ES2890798T3 - Dispositivos de protección contra sobretensiones, sobrecorrientes y arco eléctrico - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de protección de circuito que comprende: un sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga (100) que está conectado entre una pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3) y una línea neutra (N) que se encuentran entre una línea de suministro de energía entrante y un panel de carga eléctrica (62) en un equipo eléctrico, o que esté conectado entre la pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3); donde: a) el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende: un dispositivo de palanca (102) que está acoplado a la pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3) y a la línea neutra (N) y está configurado para evitar una condición de sobretensión generando a través de al menos un tiristor una ruta de corriente de baja resistencia de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra; una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas (104) que están conectados a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión conduciendo una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión; y un circuito de accionamiento de palanca (106) que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia desde una de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra; o b) el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende: un dispositivo de palanca que está acoplado a y entre la pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3) y está configurado para evitar una condición de sobretensión generando selectivamente a través de al menos un tiristor una ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase; una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados a y entre la pluralidad de líneas de fase y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión conduciendo una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión; y un circuito de accionamiento de palanca que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase; y caracterizado por que el circuito de accionamiento de palanca comprende: una pluralidad de circuitos de accionamiento de tiristores (168) que están configurados para generar señales de accionamiento de tiristores que son recibidas por el dispositivo de palanca; una fuente de energía y un circuito de retención de voltaje (166) que está configurado para recibir energía eléctrica para el circuito de accionamiento de palanca y para proporcionar energía al circuito de accionamiento de palanca durante un período de tiempo después de que se pierde la energía eléctrica para el circuito de accionamiento de palanca; y un circuito de interfaz (164) que está configurado para recibir entradas correspondientes a voltajes de la pluralidad de líneas de fase, flujo de corriente a través de la pluralidad de líneas de fase, una señal de arco eléctrico y/o temperaturas de los respectivos dispositivos de protección contra sobrecargas.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivos de protección contra sobretensiones, sobrecorrientes y arco eléctrico

Solicitud(es) relacionada(s)

La presente solicitud reivindica el beneficio y la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de EE.UU. N. ° 62/135,284, presentada el 19 de marzo de 2015.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a dispositivos de protección de circuitos y, más particularmente, a dispositivos y procedimientos de protección de sobretensión, sobrecorriente y arco eléctrico.

Antecedentes

Con frecuencia, se aplica voltaje o corriente excesiva a través de las líneas de servicio que suministran energía a residencias e instalaciones comerciales e institucionales. Este exceso de voltaje o picos de corriente (sobretensiones transitorias y sobrecorrientes) pueden ser el resultado de la caída de rayos, por ejemplo. Los eventos anteriores pueden ser de especial preocupación en los centros de distribución de telecomunicaciones, hospitales y otras instalaciones donde los daños al equipo causados por sobretensiones y/o sobrecargas de corriente y el tiempo de inactividad resultante pueden ser muy costosos.

Normalmente, los equipos electrónicos sensibles pueden protegerse contra sobretensiones transitorias y sobrecorrientes mediante el uso de dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD). Por ejemplo, se hace una breve referencia a la Figura 1, que es un sistema que incluye protección convencional contra sobretensiones y sobrecarga. Un dispositivo de protección contra sobretensiones 10 se puede instalar en una entrada de energía del equipo que se va a proteger 50, que normalmente está protegido contra sobrecorrientes. El modo de fallo típico de un SPD es un cortocircuito. La protección contra sobrecorriente normalmente empleada es una combinación de un seccionador térmico interno para proteger el dispositivo del sobrecalentamiento debido al aumento de las corrientes de fuga y un fusible externo para proteger el dispositivo de las corrientes de falla más altas. Diferentes tecnologías SPD pueden evitar el uso del seccionador térmico interno porque, en caso de fallo, cambian su modo de operación a una resistencia óhmica baja. De esta manera, el dispositivo puede soportar importantes corrientes de cortocircuito. En este sentido, puede que no haya necesidad operativa de un seccionador térmico interno. Además de lo anterior, algunas realizaciones que muestran capacidades de resistencia a cortocircuitos aún mayores también pueden estar protegidas solo por el disyuntor principal de la instalación sin la necesidad de un fusible de derivación dedicado.

Se hace ahora una breve referencia a la Figura 2, que es un diagrama de bloques de un sistema que incluye protección contra sobretensiones convencional. Como se ilustra, una línea trifásica se puede conectar y suministrar energía eléctrica a uno o más transformadores. 66, que a su vez puede suministrar energía eléctrica trifásica a un disyuntor principal 68. La energía eléctrica trifásica se puede proporcionar a uno o más paneles de distribución 62. Como se ilustra, las tres líneas de voltaje de la energía eléctrica trifásica pueden designarse como L1, L2 y L3 y una línea neutra puede designarse como N. En algunas realizaciones, la línea neutra N puede estar acoplada de forma conductiva a una toma de tierra.

Algunas realizaciones incluyen dispositivos de protección contra sobrecargas (SPD) 104. Como se ilustra, cada uno de los SPD 104 puede estar conectado entre los respectivos de L1, L2 y L3, y neutro (N). El SPD 104 Puede proteger otros equipos en la instalación tales como el panel de distribución entre otros. Además, los SPD se pueden utilizar para proteger todos los equipos en caso de sobretensiones prolongadas. Sin embargo, tal condición puede obligar al SPD a conducir una corriente limitada durante un período de tiempo prolongado, lo que puede resultar en el sobrecalentamiento del SPD y posiblemente su fallo (dependiendo de las capacidades de resistencia de energía que el SPD puede absorber y el nivel y la duración de la condición de sobretensión). Una tensión de funcionamiento típica de un SPD 104 en el presente ejemplo puede ser de aproximadamente 400 V (para 690 V L-L sistemas). En este sentido, los SPD 104 funcionarán cada uno como un aislante y, por lo tanto, no conducirán corriente durante las condiciones normales de funcionamiento. En algunas realizaciones, el voltaje de funcionamiento de los SPD 104 es suficientemente más alto que el voltaje normal de línea a neutro para asegurar que el SPD 104 seguirá funcionando como aislante incluso en los casos en que el voltaje del sistema aumente debido a condiciones de sobrevoltaje que puedan surgir como resultado de una pérdida de energía u otros problemas del sistema de energía.

En el caso de una sobrecorriente en, por ejemplo, L1, La protección de los dispositivos de carga del sistema de energía puede necesitar proporcionar una ruta de corriente a tierra para el exceso de corriente de la sobretensión. La sobretensión puede generar una sobretensión transitoria entre L1 y N. Dado que la sobretensión transitoria supera significativamente la tensión de funcionamiento del SPD 104, el SPD 104 se volverá conductor, permitiendo que el exceso de corriente fluya desde L1 a través de SPD 104 a lo neutral N. Una vez que la sobrecorriente se ha conducido a N, la condición de sobretensión termina y el SPD 104 puede volverse no conductor de nuevo. Sin embargo, en algunos casos, uno o más SPD 104 puede comenzar a permitir que se conduzca una corriente de fuga incluso a voltajes que son más bajos que el voltaje de funcionamiento de los SPD 104.

Además, dentro de un gabinete de dispositivos eléctricos puede haber dispositivos que pueden proteger el equipo dentro del gabinete y al personal cercano de los arcos eléctricos que podrían generarse dentro del gabinete. Un arco eléctrico que se produzca dentro de un gabinete puede crear daños graves y se considera un peligro de seguridad muy grave para el personal. Como tal, la detección del arco eléctrico y la interrupción de la corriente correspondiente debe ser lo más rápida posible para minimizar daños y/o riesgos. Sin embargo, especialmente en sistemas de alta potencia, durante un arco eléctrico, la corriente de fallo podría limitarse a un nivel más bajo que el umbral de corriente requerido para que el disyuntor principal se active lo suficientemente rápido. Es posible que se requieran tiempos de respuesta más rápidos para evitar daños y/o riesgos. Una solución empleada por muchos fabricantes incluye un sistema electrónico para forzar la activación externa del interruptor automático. Durante un arco eléctrico, puede haber un aumento significativo de la presión dentro del gabinete y un aumento significativo en la iluminación. Un circuito electrónico puede usar sensores ópticos y/o de presión para detectar la presencia de un arco eléctrico y activar el disyuntor. Otras técnicas más recientes utilizan lecturas del voltaje y la corriente del sistema de energía y disparan el disyuntor cuando se encuentran patrones específicos de estas lecturas.

Sin embargo, el tiempo que un disyuntor puede tardar en desconectar el sistema de la fuente de energía (después de haber sido activado externamente por el circuito electrónico) puede ser del orden de 100 milisegundos o más. Durante este tiempo, una corriente de cortocircuito que puede estar en un intervalo de aproximadamente 10 kAmperios a aproximadamente 100 kAmperios puede causar daños a las partes internas del equipo, así como exponer al personal cercano a un peligro significativo.

El documento KR100981787 describe un dispositivo integrado que incluye un regulador de control de voltaje para la eliminación de sobretensiones no polares. El documento EP1058366 describe una red de supresión de sobretensiones para sistemas de CA monofásicos y multifásicos. El documento WO2008/153578 describe un aparato habilitado para MEMS para la detección de fallos de arco y la eliminación de condiciones de arco eléctrico, que comprende un componente de detección de arco eléctrico y un componente limitador de corriente. El documento US4912589 describe una red de supresión de sobretensiones activada que comprende un dispositivo de sujeción de bajo voltaje, un dispositivo de palanca y un dispositivo de activación. El documento CN2321155 describe un pararrayos para equipos electrónicos, en particular un pararrayos que está dispuesto en líneas de entrada de señales.

Compendio

La presente invención, según se define en la reivindicación 1, está dirigida a un dispositivo de protección de circuito que incluye un sistema de protección contra arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga que está conectado entre una pluralidad de líneas de fase y una línea neutra que se encuentran entre una línea de suministro de energía entrante y un panel de carga eléctrica en un equipo eléctrico.

En algunas realizaciones, el sistema de protección de arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga incluye un dispositivo de palanca que está acoplado a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y está configurado para evitar una condición de sobretensión al generar una ruta de corriente de baja resistencia desde la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra, una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión al conducir una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión, y un circuito de activación de palanca que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia desde una de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra.

Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca incluye una pluralidad de módulos de protección contra sobretensión que están acoplados entre los respectivos de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra. En algunas realizaciones, uno de la pluralidad de módulos de protección contra sobretensión incluye cada uno un tiristor bidireccional y un inductor que está conectado en serie con el tiristor bidireccional. Algunas realizaciones prevén que uno de la pluralidad de módulos de protección contra sobretensión incluya cada uno dos tiristores que están conectados en antiparalelo entre sí y un inductor que está conectado en serie con los dos tiristores. En algunas realizaciones, los de la pluralidad de módulos de sobretensión comprenden además un circuito amortiguador que está conectado en paralelo con los dos tiristores. Algunas realizaciones prevén que el circuito amortiguador incluye una resistencia y un condensador que están conectados en serie entre sí.

En algunas realizaciones, el sistema de protección de arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga incluye además un sistema de detección de arco eléctrico que está configurado para detectar un arco eléctrico dentro del equipo y generar y enviar una señal de arco eléctrico al circuito de activación de palanca.

Algunas realizaciones prevén que el circuito de activación de palanca incluye una pluralidad de circuitos de accionamiento de tiristor que están configurados para generar señales de activación de tiristor que son recibidas por el dispositivo de palanca. En algunas realizaciones, el circuito de activación de palanca incluye además un suministro de energía y un circuito de retención de voltaje que está configurado para recibir energía eléctrica para el circuito de activación y para proporcionar energía al circuito de activación durante un período de tiempo después de que se pierda la energía eléctrica para el circuito de activación, correspondiendo un circuito de interfaz que está configurado para recibir entradas correspondientes a voltajes de la pluralidad de líneas de fase, flujo de corriente a través de la pluralidad de líneas de fase, una señal de arco eléctrico y/o temperaturas o dispositivos de protección contra sobrecargas respectivas, y un microcontrolador que está configurado para recibir datos del circuito de interfaz, para procesar los datos recibidos y para generar y enviar señales de activación uno o más de la pluralidad de circuitos de activación de tiristores, una señal de alarma a un dispositivo de alerta remoto y/o una señal de activación a un disyuntor principal. Algunas realizaciones prevén que el suministro de energía y el circuito de retención de voltaje incluyen una pluralidad de convertidores CC-CC que pueden funcionar para proporcionar voltajes a uno de la pluralidad de circuitos de activación de tiristores y un circuito de retención que está configurado para mantener un voltaje que se proporciona a la pluralidad de convertidores CC-CC.

Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca incluye una pluralidad de pares de tiristores conectados en antiparalelo que están acoplados entre los respectivos de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra, una pluralidad de inductores que están conectados en serie con los respectivos de la pluralidad de pares de tiristores antiparalelos, y una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados entre los respectivos de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra.

En algunas realizaciones, el sistema de protección contra arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga incluye un dispositivo de palanca que está acoplado a y entre la pluralidad de líneas de fase y está configurado para evitar una condición de sobretensión generando selectivamente una ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase, una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados a y entre la pluralidad de líneas de fase y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión mediante la conducción de una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión, y un circuito de accionamiento de palanca que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia desde una de la pluralidad de líneas de fase hasta la línea neutra.

Algunas realizaciones prevén que el sistema de protección de arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga incluye un dispositivo de palanca que está acoplado a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y está configurado para prevenir una condición de sobretensión generando una ruta de corriente de baja resistencia desde la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra, una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión al conducir una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión, y un circuito de accionamiento de arco eléctrico que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia desde una de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra. En algunas realizaciones, el dispositivo de palanca incluye una pluralidad de módulos de palanca de accionamiento automático que están conectados a la línea neutra y los respectivos de la pluralidad de líneas de fase.

En algunas realizaciones, la pluralidad de módulos de palanca de accionamiento automático incluye cada uno dos tiristores que están conectados en antiparalelo entre sí, un inductor que está conectado en serie con los dos tiristores y un circuito de activación de palanca que está configurado para recibir una señal de corriente desde un sensor de corriente en la correspondiente de la pluralidad de líneas de fase y hacer que al menos uno de los dos tiristores proporcione una ruta de corriente de baja resistencia entre la correspondiente de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra en respuesta a la señal de corriente superando un umbral de corriente.

En algunas realizaciones, el circuito de accionamiento de palanca está configurado para generar una señal de accionamiento en ausencia de cualquier señal del circuito de accionamiento de arco eléctrico. Algunas realizaciones prevén que el circuito de accionamiento de palanca está configurado para proporcionar el accionamiento automático del correspondiente módulo de la pluralidad de palanca durante un período de puesta en marcha del equipo. En algunas realizaciones, el circuito de accionamiento de arco eléctrico está configurado para accionar la pluralidad de módulos de palanca en respuesta a la detección de un arco eléctrico después del período de puesta en marcha del equipo.

Algunas realizaciones prevén que los de la pluralidad de módulos de palanca incluyen además un circuito amortiguador que está conectado en paralelo con los dos tiristores y que el circuito amortiguador incluye una resistencia y un condensador que están conectados en serie entre sí.

En algunas realizaciones, el sistema de protección de arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga incluye además un sistema de detección de arco eléctrico que está configurado para detectar un arco eléctrico dentro del equipo y para generar y enviar una señal de arco eléctrico al circuito de accionamiento de arco eléctrico.

Algunas realizaciones prevén que el sistema de protección de arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga incluye además un selector de umbral que está conectado al circuito de accionamiento de arco eléctrico y está configurado para proporcionar una señal de selección de corriente de umbral correspondiente a un valor de umbral de corriente. En algunas realizaciones, el selector de umbral incluye un dispositivo de entrada de usuario que recibe una entrada de usuario y que proporciona la señal de selección de corriente de umbral al circuito de accionamiento de arco eléctrico. Algunas realizaciones prevén que la señal de selección de corriente de umbral incluye un valor binario discreto, y en el que un valor más bajo del valor binario discreto corresponde a una corriente de umbral por defecto.

Algunas realizaciones de la presente invención están dirigidas a un sistema de protección de arco eléctrico, sobrecorriente, sobretensión y sobrecarga que incluye un dispositivo de palanca que está acoplado a y entre una pluralidad de líneas de fase y está configurado para prevenir una condición de sobretensión generando selectivamente una ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase y una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados a los respectivos de la pluralidad de líneas de fase y al dispositivo de palanca y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión mediante la conducción de una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión.

En algunas realizaciones, cada uno de la pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas incluye un primer terminal que está conectado a una correspondiente de la pluralidad de líneas de fase y un segundo terminal que está conectado al dispositivo de palanca. Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca incluye una pluralidad de terminales de fase que están conectados a la pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas y una pluralidad de tiristores que están conectados entre diferentes pares de terminales de fase.

Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca incluye además un circuito de accionamiento de palanca que puede funcionar para generar señales de accionamiento de tiristores a la pluralidad de tiristores en respuesta a la detección de una condición de fallo en las líneas de fase. En algunas realizaciones, el circuito de accionamiento de palanca incluye un circuito de rectificación que genera una señal de corriente continua (CC) correspondiente a los voltajes entre la pluralidad de líneas de fase, un comparador que compara la señal de CC del circuito de rectificación con una señal de referencia, y una pluralidad de controladores de aislamiento que reciben una salida del comparador y, en respuesta a la salida del comparador que indica que la señal de CC excede la señal de referencia, genera una señal de accionamiento que enciende la pluralidad de tiristores.

