BRPI0603095B1 - An electronic pathway device provided with an energy supply circuit comprising means for raising the voltage and a circuit breaker comprising said pathway device - Google Patents
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Abstract
"dispositivo de percurso eletrônico proporcionado com um circuito de suprimento de energia que compreende meios de elevação de voltagem e um disjuntor que compreende tal dispositivo de percurso". a presente invenção refere-se a um dispositivo de percurso eletrônico que compreende pelo menos um sensor de corrente (t1, t2, t3), um circuito de retificação (3) para suprir uma corrente de suprimento (ia), uma unidade de processamento eletrônico (6) para controlar um atuador projetado para acionar um mecanismo de abertura do condutor principal (1), e um circuito de suprimento de energia elétrica (4) equipado com um regulador de voltagem (17) projetado para suprir uma voltagem de suprimento (va) para a unidade de processamento eletrônico. no dispositivo de percurso eletrônico, o circuito de suprimento de energia compreende meios de elevação de voltagem (19, 20) que permitem que uma voltagem elevada (vb) seja suprida para a entrada do regulador de voltagem (17) projetada para suprir a voltagem de suprimento (va) para a unidade de processamento eletrônico, sendo que a dita voltagem elevada (vb) é maior que uma voltagem (vm) nos terminais do capacitor de armazenamento. a invenção também refere-se a um disjuntor equipado com o dispositivo de percurso eletrônico descrito acima.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO DE PERCURSO ELETRÔNICO PROPORCIONADO COM UM CIRCUITO DE SUPRIMENTO DE ENERGIA QUE COMPREENDE MEIOS DE ELEVAÇÃO DE TENSÃO E UM DISJUNTOR QUE COMPREENDE TAL DISPOSITIVO DE PERCURSO” Antecedentes da Invenção [001] A presente invenção refere-se ao campo e disjuntores e mais particularmente aos dispositivos de percurso eletrônico que equipam estes disjuntores.
[002] A presente invenção refere-se mais particularmente a um dispositivo de percurso eletrônico para um disjuntor, o dito dispositivo de percurso compreendendo; - pelo menos um sensor de corrente para suprir uma corrente secundária representativa de uma corrente primária em um condutor principal do dito disjuntor, - um circuito de retificação para retificar a corrente secundária e suprir uma corrente de suprimento, - uma unidade de processamento eletrônico para controlar um atua dor projetado para acionar um mecanismo de abertura do condutor principal, e - um circuito de suprimento de energia elétrica equipado com um capacitor de armazenamento projetado para suprir o atuador com energia elétrica e com um regulador de tensão projetado para suprir uma tensão de suprimento para uma unidade de processamento eletrônico, sendo que o dito capacitor de armazenamento é carregado por meio da corrente de suprimento.
[003] A invenção também refere-se a um disjuntor que compreende; - pelo menos um condutor principal, - um mecanismo de abertura do condutor principal, - um atuador projetado para acionar um mecanismo de abertura, e - um dispositivo de percurso com uma unidade de processamento eletrônico para controlar o atuador e um circuito de suprimento de energia elétrica projetado para suprir o atuador com energia elétrica equipado com um regulador de tensão projetado para suprir uma tensão de suprimento para a unidade de processamento eletrônico. Estado da Técnica [004] Em dispositivos de percurso da técnica anterior, o regulador de tensão projetado para suprir uma tensão de suprimento VA para a unidade de processamento eletrônico geralmente é suprido por uma tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento. Nestes dispositivos de percurso, o capacitor de armazenamento geral mente é carregado por meio da corrente secundária que vem dos sensores de corrente.
[005] Desta maneira, quando o disjuntor está energizado, a carga de capacitor de armazenamento tende a retardar a energização da unidade de processamento eletrônico do dispositivo de percurso. Sumário da Invenção [006] É um objetivo da invenção proporcionar um dispositivo de percurso eletrônico e um disjuntor equipado com tal dispositivo de percurso, tal dispositivo de percurso que compreende, em seu circuito de suprimento de energia, meios para permitir que o retardo da energização da unidade de processamento eletrônico seja reduzido.
