ES2351884T3 - Aparato eléctrico con conmutador controlado a distancia. - Google Patents

Abstract

Un aparato eléctrico (100) que comprende: - un conmutador (106) que tiene un cuerpo (107) similar a una caja y un órgano (110) de accionamiento capaz de desplazarse desde una posición de apertura a una posición de cierre de los contactos del conmutador y viceversa, - un dispositivo (103) de actuador asociado con el conmutador (106) que comprende un motor eléctrico (11) y medios de arrastre accionados por el motor eléctrico, para llevar al órgano (110) de accionamiento del conmutador desde la posición de apertura a la posición de cierre, y - medios (Pa, Pc, Pg, 140, 142) de control a distancia del dispositivo (103) de actuador; comprendiendo el conmutador (106) unos medios (114) de desenganche rápido capaces de ser accionados desde el exterior del conmutador para abrir los contactos y llevar el órgano (110) de accionamiento desde la posición de cierre hasta la posición de apertura, incluyendo dichos medios (114) de desenganche rápido un órgano de control accesible a través de una ranura (115) dispuesta en un lado del cuerpo (107) similar a una caja; caracterizado porque: - el dispositivo (103) de actuador comprende un conmutador (13) de dos vías accionado por el motor eléctrico (11) y medios (160) de acoplamiento a los medios (114) de desenganche rápido, siendo accionados dichos medios (160) de acoplamiento por el motor eléctrico (11) de tal manera que adoptan una primera posición (A) correspondiente a la activación de los medios (114) de desenganche rápido o una segunda posición (C) en la cual los medios (114) de desenganche rápido no están activados, y - los medios (Pa, Pc, Pg, 140, 142) de control a distancia comprenden un conmutador (Pc) de cierre conectado en serie, por medio de una de las vías del conmutador (13) de dos vías, a la línea de suministro del motor eléctrico (11), y un conmutador (Pa) de apertura conectado en serie, por medio de la otra vía del conmutador (13) de dos vías, a la línea de suministro del motor eléctrico (11).

Description

Aparato eléctrico con conmutador controlado a distancia.

La presente invención se refiere a un aparato eléctrico que comprende un conmutador y un dispositivo de actuador asociado con el conmutador y, en particular, a un aparato eléctrico como se define en el preámbulo de la reivindicación 1 y se describe en el documento "EP 0883149 A2".

En ciertas aplicaciones, por ejemplo en instalaciones eléctricas en las cuales los conmutadores están situados en lugares que no son fácilmente accesibles, o donde, por razones de seguridad, rapidez de la intervención o similar, es útil que uno o más conmutadores sean controlados a distancia, es una práctica común utilizar dispositivos de actuador asociados con los conmutadores, que han de ser controlados a distancia. Un actuador lleva a cabo las operaciones de conmutación (abrir o cerrar) de un conmutador, utilizando una forma de energía distinta a la manual. Típicamente, los actuadores usan un motor eléctrico para desplazar la palanca de accionamiento del conmutador, desde una posición de apertura a la posición de cierre y viceversa, como respuesta a una señal de control correspondiente.

Es sabido que durante la apertura de un conmutador en el cual fluye la corriente, se producirá un arco eléctrico entre los contactos de los que se tira para separarlos y que esto originará fenómenos de ionización asociados con el sobrecalentamiento y corrosión de los contactos. Estos fenómenos son particularmente intensos cuando la corriente que ha de ser interrumpida es debida a una sobrecarga y, más en particular, a un cortocircuito. Con el fin de atenuar los efectos perniciosos de estos fenómenos, los conmutadores están provistos de un mecanismo de rápido desenganche: en particular, cuando la palanca de accionamiento se desplaza desde la posición de cierre a la posición de apertura, este mecanismo se activa tan pronto como se alcanza una posición intermedia predeterminada e imparte una aceleración repentina en el contacto móvil y en la palanca de accionamiento, y por tanto hace más rápida la acción de apertura del conmutador.

