BRPI0707003A2 - aparelho disjuntor elétrico - Google Patents
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Abstract
APARELHO DISJUNTOR ELETRICO. Um receptáculo inclui um condutor de linha, um condutor de carga, um condutor neutro, um condutor neutro de carga, um condutor terra, primeiros contatos separáveis conectados entre os condutores de carga e linha, e segundos contatos separáveis eletricamente conectados entre os condutores neutro e neutro de carga. Um mecanismo de operação é estruturado para abrir e fechar os primeiros e segundos contatos separáveis. Um número de voltagens é aplicado a partir de pelo menos alguns dos condutores. Um mecanismo de manobra eletrónico automaticamente detecta: a) uma condição de manobra por falha de arco; e b) uma segunda condição de má-conexão a partir das voltagens e cooperativa com o mecanismo de operação para abrir os contatos separáveis em resposta à condição de má-conexão automaticamente detectada.
Description
"APARELHO DISJUNTOR ELÉTRICO".
Campo da Invenção
A presente invenção se relaciona a aparelhos disjuntoreselétricos e, mais particularmente, a receptáculos.
Histórico da Invenção
Receptáculos são disjuntores para uso em circuitos eelétricos, tal como uma caixa elétrica, para prover,por exemplo, proteção a falha de arco ou falha de terra.Receptáculos conhecidos em geral incluem: botão de rearmee botão de teste. O botão de rearme é usado para ativarum ciclo de rearme e restabelecer a continuidade elétricaentre trajetórias condutivas de entrada e saída. Quandoo botão de teste é apertado, contatos de teste sãofechados formando um circuito de teste e estabelecendo umciclo de teste. O ciclo de teste testa a operação domecanismo disjuntor de circuito.
Receptáculos de falha de arco e falha de terra provêemuma proteção de "alimentação reversa". Tais receptáculosrequerem bloqueio/intertravamento mecânico ou umainteração relativamente complicada com o botão de teste.
A patente U.S. No 6.867.954 descreve um receptáculo GFCIque se inadvertidamente e erroneamente conectar uma fontede corrente alternada à carga de receptáculo ao invés deà entrada a linha do receptáculo, provê uma indicaçãopositiva ao instalador ou usuário da ocorrência de umacondição de má-conexão, tal como um botão de rearme quenão pode ser pressionado.
A patente U.S. N0 6.671j. 145 descreve um dispositivodisjuntor de circuito rearmável, que bloqueia a função derearme em certas condições. Um cursor de rearme émodificado para exercer uma força em uma trava de manobrapara fechar um circuito de teste, que rearma o cursorpara seguir para uma posição de rearme, somente seo disjuntor de circuito estiver armado.
A Patente U.S. No 6.246.558 descreve um dispositivodisjuntor de circuito que inclui uma porção de bloqueiode rearme, para impedir o restabelecimento dacontinuidade elétrica nas trajetórias condutivas de fasee neutro, se a porção interruptora não for operacional,se houver uma condição de neutro aberta ou uma condiçãode condução reversa. A porção de rearme inclui um botãode rearme e pelo menos um contato de rearme que, quandoapertado, são capazes de contatar pelo menos uma porçãotrajetória condutiva de fase para provocar uma pré-determinada condição. Se a porção interruptora decircuito for operacional, então a porção interruptora decircuito será armada para desarmar a porção de bloqueiode rearme e facilitar o restabelecimento da continuidadeelétrica nas trajetórias condutivas de fase e neutro.
Caso contrário, se a porção interruptora de circuito nãoestiver armada, a porção de bloqueio permanece desarmada,impedindo o restabelecimento da continuidade elétricanas trajetórias condutivas de fase: e neutro.
A Publicação de Pedido de Patente U.S. N0 2004/0070896descreve um dispositivo de proteção a terra incorporadoa uma tomada para prover proteção a eletrocussãocom respeito a aparelhos domésticos plugados nestatomada. Um circuito elétrico do dispositivo de proteçãoa terra inclui relês de três pólos de duplo acionamento,cada uma deles operando com uma bobina sensora e um jogode três chaves, normalmente abertas, operadas pelabobina. As três bobinas sensoras são eletricamenteconectadas entre três diferentes pares de condutores delinha de entrada - neutro e terra. Três chaves decontato, um de cada um dos reles de três pólos de duploacionamento são eletricamente conectadas em série entreum dos três condutores de entrada e o correspondente umdos três condutores de saída.
Há espaço para melhoramentos em aparelhos disjuntoreselétricos, tal como receptáculos.
Sumário da Invenção
Estes requisitos e outros poderão são atendidos pelapresente invenção que provê um aparelho disjuntorelétrico incluindo uma proteção automática eletrônicaà inversão linha e neutro, que abre contatos separáveispara impedir um fluxo de corrente a jusante, guandose detecta uma condição de má-conexão.
De acordo com um aspecto da invenção, um aparelhodisjuntor elétrico compreende: um condutor de linhaum condutor de carga, e pelo menos um condutor neutro,contatos separáveis eletricamente conectados entreo condutor de linha e o condutor de carga; um mecanismode operação estruturado para abrir e fechar os contatosseparáveis; uma primeira entrada aplicando uma primeiravoltagem entre o condutor de linha e pelo menos umcondutor neutro; uma segunda entrada aplicando umasegunda voltagem entre o condutor de carga e o pelo menosum condutor neutro; um mecanismo de manobra estruturadopara automaticamente detectar uma condição de alimentaçãoreversa a partir das primeira e segunda voltagens dasprimeira e segunda entradas respectivamente, cooperativocom o mecanismo de operação para abrir os contatosseparáveis em resposta à condição de alimentação reversaautomaticamente detectada.