En algunas realizaciones, los dispositivos de protección contra sobrecargas comprenden varistores de óxido metálico.

Algunas realizaciones de la presente invención están dirigidas a un sistema de protección contra sobrecargas que incluye una pluralidad de módulos de palanca que están acoplados a una pluralidad de líneas de fase y que están configurados para evitar una condición de sobretensión generando selectivamente una ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase y una línea neutra y una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados en serie con los respectivos de la pluralidad de módulos de palanca para proporcionar una pluralidad de circuitos en serie que incluyen cada uno, uno de la pluralidad de módulos de palanca y uno de la pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas, en los que cada uno de los circuitos en serie está conectado entre una línea correspondiente de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra.

En algunas realizaciones, uno de la pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas incluye cada uno un primer terminal que está conectado a uno correspondiente de la pluralidad de líneas de fase y un segundo terminal que está conectado a uno correspondiente de la pluralidad de módulos de palanca. En algunas realizaciones, uno de la pluralidad de módulos de palanca incluye cada uno una pluralidad de tiristores antiparalelos que están conectados entre uno correspondiente de la pluralidad de dispositivos de protección contra sobretensiones y la línea neutra y un circuito de accionamiento de palanca que puede funcionar para generar señales de accionamiento de tiristores para la pluralidad de tiristores en respuesta a la detección de una condición de fallo en las líneas de fase.

En algunas realizaciones, el circuito de accionamiento de palanca incluye un circuito de rectificación que genera una señal de corriente continua (CC) correspondiente a un voltaje en la correspondiente de la pluralidad de líneas de fase, un comparador que compara la señal de CC del circuito de rectificación con una señal de referencia, un controlador que recibe la salida del comparador y, en respuesta a la salida del comparador que indica que la señal de CC excede la señal de referencia, genera una señal de accionamiento del tiristor y un aislador óptico que genera una señal de accionamiento del tiristor en respuesta a la recepción de la señal de accionamiento del tiristor del controlador, en el que la señal de accionamiento del tiristor enciende el par de tiristores antiparalelos para proporcionar una ruta de corriente de baja resistencia entre el correspondiente de los protectores de sobrecarga y la línea neutra.

Según realizaciones de la invención, un módulo de palanca incluye un primer y segundo terminales eléctricos, una carcasa de módulo y una primera y segunda unidades de palanca. La primera unidad de palanca está dispuesta en la carcasa del módulo e incluye un primer tiristor conectado eléctricamente entre el primer y el segundo terminales eléctricos. La segunda unidad de palanca está dispuesta en la carcasa del módulo e incluye un segundo tiristor conectado eléctricamente entre el primer y el segundo terminales eléctricos en paralelo eléctrico con la primera unidad de palanca.

En algunas realizaciones, el primer tiristor está conectado en antiparalelo al segundo tiristor.

El módulo de palanca puede incluir un circuito amortiguador dispuesto en la carcasa del módulo y conectado eléctricamente entre el primer y el segundo terminales eléctricos en paralelo eléctrico con cada una de las primera y segunda unidades de palanca.

El módulo de palanca puede incluir un conjunto de bobina conectado eléctricamente en serie entre el primer terminal y cada una de las primera y segunda unidades de palanca. En algunas realizaciones, el módulo de palanca incluye un circuito amortiguador dispuesto en la carcasa del módulo y conectado eléctricamente entre el primer y segundo terminales eléctricos en paralelo eléctrico con cada una de las primera y segunda unidades de palanca.

En algunas realizaciones, el conjunto de bobina incluye: un elemento de bobina eléctricamente conductor, incluyendo el elemento de bobina una tira de bobina que se extiende en espiral que define un canal de bobina en espiral; y una envoltura eléctricamente aislante que incluye una parte de pared separadora que llena el canal de la bobina.

En algunas realizaciones, la carcasa del módulo incluye una cubierta que define una cavidad cerrada, la primera y segunda unidades de palanca están contenidas en la cavidad cerrada, y el módulo de palanca incluye además un material de relleno que llena un volumen en la cavidad cerrada no ocupada por la primera y segunda unidad de palanca. En algunas realizaciones, el material de carga es un epoxi.

El módulo de palanca puede incluir un dispositivo de varistor de óxido metálico dispuesto en la carcasa del módulo y conectado eléctricamente entre el primer y segundo terminales eléctricos en paralelo con cada una de las primera y segunda unidades de palanca.

El módulo de palanca puede incluir un circuito de accionamiento dispuesto en la carcasa del módulo y conectado eléctricamente a la primera y segunda unidades de palanca. En algunas realizaciones, el módulo de palanca incluye una conexión eléctrica a un sensor de corriente externo.

Según algunas realizaciones, el primer tiristor incluye una primera superficie de contacto que es una de un ánodo y un cátodo, y una segunda superficie de contacto que es la otra de un ánodo y un cátodo, y la primera unidad de palanca incluye un primer electrodo conductor de electricidad que está en contacto con la primera superficie de contacto, y un segundo electrodo eléctricamente conductor que está en contacto con la segunda superficie de contacto. En algunas realizaciones, el primer electrodo es un miembro de carcasa de unidad metálica unitaria que incluye una pared de extremo y una pared lateral, la pared de extremo y la pared lateral definen una cavidad de carcasa de unidad, el tiristor está dispuesto en la cavidad de carcasa de unidad. El módulo de palanca puede incluir un dispositivo de polarización que empuja al menos uno del primer y segundo miembros de electrodo contra la primera o segunda superficie de contacto.

Según algunas realizaciones, la primera unidad de palanca incluye: una carcasa de unidad que define una cámara cerrada, estando dispuesto el primer tiristor en la cámara cerrada; un puerto de cable definido en una pared de la carcasa de la unidad entre la cámara cerrada y el exterior de la carcasa de la unidad; un pasamuros montado en el puerto de cables; y un cable eléctrico que se extiende a través del pasamuros desde el exterior de la carcasa de la unidad y está conectado eléctricamente al primer tiristor.

El cable conductor eléctrico puede terminar en un terminal de control del primer tiristor. El módulo de palanca puede incluir un segundo cable conductor eléctrico que se extiende a través del pasamuros desde el exterior de la carcasa de la unidad y conectado eléctricamente a un terminal de referencia del primer tiristor.

En algunas realizaciones, el pasamuros está unido al hilo conductor eléctrico. En algunas realizaciones, el pasamuros incluye una resina que está unida al hilo conductor eléctrico. En algunas realizaciones, la resina es una resina epoxi.

Según algunas realizaciones, el pasamuros incluye: un accesorio exterior tubular asegurado en el puerto de cables; y un tapón de sellado montado en el accesorio exterior y rodeando el cable eléctrico; en el que el tapón de sellado llena el espacio radial entre el cable eléctrico y el accesorio exterior. En algunas realizaciones, el tapón de sellado está unido al cable conductor eléctrico. En algunas realizaciones, el accesorio exterior está formado por un material polimérico unido a la carcasa de la unidad.

Según algunas realizaciones, el pasamuros asegura mecánicamente el cable conductor eléctrico a la carcasa de la unidad y sella herméticamente el puerto del cable.

Según realizaciones de la invención, una unidad de palanca incluye una carcasa de la unidad que define una cámara cerrada, un tiristor dispuesto en la cámara cerrada, un puerto de cable definido en una pared de la carcasa de la unidad entre la cámara cerrada y un exterior de la carcasa de la unidad, un pasamuros montado en el puerto de cables y un cable eléctrico que se extiende a través del pasamuros desde el exterior de la carcasa de la unidad y conectado eléctricamente al tiristor.

En algunas realizaciones, el tiristor incluye una primera superficie de contacto que es una de un ánodo y un cátodo, y una segunda superficie de contacto que es la otra de un ánodo y un cátodo, y la unidad de palanca incluye un primer electrodo eléctricamente conductor que está en contacto con la primera superficie de contacto, y un segundo electrodo eléctricamente conductor que está en contacto con la segunda superficie de contacto.

Según algunas realizaciones, el primer electrodo es un miembro de carcasa de metal unitario que incluye una pared de extremo y una pared lateral, el miembro de carcasa forma parte de la carcasa de la unidad y define una cavidad de carcasa, y el tiristor está dispuesto en la cavidad de carcasa.

La unidad de palanca puede incluir un dispositivo de empuje que empuja al menos uno del primer y segundo miembros de electrodo contra la primera o segunda superficie de contacto.

En algunas realizaciones, el cable conductor eléctrico termina en un terminal de control del tiristor. La unidad de palanca puede incluir un segundo cable eléctrico que se extiende a través del pasamuros desde el exterior de la carcasa de la unidad y conectado eléctricamente a un terminal de referencia del tiristor.

Según algunas realizaciones, el pasamuros está unido al hilo conductor eléctrico. En algunas realizaciones, el pasamuros incluye una resina que está unida al hilo conductor eléctrico. En algunas realizaciones, la resina es una resina epoxi.

Según algunas realizaciones, el pasamuros incluye un accesorio exterior tubular asegurado en el puerto del cable y un tapón de sellado montado en el accesorio exterior y que rodea el cable conductor eléctrico, en el que el tapón de sellado llena el espacio radial entre el cable conductor eléctrico y el accesorio exterior. En algunas realizaciones, el tapón de sellado está unido al cable conductor eléctrico. En algunas realizaciones, el accesorio exterior está formado por un material polimérico unido a la carcasa de la unidad.

Según algunas realizaciones, el pasamuros asegura mecánicamente el cable conductor eléctrico a la carcasa de la unidad y sella herméticamente el puerto del cable.

En algunas realizaciones, el tiristor es un tiristor bidireccional.

Según aspectos adicionales de la presente descripción, un procedimiento para formar una unidad de palanca incluye: proporcionar una carcasa de la unidad que define una cámara cerrada e incluye un puerto de cable definido en una pared de la carcasa de la unidad entre la cámara cerrada y un exterior de la carcasa de la unidad; montar un tiristor en la cámara cerrada; enrutar un cable conductor eléctrico a través del puerto de cables; sellar el cable eléctrico en el puerto del cable con un pasamuros; y conectar eléctricamente el cable eléctrico al tiristor.

En algunas realizaciones, sellar el cable conductor eléctrico en el puerto del cable con un pasamuros incluye: formar un pasamuros, incluida la inserción de un cable conductor eléctrico en un accesorio exterior tubular, introducir un material de sellado líquido en el accesorio exterior alrededor del cable conductor eléctrico y curar o endurecer el material de sellado líquido alrededor del cable conductor eléctrico para sellar el cable conductor eléctrico en el accesorio exterior; y montar el cable eléctrico y el pasamuros en el puerto de cables. En algunas realizaciones, el material de sellado líquido es una resina.

Según realizaciones de la invención, un dispositivo de palanca incluye una carcasa de dispositivo y un módulo de palanca y un sensor de corriente dispuesto en la carcasa del dispositivo. El módulo de palanca incluye: una carcasa de módulo; un tiristor dispuesto en la carcasa del módulo; un circuito de accionamiento automático dispuesto en la carcasa del módulo; y un circuito amortiguador dispuesto en la carcasa del módulo.

Según realizaciones de la invención, un sistema de palanca incluye un módulo de palanca y un circuito de interfaz de alarma y accionador externo. El módulo de palanca incluye: una carcasa de módulo; un tiristor dispuesto en la carcasa del módulo; una bobina dispuesta en la carcasa del módulo; un circuito de accionamiento dispuesto en la carcasa del módulo; y un circuito amortiguador dispuesto en la carcasa del módulo. El circuito de interfaz de alarma y accionador externo está conectado eléctricamente al módulo de palanca.

Se observa que los aspectos de la invención descritos con respecto a una realización pueden incorporarse en una realización diferente aunque no se describan específicamente en relación con la misma. Es decir, todas las realizaciones y/o características de cualquier realización se pueden combinar de cualquier forma y/o combinación. Estos y otros objetos y/o aspectos de la presente invención se explican en detalle en la memoria descriptiva que se expone a continuación.

Breve descripción de los dibujos

Las figuras adjuntas se incluyen para proporcionar una mayor comprensión de la presente invención, y se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva. Los dibujos ilustran algunas realizaciones de la presente invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la presente invención.

La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema que incluye protección contra sobrecargas convencional.

La Figura 2 es un diagrama de bloques de un sistema que incluye protección contra sobrecargas convencional.

La Figura 3 es un diagrama de bloques que ilustra un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 5 es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas en un gabinete de aparamenta según algunas realizaciones de la presente invención. La Figura 6 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 4, según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 7 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra una fuente de energía y un circuito de retención de voltaje como se describe en referencia a la Figura 6.

La Figura 8 es un diagrama de bloques que ilustra un convertidor aislado de CC-CC como se discutió en referencia a la Figura 7.

La Figura 9 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento de tiristores como se discutió en referencia a la Figura 6.

La Figura 10 es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 11 es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 12 es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 13 es una vista en perspectiva superior de un sistema de palanca y un módulo de accionamiento según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 14 es una vista transversal del sistema de palanca de la Figura 13 tomado a lo largo de la línea 14-14 de la Figura 13.

La Figura 15 es una vista en perspectiva superior de un módulo de palanca que forma parte del sistema de palanca de la Figura 13.

La Figura 16 es una vista en perspectiva superior fragmentada, en despiece del módulo de palanca de la Figura 15. La Figura 17 es una vista en perspectiva superior en despiece de un conjunto de bobina que forma parte del módulo de palanca de la Figura 15.

La Figura 18 es una vista en perspectiva inferior en sección transversal de una carcasa que forma parte del conjunto de bobina de la Figura 17.

La Figura 19 es una vista en perspectiva inferior en despiece de una unidad de palanca que forma parte del módulo de palanca de la Figura 15.

La Figura 20 es una vista en perspectiva superior en sección transversal de la unidad de palanca de la Figura 19. La Figura 21 es una vista ampliada, fragmentaria y en sección transversal de la unidad de palanca de la Figura 19. La Figura 22 es una vista en perspectiva trasera del módulo conector de la Figura 13.

La Figura 23 es una vista en perspectiva fragmentaria de un módulo de palanca según otras realizaciones de la invención.

La Figura 24 es un diagrama esquemático que ilustra un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas utilizado en la protección de equipos según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 25 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 24, según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 26 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento del módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 25, según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 27 es un gráfico que ilustra los valores de voltaje y corriente durante una condición de sobretensión según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 28 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento de arco eléctrico del módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 24, según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 29 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un sistema de protección contra sobrecargas utilizado en la protección de equipos según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 30 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un dispositivo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 29, según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 31 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un sistema de protección contra sobrecargas utilizado en la protección de equipos según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 32 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 31, según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 33 es una vista en perspectiva superior de un sistema de palanca según algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 34 es una vista en perspectiva superior de un módulo de palanca que forma parte del sistema de palanca de la Figura 33.

La Figura 35 es una vista en perspectiva superior fragmentada, en despiece del módulo de palanca de la Figura 33.

Descripción detallada de las realizaciones de la invención

La presente invención se describirá ahora con más detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones ilustrativas de la invención. En los dibujos, los tamaños relativos de regiones o características pueden exagerarse para mayor claridad. Sin embargo, esta invención puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las realizaciones expuestas en la presente memoria; más bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta descripción sea minuciosa y completa, y transmita completamente el alcance de la invención a los expertos en la técnica.

Se entenderá que cuando se hace referencia a un elemento como "acoplado" o "conectado" a otro elemento, puede estar acoplado o conectado directamente al otro elemento o también pueden estar presentes elementos intermedios. Por el contrario, cuando se hace referencia a un elemento como "acoplado directamente" o "conectado directamente" a otro elemento, no hay elementos intermedios presentes. Los números iguales se refieren a elementos iguales en todas partes.

Además, términos espacialmente relativos, como "bajo", "debajo", "inferior", "sobre", "superior" y similares, se pueden utilizar en esta memoria para facilitar la descripción para describir la relación de un elemento o característica con otro(s) elemento(s) o característica(s) como se ilustra en las figuras. Se entenderá que los términos espacialmente relativos pretenden abarcar diferentes orientaciones del dispositivo en uso u operación además de la orientación representada en las figuras. Por ejemplo, si el dispositivo de las figuras se voltea, los elementos descritos como "bajo" o "por debajo" de otros elementos o características se orientarían "sobre" los otros elementos o características. Por tanto, el término ejemplar "bajo" puede abarcar tanto una orientación de arriba como de abajo. El dispositivo puede estar orientado de otra manera (girado 90 grados o en otras orientaciones) y los descriptores espacialmente relativos usados en esta memoria pueden interpretarse en consecuencia.

Es posible que las funciones o construcciones conocidas no se describan en detalle por motivos de brevedad y/o claridad.

Como se usa en la presente memoria, la expresión "y/o" incluye todas y cada una de las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.

La terminología utilizada en esta memoria tiene el propósito de describir realizaciones particulares únicamente y no pretende ser una limitación de la invención. Como se usa en la presente memoria, las formas singulares "un", "una" y "el" pretenden incluir las formas plurales también, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se entenderá además que los términos "comprende" y/o "que comprende", cuando se usan en esta memoria descriptiva, especifican la presencia de características, números enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes declarados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) usados en esta memoria tienen el mismo significado que el que entiende comúnmente un experto en la técnica a la que pertenece esta invención. Se entenderá además que los términos, tales como los que se definen en los diccionarios de uso común, deben interpretarse como si tuvieran un significado que sea consistente con su significado en el contexto de la técnica relevante y no se interpretarán en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que se defina así expresamente en la presente memoria.

