ES2265050T3 - Detector de fallo de corriente e interruptor de circuito. - Google Patents
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Abstract
Un interruptor de detección de desequilibrio de corriente y de circuito aplicable a aviación, para interrumpir un circuito eléctrico a una carga eléctrica, teniendo el circuito eléctrico un lado de línea (24) y un lado de carga (26), comprendiendo dicho interruptor: un alojamiento (90) que tiene medios de conectador eléctrico (92) para conectar al lado de la línea y al lado de carga del circuito eléctrico; un suministro de potencia (30) dispuesto en el alojamiento (90); un sensor (40) dispuesto en el alojamiento (90) para detectar un desequilibrio de corriente en el circuito eléctrico y para proporcionar una señal de sensor que indica la existencia de un desequilibrio de corriente dentro del circuito eléctrico sobre la base de dicha detección del citado desequilibrio de corriente; un controlador de potencia (60) operable para suprimir potencia del lado de la línea desde el lado de la carga del circuito eléctrico; un controlador de lógica (50) dispuesto en el alojamiento (90) y configurado para ser activado por el suministro de potencia, para recibir la señal de sensor procedente del sensor (40), para comparar la señal del sensor con un intervalo predeterminado de operación aceptable para el circuito eléctrico y para proporcionar una señal de fallo para operar el controlador de potencia (60) con el fin de suprimir dicha potencia cuando la señal del sensor excede de dicho intervalo predeterminado; caracterizado porque el interruptor de circuito está configurado para operar adicionalmente como un relé de control de potencia; estando el circuito interruptor destinado a recibir una señal de control de relé conmutable externa y estando el controlador de lógica (50) configurado para operar dicho controlador de potencia (60) para aplicar dicha potencia del lado de la línea a dicho lado de la carga en ausencia de dicha señal de fallo cuando está presente dicha señal de control de relé conmutable externa.
Description
Detector de fallo de corriente e interruptor de
circuito.
La invención se refiere en general a sistemas de
control eléctricos y, más particularmente, a un sistema de control
eléctrico de avión que vigila la condición o estado de la corriente
en una trayectoria de corriente e interrumpe la trayectoria de la
corriente tras la detección de un fallo de corriente.
En las técnicas electromecánicas, los
desequilibrios de corriente son indicativos de serios problemas que
pueden conducir a resultados desastrosos, tales como formación de
arco dentro de las bombas de combustible. Puesto que las bombas de
combustible están con frecuencia alojadas dentro de un recipiente de
combustible para bombear directamente combustible fuera del
recipiente, la formación de arco dentro de una bomba de combustible
puede conducir a una explosión de la mezcla
combustible-aire y a una subsiguiente rotura del
recipiente de combustible, lo que puede ser catastrófico. A la luz
de la gravedad de un tal acontecimiento, es necesario un
dispositivo o metodología que pueda suprimir este tipo de formación
de arco, así como otros problemas asociados. Actualmente, un tipo
común de dispositivo de protección de circuito que está siendo
utilizado en aviación es un disyuntor térmico de circuito. Sin
embargo, la formación de arco no hace que se activen los disyuntores
térmicos de circuito. De ese modo, se ha sentido durante largo
tiempo la necesidad de una función de detección de desequilibrio de
corriente en un avión. Una forma muy importante de desequilibrio de
corriente es un fallo de masa o tierra en el que la corriente está
fluyendo entre un circuito o dispositivo eléctrico a masa, cuando no
se desea tal flujo de corriente. En la técnica anterior, la
detección de un fallo de masa a sido dirigida por una unidad de
interrupción de fallo de masa separada. Sin embargo, tales sistemas
de la técnica anterior han tenido limitaciones, incluyendo la
necesidad de volver a cablear el avión. Además del requisito de
volver a cablear el avión, tenía que buscarse espacio adicional
para alojar el sistema de interrupción de fallo de masa.
Una unidad de interrupción de fallo de masa
actualmente disponible, fabricada por Autronics (modelo
2326-1) ha sido usada en grandes aviones comerciales
con el fin de proteger contra fallos de masa a bombas de
combustible. La unidad de Autronics detecta un fallo de masa y da
salida a una señal indicativa de un fallo mediante el uso de un
transformador de corriente y actúa suprimiendo potencia al relé de
control de la bomba de combustible.
Los sistemas de la técnica anterior para la
detección de fallo de masa son de ayuda para reducir la formación
de arco en sistemas eléctricos de aviación, incluyendo bombas de
combustible de avión. Este hecho ha sido una preocupación importante
de la Federal Aviation Administration (FAA) y recientes
investigaciones han promulgado una diversidad de estudios y
regulaciones en un intento de evitar el encendido de un tanque de
combustible. Una conferencia sobre la evitación de encendido de
tanque de combustible, presentada por la FAA los días 20 y 21 de
junio de 2001 en el SEATAC Airport Hilton, fue dada con el fin de
que se comprendieran mejor las previsiones SFAR No. 88 y
procedimientos de certificación y normas de mérito aéreo
relacionados para aviación de categoría de transporte. Además, a
este respecto, el Federal Register del lunes, 7 de mayo de 2001,
incluye un artículo relativo a SFAR No. 88, "Requisitos de
Evaluación de Tolerancia de Fallos de Sistema de Tanque de
Combustible y Méritos aéreos y Normas de Certificación
Relacionados". Estos materiales y la conferencia de FAA
enfatizan la importancia de detectar fallos de masa y funcionamiento
en el circuito para evitar, en el mayor grado posible, la formación
de arco dentro de bombas de combustible y la posibilidad de que
puedan ser expuestas a materiales inflamables.
En adición al detector de corriente de fallo de
masa de la serie Modelo No. 2326-1 de Autronics
Corporation mencionado anteriormente, existe también un sistema de
detección de fallo de masa vendido por PRIMEX Aerospace Company como
Part No. 437.437. El sistema de PRIMEX utiliza un transformador de
corriente para detectar corriente de fallo de masa en motores
trifásicos de 400 Hz. Sin embargo, estos sistemas de la técnica
anterior tienen serias limitaciones si se han de aplicar ampliamente
en aviación, ya sea como equipo original o añadido, debido a que
requieren cableado y espacio separados, además del equipo
actualmente existente. Ejemplos de la presente invención ofrecen
muchas ventajas operacionales y funcionales, ya que se adaptan al
espacio disponible en el panel para los relés existentes, utilizan
la energía del sistema que están vigilando para operar y son
funcionalmente más rápidos y más eficaces en la detección de un
fallo de masa y supresión de energía desde el sistema que está
siendo vigilado.
Existe la necesidad de un dispositivo de
protección de circuitos mejorado para aviación. Seria además
deseable que el dispositivo de protección de circuito estuviera
incluido dentro de un dispositivo existente del avión, o fuera
empaquetado con un dispositivo existente, compartiendo las mismas
conexiones a circuitos existentes, ya que el espacio para aviación
está limitado en cualquier aeronave y es muy difícil añadir
cableado para alojar un nuevo dispositivo. La presente invención se
dirige a estas y otras preocupaciones.
El documento
US-A-4.688.134 describe un
interruptor de circuito de fallo de masa como se expone en el
preámbulo de la reivindicación 1.
La presente invención se expone en la
reivindicación 1. Brevemente, y en términos generales, la invención
está dirigida a dispositivos para vigilar las condiciones de
corriente dentro de una trayectoria de corriente entre el lado de
línea y el lado de carga de un circuito eléctrico y a interrumpir la
trayectoria de corriente cuando se detecta una condición de fallo
de corriente.
La presente invención se refiere a un
interruptor de detección de desequilibrio de corriente y de
circuito particularmente atractivo para utilizar en aviación, para
proteger un circuito que tiene un lado de línea y un lado de carga.
En una realización actual, la presente invención incorpora el
interruptor de detección de desequilibrio de corriente y de
circuito dentro de un paquete de relé de control de potencia de
aviación existente. Por ejemplo, en una aplicación de sistema de
combustible, el interruptor de detección de desequilibrio de
corriente y de circuito está incorporado dentro del paquete de relé
de control de bomba de combustible. Por lo tanto, el interruptor
puede ser incorporado a aviación existente, o puede ser utilizado
en un avión recién construido y en un nuevo diseño de avión que
incorpora ya el sistema de relé. El interruptor de detección de
desequilibrio de corriente y de circuito incluye un alojamiento, un
suministro de energía, un circuito que se ha de vigilar, un sensor,
un controlador de lógica y un controlador de energía (por ejemplo:
relé, contactor, relé de estado sólido, etc.). En una realización,
la invención puede incluir también un indicador de fallo, un
conmutador de presionar para verificar y un conmutador de
reposición. El suministro de potencia está configurado para
proporcionar energía al sensor, al controlador de lógica y al
controlador de potencia. El sensor está configurado para detectar un
desequilibrio de corriente en el circuito que está siendo vigilado.
En una realización, el sensor para vigilar el desequilibrio de
corriente es un sensor de efecto Hall. El controlador de lógica
está configurado para vigilar una señal de entrada de control de
relé y a tratar entradas procedentes del sensor.
En otra realización, el controlador de lógica
compara la señal del sensor con límites predeterminados que
representan funcionamiento aceptable y da salida a una señal que
representa un desequilibrio de corriente del circuito cuando la
señal del sensor está fuera de los límites aceptables. El
controlador de potencia está configurado para recibir entrada
procedente del controlador de elementos lógicos y suprimir potencia
al lado de carga del circuito cuando se detecta un desequilibrio de
corriente. En una realización, la supresión de potencia del lado de
carga del circuito, debida a un desequilibrio de corriente
detectado, es mantenida hasta que se pone en ciclo la fuente de
potencia para el interruptor de detección de desequilibrio de
corriente y de circuito. En otra realización, la supresión de
potencia es mantenida hasta que se activa un conmutador de
reposición. Todavía en otra realización, el indicador de fallo
proporciona una indicación de si ha ocurrido una condición de
desequilibrio de corriente. Puede ser incluido un conmutador de
presionar para verificar, para comprobar el funcionamiento de la
unidad durante el mantenimiento. El conmutador de reposición de
fallo se utiliza para reponer el indicador de fallo.
