão configurados para permitirem a comunicação da corrente do trajeto de operação 200 para o trajeto secundário 201 através do dispositivo semicondutor 21, de modo a extinguirem o arco voltaico por meio do dispositivo semicondutor 21 somente quando e/ou até que o nível da corrente circulante estiver/esteja abaixo de um limiar (ILim) predefinido.

[035] Conforme ilustrado esquematicamente na forma de realização da figura 2, os meios eletrônicos 20 compreendem um resistor não linear 30, de preferência um varistor, conectado em paralelo com o dispositivo semicondutor 21; tal resistor não linear 30 é adequado para absorver e dissipar a energia durante as operações de comutação de corrente, de modo a permitir a interrupção definitiva de corrente e também proteger o dispositivo semicondutor 21 de possível sobretensões que ocorrem quando tal dispositivo semicondutor 21 é desligado.

[036] De acordo com uma forma de realização possível, os meios eletrônicos 20 estão configurados para serem energizados pela tensão gerada pelo arco voltaico que sofreu ignição entre os contatos fixo e móvel, 11 e 12, quando o referido contato móvel 12 se separa do dito contato fixo 11; alternativa mente, os meios eletrônicos 20 podem ser energizados por qualquer outra fonte de energia adequada.

[037] De acordo com uma forma de realização exemplificative, quando o aparelho 100 está instalado, pelo menos um dispositivo semicondutor 21 fica em um estado não condutivo quando os contatos fixo e móvel 11, 12 estão na posição fechada, isto é, em condições normais de operação, e os meios eletrônicos 20 estão configurados para comutarem o dispositivo semicondutor 21 para o seu estado condutor de corrente depois que um primeiro predeterminado intervalo de tempo (tl) se passou desde o instante em que o contato móvel 12 começou a se separar do contato fixo 11 correspondente.

[038] Além disso, os meios eletrônicos 20 também estão configurados para posteriormente comutarem o dispositivo semicondutor 21 do seu estado condutivo para o estado não condutivo:- depois que um segundo predeterminado intervalo de tempo (t2) se passou, com o dispositivo semicondutor 21 no seu estado condutivo; ou- quando o nível da corrente que flui pelo trajeto secundário através do dispositivo semicondutor 21 exceder o limite predeterminado (ILim), antes que o segundo predeterminado intervalo de tempo (t2) tenha decorrido.

[039] O primeiro intervalo predeterminado de tempo (tl) e o segundo intervalo predeterminado de tempo (t2) podem ser selecionados de acordo com as aplicações; por exemplo, (tl) pode ser menor do que 500 ms, de preferência entre 10 e 200 ms, e (t2) pode ser inferior a 10 ms, de preferência entre 1 e 5 ms.

[040] Por exemplo, o tempo (tl) pode ser selecionado de modo a que, quando o dispositivo semicondutor 21 é ligado, o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 já extinguiu o arco voltaico e, por conseguinte, interrompeu definitivamente a corrente ao longo do trajeto nominal 200 (o ato de ligar o dispositivo semicondutor 21 é substancialmente nulo), ou, se a corrente ainda estiver fluindo, isto significa que a corrente é muito baixa e o dispositivo de comutação mecânica não é capaz por si só de extinguir o arco. Por sua vez, o tempo (t2) pode ser selecionado de modo a ser suficiente para a comutação da corrente e a recuperação das propriedades dielétricas do espaço de ar entre os contatos mecânicos 11 e 12, a fim de evitar uma re-ignição do arco voltaico no comutador mecânico 10 quando o dispositivo semicondutor 21 está desligado.

[041] Como pode ser apreciado pelos peritos na arte, os meios eletrônicos 20 podem ser formados por qualquer combinação adequada de componentes eletrônicos disponíveis, tais como aqueles ilustrados nas diversas figuras, com essencialmente uma peça de acionamento 22 para ligar/desligar o dispositivo semicondutor 21 e, de acordo com a forma de realização acima descrita, um ou mais temporizadores.

[042] Além disso, de acordo com esta forma de realização e conforme ilustrado na figura 3, para proteger o dispositivo semicondutor 21 de correntes de alto nível e, se necessário, desligá-lo antes que o segundo intervalo predeterminado de tempo (t2) tenha terminado, os meios eletrônicos 20 compreendem meios de monitoramento de tensão 23 para o monitoramento da tensão através do dispositivo semicondutor 21, comparando a tensão monitorada com um predeterminado limiar (VLim). Quando a tensão detectada for superior ao limite predefinido, o que significa que a corrente (Ic) que circula através do dispositivo semicondutor 21 está acima do limite predefinido (ILim), o dispositivo semicondutor 21 é imediatamente comutado para o seu estado não condutivo.