Según las realizaciones descritas en la presente memoria, un sistema de protección contra sobrecargas y arcos eléctricos puede proteger el equipo de control y distribución eléctrica de las descargas eléctricas que pueden generarse dentro de un recinto, tal como un gabinete de aparamenta eléctrica. En el caso de un arco en ausencia de las protecciones proporcionadas en esta memoria, un cortocircuito correspondiente al arco puede hacer que el disyuntor se accione y abra el circuito en aproximadamente 100 milisegundos. En el caso de una corriente de cortocircuito más baja debido, por ejemplo, a la impedancia del circuito, un sistema de detección de arco eléctrico puede hacer que se dispare el disyuntor. Sin embargo, durante este período, la corriente de cortocircuito, que puede estar entre aproximadamente 10 kA y aproximadamente 100 kA, dañará el equipo interno dentro del gabinete del gabinete de aparamenta y puede presentar un serio peligro para la seguridad del personal que se encuentre cerca del gabinete de aparamenta.

Como se describe en esta memoria, los efectos anteriores se pueden eliminar utilizando un dispositivo de palanca que tiene un tiempo de respuesta muy rápido (por ejemplo, menos de aproximadamente 5 milisegundos) y que puede conducir la corriente de fallo para eliminar el arco hasta que el disyuntor se accione y desconecte el gabinete de aparamenta de la fuente de energía.

El dispositivo de palanca puede incluir dos tiristores (uno para cada dirección de la corriente CA) que cuando se accionan pueden crear un corto que conducirá la corriente y eliminará el arco eléctrico. Sin embargo, como se indica en esta memoria, los tiristores pueden protegerse contra daños por falsos accionamientos y/o sobretensiones. Los accionamientos falsos pueden protegerse contra el uso de los componentes del circuito descritos en esta memoria y la protección contra sobretensiones puede proporcionarse mediante dispositivos de protección contra sobrecargas que se pueden conectar en paralelo con el dispositivo de protección contra sobretensiones. El uso del dispositivo de protección contra sobrecargas puede proteger los tiristores del dispositivo de palanca de accionamientos falsos y otros equipos de la instalación.

En algunas realizaciones, el dispositivo de palanca puede proteger el dispositivo de protección contra sobrecargas en caso de que el dispositivo de protección contra sobrecargas haya fallado. Por ejemplo, el modo de fallo típico de tales dispositivos puede ser un cortocircuito que es interrumpido por un seccionador térmico interno y/o un fusible/disyuntor externo. De esta manera, el dispositivo de palanca puede proteger adicionalmente el dispositivo de protección contra sobrecargas en caso de fallo y, por lo tanto, evitar la necesidad de un seccionador térmico y/o un fusible/disyuntor en serie.

Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca puede implementarse de varias formas diferentes. Un primer ejemplo proporciona una operación única en la que el dispositivo de palanca se usa solo una vez y se proporciona un dispositivo de palanca de reemplazo para reemplazar el dispositivo de palanca usado. Un segundo ejemplo incluye un dispositivo de palanca que se puede utilizar varias veces. En este ejemplo, el dispositivo de palanca puede soportar la corriente de cortocircuito hasta que se accione el disyuntor. Como tal, el dispositivo de palanca se puede restaurar después del evento de fallo y permitir un posible reenganche del interruptor principal que permitirá que la instalación reanude el funcionamiento normal (siempre que se haya resuelto el problema que causó el accionamiento del sistema de palanca).

Para accionar el dispositivo de palanca, se puede utilizar un circuito electrónico independiente. Este circuito puede recibir la señal de accionamiento del circuito detector de arco eléctrico como entrada y puede accionar el dispositivo de palanca y/o el disyuntor principal. En algunas realizaciones, este circuito también puede recibir lecturas de voltaje y corriente de las líneas eléctricas y lecturas de corriente de los dispositivos de protección contra sobrecargas como entradas. De esta manera, el sistema electrónico puede indicar la presencia de un cortocircuito en cualquier lugar aguas abajo del dispositivo de palanca, si hay una condición de sobretensión prolongada y si fallaron los dispositivos de protección contra sobretensiones. En cualquiera de las condiciones anteriores (o cualquier otra condición que se requiera y pueda detectarse mediante el uso de estos sensores o sensores adicionales), el sistema electrónico puede accionar el dispositivo de palanca y el disyuntor principal.

Además, el circuito electrónico también puede proporcionar una señal de alarma para indicar la presencia y/o el tipo de problema que provocó el accionamiento del dispositivo de palanca. Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca puede accionarse en respuesta a una o más de las siguientes condiciones y/o eventos:

- Arco eléctrico dentro del gabinete;

- Fallo del dispositivo de protección contra sobrecargas;

- Condiciones de sobretensión o sobrecorriente prolongadas;

- Cortocircuito aguas abajo del dispositivo de palanca;

- Cualquier otro patrón de perturbación eléctrica en el sistema que pueda detectarse utilizando los sensores existentes o instalando sensores adicionales por ese motivo; y

- Accionador manual remoto.

Ahora se hace referencia a la Figura 3, que es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga según algunas realizaciones de la presente invención. Algunas realizaciones de la presente invención pueden ser aplicables a la protección de equipos correspondientes a sistemas de distribución utilizados en instalaciones industriales que incluyen paneles de distribución secundarios y/o una sección de entrada de servicio de instalaciones de generación eléctrica, incluyendo, por ejemplo, aerogeneradores. Sin embargo, tales realizaciones no son limitantes. Por ejemplo, los sistemas de protección de arco eléctrico y sobretensión descritos en esta memoria pueden ser aplicables a muchos tipos diferentes de sistemas que pueden ser susceptibles a condiciones de sobrevoltaje, sobrecorrientes y/o fallos de arco eléctrico. Por ejemplo, la distribución de voltaje medio y/o bajo para controlar y distribuir energía eléctrica monofásica o multifásica puede utilizar sistemas de protección contra descargas eléctricas y descargas eléctricas como se describe en la presente memoria. En algunas realizaciones, un gabinete de aparamenta 60 puede incluir un arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sistema de protección contra sobrecargas 100 configurada en el mismo para proteger el equipo 50, el gabinete de aparamenta 60 y otros componentes incluidos en el mismo y/o personal próximo al gabinete de aparamenta 60.

Se hace ahora una breve referencia a la Figura 4, que es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga según algunas realizaciones de la presente invención. Como se ilustra, una línea trifásica se puede conectar y suministrar energía eléctrica a uno o más transformadores 66, que a su vez puede suministrar energía eléctrica trifásica a un disyuntor principal 68. La energía eléctrica trifásica se puede proporcionar a uno o más paneles de distribución. 62. Como se ilustra, las tres líneas de voltaje de la energía eléctrica trifásica pueden designarse como L1, L2 y L3 y una línea neutra puede designarse como N. En algunas realizaciones, la línea neutra N puede estar acoplada de forma conductiva a una toma de tierra.

Algunas realizaciones incluyen un sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 100 conectado entre las líneas de fase L1, L2 y L3, y neutro (N). El sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 100 puede proteger otros equipos de la instalación, tales como el panel de distribución 62 entre otros. En algunas realizaciones, el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 100 puede estar acoplado y/o recibir una o más señales de un sistema de detección de arco eléctrico 64 que puede estar en un panel de distribución 62 y/u otros equipos de la instalación.

Como se mencionó anteriormente, un sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 100 puede implementarse en un sistema correspondiente a la aparamenta de distribución de energía 60 que está configurada para distribuir energía eléctrica multifásica. Por ejemplo, ahora se hace referencia a la Figura 5, que es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un arco eléctrico y un sistema de protección contra sobrecargas en un gabinete de conmutación trifásico según algunas realizaciones de la presente invención. Como se ilustra, una línea trifásica se puede conectar y suministrar energía eléctrica a uno o más transformadores 66, que a su vez puede suministrar energía eléctrica trifásica a un disyuntor principal 68 en el gabinete de aparamenta 60. Dentro del gabinete de aparamenta 60, la energía eléctrica trifásica se puede proporcionar para uno o más paneles de distribución 62 que puede o no estar dentro del gabinete de aparamenta 60. Como se ilustra, las tres líneas de voltaje de la energía eléctrica trifásica pueden designarse como L1, L2 y L3 y una línea neutra puede designarse como N. En algunas realizaciones, la línea neutra N puede estar acoplada de forma conductiva a una toma de tierra.

En algunas realizaciones, el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 100 puede incluir un dispositivo de palanca 102 que pueda funcionar para prevenir una condición de sobrevoltaje generando una ruta de baja resistencia desde las tres líneas de voltaje L1, L2, L3 a la línea neutra N. Aunque algunas realizaciones se describen en esta memoria con referencia a una condición de sobretensión, tales realizaciones también pueden referirse a una condición de sobrecorriente que puede o no ser el resultado de una condición de sobretensión. Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca puede accionarse mediante un circuito de accionamiento 106.

Como se ilustra, el dispositivo de palanca 102 puede incluir un módulo de protección contra sobretensiones 120 correspondiente a cada una de las tres fases L1, L2 y L3. Cada módulo de protección contra sobretensión 120 puede incluir dos tiristores (por ejemplo, TH5 y TH6) que están acoplados eléctricamente en paralelo entre sí, pero con polaridades opuestas. Dicho de otra manera, un ánodo de un primer tiristor (porejemplo, TH5) del par de tiristores se puede acoplar a un cátodo del segundo tiristor (por ejemplo, TH6) del par de tiristores y un cátodo del primer tiristor (TH5) del par de tiristores se puede acoplar al ánodo del segundo tiristor (TH6) del par de tiristores. De esta manera, cuando los tiristores se activan para que estén en un estado conductor, cada mitad de una forma de onda de corriente alterna puede conducirse desde la fase al neutro.

En algunas realizaciones, un módulo de protección contra sobretensiones 120 puede incluir un circuito de una resistencia R y un condensador C dispuestos en serie entre sí, de modo que la serie RC de resistencia-condensador esté conectada en paralelo con los dos tiristores (por ejemplo, TH5 y TH6). Aunque se describe e ilustra como una sola resistencia R y condensador C, las realizaciones pueden incluir más de una resistencia y/o más de un condensador para lograr el rendimiento resistivo y/o capacitivo deseado, pero también para usar más R y C por redundancia, ya que el funcionamiento de este circuito puede ser importante para evitar un falso accionamiento de los tiristores. El circuito amortiguador puede ralentizar una tasa de cambio de voltaje (dV/dt) que, de lo contrario, podría provocar el falso accionamiento del tiristor. Por ejemplo, en ausencia del circuito amortiguador RC, el tiristor puede accionarse por ruido eléctrico que no está relacionado con una condición real de sobretensión. El condensador C puede reducir la tasa de cambio de voltaje (dV/dt) junto con la resistencia R. La inductancia L y la resistencia R puede limitar la irrupción de corriente del alto valor de capacitancia del condensador C cuando el circuito está energizado.

Algunas realizaciones prevén que un inductor L está dispuesto en serie con el par de tiristores conectados en antiparalelo. El inductor L puede limitar una tasa de cambio en la corriente (di/dt) a través de los tiristores, que de otro modo podrían dañar los tiristores. También, L, combinado con el circuito amortiguador RC, reduce la tasa de cambio de voltaje (dV/dt) en los tiristores en caso de una sobretensión generada en el sistema de energía. De esta manera, se puede prevenir un accionamiento automático de tiristores.

Algunas realizaciones prevén que en un sistema de energía trifásico, un dispositivo de palanca 102 incluye tres módulos de protección contra sobretensiones 120 que se puede acoplar desde los respectivos conductores de fase L1, L2 y L3 a un neutro N. En algunas realizaciones, cada uno de los módulos de protección contra sobretensión 120 es un componente modular que incluye todos los componentes funcionales del mismo en un solo conjunto. Algunas realizaciones proporcionan que múltiples (porejemplo, tres en un sistema de energía trifásico) módulos de protección contra sobretensión 120 se pueden configurar como un solo conjunto que incluye los componentes y la funcionalidad para la protección contra sobretensiones para todas las fases en un solo conjunto.

Algunas realizaciones incluyen dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) 104. Como se ilustra, cada uno de los SPD 104 puede estar conectado entre los respectivos de LI, L2 y L3, y neutro (N). El uso del SPD puede proteger los tiristores del dispositivo de palanca durante eventos de rayos y/o condiciones transitorias de sobretensión, así como proteger otros equipos en la instalación. Además, los SPD se pueden utilizar para proteger todos los equipos en caso de sobretensiones prolongadas. Sin embargo, tal condición puede obligar al SPD a conducir una corriente limitada durante un período de tiempo prolongado, lo que puede resultar en el sobrecalentamiento del SPD y posiblemente su fallo (dependiendo de las capacidades de resistencia de energía que el SPD puede absorber y el nivel y la duración de la condición de sobretensión). Tal evento puede abordarse mediante el accionamiento del dispositivo de palanca. Una tensión de funcionamiento típica de un SPD 104 en el presente ejemplo puede ser de aproximadamente 400 V (para 690 V L-L sistemas). En este sentido, los SPD 104 funcionarán cada uno como un aislante y, por lo tanto, no conducirán corriente durante las condiciones normales de funcionamiento. En algunas realizaciones, el voltaje de funcionamiento de los SPD 104 es suficientemente más alto que el voltaje normal de línea a neutro para asegurar que el SPD 104 seguirá funcionando como aislante incluso en los casos en que el voltaje del sistema aumente debido a condiciones de sobretensión que puedan surgir como resultado de una pérdida de energía u otros problemas del sistema de energía.

En el caso de una sobrecarga en, por ejemplo, L1, la protección de los dispositivos de carga del sistema de energía puede necesitar proporcionar una ruta de corriente a tierra para el exceso de corriente de la sobrecarga. La sobrecarga puede generar una sobretensión transitoria entre L1 y N. Dado que la sobretensión transitoria excede significativamente la tensión de funcionamiento del SPD 104, el SPD 104 se volverá conductor, permitiendo que el exceso de corriente fluya desde L1 a través de SPD 104 a lo neutral N.

Una vez que la sobrecarga se ha conducido a N, la condición de sobretensión termina y el SPD 104 se vuelve no conductor de nuevo. Sin embargo, en algunos casos, uno o más SPD 104 puede comenzar a permitir que se conduzca una corriente de fuga incluso a voltajes que son más bajos que el voltaje de funcionamiento de los SPD 104. En tales condiciones, la corriente de fuga se puede medir utilizando, por ejemplo, transformadores de corriente. 105 que pueden proporcionar valores de corriente de fuga al circuito de accionamiento 106.

Un sistema de detección de arco eléctrico 64 se puede configurar para detectar un arco eléctrico dentro del gabinete de la aparamenta 60 utilizando uno o más sensores y/o tipos de sensores incluyendo fotosensores, sensores de presión y/o transformadores de corriente, entre otros. El sistema de detección de arco eléctrico puede proporcionar una señal de detección de arco eléctrico (AFD) al circuito de accionamiento. 106.

El circuito de accionamiento 106 puede recibir entradas correspondientes a los voltajes de línea L1, L2, L3, las corrientes de la línea I1, I2, I3, las corrientes de fuga del SPD Is1, Is2, Is3, y la señal de detección de arco eléctrico AFD. Como se describe con más detalle a continuación, el circuito de accionamiento 106 puede, en respuesta a una circunstancia de fallo, causar que el dispositivo de palanca 102 se encienda, proporcionando así una ruta de corriente de baja resistencia desde las líneas L1, L2, L3 a la neutra N, causar que el disyuntor principal 68 se accione y/o hacer que los SPD comiencen a dirigirse. En algunas realizaciones, el circuito de accionamiento 106 puede generar además y/o transmitir una señal de alarma a uno o más de otros tipos de equipos de monitorización, registro o alarma.

Algunas realizaciones prevén que el circuito de accionamiento 106 se alimenta a través de una fuente de energía del circuito de accionamiento 65, tal como una fuente de alimentación de corriente alterna monofásica y/o una fuente de alimentación de corriente continua. Algunas realizaciones prevén que la fuente de energía del circuito de accionamiento 65 se puede acoplar al circuito de accionamiento 106 a través de uno o más interruptores de circuito o disyuntores 67 y, por lo tanto, puede estar protegido por los SPD 104.

Ahora se hace referencia a la Figura 6 , que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento como se describió brevemente anteriormente con respecto a la Figura 5, según algunas realizaciones de la presente invención. En algunas realizaciones, un circuito de accionamiento 106 puede incluir una fuente de energía y un circuito de retención de voltaje 166, que pueden recibir energía eléctrica de corriente alterna monofásica y/o energía eléctrica de corriente continua para alimentar el circuito de accionamiento. La fuente de energía y el circuito de retención de voltaje 166 pueden incluir un circuito de retención de voltaje que puede proporcionar energía al circuito de accionamiento durante al menos 100 milisegundos después de una condición que elimina la disponibilidad de la energía eléctrica recibida de la fuente de energía del circuito de accionamiento 65.

De esta manera, incluso con una pérdida de energía del circuito de accionamiento debido a un fallo en otra parte del circuito, la fuente de energía y el circuito de retención de voltaje 166 mantienen suficiente voltaje para que el circuito de accionamiento 106 funcione hasta que el disyuntor sea capaz de accionarse. Por ejemplo, durante este período, las señales de accionamiento a todos los tiristores pueden mantenerse continuamente para mantener los tiristores en un estado de conducción. Por lo tanto, los tiristores pueden mantenerse en un estado conductor hasta que el disyuntor principal 68 se accione. Como alternativa, si se pierde una señal de accionamiento a los tiristores, los tiristores solo permitirán un flujo de corriente muy limitado a través de ellos, lo que puede provocar el reinicio del arco eléctrico.

