ES2714160T3 - Detector de corriente de fallo de arco - Google Patents
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Abstract
Detector de corrientes de fallo de arco para una alimentación de electricidad que presenta por lo menos dos conductores de alimentación (P1, P2) comprendiendo el detector: un primer inductor (L1) que incluye una bobina (W1), estando el primer inductor (L1) dispuesto adyacente a por lo menos uno de los conductores (P1, P2), pero sin rodearlo, y acoplado inductivamente al mismo, y siendo el primer inductor (L1) sensible a frecuencias en el rango de MHz; un primer circuito (14) conectado a la bobina (W1) del primer inductor (L1) para detectar una señal inducida en la bobina (W1) que presenta unas características de frecuencia representativas de un fallo de arco en la alimentación; un segundo inductor (L2) que incluye una bobina (W1), estando el segundo inductor (L2) dispuesto adyacente a por lo menos uno de los conductores (P2), pero sin rodearlo, y acoplado inductivamente al mismo, y siendo el segundo inductor (L2) sensible tanto a señales de frecuencia de alimentación como a corrientes de formación de arco en el rango comprendido entre 10 KHz y 150 Khz; y un segundo circuito conectado a dicho segundo inductor (L2) y configurado para proporcionar una indicación de una magnitud de una corriente de frecuencia de alimentación, y la presencia de un fallo de arco con una corriente por formación de arco por encima de un cierto umbral.
Description
DESCRIPCION
Detector de corriente de fallo de arco.
Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un detector de corriente de fallo de arco.
Antecedentes
La formacion de arcos es una funcion normal de la activacion o desactivacion de cargas o equipos o del funcionamiento de ciertos tipos de equipos, tales como motores, etcetera. Dicha formacion de arcos no es peligrosa y, normalmente, no representara una amenaza de incendio electrico. Por otro lado, las corrientes de fallo de arco que se mantienen pueden representar una amenaza de incendio y, preferentemente, debenan ser detectadas e interrumpidas antes de representar un riesgo serio de incendio. Esta es la funcion de los detectores de corriente de fallo de arco.
La patente US n° 8.743.513 (Ref: WA/47A) describe una tecnica para detectar corrientes de fallo de arco, y describe, tambien, varias tecnicas utilizadas por otros inventores. En la amplia mayona de ejemplos citados, como sensor principal para la deteccion de una senal procedente de una corriente de fallo de arco se usa un transformador de corriente. Los transformadores de corriente (CT) proporcionan unos medios sencillos de deteccion de corrientes de fallo de arco, pero tienden a ser voluminosos y caros, y el paso de los conductores principales a traves de la apertura de los CT puede presentar problemas de espacio, de factibilidad de fabricacion y coste, etcetera.
Para la deteccion de una senal procedente de una corriente de fallo de arco tambien se han utilizado derivaciones (shunts) colocadas en serie con uno o mas conductores principales. El uso de derivaciones como medios de deteccion da origen a la aparicion de voltajes elevados en la circuitena de deteccion electronica, y posibles problemas de aislamiento, y el uso de derivaciones en mas de un conductor tambien puede constituir un notable desafm tecnico. Por estas y otras razonas, las derivaciones raramente se usan para la deteccion de corrientes de fallo de arco.
La patente US n° 6.972.572 describe una tecnica que usa un inductor en serie con por lo menos uno de los conductores de alimentacion, y que obtiene, a partir del inductor en serie, una senal procedente de una corriente de fallo de arco. Debe indicarse que la circuitena de deteccion esta conectada directamente a la parte de inductor del conductor principal lo cual puede dar origen a la aparicion de voltajes elevados en la circuitena de deteccion electronica, y a posibles problemas de aislamiento. El documento US 2004/0156153 divulga un sistema de deteccion de fallos de arco que comprende una bobina de captacion para detectar y captar una senal de fallo de arco de banda ancha de un cable de alimentacion y para proporcionar la senal a un amplificador. La senal amplificada se aplica a un filtro paso-alto para dejar pasar, solamente, componentes de frecuencia por encima de una frecuencia predeterminada. A continuacion, los componentes de frecuencia sometidos al filtro paso-alto se aplican a filtros pasa-banda, usando una pluralidad de frecuencias centrales sin relacion armonica para generar franjas estrechas de frecuencia de la senal. Cada franja de la senal se rectifica para generar una senal de nivel DC. Se puede llevar a cabo la deteccion para cada senal de nivel DC usando detectores de nivel. Usando una matriz logica, puede determinarse un fallo de arco cuando todas las senales de nivel DC del evento indican una deteccion, mientras las senales de fuentes de alimentacion y de tierra indican que no hay ruido en el sistema.