Una realización de la presente invención está
configurada para realizar la detección de fallo de masa y la
interrupción de circuito (GFI) y proporciona ventajas importantes
sobre los sistemas de la técnica anterior. Puesto que el sistema de
GFI de la realización está empaquetado en la misma envuelta que un
sistema de relé existente, se puede incorporar fácilmente a
aviación existente. Puesto que puede ser operado fuera de circuitos
de CA (corriente alterna) o de CC (corriente continua), que
contienen su propio suministro de potencia activado por el circuito
que está siendo vigilado, puede ser utilizado ya sea en aviación
cableada con CA o con CC sin cambio adicional o nuevo cableado en
el avión. Además, puesto que el sistema de GFI de la realización
funciona directamente en el circuito que está siendo vigilado y
forma parte del mismo, evita un resultado importante con sistemas
de la técnica anterior, que tenían que ser conectados separadamente
al circuito que está siendo vigilado. Otra ventaja esencial de la
presente invención es que suprime potencia más rápidamente del
circuito con un fallo, ya que la detección y el control tienen
lugar en un lugar único, proporcionando así detección y control
in situ.
La mayoría de los aviones actualmente en
servicio utilizan disyuntores de circuito con las limitaciones
anteriormente expuestas. Aunque los aspectos electrónico y
electromecánico de las realizaciones de la presente invención
aportan protección adicional a la protección proporcionada por
tales disyuntores de circuito, seria deseable poder empaquetar
realizaciones de la invención en una forma que permitiera la fácil
incorporación a aviones existentes, recién construidos y diseños de
aviones nuevos, llevando así los beneficios de la invención a una
gama más amplia de aplicaciones. Por lo tanto, los elementos
electrónicos y electromecánicos del interruptor de detección de
desequilibrio de corriente y de circuito pueden ser alojados dentro
de un alojamiento que tiene un factor de forma similar a los
controladores de potencia de la técnica anterior. La realización se
conecta con el circuito que se tiene que vigilar y controlar a
través del conectador eléctrico del controlador de potencia
existente, y extrae energía desde el circuito que se ha de
controlar. Aunque hay numerosos factores de forma que pueden
aportar protección adicional a la protección proporcionada por tales
disyuntores de circuito, los factores de forma más deseables están
relacionados con los controladores de potencia utilizados en
aviación.
Una realización actualmente preferida de la
invención es un dispositivo para interrumpir una trayectoria de
corriente entre el lado de línea y el lado de carga de un circuito
eléctrico. El dispositivo incluye un suministro de potencia que está
conectado eléctricamente a la trayectoria de corriente, ya sea en
el lado de línea o en el lado de carga. El dispositivo incluye
también un controlador de potencia que está situado dentro de la
trayectoria de corriente. El controlador de potencia está destinado
a cerrar la trayectoria de corriente en la presencia de un
suministro de control y a abrir la trayectoria de corriente en
ausencia del suministro de control. El dispositivo incluye además
un sistema de sensores y un controlador de lógica. El sistema de
sensores recibe potencia del suministro de potencia, vigila la
corriente en la trayectoria de corriente y da salida a una señal de
sensor indicativa de una condición de corriente dentro de la
trayectoria de corriente. El controlador de lógica recibe también
potencia del suministro de potencia, recibe la señal de sensor y
suprime el suministro de control del controlador de potencia cuando
la señal de sensor no satisface un criterio establecido.
En un aspecto detallado del dispositivo, el
suministro de control es proporcionado por el suministro de
potencia y el suministro de potencia está destinado, cuando el
controlador de potencia está abierto y la señal de sensor satisface
el criterio establecido, a dar salida a un suministro de control
que tiene un primer voltaje durante un primer periodo de tiempo que
es suficiente para hacer que el controlador de potencia cierre la
trayectoria de corriente. Después de un primer periodo de tiempo, el
suministro de potencia da salida a un suministro de control que
tiene un segundo voltaje, menor que el primer voltaje, suficiente
para mantener el controlador de potencia en la posición cerrada. En
otras facetas detalladas del dispositivo, el sistema de sensores
incluye ya sea un sensor único asociado con las tres líneas
eléctricas de un sistema de CA trifásico o las dos líneas de un
sistema de CC para proporcionar una medición de equilibrio de
corriente entre las líneas, o sensores individuales, cada uno
asociado con una de las líneas eléctricas de la trayectoria de
corriente, para proporcionar medidas de corriente individuales para
cada línea eléctrica, o una combinación de ambas.
Otra realización actualmente preferida de la
invención es un disyuntor integrado de detección de fallo de
corriente de circuito que incluye un disyuntor de circuito
destinado a ser situado dentro de una trayectoria de corriente que
tiene un lado de línea y un lado de carga y un suministro de
potencia conectado eléctricamente a la trayectoria de corriente. El
dispositivo incluye también un sistema de sensores que recibe
potencia del suministro de potencia, vigila la corriente en la
trayectoria de corriente y da salida a una señal de sensor
indicativa de una condición de corriente dentro de la trayectoria de
corriente. El dispositivo incluye además un controlador que recibe
potencia desde el suministro de potencia, recibe la señal de sensor
y abre el disyuntor de circuito cuando la señal de sensor no
satisface un criterio establecido.
En otro aspecto, una realización de la invención
se refiere a un dispositivo para vigilar la trayectoria de
corriente a través de un circuito eléctrico que tiene un lado de
línea y un lado de carga y un controlador de potencia entre ellos.
El controlador de potencia cierra la trayectoria de corriente en
presencia de un suministro de control y abre la trayectoria de
corriente en ausencia del suministro de control. El circuito
eléctrico está alojado dentro de un alojamiento y el dispositivo
incluye un suministro de potencia que está también alojado dentro
del alojamiento y está eléctricamente conectado a la trayectoria de
corriente. El dispositivo también incluye un sistema de sensores y
un controlador de lógica, estando ambos también alojados dentro del
alojamiento. El sistema de sensores recibe potencia del suministro
de potencia, vigila la corriente en la trayectoria de corriente y
da salida a una señal de sensor indicativa de una condición de
corriente dentro de la trayectoria de corriente. El controlador de
elementos lógicos recibe potencia del suministro de potencia, recibe
la señal de sensor y suprime el suministro de control desde el
controlador de potencia cuando la señal de sensor no satisface un
criterio establecido. En un aspecto detallado, el dispositivo
incluye además una placa de cableado impreso flexible situada
alrededor de una porción del controlador de potencia y circuitos
que comprenden al menos uno de entre el suministro de potencia,
sistema de sensores y controlador de lógica que está montado en la
placa.
En otra faceta, una realización de la invención
se refiere a un dispositivo para cerrar una trayectoria de
corriente entre el lado de línea y el lado de carga de un circuito
eléctrico. El dispositivo incluye un controlador de potencia que
tiene una posición abierta y una posición cerrada. El controlador
de potencia está situado dentro de la trayectoria de corriente y
conmuta desde la posición abierta a la posición cerrada en
presencia de un primer suministro de control y permanece en la
posición cerrada en presencia de un segundo suministro de control.
El dispositivo incluye además un suministro de potencia que, cuando
el controlador de potencia está abierto, da salida al primer
suministro de control que tiene un primer voltaje durante un primer
periodo de tiempo y, después del primer periodo de tiempo, da
salida al segundo suministro de control que tiene un segundo
voltaje, menor que el primer voltaje y suficiente para mantener el
controlador de potencia en la posición cerrada.
En otro aspecto, una realización de la invención
de refiere a un dispositivo para interrumpir una trayectoria de
corriente entre el lado de línea y el lado de carga de un circuito
eléctrico que está conectado a una carga eléctrica que tiene una
primera corriente de operación asociada durante un primer periodo
de tiempo y una segunda operación de corriente durante un segundo
periodo de tiempo. El dispositivo incluye un controlador de
potencia que está posicionado dentro de la trayectoria de corriente.
El controlador de potencia cierra la trayectoria de corriente en
presencia de un suministro de control y abre la trayectoria de
corriente en ausencia del suministro de control. El dispositivo
incluye también un sistema de sensores que vigila la corriente en la
trayectoria de corriente y da salida a una señal de sensor
indicativa de una condición de corriente dentro de la trayectoria
de corriente. El dispositivo incluye además un controlador de
lógica que recibe la señal de sensor y durante el primer periodo de
tiempo compara la señal de sensor con un primer criterio
establecido, definido por la primera corriente de operación y
suprime el suministro de control desde el controlador de potencia
si la señal de sensor no satisface el primer criterio establecido.
Durante el segundo periodo de tiempo, el controlador de lógica
compara la señal de sensor para un segundo criterio establecido
definido por la segunda corriente de operación y suprime el
suministro de control desde el controlador de potencia si la señal
de sensor no satisface el segundo criterio establecido.
Estos y otros aspectos y ventajas de las
realizaciones de la invención resultarán evidentes de la siguiente
descripción detallada de los dibujos que se acompañan.