Se hace ahora una breve referencia a la Figura 7, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra una fuente de energía y un circuito de retención de voltaje 166 como se discutió en referencia a la Figura 6 más arriba. En algunas realizaciones, la fuente de energía y el circuito de retención de voltaje 166 está configurado para recibir energía eléctrica como una fuente de energía de corriente alterna (CA) monofásica que incluye una línea de voltaje L^p y una línea neutra N^p. En tales realizaciones, la energía eléctrica recibida se puede convertir de CA a corriente continua (CC) utilizando una unidad de rectificación CA-CC 180. La energía de CC resultante se puede suavizar utilizando un condensador de suavizado 182.

La energía de CC se puede proporcionar a un circuito de retención de voltaje 184 que puede incluir una resistencia de retención Rh que está conectado en paralelo con un diodo de retención Dh. La combinación en paralelo de la resistencia de retención Rh y el diodo de retención Dh se puede conectar en serie con un condensador de retención Ch. Algunas realizaciones prevén que el circuito Rh, Dh, Ch está conectado entre la línea de energía de CC y la tierra o el neutro. En algunas realizaciones, el ánodo del diodo de retención Dh está conectado a la línea de energía de CC y al cátodo del diodo de retención Dh está conectado al condensador de retención Ch, el otro terminal del cual está conectado a tierra o neutro.

La fuente de energía y el circuito de retención de voltaje 166 pueden incluir varios diferentes convertidores aislados de CC-CC 186. Por ejemplo, en el contexto de un sistema de tres fases, un convertidor aislado de CC-CC 186-1 se puede proporcionar para suministrar voltaje (Vs, S) a un controlador común en cada uno de los tres circuitos de accionamiento de tiristores diferentes 168-1, 2, 3. Además, tres convertidores aislados de CC-CC 186-2, 3, 4 se pueden proporcionar para suministrar voltaje (Vs1, S1; Vs2, S2; Vs3, S3) a los respectivos circuitos de accionamiento de tiristores 168-1,2, 3, respectivamente.

Se hace ahora una breve referencia a la Figura 8 , que es un diagrama de bloques que ilustra un convertidor aislado de CC-CC como se discutió en referencia a la Figura 7 más arriba. Un convertidor aislado de CC-CC 186 puede recibir un voltaje de entrada Vin de CC a un inversor 191, que está configurado para convertir el voltaje de entrada de CC en un voltaje de CA. El voltaje de CA se puede proporcionar a un transformador de aislamiento 192, que puede producir una salida de CA correspondiente que está aislada de manera conductora del voltaje de CA de entrada que se recibe del inversor 191. En algunas realizaciones, el transformador de aislamiento 192 puede incluir una relación de bobinado de bobina de 1:1, de modo que el voltaje de salida de CA esté al mismo nivel de voltaje que el voltaje de entrada de CA recibido por el transformador de aislamiento. Algunas realizaciones prevén que la relación de bobinado de la bobina del transformador de aislamiento 192 no es 1.0 y, por lo tanto, el voltaje de salida de CA puede tener un nivel de voltaje diferente al voltaje de entrada de CA recibido por el transformador de aislamiento 192. El voltaje de salida de CA del transformador de aislamiento 192 puede ser recibido por un rectificador 193, que está configurado para convertir el voltaje de CA en un voltaje de salida de CC.

Refiriéndose a la Figura 6 , en algunas realizaciones, el circuito de accionamiento 106 puede incluir un circuito de interfaz 164 que está configurado para recibir entradas de varios sensores y proporcionar los datos correspondientes a las entradas recibidas a un microcontrolador 162. Por ejemplo, el circuito de interfaz 164 puede recibir entradas correspondientes a: los voltajes de las líneas eléctricas de fase L1, L2, L3 y el neutral N; una señal de alarma de arco eléctrico AFD desde el sistema de detección de arco eléctrico 64; flujo de corriente en las líneas eléctricas de fase I1, 12, 13; flujo de corriente a través de los SPD Is1, Is2, Is3; y/o temperatura de los SPD Ts1, Ts2, Ts3, entre otros.

Algunas realizaciones prevén que el microcontrolador 162 puede procesar las entradas recibidas y generar señales de accionamiento a uno o más accionadores de tiristores 168-1, 2, 3 para accionar los tiristores a un modo de conducción. En algunas realizaciones, el microcontrolador puede generar además una señal de accionamiento TCB al disyuntor principal. 68. Algunas realizaciones prevén que el microcontrolador genera una señal de alarma que puede proporcionarse a ubicaciones locales y/o remotas que pueden ser monitoreadas y/o que pueden incluir control de supervisión y adquisición de datos (SCADA). En algunas realizaciones, la señal de alarma se proporciona a un anunciador visual y/o audible remoto.

El microcontrolador 162 puede accionar los tiristores basándose en una variedad de causas y/o eventos. Por ejemplo, un arco eléctrico puede accionar una señal de arco eléctrico que se enviará al microcontrolador 162 desde el sistema de detección de arco eléctrico 64. Una condición de sobretensión del sistema correspondiente a una o más líneas que tienen un voltaje que excede un umbral predeterminado durante un período de tiempo predeterminado puede hacer que el microcontrolador accione los tiristores. Una condición de sobrecorriente en una o más líneas en la que la corriente excede un umbral de corriente predeterminado durante un período de tiempo predeterminado puede hacer que el microcontrolador accione los tiristores.

En algunas realizaciones, el sobrecalentamiento de los dispositivos de protección contra sobretensiones 104 en el que una temperatura de los SPD excede un umbral de temperatura predeterminado durante un período de tiempo predeterminado, puede hacer que el microcontrolador accione los tiristores. Además, se puede detectar un cortocircuito cuando una caída de voltaje de cualquier línea de fase y un aumento de corriente correspondiente de esa línea de fase pueden hacer que el microcontrolador accione los tiristores.

Algunas realizaciones prevén que un final de vida detectado de un SPD puede hacer que el microcontrolador accione los tiristores. En algunas realizaciones, tal SPD puede incluir un varistor de óxido metálico (MOV) y/o MOV/GDT (tubo de descarga de gas) combinado. Tal condición puede estar determinada por una caída de voltaje en una línea de fase y un aumento de corriente en el SPD correspondiente.

En algunas realizaciones, el microcontrolador puede configurarse para accionar el dispositivo de protección contra sobretensión solo cuando se producen combinaciones específicas de condiciones y/o eventos con o sin restricciones en el intervalo de tiempo entre las condiciones y/o eventos.

En algunas realizaciones, los accionadores del tiristor 168-1, 2, 3 pueden recibir una señal de accionamiento del microcontrolador 162 y proporcionar señales de control a los correspondientes pares de tiristores para hacer que los respectivos tiristores cambien de un estado sustancialmente no conductor a un estado conductor. Por ejemplo, ahora se hace una breve referencia a la Figura 9, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento de tiristor 168-1 como se discutió anteriormente en referencia a la Figura 6.

Cada uno de los circuitos de accionamiento de tiristores 168 puede ser el mismo y puede funcionar para accionar un par de tiristores que corresponden a una línea de fase específica. Como tal, la Figura 9 se dirige a uno de los circuitos de tiristores de la Figura 6 , a saber 168-1, que corresponde a los tiristores conectados a la línea de fase L1. El conductor común 172 puede ser alimentado por líneas de voltaje Vs y S que se proporcionan desde la fuente de energía y el circuito de retención de voltaje 166 y que se proporcionan al conductor común 172 de cada uno de los otros circuitos de accionamiento de tiristores 168-2, 3. El conductor común 172 cambia de estado para proporcionar una señal de accionamiento de tiristor TH1 sensible a la señal de accionamiento T1 desde el microcontrolador 162. El tiristor 1 cambia a un estado conductor en respuesta al cambio de estado de TH1 y permanece en un estado de conducción mientras TH1 está activado. En el caso del tiristor 1, el punto de referencia C1 es la línea neutra N.

El conductor opto 170 puede ser alimentado por líneas de voltaje Vs1 y S1 que se proporcionan desde la fuente de energía y el circuito de retención de voltaje 166. En contraste con el circuito de voltaje CC Vs y S, las líneas de voltaje Vs1 y S1 no se proporcionan a otros circuitos de tiristores 168-2, 3. El conductor opto 170 cambia de estado para proporcionar una señal de accionamiento de tiristor TH2 sensible a la señal de accionamiento T2 desde el microcontrolador 162. El tiristor 2 cambia a un estado conductor en respuesta al cambio de estado de TH2 y permanece en un estado de conducción mientras TH2 está activado. En el caso del tiristor 2, el punto de referencia C2 es la línea de fase L1. El punto de referencia de voltaje de fase es una razón para usar un controlador opto para aislar la salida.

Refiriéndose a la Figura 6 , el circuito de accionamiento acciona los 6 tiristores al mismo tiempo y mantiene el estado de accionamiento durante al menos 100 milisegundos mientras que al mismo tiempo se suministra energía al circuito de accionamiento a través de la fuente de energía y el circuito de retención de voltaje 166. Además, mientras se accionan los tiristores, el circuito de accionamiento puede proporcionar una señal de accionamiento al disyuntor principal 68 y una alarma que indica fállale fallo. En algunas realizaciones, la alarma también puede incluir datos correspondientes a una causa del evento de fallo.

Se hace ahora una breve referencia a la Figura 10, que es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga en un gabinete de conmutación trifásico según algunas otras realizaciones de la presente invención. Como se ilustra, las realizaciones según la Figura 10 difieren de las descritos anteriormente con respecto a la Figura 5 en que el dispositivo de palanca 102 incluye un tiristor bidireccional para cada fase a neutro en lugar de dos tiristores unidireccionales en disposición complementaria para cada fase. Algunas realizaciones prevén que los tiristores bidireccionales se basan cada uno en cuatro cables de control para proporcionar una señal de accionamiento a los mismos. Otras características de la Figura 10 son sustancialmente similares a los discutidos anteriormente con respecto a la Figura 5 y así no se repetirá.

Ahora se hace referencia a la Figura 11, que es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga en un gabinete de aparamenta trifásico según algunas otras realizaciones de la presente invención. Como se ilustra, las realizaciones según la Figura 11 difieren de las descritas anteriormente con respecto a la Figura 5 en que el dispositivo de palanca 102 incluye los tiristores y los SPD 104. En algunas realizaciones, uno de los SPD 104 están conectados en el dispositivo de palanca 102 en paralelo con los circuitos de tiristores, RC y/o RLC que están conectados desde cada fase al neutro. Algunas realizaciones prevén que los SPD 104 son varistores de óxido metálico (MOV) y/o MOV/GDT combinados. En algunas realizaciones, los MOV pueden fusionarse térmicamente para evitar el sobrecalentamiento del MOV en el caso de un aumento de las corrientes de fuga, lo que puede ser un suceso típico cuando existe una condición de sobretensión en el sistema de energía. En este sentido, el circuito de accionamiento 106 puede monitorear el aumento de temperatura y/o el fusible térmico y/o la corriente a través del MOV para indicar si el MOV no ha hecho un cortocircuito. En respuesta a tales condiciones, los tiristores pueden accionarse rápidamente para evitar más daños en todo el dispositivo. Algunas realizaciones prevén que el fusible térmico puede ser suficiente para interrumpir las corrientes de fuga cuando el MOV no ha fallado en cortocircuitar, para evitar el sobrecalentamiento del dispositivo. Otras características de la Figura 10 son sustancialmente similares a las discutidas anteriormente con respecto a la Figura 5 y así no se repetirá. Para reducir aún más la sobretensión que podría aplicarse a los tiristores, se podrían usar MOV adicionales en paralelo al circuito amortiguador (RC).

Ahora se hace referencia a la Figura 12, que es un diagrama esquemático que representa un circuito que incluye un sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga en un gabinete de conmutación trifásico según algunas otras realizaciones de la presente invención. Como se ilustra, las realizaciones según la Figura 12 difieren de las descritas anteriormente con respecto a la Figura 5 en que el dispositivo de palanca 102 está configurado para conectarse de fase a fase en lugar de fase a neutro. Específicamente, un tiristor y un circuito RLC están conectados desde cada fase a otra fase de manera que el dispositivo de palanca 102 puede funcionar sin conducir un exceso de corriente a una línea neutra N. Además, los SPD 104 están conectados de una fase a otra para proporcionar protección contra sobretensiones para una fase en relación con las otras fases. En algunas realizaciones, el dispositivo de palanca 100 incluye un solo tiristor que puede ser un solo tiristor direccional. Otras características de la Figura 10 son sustancialmente similares a las discutidas anteriormente con respecto a la Figura 5 y así no se repetirá.

Como se usa en esta memoria, "monolítico" significa un objeto que es una sola pieza unitaria formada o compuesta de un material sin juntas ni costuras.

Con referencia a las Figuras 13-23, un sistema de palanca 200 y un módulo conector 290 según las realizaciones de la invención se muestran en el mismo. El sistema de palanca 200 corresponde y es una implementación del sistema de palanca 102 de la Figura 5. El módulo conector 290 corresponde y es una implementación de un conector que se puede conectar entre el sistema de palanca 102 y el circuito de accionamiento 106 como se ilustra en la Figura 3.

Con referencia a la Figura 13, el sistema 200 incluye tres conductores de línea L1B, L2B, y L3B (conectado eléctricamente a las líneas L1, L2 y L3, respectivamente, de la Figura 5), un conductor neutro NB (conectado eléctricamente a la línea neutra N de la Figura 5) y tres módulos de palanca 210(1), 210(2), y 210(3) según realizaciones de la invención y cada uno correspondiente a uno respectivo de los módulos 120 de la Figura 3. Los conductores L1B, L2B, L3B, NB pueden ser placas metálicas o barras colectoras sustancialmente rígidas, por ejemplo. Los conductores L1B, L2B, L3B, NB pueden montarse en un gabinete de aparamenta eléctrica 60, por ejemplo. Los módulos de palanca 210(1), 210(2), y 210(3) están conectados eléctricamente al módulo conector 290. Cada uno de los módulos de palanca 210(1), 210(2), y 210(3) conecta eléctrica y mecánicamente el conductor neutro NB con uno de los conductores de línea respectivos L1B, L2B, L3B.

En algunas realizaciones, los conductores L1B, L2B, L3B, NB son barras colectoras rígidas y están fijadas y conectadas rígidamente por los módulos 210(1), 210(2), 210(3) para formar colectivamente un conjunto o dispositivo unitario sustancialmente rígido 203 (Figura 13).

Con referencia a Figuras 14-21, el módulo de palanca 210(3) se muestra en el mismo. Los módulos de palanca 210(1), 210(2), y 210(3) pueden ser sustancialmente idénticos en construcción y por lo tanto sólo el módulo de palanca 210(3) se describirá en detalle a continuación, entendiéndose que esta descripción también se aplica a los demás módulos de palanca 210(1), 210(2). En esta memoria, el numeral 210 se utiliza para describir cada uno de los tres módulos de palanca 210(1), 210(2), 210(3) generalmente.

El módulo 210(3) incluye una funda de plástico 212, una barra colectora con base de metal 214, sujetadores 215, un conjunto de bobina 220, un conjunto de placa de circuito interno 230, un cable de señal 232, y dos conjuntos o unidades de tiristores 201, 202.

Cada una de las unidades de tiristores 201 y 202 incluye un tiristor 270. El tiristor 270 de la unidad 201 corresponde al tiristor TH6 de la Figura 5 y el tiristor 270 de la unidad 202 corresponde al tiristor TH5.

Un orificio pasante central 214B y orificios pasantes externos 214A se definen en la barra colectora 214 (Figura 16). Los orificios 214A pueden estar encastrado o empotrado para recibir completamente las cabezas de los pernos 217. Según algunas realizaciones, la barra colectora 214 está formada por aluminio. Según algunas realizaciones, la barra colectora 214 es unitaria y, en algunas realizaciones, monolítica.

La cubierta 212 y la barra colectora 214 forman una carcasa de módulo que define una cavidad cerrada 212A dentro de la cual el conjunto de la bobina 220, el conjunto de la placa de circuito interno 230, el cable de señal 232, y las unidades de palanca 201,202 están contenidos. El cable de señal 232 se extiende fuera de la cubierta 212 a través de un orificio 212B y al módulo de conexión 290.

La cubierta 212 puede estar formada por un material dieléctrico o eléctricamente aislante que tenga altas temperaturas de fusión y combustión. En algunas realizaciones, la cubierta 212 está formada por un material que ofrece una buena resistencia a la humedad. En algunas realizaciones, la cubierta 212 está formada por un material polimérico y, en algunas realizaciones, un compuesto de silicona o tereftalato de polibutileno (PBT).

Un material de relleno 218 (Figura 14) llena el volumen dentro de la cavidad no ocupada por los componentes 220, 230, 232, 201,202. El material de relleno 218 puede ser un material dieléctrico o eléctricamente aislante que tenga altas temperaturas de fusión y combustión. En algunas realizaciones, el material de relleno está formado por un material polimérico y, en algunas realizaciones, incluye un material seleccionado del grupo que consiste en resina epoxi fundida.

