BR112013019809B1 - dispositivo de comutação elétrica e circuito elétrico - Google Patents

Abstract

Dispositivo de comutação elétrica Dispositivo de comutação elétrica para circuito de baixa tensão, que compreende: - pelo menos uma unidade eletrônica adaptada para conexão operativa a pelo menos um primeiro barramento de comunicação que implementa um primeiro protocolo de comunicação; e - pelo menos um módulo de comunicação adaptado para conexão operativa ao mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação e a pelo menos um segundo barramento de comunicação que implementa um segundo protocolo de comunicação diferente do mencionado primeiro protocolo de comunicação. O módulo de comunicação é configurado para colocar o primeiro barramento de comunicação em comunicação com o segundo barramento de comunicação e, além disso, é configurado de forma a detectar pelo menos uma condição do dispositivo de comutação e disponibilizá-lo externamente por meio do primeiro barramento de comunicação e/ou do segundo barramento de comunicação.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de comutação elétrica para um circuito de baixa tensão, particularmente a um dispositivo de comutação que utiliza módulos de comunicação com características e funcionalidades aprimoradas.

[0002] Como é conhecido na técnica, dispositivos de comutação elétrica instaladas em circuitos elétricos de baixa tensão (ou seja, para aplicações com tensões nominais de até 1000 VAC/1500 VDC), tais como interruptores de circuito, desconectores e dispositivos de contato, indicados como “dispositivos comutadores”, são dispositivos idealizados para permitir a operação correta de partes específicas do circuito elétrico no qual são instalados e das cargas a ele conectadas de forma operativa.

[0003] Os dispositivos de comutação compreendem um ou mais polos, cada qual com pelo menos um contato móvel que pode ser acoplado/desacoplado de/para um contato fixo correspondente. Um mecanismo de operação apropriado é adaptado para operar sobre os contatos móveis, para causar o seu movimento de uma posição acoplada com os contatos fixos correspondentes para uma posição separada com relação aos contatos fixos e vice- versa.

[0004] Segundo a posição assumida pelos contatos móveis dos polos e pelo mecanismo de operação correspondente, o dispositivo de comutação pode assumir estado fechado (contatos móveis na posição acoplada), estado aberto (contatos móveis na posição separada) ou estado desengatado (mecanismo de operação desengatado mas contatos móveis na posição acoplada).

[0005] Geralmente, os dispositivos de comutação compreendem pelo menos um dispositivo de proteção, tal como um dispositivo eletrônico ou relé de proteção, capaz de: detectar (por meio de sensores apropriados) as condições de operação do circuito elétrico no qual o dispositivo de comutação correspondente é instalado; e, no caso de falhas ou sobrecargas, dirigir a operação do dispositivo de comutação por meio de acionamento do mecanismo de operação.

[0006] Além das funções de direcionamento e controle, o dispositivo de proteção é capaz de obter e disponibilizar as informações relativas às condições de operação do circuito elétrico no qual é instalado o dispositivo de comutação.

[0007] Em soluções conhecidas, o dispositivo de comutação compreende um barramento de comunicação interno que é conectado operativamente ao dispositivo de proteção, de forma a disponibilizar um canal de comunicação entre o dispositivo eletrônico de proteção e um ou mais dispositivos eletrônicos acessórios.

[0008] Entre os dispositivos acessórios utilizados, são previstos módulos de comunicação capazes de colocar em comunicação, ou seja, servir de interface para o barramento interno (e, portanto, o dispositivo eletrônico de proteção) e um barramento de comunicação fora do dispositivo de comutação, mesmo quando o protocolo de comunicação implementado no barramento de comunicação externo for diferente do protocolo de comunicação implementado no barramento de comunicação interno.

[0009] Uma rede de comunicação em um circuito elétrico pode compreender, por exemplo, pelo menos um primeiro barramento de comunicação, ou barramento de sistema, e um segundo barramento de comunicação, ou barramento de painel, que são conectados de forma operacional a um primeiro módulo de comunicação e um segundo módulo de comunicação de pelo menos um dispositivo de comutação instalado no circuito elétrico. O primeiro módulo de comunicação e o segundo módulo de comunicação estabelecem a interface de comunicação entre o barramento de sistema e o barramento de painel, por um lado e o barramento interno dos dispositivos de comutação no circuito elétrico, por outro lado.

[0010] Embora as soluções descritas possam já implementar um sistema de comunicação eficiente disponível para o dispositivo eletrônico de proteção, ainda há espaço no estado da técnica para expandir a funcionalidade e a versatilidade dos módulos de comunicação empregados, de forma a explorar e aprimorar ainda mais as capacidades de comunicação já disponíveis para o dispositivo eletrônico de proteção.

[0011] Um objeto da presente invenção é, portanto, o de fornecer um dispositivo de comutação com as mencionadas melhorias.

[0012] O mencionado objeto é atendido por um dispositivo de comutação elétrica para um circuito de baixa tensão, que compreende: - pelo menos uma unidade eletrônica adaptada para conexão operativa a pelo menos um primeiro barramento de comunicação que implementa um primeiro protocolo de comunicação; e - pelo menos um módulo de comunicação adaptado para conexão operativa ao mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação e a pelo menos um segundo barramento de comunicação que implementa um segundo protocolo de comunicação diferente com relação ao primeiro protocolo de comunicação.

[0013] O módulo de comunicação é configurado para colocar o mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação em comunicação com o mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação.

[0014] O módulo de comunicação é configurado de forma a detectar pelo menos uma condição relativa ao dispositivo de comutação e torná-lo acessível externamente por meio do mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação e/ou do mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação.