Un inconveniente del equipo conocido consiste en el hecho de que los dispositivos de actuador reclaman el uso de motores muy rápidos y relativamente potentes, con el fin de tener en cuenta la alta velocidad de apertura del conmutador. En realidad, si se utilizasen motores más lentos, aunque siempre suficiente para un rendimiento correcto de la operación de cierre, el mecanismo de desenganche rápido tenderla a arrastrar el motor a una velocidad alta, o bien el motor tenderla a actuar como un freno para el mecanismo de desenganche y ralentizaría la operación de apertura. En cualquier caso, el equipo experimentarla una avería que causarla daños al conmutador o al motor.

Como regla general, además, los actuadores conocidos no permiten el accionamiento manual normal del conmutador. Esto puede constituir una seria dificultad en alguna aplicación, por ejemplo en el caso del conmutador principal de las instalaciones eléctricas de un apartamento: en este caso, en realidad, cuando el suministro de potencia al motor eléctrico del actuador es deficiente, el usuario todavía seria capaz de accionar manualmente el conmutador, al menos para abrirlo.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato eléctrico del tipo definido en la introducción, en el cual el actuador no reclame un motor eléctrico más potente que el que seria necesario para cerrar el conmutador y en el cual el conmutador pueda ser accionado también manualmente.

Otro propósito de la invención es proponer un aparato eléctrico del tipo definido en la introducción, en el cual el conmutador puede ser abierto por medio de una orden a distancia, y de tal manera que no será posible cerrarlo de nuevo.

Este y otros propósitos se alcanzan realizando el aparato eléctrico definido y caracterizado en términos generales en la reivindicación 1.

La invención se entenderá más claramente a partir de la siguiente descripción detallada de un modo de realización de la misma, junto con dos variantes, haciendo referencia la descripción a los dibujos anexos, de los cuales:

- la figura 1 muestra una vista en perspectiva en dos piezas desenganchadas del aparato eléctrico de acuerdo con la invención, en un modo de realización particular con un conmutador bipolar,

- la figura 2 muestra una sección a través del actuador del aparato eléctrico, de acuerdo con la figura 1, en una posición de accionamiento correspondiente a la posición de apertura del conmutador,

- la figura 3 es un esquema que ilustra las conexiones eléctricas del actuador y de los medios de control a distancia en la posición de accionamiento, de acuerdo con la figura 2,

- la figura 4 es una vista similar a la de la figura 2 del actuador, en una posición de accionamiento correspondiente a la posición cerrada del conmutador,

- la figura 5 es un esquema similar al ilustrado en la figura 3, pero correspondiente a la posición de accionamiento de acuerdo con la figura 4, y

- las figuras 6 y 7 ilustran, por medio de esquemas similares al de la figura 3, variantes del aparato eléctrico de acuerdo con la invención.

Haciendo referencia a la figura 1, un aparato eléctrico 100 comprende un conmutador eléctrico bipolar 106 y un dispositivo 103 de actuador accionado por motor.

El conmutador 106 está encerrado en un cuerpo 107 similar a una caja que tiene dos pares de aberturas (en los dibujos solamente se puede ver un par) sobre dos lados opuestos, para dar acceso a los correspondientes terminales del conmutador. Una palanca 110 de accionamiento, que emerge desde la superficie frontal del cuerpo 107, es móvil y puede girar alrededor de un eje 11, entre una posición 110' y una posición 110'' (ilustrada por medio de líneas de puntos) correspondientes, respectivamente, a la posición abierta y a la posición cerrada del conmutador. Dentro del cuerpo 107, el conmutador comprende un mecanismo de desenganche rápido (conocido como tal y no ilustrado en los dibujos) que, cuando se desplaza la palanca de accionamiento desde la posición cerrada 110'' hacia la posición abierta 110', hasta que alcanza una posición intermedia de liberación 110''' (representada por medio de líneas de puntos), imparte una aceleración repentina sobre la palanca 110 de accionamiento, de tal manera que evita o reduce a un mínimo la formación de un arco eléctrico entre los contactos del conmutador.