El documento GB 2501693 divulga un aparato y un metodo para detectar un fallo de arco usando un conductor de alimentacion en una placa de circuito impreso (PCB), que suministra alimentacion de una fuente de alimentacion externa a componentes electronicos de la PCB. Se usa un transformador con nucleo de aire para captar la velocidad de cambio de la corriente que pasa a traves del conductor de alimentacion. Un segundo transformador con nucleo de aire se puede conectar en antiparalelo con el primero, y la suma de sus senales se usa como salida la cual se utiliza para determinar la presencia de un fallo de arco.
El documento US 2003/058596 divulga un sensor detector de fallos que incluye un transformador de corriente. El transformador incluye dos devanados multiespira formados, cada uno de ellos, alrededor de una parte de un nucleo, siendo un devanado adyacente a cada uno de los hilos de lmea y de neutro de la lmea de alimentacion que se esta protegiendo. Ambos devanados estan conectados en serie de una manera tal que refuerza el ruido de fallo de arco generado por fallos de arco que involucran la lmea y el neutro, pero provoca una reduccion de senal para senales de ruido que van de la lmea y el neutro, o de cualquiera de los dos, a tierra. Los devanados y el nucleo se seleccionan para presentar autorresonancia a una frecuencia que excluye las frecuencias portadoras de la lmea de alimentacion pero que incluye frecuencias de fallo de arco.
La patente US n° 8.599.523 divulga un interruptor de un circuito para fallos de arco que incluye uno cualquiera o mas de tres sensores diferentes, tales como un sensor de alta frecuencia, y uno cualquiera de sensores de
frecuencia inferior, tales como un sensor de corriente, o un sensor diferencial. El interruptor del circuito para fallos de arco incluye un procesador configurado para determinar uno cualquiera de un fallo de arco en serie, o un fallo de arco en paralelo.
Sumario
Segun la presente invencion, se proporciona un detector de corriente de fallo de arco de acuerdo con la reivindicacion 1.
Formas de realizacion de la invencion usan uno o mas inductores para la deteccion de corrientes de fallo de arco, usandose los inductores meramente como medios de deteccion y no requiriendose de los mismos que sean portadores de corrientes o voltajes asociados a una carga o circuito protegido. No se encuentran problemas de aislamiento, y los inductores pueden ser relativamente pequenos y economicos, y mitigar muchos de los problemas expuestos anteriormente en lmeas generales.
Breve descripcion de los dibujos
A continuacion, se describiran, a tttulo de ejemplo, formas de realizacion de la invencion, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es un ejemplo basico de un detector de corriente de fallo de arco.
las figuras 2 a 4 son unos diagramas de circuitos correspondientes a ejemplos progresivamente mas sofisticados de detectores de fallos de arco.
las figuras 5 y 6 son diagramas de circuitos de formas de realizacion de la invencion.
la figura 7 es un diagrama de una unidad de control de microprocesador (MCU) usada en las formas de realizacion.
las figuras 8a y 8b ilustran los inductores de alta y baja frecuencia L1, L2 usados en formas de realizacion de la invencion, y sus sfmbolos circuitales correspondientes.
Descripcion detallada
La figura 1 muestra dos conductores P1 y P2 conectados desde una alimentacion de red electrica a una carga 10. Los conductores podnan ser los conductores Activo y Neutro de un sistema monofasico o los conductores de Fase 1 y Fase 2 de un sistema bifasico. Un inductor L1 que comprende una bobina W1 enrollada sobre un carrete 12 (Figura 8a) esta colocado en estrecha proximidad a los dos conductores P1, P2. No obstante, ni los conductores P1, P2 pasan a traves de la bobina W1, ni la bobina esta conectada electricamente a ninguno de ellos. El nucleo de la bobina 14 (es decir, el centro del carrete 16) puede ser aire, aunque, preferentemente, es un material magneticamente sensible, tal como ferrita. En la figura 8a, el devanado W2 es un devanado de prueba opcional y se describira posteriormente, junto con la circuitena de prueba a la izquierda de P1 en las figuras 2 a 6.