[043] Alternativa mente de acordo com uma forma de realização exemplificativa ilustrada na figura 5, os meios eletrônicos 20 compreendem um resistor 24 conectado em série com o dispositivo semicondutor 21 ao longo do trajeto secundário 201; além disso, conforme ilustrado na figura 5, os meios eletrônicos 20 compreendem um indutor 25 conectado em série com o dispositivo semicondutor 21 ao longo do trajeto secundário 201, de modo a limitar as taxas de aumento da corrente; um diodo 26, que bloqueia uma corrente reversa de um único dispositivo semicondutor de comutação operacional unidirecional 21 pode ficar posicionado entre o dispositivo semicondutor 21 e o indutor 25.

[044] Em particular, o resistor 24 está configurado, por exemplo, dimensionado, de modo a bloquear a comutação de corrente do trajeto de operação 200 para o trajeto secundário 201 através do dispositivo semicondutor 21, quando a corrente que circula ao longo do trajeto secundário 201 ultrapassar o limite pré-selecionado (ILim).

[045] Na prática, a tensão do arco voltaico para uma dada corrente é determinada pelo projeto da parte de interrupção mecânica. O valor do resistor é escolhido de modo a que a tensão do arco em baixas correntes possa comutar a corrente inteiramente, ao passo que no caso de correntes mais elevadas (> ILim) a queda de tensão no resistor devido à corrente adicional não pode ser superada pela tensão do arco.

[046] Desta forma, o semicondutor experimenta uma corrente que ainda é admissível para o dispositivo.

[047] Como será descrito abaixo em mais detalhes, na prática a percentagem real de comutação de corrente do trajeto nominal 200 para o trajeto secundário 201 é determinada pela diferença de tensão entre os dois trajetos, ou seja, entre a tensão do arco voltaico e a tensão através do resistor 24.

[048] De acordo com esta forma de realização, quando o aparelho 100 está instalado, pelo menos um dispositivo semicondutor 21 também está, preferivelmente, no estado não condutivo, quando os contatos fixo e móvel 11, 12 estão na posição fechada, isto é, em condições de operação normais; os meios eletrônicos 20 estão configurados para comutarem o dispositivo semicondutor 21 para seu estado condor de corrente, depois que um primeiro predeterminado intervalo de tempo (tl) se passou a partir do instante em que o contato móvel 12 começou a se separar do contato fixo 11 correspondente.

[049] Como na forma de realização anterior, os meios eletrônicos 20 também estão configurados para comutarem posteriormente o dispositivo semicondutor 21 do estado condutivo para o seu estado não condutivo depois que um segundo predeterminado intervalo de tempo (t2) se passou, com o segundo dispositivo semicondutor 21 em seu estado condutivo.

[050] Se, durante a comutação, o nível da corrente comutada no trajeto secundário 201 exceder o limite predeterminado (ILim), como indicado acima, o resistor 24 evita a comutação da corrente acima das capacidades do dispositivo semicondutor ao longo do trajeto secundário 201.

[051] Neste caso, o arco voltaico é eliminado por meio do dispositivo de comutação mecânica 10, e o dispositivo semicondutor 21 é desligado pelo acionador 22 associado.

[052] Em particular, de acordo com esta forma de realização, e como um possível arranjo adicional para a proteção do dispositivo semicondutor 21, os meios eletrônicos 20 compreendem meios de monitoramento de tensão TJ compreendendo, por exemplo, um comparador de tensão para monitorar a tensão sobre o resistor 24; se a tensão sobre o resistor 24 exceder um limite definido, o semicondutor 21 é desligado e a corrente é então comutada com segurança de volta para o trajeto nominal 200.

[053] Nesta configuração, o resistor 24 tem portanto uma função dupla, ou seja, ele é utilizado para bloquear o excesso de corrente paralelamente com o arco, e para detectar a corrente no trajeto secundário paralelo 201.

[054] O indutor 25 deve ser adequadamente dimensionado de modo a assegurar uma lenta comutação de corrente, que é necessária para uma medição de tensão confiável e para permitir atrasos introduzidos pelo controle eletrônico; o indutor 25 limita a taxa de comutação de corrente para o trajeto paralelo, impede uma comutação rápida da corrente de volta para o arco voltaico no caso de uma operação de comutação semi-condutiva, e permite uma medição de tensão mais confiável sobre o resistor 24.

[055] Além disso, ou alternativa mente ao que foi exposto acima, também é possível monitorar o nível da corrente circulante direta ou indiretamente, através da monitoração da tensão criada em todo o dispositivo de comutação mecânica 10.