[0015] O dispositivo de comutação de acordo com a presente invenção será descrito a seguir com relação a uma de suas realizações como interruptor de circuito; far-se-á referência específica a um interruptor de circuito de caixa moldada (ou MCCB), sem com isso, entretanto, limitar o escopo de aplicação da presente invenção a outros tipos de dispositivos de comutação, tais como desconectores, dispositivos de contato ou outros tipos de interruptor de circuito, tais como interruptores de circuito de ar ou interruptores de circuito modulares.

[0016] Características e vantagens tornar-se-ão mais evidentes a partir da descrição de realizações preferidas mas não exclusivas de um dispositivo de comutação de acordo com a presente invenção e dos módulos de comunicação relacionados, ilustrados para fins de exemplificação nas figuras anexas, em que: - a Figura 1 é um diagrama de bloco que exibe a rede de comunicação para um dispositivo de comutação de acordo com a presente invenção, configurado por meio de um módulo de comunicação conectado operativamente ao dispositivo de proteção do dispositivo de comutação e a outros dispositivos; - a Figura 2 é uma vista em perspectiva de um módulo de comunicação para um dispositivo de chaveamento de acordo com a presente invenção; - a Figura 3 é uma vista em perspectiva adicional do módulo de comunicação da Figura 2, na fase com adaptadores de cabo; - a Figura 4 exibe um módulo de comunicação durante a fase de inserção na cavidade correspondente de um dispositivo de comutação de acordo com a presente invenção; - a Figura 5 exibe o dispositivo de comutação e o dispositivo de comunicação da Figura 4, em que o módulo de comunicação é inserido na cavidade correspondente do dispositivo de comutação; - a Figura 6 exibe em fase de montagem: um dispositivo de proteção de um dispositivo de comutação de acordo com a presente invenção, um módulo de comunicação e os conectores elétricos que implementam os barramentos de comunicação conectados operativamente ao módulo de comunicação; e - a Figura 7 é um diagrama de blocos que exibe esquematicamente uma parte de um circuito elétrico no qual é instalada uma série de dispositivos de comutação de acordo com a presente invenção.

[0017] Com referência aos exemplos exibidos nas figuras, um interruptor de circuito 1, particularmente um interruptor de circuito de caixa moldada 1 para circuitos de baixa tensão, compreende um dispositivo eletrônico de proteção 2, tal como um relé eletrônico 2, do tipo conhecido na técnica e, portanto, não descrito adicionalmente. O dispositivo de proteção 2 é apropriado para conexão operativa, direta ou indiretamente, a pelo menos um primeiro barramento de comunicação 50, 52 que implementa um primeiro protocolo de comunicação.

[0018] O mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação 50, 51 pode também ser operativamente conectado, direta ou indiretamente, a qualquer outra unidade eletrônica de interruptor de circuito 1, diferente do dispositivo de proteção 2. O primeiro barramento de comunicação 50, 51, por exemplo, pode ser conectado operativamente a uma unidade de acionamento eletrônico ou unidade de alarme eletrônico, tal como uma unidade apropriada para controle da ligação e desligamento de indicadores luminosos para sinalizar um estado ou condição específica relativa ao próprio interruptor de circuito 1, tal como o estado aberto, fechado ou desengatado do interruptor de circuito 1.

[0019] O interruptor de circuito 1 compreende pelo menos um módulo de comunicação 100 apropriado para conexão operativa ao mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação 50, 52 e a pelo menos um segundo barramento de comunicação 51 que implementa um segundo protocolo de comunicação diferente do primeiro protocolo de comunicação.

[0020] O módulo de comunicação 100 é configurado para colocar o primeiro barramento de comunicação 50, 52 em comunicação com o segundo barramento de comunicação 51. Desta forma, o módulo de comunicação 100 implementa uma função de “portal” de comunicação entre barramentos de comunicação que implementam diferentes protocolos de comunicação.

[0021] A Figura 1 exibe esquematicamente, por meio de um diagrama de blocos esquemático, uma arquitetura preferida da rede de comunicação disponível para o dispositivo de proteção 2, que é configurada por meio do módulo de comunicação 100. Com referência a essa rede de comunicação, o interruptor de circuito 1 compreende um barramento de comunicação 50 no interior do próprio interruptor de circuito 1 (indicado a seguir, por simplicidade, como “barramento 50”), operativamente conectado diretamente ao dispositivo de proteção 2, de forma a compor um canal de comunicação preferencial disponível para o próprio dispositivo de proteção 2. Preferencialmente, o interruptor de circuito 1 compreende pelo menos um dispositivo acessório 3 configurado para interagir com o dispositivo de proteção 2 e/ou estender as suas funcionalidades. O dispositivo acessório 3 é conectado operativamente ao barramento 50, de forma a comunicar-se com o dispositivo de proteção 2 (vide a Figura 1). Entre os dispositivos acessórios 3, são disponíveis, por exemplo: dispositivos eletrônicos apropriados para expansão das entradas e saídas do dispositivo de proteção 2; e/ou dispositivos eletrônicos apropriados para fornecer interfaces auxiliares para o dispositivo de proteção 2, tais como um visor ou interface de LED.

[0022] O barramento 50 é conectado operativamente a pelo menos um módulo de comunicação 100 do interruptor de circuito, conforme exibido na Figura 1.

