ES2267474T3 - Modulo electromagnetico de conmutacion multipolar. - Google Patents
Modulo electromagnetico de conmutacion multipolar. Download PDFInfo
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Abstract
Módulo electromagnético de conmutación multipolar, destinado a ser conectado por medio de bornas de fuente (t1, t2, t3) a un aparato interruptor electromagnético multipolar principal (Ap), y por medio de bornas de carga (U, V, W, u, v, w) a al menos un motor, y que presenta, en una caja (Bo), entre estas bornas, varios recorridos de corriente de potencia provistos de polos de conmutación (C1, C2, C3) de contactos siempre alternativamente cerrados y comandados por un único electroimán de conmutación (EI) pilotado por un circuito de comando (Cc), en el que los polos de conmutación (C1, C2, C3) y las líneas de corriente (Cf1, Cf2) se han dispuesto en el interior de la caja para realizar una función de control de motor por ejemplo de tipo inversor o estrella-triángulo o distribuidor, caracterizado por el hecho de que el conjunto de comando de los polos, constituido por el electroimán de conmutación (EI) y por su circuito de comando (Cc), está decalado con relación a los polos de conmutación (C1, C2, C3) y a las líneas de corriente en una dirección perpendicular a la cara trasera (Pf) de fijación del módulo de manera que la anchura (L) del módulo sea reducida y sensiblemente igual a la del aparato principal (Ap) asociado.
Description
Módulo electromagnético de conmutación
multipolar.
La presente invención se refiere a un módulo
electromagnético de conmutación multipolar que se conecta por medio
de bornas de fuente a un aparato interruptor electromagnético
multipolar principal, y por medio de bornas de carga a al menos un
motor, y que presenta, entre estas bornas, varias líneas de
corriente de potencia dotadas de polos de conmutación de contactos
siempre alternativamente cerrados, comandados por un electroimán de
conmutación pilotado por un circuito eléctrico de comando.
Se conoce el hecho de realizar un esquema de
control de motor (inversor de sentido de marcha, arranque
estrella-triángulo, cambio de velocidad, ...),
asociando varios aparatos (conectores, etc.) interconectados a nivel
de potencia y a nivel de control en función del esquema deseado.
Este tipo de realización es voluminoso.
Se conoce mediante la patente
FR-2758903 o la patente FR-2761521,
un módulo de tipo inversor que permite hacer pasar un motor desde
un funcionamiento en marcha directa, a un funcionamiento en marcha
inversa, y viceversa. Este módulo es igualmente voluminoso.
La invención tiene por objeto proporcionar un
módulo de conmutación que realiza de manera integrada una función
de control de motor (inversión de sentido de marcha, arranque
estrella-triángulo, etc.), de pequeña anchura,
sensiblemente igual a la anchura del conector o aparato eléctrico
estándar con el que se empareja para realizar la citada función.
Este módulo presenta por tanto una anchura reducida. Por otra parte,
está protegido por el aparato principal con el que está asociado, y
está montado corriente arriba.
El módulo de conmutación según la invención está
caracterizado por el hecho de que los polos y las líneas de
corriente se han dispuesto para que realicen una función de control
de motor tal como la función de inversión, de arranque
estrella-triángulo o de distribución, y porque el
conjunto de comando de los polos formado por el electroimán de
conmutación y el circuito eléctrico de comando, está decalado con
relación a los polos de conmutación, y vías de corriente en una
dirección perpendicular a la cara trasera de fijación del módulo de
manera que la anchura del módulo sea reducida y sensiblemente igual
a la del aparato principal asociado.
La invención va a ser descrita ahora con mayor
detalle con referencia a los modos de realización que se dan a
título de ejemplos y que se han representado en los dibujos anexos,
en los que:
La figura 1 es un esquema del circuito de
potencia de un módulo de conmutación de tipo inversor, asociado a
un aparato interruptor principal;
la figura 2 es un esquema del circuito de
potencia de un módulo de conmutación de tipo
estrella-triángulo, asociado a un aparato
interruptor principal;
la figura 3 es un esquema del circuito de
potencia de un módulo de conmutación de tipo distribuidor, asociado
a un aparato interruptor principal;
la figura 4 es un esquema del circuito de
potencia de un módulo de conmutación del tipo de cambio de
velocidad, asociado a un aparato interruptor prin-
cipal;
cipal;
la figura 5 es una vista en perspectiva,
desgarrada, que muestra la disposición interna del módulo según la
invención;
la figura 6 es una vista en perspectiva de la
parte baja del módulo, que realiza la conmutación sobre el circuito
de potencia;
la figura 7 es un esquema de un polo de
conmutación del módulo;
la figura 8 es una vista en detalle del polo,
sin que se haya representado la línea de corriente de uno de los
contactos fijos;
la figura 9 es un corte según P de la figura 8;
y
la figura 10 es un esquema de un modo de
realización del circuito de comando del electroimán del módulo.