[056] Para esta finalidade, os meios eletrônicos 20 podem compreender meios para monitorar o nível da corrente; por exemplo, os meios de monitoração de corrente compreendem um divisor de tensão como, por exemplo, dois resistores 28 e um transistor 29 em uma configuração de divisor de tensão, conforme ilustrado na figura 6; a tensão do arco voltaico dividido aciona o transistor 29, o qual mantém o dispositivo semicondutor 1 no seu estado condutivo quando ligado, ou mantém o dispositivo semicondutor 21 no seu estado não condutivo quando o nível da corrente monitorada exceder o limite predeterminado.

[057] Na prática, a tensão monitorada acima de um limiar pré-selecionado é uma indicação direta de que o arco voltaico está ocorrendo e, por conseguinte, a operação de comutação está acontecendo com uma corrente elevada. O disjuntor mecânico é capaz de operar nessas condições, e o dispositivo semicondutor é mantido no seu estado não condutivo.

[058] Evidentemente, outras formas de incorporação alternativas são possíveis para tais meios de monitoramento, conforme ilustrado por exemplo na figura 7, onde o transistor é substituído por um comparador 290.

[059] Além do mais, em combinação com qualquer uma das formas de incorporação anteriormente descritas, os meios eletrônicos 20 podem compreender uma parte de proteção adicional, isto é, um circuito de amortecimento, indicado na figura 8 pelo número de referência 40, conectado em paralelo com o dispositivo semicondutor 21 e compreendendo, por exemplo, um resistor e um capacitor. Este circuito amortecedor 40 é adequado para evitar transientes de tensão excessiva durante o desligamento do dispositivo semicondutor 21.

[060] As figuras 9 e 10 mostram uma forma de realização possível em que o aparelho de comutação 100, de acordo com a presente invenção, é realizado como um disjuntor multipolar de invólucro moldado; a representação esquemática correspondente está ilustrada nas figuras 11, enquanto que a figura 13 mostra um dos pólos do disjuntor da figura 10, tal pólo sendo indicado pelo número de referência 10, conectado com os meios eletrônicos 20.

[061] Conforme ilustrado, o disjuntor 100 compreende um invólucro 1 a partir do qual projetam-se para fora pelo menos um primeiro terminal e um segundo terminal, adequados para a entrada e a saída de conexões elétricas com o circuito CC associado, respectiva mente; na versão ilustrada, existem quatro terminais superiores 2 e quatro terminais inferiores 3 correspondentes, com apenas um terminal de saída 3 estando visível na figura 13, que podem ser conectados de uma maneira adequada como visto na figura 11a.

[062] Claramente, o que está ilustrado na figura 11a deve ser entendido apenas como um exemplo de conexão possível; por exemplo, na forma de realização mostrada na figura 11b uma carga está conectada aos terminais correspondentes de dois dispositivos de comutação mecânicos 10 intermediários.

[063] A figura 11c ilustra esquematicamente outra forma de realização adequada para aplicações específicas, ou seja, com circuitos onde há uma dupla falta de aterramento; neste caso, são providos segundos meios eletrônicos 20 com pelo menos um dispositivo semicondutor 21 adicional correspondente, substancialmente idêntico àquele anteriormente descrito, associados a outro dispositivo de comutação mecânica como, por exemplo, o último da série.

[064] De acordo com esta forma de realização, o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 fica posicionado dentro do invólucro 1 e, na prática, é constituído por um dos pólos do disjuntor, como por exemplo o pólo 10 da figura 13; em particular, na forma de realização exemplificativa ilustrada nas figuras 9 a 11, o disjuntor 100 compreende uma pluralidade de primeiros dispositivos de comutação mecânica 10 alojados dentro do invólucro 1 e conectados em série entre si, como representado esquematicamente na figura 11. Na prática, cada dispositivo de comutação de corrente 10 é constituído por um pólo correspondente do disjuntor, tal como o pólo 10 ilustrado, e compreende pelo menos um contato fixo 11 e um contato móvel 12 correspondente, que pode ser acionado de modo a mover-se a partir de uma posição fechada inicial, onde ele está acoplado com o seu contato fixo 11 associado, para uma posição aberta, em que o contato móvel 12 fica separado do contato fixo 11 associado.

[065] Conforme representado na figura 11, o dispositivo semicondutor 21 está conectado em paralelo com pelo menos um dentre a pluralidade de primeiros dispositivos de comutação mecânica 10.

[066] Nesta forma de realização, um isolamento galvânico completo pode ser realizado sem a necessidade de comutadores adicionais fora do invólucro 1.

[067] Os meios eletrônicos 20 compreendendo o dispositivo semicondutor 21 podem ficar posicionados no interior ou no exterior do invólucro 1.