[0023] O sistema de comunicação do dispositivo de proteção 2 compreende adicionalmente pelo menos um primeiro barramento de comunicação 51 no lado externo do interruptor de circuito 1 (exibido esquematicamente na Figura 1 e indicado a seguir, por simplicidade, como “barramento 51”), conectado operativamente ao módulo de comunicação 100. O barramento 51 implementa um protocolo de comunicação diferente do protocolo de comunicação do barramento 50 e é apropriado para disponibilizar um canal de comunicação entre o dispositivo de proteção 2 e um ou mais dispositivos 53 fora do interruptor de circuito 1, que são conectados operativamente ao próprio barramento 51 (vide a Figura 1).

[0024] O módulo de comunicação 100 é configurado de forma a colocar o barramento 50 em comunicação com o barramento 51. Particularmente, conforme ilustrado na Figura 1, o módulo de comunicação 100 compreende uma unidade eletrônica de processamento 200, preferencialmente um microcontrolador 200 (tal como um microcontrolador da família STM32 fabricado pela STMicroelectronics), apropriado para conexão elétrica ao barramento 50 e ao barramento 51. A unidade eletrônica de processamento 200 é apropriada para leitura e tradução das informações presentes sobre o barramento 50, de forma a adaptá- las para transmissão por meio do barramento 51 e vice-versa. Particularmente, essa leitura e tradução das informações presentes sobre o barramento 50 e o barramento 51 ocorrem por meio de um primeiro direcionador de comunicação (associado ao protocolo de comunicação empregado sobre o barramento 50) e um segundo direcionador de comunicação (associado ao protocolo de comunicação empregado sobre o barramento 51), que são implementados e utilizados pela própria unidade eletrônica de processamento 200.

[0025] Desta forma, o dispositivo de proteção 2 é colocado em comunicação com dispositivos externos 53 por meio do canal de comunicação que compreende o barramento 50 e o barramento 51.

[0026] Segundo uma realização preferida, o módulo de comunicação 100 é configurado de forma a colocar o barramento 50, por meio da implementação de um protocolo de comunicação Fieldbus, preferencialmente do tipo CAN (“rede de área do controlador”), em comunicação com o barramento 51. Alternativamente, o módulo de comunicação 100 pode ser configurado de forma a agir como portal de comunicação para um barramento 50, que implementa qualquer outro protocolo de comunicação apropriado para disponibilizar um canal de comunicação para o dispositivo de proteção 2, tal como um protocolo de comunicação do tipo Ethernet.

[0027] Preferencialmente, o módulo de comunicação 100 é configurado de forma a colocar o barramento 50 em comunicação com o barramento 51 que implementa um protocolo de comunicação Modbus; alternativamente, o módulo de comunicação 100 pode ser configurado de forma a agir como portal de comunicação para o barramento 51 implementando qualquer outro tipo de protocolo de comunicação diferente do implementado pelo barramento 50, tal como os protocolos de comunicação TCP Profibus, Profinet ou Modbus.

[0028] Preferencialmente, conforme exibido no exemplo da Figura 1, a rede de comunicação para o dispositivo de proteção 2 compreende um segundo barramento de comunicação 52 no lado externo do interruptor de circuito 1 (indicado a seguir, por simplicidade, como “barramento 52”), conectado operativamente ao módulo de comunicação 100. O barramento 52 implementa o mesmo protocolo de comunicação do barramento 50 e é apropriado para disponibilizar um canal de comunicação disponível entre o dispositivo de proteção 2 e um ou mais dispositivos 54 fora do interruptor de circuito 1, conectados operativamente ao próprio barramento 52 (vide a Figura 1).

[0029] O módulo de comunicação 100 é configurado de forma a conectar operativamente o barramento 52 ao dispositivo de proteção 2, indiretamente, por meio do barramento 50. Particularmente, o barramento 52 é conectado eletricamente à unidade eletrônica de processamento 200, que é apropriada para colocação em comunicação entre si do barramento 52 e do barramento 50. Desta forma, o dispositivo de proteção 2 é conectado a dispositivos externos 54 por meio do canal de comunicação que compreende o barramento 50 e o barramento 52.

[0030] Entre os dispositivos externos 53 e 54 que podem ser conectados operativamente ao barramento 51 e ao barramento 52, respectivamente, podem ser indicados, por exemplo: dispositivos de controle e supervisão elétrica, preferencialmente, mas sem limitações, controladores SCADA (“obtenção de dados e controle supervisor”); e/ou dispositivos eletrônicos periféricos, tais como visores eletrônicos ou PLC, bem como suas combinações.

[0031] O módulo de comunicação 100 age como portal de comunicação entre o barramento 51 e o barramento 52. Preferencialmente, o módulo de comunicação 100 compreende meios de isolamento elétrico 300 ou meios de isolamento galvânico 300 colocados entre o barramento 51, de um lado, e o barramento 50 (e o barramento 52, quando presente), de outro lado (vide a Figura 1). Graças ao meio de isolamento 300, os canais de comunicação são desacoplados eletricamente entre si, de forma a garantir isolamento mútuo e evitar problemas de interferência mútua.

[0032] Nos exemplos ilustrados, o interruptor de circuito 1 compreende apenas um módulo de comunicação 100 que age como portal de comunicação entre os barramentos 50 e 52, de um lado, e o barramento 51, de outro lado. Segundo esta solução, a fim de responder às necessidades de comunicação entre o interruptor de circuito 1 e o lado externo, os dispositivos externos 53 e/ou os dispositivos externos 54 podem compreender um ou mais dispositivos de interface entre o barramento 51 e/ou o barramento 52, de um lado, e outros terminais de comunicação implementados com um protocolo de comunicação diferente, de outro lado. O barramento 51 com o protocolo de comunicação Modbus, por exemplo, pode ser conectado operativamente por meio de um dispositivo de interface a um barramento com o protocolo de comunicação TCP Modbus.

