ITMI942295A1

ITMI942295A1 - Unita' magnetotermica di sganciamento per interruttore in scatola plastica stampata

Info

Publication number: ITMI942295A1
Application number: IT94MI002295A
Authority: IT
Inventors: David Arnold; Roger Neil Castonguay
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 1996-05-14
Also published as: FR2712731B1; ITMI942295A0; IT1275657B1; US5381120A; CA2134513C; JP3519805B2; JPH07262901A; DE4439390B4; DE4439390A1; FR2712731A1; CA2134513A1

Abstract

Un interruttore in scatola plastica stampata avente un'unità magnetotermica di sganciamento viene munito di un tappo meccanico di taratura per consentire ad un numero di interruttori di differenti portate amperometriche di essere usato entro una custodia di dimensioni comuni. Il tappo di taratura interagisce con un'unità magnetotermica di sganciamento per regolare la portata amperometrica dell'interruttore.

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale

L’avvento di unità elettroniche di sganciamento consente l'uso di un tappo elettronico di taratura per fissare la portata amperometrica di un interruttore entro la custodia di un interruttore di tipo industriale di dimensioni comuni. Quando i precedenti interruttori elettrici impieganti unità magnetotermiche di sganciamento erano progettati per soddisfare le svariate portate amperometriche dell’interruttore conformando le dimensioni dei componenti dell’interruttore e la custodia del medesimo interruttore, una grande varietà di tali interruttori venivano immagazzinati nel luogo di distribuzione per soddisfare le esigenze di mercato della distribuzione elettrica. Il brevetto USA No. 4.649.455, intitolato "Tappo di taratura per interrutori in scatola plastica stampata" descrive un esempio dell’uso di un tappo elettronico di taratura per regolare la portata amperometrica dell’interruttore.

Il brevetto USA No. 4.679.016 descrive un tipo di interruttore industriale che viene assiemato economicamente in un procedimento automatizzato. L’interruttore utilizza un’unità magnetotermica 'di sganciamento per interrompere la corrente del circuito sotto condizioni di sovracorrente entro un circuito protetto. Per soddisfare le svariate esigenze di portata amperometrica dell’interruttore, l’interruttore presenta parecchie dimensioni. Sarebbe economicamente vantaggioso usare una custodia di dimensioni comuni con tale interruttore impiegando un’unità magnetotermica di sganciamento in vista del/ costo minore propio dell’unità magnetotermica di sganciamento.

La portata amperometrica dell’interruttore è definita come la corrente del circuito in ampère che l’interruttore trasferisce continuamente senza interrompere il circuito. 1 parametri di interruzione per sovracorrente sono determinati dall’unità magnetotermica di sganciamento contenuta nella custodia dell'interruttore. Mentre la cosiddetta interruzione per sovracorrente del circuito di "lungo periodo" e di "breve periodo" viene determinata dall’elemento termicamente sensibile entro l’unità magnetotermica di sganciamento, l’interruzione "istantanea" del circuito viene determinata dai componenti magnetici della medesima. Tentativi precedenti di commercializzare un interruttore magnetotermico avente un tappo meccanico di taratura sono stati impediti dalle difficoltà associate col mantenere la risposta di interruzione istantanea del circuito per le differenti portate amperometriche. La domanda di brevetto USA (incarto 41 PR-7085) intitolata: "Tappo meccanico di taratura per interruttori magnetotermici" descrive il funzionamento dell’elemento termicamente sensibile entro l’interruttore per interrompere la corrente del circuito a seguito dell’evento di una condizione di sovracorrente, e l’interazione tra il tappo meccanico di taratura e l’elemento termicamente sensibile per regolare la porrata amperometrica.

Di conseguenza, uno scopo della presente invenzione è di fornire un’unità magnetotermica di sganciamento per interruttori impiegando un tappo meccanico di taratura entro una custodia comune che riproduca la medesima risposta termica e magnetica alle condizioni di sovracorrente quando gli interruttori hanno una custodia che è dimensionata per soddisfare le differenti portate amperometriche.