Hay una ranura 113, 115 en cada uno de los lados del cuerpo 107 que concede el acceso a un órgano de control del mecanismo de desenganche rápido. Este órgano tiene un rebaje 114 que, cuando la palanca de accionamiento queda desplazada desde la posición 110' de apertura a la posición 110'' de cierre, se desplaza igualmente desde una posición 114'' de apertura (representada por medio de una línea continua) a una posición 114' de cierre (representada por medio de una línea de puntos). Cuando la palanca 110 de accionamiento se desplaza desde la posición 110' de cierre a la posición 110'' de apertura, el órgano de control no se desplaza hasta que la palanca de control ha alcanzado la posición 110''' de liberación, tras lo cual realiza un movimiento de ajuste instantáneo, de manera que el rebaje se llega a encontrar en la posición 114' de apertura. Un pequeño esfuerzo del órgano de control que tiende a desplazar el rebaje desde la posición de cierre a la posición de apertura, hará que el mecanismo de desenganche rápido tome la acción de ajuste instantáneo y por tanto una rápida apertura del conmutador.

El acceso al órgano de control a través de la ranura 113, hace posible una apertura de emergencia de los contactos del conmutador, por medio de la inserción de un pasador de control en el rebaje 114 del órgano. Por ejemplo, el conmutador puede estar acoplado con un dispositivo de protección que, montado por el lado del conmutador con un pasador en el rebaje 114, responderá a una situación de sobrecarga desplazando el pasador de tal manera que origine la apertura del conmutador asociado.

El dispositivo 103 de actuador, que está provisto igualmente de un cuerpo 117 similar a una caja, tiene en un lado una abertura 118 con elementos para conectarlo a una fuente de suministro, y un dispositivo de control a distancia y una barra 154 capaz de girar alrededor de un eje que, cuando el dispositivo está montado por el lado del conmutador, coincide con el eje de rotación de la palanca 110 de accionamiento. La barra 154 tiene una forma tal que dispone de un canal longitudinal 157 en el cual se puede insertar el extremo de la palanca 110 de accionamiento. Un lado 158 del cuerpo 117 similar a una caja está provisto de una ranura 159 desde la cual emerge un pasador 160 que, cuando el dispositivo 103 de actuador está montado por el lado del conmutador 106, queda aplicado a un rebaje 116 del órgano de control del mecanismo de desenganche rápido del conmutador.

El conmutador 106 y el dispositivo 103 de actuador están normalmente montados sobre un riel (no ilustrado) y se mantiene unido por medio de un elemento rígido 166 en forma de L, que está insertado por un lado en una abertura 172 del cuerpo 107 del conmutador 106 y, en el otro lado, está fijado al cuerpo 117 del dispositivo 103 de actuador por medio de un tornillo 181.

El dispositivo 103 de actuador comprende un motor eléctrico 11 (figura 3) que gira en una dirección solamente, unos mecanismos de acoplamiento cinemático entre el eje del motor y la barra giratoria 154 que hacen posible arrastrar la palanca 110 de accionamiento a la posición de cierre, sin impedir su accionamiento manual ya sea antes o después del cambio de posición, un disco 50 accionado por el motor, un desviador o conmutador 13 de dos vías con una palanca 20 de control, y un brazo 51 de soporte giratorio del pasador 160. Estas piezas del dispositivo de actuador, con exclusión del motor y de los mecanismos de acoplamiento cinemático, conocidos como tales, pueden verse en la figura 2.