[0033] Alternativamente, podem ser utilizados diversos módulos de comunicação 100 no mesmo interruptor de circuito 1 para responder às necessidades de comunicação externas. Um primeiro módulo de comunicação 100 pode ser utilizado, por exemplo, agindo como portal de comunicação entre pelo menos um barramento de comunicação 50, 52 do tipo CAN e um barramento de comunicação 51 do tipo Modbus e um segundo módulo de comunicação 100 pode ser utilizado agindo como portal de comunicação entre um primeiro barramento de comunicação 50, 51 e um segundo barramento de comunicação TCP Modbus.

[0034] Alternativamente, segundo realizações mais complexas, o próprio módulo de comunicação 100 pode ser configurado para agir como portal de comunicação entre pelo menos um primeiro barramento de comunicação 50, 51 e vários segundos barramentos de comunicação que empregam diferentes protocolos de comunicação entre si. Um único módulo de comunicação 100 pode agir, por exemplo, como portal de comunicação entre pelo menos um primeiro barramento de comunicação 50, 51 do tipo CAN e dois segundos barramentos de comunicação, um do tipo Modbus e o outro do tipo TCP Modbus.

[0035] Convenientemente, o módulo de comunicação 100 do interruptor de circuito 1 de acordo com a presente invenção é configurado de forma a detectar pelo menos uma condição relativa ao próprio interruptor de circuito 1 e torná-lo acessível do lado externo por meio do barramento 50 e/ou do barramento 51 (e/ou do barramento 52, quando previsto).

[0036] Segundo uma realização preferida, o módulo de comunicação 100 compreende pelo menos um contato auxiliar 70, 71 integrado internamente a ele e apropriado para sinalizar um estado (aberto/fechado/desengatado) do interruptor de circuito 1. Nos exemplos exibidos nas figuras, o módulo de comunicação 100 compreende um primeiro contato auxiliar 70 apropriado para sinalizar o estado aberto ou fechado do interruptor de circuito 1 e um segundo contato auxiliar 71 apropriado para sinalizar o estado engatado do interruptor de circuito 1 (vide particularmente as Figuras 1 e 2).

[0037] Particularmente, o primeiro contato auxiliar 70 e o segundo contato auxiliar 71 são implementados com uma microchave (invisível nas figuras) e uma alavanca acionadora 73 (vide a Figura 3) que aciona a microchave sobre si própria após o seu acionamento, direto ou indireto, por uma parte móvel do interruptor de circuito 1, em que a posição dessa parte móvel é indicativa do estado do próprio interruptor de circuito 1 (vide, por exemplo, a alavanca 91 ou a came 92 na Figura 5, operativamente conectada ao mecanismo de operação 12 do interruptor de circuito 1 exibido na Figura 4).

[0038] Alternativamente, o módulo de comunicação 100 pode ser configurado para detectar e disponibilizar no seu lado externo uma condição relativa ao interruptor de circuito 1, mas diferente do estado do interruptor de circuito 1. O módulo de comunicação 100 poderá compreender, por exemplo, meios apropriados de sinalização da temperatura presente no interior do interruptor de circuito 1 durante a operação ou meios alternativos apropriados para sinalização da condição carregada das molas no mecanismo de operação do interruptor de circuito 1 (tais como molas 11 do mecanismo de operação 12 do interruptor de circuito 1 na Figura 4) ou, de forma geral, outros meios conhecidos na técnica para sinalizar uma condição específica relativa ao interruptor de circuito 1.

[0039] Alternativamente, segundo realizações mais complexas, o próprio módulo de comunicação 100 pode ser configurado para detectar e disponibilizar externamente condições de tipo diferente relativas ao interruptor de circuito 1. O primeiro contato auxiliar 70, o segundo contato auxiliar 71 e pelo menos um sensor de temperatura, por exemplo, podem ser integrados ao mesmo módulo de comunicação 100.

[0040] O estado (ou condição) do interruptor de circuito 1 detectado pelo módulo de comunicação 100 é disponibilizado fora do próprio módulo de comunicação 100 por meio de um ou mais barramentos de comunicação 50, 51 e 52 (se observado). Particularmente, o estado (ou a condição) do interruptor de circuito 1 detectado pelo módulo de comunicação 100 é disponibilizado fora do próprio interruptor de circuito 1 por meio do barramento 51 e/ou do barramento 52 (quando previsto, conforme ilustrado na Figura 1) e pode ser disponibilizado para o dispositivo de proteção 2 (ou, de forma geral, para uma unidade eletrônica do interruptor de circuito 1) por meio do barramento 50.

[0041] A Figura 1 exibe esquematicamente como o primeiro contato auxiliar 70 e o segundo contato auxiliar 71 são conectados operativamente à unidade eletrônica de processamento 200, particularmente a uma porta de entrada correspondente da própria unidade eletrônica de processamento 200 por meio de linhas dedicadas, de forma a enviar um sinal elétrico indicativo de um esteado detectado do interruptor de circuito 1. A unidade eletrônica de processamento 200 é configurada para monitorar a situação dessas portas de entrada, de forma a detectar a presença do sinal elétrico transmitido e escrever as informações relativas à presença ou à falta desse sinal elétrico em um registro apropriado, pronto para uso no barramento 50, 51 e 52, de acordo com as necessidades de solicitação ou transmissão das informações relativas ao estado do interruptor de circuito 1.

