ES2839883T3 - Conjunto de toma de corriente eléctrica con solución de desconexión eléctrica - Google Patents
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Abstract
Conjunto de toma de corriente eléctrica que incluye: - una base de enchufe (1) que comprende al menos dos primeros contactos eléctricos (120, 121) conectados a un circuito de alimentación eléctrica, una primera parte magnética (13) solidaria en movimiento con los dos primeros contactos eléctricos, estando dispuesta dicha primera parte magnética (13) para desplazarse por efecto magnético entre una primera posición en la que los primeros contactos eléctricos (120, 121) están retraídos en el interior de la base de enchufe (1) y una segunda posición en la que los primeros contactos eléctricos (120, 121) se encuentran en el exterior de la base de enchufe (1), - una clavija (2) para ser acoplada a la base de enchufe y que comprende dos segundos contactos eléctricos (220, 221) para conectarse eléctricamente a los dos primeros contactos eléctricos (120, 121) cuando estos se encuentran en el exterior de la base de enchufe (1) y una segunda parte magnética (23) dispuesta frente a la primera parte magnética (13) cuando la clavija se acopla a la base de enchufe para desplazar, por efecto magnético, la primera parte magnética (13) hacia su segunda posición, arrastrando los primeros contactos eléctricos (120, 121) hacia el exterior de la base de enchufe, caracterizado por que: - el conjunto incluye medios de detección que comprenden un sensor de medida del flujo magnético (3) dispuesto para medir el flujo magnético que circula entre las dos partes magnéticas, una unidad de procesamiento (5) dispuesta para recibir datos de flujo magnético procedentes del sensor de flujo magnético y para generar una señal de control (SIG) cuando la clavija se separa de la base de enchufe, - medios de desconexión (8) que cooperan con los medios de detección y dispuestos para desconectar el circuito de alimentación al recibir la señal de control (SIG) procedente de la unidad de procesamiento.
Description
DESCRIPCIÓN
Conjunto de toma de corriente eléctrica con solución de desconexión eléctrica
Campo técnico de la invención
La presente invención hace referencia a un conjunto de toma de corriente eléctrica. El conjunto de toma de corriente eléctrica incluye una base de enchufe y una clavija eléctrica para ser encajada en el base de enchufe. La combinación de la clavija y de la base de enchufe se logra por efecto magnético.
Estado de la técnica
La solicitud de patente WO2012032230A1 describe un conjunto de toma de corriente eléctrica que comprende una base de enchufe y una clavija eléctrica diseñada para encajarse en la base de enchufe. La clavija incluye dos pistas eléctricas para conectarse eléctricamente a dos contactos eléctricos de la base de enchufe. Los dos contactos eléctricos tienen la particularidad de desplazarse entre una posición retraída en el interior de la base de enchufe y una posición en el exterior de la base de enchufe, para impedir cualquier acceso a los contactos cuando el aparato que se va a conectar no está en uso. Cuando se acerca la clavija a la base de enchufe, medios magnéticos de control, que comprenden un imán permanente integrado en la clavija y un elemento magnético móvil alojado en la base de enchufe y solidario con los contactos eléctricos, permiten la retirada de los contactos eléctricos de la base de enchufe y su conexión con las pistas eléctricas. Cuando la clavija se desacopla de la base de enchufe, un sistema mecánico de muelles recoloca el mecanismo móvil en el interior de la base de enchufe. Durante esta fase de separación, la corriente que circula entre la clavija y la base de enchufe crea un arco eléctrico que puede durar hasta 10 ms. Sin embargo, estos arcos eléctricos tienden a desgastar y degradar material y visualmente las zonas de conexión eléctrica entre la clavija y la base de enchufe.