La figura 3 muestra las conexiones eléctricas necesarias para controlar el cierre y la apertura del conmutador 106 a través de medios de control a distancia, en este ejemplo dos conmutadores Pc y Pa de botón pulsador accesibles para el usuario de la instalación, alimentada a través del conmutador 106. Este último está acoplado con el dispositivo 103 de actuador, que está conectado a una fuente de suministro 12. Como puede verse en la figura 2, el conmutador desviador 13 de dos vías es accionado por el motor 11 a través de una leva 55 formada en el disco 50: su posición depende de la posición angular del disco 50. En la figura 2, el desviador 13 está ilustrado con su palanca 20 en la posición que adopta cuando el conmutador está abierto siguiendo a la acción de apertura del motor. En esta posición, indicada por el número de referencia 2 de la figura 3, el desviador 13 conecta un primer terminal de la fuente 12 a un terminal del botón pulsador Pc de cierre. El otro terminal del botón pulsador Pc está conectado a un primer terminal del motor 11. El segundo terminal del motor 11 está conectado al segundo terminal de la fuente 12. La segunda posición de la palanca 20 del desviador 13 es la posición que asume cuando el conmutador está cerrado por la acción de cierre del motor. En esta posición (figura 5) el desviador 13 conecta el primer terminal de la fuente 12 a un terminal del botón pulsador Pa de apertura. El otro terminal del botón pulsador Pa está conectado al primer terminal del motor 11.

Como puede verse en la figura 2, el disco tiene una segunda leva 56 que, dependiendo de la posición angular del disco 50, mantendrá el pasador 160 fijado en una primera posición (A) que corresponde a la posición de apertura o desenganche del conmutador, o bien lo dejará libre para desplazarse entre esta primera posición y una segunda posición (C) que se corresponde con la posición de cierre del conmutador.

Consideremos ahora con cierto detalle la manera de funcionar del aparato que se acaba de describir. Las figuras 2 y 3 muestran la situación en la cual el conmutador 106 está abierto, tras una acción de apertura del motor. Más en particular, el desviador 13 está en la posición 2 y el pasador 160 está en la posición A correspondiente a la condición de apertura del conmutador: en esta posición, un desplazamiento manual de la palanca 110 de accionamiento del conmutador o de la barra 154 hacia la posición de cierre, no permitirá que el conmutador se cierre, porque el mecanismo de desenganche del conmutador está activado por el pasador 160 fijado en la posición A correspondiente a la posición de apertura del conmutador. El cierre del conmutador es posible solamente por medio del motor de control. Más en particular, el cierre del botón pulsador Pc de cierre permitirá realizar las siguientes acciones en sucesión: excitación del motor 11, rotación del disco 50, que llevará la leva 56 a una posición angular en la cual el pasador 160 es libre de desplazarse a la posición en la cual el mecanismo de desenganche no está activado, accionamiento del mecanismo cinemático (no ilustrado), que, actuando sobre la barra 154, lleva la palanca de accionamiento a la posición de cierre del conmutador, y desplazamiento del desviador 13 a la posición 1, porque la leva 55 gira hasta una posición angular en la cual no actúa ninguna carga sobre la leva 20 de mando. En esta situación, representada en las figuras 4 y 5, es posible abrir y cerrar manualmente el conmutador.

Si el conmutador ha de ser abierto por el motor, comenzando desde la situación de las figuras 4 y 5, es suficiente cerrar el conmutador Pa de botón pulsador. Más en particular, tendrán lugar las siguientes acciones sucesivas: el motor se excita, el desviador 13 es devuelto a la posición 2 por la leva 55 y el pasador 160 es devuelto y mantenido en la posición A de apertura, es decir, en la posición en la cual tiene lugar el desenganche del conmutador; la acción de desenganche lleva la palanca 110 de accionamiento del conmutador 106 a la posición de apertura, y al mismo tiempo arrastra también la barra 154 a la posición de apertura: es decir, el sistema vuelve a la situación de las figuras 2 y 3.