[007] A invenção, portanto, refere-se a um dispositivo de percurso eletrônico que compreende: - pelo menos um sensor de corrente para suprir uma corrente secundária representativa de uma corrente primária em um condutor principal do dito disjuntor. - um circuito de retificação para retificar a corrente secunda- ria e suprir uma corrente de suprimento. - uma unidade de processamento eletrônico para controlar um atuador projetado para acionar um mecanismo de abertura do condutor principal, e - um circuito de suprimento de energia elétrica equipado com um capacitor de armazenamento projetado para suprir energia elétrica para o atuador e com um regulador de tensão projetado para suprir uma tensão de suprimento para a unidade de processamento eletrônico, sendo que o dito capacitor de armazenamento é carregado por meio da corrente de suprimento, onde o circuito de fornecimento de energia compreende meios de elevação de tensão que permitem que uma tensão elevada seja suprida para a entrada do regulador de tensão projetado para suprir a tensão de suprimento para a unidade de processamento eletrônico, sendo que a dita tensão elevada é maior que a tensão nos terminais do capacitor de armazenamento.
[008] Em uma modalidade particular, o meio de elevação de tensão compreende um resistor conectado em série com o capacitor de armazenamento de tal modo que, quando a corrente de suprimento flui para carregar o dito capacitor de armazenamento, a tensão elevada possui um valor maior ou igual à soma da tensão nos terminais do dito capacitor e da tensão nos terminais do dito resistor.
[009] Em outra modalidade particular, o meio de elevação de tensão compreende um limitador de tensão conectado em série com o capacitor de armazenamento de tal modo que, quando a corrente de suprimento flui para carregar o dito capacitor, a tensão elevada alcança rapidamente um valor maior ou igual à soma da tensão nos terminais do dito capacitor e de uma tensão de limitação do dito limitador de tensão. Preferencialmente, o limitador de tensão é um diodo de ten-são-limitação que apresenta uma tensão de limitação, sendo que o dito diodo é conectado de forma invertida.
[0010] De acordo com uma modalidade preferida, o meio de elevação de tensão compreende um resistor e um limitador de tensão conectados em paralelo.
[0011] Preferencialmente, no caso onde o meio de elevação compreende um limitador de tensão, a tensão de limitação é maior ou igual a um valor nominal da tensão de suprimento da unidade de processamento eletrônico.
[0012] De forma vantajosa, a tensão de suprimento nos terminais do capacitor de armazenamento é regulada por um regulador de tensão.
[0013] Preferencialmente, o dispositivo de percurso eletrônico compreende meios para filtrar a tensão elevada conectada em linha ascendente a partir do regulador de tensão projetado para suprir a tensão de suprimento da unidade de processamento eletrônico.
[0014] A invenção também se refere a um disjuntor que compreende: - pelo menos um condutor principal - um mecanismo de abertura do condutor principal, - um atuador projetado para acionar um mecanismo de abertura, e - um dispositivo de percurso com uma unidade de processamento eletrônico para controlar o atuador e um circuito de suprimento de energia elétrica projetado para suprir a energia elétrica para o atuador equipado com um regulador de tensão projetado para suprir uma tensão de suprimento para a unidade de processamento eletrônico, [0015] onde o dispositivo de percurso é um dispositivo de percurso conforme descrito acima, que compreende meios de elevação de tensão que permitem que uma tensão elevada seja suprida para a entrada do regulador de tensão projetado para suprir a tensão de suprimen- to para a unidade de processamento eletrônico.
Breve Descrição dos Desenhos [0016] Outras vantagens e recursos irão se tornar mais claramente aparente a partir da seguinte descrição de uma modalidade particular da invenção, dada somente como um exemplo não restritivo e representado nos desenhos em anexo, [0017] A figura 1 representa um diagrama de bloco simplificado de um disjuntor onde um dispositivo de percurso, de acordo com a Invenção pode ser implementado.
[0018] A figura 2 representa um diagrama de um dispositivo de percurso de acordo com a técnica anterior.
[0019] A figura 3 representa um diagrama de um dispositivo de percurso, de acordo com uma modalidade da invenção.
[0020] A figura 4 ilustra, nas curvas 3.a a 3.c, diversos sinais de tensão em um dispositivo de percurso, de acordo com a figura 3, durante uma fase de energização transiente do disjuntor.
[0021] A figura 5 representa um diagrama de um dispositivo de percurso, de acordo com uma modalidade da invenção, que compreende um circuito integrado.
Descrição Detalhada de uma Modalidade [0022] O disjuntor representado na figura 1 atua sobre três condutores principais 1 do dito disjuntor. Deve ser notado que o dispositivo da invenção pode compreender qualquer número de condutores principais. Os condutores principais são conectados aos contatos 2 que permitem que o fluxo de corrente primária nestes condutores seja feito ou quebrado.
[0023] Os sensores de corrente T1, T2, T3 associados com os condutores principais diferentes transformam a corrente primária de alto valor em uma corrente secundária compatível com o dispositivo de percurso eletrônico. Um circuito de retificação 3 supre uma corrente de suprimento Ia para um circuito de suprimento de energia 4 do dispositivo de percurso.