La patente US4156265 ofrece una solución en la que el circuito eléctrico se desconecta cuando se desenrosca una bombilla de su casquillo. La solución consiste en utilizar un interruptor de tipo reed cuyo control se realiza mediante el desplazamiento mecánico de la bombilla en relación con el casquillo. Sin embargo, esta solución no es adecuada para un conjunto de toma de corriente eléctrica tal como el descrito anteriormente, en el que la retirada de la clavija no siempre sigue un movimiento idéntico, que puede ser axial o se puede realizar mediante giro en relación con el casquillo.
El documento JP2007-73373 describe una solución de conexión que emplea un electroimán que se activa cuando la clavija y la base de enchufe se unen. En el caso de un corte de corriente, el electroimán ya no está activado y la clavija se desconecta automáticamente de la base de enchufe dado que el electroimán ya no está activado. Cuando se restablece la corriente, el aparato ya no se encuentra activado, lo que evita los riesgos de cortocircuito.
El documento FR 3012263 A1 describe las características del preámbulo de la reivindicación 1.
El propósito de la invención es ofrecer una solución adecuada para un conjunto de toma de corriente eléctrica que comprende una base de enchufe y una clavija para limitar, o incluso evitar, cualquier degradación de las zonas de conexión eléctrica cuando la clavija se separa de la base de enchufe, cualquiera que sea el ángulo de retirada de la clavija en relación con la base de enchufe. La solución de la invención es particularmente adecuada para un conjunto de tomas de corriente eléctricas con acoplamiento magnético en el que los contactos eléctricos se retiran de la base de enchufe por efecto magnético.
Presentación de la invención
Este propósito se logra mediante un conjunto de toma de corriente eléctrica que incluye:
- una base de enchufe que comprende al menos dos primeros contactos eléctricos conectados a un circuito de alimentación eléctrica, una primera parte magnética solidaria en movimiento con los dos primeros contactos eléctricos, siendo dispuesta dicha primera parte magnética para desplazarse por efecto magnético entre una primera posición en la que los primeros contactos eléctricos se retraen en el interior de la base de enchufe y una segunda posición en la que los primeros contactos eléctricos se encuentran en el exterior de la base de enchufe,
- una clavija para acoplarse a la base de enchufe y que comprende dos segundos contactos eléctricos para conectarse eléctricamente a los dos primeros contactos eléctricos cuando éstos se encuentran en el exterior de la base de enchufe y una segunda parte magnética dispuesta frente a la primera parte magnética cuando la clavija se acopla a la base de enchufe para desplazar, por efecto magnético, la primera parte magnética hacia su segunda posición, arrastrando los primeros contactos eléctricos hacia el exterior de la base de enchufe,
- medios de detección que comprenden un sensor de medida del flujo magnético dispuesto para medir el flujo magnético que circula entre las dos partes magnéticas, una unidad de procesamiento dispuesta para recibir datos de flujo magnético procedentes del sensor de flujo magnético y para generar una señal de control cuando la clavija se separa de la base de enchufe,
- medios de desconexión que cooperan con los medios de detección y dispuestos para desconectar el circuito de alimentación al recibir la señal de control procedente de la unidad de procesamiento.
De acuerdo con una particularidad, la unidad de procesamiento incluye primeros medios para supervisar el nivel de variación del flujo magnético con respecto a un primer valor umbral.
De acuerdo con otra particularidad, la unidad de procesamiento incluye segundos medios para supervisar el nivel de flujo con respecto a un segundo valor umbral. De acuerdo con otra particularidad, la unidad de procesamiento incluye un circuito lógico de procesamiento dispuesto para aplicar un O lógico entre una señal de detección generada por los primeros medios de supervisión y una señal de detección generada por los segundos medios de supervisión.
De acuerdo con otra particularidad, los medios de desconexión comprenden un relé electromecánico conectado al circuito de alimentación.
De acuerdo con otra particularidad, la base de enchufe incluye una carcasa y el conjunto incluye una tarjeta electrónica alojada en dicha carcasa, incluyendo dicha tarjeta electrónica la unidad de procesamiento y el sensor de medida.