En el caso en que, siguiendo al cierre del motor, el conmutador se abra a mano, las conexiones eléctricas son tales que el cierre del botón pulsador Pc no tendrá ningún efecto en absoluto, porque el desviador 13 está en la posición 1, como se ilustra en la figura 5. Para cerrar el conmutador es por tanto necesario cerrar primero el botón pulsador Pa de apertura, accionando por ello el motor 11 y por tanto también la leva 55, hasta que el desviador 13 haya sido devuelto a la posición 2 (figuras 2 y 3), y después se cierre el botón Pc de cierre. Si fuera posible cerrar el conmutador accionando en cualquier caso solamente el botón pulsador Pc de cierre, de acuerdo con una variante de la invención, se dispone también de un conmutador 14 de puenteo conectado en paralelo con el botón pulsador Pa de apertura, como se ilustra en la figura 6. El conmutador 14 de puenteo es accionado directa o indirectamente por el conmutador 106 de tal manera que queda cerrado cuando el conmutador 106 está abierto, y abierto cuando el conmutador 106 está cerrado. Por ejemplo, el conmutador de puenteo puede ser incorporado en el dispositivo 103 de actuador, de una manera que es conocida como tal y por tanto no ilustrada en los dibujos, para ser accionado directamente por la barra 154. Como puede verse en el esquema de la figura 6, que muestra la situación inmediatamente después de una apertura manual del conmutador 106, el motor se excita a través del desviador 13 en la posición 1 y a través del conmutador 14 de puenteo, mientras que la leva 55 no haya llevado el desviador 13 a la posición 2. El sistema vuelve entonces a la situación representada en las figuras 2 y 3, y el conmutador 106 puede cerrarse accionando el botón pulsador Pc de cierre.

Como ha quedado claro por lo que se acaba de explicar, con el aparato de acuerdo con la invención el conmutador 106 está controlado por el motor solamente con propósitos de cierre, es decir, cuando la velocidad de accionamiento no es critica, mientras que es controlado por el mecanismo de desenganche rápido cuando han de abrirse sus contactos. Debe observarse que el mismo mecanismo de desenganche rápido se utiliza para llevar el dispositivo 103 de actuador de vuelta a la posición de inicio para un cierre accionado por motor. Consecuentemente, el aparato de acuerdo con la invención puede ser construido utilizando un motor relativamente pequeño y es por tanto económico y no ocupa una gran cantidad de espacio.

En la variante de la invención ilustrada por la figura 7, donde los elementos iguales a los de la figura 3 están indicados con los mismos números de referencia o símbolos, hay dispuestos también medios para abrir el conmutador 106 por medio de un mando a distancia diferente del conmutador Pa de apertura y con vistas a hacer irreversible el estado de apertura, es decir, impidiendo que el conmutador se cierre manualmente o por medio del motor. Con este fin, se conecta un conmutador Pg, normalmente abierto, en paralelo con el botón pulsador Pa de apertura. En el presente ejemplo, el conmutador Pg es accionado por un dispositivo 140 de control conectado a la fuente 12 de suministro, que puede ser la misma red de distribución eléctrica, para obtener un suministro de energía y señales de control desde él, por ejemplo señales enviadas por el proveedor de electricidad por medio de ondas transportadas a través de la propia red de suministro. Por medio de un actuador temporizado 142, el dispositivo 140 de control actúa también para habilitar el conmutador 141, inaccesible para el usuario y colocado en serie con el motor 11.

Cuando se dan las condiciones en las que el proveedor de electricidad decide interrumpir el suministro, se envía una señal de apertura al dispositivo 140 de control. Si sucede que el conmutador 106 está cerrado, de manera que el conmutador 13 de dos vías está en la posición 1, la orden de apertura hará que el motor 11 quede excitado, originará la apertura del conmutador 106 (como en el caso en que se acciona el botón pulsador de apertura) y la activación del actuador temporizado 142. Tras un intervalo de tiempo predeterminado, al menos igual al tiempo necesario para la apertura accionada por motor del conmutador 106, el actuador temporizado 142 origina la apertura permanente del conmutador 141 de habilitación. Desde este momento en adelante, el conmutador 106 ya no puede ser cerrado por el usuario por medio del motor, porque el motor ya no puede ser excitado, ni a mano, porque, porque el pasador 160 está en la posición A correspondiente a la condición de un conmutador abierto, es decir, en la posición en la cual un accionamiento manual de la palanca 110 de accionamiento no origina el cierre del conmutador, debido a que el mecanismo de desenganche continúa estando activo. Si hay que llevar de nuevo el aparato al funcionamiento normal, el conmutador 141 de habilitación debe ser cerrado primero y esto puede hacerse solamente mediante la intervención del personal responsable del suministro eléctrico, preferiblemente por medio de un dispositivo de control a distancia.