La bobina W1 esta conectada a un circuito electronico 14 para detectar cualquier senal producida por la bobina. El punto X mostrado en el conductor P1 representa un corte en el conductor, que se puede cerrar y abrir intermitentemente para provocar la formacion de arcos dentro del conductor. Se puede demostrar que, mediante una eleccion adecuada de las caractensticas del inductor L1, se puede producir una senal de salida por medio del inductor como respuesta a corrientes de formacion de arco sobre un intervalo amplio de frecuencias en el rango de los MHz, es decir, a frecuencias superiores a 1 Mhz. L1 presenta resonancia en el rango de MHz debido a la autocapacidad o la capacidad parasita, o se puede fomentar que el mismo presente resonancia en este rango mediante la adicion opcional de un condensador C1 tal como se muestra para la figura 2. La senal de salida del inductor puede ser detectada por el circuito electronico 14. Debe indicarse que no hay ninguna conexion electrica directa entre el inductor y ninguno de los conductores principales.
Asf, esta simple tecnica sola se puede usar para la deteccion de una corriente de fallo de arco. No obstante, para aplicaciones practicas, sera necesario que el detector de corriente de fallo de arco cumpla los requisitos de diversas normas sobre productos, tales como la UL1699 o IEC 62606, etcetera. Estas normas exponen los requisitos para niveles de deteccion de corrientes de fallo de arco, tiempos de respuesta para eliminar un fallo, deteccion de corrientes de fallo de arco en circuitos con cargas paralelas, y pruebas para verificar la inmunidad a disparos indeseados o falsos en presencia de formacion de arcos que no constituyen fallos, y los cuales se producen durante el funcionamiento de ciertas cargas, tales como herramientas electricas y aspiradoras, etcetera.
La figura 2 muestra como puede usarse como base para un circuito mas practico de deteccion de corrientes de
fallo de arco, la tecnica de deteccion de corrientes de formacion de arco expuesta en la figura 1.
En general, en la figura 2, la senal analogica de alta frecuencia (MHz) de L1 se amplifica por medio de un circuito amplificador U1 y se convierte en una senal digital MCU1 por medio de un comparador U2. La senal de salida de U2 puede oscilar entre 0V y V+. El microcontrolador analiza la senal MCU1 comprobando anchuras y periodos de los impulsos, y busca patrones de senal que tengan caractensticas de frecuencia que sean tipicas de una corriente de fallo de arco.
Mas espedficamente, los dos conductores de alimentacion de red P1 y P2 se colocan en inmediata proximidad con el inductor L1, y, ventajosamente, se pueden colocar en lados opuestos de L1, tal como para la figura 1. Una corriente de fallo de arco que fluya en P1 o P2 inducira energfa en Li con un espectro de frecuencia muy amplio hasta el rango de los MHz. Li presenta resonancia a frecuencias en el rango de MHz debido a la autocapacidad o capacidad parasita, o se puede fomentar que el mismo presente una resonancia en este rango mediante la adicion opcional de un condensador C1. En cualquier caso, la salida resultante preferentemente se amortigua mediante la inclusion de un resistor R1 sobre Li. La senal resultante producida por Li se acopla en AC con un amplificador de AC U1 por medio de un condensador C2, fijandose la ganancia de U1 con R4, R5 y C3. La entrada a U1 esta vinculada normalmente a un nivel de voltaje entre v y 0v segun fijen los resistores R2 y R3 con el resultado de que este nodo puede oscilar en positivo o en negativo sobre este nivel de DC segun determine la senal pasada a este nodo por medio de C2. La salida de U1 se acopla en AC a un comparador U2 que producira una serie de impulsos positivos sobre un espectro amplio de frecuencia. Estos impulsos se pueden alimentar directamente a la entrada MCU1 de una unidad de control de microprocesador (MCU), figura 7, y la MCU se puede usar para analizar los impulsos y para determinar las anchuras de impulso individuales, la duracion de una rafaga de impulsos, para discriminar entre impulsos anchos y estrechos o para la velocidad de repeticion de los impulsos o la frecuencia de los impulsos, con el fin de determinar cuando hay presencia de una corriente de fallo de arco por contraposicion a una formacion de arco normal asociada a la conmutacion de aparatos, etcetera. Cuando la MCU ha determinado que hay presencia de una corriente de fallo de arco, la misma puede dar salida a una senal FALLO que se puede usar para activar una alarma o activar unos medios de corte del circuito, tales como un interruptor, un contactor o un rele para desconectar la alimentacion y poner fin a la corriente de fallo de arco. Aquellos versados en la materia estaran familiarizados con estas tecnicas.