De acuerdo con otra particularidad, la primera parte magnética y/o la segunda parte magnética incluye al menos un imán permanente.
De acuerdo con otra particularidad, el sensor de medida se coloca en el circuito seguido por las líneas de un campo magnético generado por dicho imán permanente.
De acuerdo con otra particularidad, el conjunto incluye una pieza ferromagnética dispuesta de cara al imán permanente para canalizar su flujo magnético con el fin de orientarlo hacia el sensor de medida. Dicha pieza ferromagnética se dispone, por ejemplo, en contacto directo con el imán permanente. El imán permanente y la pieza ferromagnética se alojan, por ejemplo, en la carcasa de la base de enchufe y el sensor de medida se fija en esta carcasa.
Breve descripción de las figuras
Otras características y ventajas se mostrarán en la siguiente descripción detallada hecha con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
- Las figuras 1A y 1B muestran un ejemplo de una arquitectura del conjunto de toma de corriente eléctrica de la invención, con la clavija separada de la base de enchufe y la clavija encajada en la base de enchufe, respectivamente.
- La figura 2 ilustra el principio de medida del flujo magnético generado por el conjunto magnético utilizado,
- Las figuras 3A y 3B muestran de manera esquemática dos variantes de formas de realización del circuito de procesamiento utilizado en el conjunto de la invención,
- La figura 4 ilustra el principio de detección empleado en la invención.
Descripción detallada de al menos una forma de realización
Con referencia a las figuras adjuntas, el conjunto de toma de corriente eléctrica de la invención incluye un base de enchufe 1 y una clavija eléctrica 2 para encajarse en la base de enchufe 1.
La base de enchufe 1 incluye una carcasa de plástico 10 para encastrarse, por ejemplo, en la pared. La base de enchufe 1 tiene una cara delantera 11 contra el cual se puede encajar la clavija eléctrica. La base de enchufe también incluye un soporte móvil 12 en el que se fijan dos primeros contactos eléctricos 120, 121. Los dos primeros contactos eléctricos 120, 121 se conectan a un circuito eléctrico de alimentación 15 a través de hilos eléctricos conductores. La base de enchufe 1 también incluye una primera parte magnética móvil 13 móvil solidaria en movimiento al soporte móvil 12 y dispuesta para desplazarse por efecto magnético entre una primera posición y una segunda posición. Un muelle 14 colocado en el interior de la carcasa 10 de la base de enchufe, por ejemplo, fijado por una parte a la carcasa 10 de la base de enchufe y por otra parte al soporte móvil 12, se dispone para devolver la primera parte magnética 13 a su primera posición cuando el efecto magnético necesario para la retirada ya no sea lo suficientemente fuerte. En la
primera posición de la primera parte magnética 13, los primeros contactos eléctricos 120, 121 se retraen en el interior de la base de enchufe 1 y en la segunda posición de la primera parte magnética 13, los primeros contactos eléctricos 120, 121 se encuentran en el exterior de la base 1, atravesando su cara delantera 11. En su segunda posición, el conjunto móvil formado por el soporte 12 y la parte magnética 13 hace tope, por ejemplo, en una parte de la carcasa 10.
La clavija eléctrica 2 incluye por su parte una carcasa de plástico 20, con una cara delantera 21 para apoyarse en la cara delantera 11 de la base de enchufe 1, definiendo un plano de unión P (definido verticalmente en las figuras adjuntas) entre la base de enchufe 1 y la clavija 2. La clavija 2 incluye además dos segundos contactos eléctricos 220, 221, por ejemplo dos pistas eléctricas enrasadas en su cara delantera 21, destinadas a entrar en contacto eléctrico con los dos primeros contactos eléctricos 120, 121 de la base de enchufe 1. También incluye una segunda parte magnética 23 fijada en el interior de la carcasa y destinada a atraer la primera parte magnética 13 cuando la clavija 2 se acerca a la base de enchufe 1 con el fin de retirar los primeros contactos eléctricos 120, 121. Preferiblemente, las dos pistas eléctricas tienen forma circular y se colocan de manera concéntrica.