La figura 1 es un esquema de bloques general de
un sistema que incluye un suministro de potencia, un sistema de
sensores, un controlador de lógica y un controlador de
potencia;
La figura 2 es un esquema de una configuración
del sistema que incluye un suministro de potencia, un sistema de
sensores que comprende un sensor de desequilibrio de corriente, un
controlador de lógica, un conmutador de entrada de bomba de CC
externo y un controlador de potencia que comprende un relé de
CC;
Las figuras 3-1 a
3-3 forman un diagrama esquemático del suministro de
potencia de la figura 2;
La figura 4 es un diagrama esquemático del
sensor de desequilibrio de corriente de la figura 2;
Las figuras 5a-1 a
5c-4 forman un diagrama esquemático del controlador
de lógica de la figura 2;
La figura 6 es un diagrama de bloques de otra
configuración del sistema que incluye un suministro de potencia, un
sistema de sensores que comprende un sensor de desequilibrio de
corriente y tres sensores de sobrecorriente, un controlador de
lógica un conmutador de entrada de bomba de CC externo y un
controlador de potencia que comprende un relé de CC;
Las figuras 7-1 a
7-3 forman un diagrama esquemático del suministro de
potencia de la figura 6;
Las figuras 8a-1 a
8c-4 forman un diagrama esquemático del controlador
de lógica de la figura 6;
La figura 9 es un diagrama de bloques de otra
configuración del sistema que incluye un suministro de potencia, un
sistema de sensores que comprende un sensor de desequilibrio de
corriente, un controlador de lógica, un conmutador de entrada de
bomba de CA externo y un controlador de potencia que comprende un
relé de CC;
Las figuras 10a y 10b forman un diagrama
esquemático del suministro de potencia de la figura 9;
La figura 11 es un diagrama esquemático del
sensor de desequilibrio de corriente de la figura 9;
Las figuras 12-1 y
12-2 forman un diagrama esquemático del controlador
de lógica de la figura 9;
La figura 13 es un diagrama de bloques de otra
configuración del sistema que incluye un suministro de potencia, un
sistema de sensores que comprende un sensor de desequilibrio de
corriente y tres sensores de sobrecorriente, un controlador de
lógica, un conmutador de entrada de bomba de CA externo y un
controlador de corriente que comprende un relé de CC;
La figura 14 es un diagrama de bloques de otra
configuración del sistema que incluye un suministro de potencia, un
sistema de sensores que comprende un sensor de desequilibrio de
corriente, un controlador de lógica, un conmutador de entrada de
bomba de CA externo y un controlador de potencia que comprende un
relé de CA;
La figura 15 es un diagrama esquemático del
suministro de potencia de la figura 14;
la figura 16 es un diagrama esquemático del
sensor de desequilibrio de corriente de la figura 14;
Las figuras 17-1 y
17-2 forman un diagrama esquemático del controlador
de lógica de la figura 14;
La figura 18 es un diagrama de bloques de otra
configuración del sistema que incluye un suministro de potencia, un
sistema de sensores que comprende un sensor de desequilibrio de
corriente y tres sensores de sobrecorriente, un controlador de
lógica, un conmutador de entrada de bomba de CA externo y un
controlador de potencia que comprende un relé de CA;
La figura 19a es una vista en perspectiva de un
dispositivo configurado de acuerdo con una realización de la
invención y destinado a utilizarse en los aviones Boeing 737/747
Classic y Airbus;
Las figuras 19b a 19d son vistas superior,
delantera e inferior, respectivamente, del dispositivo de la figura
19a;
La figura 19e es una vista en perspectiva del
dispositivo de la figura 19a con un corte que muestra componentes
que incluyen el controlador de potencia, el sistema de sensores y
una placa de circuitos impresos flexible que tiene componentes del
sistema montados en ella;
La figura 19f es una vista plana de la placa de
circuito impreso flexible de la figura 19e;
La figura 20a es una vista en perspectiva de un
dispositivo configurado de acuerdo con una realización de la
invención y destinado a utilizarse en los aviones Boeing
747-400, 757 y 767;
Las figuras 20b a 20d son vistas superior,
delantera e inferior, respectivamente, del dispositivo de la figura
20a;
La figura 20e es una vista en perspectiva del
dispositivo de la figura 20a con un corte que muestra componentes
que incluyen el controlador de potencia, el sistema de sensores y
placas de circuitos impresos que tienen componentes del sistema
montados en ellas;
La figura 21a es una vista en perspectiva de un
dispositivo configurado de acuerdo con una realización de la
invención y destinado a utilizarse en los aviones
DC-10, MD10 y MD11;
Las figuras 21b a 21b son vistas superior,
delantera e inferior, respectivamente, del dispositivo de la figura
21a;
La figura 21e es una vista en perspectiva del
dispositivo de la figura 21a con un corte que muestra componentes
que incluyen el controlador de potencia, el sistema de sensores y
una placa de circuitos impresos flexible que tiene componentes del
sistema montados en ella;
La figura 21f es una vista plana de la placa de
circuitos impresos flexible de la figura 21e.
En referencia ahora a los dibujos, que se han
proporcionados para fines de ilustración y no en sentido
limitativo, y particularmente a la figura 1, se muestra en ella un
sistema 10 para interrumpir una trayectoria de corriente 20 entre el
lado de línea 24 y el lado de carga 26 de un circuito eléctrico
tras la detección de una condición de fallo o avena de corriente
dentro del circuito eléctrico. Una condición de fallo de corriente
puede ser el resultado de una condición de desequilibrio de
corriente dentro del circuito eléctrico.
En una de sus formas más básicas, el sistema 10
incluye un suministro de potencia 30, un sistema de sensores 40, un
controlador de lógica 50 y un controlador de potencia 60. El
suministro de potencia 30 proporciona potencia al controlador de
lógica 50, al sistema de sensores 40 y al controlador de potencia
60. El controlador de potencia 60 puede ser un relé
electromecánico, ya sea una bobina de CA o una bobina de CC, o un
dispositivo de estado sólido. Los relés del tipo de bobina son
activados por un suministro de control 32 proporcionado por el
suministro de potencia. La trayectoria de retomo 34 para el
suministro de control 32 pasa a través del controlador de lógica
50. En otras realizaciones, el suministro de control 32 es
alimentado directamente al controlador de potencia 60 a través de
un conmutador externo en lugar del suministro de potencia 30.
El sistema de sensores 40 vigila la corriente
que pasa a través de la trayectoria de corriente 20 y da salida a
una o más señales de sensor 42 indicativas de condiciones de
corriente en la trayectoria de corriente. El controlador de lógica
50 recibe la una o más señales de sensor 42 desde el sistema de
sensores 40 y suprime potencia del controlador de potencia 60
cuando al menos una de las señales de sensor no satisface un
criterio establecido. El criterio establecido se describe
adicionalmente en lo que sigue, pero en general define las
condiciones de límite de desequilibrio de corriente y de
sobrecorriente aceptables dentro del circuito eléctrico. Cuando la
señal de sensor no satisface el criterio establecido, el
controlador de lógica 50 interrumpe la trayectoria de retomo 34 del
suministro de control 32. Esto hace que el controlador de potencia
60 interrumpa la trayectoria de corriente 20, suprimiendo con ello
potencia al lado de carga 26 del circuito. El controlador de lógica
50 incluye conmutadores de circuito y externo relacionados con la
indicación de fallo y verificación y reposición del sistema. Tras la
interrupción de la trayectoria de corriente 20, el controlador de
lógica 50 proporciona una indicación de fallo que puede ser un LED
iluminado o un indicador mecánico (no mostrado). Los indicadores
mecánicos son beneficiosos por el hecho de que no requieren potencia
eléctrica, de modo que si es cortada la potencia al sistema, el
fallo es indicado todavía.
El sistema 10 de la invención es adaptable para
utilizarlo en varios aviones y varios sistemas dentro de la
aviación. Por ejemplo, el sistema puede ser incorporado a uno
cualquiera de los sistemas de combustible de Boeing 737, 747, 757,
767, DC-10, MD11 y Airbus como unos medios de
vigilar el circuito de potencia que está siendo utilizado para
suministrar potencia a las bombas dentro del sistema de combustible
del avión. El sistema 10 puede también encontrar aplicación en
otros sistemas de aviación que utilicen dispositivos
electromecánicos o conmutadores de estado sólido tales como el
sistema de frenado que incluye bombas/motor hidráulicos y válvulas
de corte y el sistema de ambientación del avión que incluye luces,
ventiladores, hornos, etc. controlados por conmutadores.
La configuración descrita más adelante es un
sistema integrado de protección contra fallos de
corriente/controlador de potencia que incorpora protección contra
fallos de corriente en un relé de control de potencia y está
destinado a sustituir relés existentes del sistema de aviación. La
configuración se describe dentro del contexto de sistemas de
combustible de aviación. Sin embargo, la aplicación de estos
sistemas no está limitada a sistemas de combustible.
Cada una de las bombas dentro de un sistema de
combustible recibe normalmente su potencia de un suministro de
potencia de CA trifásico, a través de un relé electromecánico. El
propio relé es normalmente un relé de bobina de CC, aunque se puede
usar un relé de bobina de CA. Los relés de bobina de CC son los
actualmente preferidos debido a su tiempo de respuesta más rápido,
que es aproximadamente de 10- 15 milisegundos (mseg) como máximo. Un
relé típico de bobina de CA tiene un tiempo de respuesta de
aproximadamente 15-50 mseg. Sin embargo, diseños de
relés de bobina de CA que se aproximan al tiempo de respuesta del
relé de bobina de CC están siendo actualmente desarrollados en la
industria. Dependiendo del tipo de relé, activa el relé ya sea un
suministro de control de CA o un suministro de control de CC. A
veces se hace referencia a los suministros de control como entradas
de bomba. La entrada de potencia a relés es normalmente conmutable
a través de un conmutador de cabina de piloto.
El sistema de la invención está destinado a
sustituir los relés utilizados en sistemas típicos de combustible
de aviación. A este fin, el sistema puede adoptar una cualquiera de
varias configuraciones, dependiendo del tipo de relé que está siendo
usado en el sistema de aviación existente y el tipo de entrada de
bomba conmutable. Por ejemplo, el avión Boeing 757 y el
DC-10 utilizan una bobina de relé de CC y una
entrada de bomba de CA. Los aviones Boeing 737, 747 y 767 y Airbus
utilizan una bobina de relé de CC y una entrada de bomba de CC.
Para cada una de estas configuraciones de avión existentes, el
sistema incluye un relé correspondiente y los circuitos necesarios
para activar el relé. El sistema de la invención no está limitado a
estas configuraciones de sistemas de aviación existentes y es
completamente adaptable a utilizarse en varios sistemas
contemplados. Por ejemplo, el sistema puede ser configurado para
incluir un relé de CA para utilizar ya sea con uno de una entrada de
bomba de CA o de una entrada de bomba de CC. A continuación se dan
descripciones de diversas configuraciones del sistema. Para
facilitar la descripción de las configuraciones, estas se
establecen en categorías sobre la base de su tipo de relé y su tipo
de entrada de bomba.
Con referencia a la figura 2, se muestra en ella
un sistema 10 para utilizar en un sistema de combustible de
aviación que tiene una entrada 80 de bomba de CC y un relé 60 de
bobina de CC, tal como existe en el avión Boeing 737/747 Classic. El
sistema 10 incluye un suministro de potencia 30 que se deriva de
cada una de las líneas trifásicas de 115 VCA en el lado de entrada
24 del circuito eléctrico. El suministro de potencia 30 proporciona
potencia al sistema de sensores 40, al controlador de lógica 50 y al
relé 60 de CC. La entrada 80 de bomba de CC al controlador de
lógica 50 es proporcionada por un conmutador 82 de bomba de cabina
de piloto que recibe potencia de una fuente de potencia de CC del
avión.
Con referencia a las figuras 3-1
a 3-3, en una realización preferida, el suministro
de potencia es un suministro de potencia de conmutación del tipo de
retorno con dos suministros de potencia lineales U14 y U15. El
suministro de potencia U14 proporciona 7 VCC al sensor de corriente
U7 (figura 4) con el fin de obtener la máxima ganancia de salida
del sensor de corriente, mientras el suministro de potencia U15
proporciona 5 VCC al circuito de controlador de lógica (figuras
5a-1 a 5c-3). Como se explica más
adelante, el suministro de potencia proporciona también suministro
de control ya sea de 28 VCC ó 16 VCC al controlador de
potencia.