El conjunto de la bobina 220 (Figuras 14 y 16-18) incluye un miembro de bobina eléctricamente conductor 222, una barra colectora eléctricamente conductora 224, un miembro terminal eléctricamente conductor 226, una hoja de aislante eléctrico 227, una carcasa eléctricamente aislante 228, tornillos de acoplamiento 229A y pernos de acoplamiento 229B.

El miembro de la bobina 220 corresponde a la bobina L (Figura 5). El miembro de la bobina 220 incluye un cuerpo de bobina 222A, una tira de bobina que se extiende en espiral 222C que define un canal de bobina en espiral 222B, y una extensión de acoplamiento 222D. Los agujeros roscados 222E se extienden axialmente a través de la extensión 222D y los orificios pasantes 222F se extienden axialmente a través del cuerpo 222A.

Según algunas realizaciones, el miembro de bobina 220 está formado de metal y, en algunas realizaciones, está formado de aluminio. Según algunas realizaciones, el miembro de bobina 220 es unitario y, en algunas realizaciones, monolítico.

El miembro terminal 226 incluye un cuerpo 226A, una extensión de acoplamiento 226B, y un puesto terminal 226C. Los orificios 226E se extienden axialmente a través de la extensión 226B. Un agujero roscado 226D se extiende axialmente en el poste 226C. El miembro terminal 226 está conectado eléctrica y mecánicamente al miembro de la bobina 220 por los tornillos 229B, que se extienden a través de los orificios 222E, 226E. La hoja aislante 227 se interpone entre el cuerpo 226A y el cuerpo 222A para prevenir o inhibir el flujo directo de corriente eléctrica entre ellos.

Según algunas realizaciones, el miembro terminal 226 está formado de metal y, en algunas realizaciones, está formado de aluminio. Según algunas realizaciones, el miembro terminal 226 es unitario y, en algunas realizaciones, monolítico.

La barra colectora 224 incluye un cuerpo 224A que es sustancialmente plano en su lado superior y tiene separadores 224B que sobresalen desde su lado inferior. Los orificios de perno 224C se extienden axialmente a través del cuerpo 224A y los separadores 224B. Los sujetadores 229A se extienden a través de los orificios 224D y en el cuerpo de la bobina 222A para asegurar la cara superior de la barra colectora 224 en contacto mecánico y eléctrico con el cuerpo de la bobina 222A.

Según algunas realizaciones, la barra colectora 224 está formada de metal y, en algunas realizaciones, está formada de aluminio. Según algunas realizaciones, la barra colectora 224 es unitaria y, en algunas realizaciones, monolítica.

La carcasa 228 incluye una parte de la carcasa exterior 228A y una parte de la pared del separador 228B. La parte de la capa exterior 228A rodea y reviste parcialmente los componentes 222, 224, 226, 227. Los orificios de perno 228C se definen en la porción 228A en alineación con los orificios 222F. El puesto terminal 226C sobresale a través de un orificio de poste 228D y por encima de la carcasa 228. La parte de la pared del separador 228B llena el canal de la bobina 222B entre los devanados adyacentes de la tira de la bobina 222C.

La carcasa 228 puede estar formada por un material dieléctrico o eléctricamente aislante que tenga altas temperaturas de fusión y combustión. En algunas realizaciones, la carcasa 228 está formada por un material polimérico. En algunas realizaciones, la carcasa 228 incluye un epoxi. En algunas realizaciones, la carcasa 228 incluye un material seleccionado del grupo que consiste en adhesivo epoxi y/o resina epoxi moldeada o elastómero de silicona. En algunas realizaciones, la carcasa 228 es monolítica. En algunas realizaciones, la carcasa 228 incluye un material seleccionado del grupo que consiste en adhesivo epoxi y/o resina epoxi moldeada que está cubierta a su vez por una capa exterior de un material diferente.

La capa de carcasa exterior 223 puede estar formada por un material diferente que la carcasa 228 para aportar propiedades complementarias. En algunas realizaciones, la capa de carcasa exterior 223 está formada por un material que proporciona una mayor resistencia a la humedad en comparación con el material de la carcasa 228. En algunas realizaciones, la capa de carcasa exterior 223 está formada por un compuesto de silicona o PBT. Las juntas tóricas 223A (hechas del mismo o similar material que las juntas tóricas 265A, 265B) evitan fugas del epoxi utilizado en forma líquida (inicialmente) para formar la carcasa 228.

El conjunto de la placa de circuito 230 incluye un sustrato 230A (por ejemplo, un PCB) y un condensador 230B, un par de resistencias 230C, 230D, un cable conductor 230E, y un soporte de plomo 230F montado sobre el mismo. El condensador 230B corresponde al condensador C (Figura 5). Las resistencias 230C, 230D corresponden a la(s) resistencia(s) R (Figura 5). El condensador 230B está conectado eléctricamente a la barra colectora 224 por el cable 230E y las resistencias 230C, 230D están conectadas eléctricamente a la barra colectora 214 por el soporte de plomo 230F. Las resistencias 230C, 230D y el condensador de un circuito amortiguador como se describe con más detalle a continuación.

Con referencia a las Figuras 16 y 19-21, la unidad de palanca 201 se muestra en el mismo. Las unidades de palanca 201, 202 pueden ser sustancialmente idénticas en construcción y por lo tanto solo la unidad de palanca 201 se describirá en detalle a continuación, entendiéndose que esta descripción también se aplica a la unidad de palanca 202.

La unidad de palanca 201 tiene un eje longitudinal A-A (Figura 20). La unidad de palanca 201 incluye un primer electrodo o carcasa 240, un segundo electrodo en forma de pistón 250, un tiristor 270 entre la vivienda 240 y el electrodo 250, y otros componentes como se discute con más detalle a continuación.

Con referencia a las Figuras 19 y 20, la carcasa 240 tiene una pared de electrodo final 242 y una pared lateral cilíndrica 244 que se extiende desde la pared del electrodo 242. La pared lateral 244 y la pared del electrodo 242 forman una cámara o cavidad 241 que se comunica con una apertura 246. Un orificio roscado 249 se extiende axialmente en la pared del electrodo 242. Una apertura o puerto de cable 248 se extiende a través de la pared lateral 244 y tiene un receso agrandado 248A en su apertura exterior.

El electrodo 250 tiene una cabeza 252 dispuesta en la cavidad 241 y un eje integral 254 que se proyecta hacia fuera a través de la apertura 246. El tiristor 270 está dispuesto en la cavidad 241 entre y en contacto con cada una de las paredes del electrodo 242 y la cabeza 252.

Pasando a la construcción de la unidad de palanca. 201 con mayor detalle, la unidad de palanca 201 además incluye arandelas de resorte 262, arandelas planas 264, un miembro aislante 266, una tapa de extremo 268, un clip de retención 267, juntas tóricas 265A, 265B, y un pasamuros 280.

La pared del electrodo 242 de la carcasa 240 tiene una superficie de contacto sustancialmente plana orientada hacia dentro 242A. Una función de localización o una publicación 247 se proyecta hacia arriba desde la superficie de contacto 242A. Una ranura anular 243 se forma en la superficie interior de la pared lateral 244. Según algunas realizaciones, la carcasa 240 está formada por aluminio. Sin embargo, se puede utilizar cualquier metal conductor de electricidad adecuado. Según algunas realizaciones, la carcasa 240 es unitaria y, en algunas realizaciones, monolítica. La carcasa 240 como se ilustra tiene forma cilíndrica, pero puede tener una forma diferente.

Como se ve mejor en la Figura 20, la cabeza 252 del electrodo 250 tiene una superficie de contacto sustancialmente plana 252A orientada a la superficie de contacto 242A de la pared del electrodo 242. Un orificio roscado 255 se forma en el extremo del eje 254 para recibir el perno 215 para asegurar la barra colectora L3B al electrodo 250. Una ranura anular que se abre hacia los lados 254D se define en el eje 254.

Según algunas realizaciones, el electrodo 250 está formado de aluminio y, en algunas realizaciones, la pared lateral de la carcasa 244 y el electrodo 250 están hechos ambos de aluminio. Sin embargo, se puede utilizar cualquier metal conductor de electricidad adecuado. Según algunas realizaciones, el electrodo 250 es unitario y, en algunas realizaciones, monolítico.

Un espacio anular G1 se define radialmente entre la cabeza 252 y la superficie adyacente más cercana de la pared lateral 244. Según algunas realizaciones, el espacio G1 tiene una anchura radial en el intervalo de aproximadamente 5 a 15 mm.

La carcasa 240, el miembro aislante 266 y la tapa del extremo 268 definen colectivamente una cámara cerrada 245 que contiene el tiristor 270.

El tiristor 270 incluye un cuerpo 272 y un ánodo 274 y un cátodo 276 en extremos axialmente opuestos del cuerpo 272. Se apreciará que en la Figura 14 la estructura interna y los componentes de los tiristores no se muestran en detalle. El ánodo 274 y cátodo 276 tienen superficies de contacto sustancialmente planas 274A y 276A, respectivamente. El tiristor 270 se interpone entre las superficies de contacto 242A y 252A de tal forma que la superficie de contacto 274A se acopla con la superficie de contacto 242A y la superficie de contacto 276A se acopla con la superficie de contacto 252A. Como se describe a continuación, la cabeza 252 y la pared 242 están cargadas mecánicamente contra el tiristor 270 para asegurar un acoplamiento firme y uniforme entre las superficies de contacto de acoplamiento. La publicación del localizador 247 de la carcasa 240 está ubicada en un enchufe localizador complementario 277 formado en la superficie de contacto 276A.

El tiristor 270 incluye además una puerta o terminal de control 278A y un terminal de referencia 278B. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 5, una entrada a la puerta o terminal de control 278A del tiristor etiquetado en el mismo como TH5 puede corresponder a la señal TH5 desde el circuito de accionamiento 106. Del mismo modo, una conexión de referencia a un terminal de referencia 278B del tiristor TH5 puede corresponder a la referencia C5 desde el circuito de accionamiento 106.

Con referencia a la Figura 20, el pasamuros 280 se fija en el puerto de cable 248 y dos cables de señal 232A, 232B se extienden a través del puerto de cable 248 y el pasamuros 280 y dentro de la cámara 245. El cable 232A está eléctricamente terminado en el terminal de control 278A y el cable 232B está eléctricamente terminado en el terminal de referencia 278B.

El pasamuros 280 incluye un accesorio 282 que está asegurado en el puerto de cable 248. El accesorio 282 tiene un cuerpo cilíndrico 282A, una brida 282B y un agujero pasante 282C. El cuerpo 282A está ubicado en el puerto de cables 248 y la brida 282B está ubicada en el receso 248A. El accesorio 282 puede fijarse en su lugar con adhesivo 284, por ejemplo. En algunas realizaciones, el adhesivo 284 une el cuerpo 282A y la brida 282B directamente a la pared del puerto de cables 248.

El pasamuros 280 incluye además un tapón de sellado 286 en el orificio 282C. El tapón de sellado 286 rodea los cables 232A, 232B, se une a los cables 232A, 232B y el ajuste 282, y llena continuamente el espacio radial entre los cables 232A, 232B y el ajuste 282 y sellos sobre los cables 232A, 232B. De esta manera, el tapón de sellado 286 sirve para retener o asegurar mecánicamente los cables 232A, 232B en el puerto 282C (que proporciona alivio de tensión) y para sellar, tapar o cerrar completamente el orificio 282C (porejemplo, herméticamente).

El tapón de sellado 286 puede estar formado por un material rígido que tenga altas temperaturas de fusión y combustión. En algunas realizaciones, el tapón de sellado 286 está formado por un material polimérico. En algunas realizaciones, el tapón de sellado 286 es una resina endurecida o curada. En algunas realizaciones, el tapón de sellado 286 incluye un epoxi. En algunas realizaciones, el tapón de sellado 286 incluye un adhesivo epoxi o una resina epoxi fundida.

El accesorio 282 puede estar formado por un material rígido que tenga altas temperaturas de fusión y combustión. En algunas realizaciones, el accesorio 282 está formado por un material polimérico. En algunas realizaciones, el accesorio 282 está formado por Nylon-66 (PA-66) o equivalente.

Un pasamuros 280 se puede proporcionar también para sellar y penetrar el cable 232 a través de la cubierta 212 (Figura 15).

Las arandelas de resorte 262 rodean el eje 254. Cada arandela de resorte 262 incluye un agujero que recibe el eje 254. La arandela de resorte más baja 262 colinda con la cara superior de la cabeza 252. Según algunas realizaciones, la holgura entre el orificio de la arandela de resorte y el eje 254 está en el intervalo de aproximadamente 0,015 a 0,035 pulgadas. Las arandelas de resorte 262 pueden estar formadas por un material elástico. Según algunas realizaciones y como se ilustra, las arandelas de resorte 262 son arandelas Belleville de acero para resortes. Mientras que dos arandelas de resorte 262 se muestran, se pueden utilizar más o menos. Los resortes se pueden proporcionar en una disposición de pila diferente, tal como en serie, en paralelo o en serie y en paralelo.

Las arandelas metálicas planas 264 se interponen entre la arandela de resorte 262 y el anillo aislante 266 con el eje 254 que se extiende a través de los orificios formados en las arandelas 264. Las arandelas 264 sirven para distribuir la carga mecánica de la arandela de resorte superior 262 para evitar que la arandela de resorte 262 corte el anillo aislante 266.

El anillo aislante 266 se superpone y se apoya en la arandela 264. El anillo aislante 266 tiene un anillo de cuerpo principal 266A y una brida o collar superior cilíndrico 266B que se extiende hacia arriba desde el anillo del cuerpo principal 266A. Un agujero 266C recibe el eje 254. Según algunas realizaciones, la holgura entre el agujero 266C y el eje 254 está en el intervalo de aproximadamente 0,025 a 0,065 pulgadas. Una ranura periférica que se abre hacia arriba y hacia fuera 266D se forma en la esquina superior del anillo del cuerpo principal 266A.

El anillo aislante 266 se forma preferiblemente de un material dieléctrico o eléctricamente aislante que tiene altas temperaturas de fusión y combustión. El anillo aislante 266 puede estar formado por policarbonato, cerámica o un polímero de alta temperatura, por ejemplo.

La tapa del extremo 268 se superpone y se apoya en el anillo aislante 266. La tapa del extremo 268 tiene un agujero 268A que recibe el eje 254. Según algunas realizaciones, la holgura entre el agujero 268A y el eje 254 está en el intervalo de aproximadamente 0,1 a 0,2 pulgadas. La tapa del extremo 268 puede estar formada por aluminio, por ejemplo.

El clip 267 tiene forma de anillo elástico y truncado. El clip 267 se recibe parcialmente en la ranura 243 y se extiende parcialmente radialmente hacia dentro desde la pared interior de la carcasa 240 para limitar el desplazamiento axial hacia fuera de la tapa del extremo 268. El clip 267 puede estar hecho de acero para resortes.

La junta tórica 265A se coloca en la ranura 254 para que quede atrapada entre el eje 254 y el anillo aislante 266. La junta tórica 265B se coloca en la ranura 266D de tal modo que quede atrapada entre el miembro aislante 266 y la pared lateral 244. Cuando se instalan, las juntas tóricas 265A, 265B se comprimen de modo que se presionen en contra y formen un sello entre las superficies de interfaz adyacentes. En un evento de sobretensión, subproductos tales como gases calientes y fragmentos del tiristor 270 pueden llenarse o esparcirse en la cámara de la cavidad 245. Estos subproductos pueden verse limitados o impedidos por las juntas tóricas 265A, 265B de escapar de la unidad de palanca 201 a través de la apertura de la carcasa 246.

Las juntas tóricas 265A, 265B pueden estar formadas por los mismos o diferentes materiales. Según algunas realizaciones, las juntas tóricas 265A, 265B están formadas por un material elástico, tal como un elastómero. Según algunas realizaciones, las juntas tóricas 265A, 265B están formadas por caucho. Las juntas tóricas 265A, 265B pueden estar formadas por un caucho fluorocarbonado tal como VITON™ disponible en DuPont. También se pueden utilizar otros cauchos tales como el caucho butílico. Según algunas realizaciones, el caucho tiene un durómetro de entre aproximadamente 60 y 100 Shore A.

La cabeza del electrodo 252 y la pared de la carcasa 242 están persistentemente sesgadas o cargadas contra el tiristor 270 a lo largo de un eje de carga o sujeción C-C (Figura 20) para asegurar un acoplamiento firme y uniforme entre las superficies de contacto del tiristor 276A, 274A y las superficies 242A, 252A. Este aspecto de la unidad 201 puede apreciarse considerando un procedimiento según la presente invención para ensamblar la unidad 201, como se describe más abajo.

Los cables 232A, 232B están asegurados en el orificio 282A del ajuste 282 usando el tapón de sellado 286. En algunas realizaciones, los cables 278A, 278B se insertan en el orificio 282A, se introduce un material de sellado líquido (por ejemplo, vertido o inyectado) en el orificio de los cables 232A, 232B, y el material de sellado se cura para formar el tapón de sellado rígido 286 en los cables 232A, 232B.

El accesorio 282 está asegurado en el puerto de cable 248 usando el adhesivo 284. Los cables 232A, 232B están conectados a los terminales 274A, 276A. En algunas realizaciones, los cables 232A, 232B están asegurados por el tapón de sellado 286 antes de la etapa de asegurar el accesorio 282 en el puerto de cable 248.