Puede resultar deseable que la MCU lleve a cabo su analisis durante periodos intermitentes de tiempo en relacion con la alimentacion de la red, por ejemplo durante parte de o durante uno o mas semiciclos de la alimentacion de red. La figura 3 muestra como puede realizarse esto de manera muy simple conectando un resistor R9 y un diodo zener D2 de uno de los conductores de red a la alimentacion de 0V del circuito electronico sin realizar ningun cambio significativo en los medios de deteccion de la figura 2 que siguen siendo iguales en la figura 3. Esto producira una serie de impulsos que se pueden alimentar a una entrada MCU2 de la MCU. Como respuesta, la MCU unicamente llevara a cabo su analisis durante la aparicion de un impulso en MCU2. En la figura 3, el voltaje de ruptura inversa de D2 es inferior al voltaje de alimentacion de la MCU.
La figura 4 muestra un metodo adicional para discriminar entre la formacion normal de arcos y una corriente de fallo de arco al mismo tiempo que se conservan los medios de deteccion de las figuras 2 y 3.
La salida de U2 esta conectada a la entrada ve de U2 y a tierra por medio de los resistores R8 y R7, con el resultado de que U2 presenta una histeresis que provocara que la entrada ve de U2 cambie cuando la salida de U2 cambie de estado. En el arranque inicial, la entrada -ve de U2 es llevada a tierra de manera que la salida de U2 sera alta. El diodo D1 protege U2 contra un voltaje negativo en la entrada. Las senales que llegan de U1 oscilaran entre positivo y negativo, y las senales que vayan a positivo y que superen la entrada ve de U2 provocaran que la salida de U2 vaya a nivel bajo. Esto dara como resultado impulsos positivos de frecuencias variables y de anchura de impulso variable que apareceran en la salida de u2. Tal como se ha mencionado previamente, la senal producida por Li se puede extender hasta el rango de MHz de manera que los impulsos de salida de U2 tambien se pueden extender hasta este nivel.
Es bien sabido que el cableado de red en las casas se utiliza comunmente en la actualidad para la transmision de senales por la vivienda, por ejemplo para sustituir el uso de wi-fi® en estancias no provistas de un modem, etcetera. Para dichas aplicaciones se usan comunmente adaptadores enchufables ya que los mismos se pueden instalar en cualquier enchufe de cualquier estancia de la casa para facilitar la recepcion de senales de Ethernet. Dichas senales podnan ser detectadas por los circuitos sencillos de la figura 2 o la figura 3, y podnan ser consideradas erroneamente como senales de corriente de fallo de arco y dar como resultado disparos no deseados de un detector de corriente de fallo de arco.
En la figura 4, el resistor R ii y el condensador C5 forman un primer filtro que dejara pasar impulsos a frecuencias hasta un primer nivel Fi que tiene una frecuencia de corte que se extiende al rango de MHz y captura la mayona de los impulsos producidos por Li. Estos impulsos se alimentan a la MCU en forma de la entrada MCU3. El resistor Ri2 y el condensador C6 forman un segundo filtro que dejara pasar impulsos a frecuencias hasta un segundo nivel F2 que tiene, preferentemente, una frecuencia de corte menor que Fi. De aqrn se deduce que, manipulando los valores de Ri2 y C6, la frecuencia de corte de F2 se puede fijar en
cualquier valor hasta el valor de F1 e incluyendo este ultimo. Los impulsos de F2 se alimentan a la MCU en forma de la entrada MCU4.