[0024] O disjuntor compreende uma unidade de processamento eletrônico 6 projetada para controlar um atuador 7 a partir de um sinal Is representativo da intensidade da corrente primária em pelo menos um condutor principal do disjuntor. Na modalidade na figura 1, o suprimento do sinal Is representativo da intensidade da corrente primária é realizado por meios separados 8 que compreendem um sensor de corrente. Pode ser considerado utilizar os mesmos sensores de corrente para suprir tanto a corrente Ia para o circuito de suprimento de energia 4 como para suprir um sinal Is representativo da intensidade da corrente primária para a unidade de processamento eletrônico. O atuador 7 permite que os condutores principais 1 sejam abertos por meio de um mecanismo 9 que atua sobre a abertura dos contatos 2.
[0025] Deste modo, o circuito de suprimento de energia 4 supre uma tensão de suprimento para o atuador 9. O circuito de suprimento de energia 4 é proporcionado com um regulador de tensão projetado para suprir uma tensão de suprimento VA para suprir a unidade de processamento eletrônico 6.
[0026] No dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com a técnica anterior representada na figura 2, o enrolamento secundário do sensor de corrente T1 é conectado a uma ponte de retificadora formada por um grupo de quatro diodos de 11 a 14. Uma primeira extremidade do enrolamento secundário é conectada ao anodo de um primeiro diodo 11 e ao catodo de um segundo diodo 13, enquanto que uma segunda extremidade do enrolamento secundário é conectada ao anodo de um terceiro diodo 12 e ao catodo de um quarto diodo 14. Os catodos dos primeiro e segundo diodos, 11 e 12, são conectados a uma linha de suprimento de energia positiva VP. Os anodos dos segundo e quarto diodos, 13 e 14, são conectados a uma terra de refe- rência elétrica do dispositivo de percurso. Os outros sensores T2 e T3 são conectados do mesmo modo a duas pontes retificadoras, representadas por diodos 11a, 12a, 13a, 14a e 11b, 12b, 13b e 14b. Os ca-todos dos diodos 11a, 11b, 12a e 12b são conectados à linha VP. Os anodos dos diodos 13a, 13b, 14a e 14b são conectados à terra de referência elétrica do dispositivo de percurso.
[0027] A corrente de suprimento Ia flui na linha de suprimento de energia positiva VP através de um diodo 15, de modo que carregue um capacitor de armazenamento 16. Desta maneira, a tensão VM nos terminais capacitor de armazenamento permite que o atuador seja suprido com energia elétrica. A corrente de suprimento Ia também supre um regulador de tensão 17 projetado para regular a tensão de suprimento VA da unidade de processamento.
[0028] Outro meio 8 para captar e medir corrente permite que um sinal representativo Is seja suprido para a unidade de processamento eletrônico 6. Quando a corrente primária excede um limítrofe de percurso do disjuntor, a unidade de processamento eletrônico 6 transmite uma ordem de percurso do atuador 7 para um transistor de controle 18. A energia armazenada no capacitor de armazenamento 16 é então utilizada para suprir o atuador.
[0029] A tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento, projetada para suprir a energia elétrica para o atuador, é regulada por meio de um regulador de tensão 21 ao medir a tensão VM e suprir uma ordem de controle para a porta do transistor 22. O diodo 15 permite que a corrente de suprimento Ia flua para carregar o capacitor 16. Assim que a tensão VM alcança um valor de operação, o regulador de tensão 21 transmite uma ordem de controle que permite que a corrente de suprimento Ia seja desviada. Quando a tensão VM for inferior ao valor de operação, o regulador de tensão transmite uma ordem de controle que permite que o fluxo da corrente de suprimento Ia seja res- tabelecido para recarregar o capacitor de armazenamento 16.
[0030] O dispositivo de percurso eletrônico representado na figura 3 compreende os componentes representados na figura 2 e descritos acima. O dispositivo de percurso eletrônico da figura 3 compreende, além disso, meios de elevação de tensão projetados para suprir uma tensão elevada VB para o regulador de tensão 17, sendo que os ditos meios de elevação de tensão são conectados entre o catodo do diodo 15 e o capacitor de armazenamento 16. No caso representado na figura 3, os meios de elevação compreendem um resistor 19 e um diodo de limitação de tensão 20 de forma invertida paralelos ao dito resistor, de modo que, quando o capacitor de armazenamento 16 é carregado, a tensão elevada VB alcança rapidamente um valor igual à soma da tensão VM nos terminais do capacitor e da tensão de limitação VL do dito diodo 20. assim que o capacitor e da tensão 16 começa a carregar pelo menos uma parte da corrente de suprimento Ia flui através do resistor 19. Quando a tensão nos terminais do resistor 19 alcança a tensão de limitação, o diodo de limitação de tensão 20 mantém esta tensão em um valor igual à dita tensão de limitação VL. Deste modo, a tensão elevada alcança rapidamente um valor igual à tensão de limitação VL, no início do carregamento do capacitor de armazenamento 16.