Las juntas tóricas 265A, 265B están instaladas en las ranuras 254, 266D. El tiristor 270 se coloca en la cavidad 241 de tal forma que la superficie de contacto 276A se acople a la superficie de contacto 242A. El electrodo 250 se inserta en la cavidad 241 de tal forma que la superficie de contacto 252A se acople a la superficie de contacto 274A. Las arandelas de resorte 262 se deslizan por el eje 254. Las arandelas 264, el anillo aislante 266, y la tapa del extremo 268 se deslizan por el eje 254 y sobre las arandelas de resorte 262. Se utiliza una plantilla (no se muestra) u otro dispositivo adecuado para forzar la tapa del extremo 268 hacia abajo, a su vez desviando las arandelas de resorte 262. Mientras que la tapa del extremo 268 todavía está bajo la carga de la plantilla, el clip 267 se comprime y se inserta en la ranura 243. El clip 267 se suelta a continuación y se le permite volver a su diámetro original, después de lo cual llena parcialmente la ranura y se extiende parcialmente radialmente hacia dentro en la cavidad 241 desde la ranura 243. El clip 267 y la ranura 243 sirven por lo tanto para mantener la carga en la tapa del extremo 268 para desviar parcialmente las arandelas de resorte 262. La carga de la tapa del extremo 268 en el anillo aislante 266 y desde el anillo aislante hasta las arandelas elásticas 262 se transfiere a su vez a la cabeza 252. De esta forma, el tiristor 270 está intercalado (sujeto) entre la cabeza 252 y la pared del electrodo 242.

Cuando la unidad de palanca 201 está ensamblada, la carcasa 240, el electrodo 250, el miembro aislante 266, la tapa del extremo 268, el clip 267, las juntas tóricas 265A, 265B y el pasamuros 280 forman colectivamente una unidad de carcasa o conjunto de carcasa 249 que contiene el tiristor 270.

El módulo de palanca 210 puede ensamblarse como sigue de acuerdo con los procedimientos de la invención.

Para construir el conjunto de la bobina 220, la barra colectora 224 está asegurada al miembro de la bobina 222 usando los pernos 229A. El miembro terminal 226 está asegurado al miembro de la bobina 222 usando los pernos 229B con la hoja aislante 227 capturado entre el miembro terminal 226 y el miembro de la bobina 222. La carcasa 228 se moldea a partir de entonces alrededor y a través de este subconjunto. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el subconjunto se coloca en un molde, a continuación el molde se llena con material de carcasa líquido (por ejemplo, una resina líquida) y, a continuación, el material se enfría o cura para formar la carcasa rígida 228. Las regiones de los agujeros 228C, 228D, 222F, 226D pueden llenarse o taponarse temporalmente con características de molde o similares para evitar que el material de la envoltura líquida llene estas regiones. La carcasa 223 está moldeada o ajustada alrededor de la carcasa 228. Por ejemplo, la carcasa 223 se puede moldear o co-moldear alrededor de la carcasa 228. Las juntas tóricas elastoméricas 223A se pueden colocar alrededor del poste terminal 226C y los separadores de barras colectoras 224B.

El conjunto de la bobina 220 está asegurado al electrodo 240 de la unidad de palanca 201 por un perno 217 y al electrodo 250 de la unidad de palanca 202 por un perno 217. Las cabezas de los tornillos 217 están ubicadas en los agujeros 228C de la carcasa 228 para proporcionar un perfil bajo y plano. La barra colectora de la base 214 está asegurada al electrodo 250 de la unidad de palanca 201 por un perno 217 y al electrodo 240 de la unidad de palanca 201 por un perno 217. Las cabezas de los tornillos 217 están ubicadas en los agujeros 214A de la barra colectora de la base 214 para proporcionar un perfil bajo y plano. Los cables conductores 230E y 230F están asegurados a la barra colectora 224 y la barra colectora de la base 214, respectivamente, mediante tornillos.

La cubierta 212 se instala sobre el subconjunto anterior y se fija a la barra colectora de la base 214 por sujetadores (por ejemplo, tornillos), adhesivos y/o características de enclavamiento, por ejemplo. El cable 232 (que incluye los pares de cables 232A, 232B de cada una de las unidades de palanca 201,202) se dirige a través de la apertura 212B en la cubierta 212. El volumen restante de la cavidad 212A se llena con el material de relleno 218. En algunas realizaciones, se introduce un material de relleno líquido (por ejemplo, vertido o inyectado a través del agujero 214B) en la cavidad 212A, y curado a continuación para formar el material de relleno rígido 218.

El módulo de conexión 290 (Figuras 13 y 22) incluye un circuito o circuitos correspondientes a una interconexión entre el sistema de palanca 102 y el circuito de accionamiento 106. Por ejemplo, algunas realizaciones prevén que el sistema de palanca 102 incluye tres módulos de palanca 210(1), 210(2) y 210(3) (ilustrado esquemáticamente como módulo de palanca 120 en la Figura 5) que incluyen conexiones al circuito de activación 106. En concreto, por ejemplo, cada uno de los cables 232 puede corresponder a uno respectivo de los módulos de palanca 210 y puede corresponder a las señales de accionamiento del tiristor para cada una de las dos unidades de palanca 201 dentro de cada módulo de palanca 210 y señales de referencia para cada una de las dos unidades de palanca dentro de cada módulo de palanca 210. El módulo de conexión 290 puede incluir un recinto circundante 292, y múltiples contactos eléctricos que están configurados para proporcionar conexiones a contactos en un conector de acoplamiento (no mostrado). De esta manera, el sistema de palanca 102 puede estar conectado al circuito de accionamiento 106.

Para conectar los módulos de palanca 210(1), 210(2), 210(3) a los conductores L1B, L2B, L3B, NB, cada uno de los conductores de línea L1B, L2B, L3B está conectado mecánica y eléctricamente al miembro terminal 226 de uno respectivo de los módulos de palanca 210(1), 210(2), 210(3) por un perno 215, y el conductor neutro NB está conectado mecánica y eléctricamente a las barras colectoras de la base 214 de los módulos de palanca 210(1), 210(2), 210(3) por pernos 215.

En uso, el sistema de palanca 200 y los módulos de palanca 210(1), 210(2), 210(3) se realizan como se describe arriba para el sistema 102 y los tres módulos 120, respectivamente (Figura 5).

Cuando ocurre un evento de accionamiento y los tiristores 270 de un módulo 210 conducen la corriente entre las líneas que une el módulo 210 (es decir., la línea neutra N y el asociado de las líneas L1, L2, L3). Como se discutió anteriormente, las unidades de palanca 201, 202, y por tanto los tiristores 270 de los mismos, están orientados en direcciones opuestas para conducir la corriente en las respectivas direcciones de la corriente alterna. En el caso de la unidad de palanca 202 del módulo 210, la corriente fluye secuencialmente a través del poste terminal 226C, la extensión del terminal 226B, la extensión del miembro de la bobina 222D, la tira de la bobina 222C, el cuerpo de la bobina 222A, la barra colectora 224, el electrodo 250 acoplado a la barra colectora 224, el tiristor 270, el electrodo 240 acoplado a la barra colectora 214, y la barra colectora 214. En el caso de la unidad de palanca 201, la corriente fluye secuencialmente a través de la barra colectora 214, el electrodo 250, el tiristor 270, el electrodo 240, la barra colectora 224, el cuerpo de la bobina 222A, la tira de la bobina 222C, la extensión 222D, la extensión 226B, y el poste terminal 226C.

La construcción y configuración de los módulos de palanca 210 proporciona un dispositivo compacto, modular y empaquetado unitariamente que se puede integrar de manera eficiente en los gabinetes de equipos eléctricos existentes. El paquete proporciona una disposición y características simples y convenientes para conectar los módulos 210 a las líneas L1, L2, ^l 3, N (porejemplo, a través de barras conductoras L1B, L2B, L3B, NB).

Además, la construcción y configuración de los módulos de palanca 210 puede proporcionar los módulos de palanca 210 con mayor resistencia y durabilidad para resistir el efecto físico (fuerzas electromagnéticas generadas) de las corrientes de fallo durante un período prolongado de tiempo y otras tensiones eléctricas y mecánicas en servicio. Por lo tanto, puede resistir con seguridad el evento de cortocircuito (evitar problemas de seguridad para el personal y cualquier daño en el equipo de la instalación, así como en toda la instalación en sí) cuando se acciona.

El módulo de palanca 210 puede funcionar cuando se acciona de dos formas distintas: una para resistir la corriente de fallo durante el período de tiempo necesario para accionar el disyuntor principal aguas arriba y una segunda (un diseño diferente al primero) que los tiristores 270 no pueden soportar la corriente de fallo y fallar en breve. La segunda opción es atractiva debido a la menor capacidad de resistencia de energía de los tiristores empleados en el diseño. Sin embargo, en tal caso, el sistema de palanca 200 por lo general, solo se puede accionar una vez, ya que después de que se acciona, el sistema 200 no es recuperable y debe ser reemplazado. En el caso donde los tiristores 270 puede soportar la corriente de fallo, por lo general se requieren dos disposiciones adicionales. Una es que la inductancia de la bobina añadida 222 se utiliza para eliminar la posibilidad de dañar los tiristores debido a di/dt alto durante la conducción de las corrientes de fallo (crea un punto caliente en la superficie interna del disco de tiristores). La impedancia de la bobina también es útil para permitir que el circuito amortiguador 230B, 230C, 230D evite el accionamiento automático del tiristor debido a un dv/dt excesivo (reducir el dV/dt, que requiere una cierta impedancia en el circuito; en algunas aplicaciones esto podría ser parte de la impedancia existente del sistema y permitir la omisión de la bobina). La segunda es que incluso en este caso debería haber disposiciones que utilicen la misma construcción para el módulo de palanca 210 para resistir el daño en caso de que el tiristor falle en corto - modo de fallo típico del tiristor. Por lo tanto, la configuración del módulo de palanca 210 es muy beneficioso, y en algunos casos obligatorio, para ambas implementaciones de diseño (resistencia y fallo del módulo de palanca 210).

Por ejemplo, cuando un módulo 210 está activado, un tiristor 270 el mismo puede estar dañado (por ejemplo, como resultado de transportar toda la corriente de fallo). Sin embargo, el conjunto de carcasa asociado 241 contiene el daño (por ejemplo, escombros, gases y calor inmediato) dentro de la unidad de palanca 201, 202, para que el módulo 210 falle de forma segura. Además, los componentes del módulo 210 que rodean la unidad 201, 202 también pueden contener o amortiguar cualquier calor o productos dañinos que escapen de la unidad 201, 202. De esta forma, el módulo 210 puede prevenir o reducir cualquier daño al equipo adyacente (por ejemplo, equipo de aparamenta en el gabinete) y daños al personal. De esta manera, el módulo 210 puede mejorar la seguridad del equipo y del personal. Esta puede ser una característica muy importante, ya que la razón principal para usar un sistema de palanca, como se describe en esta memoria, es la protección del equipo y el personal contra los peligros de arco eléctrico que generalmente son causados por la ruptura del aislamiento entre las barras colectoras o por fallos en dispositivos semiconductores (como tiristores, IGBT, etc.). Por lo tanto, un sistema de este tipo puede tener un valor limitado o nulo si crea los mismos efectos dañinos que se emplean para resolver (fallo peligroso de los dispositivos semiconductores).

La construcción del conjunto de la bobina 220, y en particular la carcasa 228, proporcionan un componente robusto y unitario. La resistencia mejorada del conjunto de la bobina 220 es beneficiosa para resistir las tensiones que puede experimentar y ejercer el miembro de la bobina 222, que se encuentra en serie a través de las líneas.

El material de relleno 218 puede proporcionar el módulo 210 con fuerza mejorada. El material de relleno 218 puede ayudar a contener los subproductos de la destrucción del tiristor. El material de relleno 218 puede aislar térmicamente y aislar eléctricamente los componentes eléctricos del módulo 210 del medio ambiente (por ejemplo, personal y otros equipos en el gabinete de aparamenta). El material de relleno 218 también puede proporcionar resistencia a la manipulación.

El pasamuros 280 proporciona alivio de tensión para los cables 232A, 232B, y también sirve para sellar el puerto del cable 248 para prevenir o inhibir la expulsión de subproductos de la destrucción del tiristor a través del puerto del cable 248.

En algunas realizaciones, el pasamuros 280 está construido para permitir la rotura o fallo del pasamuros 248 en respuesta a la presión en la cámara que excede un umbral de presión en un intervalo prescrito. Es decir, el pasamuros 280 puede servir como válvula dependiente de la presión. Esta puede ser una característica muy importante en caso de que, por alguna razón, el módulo de palanca 210 esté sobreexpuesto a corrientes de fallo, por encima de sus especificaciones, y el pasamuros 280 funciona como alivio de presión dentro del módulo 210 sin generar peligros significativos (es decir., es una forma controlada de aliviar la presión interna al permitir una emisión de humo en una dirección específica que podría controlarse externamente guiando las emisiones de humo a un respiradero.

Un fallo del pasamuros 280 se puede observar sin desmontar la unidad de palanca 201,202. La función de válvula del pasamuros 280 puede emplearse ventajosamente para determinar la corriente de fallo máxima y la duración que el módulo de palanca 210 puede soportar, teniendo como indicación sólo cuándo se abrirá la válvula cuando la unidad de palanca 201,202 está siendo probada o clasificada (utilizado como una primera indicación de que la capacidad de resistencia a la corriente de fallo del módulo de palanca 210 está cerca de sus límites, en lugar de experimentar un daño total de todo el módulo).

Los dispositivos de protección eléctrica según realizaciones de la presente invención (porejemplo, el dispositivo 210) pueden proporcionar una serie de ventajas además de las mencionadas anteriormente. Los dispositivos pueden formarse para que tengan un factor de forma relativamente compacto. Los dispositivos se pueden adaptar para su instalación en lugar de dispositivos de palanca de tipo similar que no tengan un tiristor como se describe en esta memoria. En particular, los presentes dispositivos pueden tener la misma dimensión de longitud que tales dispositivos anteriores. Eso depende de la clasificación de corriente de fallo del sistema de palanca, la duración de la corriente de fallo y el modo de operación durante el accionamiento (resistencia o fallo). Eso determina el tamaño de los tiristores 270 empleados y, por lo tanto, el tamaño y los detalles de construcción de los módulos de palanca 210 y de todo el sistema.

Según algunas realizaciones, las áreas de acoplamiento entre cada una de las superficies de contacto de los electrodos (porejemplo, las superficies de contacto 242A, 252A) y las superficies de contacto del tiristor (porejemplo, las superficies de contacto 274A, 276A) miden al menos una pulgada cuadrada.

Según algunas realizaciones, los electrodos polarizados 240, 250 aplican una carga al tiristor 270 a lo largo del eje C­ C en el intervalo de 2000 lbf y 26000 lbf dependiendo de su área de superficie.

Según algunas realizaciones, la masa térmica combinada de la carcasa 240 y el electrodo 250 es sustancialmente mayor que la masa térmica del tiristor 270. Como se usa en esta memoria, el término "masa térmica" significa el producto del calor específico del material o materiales del objeto (por ejemplo, el tiristor 270) multiplicado por la masa o masas del material o materiales del objeto. Es decir, la masa térmica es la cantidad de energía requerida para elevar un gramo del material o materiales del objeto en un grado centígrado por la masa o masas del material o materiales en el objeto. Según algunas realizaciones, la masa térmica de al menos uno de los cabezales del electrodo 252 y la pared del electrodo 242 es sustancialmente mayor que la masa térmica del tiristor 270. Según algunas realizaciones, la masa térmica de al menos uno de los cabezales del electrodo 252 y la pared del electrodo 242 es al menos dos veces la masa térmica del tiristor 270, y, según algunas realizaciones, al menos diez veces mayor. Según algunas realizaciones, las masas térmicas combinadas de la cabeza 252 y la pared 242 son sustancialmente mayores que la masa térmica del tiristor 270, según algunas realizaciones al menos dos veces la masa térmica del tiristor 270 y, según algunas realizaciones, al menos diez veces mayor.

Como se discutió anteriormente, las arandelas de resorte 262 son arandelas Belleville. Las arandelas Belleville pueden usarse para aplicar cargas relativamente altas sin requerir un espacio axial sustancial. Sin embargo, se pueden usar otros tipos de medios de desvío además de o en lugar de la arandela o arandelas Belleville. Los medios de carga alternativos adecuados incluyen uno o más resortes helicoidales, arandelas onduladas o arandelas en espiral.

Según realizaciones adicionales de la invención, el módulo de palanca 210 se puede construir con una sola unidad de palanca 201 o 202 (es decir., la otra unidad de palanca 202 o 201 se omite), de modo que el módulo de palanca así formado conduce eléctricamente sólo en una dirección. Tales módulos de palanca modificados se pueden utilizar en pares invertidos combinados para proporcionar la funcionalidad del módulo de palanca. 210.

Según realizaciones adicionales de la invención, el módulo de palanca 210 se puede construir con una sola unidad de palanca 201 o 202 (es decir., la otra unidad de palanca 202 o 201 se omite), pero de manera que la unidad de palanca única restante 201, 202 incluye, en lugar del tiristor 270, un tiristor bidireccional que puede funcionar en ambas direcciones. Es decir, cuando se activa, el tiristor bidireccional conducirá la corriente en ambas direcciones de la corriente alterna. Este módulo de palanca puede reducirse en tamaño y/o coste en comparación con el módulo de palanca de tiristor dual.

Según realizaciones adicionales de la invención, el módulo de palanca 210 puede construirse sin la bobina 222.