O mecanismo de manobra pode ser adicionalmenteestruturado para detectar a condição de alimentaçãoreversa e iniciar um sinal de manobra para abriro mecanismo de operação, quando a primeira voltagem formenor que um primeiro valor pré-determinado, e a segundavoltagem maior que um segundo valor pré-determinado,que é maior que o primeiro valor pré-determinado.O mecanismo de manobra pode compreender um circuito deproteção a falha de arco e falha de terra, um botão derearme estruturado para cooperar com o mecanismo deoperação para fechar os contatos separáveis, e umcircuito de teste estruturado para testar o circuito deproteção a falha de arco ou falha de terra; e o mecanismode manobra ademais pode ser adicionalmente estruturadopara detectar a condição de alimentação reversaem resposta ao circuito de teste, quando os contatosseparáveis estiverem fechados.O botão de rearme e o mecanismo de operação podem seradicionalmente estruturados para impedir o fechamento doscontatos separáveis em resposta ao sinal de manobra.
O mecanismo de manobra pode ser adicionalmenteestruturado para remover o sinal de manobra em função deuma primeira voltagem e uma segunda voltagem quando:
a) ambas voltagens, primeira e segunda voltagens, sãomenores que um primeiro valor pré-determinado; ou
b) a segunda voltagem é menor que o primeiro valor pré-determinado, e a primeira voltagem é maior que o segundovalor pré-determinado.
O mecanismo de manobra pode ser energizado a partir deambas voltagens, da primeira voltagem a partir docondutor de linha e da segunda voltagem a partir docondutor de carga.
O mecanismo de manobra pode ser adicionalmenteestruturado para remover o sinal de manobra após um pré-determinado período de tempo.
O mecanismo de manobra pode ser adicionalmenteestruturado para remover o sinal de manobra após um pré-determinado período de tempo e reiniciar o sinal demanobra, quando a primeira voltagem for menor que umprimeiro valor pré-determinado, e a segunda voltagemmaior que o segundo valor pré-determinado, que é maiorque o primeiro valor pré-determinado.
Um outro aspecto da invenção, um aparelho disjuntorelétrico compreende: um condutor de linha; um condutor decarga; pelo menos um condutor neutro; e um condutorterra; contatos separáveis eletricamente conectados entreo condutor de linha e o condutor de carga; e um mecanismode operação para abrir e fechar os contatos separáveis;
uma entrada aplicando uma voltagem entre o pelo menos umcondutor neutro e o condutor terra; e um mecanismo demanobra estruturado para detectar automaticamente:
a) uma primeira condição de manobra operativamenteassociada à corrente que ] flui através dos contatosseparáveis; eb) uma segunda condição de inversão linha e neutrodiferente a partir da voltagem, o mecanismo de manobraeletrônico cooperando com o mecanismo de operação paraabrir os contatos separáveis em resposta à primeiracondição de manobra ou à condição de inversão linha eneutro diferente.
0 mecanismo de manobra eletrônico pode ser adicionalmenteestruturado para detectar a segunda condição de inversãolinha e neutro diferente e iniciar um sinal de manobrapara abrir o mecanismo de operação, quando a voltagem formaior que um valor pré-determinado.
O valor pré-determinado pode ser um segundo valor pré-determinado; e o mecanismo de manobra eletrônico pode seradicionalmente estruturado para remover o sinal demanobra, quando a voltagem for menor que um primeirovalor pré-determinado, que é menor que o segundo valorpré-determinado.
O mecanismo de manobra eletrônico pode ser adicionalmenteestruturado para reportar a segunda condição de inversãolinha e neutro diferente.
0 aparelho disjuntor elétrico pode ser um receptáculo;os contatos separáveis podem compor um jogo único decontatos separáveis eletricamente conectados entreo condutor de linha e o condutor de carga; e o condutorde linha e o condutor de carga podem ser diretamenteeletricamente conectados pelo único jogo de contatosseparáveis.
0 aparelho disjuntor elétrico pode ser um disjuntor decircuito; e o mecanismo de manobra eletrônico podecompreender um processador para iniciar um sinal demanobra e um solenóide para receber este sinal e cooperarcom o mecanismo de operação para abrir o mecanismo deoperação em resposta ao sinal de manobra.
Em um outro aspecto da invenção, um aparelho disjuntorelétrico compreende: um condutor de linha; um condutor decarga; um condutor neutro; um condutor neutro de carga,um condutor terra; primeiros contatos separáveiseletricamente conectados entre o condutor de linha eo condutor de carga; segundos contatos separáveiseletricamente conectados entre o condutor neutro eo condutor neutro de carga; um mecanismo de operaçãoestruturado para abrir e fechar os primeiros e segundoscontatos separáveis; pelo menos uma entrada aplicandopelo menos uma voltagem a partir de pelo menos algunscondutores; e um mecanismo de manobra eletrônicoestruturado para detectar automaticamente:
a) uma primeira condição de manobra operativãmenteassociada aos contatos separáveis;
b) uma segunda condição de má-conexão diferentea partir da pelo menos uma voltagem; o mecanismo demanobra eletrônico cooperando com o mecanismo.de operaçãopara automaticamente abrir os contatos separáveisem resposta à primeira condição de manobra ou à segundacondição de má-conexão diferente.