El módulo electromagnético de conmutación según
la invención, señalado con M en los dibujos, está destinado a ser
asociado a un aparato interruptor electromagnético multipolar Ap que
puede estar provisto de una función de protección del motor, de
tipo conector o conector-disyuntor. Se puede
integrar, junto con aparatos tales como Ap, en esquemas
convencionales tales como: inversión de sentidos de marcha, arranque
estrella-triángulo, distribución, cambio de
velocidad.
El aparato interruptor principal Ap alberga, en
un caja, líneas de corriente polares dispuestas entre las bornas de
fuente L1, L2, L3, que se conectan a las fases de la red alterna, y
bornas de carga T1, T2, T3, que pueden conectarse al módulo de
conmutación M. Cada línea de corriente presenta un interruptor o
polo I1 o I2 o I3, comandado por un electroimán principal E cuya
bobina B está alimentada en cuanto a corriente eléctrica por medio
de dos bornas de alimentación señaladas como A1 y A2.
El módulo de conmutación M se aloja en una caja
Bo provista en la parte trasera de un apoyo de fijación P,
sensiblemente plano, que permite fijarla sobre un raíl o una chapa.
Presenta bornas de fuente (potencia) t1, t2, t3, que se conectan
directamente a las bornas corriente abajo T1, T2, T3 del aparato
principal AP, y bornas de salida o de carga (potencia) U, V, W por
una parte, y u, v, w por otra parte, que se conectan
al(a los) motor(es).
al(a los) motor(es).
El módulo de conmutación M puede montarse
directamente en el aparato Ap, o puede estar separado.
En las líneas de corriente comprendidas entre
las bornas de fuente t1, t2, t3 y las bornas de salida o de carga,
se han dispuesto polos de conmutación C1, C2, C3 del tipo de ruptura
simple y biestables. Estos polos C1, C2, C3 son accionados por un
electroimán biestable EI provisto de una bobina Bb, y sus contactos
están siempre alternativamente cerrados, salvo durante las
conmutaciones. El módulo M no posee dispositivo de extinción de
arco, y por ello no puede ser accionado durante la carga. El número
de bornas t1, t2, t3 es igual al número de bornas T1, T2, T3,
siendo el número de polos C1, C2, C3 también igual o inferior a este
número de bornas.
Los polos C1, C2, C3 y el cableado interno Sc de
las líneas de corriente asociadas, realizan una función de control
de motor convencional: inversor, estrella-triángulo
o distribución, pequeña velocidad - gran velocidad. El cableado del
circuito de potencia del módulo M depende de la función de control
realizada por este módulo.
En el modo de realización destinado a la
inversión de sentido de marcha que se ha ilustrado en la figura 1,
la borna de fuente t3 está conectada directamente a la borna de
carga W. Las bornas de fuente t1 y t2 están conectadas (marcha
directa) a las bornas de carga U y V por medio de los polos C1, C2,
y tras la conmutación de estos mismos polos (marcha inversa), se
conectan con las bornas V y U, realizando con ello el cruce habitual
de las fases.
En los modos de realización que se han ilustrado
en la figura 2, en la figura 3 y en la figura 4, y que se destinan
respectivamente al arranque estrella-triángulo, a la
distribución y al cambio de velocidad, las bornas de fuente t1, t2,
t3 están dispuestas a un lado del módulo, mientras que las bornas de
carga U, V, W (arranque en triángulo o primer motor o gran
velocidad) y las bornas de carga u, v, w (arranque en estrella o
segundo motor o pequeña velocidad) están dispuestas por el lado
opuesto. Las bornas U, V, W por una parte, y las u, v, w por otra
parte, están decaladas unas con respecto a las otras.