Un'unità magnetotermica di sganciamento per interruttori in scatola plastica stampata è adatta a rispondere ad un tappo meccanico di taratura che fissi la distanza di percorso tra la barra iniziatrice di funzionamento del meccanismo di sganciamento e il bimetallo associato con l’unità magnetotermica di sganciamento.

La distanza di percorso viene tarata per corrispondere ad una particolare portata amperometrica stazionaria dell’interruttore. I componenti magnetici sono regolati per rispondere a condizioni istantanee di sovracorrente del circuito.

La figura 1 è una vista prospettica dall’alto di un interruttore in scatola plastica stampata utilizzante un’unità magnetotermica di sganciamento con un tappo meccanico di taratura mostrato in proiezione isometrica;

la figura 2 è una vista prospettica dall’alto dell’interruttore in scatola plastica stampata con il coperchio parzialmente tolto per illustrare il meccanismo di azionamento dell’interruttore, il complesso di sbarra di sganciamento e associati bracci di contatto;

la figura 3A è una vista prospettica dall’alto del complesso bimetallico prima del collegamento ad una piastra di sostegno per formare il sottoassieme di unità termica di sganciamento;

la figura 3B è una vista prospettica dall’alto del sottoassieme di unità termica di sganciamento di figura 3A;

la figura 4A è una vista prospettica dall’alto del sottoassieme di unità termica di sganciamento di figura 3A prima del fissaggio ad un’armatura per formare il sottoassieme di unità magnetica di sganciamento;

la figura 4B è una vista prospettica dall'alto del sottoassieme di unità magnetica di sganciamento di figura 4A.

La figura 5A è una vista prospettica dall’alto dell’assieme termico di sganciamento prima di fissare l’armatura magnetica per formare la compieta unità magnetotermica di sganciamento; e

la figura 5B è una vista prospettica dall’alto della completa unità magnetotermica di sganciamento di figura 5A;

la figura 6 è una vista parziale di un interruttore programmabile contenente l’unità magnetotermica di sganciamento secondo l’invenzione.

Un interruttore IO di tipo industriale utilizzante un’unità magnetotermica di sganciamento viene illustrato in figura 1 e consiste di una custodia I I alla quale è attaccato un coperchio 12. Una manopola 14 di azionamento del’interruttore sporge attraverso una cava formata nel coperchio dell’interruttore per intervento manuale allo scopo di far passare l’interruttore dalla sua condizione chiusa alla sua condizione aperta. L’interruttore è collegato elettricamente in un circuito protetto mediante morsetti di linea 13 disposti all’estremo di linea dell’interruttore. Benché non mostrata, una simile disposizione di morsetti di carico è posizionata sull’estremo opposto di carico dell’interruttore. Il tappo 15 di taratura meccanica consente di usare un singolo tipo di interruttore su una grande gamma di portate amperometriche. Il tappo di taratura contiene un blocco rettangolare isolante superiore 18 con una coppia di prolungamenti o bracci distanziati 17 sporgenti da un fondo. Come verrà descritto qui sotto, la larghezza x definente i rami 17 viene predeterminata in modo da regolare la taratura di corrente dell'unità magnetotermica di sganciamento contenuta entro la custodia del’interruttore. il tappo di taratura è inserito nella cava 16 formata nel coperchio, per cui i rami sporgono verso il basso nelle corrispondenti cave 20, 21.