Con referencia a la Figura 23, un módulo de palanca 310 según realizaciones adicionales de la invención se muestra en el mismo. El módulo de palanca 310 corresponde al módulo de palanca 210, excepto como se describe a continuación. En la Figura 23, la cubierta 212, el material de relleno 218, y la unidad de palanca 201 no se muestran, con el fin de proporcionar una vista más clara a los efectos de la explicación. La unidad de palanca 201 en el módulo de palanca 310 está conectada eléctricamente a la barra colectora de la base 214 y el miembro de la bobina 222 por los pernos 217A y 217B como en el módulo de palanca 210.

El módulo de palanca 310 incluye un dispositivo de varistor de óxido metálico integral (MOV) 288. El dispositivo MOV integrado 288 está conectado eléctricamente al miembro terminal 226 por una pista 289A (pasando por alto la bobina 222C) y a la barra colectora de la base 214 por una pista 289B. El dispositivo MOV 288 está montado sobre un sustrato eléctricamente aislante 288C entre los conductores 289A, 289B. El dispositivo MOV 288 incluye un primer cable tipo clavija que está en contacto eléctricamente con el cable 289A y un segundo cable tipo clavija en contacto eléctrico con el cable 289B. El MOV incluye internamente un enlace térmico (seccionador térmico o fusible térmico) entre el cable 288A y el único electrodo del MOV. El otro electrodo del MOV está conectado al conductor 288B. Además, la conexión entre el 226 y el líder de MOV 288A, así como la conexión entre la barra colectora 214 y el conductor 288B, se realiza mediante una barra colectora para permitir que las conexiones a la línea eléctrica y a tierra resistan las fuerzas generadas por la corriente conducida cuando el MOV conduce corrientes de sobretensión/rayo o corrientes de fallo desde la fuente de energía. El módulo de palanca 310 se puede utilizar como módulo de palanca en el dispositivo de palanca 102 del sistema descrito anteriormente con referencia a la Figura 11 por ejemplo. También se podría utilizar un MOV adicional, integrado en la PCB 288C - y conectados en paralelo a los dos tiristores para reducir la sobretensión en sus extremos y evitar la sobretensión máxima esperada que podría dar lugar al falso accionamiento del tiristor.

Se hace referencia ahora a la Figura 24, que es un diagrama esquemático que ilustra un sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga según algunas realizaciones de la presente invención. La Figura 24 puede incluir elementos que se describen anteriormente con respecto al menos a la Figura 5 y por tanto puede omitirse una descripción adicional del mismo. En algunas realizaciones, el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 500 puede proteger el sistema eléctrico de un generador de turbina eólica de un arco eléctrico, sobrecorriente y/o eventos de sobrecarga o rayos. Algunas realizaciones proporcionan que el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 500 incluye un dispositivo de palanca 502 que puede funcionar para evitar una condición de sobretensión generando una ruta de baja resistencia desde las líneas de voltaje de fase L1, L2, L3 a la línea neutra N. Algunas realizaciones prevén que el dispositivo de palanca 502 incluye módulos de palanca 520 que están conectados entre la línea de voltaje de fase correspondiente L1, L2, L3 y la línea neutra N.

Algunas realizaciones prevén que cada uno de los módulos de palanca 520 puede estar conectado a un sensor de corriente 505 que puede monitorear el flujo de corriente de la línea de fase correspondiente. En algunas realizaciones, el sensor de corriente 505 puede estar separado del módulo de palanca 520 y/o el dispositivo de palanca 502 mientras que en algunas otras realizaciones el sensor de corriente 505 se puede integrar en el módulo de palanca 520 y/o el dispositivo de palanca 502.

Algunas realizaciones incluyen dispositivos de protección contra sobrecargas (SPD) 104. Como se ilustra, cada uno de los SPD 104 puede estar conectado entre los respectivos de L1, L2 y L3, y neutro (N). El uso del SPD 104 puede proteger los tiristores del dispositivo de palanca 502 durante eventos de rayos y/o condiciones transitorias de sobretensión, así como proteger otros equipos en la instalación.

En algunas realizaciones, el dispositivo de palanca 502 puede ser accionado por un circuito accionador de arco eléctrico 506. Como se describió anteriormente, un sistema de detección de arco eléctrico 64 se puede configurar para detectar un arco eléctrico dentro del gabinete de aparamenta 60 y proporcionar una señal de detección de arco eléctrico (AFD) al circuito de accionamiento del arco eléctrico 506. En algunas realizaciones, el circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 puede gestionar las señales de accionamiento y alarma de los módulos de palanca 520 y proporcionar las salidas de accionamiento a uno o más disyuntores 68. Algunas realizaciones prevén que el circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 también puede proporcionar indicaciones correspondientes al estado de cada módulo de palanca 520 y una causa de accionamiento de los módulos de palanca 520.

El sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 500 también puede incluir un selector de umbral 510 que proporciona una señal al circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 para establecer el umbral de corriente en el que el circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 hace que el módulo de palanca 520 se active.

En uso y funcionamiento, en condiciones normales de funcionamiento, un módulo de palanca 520 puede permanecer inactivo y, por lo tanto, no conducir corriente entre líneas de fase L1, L2, L3 y la línea neutra N. Las condiciones normales de funcionamiento pueden incluir aquellas en las que el voltaje de la línea de fase es menor que un umbral específico. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el umbral específico puede ser de aproximadamente 1800 V pico, sin embargo, tales realizaciones no son limitantes ya que el voltaje umbral puede ser más o menos de 1800 V.

Un módulo de palanca 520 puede accionarse de diferentes maneras dependiendo de cuándo se detecte una condición de fallo. Por ejemplo, el módulo de palanca 520 puede accionarse de una primera manera durante un período de puesta en marcha y de una segunda manera durante el funcionamiento en estado estable.

Durante un período de puesta en marcha, tal como dentro de aproximadamente 2 segundos o menos desde el inicio de una turbina eólica u otro dispositivo generador, el módulo de palanca 520 puede funcionar sin una fuente de energía del circuito de accionamiento de arco eléctrico 506. En este sentido, el módulo de palanca 520 no puede ser accionado por una señal de alarma del sistema de detección de arco eléctrico 64 ya que tal sistema generalmente no está disponible para su funcionamiento durante un período de puesta en marcha. De esta manera, el módulo de palanca 520 puede accionarse automáticamente durante el período de puesta en marcha.

Ahora se hace referencia a la Figura 25, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 24, según algunas realizaciones de la presente invención. El módulo de palanca 520 puede incluir dos tiristores TH1, TH2 que están conectados en antiparalelo entre sí y en serie con un inductor L. Como se usa en la presente memoria, el término "antiparalelo" puede referirse a una configuración en la que los componentes están conectados en paralelo entre sí, pero en una disposición complementaria entre sí. Por ejemplo, un terminal de ánodo de un primer componente puede conectarse a un terminal de cátodo de un segundo componente mientras que el terminal de cátodo del primer componente está conectado al terminal de ánodo del segundo componente. En algunas realizaciones, una resistencia R y un condensador C pueden conectarse en serie entre sí y en paralelo con los tiristores TH1, TH2. El módulo de palanca 520 puede incluir además el circuito de accionamiento de palanca 530 que está configurado para proporcionar una función de accionamiento automático dentro del módulo de palanca 520. Durante un período de puesta en marcha, el circuito de accionamiento de palanca 530 puede ser alimentado por la corriente recibida del sensor de corriente 505. Por ejemplo, el módulo de palanca 520 puede accionarse automáticamente una vez que la corriente a través de la línea de fase está por encima del umbral de corriente (I^th) durante un período de más de 2 ms. En tales casos, solo el módulo de palanca 520 que está conectado a la línea de fase correspondiente puede accionarse.

Se hace ahora una breve referencia a la Figura 27, que es un gráfico que ilustra los valores de voltaje y corriente durante una condición de fallo según algunas realizaciones de la presente invención. Continuando con el ejemplo anterior, en el tiempo t1 una corriente de fallo I alcanza la corriente de umbral I^th. En el tiempo t2, en respuesta a la corriente de fallo I que excede la corriente de umbral I^th durante un período de tiempo específico, el módulo de palanca 520 comienza a conducir la corriente de fallo reduciendo así el voltaje para la porción restante de ese ciclo en el tiempo t3 a aproximadamente cero voltios. Si el fallo persiste durante la segunda mitad del ciclo, entonces el módulo de palanca 520 conduce de nuevo la corriente de fallo reduciendo así el voltaje para la porción restante de ese ciclo.

En referencia a la Figura 25, Algunas realizaciones prevén que cada vez que el módulo de palanca 520 se acciona una señal de accionamiento se proporcionará al circuito de accionamiento de arco eléctrico 506. En algunas realizaciones, el tiempo de respuesta del módulo de palanca 520, desde el momento en que se detecta la sobrecorriente, puede ser inferior a aproximadamente 1 ms. En algunas realizaciones, el tiempo de respuesta puede ser inferior a aproximadamente 500 gs. Algunas realizaciones prevén que el tiempo de respuesta puede ser de aproximadamente 300 gs.

Ahora se hace referencia a la Figura 26, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento de palanca del módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 25, según algunas realizaciones de la presente invención. El circuito de accionamiento de palanca 530 puede recibir una señal de corriente del sensor de corriente 505 en uno o más transformadores elevadores 510, 512. Dado que la señal de corriente y la salida de los transformadores elevadores 510, 512 puede ser una señal de corriente alterna (CA), las salidas de los transformadores elevadores 510, 512 puede ser recibida por rectificadores 520, 522, respectivamente. Los rectificadores 520, 522 pueden generar señales de corriente continua (CC) que corresponden a la señal de corriente del sensor de corriente 505.

El circuito de accionamiento de palanca 530 puede incluir también generadores de señales de referencia variables 530, 532 que proporcionan señales de referencia correspondientes al valor seleccionado de I^th. Los comparadores 540, 542 pueden configurarse para recibir las señales de CC de los rectificadores 520, 522, respectivamente y señales de referencia de los generadores de referencia variable 532, 530. En respuesta a una de las señales de CC del rectificador que exceden la señal de referencia, el estado de salida del comparador cambia de alto a bajo, o viceversa. El circuito de accionamiento de palanca 530 puede incluir circuitos de retardo 550, 552 que están configurados para recibir señales de salida de los comparadores 540, 542. En respuesta a la recepción de una salida modificada de los comparadores 540, 542, la salida de los circuitos de retardo 550, 552 cambiará después de un tiempo de retardo determinado. Al proporcionar el retardo de tiempo, se puede prevenir y/o reducir un falso accionamiento de los tiristores. La salida de los circuitos de retardo 550, 552 puede proporcionar señales de accionamiento de tiristores a través de diodos 588, 582 que hacen que los tiristores correspondientes se enciendan en un estado conductor.

En algunas realizaciones, los circuitos de retardo 550, 552 pueden proporcionar diferentes señales de voltaje de referencia entre sí. Por ejemplo, el circuito de retardo 550 puede proporcionar un voltaje positivo en relación con la línea neutra para accionar el tiristor TH1. Del mismo modo, el circuito de retardo 552 puede proporcionar un voltaje positivo en relación con el terminal inferior del inductor L^th.

Mientras que lo anterior describe la operación de activación automática del circuito de activación de palanca 530 durante un período de puesta en marcha, una vez que el período de puesta en marcha finaliza el funcionamiento normal del módulo de palanca 520 responde al circuito de accionamiento de arco eléctrico 506. El circuito de accionamiento de palanca 530 puede recibir un voltaje de control Vcc y tierra en convertidores de CC-CC 570, 572. En algunas realizaciones, un primer convertidor de CC-CC 572 puede proporcionar un voltaje de CC que sea capaz de accionar el primer tiristor TH1 y un segundo convertidor DC-DC 570 puede proporcionar un voltaje de CC que sea capaz de accionar el segundo tiristor TH2. El circuito de accionamiento de palanca 530 puede recibir también una señal de detección de arco eléctrico en un controlador 580. En respuesta, el conductor 580 puede energizar interruptores ópticos 560 y 562, haciendo que los voltajes de CC se apliquen a los tiristores TH1, TH2 a través de diodos 584, 588.

Ahora se hace referencia a la Figura 28, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un circuito de accionamiento de arco eléctrico del módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 24, según algunas realizaciones de la presente invención. El circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 puede recibir una tierra y un voltaje de funcionamiento Vcc, tal como, por ejemplo, 24 V DC. Un circuito de cierre 546 puede recibir y bloquear un estado de alerta de una señal de arco eléctrico recibida de un sistema de detección de arco eléctrico 64. Algunas realizaciones prevén que el circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 incluye una pluralidad de accionamientos de salida 544 que se puede utilizar para proporcionar una señal de accionamiento a uno o más disyuntores y/o alarmas.

En algunas realizaciones, el circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 incluye una matriz 548 que está configurada para recibir una entrada digital discreta de un selector de umbral 510 y generar un valor de umbral actual basado en el valor de la señal de entrada digital recibida. Algunas realizaciones prevén que el selector de umbral 510 puede ser un interruptor giratorio que proporciona una señal digital discreta, tal como una señal binaria de dos bits. En tales realizaciones, diferentes salidas del selector de umbral 510 pueden ser 00, 01,10 y 11. En algunas realizaciones, el 00 puede corresponder a un valor de corriente de umbral predeterminado que se usa en la operación de accionamiento automático del módulo de palanca. 520. De esta manera, la ausencia de una señal durante un período de inicio puede corresponder al valor binario 00. A modo de ejemplo, los valores de umbral de corriente correspondientes a las diferentes señales binarias pueden incluir 6,3 kA, 500A, 8kA y 10kA.

El circuito de accionamiento de arco eléctrico 506 puede proporcionar un voltaje fiable (V^cc) a los tres módulos de palanca 520 después de los primeros 2 segundos desde el inicio y puede transferir la señal de alarma del sistema de detección de arco eléctrico 64 a los tres módulos de palanca 520 sin introducir ningún retraso después de los primeros 2 segundos desde la puesta en marcha.

En algunas realizaciones de ejemplo, el módulo de palanca 520 puede accionarse cuando la corriente a través de la línea eléctrica está por encima de I^th pico durante un período de más de 2 ms. En ese caso, solo el módulo de palanca 520 que está conectado a la línea de energía correspondiente se acciona automáticamente cada vez que la corriente sube por encima de I^th. En algunas realizaciones, el tiempo de respuesta del módulo de palanca 520 una vez accionado es de alrededor de 300 ps.

Algunas realizaciones prevén que el módulo de palanca 520 también se puede accionar cuando hay una señal de alarma del sistema de detección de arco eléctrico 64. En ese caso, los tres módulos de palanca 520 se accionan hasta que el disyuntor principal 68 se activa. Algunas realizaciones prevén que el tiempo de respuesta del módulo de palanca 520 una vez que se acciona, es inferior a 2 ms y normalmente puede rondar los 300 ps. A continuación, el módulo de palanca 520 estará en accionamiento continuo durante un período de 100 ms.

Algunas realizaciones prevén que un sistema de protección contra sobrecargas y arcos eléctricos puede incluir un módulo de palanca como un interruptor electrónico que está conectado en serie con un absorbedor de energía. En tales aplicaciones, hay TOV (sobretensiones) en el sistema que podrían dañar el equipo. En este sentido, una solución para dirigir parte de la energía a un dispositivo que la absorba puede resultar ventajosa. Algunas realizaciones incluyen un absorbedor de energía que puede estar basado en múltiples varistores de óxido metálico (MOV) que están conectados en paralelo para absorber el evento TOV. Por ejemplo, el voltaje se puede fijar durante tal evento encendiendo los MOV para conducir algo de corriente cuando aumenta el voltaje.

Por ejemplo, para un sistema de 240 V, el voltaje máximo es 336 V. El uso de un MOV con un voltaje de funcionamiento continuo máximo (MCOV) de 250 VCA lo más cercano posible al voltaje nominal puede usarse de manera que durante condiciones normales el MOV no conduzca ninguna corriente. El MOV puede conducir una corriente de fuga muy pequeña (~ 1 mA) a 336 V. Sin embargo, a medida que aumenta el voltaje, el MOV puede comenzar a conducir mucho en un esfuerzo por limitar el voltaje. En este caso, el voltaje no puede exceder el valor de 1000V máximo.

Sin embargo, hay sistemas de energía que pueden necesitar protección a niveles de voltaje mucho más bajos, por ejemplo, 700 V en lugar de 1000 V. En tales casos, para reducir el nivel de protección, se pueden utilizar MOV con un MCOV más bajo, es decir, discos MOV más delgados. Por ejemplo, el m Ov puede tener un MCOV de 150 VCA en lugar de 250 VCA. En tales casos, en funcionamiento normal, el MOV puede conducir una corriente significativa (por encima de unos pocos amperios) que lo forzará a fallar dentro de un período de tiempo limitado (dependiendo del nivel exacto de la corriente conducida). A este respecto, se puede usar un absorbedor de energía con un MOV que tenga un MCOV de 150 VCA en serie entre sí.

Por ejemplo, ahora se hace referencia a la Figura 29, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un sistema de protección contra sobrecargas utilizado en la protección de equipos según algunas realizaciones de la presente invención. Como se ilustra, el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga 600 puede incluir un dispositivo de palanca 602 que está conectado entre las diferentes líneas de fase L1, L2, L3. El dispositivo de palanca 602 puede conectarse en serie con varios MOV 605 que están conectados a los respectivos de la pluralidad de líneas de fase L1, L2, L3.