La primera parte magnética y/o la segunda parte magnética incluye al menos un imán permanente para generar un flujo magnético entre las dos partes magnéticas.
De este modo, se pueden considerar diferentes arquitecturas magnéticas, tales como las descritas en las solicitudes EP2628213, EP2667459... Sin embargo, éstas no son objeto de la presente solicitud y se debe entender que la invención se podrá adecuar a cualquier arquitectura presente siempre que prevea la presencia de un flujo magnético máximo entre la primera parte magnética y la segunda parte magnética cuando la clavija se encaja en la base de enchufe y decreciente cuando la clavija se retira de la base de enchufe. Con referencia a las figuras adjuntas, la primera parte magnética 13 incluye, por ejemplo, un imán permanente en forma de anillo 130 y la segunda parte magnética 23 incluye un imán permanente en forma de anillo 230. El imán permanente 130 y la pieza ferromagnética 230 están pensados para colocarse de manera coaxial cuando la clavija 2 se acerca a la base de enchufe 1. Cuando la clavija 2 está frente a la base de enchufe 1, el imán permanente 130 y el imán permanente 203 se disponen de tal manera que cada uno tenga una superficie de entrehierro paralela al plano de unión.
En un conjunto de toma de corriente eléctrica de este tipo, la invención tiene por objetivo evitar cualquier aparición de arco eléctrico en las zonas de conexión eléctrica cuando la clavija se separa de la base de enchufe. Es necesario detectar esta separación rápidamente.
Para ello, el conjunto de toma de corriente eléctrica incluye:
- Medios de detección de la separación de la clavija en relación con la base de enchufe,
- Medios de desconexión 8 del circuito eléctrico de alimentación cuando la clavija se separa de la base de enchufe.
Estos medios se proporcionan, por ejemplo, en una tarjeta electrónica alojada en la carcasa 10 de la base de enchufe 1.
De manera más precisa, los medios de detección incluyen un sensor de medida 3 del flujo magnético presente entre la clavija y la base de enchufe, siendo el flujo magnético máximo cuando la clavija 2 se encaja en la base de enchufe 1 y disminuyendo conforme la clavija 2 se aleja de la base de enchufe 1. El sensor de flujo magnético 3 se coloca adecuadamente para capturar mejor el flujo magnético O y su variación. Preferiblemente, el sensor de medida 3 se coloca en el circuito atravesado por las líneas de campo magnético L existentes entre las dos partes magnéticas 13, 23.
Preferiblemente, el sensor de medida 3 se fija a la base de enchufe 1. El sensor de medida 3 se fija, por ejemplo, en el exterior de la carcasa 10 de la base de enchufe.
Ventajosamente, los medios de detección pueden incluir una pieza 4 fabricada de material ferromagnético dispuesta para canalizar el flujo magnético procedente del imán permanente colocado en la base de enchufe con destino al sensor de medida 3. La figura 2 muestra de manera esquemática el principio de la canalización del flujo magnético O con la ayuda de una pieza ferromagnética 4 y la colocación del sensor 3 para capturar este flujo magnético. La utilización de esta pieza ferromagnética 4 permite canalizar el flujo a la salida del imán y por lo tanto proporcionar al sensor 3 un flujo más constante y de suficiente intensidad para ser capturado. Esta pieza 4 tiene una alta permeabilidad relativa, que canaliza bien el flujo. Además, la gran diferencia de permeabilidad entre esta pieza ferromagnética y el aire hace que las líneas de flujo sean muy perpendiculares a la cara de salida del flujo en la pieza ferromagnética 4.