Descrição Resumida dos Desenhos
Um pleno entendimento da invenção pode ser conseguidoa partir da descrição que será dada a seguir dasconfigurações preferidas, em conexão com os desenhosanexos, onde:
A figura 1 é um diagrama de blocos de um receptáculode acordo com a presente invenção;
A figura 2 é um fluxograma de uma rotina executadapelo processador da figura 1 para prover uma proteçãoa falha de arco/ falha de, terra e proteção a uma condiçãoà má-conexão;
A figura 3 é um fluxograma de uma rotina executada peloprocessador da figura 1 (para prover proteção à linha eneutro trocada; 1
A figura 4 é um fluxograma de uma rotina executada peloprocessador da figura; 1 para prover uma proteçãoa alimentação reversa; e
A figura 5 é um diagrama de blocos de um disjuntor decircuito, de acordo com cjutra configuração da invenção.
Descrição Detalhada da InyençãoComo empregado nesta especificação, quando se diz que umaparte está "eletricamente interconectada com uma ou maispartes", deve ser entendido que as partes se encontramdiretamente interconectadas através de um ou maiscondutores elétricos ou partes condutivas intermediáriasgeralmente eletricamente através de um ou mais condutoreselétricos. Também como empregado nesta especificação,quando se diz que duas partes se encontram diretamenteeletricamente conectadas por outra parte, deve serentendido que as partes se encontram diretamenteconectadas umas a outras apenas por esta outra parte.Aqui, o termo "Número" se refere a um número inteiromaior que um (uma pluralidade).
A presente invenção será descrita com referência a umdisjuntor ou receptáculo para falha a terra/ arco,conquanto também seja aplicável a uma ampla gama. dedisjuntores elétricos, que empregam uma série demecanismos de manobra.
Referindo-se à figura 1, um receptáculo 2 de um circuitoelétrico 4, inclui um alojamento de receptáculo 6,: umcondutor de linha, tal como um terminal 8, estruturadopara receber uma voltagem 10, um terminal de carga 12,estruturado para produzir uma voltagem 13, e um ou maisterminais neutros, tal como 14 e/ou 16. São providosum ou dois jogos de contatos separáveis 18 e 20. Um jogode contatos separáveis 18 é eletricamente conectado entreo terminal de linha 18 e ao terminal de carga 12,enquanto o outro jogo de contatos separáveis 2 0 pode sereletricamente conectado entre;! o terminal neutro 14 eo terminal neutro de carga 16. Um mecanismo de operação22 é estruturado para abrir e fechar os contatosseparáveis 18 e 20. Um mecanismo de manobra 24 cooperacom oj mecanismo de abertura 22 para abrir os contatosseparáveis 18 e 20. 0 mecanismo de operação 24 inclui umprimeiro circuito 26 estruturado para detectar umaprimeira condição de manobra (sem limitação, falha dearco e/ou terra) associada ao circuito elétrico 4 parareativamente fazer o mecanismo de operação 22 abrir oscontatos separáveis 18 e 20, e um segundo circuito 28estruturado para detectar uma condição de má-conexão(sem limitação, condição de alimentação reversa e/oucondição de inversão linha e neutro), e para reativamenteatuar o mecanismo de operação 22 para abrir os contatosseparáveis 18 e 20.
Como discutido a seguir em conexão com as figuras 2-4,o mecanismo de manobra eletrônico 24 é estruturado paraautomaticamente detectar uma condição de alimentaçãoreversa a partir das voltagens de linha e carga dasentradas do conversor analógico-digital (ADC) 42 e 44,respectivamente, e cooperar com o mecanismo de operação22 para abrir os contatos separáveis 18 e 20 em respostaà condição de alimentação reversa automaticamentedetectada. O mecanismo de manobra eletrônico 24 éadicionalmente estruturado para automaticamente detectar:
a) uma primeira condição de manobra (sem limitação,falha de arco e/ou terra) operavelmente associadaà corrente que flui nos contatos separáveis 18 e 20; e
b) uma condição de inversão:linha e neutro diferentea partir da voltagem de terra da entrada ADC 48, ecooperativa com o mecanismo de operação 22 para abriros contatos separáveis 18 e 2,0 em resposta à primeiracondição de manobra ou à segunda condição de inversãolinha e neutro diferente. 0 mecanismo de manobraeletrônico 24 sendo adicionalmente estruturado paraautomaticamente detectar uma segunda condição diferentede má-conexão de uma quantidade de voltagens das entradasADC 42, 44e48e cooperar com o mecanismo de operação 22para abrir os contatos separáveis 18 e 20 em respostaà condição de má-conexão automaticamente detectada.
Exemplo 1
O mecanismo de manobra 24 exemplar inclui um micro-35 controlador 20, uma fonte elétrica 32, um circuito decondicionamento de sinal 33, e um solenóide de manobra34. O micro-controlador 30 inclui o circuito ADC 36 e ummicro-processador 38 tendo uma rotina de firmware 40.O circuito ADC 36 inclui uma pluralidade de sensores,tal como entradas ADC 42, 44, 46 48 para sensorear asvoltagens respectivamente correspondentes ao terminal delinha 8 (LINE), terminal de carga 12 (LOAD), um botão deteste 50 (TEST) , e um ou mais terminais terra 52, 54(GROUND). O circuito ADC 36 adicionalmente inclui umapluralidade de sensores, tal como entradas ADC 56, 58, e60 para sensorear as voltagens correspondentes a um shunt62 (CURRENT) e de duas entradas de sensor a partir de umtransformador de corrente de falha de terra 64,respectivamente. O micro-controlador 30 e as váriasvoltagens são referenciados a um circuito de terra(CIRCUITY_GROUND) no lado neutro de carga do shunt neutro62 no nó 66.