L'unità magnetotermica di sganciamento 67 interagisce con il meccanismo 45 azionatore di interruttore per separare i contatti mobili e fissi 46, 47 illustrati in figura 2. Il meccanismo operatore è simile a quello descritto nel brevetto USA No. 4.736.174 intitolato "Meccanismo azionatore di interruttore in scatola plastica stampata". I contatti mobili 46 sono disposti agli estremi di corrispondenti bracci di contatto mobili 33 che girano attorno ad un complesso 32 di albero isolante. La disposizione di agganciamento indicata con 51 contiene un aggancio 29 che è ruotabile attorno ad un perno 30 e che trattiene la culla 31 da rotazione sotto la spinta delle potenti molle azionatrici 50 per spingere i bracci di contatto mobili 33 e i contatti mobili '46 fuori dal circuito rispetto ai contatti fissi 47. La barra di sganciamento 24 viene mostrata nella posizione "sganciata" con la piastra di aggancio 27 sporgente dalla sommità della barra di sganciamento, fuori da sotto l’aggancio 29 e i bracci di contatto mobili 33 ruotati nelle loro posizioni aperte. Il tappo di taratura 15 inserito ne! coperchio 12 interagisce con la barra di sganciamento 24 nel modo descritto nella sopracitata domanda di brevetto USA intitolata "Tappo meccanico di taratura per interruttori magnetotermici". L’unità magnetotermica di sganciamento 67 che interagisce per muovere il meccanismo azionatore 45 viene assiemata nel modo meglio visto facendo riferimento successivamente alle seguenti figure 3A-5B.

In figura 3A il complesso bimetallico 68 consistente della piattina di carico 39 con estremo piegato 62 sul fondo e con la sommità saldata al bimetallo 34, come indicato nel punto 53, è fissato alla piastra di sostegno 48 posizionando l'estremo snidato 53 tra le linguette di sostegno 49 e inserendo la linguella 59 di ritegno di vite nell’estremo piegato. L'apertura 69 nell'estremo piegato si allinea con l’apertura 60 nella linguella di ritegno di vite in modo che la vite 61 di terminale di carico (fig. 6) viene successivamente introdotta nelle aperture e la piastra di sostegno viene assicurata fissamente al complesso bimetallico. Il complesso 65 di sganciamento termico viene mostrato in figura 3B con la sommità del bimetallo 34 disposta tra le linguelle di sostegno 49 e con la piastra di sostegno 48 tenuta strettamente contro la piattina di carico 39 mediante l’inserzione della linguella 59 di ritegno di vite nell’estremo piegato 62.

Il complesso 65 di sganciamento termico mostrato in figura 4A è posizionato sopra l’armatura magnetica 40 ed assiemato sull’armatura posizionando il bimetallo 34 davanti all’armatura e la piastra di sostegno 48 dietro all’armatura. Il bimetallo viene allineato con precisione tra i bracci laterali 40A, 40B mettendo in contatto un bordo 39A della piattina di carico 39 contro la sporgenza 70 sulla sommità dell’armatura e disponendo la superficie interna 30B della sommità della piattina di carico sul bordo superiore 71 della sommità dell’armatura.

Le linguette di sostegno 49 uscenti dalla sommità della piastra di sostegno vengono quindi posizionate tra le linguelle di sostegno 43 uscenti dalla sommità dell’armatura. Il posizionamento del bimetallo 34 davanti all’armatura 40 tra i bracci laterali 40A, 40B e il posizionamento delle linguelle di sostegno 49 entro le linguelle di sostegno 43 vengono mostrati sul complesso completo 66 di sganciatore magnetico di figura 4B.

L’assiemaggio finale dell’unità magnetotermica 67 di sganciamento viene meglio visto facendo ora riferimento alle figure 5A, 5B. L’ancora 42 è posizionata sul complesso magnetico 66 di sganciamento ed assiemata sulla sommità del complesso magnetico di sganciamento catturando le linguelle 72 sporgenti da estremi opposti della sommità dell’ancora nelle cave 73 formate entro le linguelle di sostegno 72A alla sommità dell’armatura 40. I bordi 42A, 42B dell’ancora diventano quindi allineati con i bordi dei bracci laterali 40A, 40B, come mostrato in figura 5B. La molla di trazione 54 è posizionata sulla sommità dell’armatura 42 catturando la sommità della molla entro la cava per molla 63 formata nella linguella sporgente 64 sulla sommità dell’ancora. La vite di taratura 56 viene inserita nell’apertura 55 della linguella angolare di sganciamento 57 formata alla sommità dell’ancora.