[068] Tal como ilustrado, por exemplo, na figura 12, os meios eletrônicos 20 com pelo menos um dispositivo semicondutor 21 podem ficar posicionados em uma placa de suporte 210, alojados em um recipiente 220, tomando assim a forma de um componente independente. Tal componente pode ficar acomodado no interior do invólucro 1, conforme mostrado na figura 10, por exemplo, com os pinos de conexão 102 do pólo 101 acoplando-se na entrada 211 correspondente provida na placa de suporte 210, como ilustrado na figura 13.

[069] Alternativa mente, os meios eletrônicos 20 podem ficar posicionados no local da instalação, separados do primeiro dispositivo de comutação mecânica, por exemplo, separadamente do disjuntor 100, e podem ser conectados operacionalmente ao mesmo a partir do lado de fora do invólucro 1.

[070] O funcionamento do aparelho 100 será agora descrito fazendo-se referência ao fluxograma da figura 14, que ilustra um método para a comutação de uma corrente contínua (CC) que circula ao longo de um circuito associado, de acordo com a presente invenção.

[071] Em uma primeira etapa 301 do método 300, é provido ao longo de um trajeto nominal ou operacional 201 do circuito de CC pelo menos um primeiro dispositivo de comutação mecânica 10, tendo um contato fixo 11 e um contato móvel 12 correspondente; conforme descrito, um arco voltaico pode sofrer ignição entre os contatos 11 e 12 quando o contato móvel 12 começa a se separar do contato fixo 11.

[072] Na etapa 301, também são providos meios eletrônicos 20 compreendendo pelo menos um dispositivo semicondutor 21, posicionados ao longo de um trajeto secundário 201 do circuito de CC e conectados em paralelo com o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10.

[073] Conforme apreciado pelos peritos na arte, o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 e os meios eletrônicos 20 podem ser providos na etapa 301 simultaneamente ou em qualquer ordem.

[074] Em condições normais de operação, os contatos fixo e móvel 11 e 12 ficam acoplados e a corrente flui através deles ao longo do trajeto nominal ou operacional 200 do circuito de CC.

[075] Quando o contato móvel 12 começa a se separar do contato fixo 11 e um arco voltaico sofre ignição entre eles, o método 300 provê na etapa 302 a comutação da corrente e, em particular, o fluxo total da corrente a partir do trajeto operacional 200 para o trajeto secundário 201, fazendo com que o arco voltaico que sofreu ignição seja extinto por meio do dispositivo semicondutor 21, quando o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 falhar em extinguir por si só o arco.

[076] Em particular, a etapa de comutação 302 compreende continuar a comutar a corrente a partir do trajeto de operação 200 para o trajeto secundário 201 através do dispositivo semicondutor 21 até que toda a corrente seja comutada, somente se, e até, o nível da corrente ficar acima de zero e abaixo de um limiar predefinido (ILim).

[077] De acordo com uma primeira forma de realização exemplificativa, o dispositivo semicondutor 21 está inicialmente em um estado não condutivo, e a etapa de comutação 302 compreende uma etapa 303 de comutação do dispositivo semicondutor 21 para o seu estado condutor de corrente, depois que um primeiro intervalo predeterminado de tempo (tl) se passou desde o instante em que o contato móvel 12 começou a se separar do contato fixo 11 correspondente.

[078] Desta forma, o fluxo total de corrente pode ser comutado ao longo do trajeto secundário 201.

[079] De acordo com esta forma de realização, o método 300 compreende ainda comutar, posteriormente, na etapa 304, o dispositivo semicondutor 21 para o seu estado não condutivo, depois que um segundo intervalo predeterminado de tempo (t2) se passou, ou quando o nível da corrente que flui através do trajeto secundário exceder o limiar predeterminado (ILim) antes que o segundo intervalo predeterminado de tempo (t2) tenha decorrido.

[080] Deste modo, na prática, se a separação dos contatos mecânicos estiver ocorrendo a um determinado nível de corrente, ou seja, com alta corrente, por exemplo, acima de 100 A, o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 desliga totalmente a corrente e, por conseguinte, o arco voltaico é removido sem a necessidade de comutar a corrente ao longo do trajeto secundário 201; se, ao contrário, a separação dos contatos mecânicos 11 e 12 estiver ocorrendo em baixas correntes, por exemplo, entre 10 e 100 A, é possível que o primeiro dispositivo de comutação mecânica 10 não seja capaz de extinguir o arco voltaico. Assim, após o primeiro intervalo predeterminado de tempo (tl), o dispositivo semicondutor 21 é comutado para o seu estado condutivo; a tensão do arco comuta a corrente para o trajeto secundário paralelo 201 e o trajeto nominal 200 se resfria, recuperando-se dieletricamente. Depois de um segundo intervalo predeterminado de tempo (t2), que geralmente é mais curto do que o primeiro (tl), durante o qual, idealmente, o fluxo total de corrente é comutado ao longo do trajeto secundário 201, o dispositivo semicondutor 21 é desligado, e o arco entre os contatos 11 e 12 se extingue.