En el lado de entrada del suministro de
potencia, los diodos CR12, CR13, CR14, CR15, CR16 y CR17 forman un
puente trifásico de onda completa. Los condensadores C17 y C18
actúan como dispositivos de almacenamiento para el voltaje de pico
de aproximadamente 300 V producido por el puente. Las resistencias
R42, R43 proporcionan una función de filtrado, funcionando la
resistencia R42 y el condensador C17 como una red de RC y
funcionando la resistencia R43 y el condensador C18 como otra red
de RC de un filtro de dos polos. Las resistencias R44 y R45
proporcionan protección contra ruido que retorna de la entrada a
través de cualquiera de los diodos CR15, CR16 y CR17. Los diodos
VR2 y VR3 protegen el circuito de control U12 y el transistor Q8
contra picos de voltaje que excedan de sus respectivas capacidades
operativas, que en una configuración son de 450 V y 800 V.
El circuito de control U12 detecta el voltaje a
través del devanado primario del transformador 12 a través del
transistor Q8. La resistencia R49 y el condensador C22 filtran el
ruido que va a la entrada de detección del circuito de control U12.
Si la unidad de control U12 detecta que el voltaje de salida es
bajo, se conecta y permanece conectado o activado hasta que la
corriente a través del transformador L2 alcanza una magnitud
predeterminada. La resistencia R50 permite que la corriente que pasa
a través del transformador L2 se acumule hasta la magnitud
predeterminada. Una vez que se alcanza la magnitud predeterminada,
el dispositivo corta y es transferida energía al lado secundario
del transformador L2. En el lado secundario, el condensador C26
filtra ruido de alta frecuencia, mientras que el condensador C25
almacena la mayor parte de la energía. La energía procedente del
lado secundario del transformador L2 es entonces proporcionada a
los suministros de potencia lineales U14 y U15.
Volviendo a la figura 2, el sistema de sensores
40 incluye un sensor único que rodea las tres líneas eléctricas
trifásicas que forman la trayectoria de corriente 20. El sensor 40
determina la condición de corriente en la trayectoria de corriente
20 proporcionando una señal 42 de sensor de salida, indicativa del
equilibrio de corriente entre las líneas eléctricas.
Con referencia a la figura 4, en una
realización, el sensor 40 es un sensor de efecto Hall, tal como un
sensor de corriente lineal de efecto Hall Amploc Pro 5. En
realizaciones alternativas, el sensor 40 puede ser un transformador
de corriente o un dispositivo magneto-resistivo muy
grande (GMR: giant magneto resistive). El sensor 40 tiene una
salida de 233 mV/A cuando es operado a 10 V. La detección de fallo
de masa se realiza vigilando la corriente de la totalidad de las
tres fases con un sensor de corriente único. El sensor de corriente
40 suma algebraicamente el flujo magnético generado por las
corrientes trifásicas y produce una señal de salida 42 que es
proporcional al resultado. Puesto que las bombas de combustible de
CA de 3 fases tienen normalmente un neutro a masa, el sistema está
"cerrado", requiriendo que la corriente que va a la bomba de
combustible sea igual y opuesta a la corriente de retorno. Por lo
tanto, cuando no existe una condición de fallo de masa, el flujo
magnético medido en el sensor de corriente es nulo. Cuando ocurre
una condición de fallo de masa, la corriente fluye a masa (que no
retorna a través del sensor), interrumpiendo el sistema de circuito
cerrado y dando lugar a un desequilibrio de flujo magnético medido
en el sensor. Puesto que el desequilibrio de flujo es proporcional a
la corriente, la salida del sensor proporciona la magnitud de la
pérdida de corriente. En una realización preferida, la salida del
sensor es aproximadamente la mitad del voltaje de suministro, para
un desequilibrio no medido.
Volviendo a la figura 2, las salidas 42 de la
señal de sensor procedentes de los sistemas de sensores 40 son
recibidas por el controlador de lógica 50. El controlador de lógica
50 compara las señales de sensor 42 con un criterio establecido e
interrumpe la trayectoria de retomo 34 del suministro de potencia
32 si no se satisface el criterio. Esto suprime la señal de
activación al controlador de potencia 60 y hace que el relé de CC se
fije en una condición desconectada e interrumpa la trayectoria de
circuito 20 al lado de carga 26. El controlador de lógica 50
incluye conmutadores de circuito y externos relacionados con la
indicación de fallo y verificación y reposición del sistema, no
estando mostrados en la figura 2 estos conmutadores para preservar
la claridad de la ilustración.
Con referencia a las figuras
5a-1 a 5a-3, la salida del sensor es
introducida en el amplificador U1A, el cual ajusta la ganancia de
la señal de salida del sensor. El amplificador U1A funciona también
como un filtro de paso bajo con el fin de proteger contra la
amenaza de EMI o iluminación. Las resistencias R6, R7 y R8 fijan el
criterio establecido con el cual se compara la señal de salida del
sensor. Concretamente, las resistencias fijan los niveles de
referencia de voltaje en la clavija 6 de la U1B y la clavija 10 de
U1C de tal manera que un voltaje corresponde al voltaje de umbral
superior mientras que la otra corresponde al voltaje de umbral
inferior. Estos niveles de voltaje corresponden a su vez a los
umbrales superior e inferior de desequilibrio de corriente, que en
una realización son +1,5 A RMS y -1,5 A RMS, respectivamente.
Si el voltaje que procede del amplificador U1A
excede del voltaje de umbral superior de la clavija 6 o está por
debajo del voltaje de umbral inferior de la clavija 10, la salida
del correspondiente amplificador U1B, U1C pasa a alta, lo que sirve
como una señal de fallo. Una salida alta procedente de cualquiera
de estos amplificadores pone alta la puerta del transistor Q1, lo
que a su vez activa la salida del transistor Q2 hacia alta. La
salida del transistor Q2 pasa a través del amplificador U2A. La
salida del amplificador U2A es la entrada a la puerta lógica U10B
(figura 5b-3).
La puerta lógica U10B recibe dos entradas
adicionales. Una procedente de un circuito de suministro de control
y una procedente de un circuito de vigilancia de potencia de
sensor. Con el fin de operarla puerta lógica U10B, cada una de sus
entradas debe ser baja lógica. Con respecto al circuito de
suministro de control (figura 5b-1), el suministro
de control de CC externo pasa a través del acoplador óptico U3, el
amplificador U2B y la puerta lógica U4A. En una configuración
alternativa, el circuito de suministro de control puede ser
adaptado para recibir un suministro de control de CA externo
cambiando el valor de las resistencias R12 y R13 de 4,99 k a 49,9 k.
Cuando el suministro de control está alto, es decir, el conmutador
de piloto está conectado, la salida de U4A está baja y a la puerta
lógica U10B se le permite operar siempre que las otras entradas a
la puerta estén bajas.
Con respecto al circuito monitor o de vigilancia
de potencia de sensor (figura 5b-3), el transistor
Q7 vigila el suministro de potencia de 7VCC al sensor de corriente e
inhibe la salida del sensor de efectuar la operación del
controlador de potencia cuando el suministro de voltaje cae por
debajo de un nivel al que el sensor funciona apropiadamente. Cuando
el voltaje de suministro cae por debajo del nivel de
funcionamiento, se conecta el transistor Q7, lo cual impide a su vez
el funcionamiento de la puerta lógica U10B. El sistema, en esencia,
ignora la señal del sensor hasta que el suministro de voltaje está
en o por encima del valor predeterminado, en cuyo momento se
reanuda el funcionamiento de la puerta lógica U10A.
El controlador lógico está diseñado de manera
que, tras la elevación de potencia, el sistema se pone en una
condición de fallo durante la cual no debe suministrar potencia a
la carga. Después de que el sistema se ha elevado y estabilizado, el
sistema conmuta al modo de operación, siempre que no exista un
fallo. Durante la reposición, la señal procedente de la puerta
lógica U9A en el circuito de reposición (figura
5b-3) pasa a través de U11A y llega a un enganche
(figura 5b-4) que está constituido por puertas
lógicas U9C y U9D, poniendo el enganche en una condición de fallo
durante los primeros 60 milisegundos (ms) a 100 ms, dependiendo de
los valores de la resistencia R31 y del condensador C9 (figura
5b-3) y el tiempo de retardo del circuito supervisor
U, que es de 140 a 560 ms. El retardo más largo controla el tiempo
de reposición. Los dos métodos se utilizan debido a la limitación
de cada uno.
El enganche U9C/U9D puede ser también puesto en
una condición de fallo por una señal de fallo procedente de la
puerta lógica U10B (figura 5b-3). Un tal fallo
fijaría el enganche permanentemente. Una función de reposición es
necesaria para suprimir el fallo del enganche. Tras reponer la
elevación de potencia, existe una inhibición para el enganche
histórico. Si llega un fallo, el enganche U9C/U9D pasa a la
condición de enganche y su salida pasa a U10C (figura
5b-4). Todas las entradas tienen que estar bajas
para que U10C funcione apropiadamente. Si la salida de la puerta
lógica U9C está alta, entonces existe una condición de fallo y la
salida de la puerta U10C está baja. Una tal salida fija la puerta
del transistor Q3 (figura 5c-1) en condición baja,
lo que interrumpe la trayectoria de
suministro-a-masa de control y
desactiva el relé, es decir, abre el relé. La salida procedente de
U9C es también introducida en las puertas lógicas U5B, U5C y U5D
(figura 5c-4), lo que, a su vez, pone en activación
el LED CR6 cuando está alta la salida de la puerta lógica U9C.
Las puertas lógicas U11C y U11D (figura
5c-3), en combinación con circuitos dentro del
suministro de potencia, forman un suministro de potencia de
aparición súbita. El suministro de potencia de aparición súbita
proporciona un primer voltaje de suministro de control al relé U6
(figura 5c-1) cuando el relé está pasando desde su
posición abierta a su posición cerrada. Una vez que el relé se
cierra durante uno cierto periodo de tiempo, según se define por
los valores del condensador C13 y la resistencia R40, el suministro
de potencia proporciona un segundo voltaje, menor que el primer
voltaje, al relé U6 con el fin de mantener cerrado el relé. Esto
reduce la disipación de calor en el suministro de potencia y la
bobina de relé.
Cuando la salida de la puerta UC10 (figura
5b-4) está alta, se conecta el transistor Q3. Esto
establece la presencia del suministro de control de 28 VCC al relé,
proporcionando una trayectoria de retomo para el suministro de
control a través del transistor Q3. La presencia del suministro de
control activa el relé U6 y hace que se cierre. Al comienzo de la
orden para cerrar el relé, la salida de la puerta lógica U11D pasa
a alta y es realimentada a la puerta lógica U11C. Cuando la salida
de la puerta U11D pasa a alta, se activa o conecta el transistor Q9
(figura 3-3) en el suministro de potencia e impulsa
corriente a través de la resistencia R54, que deriva la resistencia
R52. Esto hace que el voltaje en la parte superior de la resistencia
R53 pase a 28 VCC. Cuando la resistencia R52 no está derivada, el
voltaje a través de las resistencias R52 y R53 es de
aproximadamente 16 VCC. Así, el suministro de potencia de aparición
súbita proporciona 28 VCC para cerrar el relé, es decir, para
conmutarlo desde una posición abierta a una posición cerrada, y 16
VCC para mantener el relé U6 en la posición cerrada. En un tiempo
predeterminado por la resistencia R40 y el condensador C13 (figura
5c-3), después del comienzo de la orden para cerrar
el relé, la salida de la puerta U11D pasa a baja, lo que desconecta
el Q9, volviendo el voltaje a 16 VCC.