O shunt neutro 62 inclui uma voltagem (CURRENT)correspondente à corrente que flui através dos contatosseparáveis 20. A entrada ADC 56 toma esta voltagem(CURRENT) e a fornece para a etapa 76 da figura 2,como será tratado adiante.
O transformador de corrente 64 inclui um sinal quecorresponde à diferença entre a corrente que flui atravésdos contatos separáveis 18 e o terminal de carga 12, ea corrente que flui através dos contatos separáveis 20 eo terminal neutro de carga 16. As entradas ADC 58 e 60tomam esta voltagem e a fornecem para a etapa 76da figura 2.
Exemplo 2
Referindo-se à figura 2, onde é mostrada uma rotina defirmware exemplar 40. Depois de iniciar na etapa 70,todos marcadores subseqüentemente empregados serãoapagados na etapa 71, e um valor de timer (hardware;firmware) é zerado. A seguir na etapa 74, o micro-processador 3 8 (figura 1) lê e adequadamente processaas várias voltagens correspondentes às entradas ADC42, 44, 46, 48, 56, 58, 60, Então, a seguir na etapa 76,uma lógica de manobra por falha de arco/terra é executadapara processar o valor corrente associado à entrada ADC56 e às duas entradas de sensor a partir do transformadorde corrente de falha de terra 64 nas entradas ADC 58 e60. Em condições de manobra por falha de terra/ arco,o micro-processador 38 determina uma saída digital 77,que provê um sinal de manobra TRIP ao solenóide demanobra 34, para abrir os contatos separáveis 18 e 20.A seguir, na etapa 78, é executada uma rotina de inversãolinha e neutro (figura 3), e a seguir da etapa 78,na etapa 80, é executada uma rotina de alimentaçãoreversa (figura 4), e a seguir da etapa 74, é repetidaa etapa 74.
O micro-processador 3 8 e as etapas de rotina de firmware76, 78, e 80 atuam o mecanismo de operação 22, enviandoo sinal de manobra pela saída digital 77 para o solenóidede manobra 34 para abrir os contatos separáveis 18 e 20,e proteger uma carga a jusante (não mostrada) do terminalde carga 12 de falha de terra, falha de arco, condição deinversão linha e neutro, e condição de alimentaçãoreversa. Embora três etapas 76, 78, e 8 0 tenham sidomostradas, apenas duas delas 78 e 80 são necessárias.
Exemplo 3
Referindo-se à figura 3, a rotina de inversão linha eneutro 78 começa em 82. A seguir na etapa 84, a voltagemdo terminal terra 52 (GROUND) ou "G" com respeito ao nóde referência 66 (CIRCUIT_GROUND) da figura 1 é lida.Então, na etapa 86, o valor V é feito igual à voltagem G.A seguir, na etapa 88, determina-se se o valor V é maiorque um valor pré-determinado K2 (sem limitação, um valoradequado; cerca de 60 VAC) . Se for, então na etapa 90,é estabelecido, um marcador de inversão linha e neutro e,na etapa 91, é estabelecido um marcador de manobra. Comoserá discutido, com referência à figura 4, em resposta aomarcador de manobra, o micro-processador 3 8 (figura 1)estabelece a saída digital 77, que provê o sinal demanobra TRIP para o solenóide de manobra 34 abrir oscontatos separáveis 18 e 20.Para indicação, o receptáculo 2 inclui um circuito deindicação adequado 92 (figura 1) estruturado para indicarcondições diferentes de falha. Por exemplo, o circuito 92inclui um primeiro LED 94 comandado pela saída de micro-processador 97 e um segundo LED 96 comandado pela saídade micro-processador 95. Na etapa 98 da rotina 78,o primeiro LED 94 (sem limitação, verde) é desligado eo segundo LED (sem limitação, vermelho) é ligado paraindicar uma condição de má-conexão. Após a etapa 102,a rotina 78 sai ou volta para 100.
De outro lado, na etapa 88, se o valor V não for maiorque o valor pré-determinado K2, então na etapa 102,se determina se o valor V é menor que um valor, pré-determinado Kl (sem limitação, um valor adequado menor;cerca de 10 VAC). Se for, então na etapa 104, o marcadorde inversão linha e neutro é restabelecido e, na íetapa106, o marcador de manobra é restabelecido(sem limitação, liga - desliga a cada 0,5 segundos) paraindicar uma condição normal e o segundo LED 96 (i.e.sem limitação, vermelho) é desligado para indicar que nãoocorreu a condição de má-conexão. A seguir da etapa,108,ou se o teste falhou na etapa 102, a rotina 78 sai ouvolta para a etapa 100.
Exemplo 4
A figura 4 mostra a rotina de alimentação reversa 80que começa na etapa 110. A seguir na etapa 112, ummarcador de alimentação reversa é apagado. Então, nasetapas 114 e 116, são lidas as voltagens do terminal delinha 8 LINE e terminal de carga 12 (LOAD)respectivamente com respeitou ao nó de referência 66(CIRCUIT_GROUND) da figura ,,1. Então na etapa 118,se determina: se a voltagem dé'j linha é menor que um valorpré-determinado Kl, (sem limitação, um valor adequado;cerca de 60 VAC), e se for, então na etapa 120,o marcador de alimentação rJversa será estabelecido, ena etapa 122, o marcador de 'manobra será estabelecido.
Na etapa 124, o primeiro LED' 94 (sem limitação, verde)é desligado e o segundo LED 96 (sem limitação, vermelho)será ligado para indicar que ocorreu uma condição de má-conexão (alimentação reversa).