Quando inserito nell’apertura, l'estremo della vite tocca la linguetta di sganciamento 57 per fornire una taratura di sganciamento magnetico, come verrà trattato qui sotto in qualche dettaglio con riferimento all’interruttore programmabile IO illustrato in figura 6. La culla 31 viene illustrata come intrappolata sotto l’aggancio 29 sagomato a U, il quale aggancio viene impedito nella rotazione attorno al perno 30 dal posizionamento della piastra di aggancio 27 sotto la rientranza di aggancio 28. Quando la piastra di aggancio viene mossa nella direzione indicata dalla freccia A , la culla 31 ruota nella direzione indicata dalla freccia B per consentire la rotazione del braccio di contatto mobile 33 e dell’associato albero trasversale 32, come descritto precedentemente. Il circuito elettrico tra il bimetallo 34 e il braccio di contatto mobile 33 viene fornito dal conduttore a treccia 35, come indicato. Il movimento della barra di sganciamento 24 al quale la piastra di aggancio 27 è attaccata fissamente, viene governato dal braccio 38 sporgente dal fondo della barra dì sganciamento e disposto per incontrare l’estremo 37 della vite di taratura 36 che viene inserita attraverso il bimetallo 34. Quando la corrente attraverso il bimetallo è sufficiente a spostare il bimetallo contro il braccio 38 della barra di sganciamento 24, la barra di sganciamento si sposta nella direzione della freccia A precedentemente descritta e sposta la piastra di aggancio 27 fuori da sotto la cava di aggancio 28 facendo girare il meccanismo azionatore. Come descritto nella sopra citata domanda di brevetto USA, il tappo di taratura 15 (figura I ) fissa la distanza di separazione x tra l’estremo 37 della vite di taratura e il braccio 38 della barra di sganciamento 24 per la portata amperometrica dell'interruttore. Le portate maggiori corrispondono alle maggiori distanze di separazione che sono predeterminate dal fabbricante e vengono tarate per le specifiche dell’urente mediante la vite di taratura 36. L'unità magnerotermica di sganciamento 67 secondo l’invenzione viene inserita nella custodia 1 1 dell’interruttore e nel coperchio 12 e viene fissata al morsetto di carico 26 mediante la vite 61 di terminale di carico. Le linguelle di sostegno 49 sulla sommità della piastra di dostegno 48 sono spinte verso il basso dall'interferenza con la superficie di fondo del coperchio per correggere automaticamente ogni tolleranza accumulata entro l’unità magnetotermica di sganciamento 67. Le aperture 69, 60 nella piattina di carico 39 e la linguella 59 di ritegno di vite sulla piastra di sostegno 48 si allineano con l’apertura (non mostrata) sotto il morsetto di carico 26 per ricevere la vite 61 di terminale di carico. Il bimetallo 34 si estende entro l’armatura 40 per fornire un trasformatore a spira singola rispetto al nucleo magnetico e concentra le associate forze magnetiche generate ai bordi dei bracci laterali dell’armatura, come indicato nel punto 41. L’ancora 42 viene disposta rotante sulle linguelle di sostegno 43 alla sommità del nucleo magnetico per rispondere alle forze magnetiche e muoversi dalla posizione di partenza indicata a linee intere verso la posizione di sganciamento contro il nucleo magnetico, come indicato a tratteggio. La molla di trazione 54 sulla parte superiore dell’ancora mantiene l’ancora lontano dalla linguella 57 alla sommità della barra di sganciamento 24. A seguito dell’avvento di una corrente di /'corto circuito, l’ancora 42 viene spinta radialmente verso il nucleo magnetico 40 portando la linguella di sganciamento 57 lanciata dalla sommità dell'ancora in contatto con la linguella 75, facendo ruotare la sbarra di sganciamento attorno al perno 44 e muovendo la piastrina di aggancio 27 fuori dalla rientranza di aggancio 28 per consentire alla culla 31 di ruotare via dalla disposizione di aggancio 51 e consentire al meccanismo azionatore di muovere il braccio di contatto mobile 33. Per tarare la risposta al corto circuito del nucleo magnetico 40, la vite 56 di taratura magnetica sporgente attraverso la linguella 55 di taratura viene spinta verso il basso contro la linguella di sganciamento 57 verso la posizione indicata a tratteggio per liberare la piastra di aggancio 27 quando si stabilisce un predeterminato multiplo della corrente nominale attraverso il bimetallo sotto condizioni di prova. Per assicurare una costante forza magnetica di sganciamento per ogni portata amperometrica a seguito di taratura, la superficie interna 58 della linguella di sganciamento 75 è formata con un predeterminato raggio R. li mantenimento della forza comune di sganciamento rispetto alla disposizione di sganciamento 51 è una caratteristica importante dell’invenzione dato che consente all’unità magnetotermica comune 'di sganciamento 67 di essere usata su una larga gamma di portate di interruttore, senza dover modificare il meccanismo azionatore 45 (figura 2).