Para dispositivos que no tienen protección de
sobrecorriente, la presente solución seria mantener el primer
voltaje hasta que se cerrara el controlador de potencia y revertir
al primer voltaje si se abre el controlador de potencia. De otro
modo, mantendría el segundo voltaje en tanto el controlador de
potencia estuviera cerrado. Con sobrecorriente esto seria aumentado
en un primer voltaje durante un primer periodo mínimo de
tiempo.
Durante una condición de fallo, la salida de la
puerta lógica UC9 (figura 5b-4) está alta. A
continuación de esta salida a través de las puertas lógicas U5B y
U5C (figura 5c-4), la salida de U5C se fija alta.
Esto hace que el transistor Q6 se conecte y se ilumine el LED CR6.
La salida alta de la puerta U5C se introduce en la puerta lógica
U10A (figura 5c-2), que funciona como un inversor, y
da salida a una baja lógica hacia la clavija 11 de la puerta U4D.
La clavija 12 de la puerta U4D está también baja. De este modo la
salida de la puerta U4D activa el transistor Q5, el cual activa a su
vez el relé de enganche U7. La clavija 3 del relé de enganche
conmuta a la clavija de contacto 2 y proporciona con ello 5 VCC a
la clavija 12 de la puerta U4D, lo que hace que la salida de la
puerta U4D pase a baja. Cuando la salida de la puerta U4D pasa a
baja, se desconecta o desactiva el transistor Q5 conservando
potencia de lógica.
Una vez en una condición de fallo o avena, puede
ser utilizado el conmutador de reposición S2 (figura
5b-1) para reponer el controlador de lógica. Cuando
se cierra el conmutador S2, la salida del amplificador U2C pasa a
alta y la salida de U4B (figura 5c-1) pasa a baja.
En la puerta U4C (figura 5c-2), ambas entradas están
bajas, de manera que la salida está alta. Una salida alta
procedente de la puerta U4C conecta el transistor Q4, el cual
activa a su vez el relé de enganche U7 para conmutar el contacto
desde las clavijas 3 y 2 a las clavijas 3 y 1. Esto hace que la
salida de la puerta U4C pase a baja y se desconecte el transistor
Q4.
El controlador de lógica incluye varios
circuitos de mantenimiento que incluyen el conmutador de reposición
S2 descrito anteriormente y el LED CR6 de indicación de fallo.
Asimismo se incluyen circuitos
presionar-para-verificar (figura
5c-1) que incluyen la bobina L1, las resistencias
R25 y R26 y el conmutador S1. La bobina está arrollada alrededor
del sensor de corriente (no mostrado) en un número suficiente de
veces de tal manera que cuando se cierra el conmutador S1, el sensor
da salida a una señal indicativa de un desequilibrio de corriente.
En una configuración, la bobina está arrollada alrededor del sensor
25 veces.
El sistema así descrito vigila la trayectoria de
corriente 20 para un desequilibrio de corriente y proporciona
protección de GFI a la carga. Sin embargo, pueden estar presentes
en el circuito condiciones de fallo de corriente no detectables por
un sensor único en el circuito eléctrico. Por ejemplo, si ocurre un
corto a través de dos cualesquiera de las tres líneas eléctricas
aguas debajo del sensor único, la suma de la corriente que pasa a
través del sensor puede ser todavía nula. De este modo no será
detectado el corto. De acuerdo con la invención, se protege contra
lo precedente incluyendo sensores de sobrecorriente como parte del
sistema de sensores.
Con referencia a la figura 6, se muestra en ella
un tal sistema 10 para utilizar en un sistema de combustible de
avión que tiene una entrada 80 de bomba de CC y un relé 60 de
bobina de CC, tal como está presente en el avión Boeing
747-400 o el Boeing 767. El sistema 10 incluye un
suministro de potencia 30 que se toma de cada una de las líneas de
tres fases de 115 VCA en el lado de entrada 24 del circuito
eléctrico. El suministro de potencia 30 proporciona potencia a cada
sensor dentro del sistema de sensores 40, el controlador de lógica
50 y el relé 60 de CC.
El suministro de potencia es un suministro de
potencia de conmutación del tipo de retomo, cuyas configuración y
operación son similares a las anteriormente descritas con
referencia a las figuras 3-1 a 3-3.
El suministro de potencia incluye dos suministros de potencia
lineales U14, U15. El suministro de potencia U14 proporciona 7 VCC a
cada una de los sensores de corriente en el sistema de sensores,
mientras que el suministro de potencia U15 proporciona 5 VCC a los
circuitos del controlador de lógica. El suministro de potencia
funciona también como un suministro de potencia de aparición
súbita, el cual proporciona suministro de control de 28 VCC o 16 VCC
al relé de CC. La entrada 80 de CC de la bomba al controlador de
lógica 50 es proporcionada por un conmutador de bomba 82 de cabina
de piloto que recibe potencia de una fuente de potencia de CC del
avión. Un esquema detallado de un suministro de potencia ejemplar
es proporcionado en las figuras 7-1 a
7-3.
El sistema de sensores 40 incluye un sensor
único 44 de desequilibrio que rodea a las tres líneas eléctricas
trifásicas que forman la trayectoria de corriente 20. El sistema de
sensores 40 incluye también tres sensores de sobrecorriente 46. Cada
uno de los sensores de sobrecorriente 46 rodea a una de las tres
líneas eléctricas que forman la trayectoria de corriente 20. Tanto
el sensor de desequilibrio 44 como el sensor de sobrecorriente 46
pueden ser sensores de efecto Hall, tales como los anteriormente
descritos con referencia a la figura 4. El sensor de desequilibrio
44 suma algebraicamente el flujo magnético generado por las
corrientes trifásicas a través de líneas eléctricas trifásicas y
produce una señal de salida 42 que es proporcional al resultado.
Cada uno de los sensores de sobrecorriente 46 da salida a una señal
48 indicativa de la cantidad de corriente que pasa a través de su
línea eléctrica asociada. En una configuración alternativa, los
sensores 44, 46 pueden ser también un transformador de corriente o
un sensor de GMR.
Con referencia continuada a la figura 6, las
señales 42, 48 procedentes del sensor de desequilibrio 44 y de los
sensores de sobrecorriente 46 son proporcionadas al controlador de
lógica 50, donde son comparadas con respectivos criterios
previamente establecidos. Con respecto al sensor de desequilibrio
44, el criterio es similar al previamente descrito con referencia a
la figura 2, a saber, -1,5 A RMS a + 1,5 A RMS. Con respecto a los
sensores de sobrecorriente 46, el criterio es una función de la
carga eléctrica conectada al lado de carga 26 del circuito. En una
realización, el umbral es 1,25 x la corriente de funcionamiento de
la carga. En una realización preferida, la lógica es ejecutada en
equipo físico (hardware). Alternativamente, la lógica puede ser
proporcionada por soporte lógico inalterable (firmware) programable.
En cualquier caso, la lógica es tal que si cualquiera de las
señales de sensor 42, 48 no satisface el criterio previamente
establecido, la trayectoria de retomo 34 del suministro de control
32 se interrumpe. Esto suprime la señal de activación al controlador
de potencia 60 y hace que el relé de CC se enganche o fije a una
condición desconectada e interrumpa la trayectoria de corriente 20
al lado de carga 26.
En una realización preferida, el sistema está
configurado para proporcionar un criterio de umbral de dos tercios
para detectar condiciones de fallo de sobrecorriente. Un criterio
es aplicable durante operación normal de la carga, mientras que el
otro es aplicable durante operación de activación de la potencia de
la carga. El umbral de sobrecorriente para cada uno es diferente.
En funcionamiento normal, el relé de CC está cerrado y están siendo
proporcionados 115 VCA al motor de la bomba que tiene una corriente
de operación de estado estable asociada. Durante el funcionamiento
normal, el sistema detecta la condición de sobrecorriente usando un
umbral basado en la corriente de operación de estado estable. Por
ejemplo, si la corriente de operación de estado estable del motor
es de 5 A, el umbral establecido es de 1,25 x 5 A RMS.
En operación de arranque, la carga está
desconectada y la potencia es entonces aplicada cerrando el relé de
CC. Durante la operación de arranque, el sistema detecta la
condición de sobrecorriente usando un umbral establecido basado en
la corriente de arranque de la carga. Por ejemplo, si la corriente
de arranque es de 20 A, el umbral establecido es de 1,25 x 20 A
RMS. Este sistema usa este umbral de arranque durante un cierto
periodo de tiempo, es decir, el periodo de arranque, antes de
conmutar al umbral normal. La duración del periodo de arranque está
basada en el tiempo que toma para que la carga adquiera potencia y
se estabilice y puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 80 ms.
De este modo, si el sistema detecta una corriente por encima del
umbral de arranque durante el periodo de tiempo de arranque, el relé
es abierto y la potencia es suprimida de la carga. Un beneficio del
sistema de umbral de dos tercios así descrito es que impide
desconexiones molestas durante el arranque de la carga y permite la
estrecha vigilancia durante la operación normal.
Con referencia a las figuras
8a-1 a 8c-4, los circuitos de
control de sensores del controlador de lógica son similares a los
previamente descritos con referencia a las figuras
5a-1 a 5c-4. La salida del sensor de
desequilibrio es introducida en el amplificador U1A (figura
8a-1), que ajusta la ganancia de la señal de salida
del sensor. Las resistencias R6, R7 y R8 (figura
8a-2) fijan el criterio establecido con el que se ha
de comparar la señal de salida del sensor. Concretamente, las
resistencias fijan los niveles de referencia de voltaje en la
clavija 6 de U1B y la clavija 10 de U1C de tal manera que un
voltaje corresponda al voltaje de umbral superior mientras que el
otro corresponda al voltaje de umbral inferior. Estos niveles de
voltaje corresponden a su vez a los umbrales de desequilibrio de
corriente superior e inferior, los cuales, en una realización, son
+1,5 A RMS y -1,5 A RMS, respectivamente.