[0042] Segundo uma realização preferida, o módulo de comunicação 100 é configurado para controlar o meio acionador 80 apropriado para causar a abertura ou o fechamento do interruptor de circuito 1, utilizando pelo menos um sinal recebido por meio do barramento 50 e/ou do barramento 51 e/ou do barramento 52 (quando presente, conforme ilustrado na Figura 1).

[0043] O meio acionador 80 interage operativamente com os contatos móveis do interruptor de circuito 1 (exibido esquematicamente e indicado com o algarismo de referência 90 na Figura 1), que age, por exemplo, sobre o mecanismo de operação 12 do próprio interruptor de circuito 1. Preferencialmente, o módulo de comunicação 100 é configurado para controlar um acionador de motor (MOE, equipamento operado por motor); alternativamente, o módulo de comunicação 100 pode ser configurado para controlar outros meios acionadores conhecidos na técnica, tais como um acionador solenoide.

[0044] Sinais específicos e mensagens com indicações sobre a forma de operação do interruptor de circuito 1 por meio do acionador 80, tais como sinais indicativos de um comando de fechamento ou abertura do interruptor de circuito 1, são enviados para portas de entrada correspondentes da unidade eletrônica de processamento 200 do barramento 50 e/ou do barramento 51 e/ou do barramento 52 (quando presente, conforme ilustrado na Figura 1). A unidade eletrônica de processamento 200 é configurada para detectar a presença desses sinais e, se necessário, executar o código nela contido a fim de emitir um sinal apropriado para controle do meio acionador 80. Esse sinal de controle é disponibilizado em uma porta de saída correspondente da unidade eletrônica de processamento 200, que é conectada eletricamente ao meio acionador 80.

[0045] O módulo de comunicação 100 implementa a funcionalidade de abertura e fechamento remoto do interruptor de circuito 1 por meio do acionador 80, independentemente da presença do dispositivo de proteção 2. De fato, mesmo se o dispositivo de proteção 2 for desconectado do barramento correspondente 50, o módulo de comunicação 100 ainda implementa uma interface independente e em funcionamento para controle remoto do meio acionador 80, tal como por meio de um sistema de controle e supervisão conectado operativamente ao barramento 51 e/ou ao barramento 52. Com este propósito, é necessário salientar que a energia necessária para o módulo de comunicação 100 não é fornecida por meio do módulo de proteção 2; no exemplo da Figura 1, a energia é fornecida a partir do lado externo do interruptor de circuito 1 através do meio 74 conectado operativamente ao módulo de comunicação 100.

[0046] Quando o dispositivo de proteção 2 é conectado operativamente ao barramento correspondente 50, ele pode também controlar a intervenção do meio acionador 80 por meio do módulo de comunicação 100.

[0047] Convenientemente, o módulo de comunicação 100 é configurado para controlar o meio acionador 80 utilizando também, como informações úteis, o estado do interruptor de circuito 1 sinalizado pelos contatos auxiliares 70, 71. Particularmente, o código executado pela unidade eletrônica de processamento 200 para emitir o sinal de controle para o meio acionador 80 é configurado para também utilizar as informações relativas ao estado do interruptor de circuito 1, que são escritas dentro do registro correspondente na unidade eletrônica de processamento 200, de forma a determinar a oportunidade de realizar a operação comandada por via remota por meio do barramento 51 e/ou do barramento 52.

[0048] Segundo uma realização preferida, o interruptor de circuito 1 compreende um invólucro de contenção ou estrutura no interior do seu próprio invólucro, no qual está localizado o módulo de comunicação 100. A estrutura de contenção compreende uma cavidade 5 definida no interior do invólucro 4 (vide as Figuras 4 e 5). Particularmente, nos exemplos ilustrados, essa cavidade 5 é acessível do lado externo após a remoção da parte frontal do invólucro 4 (ou seja, a parte a partir da qual a alavanca acionadora 6 do interruptor de circuito 1 inclina-se para a frente). No exemplo das Figuras 4 e 5, o módulo de comunicação 100 é colocado diretamente no interior da cavidade correspondente 5; alternativamente, segundo uma solução não ilustrada, a estrutura de contenção pode também compreender um módulo de interface sobre o qual é montado o módulo de comunicação 100 que, por sua vez, é inserido de forma removível no interior da cavidade correspondente 5.

[0049] O corpo 102 do módulo de comunicação 100 compreende meio de acoplamento apropriado para acoplamento com a estrutura de contenção correspondente (com a cavidade 5 nos exemplos ilustrados) e meio de desacoplamento conectado operativamente ao meio de acoplamento, de forma a desacoplar o meio de acoplamento da estrutura de contenção, mediante seu acionamento.

[0050] Nos exemplos ilustrados nas Figuras 2 a 6, o meio de acoplamento compreende pelo menos um primeiro braço de alavanca 103 articulado sobre uma parte de fulcro elástico 104 que se protubera a partir do corpo 102. O primeiro braço de alavanca 103 compreende uma extremidade de gancho 111 apropriada para acoplamento com uma parte correspondente 120 da cavidade 5 (vide a Figura 5). O meio de desacoplamento compreende um segundo braço de alavanca 105 conectado operativamente ao primeiro braço de alavanca 103, de forma a liberar a extremidade de gancho 111 da parte 120 da cavidade 5, mediante seu acionamento.