Aunque solamente se han ilustrado y descrito un solo modo de realización y dos variantes en esta memoria, es claro que son posibles numerosas variantes dentro del mismo concepto inventivo. Por ejemplo, para hacer posible también un cierre manual del conmutador 106, tras una apertura accionada por motor, puede omitirse la leva 56, de manera que el pasador 160 siempre estará libre para desplazarse entre las posiciones (A y C) correspondientes a las posiciones de apertura y cierre del conmutador; además, con vistas a señalizar el desenganche del conmutador 106, debido a una sobrecarga, puede disponerse un dispositivo de señales acústicas o luminosas, que quede activado por medio de un microrruptor controlado por un mecanismo de palanca accionado por el pasador 160.

Claims (4)

1. Un aparato eléctrico (100) que comprende:

- un conmutador (106) que tiene un cuerpo (107) similar a una caja y un órgano (110) de accionamiento capaz de desplazarse desde una posición de apertura a una posición de cierre de los contactos del conmutador y viceversa,

- un dispositivo (103) de actuador asociado con el conmutador (106) que comprende un motor eléctrico (11) y medios de arrastre accionados por el motor eléctrico, para llevar al órgano (110) de accionamiento del conmutador desde la posición de apertura a la posición de cierre, y

- medios (Pa, Pc, Pg, 140, 142) de control a distancia del dispositivo (103) de actuador;

comprendiendo el conmutador (106) unos medios (114) de desenganche rápido capaces de ser accionados desde el exterior del conmutador para abrir los contactos y llevar el órgano (110) de accionamiento desde la posición de cierre hasta la posición de apertura, incluyendo dichos medios (114) de desenganche rápido un órgano de control accesible a través de una ranura (115) dispuesta en un lado del cuerpo (107) similar a una caja; caracterizado porque:

- el dispositivo (103) de actuador comprende un conmutador (13) de dos vías accionado por el motor eléctrico (11) y medios (160) de acoplamiento a los medios (114) de desenganche rápido, siendo accionados dichos medios (160) de acoplamiento por el motor eléctrico (11) de tal manera que adoptan una primera posición (A) correspondiente a la activación de los medios (114) de desenganche rápido o una segunda posición (C) en la cual los medios (114) de desenganche rápido no están activados, y

- los medios (Pa, Pc, Pg, 140, 142) de control a distancia comprenden un conmutador (Pc) de cierre conectado en serie, por medio de una de las vías del conmutador (13) de dos vías, a la línea de suministro del motor eléctrico (11), y un conmutador (Pa) de apertura conectado en serie, por medio de la otra vía del conmutador (13) de dos vías, a la línea de suministro del motor eléctrico (11).

2. Un aparato eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los medios (Pa, Pc, Pg, 140, 142) de control a distancia comprenden un conmutador adicional (Pg) de apertura conectado en paralelo con dicho conmutador (Pa) de apertura y dichos medios (140, 142) de accionamiento de dicho conmutador adicional (Pg) de apertura.

3. Un aparato eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los medios (Pa, Pc, Pg, 140, 142) de control a distancia comprenden un conmutador (141) de habilitación conectado en serie con la línea de suministro del motor (11) y medios (142) para el accionamiento retardado de dicho conmutador (141) de habilitación.

4. Un aparato eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende un conmutador (Pa) de puenteo conectado en paralelo con el conmutador (Pa) de apertura y medios (140) de accionamiento de dicho conmutador (Pg) de puenteo asociados con el conmutador (106), de tal manera que el conmutador de puenteo está cerrado cuando el conmutador (106) está abierto, y abierto cuando el conmutador (106) está cerrado.