Si el voltaje que llega del amplificador U1A
excede del voltaje de umbral superior de la clavija 6 o está por
debajo del voltaje de umbral inferior de la clavija 10, la salida
del correspondiente amplificador U1B, U1C pasa a alta. Una salida
alta desde cualquiera de estos amplificadores pone baja la puerta
del transistor Q2 (figura 8a-4), lo que activa, a
su vez, a alta la salida del transistor Q4. La salida del transistor
Q3 pasa a través del amplificador U4D. La salida del amplificador
U4D es introducida en la puerta lógica U8.
Cada una de las salidas del sensor de
sobrecorriente es introducidas en un amplificador U2A, U3A, U4A
(figuras 8a-1 y 8a-3), el cual
ajusta la ganancia de la señal de salida del sensor. Cada salida de
amplificador es introducida en un par de comparadores U2B/U2C,
U3B/U3C, U4B/U4C (figuras 8a-2 y
8a-4), que funcionan como detectores de
sobrecorriente para cada una de las líneas A, B y C de la
trayectoria de corriente trifásica.
Como se ha mencionado anteriormente, el
controlador de lógica está configurado para proporcionar un umbral
de arranque y un umbral normal para los detectores de
sobrecorriente. Estos umbrales son fijados por resistencias R76 y
R77. Durante la operación normal, el componente U5A (figura
8a-3) está conectado, poniendo en cortocircuito la
resistencia R77 (figura 8a-4). El voltaje
desarrollado a través de la resistencia R76 es pequeño, fijando así
el umbral de sobrecorriente en el valor de umbral normal. En una
configuración, R76 es 24,3 k y el valor de umbral normal es de 15
A. Si uno cualquiera de los amplificadores de sobrecorriente U2A,
U3A, U4A da salida a una señal que tenga un voltaje mayor que el
voltaje correspondiente al valor de umbral normal, la salida del
detector de sobrecorriente asociado con el amplificador pasa a
alta. Una salida alta desde cualquiera de estos detectores de
sobrecorriente lleva a baja la puerta del transistor Q2, lo que a su
vez impulsa a alta la salida del transistor Q3. La salida del
transistor Q2 pasa a través del amplificador U4D. La salida del
amplificador U4D es introducida en la puerta lógica U8.
Durante la operación de arranque, el componente
U5A está desconectado y el voltaje desarrollado a través de las
resistencias R76 y R77 es mayor, fijando así el umbral de
sobrecorriente al valor de arranque. En una configuración, la
resistencia R76 es 24,3 k y la resistencia R77 es 127 k y el valor
de umbral de arranque es 60 A. La operación de conexión/desconexión
del componente U5A está vinculada a la operación del suministro de
potencia de aparición súbita descrita anteriormente a través de los
transistores Q1 y Q9 (figuras 8a-3 y
7-3). La duración del tiempo para la operación de
arranque, es decir, el tiempo durante el cual el componente U5A está
desconectado, está determinada por el condensador C53 (figura
8c-3) y la resistencia R111. Por ejemplo, con un
condensador C53 de un microfaradio y una resistencia R111 de 100 K,
el tiempo de arranque es de aproximadamente 70 ms.
El resto de los circuitos del controlador de
lógica, como se muestra en las figuras 8b-1 a
8c-4, es similar al anteriormente descrito con
referencia a las figuras 5b-1 a
5c-4. Aunque no se muestra en el esquema, el
controlador de lógica incluye varios circuitos de mantenimiento que
incluyen un conmutador de reposición y un conmutador de
presión-para-verificar similar a los
descritos anteriormente con referencia a las figuras
5b-1 a 5c-1.
Con referencia a la figura 9, se muestra en ella
un sistema para utilizar en un sistema de combustible de avión que
tiene una entrada 80 de bomba de CA y un relé 60 de bobina de CC,
tal como existe en el avión Boeing 757. El sistema incluye un
suministro de potencia 30 que se toma de cada una de las líneas
trifásicas de 115 VCA en el lado de entrada 24 del circuito
eléctrico. El suministro de potencia 30 proporciona potencia al
sistema de sensores 40, al controlador de lógica 50 y al relé 60 de
CC. La entrada 80 de bomba de CA al controlador de lógica 50 es
proporcionada por un conmutador 82 de bomba de cabina de piloto,
que se toma de una de las líneas trifásicas.
Con referencia a las figuras 10a y 10b, el
suministro de potencia incluye un suministro de 10 V (figura 10a) y
un suministro de 20 V (figura 10b). El suministro de potencia
incluye diodos CR1, CR2, CR3, CR4, CR5 y CR6 que forman un puente
trifásico de onda completa. El condensador C1 actúa como el
dispositivo de almacenamiento para el voltaje de pico de 281 V
producido por el puente. Los reguladores son una configuración de
tipo nasa con la estructura anormal de tener el inductor en el lado
inferior. Esto es aceptable debido a que el circuito no tiene que
ser referenciado a masa de tierra. De hecho, la masa eléctrica a
bordo es de aproximadamente 270 V y 260 V por encima de masa de
tierra para los suministros de 10 V y 20 V, respectivamente.
Preferiblemente, el conmutador opera de un modo
no convencional. Si se detecta que un voltaje de salida es bajo, el
controlador correspondiente se conecta y permanece conectado hasta
que la corriente a través del inductor L1 ó L1A alcanza una
magnitud predeterminada. De otro modo el ciclo omitido. La energía
es almacenada en el inductor L1 ó L1A y transferida al condensador
de salida C3 ó C3A a través del diodo CR7 ó CR7A. La regulación
apropiada está determinada por diodo Zener VR1 ó VR1A y
opto-acoplador U2 ó U2A. El condensador C2 ó C2A
sirve para almacenar una pequeña cantidad de energía que usa cada
regulador respectivo para operar sus circuitos internos.
Volviendo a la figura 9, el sistema de sensores
40 incluye un sensor único que rodea las tres líneas eléctricas
trifásicas que forman la trayectoria de corriente 20. El sensor 40
determina la condición de corriente en la trayectoria de corriente
20 proporcionando una señal 42 de sensor de salida indicativa del
equilibrio de corriente entre las líneas eléctricas.
Con referencia a la figura 11, en una
realización, el sensor 40 es un sensor de efecto Hall, tal como un
sensor de corriente lineal de efecto Hall Amploc Pro 5. En
realizaciones alternativas, el sensor 40 puede ser un transformador
de corriente o un dispositivo magneto-resistivo muy
grande (GMR). El sensor 40 tiene una salida de 233 mV/A cuando
opera a 10V. La detección de fallo de masa se realiza vigilando la
corriente de las tres fases con el sensor de corriente único. El
sensor de corriente 40 suma algebraicamente el flujo magnético
generado por las corrientes trifásicas y produce una señal de
salida 42 que es proporcional al resultado. Puesto que las bombas
de combustible de CA de 3 fases tienen típicamente un neutro no
puesto a masa, el sistema es "cerrado", requiriendo que la
corriente que va a la bomba de combustible sea igual y opuesta a la
corriente de retorno. Por lo tanto, cuando no existe una condición
de fallo de masa, el flujo magnético medido en el sensor de
corriente es nulo. Cuando ocurre una condición de fallo de masa, la
corriente fluye hacia masa (que no retorna a través del sensor),
interrumpiendo el sistema en bucle cerrado y dando lugar a un
desequilibrio de flujo magnético medido en el sensor. Puesto que el
desequilibrio de flujo es proporcional a la corriente, la salida
del sensor proporciona la magnitud de la pérdida de corriente. En
una realización preferida, la salida del sensor es aproximadamente
la mitad del voltaje de suministro, para desequilibrio no
medido.
Volviendo a la figura 9, la salida 42 de señal
de sensor procedente del sistema de sensores 40 es recibida por el
controlador de lógica 50. El controlador de lógica 50 compara las
señales de sensor 42 con un criterio establecido e interrumpe la
trayectoria de retorno 34 del suministro de potencia 32 al
controlador de potencia si no se satisface el criterio. Esto
suprime la señal de activación al controlador de potencia y hace que
el relé de CC se enganche en una condición desconectada y se
interrumpa la trayectoria de corriente 20 al lado de carga 26.
Con referencia a las figuras
12-1 y 12-2, en una realización
preferida, la salida del sensor es aproximadamente la mitad del
voltaje de suministro, para desequilibrio no medido. El
amplificador U3A amplifica la señal en un factor de 10. La ganancia
es fijada por la relación de las resistencias R5 y R3. El punto de
3db es donde la reactancia del condensador C4 es igual a la
resistencia de R5. Esto ocurre a 3386 Hz. Las resistencias R1, R2 y
R4 polarizan el amplificador y han sido seleccionadas de manera que
se requiere un valor máximo de 1 meg, para resistencia R4, para
ajustar la salida del amplificador a medio suministro con el sensor
y su salida alta especificada en el peor caso. Se consigue
fácilmente calibración para salida baja del sensor en el peor
caso.
Los amplificadores U3B y U3C, y las resistencias
R6, R7 y R8 son fijados para detectar un desequilibrio de corriente
fuera de los umbrales de corriente superior e inferior, los cuales,
en una realización, son +1,5 A RMS y -1,5 A RMS, respectivamente.
Una salida alta del amplificador U3B ó U3C indica que existe un
desequilibrio que rebasa los umbrales de corriente. La puerta U4A da
paso en función "O" a las salidas de los amplificadores U3B y
U3C. Un 0 lógico en su salida indica que está presente una u otra
condición de fallo. Pueden ser manejadas entradas simultáneas de
desequilibrio, pero no son físicamente posibles, ya que no puede
existir un desequilibrio positivo al mismo tiempo que un
desequilibrio negativo.
Si existe una condición de fallo, pasa a través
de la puerta U5A que presenta un 1 lógico al circuito de enganche
compuesto de puertas U4B y U4C. Un 1 lógico, en la clavija 5,
fuerza a pasar a baja a la clavija 4, desconectando el transistor
Q1, lo que interrumpe la trayectoria de retomo del suministro de
potencia al relé de CC, suprimiendo con ello efectivamente la señal
de activación al relé de CC, haciendo que este se abra e interrumpa
la trayectoria de corriente 20 al lado de carga 26. La clavija 9,
la otra entrada al enganche, está normalmente en 0 lógico. Esto hace
que la clavija 10 pase a alta, fijando el enganche presentando un 1
lógico a la clavija 6.
En una realización preferida, la secuencia de
aplicación de potencia inicializa la sección de control de potencia
al modo de no-operación. Esto se consigue
presentando un 0 lógico a la espiga 2 de la puerta U5A para imitar
una condición de desequilibrio de corriente. El impulso de
reposición de aplicación de potencia, creado por la puerta U5B, la
resistencia R13, el condensador C5 y el diodo CR8 es normalmente de
7 useg. La reposición está determinada por el tiempo que toma para
cargar el condensador C5 a través de la resistencia R13 al umbral
fijado por la puerta U5B. El diodo CR8 proporciona una reposición
rápida.