Di conseguenza l’invenzione consente di fornire portate amperometriche di interruttore di tipo industriale in una custodia comune di interruttore avente componenti attivi comuni mediante un tappo meccanico di taratura e un complesso di unità magnetotermica di sganciamento. Grandi numeri di custodie comuni vengono immagazzinati nel punto di distribuzione assieme con corrispondenti tappi di taratura al posto di custodie di interruttori di differenti dimensioni per ciascuna delle svariate portate amperometriche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Unità magnetotermica di sganciamento per interruttori in scatola stampata comprendente: una piattina di carico avente mezzi per collegamento ad un terminale di carico di interruttore ad un estremo e unita ad un elemento bimetallico ad un estremo opposto; una piastra di sostegno disposta su detta piattina di carico tra detto bimetallo e detti mezzi di fissaggio; un’armatura magnetica avente delle linguelle di sostegno sporgenti da una sua sommità e mezzi magnetici sporgenti da una parte anteriore per concentrare forze magnetiche in direzione in avanti; un’ancora su dette linguelle di sostegno e disposta per rotazione verso detti mezzi magnetici a seguito di trasporto di sovracorrente attraverso detto bimetallo; e mezzi su detta ancora spingenti detta ancora via da detti mezzi magnetici durante il trasporto di corrente quiescente attraverso detto bimetallo.
2. L’unità magneto termica di sganciamento di rivendicazione I , contenente una linguella di sganciamento sporgente da detta ancora e disposta per toccare una sbarra di sganciamento di interruttore.
3. L’unità magnetotermica di sganciamento di rivendicazione 2 nella quale detta linguella di sganciamento viene lanciata all’esterno da detta ancora.
4. L'unità magnetotermica di sganciamento di rivendicazione 2, nella quale detti mezzi di polarizzazione comprendono una molla disposta su una linguella munita di cava sporgente da una sommità di detta ancora.
5. L’unità magnetotermica di sganciamento di rivendicazione 2, contenente una linguella di taratura sporgente da detta sommità dr detta ancora e una vite di taratura sporgente attraverso detta linguella di taratura, un estremo di detta vite toccando una parte di detta linguella di sganciamento per regolare una risposta di sovracorrente di detta ancora.
6. L’unità magnetotermica di sganciamento di rivendicazione 1, nella quale detta piastra di sostegno contiene una linguella volta verso l’alto per interferire con una superficie interna di un coperchio di interruttore per compensare tolleranze di fabbricazione.
7. Interruttore in scatola plastica stampata avente un’unità magnetotermica di sganciamento comprendente: una scatola e un coperchio plastico stampato; un meccanismo azionatore in detta scatola disposto per far ruotare un braccio di contatto mobile verso una posizione aperta a seguito dell’evento di una condizione di sovracorrente in un circuito protetto; una culla entro detto meccanismo azionatore impegnante un aggancio per trattenere detto meccanismo azionatore sotto condizioni quiescenti di corrente attraverso un circuito protetto; un’unità magnetotermica di sganciamento entro detto scatola disposta per collegamento elettrico con un circuito protetto e rispondente ad una condizione di sovracorrente, detta unità di sganciamento contenendo un bimetallo sensibile a condizioni di sovracorrente di una prima grandezza e un’ancora sensibile ad una seconda condizione di sovracorrente di grandezza maggiore di detta prima grandezza; e una sbarra di sganciamento interagente tra detta unità di sganciamento e detto aggancio, detta sbarra di sganciamento liberando detto aggancio da detta culla a seguito di contatto con detto bimetallo su detta ancora, detta barra di sganciamento contenendo un prolungamento superiore interagente con detta ancora e un prolungamento inferiore interagente con detto bimetallo.