[0051] Com referência à Figura 2, o corpo 102 do módulo de comunicação 100 compreende uma primeira parede 106 e uma segunda parede 107 opostas entre si, a partir das quais o meio de acoplamento e desacoplamento inclina-se para a frente. Uma primeira porta de conexão 108 é definida sobre a primeira parede 106 para conexão ao barramento 50 e, desta forma, ao dispositivo de proteção 2; a primeira porta de conexão 108 é conectada eletricamente à unidade eletrônica de processamento 200 (vide a Figura 1). Conforme ilustrado na Figura 6, a primeira porta de conexão 108 é conectada a uma porta de conexão 502 do dispositivo de proteção 2 por meio de um conector 501 que implementa o barramento 50 na camada física.

[0052] Convenientemente, a cavidade 5 é definida no interior do invólucro 4 do interruptor de circuito 1 acima do dispositivo de proteção 2 e o módulo de comunicação correspondente 100 é nele inserido, de forma que a primeira parede 106 fique de frente para o dispositivo de proteção 2. Desta forma, é conveniente conectar a primeira porta de conexão 108 à porta de conexão 502 do dispositivo de proteção 2, por meio do conector 501.

[0053] Com referência à Figura 2, o corpo 102 do módulo de comunicação 100 compreende uma terceira parede 109 que realiza conexão cruzada da primeira parede 106 com a segunda parede 107, sobre a qual uma segunda porta de conexão 110 é definida para a conexão ao barramento 51 e ao barramento 52 (a Figura 4, por exemplo, exibe um conector 503 que implementa o barramento 51 e o barramento 52 na camada física). A segunda porta de conexão 110 é conectada eletricamente à unidade eletrônica de processamento 200 (vide a Figura 1).

[0054] Uma terceira porta de conexão 112 é adicionalmente definida sobre a terceira parede 109 para conexão ao meio acionador 80; essa porta de conexão 112 é conectada eletricamente à unidade eletrônica de processamento 200 (vide a Figura 1).

[0055] O módulo de comunicação 100 é inserido na cavidade correspondente 5, de tal forma que a terceira parede 109 seja diretamente acessível por meio de remoção da parte frontal do invólucro 4. Desta forma, é particularmente conveniente ter acesso à segunda porta de conexão 110, a fim de conectar o conector 503, e à terceira porta de conexão 112, a fim de conectar o meio acionador 80, tal como um acionador motorizado acoplado à parte frontal do invólucro 4 do interruptor de circuito 1.

[0056] Preferencialmente, um ou mais adaptadores de cabo 130 são acoplados operativamente ao corpo 102 do módulo de comunicação 100 para coincidir com a estrutura de contenção correspondente definida em interruptores de circuito 1 de diferentes tamanhos (a Figura 3, por exemplo, exibe um primeiro adaptador de cabo 130 e um segundo adaptador de cabo 130 para coincidir o corpo 102 com dois interruptores de circuito 1 de tamanhos diferentes). Além disso, o adaptador de cabo 130 é apropriado para orientar e fixar um conector elétrico associado operativamente a uma porta de conexão correspondente 108, 110, 112.

[0057] Os contatos auxiliares 70 e 71 são integrados no interior do corpo 102 do módulo de comunicação 100, sobre a parte oposta com relação à segunda porta de conexão 110 e à terceira porta de conexão 112 (vide as Figuras 2 e 3). A cavidade 5 é configurada de forma a permitir a interação operativa entre os contatos auxiliares 70 e 71 e as partes móveis correspondentes do interruptor de circuito 1 (vide a came 92 e a alavanca 91 na Figura 5).

[0058] Geralmente, dispositivos de comutação são instalados no interior de circuitos elétricos (tais como os implementados em painéis elétricos), em que são previstas redes de comunicação para troca de comunicação entre os próprios interruptores de circuito e os interruptores de circuito e outros dispositivos, sejam eles internos ou externos ao painel elétrico. A presente invenção refere-se, portanto, a um circuito elétrico (vide, por exemplo, o painel elétrico 500 ilustrado no diagrama esquemático da Figura 7) que compreende pelo menos um primeiro interruptor de circuito 1 que emprega pelo menos um módulo de comunicação 100 conectado operativamente ao mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação 50, 52 e ao mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação 51, em que o primeiro barramento de comunicação 50, 52 é conectado operativamente a pelo menos uma unidade eletrônica do primeiro interruptor de circuito 1, preferencialmente que compreende o dispositivo de proteção 2 do interruptor de circuito 1.

[0059] A presente invenção refere-se ainda a um circuito elétrico (vide o painel elétrico 500 da Figura 7) que compreende um segundo interruptor de circuito 1 que emprega um módulo de comunicação 100 conectado operativamente ao mencionado barramento de comunicação 50, 52 e ao mencionado pelo menos um barramento de comunicação 51, em que o primeiro barramento de comunicação 50, 52 é conectado operativamente a pelo menos uma unidade eletrônica do segundo interruptor de circuito 1, que compreende preferencialmente o dispositivo de proteção 2 do interruptor de circuito 1.

[0060] A unidade eletrônica do primeiro interruptor de circuito 1 e a unidade eletrônica do segundo interruptor de circuito conectado operativamente ao mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação 50, 52 são apropriados para comunicação entre si por meio do primeiro barramento de comunicação 50, 52 e/ou do segundo barramento de comunicação 51.