Con referencia a la figura 13, el sistema de la
figura 9 puede ser modificado para incluir un sistema de sensores
40 que tenga sensores de sobrecorriente 46 para vigilar la
corriente de fase-a-fase. La
configuración de un tal sistema es similar a la anteriormente
descrita con referencia a la figura 6.
Con referencia a la figura 14, se muestra en
ella un sistema para usar en un sistema de combustible de aviación
que tiene una entrada de CA a la bomba y un relé 60 de bobina de
CA. El sistema incluye un suministro de potencia 30 que se toma de
cada una de las líneas trifásicas de 115 VCA en el lado de entrada
24 del circuito eléctrico. El suministro de potencia 30 proporciona
potencia al sistema de sensores 40 y al controlador de lógica 50.
La entrada 80 de CA a la bomba para el relé 60 es proporcionada por
un conmutador de bomba 82 de cabina de piloto que se deriva de una
de las tres líneas trifásicas.
Con referencia a la figura 15, en una
realización del suministro de potencia 30, los diodos CR1, CR2,
CR3, CR4, CR5 y CR6 forman un puente trifásico de onda completa. El
condensador C1 actúa como el dispositivo de almacenamiento para el
voltaje de pico de 281 V producido por el puente. El regulador es
preferiblemente una configuración del tipo de nasa con la
estructura anormal de tener el inductor en el lado inferior. Esto
es aceptable debido a que el circuito no tiene que ser referenciado
a masa de tierra. De hecho, la masa eléctrica a bordo es de
aproximadamente 270 V por encima de masa de tierra.
Preferiblemente, el conmutador opera de un modo
no convencional. Si detecta que el voltaje de salida es bajo, se
conecta hasta que la corriente a través del inductor L1 alcanza una
magnitud predeterminada. De otro modo, el ciclo es omitido. La
energía es almacenada en el inductor L1 y transferida al
condensador de salida C3 a través del diodo CR7. La regulación
apropiada está determinada por el diodo Zener VR1 y el
opto-acoplador U2. El condensador C2 sirve para
almacenar una pequeña cantidad de energía que utiliza el regulador
para operar sus circuitos internos.
Volviendo a la figura 14, el sistema de sensores
40 incluye un sensor único que rodea a las tres líneas eléctricas
trifásicas que forman la trayectoria de corriente 20. El sensor 40
determina la condición de corriente en la trayectoria de corriente
20 proporcionando una señal 42 de salida de sensor, indicativa de
equilibrio de corriente entre las líneas eléctricas.
Con referencia a la figura 16, en una
realización, el sensor 40 es un sensor de efecto Hall, tal como un
sensor de corriente lineal de efecto Hall Amploc Pro 5. En
realizaciones alternativas, el sensor 40 puede ser un transformador
de corriente o un dispositivo magneto-resistivo muy
grande (GMR). El sensor 40 tiene una salida de 233 mV/A cuando es
operado a 10 V. La detección de fallo de masa se consigue vigilando
la corriente en las tres fases con el sensor de corriente único 40.
El sensor de corriente 40 suma algebraicamente el flujo magnético
generado por las corrientes trifásicas y produce una señal de
salida 42 que es proporcional al resultado. Puesto que las bombas
de combustible de CA trifásica tienen normalmente un neutro no
puesto a masa, el sistema está "cerrado", requiriendo que la
corriente que va a la bomba de combustible sea igual y opuesta a la
corriente de retorno. Por lo tanto, cuando no existe una condición
de fallo de masa, es nulo el flujo magnético medido en el sensor 40.
Cuando ocurre una condición de fallo de masa, la corriente fluye a
masa (la cual no regresa a través del sensor), interrumpiendo el
sistema en bucle cerrado y dando lugar a un desequilibrio de flujo
magnético medido en el sensor 40. Puesto que el desequilibrio de
flujo es proporcional a la corriente, la salida del sensor 40
proporciona la magnitud de la pérdida de corriente. En una
realización preferida, la salida del sensor 40 es de
aproximadamente la mitad del voltaje de suministro, para
desequilibrio no medido.
Volviendo a la figura 14, la salida 42 de la
señal de sensor procedente del sistema de sensores 40 es recibida
por el controlador de lógica 50. El controlador de lógica 50
compara la señal de sensor 40 con un criterio establecido e
interrumpe la trayectoria de retorno 34 del suministro de potencia
32 al controlador de potencia si no se satisface el criterio.
Con referencia a las figuras
17-1, 17-2, el amplificador U3A del
controlador de lógica 50 recibe la señal de sensor 42 y amplifica
la señal en un factor de 10. La ganancia es fijada por la relación
de las resistencias R5 y R3. El punto de 3 db es donde la
reactancia del condensador C4 es igual a la resistencia de R5. Esto
ocurre a 3386 Hz. Las resistencias R1, R2 y R4 polarizan el
amplificador y han sido seleccionadas de manera que se requiere un
valor máximo de 1 meg, para la resistencia R4, para ajustar la
salida del amplificador a medio suministro con el sensor en su
salida alta especificada del peor caso. Se consigue fácilmente la
calibración para la salida baja en el peor caso del sensor.
Los amplificadores U3B y U3C y las resistencias
R6, R7 y R8 son fijados para detectar un desequilibrio de corriente
fuera de los umbrales de corriente superior e inferior, los cuales,
en una realización, son +1,5 A RMS y -1,5 A RMS, respectivamente.
Una salida alta del amplificador U3B ó U3C indica que existe un
desequilibrio en exceso del umbral de 1,5 A RMS. IC U4A da paso en
función "O" a las salidas de los amplificadores U3B y U3C. Un
O lógico en su salida indica que existe una u otra condición de
fallo. Pueden ser manejadas entradas de desequilibrio simultáneas,
pero no son físicamente posibles, ya que no puede existir un
desequilibrio positivo al mismo tiempo que un desequilibrio
negativo.
Si existe una condición de fallo, pasa a través
de IC USA, que presenta un 1 lógico al enganche compuesto de ICs
U4B y U4C. Un 1 lógico, en la clavija 5, fuerza a estado bajo a la
salida de la clavija 4, desconectando el transistor Q1, el cual
interrumpe la trayectoria de retomo 34 del suministro de control 32
al controlador de potencia 60, suprimiendo con ello la señal de
activación al controlador de potencia y haciendo que el relé de CA
se enganche en una condición desconectada, es decir abierta, e
interrumpa la trayectoria de corriente 20 al lado de carga 26. La
clavija 9, la otra entrada al enganche, está normalmente en 0
lógico. Esto hace que la clavija 10 pase a alta, fijando el
enganche presentando un 1 lógico a la espiga 6.
En una realización preferida, la secuencia de
corriente ascendente inicializa la sección de control de potencia
al modo de no-operación. Esto se consigue
presentando un 0 lógico a la clavija 2 de IC USA para imitar una
condición de desequilibrio de corriente. El impulso de reposición
de aplicación de potencia creado por IC U5B, la resistencia R13, el
condensador C5 y el diodo CR8 es normalmente de 7 useg. La
reposición está determinada por el tiempo que toma para cargar el
condensador C5 a través de la resistencia R13 hasta el umbral
fijado por IC USB. El diodo CR8 proporciona una reposición
rápida.
Con referencia a la figura 18, el sistema de la
figura 9 puede ser modificado para incluir un sistema de sensores
40 que tenga sensores de sobrecorriente 46 para vigilar la
corriente de fase-a-fase. La
configuración de tal sistema es similar al previamente descrito con
referencia a la figura 6.
La mayoría de los aviones actualmente en
servicio utilizan disyuntores de circuito con las limitaciones
anteriormente descritas. Las realizaciones descritas se alojan en un
alojamiento con medios de conectador para conectar al lado de línea
y al lado de carga del circuito eléctrico. El alojamiento contiene
al menos el suministro de potencia, el sensor y el controlador de
lógica. Es también deseable poder empaquetar la invención en una
forma que permita la fácil incorporación a aviones existentes, a
aviones recién construidos y a nuevos diseños de aviones, llevando
así los beneficios de la invención a una amplia gama de
aplicaciones. Por lo tanto, en realizaciones preferidas de la
invención, los elementos electrónicos y electromecánicos del sistema
están alojados dentro de un alojamiento que tiene un factor de
forma similar a los controladores de potencia existentes. El
sistema se conecta con el circuito que se ha de vigilar y controlar
a través del conectador eléctrico del controlador de potencia
existente e impulsa potencia desde el circuito que se ha de
mantener. Aunque hay numerosos factores de forma que pueden
comunicar protección adicional a la protección proporcionada por
tales disyuntores de circuito, variantes del interruptor de fallo
de corriente integrado están basadas en: un relé y un circuito
interruptor de fallo de corriente, o un dispositivo de conmutación
de estado sólido y un circuito interruptor de fallo de corriente.
El interruptor de fallo de corriente integrado es diseñado bajo
demanda para instalaciones de aviación específicas. La adaptación y
la forma son ejecutadas para acomodarse a instalaciones de relé
específicas en el avión.
Con referencia a las figuras
19a-19d, algunos de los sistemas de protección
contra fallos de corriente/controladores de potencia integrados,
descritos anteriormente, pueden ser configurados para cumplir con
el factor de forma de alojamientos 90 de controladores de potencia
existentes, usados en los aviones Boeing 737 Classic, 747 Classic y
Airbus. Tales alojamientos 90 incluyen normalmente una porción de
conectador 92, una brida de montaje 94 y una cubierta 96. Las
dimensiones aproximadas del alojamiento 90 son como sigue:
aproximadamente 6,73 cm desde la parte superior 98 a la parte
inferior 100, aproximadamente 3,81 cm de ancho a lo largo de sus
lados 102 y aproximadamente 5,08 cm desde el lado delantero 104 de
la brida de montaje 94 al lado trasero 106 de la brida de
montaje.
La porción de conectador 92 incluye medios de
conectador eléctrico tales como un bloque de terminales o una placa
de conectadores 108, normalmente con ocho conectadores eléctricos
del tipo de tomillo A1, A2, X1, B1, B2, C1, C2 y X2, aunque son
también apropiados otros tipos convencionales de conectadores de
cable. Con referencia a la figura 19d, las clavijas Al y A2
acomodan una primera línea A y carga A, las clavijas B1 y B2
acomodan una segunda línea B y carga B, y las clavijas C1 y C2
acomodan una tercera línea C y carga C.