[081] No fim, a corrente é comutada para o varistor 30 e definitivamente desligada.

[082] De acordo com uma forma de realização alternativa utilizando, por exemplo, o aparelho de configuração da figura 5, a comutação da corrente ao longo do trajeto secundário 201 é bloqueada graças ao resistor 24 se a corrente for superior a um limiar predeterminado. Conforme indicado acima, isto é obtido graças ao fato de que as características do dispositivo de comutação mecânica 10 são conhecidas e o resistor 24 é dimensionado em conformidade, de modo a ser permitida a passagem de corrente através do dispositivo semicondutor 21 apenas até a corrente circulante não exceda tal limiar.

[083] Na prática, nesta segunda forma de realização a sequência de comutação funciona da seguinte maneira.

[084] Como na forma de realização anterior, no estado nominal ou em condições de operação normais o dispositivo semicondutor 21 está preferencialmente no estado não condutivo, e os contatos mecânicos 11 e 12 estão acoplados. Depois que um primeiro intervalo predeterminado de tempo se passou desde o instante em que a contatos 11 e 12 começaram a se separar, o dispositivo semicondutor 21 é comutado para o estado condutivo, e inicia-se o processo de comutação na presença do arco voltaico entre os contatos 11 e 12. A diferença de tensão entre os dois trajetos, a saber, a tensão do arco e a tensão sobre o resistor 24, aciona a comutação de corrente. O tempo necessário é proporcional à indutância 25 e inversamente proporcional à diferença de tensão. Se a corrente comutada não exceder o limiar predefinido como, por exemplo, se comutação ocorrer em baixas correntes, a tensão do arco é maior do que a tensão no resistor 24 e toda a corrente é comutada para o trajeto paralelo 201, de modo que o arco é extinto por meio do dispositivo semicondutor 21.

[085] Na prática, o dispositivo semicondutor 21 é desligado depois de permanecer no estado condutivo durante um segundo intervalo de tempo predefinido; durante este segundo intervalo de tempo, a corrente é comutada para o trajeto paralelo e o canal do arco voltaico se resfria. O trajeto nominal 200 não sofre re-ignição, e durante o desligamento do dispositivo semicondutor a corrente é comutada para o varistor paralelo 30, que isola a corrente remanescente.

[086] Se, ao contrário, a corrente no trajeto secundário paralelo 201 for suficientemente alta, isto significa que a tensão do arco será igual ou menor do que a tensão sobre o resistor 24 (desprezando-se a pequena queda de tensão ao longo do dispositivo semicondutor 21). Neste caso, a comutação é parada devido a uma falta de diferença de tensão para acionar a comutação de corrente, e o dispositivo semicondutor 21 pode ser desligado. Nesta condição, a corrente é comutada de volta para o trajeto nominal 201. O semicondutor fica, em segurança, no seu estado não condutivo, e o disjuntor mecânico fica operando em um regime de corrente como, por exemplo, com uma corrente elevada, onde ele é capaz de interromper a corrente por si só. O trajeto paralelo 201 fica, portanto, protegido contra sobre-correntes pelo resistor 24 e contra as conhecidas características do arco voltaico.

[087] Foi observado na prática que o aparelho 100, de acordo com a presente invenção, permite alcançar algumas melhorias em relação às soluções conhecidas e, em particular, é capaz de resolver o problema das operações de comutação e da extinção de arcos voltaicos relacionada que ocorrem em baixas correntes, onde um disjuntor mecânico de CC tradicional pode falhar. Tais condições são muito comuns, por exemplo, em usinas de energia solar, em que tensões mais altas são necessárias e muitas operações de comutação ocorrem com baixas correntes nominais.

[088] Este resultado é conseguido através de uma estrutura bastante simples e barata em que semicondutores de baixa potência, por exemplo, podem ser usados; além disso, a estrutura pode ser facilmente usada com diferentes tipos de dispositivos de comutação mecânica, tais como disjuntores de invólucro moldado (MCCB - Molded Case Circuit Breaker^ ou disjuntores miniatura (MCB - Miniature Circuit Breaker^, uma vez que os meios eletrônicos requerem um volume muito pequeno e podem resolver o problema da polaridade da corrente.

[089] Por exemplo, a figura 4 mostra esquematicamente uma forma de realização exemplificativa de um dispositivo semicondutor 21, em que dois IGBTs podem ser utilizados para levar em conta uma possível polaridade diferente da corrente, uma vez que um disjuntor 100, como aquele da figura 9, estiver instalado para operar.