[0061] No diagrama esquemático do painel elétrico 500 da Figura 7, o dispositivo de proteção 2 do primeiro interruptor de circuito 1 e o dispositivo de proteção 2 do segundo interruptor de circuito 1 são conectados operativamente ao barramento 50 no interior do primeiro interruptor de circuito 1 e do segundo interruptor de circuito 1, respectivamente, e são apropriados para comunicação entre si por meio do canal de comunicação disponibilizado pelos barramentos 50 e pelo barramento 51 e por meio do canal de comunicação disponibilizado pelos barramentos 50 e pelo barramento 52.

[0062] O painel elétrico 500 compreende, portanto, uma rede de comunicação realizada por barramentos 50 no interior dos interruptores de circuito 1 no painel elétrico 500 (conectado operativamente aos dispositivos de proteção 2 dos interruptores de circuito 1 e/ou outras unidades eletrônicas dos próprios interruptores de circuito 1), pelo barramento 51 e pelo barramento 52, fora dos próprios interruptores de circuito 1.

[0063] Pelo menos um dispositivo externo 53 e/ou pelo menos um dispositivo externo 54 podem ser conectados operativamente ao barramento 51 e/ou ao barramento 52, respectivamente. Um sistema SCADA, por exemplo, seja dentro ou fora do painel elétrico 500 ou, alternativamente, uma interface de usuário para o painel elétrico 500, tal como um visor eletrônico montado sobre a porta do painel elétrico, pode ser conectado operativamente ao barramento 51 e/ou ao barramento 52.

[0064] O dispositivo de comutação de acordo com a presente invenção atende completamente às funções necessárias, fornecendo uma série de vantagens com relação ao estado da técnica.

[0065] O módulo de comunicação 100 é equipado com funcionalidades adicionais com relação à funcionalidade de portal de comunicação já presente nos módulos de comunicação conhecidos na técnica, de forma a melhor explorar o potencial dos recursos de comunicação disponibilizados pelos barramentos 50 e 51 e pelo barramento 52, quando previsto.

[0066] A presença de barramento 52 permite aumentar o potencial de comunicação disponibilizando um canal de comunicação fora do interruptor de circuito 1, além do canal de comunicação já disponibilizado pelo barramento 51. Além disso, é necessário salientar que o barramento 52 não necessita que o módulo de comunicação 100 aja como portal de comunicação, ao contrário do barramento 51, pois ele implementa o mesmo protocolo de comunicação do barramento 50. Desta forma, as possibilidades de comunicação implementadas pelo módulo de comunicação 100 em direção ao lado externo do interruptor de circuito 1, de forma geral, são aprimoradas.

[0067] O módulo de comunicação 100 é conectado operativamente a barramentos correspondentes 50, 51 (e 52), de forma a implementar, com um único dispositivo, as duas funções a seguir que foram implementadas anteriormente pelos módulos de comunicação do estado da técnica: - leitura remota das medições e configurações do módulo de proteção 2; - programação remota do módulo de proteção 2; e - implementação da funcionalidade adicional de detecção de pelo menos uma condição relativa ao interruptor de circuito 1, tornando-o disponível no lado externo.

[0068] Segundo uma realização preferida descrita e ilustrada nas Figuras, o módulo de comunicação 100 é configurado para detectar e disponibilizar externamente as informações relativas à condição do interruptor de circuito 1. Desta forma, esse módulo de comunicação 100 implementa a funcionalidade adicional de permitir a leitura remota da condição detectada do interruptor de circuito 1. As operações de leitura e programação para o módulo de proteção 2 e/ou leitura da condição do interruptor de circuito são conduzidas, por exemplo, por meio de dispositivos de supervisão e controle ou por meio de interfaces de usuário apropriadas, tais como visores eletrônicos, conectados operativamente ao barramento 51 e/ou ao barramento 52.

[0069] Além disso, a condição detectada do interruptor de circuito 1 pode ser convenientemente disponibilizada pelo dispositivo de proteção 2 por meio do barramento 50, como informações úteis para o desempenho das suas funções de controle e/ou análise.

[0070] Convenientemente, o módulo de comunicação 100 de acordo com a presente invenção pode ser configurado para implementar funções adicionais além da detecção e disponibilização externa de informações relativas ao interruptor de circuito 1. O módulo de comunicação 100 pode ser configurado, conforme descrito anteriormente, por exemplo, para controlar o meio acionador 80 utilizando pelo menos um sinal recebido por meio do barramento 50 e/ou do barramento 51 e/ou do barramento 52 (vide a Figura 1).

[0071] Com referência ao painel elétrico 500 no qual são instalados diversos interruptores de circuito 1, um único módulo de comunicação 500 permite interface simultânea do interruptor de circuito correspondente 1 e, particularmente, seu módulo de proteção 2, com dois barramentos presentes na rede de comunicação do painel elétrico 500, tais como o barramento 51 e o barramento 52 descritos acima.

[0072] Desta forma, uma rede de comunicação pode ser facilmente configurada no painel elétrico 500, por meio de alguns módulos de comunicação 100, em que essa rede de comunicação é uma rede de comunicação com alta flexibilidade, com capacidade de trocar: - dados relativos a diversos dispositivos de proteção 2; - sinais de controle para o meio acionador 80 dos interruptores de circuito 1; e - dados relativos aos interruptores de circuito 1, detectados pelos próprios módulos de comunicação 100.

[0073] As soluções descritas no presente podem ser realizadas com diversas modificações e variantes, todas as quais dentro do escopo da presente invenção. O módulo de comunicação 100 ilustrado nas figuras pode ser configurado, por exemplo, para detectar apenas o estado fechado/aberto do interruptor de circuito 1 por meio de um único contato auxiliar, sem comprometer um contato auxiliar adicional para detectar o estado desengatado/não desengatado do interruptor de circuito 1.