La pieza ferromagnética 4 se encuentra de forma ventajosa alojada en la base de enchufe 1. Por ejemplo, tiene forma anular. Por ejemplo, se fija a la cara del imán permanente 130, opuesta a su superficie de entrehierro.
En una primera variante de forma de realización mostrada en la figura 3A, los medios de detección incluyen una unidad de procesamiento 5 que incluye al menos una entrada para recibir datos de medición analógicos procedentes del sensor de medida de flujo magnético 3 y al menos una salida hacia la que la unidad de procesamiento 5 es capaz de generar una señal de control de desconexión SIG. La unidad de procesamiento 5 incluye en particular medios para supervisar la variación del flujo magnético medido. Cuando la variación del flujo se hace inferior a un valor umbral S1, la unidad de procesamiento 5 se dispone para generar la señal de control de desconexión SIG con destino los medios de desconexión 8. Los medios de supervisión incluyen medios para determinar la variación del flujo 50 calculando la derivada de la curva de flujo magnético y recibiendo un comparador 51 como entrada la derivada calculada y un valor umbral S1 para determinar dicha señal de control de desconexión SIG. Los medios de supervisión se fabrican, por ejemplo, en forma de un circuito electrónico con componentes discretos. Como alternativa de forma de realización, los medios de supervisión podrían incluir un microcontrolador que procese digitalmente los datos de medida.
En una segunda variante de forma de realización mostrada en la figura 3B, los medios de detección incluyen también una unidad de procesamiento 5 que incluye al menos una entrada para recibir datos de medida analógicos procedentes del sensor de medida de flujo magnético 3 y al menos una salida hacia la que la unidad de procesamiento 5 es capaz de generar una señal de control de desconexión SIG. Esta unidad de procesamiento 5 se dota de primeros medios de supervisión de la variación del flujo magnético tales como los descritos anteriormente en conexión con la primera variante de forma de realización y de segundos medios de supervisión del nivel de flujo magnético. Estos segundos medios de supervisión incluyen, por ejemplo, un comparador 61 que recibe como entrada los datos de medida del flujo procedentes del sensor de medida 3 y un valor umbral S2 necesario para la comparación. Cuando el nivel de flujo cae por debajo del valor umbral S2, los medios de supervisión generan una señal de detección SIG_D2. De acuerdo con esta variante de forma de realización, la unidad de procesamiento 5 incluye un circuito lógico de procesamiento 7 dispuesto para recibir una primera señal de detección SIG_D1 procedente de los primeros medios de supervisión y/o una segunda señal de detección SIG_D2 procedente de los segundos medios de supervisión. El circuito lógico de procesamiento 7 implementa un OU lógico para generar la señal de control de desconexión SIG dirigida a los medios de desconexión al recibir la primera señal de detección SIG_D1 y/o la segunda señal de detección SIG_D2.
De manera más precisa, los medios de desconexión 8 se controlan al recibir la señal de control de desconexión SIG procedente de la unidad de procesamiento 5. Incluyen, por ejemplo, un relé electromecánico conectado en serie en el circuito de alimentación eléctrica conectado a los contactos eléctricos de la base de enchufe. Ventajosamente, también pueden incluir un diodo de rueda libre conectado en paralelo con el bobinado del relé electromecánico y opcionalmente con una resistencia conectada en serie con el diodo de rueda libre para mejorar el tiempo de reacción del relé electromecánico. Los medios de desconexión, en particular el relé electromecánico, se proporcionan, por ejemplo, en una tarjeta electrónica alojada en la carcasa (10) de la base de enchufe. Esta tarjeta electrónica puede ser idéntica a la que contiene los medios de detección descritos anteriormente. Por ejemplo, el circuito eléctrico de alimentación 15 incluye dos terminales conectados al relé electromecánico.
Las curvas que se muestran en la figura 4 ilustran la detección de la separación tanto por el nivel de variación del flujo magnético como por la variación del nivel de flujo magnético. Se entiende que la señal de control de desconexión SIG pasa al estado alto cuando el nivel de flujo cae por debajo del valor umbral S2 y/o cuando la variación de flujo cae por debajo del valor umbral S1.