[0031] O diodo de limitação de tensão pode apresentar de forma vantajosa uma tensão de limitação VL maior ou igual ao valor nominal da tensão de suprimento VA da unidade de processamento eletrônico, que permite que a unidade de processamento eletrônico opere assim que o capacitor de armazenamento 16 começa a carregar. Deste modo, quando o disjuntor é energizado, a unidade de processamento eletrônico 6 é energizada com um retardo mais curto.
[0032] A tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento, projetada para suprir a energia elétrica do atuador, é regulada por meio de um regulador de tensão 21. Este regulador permite que a energia dissipada pela corrente de suprimento Ia no resistor 19 e no d iodo 20 seja reduzida.
[0033] Quando o disjuntor é energizado, um diodo 23 faz a corrente secundária fluir para carregar um capacitor 24 projetado para suprir o regulador de tensão 17. O capacitor 24 combinado com um resistor 25 também realiza a filtragem da tensão elevada VB na entrada do regulador de tensão 17.
[0034] Os valores de alteração das tensões VM, VB e VA versus tempo são respectivamente representados pelas curvas 31, 32 e 33 da figura 3, durante uma fase de energização transiente de um disjuntor.
[0035] Até o tempo t1, uma parte da corrente de suprimento Ia flui através do resistor 20, através do diodo 15, para carregar o capacitor de armazenamento 16. Outra parte da corrente Ia flui através do diodo 23 e do resistor 25 para carregar o capacitor 24. A tensão de elevação VB alcança muito rapidamente um valor igual à tensão de limitação VL do diodo 20, que é neste exemplo substancialmente igual ao valor nominal da tensão de suprimento VA da unidade de processamento eletrônico. Desta maneira, no tempo t1, a tensão de elevação VB possui um valor substancialmente igual ao valor nominal da tensão VA. O regulador de tensão 17 é, portanto, suficientemente suprido para entregar uma tensão igual ao valor nominal da tensão VA.
[0036] Pode ser notado que no tempo t1, o valor da tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento 16 é significantemente mais baixo que o valor nominal da tensão VA. Comparado com o dispositivo de percurso da técnica anterior, onde o regulador de tensão 17 é suprido diretamente pela tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento, este valor da tensão VM ainda pode não ser suficiente para permitir que o regulador 17 entregue uma tensão de suprimento nominal da unidade de processamento eletrônico.
[0037] Entre os tempos t1 e t3, a corrente de suprimento Ia é usa- da para carregar o capacitor de armazenamento 16. A tensão VB é substancialmente igual à soma da tensão VM nos terminais de armazenamento 16 e da tensão de limitação VL do diodo 20.
[0038] Deve ser notado que no tempo t2, a tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento é igual ao valor nominal da tensão VA. Comparado com um dispositivo de percurso da técnica anterior, onde o regulador de tensão 17 é suprido pela tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento, somente neste tempo t2 que esta tensão VM é suficiente para permitir que o regulador de tensão 17 entregue uma tensão igual ao valor nominal da tensão VA. Desta maneira, o dispositivo de percurso da invenção permite que a energiza-ção da unidade de processamento eletrônico seja avançada. O ganho em tempo comparado com um dispositivo de percurso da técnica anterior, onde o regulador de tensão 17 é suprido pela tensão VM nos terminais do capacitor de armazenamento é de t2-t1.
[0039] No tempo t3, a tensão VM alcança um valor de operação VMc e o regulador de tensão 21 transmite uma ordem de controle para o transistor 22 para desviar a corrente secundária. A tensão elevada VB para sua parte alcança um valor máximo VB+ que corresponde substancialmente à soma do valor de operação VMc e da tensão de limitação VL. Entre os tempos t3 e t4, as tensões VM e VB diminuem devido ao fato de que o capacitor de armazenamento 16 descarrega. No tempo t4, a tensão VM alcança um valor mais baixo que o valor de operação VMc e o regulador de tensão 21 transmite uma ordem de controle para o transistor 22 para desviar a corrente secundária para recarregar o capacitor de armazenamento 16. No tempo t5, a regulação da tensão VM repete o ciclo compreendido entre os tempos t3 e t5.