8. L’interruttore in scatola stampata di rivendicazione 7, nel quale detto aggancio contiene una rientranza di aggancio e detta barra di sganciamento contiene una piastra di aggancio estendentesi verso l’alto disposta sotto detta rientranza di aggancio.
9. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 7 contenente una linguella di sganciamento sporgente da detta ancora e disposta per entrare in contatto con una superficie interna di detto prolungamento superiore.
10. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 9 nel quale detta linguella di sganciamento è lanciata all’esterno da detta ancora.
1 1. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione " 7 contenente una linguella di taratura sporgente da detta ancora e una vite di taratura entro detta linguella di taratura, un estremo di detta vite di taratura toccando detta linguella di sganciamento per regolare detta linguella di sganciamento a rispondere a detta seconda condizione di sovracorrente.
12. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 9, nel quale detta superficie interna è configurata per fornire una forza costante di sganciamento a detta piastra di aggancio.
13. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 7, contenente una molla a trazione montata su una sommità di detta ancora, detta molla a trazione tenendo detta ancora via da una superficie esterna di detta estensione superiore.
14. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 9, nel quale detta superficie interna è munita di un predeterminato raggio per fornire una forza costante di sganciamento a detta piastra di aggancio.
15. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 7, nel quale detta unità di sganciamento contiene una piattina di carico avente mezzi per fissaggio ad un terminale di carico di interruttore ad un estremo e unita ad un elemento bimetallico ad un estremo opposto.
16. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 15, nel quale detta unità di sganciamento contiene una piastra di sostegno disposta su detta piattina di carico tra detto bimetallo e detti mezzi di fissaggio.
17. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 15, nel quale detta unità di sganciamento contiene inoltre un’armatura magnetica avente delle I inguel le di sostegno sporgenti da una sua sommità e mezzi magnetici sporgenti da una parte anteriore per concentrare forze magnetiche in direzione in avanti.
18. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 15, nel quale detta unità di sganciamento contiene un’ancora su dette linguelle di sostegno disposta per rotazione verso detto nucleo magnetico a seguito dei passaggio di una sovracorrente attraverso detto bimetallo.
19. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 15, nel quale detta unità di sganciamento contiene mezzi su detta ancora spingenti detta ancora via da detti mezzi magnetici durante il trasporto di una corrente di quiescenza attraverso detto bimetallo.
20. L’interruttore di scatola plastica stampata di rivendicazione 15 contenente una lingueìla di sganciamento sporgente da detta ancora e disposta per entrare in contatto con una barra di sganciamento di interruttore.
21. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 15, nel quale detta lingueìla di sganciamento viene lanciata fuori da detta ancora.
22. L’interruttore in scatola plastica stampata di rivendicazione 15, nel quale detti mezzi di spinta comprendono una molla disposta su una lingueìla munita di cava sporgente da una sommità di detta ancora.