La solución de la invención tiene muchas ventajas, entre las cuales se encuentran:
- La simplicidad y la fiabilidad de los medios utilizados,
- El tamaño limitado requerido por los medios utilizados, siendo necesaria una simple tarjeta electrónica y fácilmente alojable en la carcasa de la base de enchufe,
- La posibilidad de detectar la separación de la clavija de la base de enchufe independientemente del ángulo de retirada de la clavija.
Claims (10)
1. Conjunto de toma de corriente eléctrica que incluye:
- una base de enchufe (1) que comprende al menos dos primeros contactos eléctricos (120, 121) conectados a un circuito de alimentación eléctrica, una primera parte magnética (13) solidaria en movimiento con los dos primeros contactos eléctricos, estando dispuesta dicha primera parte magnética (13) para desplazarse por efecto magnético entre una primera posición en la que los primeros contactos eléctricos (120, 121) están retraídos en el interior de la base de enchufe (1) y una segunda posición en la que los primeros contactos eléctricos (120, 121) se encuentran en el exterior de la base de enchufe (1),
- una clavija (2) para ser acoplada a la base de enchufe y que comprende dos segundos contactos eléctricos (220, 221) para conectarse eléctricamente a los dos primeros contactos eléctricos (120, 121) cuando estos se encuentran en el exterior de la base de enchufe (1) y una segunda parte magnética (23) dispuesta frente a la primera parte magnética (13) cuando la clavija se acopla a la base de enchufe para desplazar, por efecto magnético, la primera parte magnética (13) hacia su segunda posición, arrastrando los primeros contactos eléctricos (120, 121) hacia el exterior de la base de enchufe,
caracterizado por que:
- el conjunto incluye medios de detección que comprenden un sensor de medida del flujo magnético (3) dispuesto para medir el flujo magnético que circula entre las dos partes magnéticas, una unidad de procesamiento (5) dispuesta para recibir datos de flujo magnético procedentes del sensor de flujo magnético y para generar una señal de control (SIG) cuando la clavija se separa de la base de enchufe,
- medios de desconexión (8) que cooperan con los medios de detección y dispuestos para desconectar el circuito de alimentación al recibir la señal de control (SIG) procedente de la unidad de procesamiento.
2. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la unidad de procesamiento (5) incluye primeros medios para supervisar el nivel de variación de flujo magnético con respecto a un primer valor umbral (S1).
3. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que la unidad de procesamiento (5) incluye segundos medios para supervisar el nivel de flujo con respecto a un segundo valor umbral (S2).
4. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la unidad de procesamiento (5) incluye un circuito lógico de procesamiento (7) dispuesto para aplicar un OU lógico entre una señal de detección (SIG_D1) generada por los primeros medios de supervisión y una señal de detección (SIG_D2) generada por los segundos medios de supervisión.
5. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los medios de desconexión (8) incluyen un relé electromecánico conectado al circuito de alimentación (15).
6. Conjunto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la primera parte magnética y/o la segunda parte magnética incluye al menos un imán permanente (130).
7. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el sensor de medida (3) se coloca en el circuito seguido por las líneas de un campo magnético generado por dicho imán permanente (130).
8. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que incluye una pieza ferromagnética (4) dispuesta de cara al imán permanente (130) para canalizar su flujo magnético con el fin de orientarlo hacia el sensor de medida (3).
9. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la base de enchufe (1) incluye una carcasa y por que incluye una tarjeta electrónica alojada en dicha carcasa, incluyendo dicha tarjeta electrónica la unidad de procesamiento (5) y el sensor de medida (3).
10. Conjunto de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que el imán permanente (130) y la pieza ferromagnética (4) se alojan en la carcasa (10) de la base de enchufe.
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