[090] A figura 5 representa esquematicamente um disjuntor de CC bipolar, onde um segundo dispositivo de comutação mecânica 10A como, por exemplo, um segundo pólo do disjuntor de CC, está ligado em paralelo com um dispositivo semicondutor 21A simétrico em relação ao dispositivo semicondutor 21, de modo a assegurar a bipolaridade do sistema no caso de um semicondutor ser capaz de comutar apenas uma polaridade da corrente. Neste exemplo, um diodo 26A também é simétrico em relação ao diodo 26.

[091] Assim, graças à presente solução, o uso de ímãs permanentes para lidar com baixas correntes é evitado.

[092] Além do mais, como mencionado anteriormente, os meios eletrônicos 20 com o dispositivo semicondutor 21 associado podem ser realizados como um componente independente, por exemplo, constituindo, ou sendo parte de, um relé eletrônico, ou tais meios podem ser um dispositivo eletrônico separado, indicado nas figuras 10 e 12 pelo número de referência 400. Assim, a presente invenção refere-se também a um dispositivo eletrônico que se caracteriza pelo fato de compreender meios eletrônicos 20 compreendendo pelo menos um dispositivo semicondutor 21, adequado para ficar posicionado ao longo de um trajeto secundário 201 de um circuito de CC associado, e conectado em paralelo com um dispositivo de comutação mecânica 10 adequado para ficar posicionado ao longo de um trajeto operacional 200 do dito circuito de CC, onde o dito dispositivo de comutação mecânica 10 compreende um contato fixo 11 e um contato móvel 12 correspondente, que pode ser acionado entre uma posição fechada, onde os referidos contatos 11 e 12 estão acoplados um ao outro e a corrente flui ao longo do referido trajeto operacional 200, e uma posição aberta, em que os referidos contatos lie 12 estão separados um dos outro de modo a interromper a corrente ao longo do referido trajeto operacional, onde um arco voltaico pode sofrer ignição entre os referidos contatos 11 e 12 quando o citado contato móvel 12 começar a se separar do dito contato fixo 11. Os meios eletrônicos 20 estão configurados para permitirem a comutação do fluxo total de corrente a partir do referido trajeto operacional para o dito trajeto secundário, fazendo o referido dispositivo semicondutor 21 extinguir um arco voltaico que apresentou ignição quando o referido contato móvel 12 separou-se do dito contato fixo 11, (apenas) quando o mencionado primeiro dispositivo comutação mecânica não conseguiu extinguir o arco por si só.

[093] O aparelho 100 e o método assim concebidos são susceptível de modificações e variações, todas caindo dentro do escopo do conceito inventivo conforme descrito acima e definido nas reivindicações anexas, incluindo quaisquer combinações parciais ou totais das formas de incorporação acima descritas, que devem ser consideradas incluídas na presente descrição, embora não sejam explicitamente descritas. Todos os detalhes podem ainda ser substituídos por outros elementos tecnicamente equivalentes. Por exemplo, o aparelho 100 foi descrito fazendo referência a um disjuntor de invólucro moldado, porém ele pode ser qualquer tipo de dispositivo de proteção de corrente semelhante, como por exemplo, um disjuntor miniatura (MCB), uma chave seccionadora, et cetera, a eletrônica pode compreender outros tipos de componentes, et cetera, em condições de operação normais, o dispositivo semicondutor também pode ser mantido inicialmente no estado ligado, por exemplo, de acordo com a forma de realização da figura 5.

[094] Na prática, os materiais, bem como as dimensões, podem ser de qualquer tipo, de acordo com as necessidades e com o estado da arte.

Claims (16)

1. Aparelho de comutação de corrente contínua, (100), compreendendo:- pelo menos um primeiro dispositivo de comutação mecânica (10) adequado para ficar posicionado ao longo de um trajeto de operação (200) de um circuito de CC (Corrente Contínua) associado, em que o dito dispositivo de comutação mecânica (10) compreende um contato fixo (11) e um contato móvel (12) correspondente, que pode ser acionado entre uma posição fechada, onde os referidos contatos (11, 12) estão acoplados um ao outro e a corrente flui ao longo do referido trajeto operacional (200), e uma posição aberta, em que os referidos contatos (11, 12) estão separados um do outro, de forma a interromper o fluxo de corrente ao longo do referido trajeto operacional, onde um arco voltaico pode sofrer ignição entre os referidos contatos (11, 12) quando o dito contato móvel (12) começar a se separar do dito contato fixo (11);o aparelho (100) compreendendo ainda:- meios eletrônicos (20) compreendendo pelo menos um dispositivo semicondutor (21), adequados para ficarem posicionados ao longo de um trajeto secundário (201) e conectados em paralelo com o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica (10), em que os ditos meios eletrônicos (20) estão configurados para permitirem a comutação do fluxo de corrente a partir do referido trajeto operacional para o dito trajeto secundário, extinguindo, através do referido dispositivo semicondutor (21), um arco voltaico que sofreu ignição quando o dito contato móvel (12) separou-se do dito contato fixo (11), quando o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica (10) não consegue extinguir o dito arco,o aparelho sendo caracterizado por pelo menos um referido dispositivo semicondutor (21) estar em um estado não condutivo quando os citados contatos fixo e móvel (11, 12) estão na referida posição fechada, onde os referidos meios eletrônicos (20) estão configurados para comutarem o dito dispositivo semicondutor (21) para o seu estado condutor de corrente, depois que um primeiro intervalo predeterminado de tempo (tl) se passou desde o instante em que o dito contato móvel (12) começou a se separar do contato fixo (11) correspondente, e por os referidos meios eletrônicos (20) estarem configurados para posteriormente comutarem o dito dispositivo semicondutor (21) para o seu estado não condutivo, depois que um segundo intervalo predeterminado de tempo (t2) se passou, com o referido segundo dispositivo semicondutor (20) no seu estado condutivo, ou quando o nível da corrente (Ic) que circula através do citado trajeto secundário exceder o dito limiar predeterminado (ILim) antes do referido segundo intervalo predeterminado de tempo terminar.

2. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) estarem configurados para permitirem a comutação do fluxo de corrente a partir do referido trajeto operacional para o referido trajeto secundário, quando o nível da corrente circulante está abaixo de um limiar predefinido (ILim).

3. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) compreenderem um resistor não linear (30) conectado em paralelo com o dito dispositivo semicondutor (21).

4. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) compreenderem meios de monitoramento de tensão (23) para monitorarem a tensão no dito dispositivo semicondutor (21), para comparação dessa tensão monitorada com um limiar predeterminado.

5. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) compreenderem um resistor (24) conectado em série com o referido dispositivo semicondutor (21) ao longo do referido trajeto secundário (201), com o dito resistor (24) sendo configurado para evitar a comutação de corrente adicional a partir do trajeto operacional (200) para o trajeto secundário (201) quando a corrente que flui ao longo do trajeto secundário (201) excede um limite pré-selecionado (ILim).

6. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) compreenderem um indutor (25) conectado em série com o referido dispositivo semicondutor (21) ao longo do referido trajeto secundário.

7. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) compreenderem meios de monitoramento de tensão (47) para monitorarem a tensão sobre o dito resistor (24).

8. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) compreenderem meios para monitoramento do nível do fluxo de corrente, onde os referidos meios de monitoramento de corrente compreendem dois resistores (28) em uma configuração de divisor de tensão e um transistor (29), que mantêm o dispositivo semicondutor (21) no seu estado não condutivo quando o nível da corrente monitorada excede o dito limiar predeterminado.

9. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os referidos meios eletrônicos (20) compreenderem um circuito de amortecimento (40) conectado em paralelo com o referido dispositivo semicondutor (21).

10. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os ditos meios eletrônicos (20) estarem configurados para serem energizados pela tensão gerada pelo arco voltaico que sofre ignição entre os referidos contatos fixo e móvel (11, 12), quando o dito contato móvel (12) se separa do referido contato fixo (11).

11. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um invólucro (1) a partir do qual projetam-se para fora pelo menos um primeiro terminal e um segundo terminal adequados para a entrada e a saída de conexões elétricas com o referido circuito de CC associado, respectiva mente, onde o mencionado primeiro dispositivo de comutação mecânica (10) está posicionado no interior do referido invólucro (1), e os referidos meios eletrônicos (20) compreendendo o dito dispositivo semicondutor (21) estão posicionados no interior ou no exterior do referido invólucro (1).

12. Aparelho de comutação de corrente contínua, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender uma pluralidade de primeiros dispositivos de comutação mecânica (10) alojados no interior do referido invólucro (1), cada um dos dispositivos de comutação de corrente (10) tendo pelo menos um contato fixo (11) e um contato móvel (12) correspondente, que pode ser acionado de modo a mover-se a partir de uma posição fechada inicial, onde ele está acoplado com o seu contato fixo (11) associado, para uma posição aberta, em que o contato móvel (12) separa-se do contato fixo (11) associado, onde a dita pluralidade de primeiros dispositivos de comutação mecânica (10) estão ligados em série um com o outro, com o referido segundo dispositivo semicondutor (21) estando conectado em paralelo com um dentre a pluralidade de referidos primeiros dispositivos de comutação mecânica (10).