[0040] O dispositivo de percurso eletrônico da figura 5 compreende um circuito integrado 51 que compreende, entre outros componen- tes, o regulador de tensão 17, a unidade de processamento eletrônico e o regulador de tensão 21. O circuito integrado compreende uma entrada do regulador de tensão 17 conectada a um capacitor 52 conectado a uma terra de referência elétrica.
[0041] Na modalidade representada acima, o meio de elevação pode compreender um resistor 19 e/ou um limitador de tensão 20 em série com o capacitor de armazenamento. Em outras modalidades, o meio de elevação pode compreender outros circuitos eletrônicos que permitem que a tensão seja elevada, tais como por exemplo circuitos semicondutores ou circuitos integrados.
[0042] Uma vantagem do dispositivo de percurso, de acordo com a invenção é assegurar que a unidade de processamento eletrônico seja energizada assim que possível, quando o disjuntor for energizado.
REIVINDICAÇÕES
Claims (9)
1. Dispositivo de percurso eletrônico que compreende: - pelo menos um sensor de corrente (T1, T2, T3) para suprir uma corrente secundária representativa de uma corrente primária em um condutor principal (1) do dito disjuntor, - um circuito de retificação (3) para retificar a corrente secundária e suprir uma corrente de suprimento (Ia), - uma unidade de processamento eletrônico (6) para controlar um atuador projetado para acionar um mecanismo de abertura (9) do condutor principal (1), e - um circuito de suprimento de energia elétrica (4) equipado com um capacitor de armazenamento (16) projetado para suprir o atuador com energia elétrica e com um regulador de tensão (17) projetado para suprir uma tensão de suprimento (VA) para a unidade de processamento eletrônico, sendo que o dito capacitor é carregado por meio da corrente de suprimento (Ia), caracterizado pelo fato de que o circuito de suprimento de energia compreende meios de elevação de tensão (19, 20) que permitem que uma tensão elevada (VB) seja suprida para a entrada do regulador de tensão (17) projetada para suprir a tensão de suprimento (VA) para a unidade de processamento eletrônico, sendo que a dita tensão elevada (VB) é maior que uma tensão (VM) nos terminais do capacitor de armazenamento (16).
2. Dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de elevação de tensão compreende um resistor (19) conectado em série com o capacitor de armazenamento (16), de tal modo que, quando a corrente de suprimento (Ia) flui para carregar o dito capacitor de armazenamento, a tensão elevada (VB) possui um valor maior ou igual à soma da tensão (VM) nos terminais do dito capacitor e da tensão nos terminais do dito resistor.
3. Dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o meio de elevação de tensão compreende um limitador de tensão (20) conectado em série com o capacitor de armazenamento (16), de tal modo que, quando a corrente de suprimento (Ia) flui para carregar o dito capacitor de armazenamento (16), a tensão elevada (VB) alcança rapidamente um valor maior ou igual à soma da tensão (VM) nos terminais do dito capacitor e de uma tensão de limitação do dito limitador de tensão.
4. Dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o limitador de tensão é um diodo de limitação de tensão (20) que apresenta uma tensão de limitação (VL), sendo que o dito diodo é conectado de forma invertida.
5. Dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 4, caracterizado pelo fato de que o meio de elevação de tensão compreende um resistor (19) e um limitador de tensão (20) conectados em paralelo.
6. Dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de que a tensão de limitação (VL) é maior ou igual ao valor nominal da tensão de suprimento (VA) da unidade de processamento eletrônico.
7. Dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a tensão (VM) nos terminais do capacitor de armazenamento é regulada por um regulador de tensão (21).
8. Dispositivo de percurso eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que este compreende meios (23, 24, 25) para filtrar a tensão elevada (VB) conectada em linha ascendente a partir do regulador de tensão (17) projetado para suprir a tensão de suprimento (VA) para a unidade de processamento eletrônico.
9. Disjuntor que compreende: - pelo menos um condutor principal (1), - um mecanismo de abertura (9) do condutor principal, - um atuador (7) projetado para acionar o mecanismo de abertura (9), e- um dispositivo de percurso com uma unidade de processamento eletrônico (6) para controlar o atuador e um circuito de suprimento de energia elétrica (4) projetado para suprir energia elétrica para o atuador equipado com um regulador de tensão (17) projetado para suprir uma tensão de suprimento (VA) para a unidade de processamento eletrônico, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de percurso é um dispositivo de percurso como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, que compreende meios de elevação de tensão (19, 20) que permitem que a tensão elevada (VB) seja suprida para a entrada do regulador de tensão (17) projetado para suprir a tensão de suprimento (VA) para a unidade de processamento eletrônico.
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