El electroimán EI de tipo biestable alojado en
el módulo de conmutación M y que acciona los contactos móviles de
los polos de conmutación C1, C2, C3, está equipado con un imán
permanente con el fin de reducir el consumo de energía. Este
electroimán EI está pilotado por un circuito de comando interno Cc
ilustrado en la figura 10. La parte magnética móvil del electroimán
EI que tiene un movimiento rectilíneo alternativo, maniobra los
polos de conmutación C1, C2, C3 por medio de un cursor Ra. Con
preferencia, el eje de desplazamiento de este electroimán es
paralelo con el plano de fijación Pf y con las bornas.
El módulo de conmutación M está dispuesto de
modo que los polos de conmutación C1, C2, C3 y los circuitos de
potencia asociados y el conjunto de comando de los polos formado por
el electroimán EI y el circuito de comando Cc, estén decalados o
separados según una dirección perpendicular a la cara trasera Pf de
fijación del módulo, y de modo que la anchura L del módulo sea
sensiblemente igual a la anchura del aparato principal AP asociado.
La anchura L se reduce por tanto si se compara con los aparatos
habituales que realizan funciones similares. Los polos de
conmutación C1, C2, C3 y los conductores Sc del esquema de cableado
(inversor, etc.), están alojados hacia la parte trasera, estando el
electroimán EI y el circuito de comando Cc alojados hacia la parte
delantera.
Cada polo de conmutación C1 o C2 o C3 ilustrado
esquemáticamente en la figura 6, es de tipo inversor (contactos
siempre cerrados), y está constituido por un portacontacto móvil Pc
que porta dos conductores paralelos Cm1, Cm2 en forma de bucles, y
que porta respectivamente los contactos móviles P1 y P2. Estos
conductores se unen en una borna t1, t2, t3. El portacontacto Pc
oscila, en torno a un muñón Ax y a un eje A-A',
entre dos conductores Cf1, Cf2 que portan los contactos fijos P3 y
P4. Estos conductores tienen en sí mismos forma de bucle, y están
unidos a una o dos bornas U, V, W. En el modo de realización
representado los ejes son perpendiculares al plano de fijación Pf
trasero.
El portacontacto móvil Pc oscila, alrededor del
eje A-A', desde una primera posición de trabajo, con
los contactos cerrados, hasta una segunda posición de trabajo, con
los contactos igualmente cerrados. La corriente que circula por un
conductor móvil Cm1 o Cm2, y por el conductor fijo Cf1 o Cf2
correspondiente, según direcciones paralelas, induce un esfuerzo de
atracción magnética. Este efecto de bucle permite obtener una
presión de contacto proporcional a la corriente que pasa por el
polo. Los polos no son accionados nunca en carga, lo que permite
reducir la presión nominal de contacto, disminuyendo la
voluminosidad del electroimán.
Las partes móviles del electroimán accionan un
cursor Ra móvil en cuanto a traslación, paralelamente al plano
trasero de fijación Pf, y actuando sobre cada resorte de polo Rp por
medio de una pieza intermedia Pi.
Los conductores fijos Cf1, Cf2 realizan con
prolongaciones o conductores complementarios que llegan hasta las
bornas de carga (potencia) U, V, W, etc., uno de los esquemas de
control Sc del motor o de los motores. Estas prolongaciones o
conductores complementarios están alojados en la caja Bo, por el
lado de las bornas de carga.
Los conductores móviles Cm1, Cm2 del
portacontacto PC, están alejados, cada uno respecto al otro, de
manera que un núcleo magnético No se aloje entre los mismos. Este
núcleo magnético No coopera con contraplacas Cp1, Cp2 fijadas en el
interior de la cámara de conmutación que aloja el polo. Las piezas
de contactos móviles Cm1, Cm2 están unidas por medio de una
conexión eléctrica flexible Tr y de un conductor tal como Co3, a una
borna de fuente tal
como t3.
como t3.
Las bornas de entrada y de salida que sirven
para control, están dispuestas por la parte delantera. Las bornas
de entrada A2, A1, A'1, B1, B'1 están destinadas a recibir las
órdenes de comando del motor, y las bornas de salida SA1, S21, S22
cooperan con el aparato principal asociado Ap.
El aparato principal Ap incluye un contacto de
enclavamiento Ve maniobrado por la parte móvil del electroimán E, y
conectado a dos bornas 21 y 22 que pueden conectarse a las bornas
SA1 y SA2 del módulo M.