Depois da etapa 124 ou se o teste na etapa 118 falhou,se determina se a voltagem de linha é menor o valor pré-determinado Kl e se a voltagem de carga é menor queo valor pré-determinado Kl. Se for, então na etapa 128o marcador de alimentação reversa é apagado, e na etapa129 o marcador de manobra é restabelecido. A seguir daetapa 129, se o teste na etapa 126 falhou na etapa 130,se determina se a voltagem de carga é menor que o valorpré-determinado Kl, e se a voltagem de linha é maior queo valor pré-determinado K2. Se for, então na etapa 132,o marcador de alimentação reversa é apagado, e na etapa133 o marcador de manobra é restabelecido.
A seguir da etapa 133, se o teste na etapa 130 falhou,na etapa 134 se determina se o marcador de alimentaçãoreversa foi estabelecido. Se não tiver sido, entãona etapa 13 6 se determina se o marcador de manobra foiestabelecido. Se não tiver sido, então a rotina 80 sai ouvolta para etapa 138. De outra forma, se o teste na etapa134 ou na etapa 136 for bem sucedido, então na etapa 140,um pedido de manobra será feito. Este pedido de testeatua o mecanismo de operação 22 da figura 1 enviandoo sinal TRIP pela saída digital 77 para o solenóide demanobra 34 para abrir os contatos separáveis 18 e 20.A seguir na etapa 142, se determina se transcorreu umpré-determinado período de tempo (um período de tempoadequado, cerca de 2 0 ms). Se não tiver transcorrido esteperíodo de tempo, então a etapa 144 é repetida. De outraforma, após um pré-determinado período de tempo, o pedidode manobra é apagado na etapa 146, e a etapa 114é repetida.
Exemplo 5
A voltagem 10 recebida do terminal de linha 8 oua voltagem 13 do terminal de carga 12 pode ser umavoltagem de corrente alternada incluindo uma pluralidadede ciclos. Na etapa 74, a rotina de micro-processador 40pode ser estruturada para determinar um sinalrepresentativo de uma voltagem de pico de meio-ciclo, umavoltagem média, e uma voltagem RMS a partir de voltagensrecebidas sensoreadas das entradas ADC 42, 44 e 48.
Exemplo 6
Adicionalmente ao exemplo 5, nas figuras 3 e 4, osvalores pré-determinados Kl e K2 podem ser um dentrevalor de voltagem integrada, valor de voltagem média, evalor de voltagem RMS.
Exemplo 7
O circuito de proteção 26 pode ser, por exemplo, um ouambos circuitos dentre um circuito de proteção a falha dearco ou circuito de proteção a falha de terra.Alternativamente, outros circuitos de manobra podem serempregados. Exemplos não limitantes de detectores defalha de arco estão descritos, por exemplo, na PatenteU.S. N0 5.224.006, com um tipo preferido na Patente U.S.N0 5.691.869, incorporada nesta por referência. Exemplosnão-limitantes de detectores de falha de terra podem serencontrados nas Patentes U.S. Nos 5.293.522; 5.260.676;4.081.852; e 3.736.468, todas elas incorporadas nestapor referência.
Exemplo 8
O mecanismo de manobra 24 é preferivelmente estruturadopara reportar uma condição de falha de arco, condição defalha de terra, condição de alimentação reversa, e/oucondição de inversão linha e neutro, como a seguir.
Exemplo 9
De modo convencional, o mecanismo de operação 22preferivelmente inclui um mecanismo de teste adequado,tal como um botão de rearme RESET 148 estruturado parafechar mecanicamente os contatos separáveis 18 20. Assim,o botão RESET 148 e o mecanismo de operação 22 sãoestruturados para impedir o fechamento dos contatosseparáveis 18, 20, em resposta ao sinal de manobra TRIP.
Exemplo 10De modo convencional, o mecanismo de manobra 24preferivelmente inclui um mecanismo de teste adequado,tal como o botão de teste TEST 50, estruturado parainiciar um ou ambos teste de proteção a falha de arco outeste de proteção a falha de terra. Se o sinal de testeTEST na entrada ADC 46 estiver ativo, então sinaisadequados (não mostrados) serão enviados ao circuito decontrole 150 para aplicar sinais de falha simulados(não mostrados) para testar a proteção a falha de teste/falha de arco. Por exemplo, o botão de teste TEST 50 podetestar a lógica de manobra de função dupla de proteçãoà falha de terra/falha a arco 76, como dada na PatenteU.S. N0 5.982.593, e incorporada nesta por referência.
Exemplo 11
Conquanto tenham sido mostrados dois jogos de contatosseparáveis 18 e 20, o receptáculo 20 pode incluir umúnico jogo de contatos separáveis (por exemplo, um jogode contatos separáveis 18 conectados eletricamente entreo terminal de linha 8 e o terminal de carga 12)como mostrado com o aparelho disjuntor 2' da figura 5.
Exemplo 12
Alternativamente ao exemplo do LED vermelho 96, dois LEDs(não mostrados) que se acendem alternadamente paraindicar qual modo de má-çonexão provocou a manobra (i.e.,alimentação reversa ou inversão linha e neutro). Ademais,ambos LEDs podem se acender simultaneamente para indicara condição de manobra por falha de arco ou terra.
Exemplo 13
Alternativamente, o LED 96 é vermelho e piscante (i.e.,em uma ou mais freqüências ou diferentes padrões)comandado pela saída do,micro-processador 95 para indicarpelo menos uma dentre condição de má-conexão, condição demanobra por falha de arco, e condição de manobra porfalha de terra, enquanto o LED 94 verde, quando acende,indica uma condição de receptáculo normal sem falha.