La MCU se puede programar de tal manera que sustancialmente todos los impulsos hasta la frecuencia de corte de F2 sean ignorados por la MCU con el resultado de que la MCU vea unicamente impulsos en la ventana de frecuencia entre la frecuencia de corte de F2 y la de F1. Estos impulsos variaran en cuanto a frecuencia y anchura de impulso. El efecto de esta disposicion es el de producir una ventana de visibilidad que puede excluir senales producidas por dispositivos de senalizacion transportada sobre la red, tales como transmisores de Ethernet por lmea electrica, etcetera.
Con la finalidad de discriminar entre la formacion normal de arcos y una corriente de fallo de arco, el circuito se puede someter a una variedad de condiciones de formacion de arco que van desde la activacion y la desactivacion de aparatos o equipos hasta el funcionamiento de motores para crear corrientes genuinas de fallo de arco, etcetera, y, entonces, la MCU se puede calibrar para ignorar la formacion normal de arcos y simplemente responder a las corrientes de fallo de arco.
Se observara que, cuando dos conductores P1 y P2 estan acoplados tal como se muestra a L1, puede que no resulte practico obtener una medicion precisa del nivel de una carga o de una corriente de fallo de arco sin la adicion de medios espedficos de deteccion o medicion de la corriente. Resultana ventajoso conocer el nivel de la corriente de fallo de arco con el fin de proporcionar otro nivel de discriminacion, de tal manera que las corrientes por debajo de un cierto nivel se pudieran ignorar, y solamente las corrientes de fallo de arco por encima de un cierto nivel se consideranan con vistas a su deteccion y, se reducina, asf, el riesgo de disparos no deseados. La figura 5 muestra una disposicion para proporcionar dicha discriminacion.
L2 es un segundo inductor que se usa para indicar la magnitud de la corriente de la carga y para producir senales indicativas de formacion de arco. Uno de los conductores que son portadores de la carga, en este caso P2, forma un bucle alrededor del exterior del inductor para inducir una senal en el mismo a la frecuencia de alimentacion (por ejemplo, de la red); vease la figura 8b. La formacion del bucle segun se muestra proporciona un acoplamiento inductivo mas estrecho entre P2 y la bobina W1, lo cual es necesario, en la presente forma de realizacion, para detectar senales de frecuencia de alimentacion. No obstante, dicha formacion del bucle puede no ser necesaria en todas las formas de realizacion. En L2 tambien se induciran senales de frecuencia mayor bajo condiciones de formacion de arcos. C7 y L2 forman un circuito sintonizado que tiene, preferentemente, una frecuencia de resonancia dentro del intervalo de 10 KHz a 150 KHz, pero que, en cualquier caso, es sensible a corrientes de formacion de arco en este intervalo. Este es un espectro de frecuencia sustancialmente mas estrecho que el producido por la figura 2, y tambien esta centrado en una frecuencia mucho inferior. Siempre que la corriente que fluye en el conductor P2 este por encima de un cierto nivel, la salida resultante sobre C7 tendra un componente de frecuencia de alimentacion que sera detectado por el filtro paso-bajo R13, C8 y alimentara una senal correspondiente a la MCU en forma de la entrada MCU6. Bajo condiciones de formacion de arco, la senal generada dentro del intervalo de 10 KHz a 150 KHz se alimentara al comparador U3 por medio de condensador C9, y U3 producira impulsos de salida correspondientes cuando las senales de entrada superen el nivel de Vref1. Estos impulsos se alimentaran a la MCU en forma de la entrada MCU5. Asf, el circuito accionado por L2 proporcionara una indicacion de la frecuencia de alimentacion, por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz, de la magnitud de la corriente de la frecuencia de alimentacion y de la presencia de un fallo de arco con una corriente por encima de un cierto umbral.
La MCU se puede programar, entonces, de manera opcional, para producir una salida indicativa de una corriente de fallo de arco unicamente cuando MCU1, MCU2, MCU5 y MCU6 esten todas ellas presentes. El uso en particular de MCU5 permite que la MCU discrimine entre senales de frecuencia relativamente baja y senales de frecuencia relativamente alta.