La bobina Bb del electroimán EI se alimenta de
manera que sea polarizada en uno u otro sentido. Este comando puede
ser realizado por medio de dos contactos inversores auxiliares 1a y
1b accionados por la parte móvil del electroimán biestable EI y
asociados a diodos 7a, 7b. El módulo de conmutación M puede incluir
otros contactos auxiliares tales como 3 y 6 accionados igualmente
por la parte móvil del electroimán EI.
Para llevar a cabo la aplicación, se enchufan en
las bornas A1, A'1, B1, B'1 del módulo de conmutación M, por una
parte, los contactos Bp1 que controlan el funcionamiento en
"sentido uno", y por otra parte los contactos Bp2 que
controlan el funcionamiento en "sentido dos". Se denomina
funcionamiento en "sentido uno", a uno de los dos modos de
funcionamiento del módulo, es decir, la marcha directa para el
inversor, o en estrella para la estrella-triángulo.
Se denomina funcionamiento en "sentido dos" al segundo modo, es
decir, la marcha inversa o en triángulo.
El funcionamiento del módulo de conmutación va a
ser explicado a continuación.
En la posición de la figura 10, el electroimán E
del aparato principal Ap es alimentado por medio del interruptor de
marcha-parada MA, los contactos Bp1, Bp2 y 6. Los
polos de potencia I1, I2 e I3 del aparato principal Ap, están en la
posición de funcionamiento "sentido uno". Los interruptores de
conmutación, tales como C1, C2 del módulo de conmutación M, están
en la posición correspondiente a este modo de funcionamiento
"sentido uno" (estos polos están siempre en posición
cerrada).
Para pasar al modo de funcionamiento "sentido
dos", el operador abre un contacto Bp2 y cierra el contacto
asociado Bp2. La apertura del contacto corta la alimentación de la
bobina B del aparato principal Ap. Los interruptores de potencia I1
a I3 del aparato principal Ap se abren.
El cierre del contacto Bp2 conlleva la
alimentación de la bobina Bb del módulo M, lo que entraña la
conmutación de los contactos de conmutación tales como C1, C2. Los
contactos auxiliares del módulo M conmutan, y la corriente es
enviada al electroimán E del aparato principal Ap con el fin de
maniobrar los interruptores de potencia I1-I3.
El electroimán EI del módulo de conmutación M no
puede conmutar más que cuando los contactos de potencia I1 a I3
están abiertos. Esta función de seguridad está asegurada por el
contacto Ve de enclavamiento. Por otra parte, los contactos de
potencia I1 a I3 se cierran cuando los contactos del módulo de
conmutación M están en la posición buena.
Con el fin de que no se corte la tensión de
alimentación durante la carrera del electroimán EI, los contactos
auxiliares deben cambiar de posición después de que el electroimán
EI haya realizado su carrera, o una parte importante de su carrera.
Un dispositivo de retardo de cambio de estado puede estar asociado a
estos tres contactos.
Se comprenderá que se pueden imaginar variantes
y perfeccionamientos de detalle sin salir del alcance de las
reivindicaciones, e incluso prever el empleo de medios
equivalentes.
Como variante, se podría evitar, en el esquema
de comando Cc, el empleo de semiconductores (diodos o pequeños
componentes de protección).
Claims (16)
1. Módulo electromagnético de conmutación
multipolar, destinado a ser conectado por medio de bornas de fuente
(t1, t2, t3) a un aparato interruptor electromagnético multipolar
principal (Ap), y por medio de bornas de carga (U, V, W, u, v, w) a
al menos un motor, y que presenta, en una caja (Bo), entre estas
bornas, varios recorridos de corriente de potencia provistos de
polos de conmutación (C1, C2, C3) de contactos siempre
alternativamente cerrados y comandados por un único electroimán de
conmutación (EI) pilotado por un circuito de comando (Cc), en el
que los polos de conmutación (C1, C2, C3) y las líneas de corriente
(Cf1, Cf2) se han dispuesto en el interior de la caja para realizar
una función de control de motor por ejemplo de tipo inversor o
estrella-triángulo o distribuidor,
caracterizado por el hecho de que el conjunto de comando de
los polos, constituido por el electroimán de conmutación (EI) y por
su circuito de comando (Cc), está decalado con relación a los polos
de conmutación (C1, C2, C3) y a las líneas de corriente en una
dirección perpendicular a la cara trasera (Pf) de fijación del
módulo de manera que la anchura (L) del módulo sea reducida y
sensiblemente igual a la del aparato principal (Ap) asociado.