Exemplo 14
Alternativamente ao exemplo 13, o LED 96, quando acende,é estruturado para indicar a condição de manobra porfalha de arco. 0 LED 94, quando acende, é estruturadopara indicar a condição de manobra por falha de terra, ese piscante é estruturado para indicar a condição normal.
Exemplo 15
Em outra alternativa, um dos LEDs 94, 96, tal como 94,pode ser estruturado para indicar a condição de má-conexão pelo modo piscante no padrão correspondente, epara indicar condição de manobra por falha de arco oucondição por falha de terra, se permanentemente aceso.
Exemplo 16
Adicionalmente ao exemplo 15, ambos LEDs 94 e 96, quandose acendem, podem ser estruturados para indicar a outracondição dentre as condições de manobra por falha de arcoe a condição de manobra por falha de terra.
Exemplo 17
A fonte de energia elétrica 32 é preferivelmenteenergizada a partir de ambos, terminal de carga 12 e doterminal de linha 8, através de diodos adequados(não mostrados) para proteger as cargas a jusanteem condições de alimentação normal e reversa.Alternativamente, a fonte de energia elétrica 32 pode serenergizada a partir de pelo menos um dos terminais 8, 12.
Exemplo 18
Como mostrado na figura 1, um MOV 152 pode ser dispostoentre o terminal de carga 12 eiO terminal neutro 16, paraprover uma proteção a transiente de voltagem.
Exemplo 19
A rotina 8 da figura 4 é feita pelo processador 38(figura 1) para proteção a alimentação reversa (onde aenergia elétrica é impropriamente eletricamente conectadaaos terminais de carga e neutro de carga 12 e 16 ao invésde aos terminais de linha e neutro 8 e 14). Para proteçãoa alimentação reversa, a detecção somente é feita quandoos contatos 18 e 20 estão abertos. Assim, o receptáculo12 é suprido na condição manobrada. Se o botão RESET 14 8for estabelecido antes da instjklação, então a condição dealimentação reversa será avaliada, quando o botão TEST 50for usado para manobra.
O receptáculo 2 preferivelmente inclui um circuito deteste convencional 149 estruturado para testar o circuitode proteção a falha de terra ou falha de arco 26.O mecanismo de manobra 24 preferivelmente é estruturadopara detectar a condição de alimentação reversaem resposta ao circuito de teste 149 e abrir os contatosseparáveis 18, 20, com os contatos separáveis fechados.
Exemplo 20
A figura 3 mostra a rotina 78 executada pelo processador38 da figura 1 para prover uma proteção a inversão linhae neutro (i.e., quando a linha de entrada é eletricamenteconectada ao terminal neutro lado da linha do receptáculo14 e o neutro de entrada é eletricamente conectado). iParaproteção de inversão linha e neutro, o terminal de neutrode carga 16 é escolhido como terra de circuito.A voltagem é medida a partir da terra (GROUND) parao terra de circuito (CIRCUIT_GROUND). Se esta voltagemfor maior que o valor de referência pré-determinado,o marcador de inversão linha e neutro é estabelecidono micro-processador 38, e então o sinal de manobra TRIPé enviado. O marcador de inversão linha e neutro serárestabelecido, quando a voltagem de terra for zero.
Exemplo 21
Em outro exemplo de indicação de falha, um LED verde 94não piscante indica a condição "fim de vida".
Exemplo 22
O segundo LED 96 fica desligado e o primeiro LED 94piscante para indicar uma condição normal. O primeiro LED94 fica desligado e o segundo LED piscante para indicarcondição de inversão linha e neutro ou alimentaçãoreversa. Ambos LEDS 94, 96 ficam desligados para indicara condição "fim de vida" do receptáculo 2.
Exemplo 23
O segundo LED 96 fica deslijgado e o primeiro LED 94piscante para indicar uma condição normal. O primeiro LED94 fica desligado e o segundo LED piscante com um segundopadrão ou freqüência para indicar a condição de inversãolinha e neutro. 0 primeiro LED 94 fica desligado eo segundo LED 96 ligado para indicar uma condição defalha de terra ou arco. Ambos LEDs ficam desligados paraindicar a condição de "fim de vida" do receptáculo 2.
Exemplo 24
Como mostrado na figura 5, um único jogo de contatosseparáveis 18 é eletricamente conectado entre o terminalde linha 8 e o terminal de carga 12 de um aparelhodisjuntor elétrico 2, tal como um disjuntor elétrico ouum receptáculo. Para disjuntores de circuito, o botãoTEST 14 8 não é requerido. Os condutores de linha e carga,incluindo o terminal de linha 8 e terminal de carga 12ficam diretamente eletricamente conectados através doúnico jogo de contatos separáveis 18. 0 aparelhodisjuntor elétrico 2' pode ser similar ao receptáculo 2da figura 1 exceto pelo fato de o segundo jogo decontatos separáveis 2 0 não ser empregado de o terminalneutro 14 ser eletricamente conectado ao terminal neutrode carga 16.
Embora as configurações específicas da presente invençãotenham sido descritas em detalhes, aqueles habilitados natécnica deverão perceber que várias modificações ealternativas poderão ser imaginadas e desenvolvidas a luzos ensinamentos desta especificação. Por conseguinte,os arranjos particulares mostrados nesta especificaçãotêm um caráter meramente ilustrativo, e não limitamo escopo da presente invenção, que somente será dadoem toda sua extensão pelas reivindicações anexas eseus equivalentes.