Puede resultar ventajosa la inclusion de la deteccion de corrientes por fallo de tierra en el detector de corriente de fallo de arco, y, en la figura 6, se muestran unos medios para lograr esto. Los conductores de red P1 y P2 se hacen pasar a traves de un transformador de corriente CT cuya salida esta vinculada a un voltaje de referencia vref3, y cualquier corriente residual que fluya en los conductores de red producira una salida que se alimenta a la MCU en forma de la entrada MCU7. Cuando MCU7 supera un cierto umbral, esto indicara la presencia de una corriente por fallo de tierra por encima de un cierto nivel. Los detectores de corriente por fallo de tierra son ampliamente conocidos y se considera que no es necesaria ninguna descripcion adicional de los mismos.
Tambien puede resultar ventajoso el poder someter a prueba el circuito desde L1 hasta la MCU. Esto se facilita con una PRUEBA desde la salida de la MCU, que se puede activar mediante un accionamiento manual de un boton de prueba, no mostrado. Cuando se acciona el boton de prueba, en la salida PRUEBA se generara una serie de impulsos, y estos se alimentaran a un devanado de prueba W2 (Figura 8a) en L1 por medio de un resistor R10. El devanado de prueba en L1 puede estar constituido por una o mas espiras y esta enrollado en la misma direccion que el devanado de inductor W1 en L1. En este caso, L1 producira una salida que sera detectada y amplificada por U1, y dara como resultado una salida de MCU1. Cuando se acciona el boton de prueba, y se producen los impulsos de PRUEBA, la MCU buscara una senal en MCU1 incluso en ausencia de la
totalidad del resto de entradas de la MCU y provocara la activacion de la salida FALLO cuando detecte MCU1 bajo las condiciones de prueba.
La figura 7 muestras todas las entradas de la MCU, es decir, MCU1 a MCU7. La MCU producira una salida en el pin FALLO si MCU7 supera un cierto nivel y se mantiene durante un cierto periodo o espacio de tiempo. Asimismo, si tanto MCU1 como MCU5 estan presentes y se mantienen durante un cierto periodo, la MCU se puede programar para producir una salida FALLO, o si estan presentes MCU1, MCU2 y MCU5, todas ellas, y las mismas se mantienen durante un cierto periodo, la MCU se puede programar para producir una salida de FALLO, si MCU2, MCU3, MCU4 y MCU5 o si m Cu 1, MCU2, MCU5 y MCU6 estan presentes, todas ellas, y se mantienen durante un cierto periodo, la MCU se puede programar para producir una salida de FALLO.
La invencion no se limita a las formas de realizacion descritas en la presente y en ella se pueden aplicar modificaciones o variaciones sin desviarse con respecto al alcance de la invencion.
La figura 1 muestra un ejemplo de una condicion de fallo de arco en serie, aunque la invencion se podna usar para detectar tambien corrientes de fallo de arco en paralelo sin ninguna modificacion significativa.
La alimentacion de la figura 1 podna ser una alimentacion de DC a una carga adecuada, y una corriente de fallo de arco que surgiese por el corte en el punto X seguina produciendo senales de formacion de arco que podnan ser detectadas por el Circuito de Deteccion de Senales 14.
El circuito de la figura 2 se podna alimentar desde la alimentacion de DC, y las senales de corriente de fallo de arco senan detectadas y producinan una salida en MCU1 segun se ha descrito previamente.
La disposicion de la figura 3 para sincronizacion con una alimentacion de red de AC (es decir, R9 y D2 y MCU2) se podna omitir para aplicaciones de DC. No obstante, incluso con la omision de R9 y D2, la disposicion de la figura 4 podna seguir usandose para la deteccion de corrientes de fallo de arco de DC.
En la figura 5, L2 se usa para proporcionar una indicacion de la magnitud de la corriente de carga de AC y para producir senales sobre un cierto rango de frecuencias, por ejemplo, de 10 KHz a 150 KHz, que aparecen por una corriente de fallo de arco. Seguinan produciendose senales similares por una corriente de fallo de arco de DC, y, si fuera necesario, se podnan proporcionar facilmente medios alternativos para medir la magnitud de la corriente de carga de DC.