Con referencia a las figuras 19c y 19f, los
circuitos que forman el suministro de potencia 30, el sistema de
sensores 40, el controlador de lógica 50 y el controlador de
potencia 60 están montados en una placa de circuito flexible 110. La
placa de circuito flexible 110 incluye porciones de placa de
circuito rígida 112 unidas conjuntamente por porciones flexibles
114. La placa de circuito 110 está plegada a una forma rectangular
que ajusta dentro de la cubierta 96 de alojamiento como se muestra
en la figura 19e. El uso de la placa de circuito flexible permite
que los circuitos del sistema ajusten dentro de un alojamiento que
tiene el mismo factor de forma que la parte que se está
sustituyendo. Un indicador de fallo 116 y botones de Reposición y
Verificación están situados en el exterior de la parte superior de
la cubierta.
Con referencia a las figuras
20a-20f, algunos de los controladores integrados de
protección contra fallos/potencia descritos anteriormente pueden ser
configurados para cumplir con el factor de forma de alojamientos
120 de controladores de potencia existentes utilizados en los
aviones Boeing 747-400, 757 y 767. Tales
alojamientos 120 incluyen normalmente una porción de conectador
122, una brida de montaje 124 y una cubierta 126. Las dimensiones
aproximadas del alojamiento 120 son como sigue: aproximadamente
8,33 cm desde la parte superior 128 a la parte inferior 130,
aproximadamente 3,89 cm de ancho a lo largo de sus lados cortos 132
y aproximadamente 6,38 cm a lo largo de sus lados largos 134.
La porción de conectador 122 incluye medios de
conectador eléctrico tales como un bloque de terminales o placa de
conectadores 136, normalmente con ocho conectadores eléctricos A1,
A2, X1, B1, B2, C1, C2 y X2 del tipo de tornillo, aunque pueden ser
también apropiados otros tipos convencionales de conectadores de
cables. Con referencia a la figura 20d, los conectadores A1 y A2
acomodan una primera línea A y carga A, los conectadores B1 y B2
acomodan una segunda línea B y carga B, y los conectadores C1 y C2
acomodan una tercera línea C y carga C.
Con referencia a la figura 20e, los circuitos
que forman el suministro de potencia 30 y el controlador de lógica
50 están montados en dos placas de circuito 138, 140 que están
situadas por encima del sistema de sensores 40 y del controlador de
potencia 60. Un indicador de fallo 142 y botones de Reposición y
Verificación están situados en el exterior de la parte superior de
la cubierta.
Con referencia a las figuras
21a-21d, algunos de los controladores de protección
contra fallos de corriente/potencia integrados, descritos
anteriormente, pueden ser configurados para cumplir con el factor
de forma de alojamientos 150 de controladores de potencia
existentes utilizados en el avión DC-10. Tales
alojamientos 150 incluyen normalmente una porción de conexión 152,
una brida de montaje 154 y una cubierta 156. Las dimensiones
aproximadas del alojamiento 150 son como sigue: aproximadamente
8,26 cm desde la parte superior 158 a la parte inferior 160 y
aproximadamente 6,35 de ancho a lo largo de sus lados 162.
La porción de conectador 152 incluye medios de
conectador eléctrico tales como un bloque de terminales o placa de
conectadores 164, normalmente con ocho conectadores eléctricos A1,
A2, X1, B1, B2, C1, C2 y X2 del tipo de tomillo, aunque pueden ser
también apropiados otros tipos convencionales de conectadores de
cables.
Con referencia a las figuras 21e y 21f, los
circuitos que forman el suministro de potencia 30 y el controlador
de lógica 50 están montados en una placa de circuitos flexible 166.
La placa de circuitos flexible 166 incluye porciones de placa de
circuitos rígida 168 unidas conjuntamente por porciones flexibles
170. La placa de circuitos 166 está plegada a una forma rectangular
que ajusta dentro de la cubierta de alojamiento 156. Los circuitos
del sistema de mantenimiento están situados cerca de la parte
superior de la cubierta y forman interfaz con un indicador de fallo
172 y botones de Reposición y Verificación situados en el exterior
de la parte superior de la cubierta.
Claims (17)
1. Un interruptor de detección de desequilibrio
de corriente y de circuito aplicable a aviación, para interrumpir
un circuito eléctrico a una carga eléctrica, teniendo el circuito
eléctrico un lado de línea (24) y un lado de carga (26),
comprendiendo dicho interruptor:
un alojamiento (90) que tiene medios de
conectador eléctrico (92) para conectar al lado de la línea y al
lado de carga del circuito eléctrico;
un suministro de potencia (30) dispuesto en el
alojamiento (90);
un sensor (40) dispuesto en el alojamiento (90)
para detectar un desequilibrio de corriente en el circuito
eléctrico y para proporcionar una señal de sensor que indica la
existencia de un desequilibrio de corriente dentro del circuito
eléctrico sobre la base de dicha detección del citado desequilibrio
de corriente;
un controlador de potencia (60) operable para
suprimir potencia del lado de la línea desde el lado de la carga
del circuito eléctrico;
un controlador de lógica (50) dispuesto en el
alojamiento (90) y configurado para ser activado por el suministro
de potencia, para recibir la señal de sensor procedente del sensor
(40), para comparar la señal del sensor con un intervalo
predeterminado de operación aceptable para el circuito eléctrico y
para proporcionar una señal de fallo para operar el controlador de
potencia (60) con el fin de suprimir dicha potencia cuando la señal
del sensor excede de dicho intervalo predeterminado;
caracterizado porque
el interruptor de circuito está configurado para
operar adicionalmente como un relé de control de potencia;
estando el circuito interruptor destinado a
recibir una señal de control de relé conmutable externa y estando
el controlador de lógica (50) configurado para operar dicho
controlador de potencia (60) para aplicar dicha potencia del lado
de la línea a dicho lado de la carga en ausencia de dicha señal de
fallo cuando está presente dicha señal de control de relé
conmutable externa.
2. El interruptor de la reivindicación 1, en el
que el suministro de potencia (30) está conectado eléctricamente al
lado de la línea de la trayectoria de corriente.
3. El interruptor de la reivindicación 1 o la 2,
en el que el sensor (40) comprende uno cualquiera de entre un
sensor de efecto Hall, un transformador de corriente y un sensor
magneto-resistivo muy grande.
4. El interruptor de cualquier reivindicación
precedente, en el que el controlador de potencia (60) comprende un
relé de CC.
5. El interruptor de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el controlador de potencia (60)
comprende un relé de CA.
6. El interruptor de cualquier reivindicación
precedente, en el que el sensor (40) está configurado para ser
accionado por el suministro de potencia (30) y el controlador de
lógica (50) está además destinado a vigilar el nivel de voltaje de
la potencia proporcionada al sensor (40) por el suministro de
potencia (30) y a ignorar la señal del sensor cuando el nivel de
voltaje al sensor (40) es menor que un valor predeterminado.
7. El interruptor de cualquier reivindicación
precedente, que comprende además circuitos de verificación
destinados a hacer que el sensor (40) emita una señal de sensor que
exceda de dicho intervalo predeterminado.
8. El interruptor de la reivindicación 7, en el
que los circuitos de verificación comprenden:
una bobina que tiene una pluralidad de vueltas
arrolladas alrededor del sensor (40), teniendo la bobina un primer
extremo y un segundo extremo; y
un conmutador de verificación que tiene una
posición abierta y una posición cerrada y destinado, cuando está en
la posición cerrada, a establecer un potencial de voltaje a través
de los extremos primero y segundo suficiente para hacer que el
sensor (40) dé salida a una señal de sensor que exceda de dicho
intervalo predeterminado y, cuando está en la posición abierta,
suprimir el potencial de voltaje a través de los extremos primera y
segundo.
9. El interruptor de la reivindicación 1, que
comprende además una placa de cableado impreso flexible situada
alrededor de una porción del controlador de potencia, en el que los
circuitos que comprenden al menos uno de entre el suministro de
potencia, el sensor y el controlador de lógica, están montados en
la placa.
10. El interruptor de la reivindicación 1, que
comprende además un diodo de emisión de luz que forma interfaz con
el controlador de lógica, situado al exterior del alojamiento y
destinado a iluminar cuando la señal de sensor excede de dicho
intervalo predeterminado.
11. El interruptor de la reivindicación 1, que
comprende además un indicador mecánico que tiene primera y segunda
posiciones, que forma interfaz con el controlador de lógica y
situado al exterior del alojamiento y destinado a cambiar las
posiciones cuando la señal de sensor excede de dicho intervalo
predeterminado.
12. El interruptor de la reivindicación 1, en el
que el controlador de potencia (60) tiene una posición abierta y
una posición cerrada y está destinado a conmutar desde la posición
abierta a la posición cerrada en respuesta a un primer suministro
de control y a mantener la posición cerrada en respuesta a un
segundo suministro de control; y
el suministro de potencia (30) está
destinado:
cuando el controlador de potencia está abierto,
a dar salida al primer suministro de control que tiene un primer
voltaje durante un primer periodo de tiempo; y
después del primer periodo de tiempo, a dar
salida al segundo suministro de control que tiene un segundo
voltaje suficiente para mantener el controlador de potencia en la
posición cerrada, en el que el segundo voltaje es menor que el
primer voltaje.
13. El interruptor de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el alojamiento (90) tiene
una envuelta compatible con la de los controladores de potencia
existentes para el avión y que utiliza las mismas configuraciones
de vigilancia.
14. El interruptor de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que los medios de conectador
eléctrico (92) comprenden una placa de conectadores eléctricos en
el alojamiento (90), conectada al lado de línea y al lado de carga
del circuito eléctrico que está siendo vigilado.
15. El interruptor de la reivindicación 14, en
el que dicha placa de conectadores eléctricos comprende un primer
par de conectadores que acomodan una primera línea de carga, un
segundo par de conectadores que acomoda una segunda línea de carga,
y un tercer par de conectadores que acomoda una tercera línea de
carga.
16. El interruptor de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que dicho alojamiento (90) no
es mayor que el alojamiento de un controlador de potencia existente
que se ha de retirar de un avión para montaje posterior con el
interruptor.
17. El interruptor de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que comprende además:
un indicador de fallo configurado para recibir
dicha señal de fallo desde el controlador de lógica (50), para
indicar que ha ocurrido una condición de desequilibrio de
corriente; y
un conmutador de reposición para reponer el
indicador de fallo;
en el que el alojamiento (90) tiene un factor de
forma que empaqueta los circuitos del interruptor de detección de
desequilibrio de corriente y de circuito en un espacio compatible
con un controlador de potencia existente utilizado en el avión.
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