13. Método para comutar um circuito de corrente contínua (300) em um aparelho conforme definido na reivindicação 1, para comutar a corrente contínua (CC) que circula ao longo de um circuito de CC associado, compreendendo:- prover (301), ao longo de um trajeto de operação do dito circuito de CC, pelo menos um primeiro dispositivo de comutação mecânica (10) tendo um contato fixo (11) e um contato móvel (12) correspondente, em que um arco voltaico pode sofrer ignição entre os referidos contatos (11, 12) quando o dito contato móvel (12) começa a se separar do dito contato fixo (11);caracterizado por compreender ainda as etapas de:- prover (301) meios eletrônicos (20) compreendendo pelo menos um dispositivo semicondutor (21) que fica posicionado ao longo de um trajeto secundário do referido circuito de CC, conectados em paralelo com o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica (10);- comutar (302) o fluxo de corrente a partir do dito trajeto de operação para o referido trajeto secundário e provocar, através do referido dispositivo semicondutor (21), a extinção de um arco voltaico que sofre ignição quando o dito contato móvel (12) separa- se do dito contato fixo (12), quando o referido primeiro dispositivo de comutação mecânica (10) não consegue extinguir tal arco, a referida etapa (302) de comutação compreendendo a comutação (303) do referido dispositivo semicondutor (21) para seu estado condutor de corrente depois que um primeiro intervalo predeterminado de tempo se passou desde o instante em que o dito contato móvel (12) começou a se separar do contato fixo (11) correspondente.- comutar (304) subsequentemente o referido dispositivo semicondutor (21) para o seu estado não condutivo, depois que um segundo intervalo predeterminado de tempo se passou, com o referido segundo semicondutor dispositivo (20) no seu estado condutivo, ou quando o nível da corrente que flui através do referido trajeto secundário exceder um limiar predeterminado antes do referido segundo intervalo predeterminado de tempo terminar.

14. Método para comutar um circuito de corrente contínua, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por a referida etapa de comutação (302) compreender comutar o fluxo de corrente a partir do referido trajeto operacional para o citado trajeto secundário, quando o nível da corrente circulante for superior a zero e inferior a um limiar predefinido.

15. Método para comutar um circuito de corrente contínua, de acordo com as reivindicações 13 ou 14, caracterizado por a referida etapa (302) de comutação compreender bloquear a comutação de corrente a partir do trajeto de operação (200) para o trajeto secundário (201), quando a corrente que flui ao longo o trajeto secundário (201) exceder um limite pré-selecionado (ILim).

16. Dispositivo eletrônico (400) compreendendo um aparelho conforme definido na reivindicação 1, que por sua vez utiliza o método conforme definido na reivindicação 13, caracterizado por compreender meios eletrônicos (20) compreendendo pelo menos um dispositivo semicondutor (21), adequados para ficarem posicionados ao longo de um trajeto secundário (201) de um circuito de CC associado, conectados em paralelo com um dispositivo de comutação mecânica (10) que é adequado para ficar posicionado ao longo de um trajeto de operação (200) do referido circuito de CC, onde o referido dispositivo de comutação mecânica (10) compreende um contato fixo (11) e um contato móvel (12) correspondente, que pode ser acionado entre uma posição fechada, onde os referidos contatos (11, 12) estão acoplados um ao outro e a corrente flui ao longo do referido trajeto de operação (200), e uma posição aberta, em que os referidos contatos (11, 12) estão separados um do outro de modo a interromper o fluxo da corrente ao longo do dito trajeto de operação, em que um arco voltaico pode sofrer ignição entre os referidos contatos (11, 12) quando o dito contato móvel (12) começa a se separar do dito contato fixo (11); e em que os referidos meios eletrônicos (20) estão configurados para permitirem a comutação do fluxo de corrente a partir do referido trajeto de operação para o dito trajeto secundário, e a extinção, através do referido dispositivo semicondutor (21), de um arco voltaico que sofre ignição quando o dito contato móvel (12) separa-se do dito contato fixo (11), quando o citado primeiro dispositivo de comutação mecânica não consegue extinguir tal arco, o referido dispositivo semicondutor (21) estando em um estado não condutivo quando os citados contatos fixo e móvel (11, 12) estão na referida posição fechada, onde os referidos meios eletrônicos (20) estão configurados para comutarem o dito dispositivo semicondutor (21) para o seu estado condutor de corrente, depois que um primeiro intervalo predeterminado de tempo (tl) se passou desde o instante em que o dito contato móvel (12) começou a se separar do contato fixo (11) correspondente, e em que os referidos meios eletrônicos (20) estão configurados para posteriormente comutarem o dito dispositivo semicondutor (21) para o seu estado não condutivo, depois que um segundo intervalo predeterminado de tempo (t2) se passou, com o referido segundo dispositivo semicondutor (20) no seu estado condutivo, ou quando o nível da corrente (Ic) que circula através do citado trajeto secundário exceder o dito limiar predeterminado (ILim) antes do referido segundo intervalo predeterminado de tempo terminar.

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