2. Módulo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que cada uno de los polos de
conmutación (C1, C2, C3) está constituido por un portacontacto
móvil (Pc) que porta los contactos móviles (P1, P2) que oscilan
entre dos conductores (Cf1, Cf2) que portan los contactos fijos (P3,
P4) en torno a un eje (A-A'), y porque las partes
móviles del electroimán (EI) se desplazan paralelamente a este plano
de fijación (Pf).
3. Módulo según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que cada portacontacto (Pc)
está asociado a un resorte de polo (Rp) en forma de horquilla o de
U.
4. Módulo según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que las partes móviles del
electroimán accionan un cursor (Ra) móvil en cuanto a traslación
paralelamente con el plano trasero de fijación (Pf), y que actúa
sobre los resortes de polos
(Rp).
(Rp).
5. Módulo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que las líneas de corriente que
realizan una de las funciones de control (Sc) de motor, están
constituidas por conductores que portan los contactos fijos (Cf1,
Cf2) y que los conectan a las bornas de carga (U, V, W), estando
estos conductores alojados en la caja (Bo) por el lado de las
bornas de carga.
6. Módulo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que el módulo es de tipo
inversor e incluye, por un lado, las bornas de potencia llamadas de
fuente (t1, t2, t3), y por el lado opuesto, las bornas de potencia
denominadas de carga
(U, V, W).
(U, V, W).
7. Módulo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que el módulo es de tipo
arranque estrella-triángulo, distribución o cambio
de velocidad, e incluye, por un lado, bornas de potencia denominadas
de fuente (t1, t2, t3), y por el lado opuesto, bornas de potencia
denominadas de carga (U, V, W) para un primer tipo de
funcionamiento, y bornas de potencia denominadas de carga (u, v, w)
para el segundo tipo de funcionamiento.
8. Módulo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que cada uno de los polos de
conmutación (C1, C2, C3) es de efecto bucle.
9. Módulo según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que cada uno de los polos de
conmutación (C1, C2, C3) está constituido por un portacontacto (Pc)
que porta dos conductores paralelos (Cm1, Cm2) en forma de bucle
que portan los contactos móviles (P1, P2) y que están conectados a
una borna (t1, t2, t3), oscilando el citado portacontacto en torno
a un eje (A-A') entre dos conductores (Cf1, Cf2) en
forma de bucle que portan los contactos fijos (P3, P4) y que están
unidos a las bornas (U, V, W).
10. Módulo según la reivindicación 9,
caracterizado por el hecho de que los conductores (Cf1, Cf2)
asociados a los contactos fijos, están conectados a prolongaciones
o a conductores que realizan la función de control de motor, y que
están alojados en la caja.
11. Módulo según la reivindicación 9 ó 10,
caracterizado por el hecho de que los conductores móviles
(Cm1, Cm2) asociados a los contactos móviles (P1, P2), están
alejados uno del otro de manera que un núcleo magnético (No) se
aloja entre los mismos.
12. Módulo según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que el núcleo magnético (No)
coopera con contraplacas (Cp1, Cp2) fijadas al interior de la
cámara de conmutación que aloja el polo.
13. Módulo según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado por el hecho de que los conductores móviles
(Cm1, Cm2) están unidos por medio de una conexión eléctrica
flexible (Tr) a una borna.
14. Módulo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que presenta, por la cara
delantera, bornas de entrada de control (A2, A1, A'1, B1, B'1)
destinadas a recibir las órdenes de comando del motor, y bornas de
salida (SA1, S21, S22) que cooperan con el aparato principal
asociado (Ap).
15. Módulo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el electroimán (E) del aparato principal (Ap) es de tipo
biestable y maniobra un contacto auxiliar de enclavamiento
(Ve).
16. Módulo electromagnético de conmutación según
una cualquiera de las reivindicación anteriores,
caracterizado por el hecho de que el electroimán de
conmutación (EI) es de tipo biestable y maniobra al menos un
contacto auxiliar (1a, 1b) que controla la alimentación de la
bobina (B) de este electroimán (EI).
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