Claims (22)
1. - Aparelho disjuntor elétrico, caracterizado pelo fatode compreender:um condutor de linha (8) ;- um condutor de carga (12);pelo menos um condutor neutro (14; 16);contatos separáveis (18, 120) eletricamenteconectados entre o citado condutor de linha e o citadocondutor de carga;- um mecanismo de operação (22) estruturado para abrire fechar os citados contatos separáveis;uma primeira entrada (42) aplicando uma primeiravoltagem (10) entre o citado condutor de linha e o citadopelo menos um condutor neutro;- uma segunda entrada (44) aplicando uma segundavoltagem (13) entre o citado condutor de carga e o citadopelo menos um condutor neutro; eum mecanismo de manobra (24) estruturado paraautomaticamente detectar uma condição de alimentaçãoreversa a partir das primeira e segunda voltagens dascitadas primeira e segunda entradas, respectivamente, epara cooperar com o citado mecanismo de operação paraabrir o citado mecanismo de operação para abrir oscitados contatos separáveis em resposta à citada condiçãode alimentação reversa automaticamente detectada;
2. - Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraser um mecanismo de manobra eletrônico (24) estruturadopara detectar uma condição de falha de arco ereativamente iniciar um sinal de manobra (TRIP) paraabrir o citado mecanismo de operação, o citado mecanismode operação eletrônico sendo adicionalmente estruturadopara iniciar o citado sinal de manobra em respostaà citada condição de alimentação reversa automaticamentedetectada, quando a citada primeira voltagem for menorque um primeiro valor pré-determinado e a citada segundavoltagem for maior que um segundo valor pré-determinado,que é maior que o citado primeiro valor pré-determinado.
3.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraser adicionalmente estruturado para automaticamentedetectar a citada condição de alimentação reversa e fazerum sinal de manobra (TRIP) abrir o citado mecanismo deoperação, quando a citada primeira voltagem for menor queum primeiro valor pré-determinado e a citada segundavoltagem for maior que um segundo valor pré-determinado,que é maior que o citado primeiro valor pré-determinado.
4.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobracompreender um circuito de proteção a falha de arco oufalha de terra (26), um botão de rearme (148) estruturadopara cooperar com o citado mecanismo de operação parafechar os citados contatos separáveis, e um circuito deteste (149) estruturado para testar o citado circuito deproteção a falha de arco ou falha de terra; e sendo queo citado mecanismo de manobra é adicionalmenteestruturado para detectar a citada condição dealimentação reversa em resposta ao citado circuito deteste, quando os citados contatos separáveis sãofechados.
5.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 4,caracterizado pelo fato de o citado botão de rearme (148)e o citado mecanismo de operação (22) seremadicionalmente estruturados para impedir o fechamento doscitados contatos separáveis em resposta ao citado sinalde manobra (TRIP).
6.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraser adicionalmente estruturado (118, 120, 126, e 128)para remover o citado sinal de manobra em função dacitada primeira voltagem e da citada segunda voltagemquando: a) ambas voltagens, primeira e segunda voltagens,forem menores que o citado primeiro valor pré-determinado; ou b) a citada segunda voltagem for menorque o citado primeiro valor pré-determinado e a citadaprimeira voltagem maior que o citado segundo valor pré-determinado.
7.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraser adicionalmente estruturado para remover o citadosinal de manobra após um período de tempo pré-determinado.
8.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraser adicionalmente estruturado (144, 146) para removero citado sinal de manobra após um período de tempo pré-determinado e fazer o citado sinal de manobra abriro citado mecanismo de operação, quando a citada primeiravoltagem for menor que o citado primeiro valor pré-determinado e a citada segunda voltagem maior queo citado segundo valor pré-determinado, que é maior queo citado primeiro valor pré-determinado.
9.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraser energizado a partir de ambas voltagens, primeiravoltagem a partir do citado condutor de linha e segundavoltagem a partir do citado condutor de carga.
10.- Aparelho disjuntor elétrico, caracterizado pelo fatode compreender:um condutor de linha (8);um condutor de carga (12) ;pelo menos um condutor neutro (14; 16);um condutor terra (52, 54);- contatos separáveis (18), eletricamente conectadosentre o citado condutor de linha e o citado condutor decarga;um mecanismo de operação (22) , estruturado paraabrir e fechar os citados contatos separáveis;- uma entrada (48) aplicando uma voltagem entreo citado pelo menos um condutor neutro e o citadocondutor terra; eum mecanismo de manobra eletrônico (24) estruturado(2 6, 28) para automaticamente detectar: a) uma primeiracondição de manobra operativamente associada à correnteque flui através dos citados contatos separáveis; eb) uma segunda condição de troca neutro e linha diferentea partir da citada voltagem, o citado mecanismo demanobra eletrônico cooperando com o citado mecanismo deoperação para abrir os citados contatos separáveisem resposta à citada primeira condição de manobra oua citada segunda condição de inversão linha e neutrodiferente.
11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraser adicionalmente estruturado (88, 90, 92) para detectara citada segunda condição de inversão linha e neutrodiferente e iniciar um sinal de manobra (TRIP) para abriro citado mecanismo de operação, quando a citada voltagemfor maior que um valor pré-determinado.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de o citado valor pré-determinadoser um segundo valor pré-determinado.; sendo que o citadomecanismo de manobra eletrônico é adicionalmenteestruturado (102, 104, 106) para remover o citado sinalde manobra, quando a citada voltagem for menor que umprimeiro valor pré-determinado, que é menor que o segundovalor pré-determinado.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de operaçãoser adicionalmente estruturado (198, 94, 96) para reportara citada segunda condição de inversão linha e neutrodiferente.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobraeletrônico compreender um primeiro indicador (94) e umsegundo indicador (96); sendo que o citado segundoindicador fica desligado e o citado primeiro indicadorpiscante para indicar uma cojidição normal, o citadoprimeiro indicador fica desligado e o segundo indicadorpiscante para indicar a citada segunda condição deinversão linha e neutro diferente, e finalmente ambosprimeiro e segundo indicadores ficam desligados paraindicar o "fim de vida" do citado aparelho disjuntorelétrico.
15. - Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de ser adicionalmente estruturado(80) para automaticamente detectar uma condição dealimentação reversa; sendo que o citado mecanismo demanobra compreende pelo menos um dentre circuito deproteção a falha de arco e circuito de proteção a falhade terra (26) estruturado para enviar um sinal de manobrapara o citado mecanismo de operação reativamente à citadaprimeira condição de manobra, e primeiro e segundoindicadores 94 e 96; sendo que o citado segundo indicadorfica desligado e o citado primeiro indicador piscante empara indicar uma condição normal, o citado primeiroindicador fica desligado e o citado segundo indicadorpiscante em um primeiro padrão para indicar a citadacondição de alimentação reversa, o citado primeiroindicador fica desligado e o segundo indicador piscanteem um segundo padrão para indicar a citada segundacondição de inversão linha e neutro diferente, o citadoprimeiro indicador fica desligado e o citado segundoindicador ligado para indicar uma condição de falha dearco ou falha de terra, e ambos primeiro e segundoindicadores ficam desligados para indicar uma condição de"fim de vida" do citado aparelho disjuntor.
16. - Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,conversor analógico-digitai cooperativo com o citadoprocessador para aplicar a citada primeira voltagemao mesmo, e a citada segunda entrada (44) compreende umsegundo canal conversor analógico-digitai cooperativo comcaracterizado pelo fato de o citado mecanismo de manobracompreender um processador (38) sendo que a citadaprimeira entrada (42) ende um primeiro canalo citado processador para aplicar uma segunda voltagemao mesmo.
17.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o citado aparelho disjuntorelétrico ser um receptáculo (2) ; sendo que os citadoscontatos separáveis constituem um jogo simples (18) decontatos separáveis eletricamente conectados entre ocitado condutor de linha e o citado condutor de carga; esendo que o citado condutor de linha (8) e o citadocondutor de carga (12) são diretamente eletricamenteconectados pelo citado jogo único de contatos separáveis.
18.- Aparelho, de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de o citado aparelho disjuntorelétrico ser um disjuntor elétrico (2'), sendo que ocitado mecanismo de manobra inclui um processador (38)para iniciar um sinal de manobra (TRIP), e um solenóidede manobra (34) para receber o citado sinal de manobra ecooperar com o citado mecanismo de operação para abriro citado mecanismo de operação em resposta ao citadosinal de manobra.
19.- Aparelho disjuntor elétrico, caracterizado pelo fatode compreender:um condutor de linha (8);um condutor de carga (12);- um condutor neutro (14);um condutor neutro de carga (16);um condutor terra (52, 54);primeiros contatos separáveis (18), eletricamenteconectados entre o citado condutor de linha (18) eo citado condutor de carga (12);segundos contatos separáveis (20), eletricamenteconectados entre o citado condutor neutro (14) e o citadocondutor neutro de carga (l€j);um mecanismo de operação (22), estruturado paraabrir e fechar os citados primeiros e segundos contatosseparáveis;pelo menos uma entrada (42, 44, 48) aplicando pelomenos uma voltagem (10, 13, GROUND) a partir de pelomenos alguns dos citados condutores; eum mecanismo de manobra (24) estruturado (26, 40,- 78, 80) para automaticamente detectar: a) uma primeiracondição de manobra operativãmente associada aos citadoscontatos separáveis; e b) uma segunda condição de má-conexão diferente a partir da citada pelo menos umavoltagem, o citado mecanismo de manobra eletrônicocooperando com o citado mecanismo de operação paraautomaticamente abrir os citados contatos separáveisem resposta ã citada primeira condição de manobra ouà citada segunda condição de inversão linha e neutrodiferente.
20. - Aparelho, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de a citada pelo menos umavoltagem ser uma primeira voltagem (10) e uma segundavoltagem (13) ; sendo que a citada pelo menos uma entradacompreende uma primeira entrada (42) e uma segundaentrada (44) ; sendo que a citada primeira entrada aplicaa primeira voltagem entre o citado condutor de linha eo citado condutor neutro, a citada segunda entrada aplacaa segunda voltagem entre o citado condutor de carga eo citado condutor neutro de carga, sendo que a citadacondição de má-conexão se trata de uma condição dealimentação reversa, e o citado mecanismo de manobraeletrônico é adicionalmente estruturado (80) paradetectar a citada condição de alimentação reversa einiciar um sinal de manobra (TRIP) para abrir o citadomecanismo de operação, quando a citada primeira voltagemfor menor que um primeiro valor pré-determinado, ea citada segunda voltagem maior que um segundo valor pré-determinado, que é maior que o citado primeiro valor pré-determinado.
21. - Aparelho, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de a citada pelo menos umavoltagem ser a voltagem TERRA; sendo que a citadaprimeira entrada (48) é uma entrada que aplica a voltagementre o citado condutor neutro e o citado condutor terra;sendo que a citada condição de má-conexão se trata de umacondição de inversão linha e neutro, e o citado mecanismode manobra eletrônico é adicionalmente estruturado (78)para detectar a citada condição de inversão linha eneutro e iniciar um sinal de manobra (TRIP) para abrir ocitado mecanismo de operação, quando a citada voltagemfor maior que um valor pré-determinado.
22. - Aparelho, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de a citada primeira condição demanobra ser uma condição de manobra por falha de arco.
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