Claims (8)
1. Detector de corrientes de fallo de arco para una alimentacion de electricidad que presenta por lo menos dos conductores de alimentacion (P1, P2) comprendiendo el detector:
un primer inductor (L1) que incluye una bobina (W1), estando el primer inductor (L1) dispuesto adyacente a por lo menos uno de los conductores (P1, P2), pero sin rodearlo, y acoplado inductivamente al mismo, y siendo el primer inductor (L1) sensible a frecuencias en el rango de MHz;
un primer circuito (14) conectado a la bobina (W1) del primer inductor (L1) para detectar una senal inducida en la bobina (W1) que presenta unas caractensticas de frecuencia representativas de un fallo de arco en la alimentacion;
un segundo inductor (L2) que incluye una bobina (W1), estando el segundo inductor (L2) dispuesto adyacente a por lo menos uno de los conductores (P2), pero sin rodearlo, y acoplado inductivamente al mismo, y siendo el segundo inductor (L2) sensible tanto a senales de frecuencia de alimentacion como a corrientes de formacion de arco en el rango comprendido entre 10 KHz y 150 Khz; y
un segundo circuito conectado a dicho segundo inductor (L2) y configurado para proporcionar una indicacion de una magnitud de una corriente de frecuencia de alimentacion, y la presencia de un fallo de arco con una corriente por formacion de arco por encima de un cierto umbral.
2. Detector de corrientes de fallo de arco segun la reivindicacion 1, en el que la senal inducida en la bobina (W1) del primer inductor (L1) esta conectada a una entrada de un comparador (U2) para producir una serie de impulsos en la salida del comparador, siendo los impulsos aplicados a un circuito (MCU) para analizar los impulsos para determinar si los mismos son representativos de una corriente de fallo de arco.
3. Detector de corrientes de fallo de arco segun la reivindicacion 2, que ademas incluye un circuito (R9, D2) para definir unos periodos intermitentes durante los cuales el circuito de analisis (MCU) analiza los impulsos procedentes del comparador (U2).
4. Detector de corrientes de fallo de arco segun la reivindicacion 2 o 3, que ademas incluye un circuito (R11, C5; R12, C6) para definir una ventana de frecuencias, analizando el circuito de analisis unicamente unos impulsos que se producen en frecuencias dentro de la ventana.
5. Detector de corrientes de fallo de arco segun la reivindicacion 4, en el que la ventana de frecuencias es definida por dos filtros (R11, C5; R12, C6) que presentan unas frecuencias de corte diferentes, siendo los impulsos aplicados a ambos filtros antes de aplicarlos al circuito de analisis (MCU), y siendo la salida de cada filtro aplicada al circuito de analisis (MCU).
6. Detector de corrientes de fallo de arco segun la reivindicacion 1, en el que dicho por lo menos un conductor (P2) forma un bucle alrededor del segundo inductor (L2).
7. Detector de corrientes de fallo de arco segun la reivindicacion 1, que ademas comprende un transformador de corriente (CT) a traves del cual pasan dichos por lo menos dos conductores de alimentacion (P1, P2), y un devanado, de manera que cualquier corriente residual que fluya en dichos por lo menos dos conductores de alimentacion (P1, P2) producira una salida de dicho devanado, comprendiendo dicho detector de fallos de arco un tercer circuito conectado a dicho devanado, configurado ademas para proporcionar una indicacion cuando dicha corriente residual supera un cierto umbral.
8. Detector de corrientes de fallo de arco segun la reivindicacion 7, que ademas comprende un microcontrolador programable (MCU) conectado funcionalmente a las salidas de dicho primer, segundo y tercer circuitos para proporcionar una indicacion de la presencia de un fallo de arco.
Applications Claiming Priority (2)
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| US6972572B2 (en) * | 2003-12-22 | 2005-12-06 | Leviton Manufacturing Co., Inc. | Arc fault detector |
| US7227442B2 (en) | 2005-04-01 | 2007-06-05 | Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. | Precision printed circuit board based rogowski coil and method for manufacturing same |
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