[0074] Além disso, a estrutura do módulo de comunicação 100 ilustrado nas Figuras 2 a 5 poderá ser diferente; tal como com disposição e configuração das portas de conexão diferente da descrita e ilustrada. Particularmente, em vez de uma única porta de conexão 110 para os barramentos 51 e 52, podem ser fornecidas uma porta de conexão para o barramento 51 e uma porta separada para o barramento 52.

[0075] Muito embora nos exemplos ilustrados nas Figuras 4 e 5 o módulo de comunicação 100 seja colocado na cavidade 5 no interior do invólucro 4 do interruptor de circuito 1, o módulo de comunicação 100 poderá ser colocado fora do invólucro 4; ele poderá, por exemplo, ser acoplado operativamente à superfície externa do próprio invólucro 4. Além disso, a posição da cavidade 5 poderá ser diferente da ilustração.

[0076] Por fim, o tipo de comunicação implementado pelos barramentos 50, 51, 52 dentro do escopo das aplicações previstas descritas anteriormente, bem como os meios utilizados para implementação dos mencionados barramentos 50, 51, 52 na camada física poderá variar de acordo com as necessidades e o estado da técnica.

Claims (10)

1. Dispositivo de comutação elétrica (1) para circuito de baixa tensão, que compreende: - pelo menos uma unidade eletrônica (2) adaptada para conexão operativa a pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) que implementa um primeiro protocolo de comunicação; e - caracterizado por compreender adicionalmente: pelo menos um módulo de comunicação (100) adaptado para conexão operativa ao mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) e a pelo menos um segundo barramento de comunicação (51) que implementa um segundo protocolo de comunicação diferente com relação ao mencionado primeiro protocolo de comunicação, e ao menos um terceiro barramento de comunicação (52) que implementa o primeiro protocolo de comunicação, em que o mencionado módulo de comunicação (100) é configurado para colocar o mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) em comunicação com o mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação (51) ou com o mencionado ao menos um terceiro barramento de comunicação (52); o mencionado módulo de comunicação (100) é configurado de forma a detectar pelo menos uma condição relativa ao dispositivo de comutação elétrica (1) e torná- lo acessível externamente por meio do mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) e o mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação (51) ou por meio do mencionado ao menos um primeiro barramento de comunicação (50) e o mencionado ao menos um terceiro barramento de comunicação (52); o mencionado módulo de comunicação (100) compreende pelo menos um contato auxiliar (70, 71) adaptado para sinalizar um estado do dispositivo de comutação elétrica (1).

2. Dispositivo de comutação elétrica (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mencionado módulo de comunicação (100) ser configurado para controlar meio de acionamento (80) adaptado para causar a abertura ou o fechamento do mencionado dispositivo de comutação elétrica (1), utilizando pelo menos um sinal recebido por meio do mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) e do mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação (51) ou por meio do mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) e mencionado ao menos um terceiro barramento de comunicação (52).

3. Dispositivo de comutação elétrica (1), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o mencionado módulo de comunicação (100) ser configurado para controlar o mencionado meio de acionamento (80) utilizando o estado do mencionado dispositivo de comutação elétrica (1) sinalizado pelo mencionado pelo menos um contato auxiliar (70, 71).

4. Dispositivo de comutação elétrica (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) compreender um barramento de comunicação interno (50) que ser adaptado para conexão operativa diretamente à mencionada pelo menos uma unidade eletrônica (2).

5. Dispositivo de comutação elétrica (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o mencionado pelo menos um terceiro barramento de comunicação (52) ser um barramento de comunicação externo (52) adaptado para conexão operativa a um ou mais dispositivos (54) fora do mencionado dispositivo de comutação elétrica (1), em que o mencionado módulo de comunicação (100) é configurado de forma a conectar operativamente o mencionado barramento de comunicação externo (52) à mencionada unidade eletrônica (2) por meio do mencionado barramento de comunicação interno (50).

6. Dispositivo de comutação elétrica (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mencionado módulo de comunicação (100) ser configurado para colocar o mencionado pelo menos um primeiro terminal de comunicação (50), que implementa um protocolo de comunicação Fieldbus, em comunicação com o mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação (51).

7. Dispositivo de comutação elétrica (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mencionado módulo de comunicação (100) ser configurado para colocar o mencionado pelo menos um primeiro terminal de comunicação (50) em comunicação com o mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação (51), que implementa um protocolo de comunicação Modbus.

8. Dispositivo de comutação elétrica (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender um invólucro de contenção (5) no qual o mencionado módulo de comunicação (100) é abrigado.

9. Circuito elétrico (500) caracterizado por compreender pelo menos um primeiro dispositivo de comutação elétrica (1) conforme definido em qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 8.

10. Circuito elétrico (500), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender um segundo dispositivo de comutação elétrica (1) conforme definido em qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 8, em que a mencionada pelo menos uma unidade eletrônica (2) do primeiro dispositivo de comutação elétrica (1) conforme definido em qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 8 e a mencionada pelo menos uma unidade eletrônica (2) do segundo dispositivo de comutação elétrica (1) conforme definido em qualquer uma ou mais das reivindicações 1 a 8 são adaptadas para comunicar-se entre si por meio do mencionado pelo menos um primeiro barramento de comunicação (50) e do mencionado pelo menos um segundo barramento de comunicação (51) ou por meio do mencionado ao menos um primeiro barramento de comunicação (50) e o mencionado ao menos um terceiro barramento de comunicação (52).

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