El dispositivo de palanca 602 puede funcionar como un interruptor que conectará los MOV 605 que funcionan como absorbentes de energía para las líneas de fase solo cuando el voltaje excede un umbral dado. En algunas realizaciones, el umbral dado es de aproximadamente 600 V, sin embargo, este es simplemente un ejemplo no limitativo. Los MOV 605 pueden conducir tanta corriente como sea necesario para mantener el voltaje por debajo de 700 V. A modo de ejemplo, basado en la curva voltaje-corriente de un MOV de 150 VCA, a 700 V, el m Ov 605 puede conducir 10KA de corriente, que excede la corriente que puede producir el TOV. Como tal, las líneas de fase L1, L2, L3 no pueden alcanzar el nivel de 700V.

Además, cuando el voltaje del sistema sinusoidal disminuye para cruzar el nivel cero, la impedancia del MOV aumentará y limitará la corriente a través del tiristor en el módulo de palanca 602. A continuación, cuando la corriente a través del tiristor en el dispositivo de palanca 602 baja de 200 mA, el tiristor desconectará el absorbedor de energía del sistema. Esto puede ocurrir tan pronto como el voltaje del sistema caiga por debajo del máximo de 280V aproximadamente.

Se hace ahora una breve referencia a la Figura 30, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un dispositivo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 29, según algunas realizaciones de la presente invención. El dispositivo de palanca 602 puede incluir una pluralidad de tiristores TH1, TH2, TH3 que están conectados entre los diferentes pares de la pluralidad de líneas de fase L1, L2, L3. Un circuito de activación del dispositivo de palanca 630 puede incluir un circuito de rectificación 632 que recibe corriente alterna trifásica de la pluralidad de líneas de fase L1, L2, L3 y genera una señal de CC correspondiente. El circuito de accionamiento del dispositivo de palanca 630 puede incluir un comparador 634 que recibe la señal de CC y un voltaje de referencia Vr y compara las dos señales. Si la señal de CC excede el voltaje de referencia Vr, entonces el comparador 634 genera una salida a una pluralidad de controladores de activación 636 que están configurados para disparar los tiristores en un modo de conducción en respuesta a los mismos. Una vez que la señal de CC cae por debajo del voltaje de referencia Vr, entonces la salida del comparador 634 cambia de estado y los controladores de accionamiento 636 apagan los tiristores.

Ahora se hace referencia a la Figura 31, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un sistema de protección contra sobretensiones 60 utilizado en equipos de protección según algunas realizaciones de la presente invención. En lugar de la conexión línea a línea descrita anteriormente con respecto a las Figuras 29 y 30, el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga puede incluir un dispositivo de palanca 700 que incluye MOV 705 que están conectados en serie con módulos de palanca 720 de cada línea de fase L1, L2, L3 a neutra N. Dado que cada línea de fase incluye un MOV independiente 705/palanca 720 combinación de módulos, entonces se puede abordar un fallo en una línea de fase individual sin accionar la combinación del MOV 705/módulo de palanca 720 de las otras líneas de fase. Se hace ahora una breve referencia a la Figura 32, que es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un módulo de palanca como se describe brevemente anteriormente con respecto a la Figura 31, según algunas realizaciones de la presente invención. Un circuito de accionamiento del dispositivo de palanca 730 puede incluir un circuito de rectificación 732 que recibe una corriente de fase CA de una línea de fase correspondiente y genera una señal de CC correspondiente. El circuito de accionamiento del dispositivo de palanca 730 puede incluir un comparador 734 que recibe la señal de CC y una señal de voltaje de referencia Vr y compara las dos señales recibidas. Si la señal de CC excede el voltaje de referencia Vr, entonces el comparador 734 genera una salida a un controlador de accionamiento 736 que activa entonces un aislador óptico 738. La salida del aislador óptico 738 está configurado para accionar los tiristores TH1, TH2 en un modo de conducción en respuesta a ello. Una vez que la señal de CC cae por debajo del voltaje de referencia Vr, entonces la salida del comparador 734 cambia de estado y el controlador de accionamiento 736 apaga los tiristores TH1, TH2.

Con referencia a las Figuras 33-35, un sistema de palanca 800 según otras realizaciones de la invención se muestra en el mismo. El sistema de palanca 800 incluye un dispositivo de palanca 802 (correspondiente al dispositivo de palanca 502 de la Figura 24), una unidad de circuito de interfaz de accionamiento y alarma 806 (correspondiente al circuito de accionamiento 506 de la Figura 24) y un selector de umbral remoto 807 (correspondiente al selector de umbral 510 de la Figura 24).

Con referencia a la Figura 33, el dispositivo de palanca 800 incluye tres módulos de palanca 810, tres SPD 804, un conductor neutro NB, conductores de línea L1B, L2B, L3B, y tres sensores de corriente 805. El dispositivo de palanca 800 incluye además una carcasa de dispositivo de palanca 860 (mostrada en líneas discontinuas) dentro del cual los módulos de palanca 810, SPD 804, conductores NB, L1B, L2B, L3B, y sensores de corriente 805 están montados, dispuestos y revestidos.

En algunas realizaciones, la unidad de circuito de interfaz de accionamiento y alarma 806 y el interruptor selector remoto 807 están ubicados fuera de la carcasa del dispositivo de palanca 860. Por ejemplo, la unidad de circuito de interfaz de accionamiento y alarma 806 puede estar ubicado en otro lugar de un gabinete de servicio eléctrico que contenga el dispositivo de palanca 802 y las líneas L1, L2, L3 de modo que la unidad de circuito de interfaz de accionamiento y alarma 806 está mejor posicionado para el acceso del operador o para detectar actividad en el gabinete. El interruptor selector remoto 807 puede estar ubicado a una distancia sustancial (por ejemplo, al menos 20 pies) del dispositivo de palanca 802. Por ejemplo, el dispositivo de palanca 802 puede estar ubicado muy por encima del suelo en una torre mientras que el interruptor selector remoto 807 está montado cerca del nivel del suelo para permitir un acceso conveniente por parte de un operario.

Los módulos de palanca 810 corresponden a los módulos de palanca 520 de la Figura 24. Cada uno de los módulos de palanca 810 está acoplado eléctrica y mecánicamente al conductor neutro NB (correspondiente a la línea neutra N) y uno de los conductores de línea respectivos L1B, L2B, L3B (correspondiente a las líneas L1, L2, L3).

Un SPD respectivo 804 (correspondiente a los SPD 104 de la Figura 24; por ejemplo, un SPD basado en MOV) se monta entre el conductor de línea asociado y lo conecta eléctricamente L1B, l 2b , L3B y el conductor neutro NB en paralelo al módulo de palanca asociado 810.

Los sensores de corriente 805 corresponden a los sensores de corriente 505. Cada uno de los sensores de corriente 805 está montado operativamente en uno de los conductores de línea respectivos L1B, L2B, L3B y tiene un cable de señal de salida 805A conectado al módulo de palanca asociado 810.

Cada módulo de palanca 810 también está conectado eléctricamente mediante un cable eléctrico 806A a la unidad de circuito de interfaz de accionamiento y alarma 806. El interruptor selector remoto 807 está a su vez conectado eléctricamente a la unidad de circuito de interfaz 806 por un cable eléctrico 807A.

Los módulos de palanca 810 se pueden construir y operar generalmente como se describe en esta memoria con respecto al módulo de palanca 210, excepto como se describe a continuación. Cada módulo 810 puede incluir un material de relleno correspondiente al material de relleno 218; sin embargo, este material de relleno no se muestra en la Figura 35.

Con referencia a las Figuras 34 y 35, el módulo de palanca 810 incluye una carcasa de módulo 811 que define una cámara cerrada 811A. La carcasa del módulo 811 incluye una cubierta exterior 812, una cubierta extraíble o placa trasera 813, y una placa base 815. La cubierta exterior 812 está provista de una apertura lateral trasera 812A. La apertura 812A está cerrada y sellada ambientalmente por una cubierta extraíble o placa trasera 813. La interfaz entre la placa trasera 813 y la cubierta 812 alrededor de la apertura puede ser sellada herméticamente por un sello de goma 813A. En algunas realizaciones, la cámara 811A está sellada herméticamente o sellada contra la humedad.

Con referencia a la Figura 35, las unidades de palanca 801, 803 correspondientes a las unidades de palanca 201, 202 y un conjunto de placa de circuito 830 correspondiente al conjunto de la placa de circuito 230 están dispuestos en la cámara 811A entre un conjunto de bobina 820 (correspondiente al conjunto de bobina 220) y una barra colectora de base 814.

El conjunto de la placa de circuito 830 puede incluir un circuito amortiguador correspondiente al circuito amortiguador del conjunto de la placa de circuito 230.

Un conjunto de placa de circuito interno 833 está asegurado a la placa trasera 813 en la cámara 811A. El conjunto de la placa de circuito interno 833 puede incluir el circuito de accionamiento automático de palanca 530 del módulo de palanca 520 de las Figuras 25 y 26. Ventajosamente, colocar el circuito de accionamiento 530 en la carcasa del módulo de palanca 811 muy cerca de los tiristores TH1, TH2 puede reducir o prevenir el ruido inducido en los cables que de otro modo podrían accionar los tiristores TH1, TH2 accidentalmente.

Un conector eléctrico 813B está montado en la placa trasera 813 para conectar eléctricamente los cables 805A, 806A al conjunto de la placa de circuito 830, el conjunto de la placa de circuito 833, y los tiristores de las unidades de palanca 801,803. El conector eléctrico 813B puede estar sellado ambientalmente.

Se pueden usar varios aspectos inventivos como se describe en la presente memoria independientemente unos de otros. Por ejemplo, una unidad de palanca 201 incluyendo un pasamuros 280 como se describe se puede utilizar sin el montaje unitario de la unidad de palanca 201 con una bobina, barras colectoras, un circuito amortiguador u otra unidad de palanca.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de protección de circuito que comprende:

un sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga (100) que está conectado entre una pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3) y una línea neutra (N) que se encuentran entre una línea de suministro de energía entrante y un panel de carga eléctrica (62) en un equipo eléctrico, o que esté conectado entre la pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3);

donde:

a) el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende:

un dispositivo de palanca (102) que está acoplado a la pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3) y a la línea neutra (N) y está configurado para evitar una condición de sobretensión generando a través de al menos un tiristor una ruta de corriente de baja resistencia de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra;

una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas (104) que están conectados a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión conduciendo una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión; y

un circuito de accionamiento de palanca (106) que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia desde una de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra; o

b) el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende:

un dispositivo de palanca que está acoplado a y entre la pluralidad de líneas de fase (L1, L2, L3) y está configurado para evitar una condición de sobretensión generando selectivamente a través de al menos un tiristor una ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase;

una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados a y entre la pluralidad de líneas de fase y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión conduciendo una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión; y

un circuito de accionamiento de palanca que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase; y

caracterizado por que el circuito de accionamiento de palanca comprende:

una pluralidad de circuitos de accionamiento de tiristores (168) que están configurados para generar señales de accionamiento de tiristores que son recibidas por el dispositivo de palanca;

una fuente de energía y un circuito de retención de voltaje (166) que está configurado para recibir energía eléctrica para el circuito de accionamiento de palanca y para proporcionar energía al circuito de accionamiento de palanca durante un período de tiempo después de que se pierde la energía eléctrica para el circuito de accionamiento de palanca; y

un circuito de interfaz (164) que está configurado para recibir entradas correspondientes a voltajes de la pluralidad de líneas de fase, flujo de corriente a través de la pluralidad de líneas de fase, una señal de arco eléctrico y/o temperaturas de los respectivos dispositivos de protección contra sobrecargas.

2. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el circuito de accionamiento de palanca comprende además un microcontrolador (162) que está configurado para recibir datos del circuito de interfaz, procesar los datos recibidos y generar y enviar señales de accionamiento a uno o más de la pluralidad de circuitos de accionamiento de tiristores, una señal de alarma a un dispositivo de alerta remota y/o una señal de accionamiento a un disyuntor principal (68).

3. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende:

un dispositivo de palanca (102) que está acoplado a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y está configurado para evitar una condición de sobretensión generando una ruta de corriente de baja resistencia desde la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra;

una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas (104) que están conectados a la pluralidad de líneas de fase y a la línea neutra y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión conduciendo una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión; y

un circuito de accionamiento de palanca (106) que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia desde una de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra.

4. El dispositivo según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de palanca comprende una pluralidad de módulos de protección contra sobretensiones (120) que están acoplados entre las respectivas líneas de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra.

5. El dispositivo según la reivindicación 4, en el que uno de la pluralidad de módulos de protección contra sobretensión (120) comprende cada uno:

un tiristor bidireccional (TH1, TH3, TH5; Figura 10); y

un inductor (L) que está conectado en serie con el tiristor bidireccional.

6. El dispositivo según la reivindicación 4, en el que uno de la pluralidad de módulos de protección contra sobretensión (120) comprende cada uno:

dos tiristores (TH1, TH2, TH3, TH4, TH5, TH6; Figura 5) que están conectados en antiparalelo entre sí; y un inductor (L) que está conectado en serie con los dos tiristores.

7. El dispositivo según la reivindicación 6, en el que los de la pluralidad de módulos de sobretensión comprenden además un circuito amortiguador que está conectado en paralelo con los dos tiristores, en el que el circuito amortiguador comprende una resistencia (R) y un condensador (C) que están conectados en serie entre sí.

8. El dispositivo según la reivindicación 3, en el que el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende además un sistema de detección de arco eléctrico (64) que está configurado para detectar un arco eléctrico dentro del equipo y para generar y enviar una señal de arco eléctrico al circuito de accionamiento de palanca.

9. El dispositivo según la reivindicación 3, en el que la fuente de energía y el circuito de retención de voltaje (166) comprende:

una pluralidad de convertidores de CC-CC (186) que pueden funcionar cada uno para proporcionar voltajes a uno de la pluralidad de circuitos de accionamiento de tiristores; y

un circuito de retención (184) que está configurado para mantener un voltaje que se proporciona a la pluralidad de convertidores de CC-CC.

10. El dispositivo según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de palanca comprende:

una pluralidad de pares de tiristores conectados en antiparalelo que están acoplados entre los respectivos de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra;

una pluralidad de inductores que están conectados en serie con los respectivos de la pluralidad de pares de tiristores antiparalelos; y

una pluralidad de dispositivos de protección contra sobretensiones que están conectados entre los respectivos de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra.

11. El dispositivo según la reivindicación 1, en el que el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende:

un dispositivo de palanca que está acoplado a y entre la pluralidad de líneas de fase y está configurado para evitar una condición de sobretensión generando selectivamente una ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase;

una pluralidad de dispositivos de protección contra sobrecargas que están conectados a y entre la pluralidad de líneas de fase y que están configurados para proteger el equipo durante una condición de sobretensión conduciendo una cantidad limitada de corriente que corresponde a la condición de sobretensión; y

un circuito de accionamiento de palanca que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia entre la pluralidad de líneas de fase.

12. El dispositivo según la reivindicación 3, en el que el sistema de protección contra arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende:

un circuito de accionamiento de arco eléctrico (506) que está configurado para hacer que el dispositivo de palanca se encienda y proporcione la ruta de corriente de baja resistencia desde una de la pluralidad de líneas de fase a la línea neutra,

en el que el dispositivo de palanca comprende una pluralidad de módulos de palanca de accionamiento automático (520) que están conectados a la línea neutra y los respectivos de la pluralidad de líneas de fase.

13. El dispositivo según la reivindicación 12, en el que la pluralidad de módulos de palanca de accionamiento automático (520) comprenden cada uno:

dos tiristores (TH1, TH2) que están conectados en antiparalelo entre sí;

un inductor (L) que está conectado en serie con los dos tiristores;

un circuito de accionamiento de palanca (530) que está configurado para recibir una señal de corriente de un sensor de corriente en la correspondiente de la pluralidad de líneas de fase y para hacer que al menos uno de los dos tiristores proporcione una ruta de corriente de baja resistencia entre el correspondiente de la pluralidad de líneas de fase y la línea neutra en respuesta a la señal de corriente que excede un umbral de corriente.

14. El dispositivo según la reivindicación 13, en el que el circuito de accionamiento de palanca está configurado para generar una señal de accionamiento en ausencia de cualquier señal del circuito de accionamiento de arco eléctrico (506).

15. El dispositivo según la reivindicación 13, en el que el circuito de accionamiento de palanca está configurado para proporcionar el accionamiento automático del correspondiente módulo de la pluralidad de módulos de palanca durante un período de puesta en marcha del equipo, y

en el que el circuito de accionamiento de arco eléctrico (506) está configurado para accionar la pluralidad de módulos de palanca en respuesta a la detección de un arco eléctrico después del período de puesta en marcha del equipo.

16. El dispositivo según la reivindicación 13, en el que los de la pluralidad de módulos de palanca comprenden además un circuito amortiguador que está conectado en paralelo con los dos tiristores, y en el que el circuito amortiguador comprende una resistencia (R) y un condensador (C) que están conectados en serie entre sí.

17. El dispositivo según la reivindicación 12, en el que el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende además un sistema de detección de arco eléctrico (64) que está configurado para detectar un arco eléctrico dentro del equipo y para generar y enviar una señal de arco eléctrico al circuito de accionamiento de arco eléctrico (506).

18. El dispositivo según la reivindicación 12, en el que el sistema de protección de arco eléctrico, sobretensión, sobrecorriente y sobrecarga comprende además un selector de umbral (510) que está conectado al circuito de accionamiento de arco eléctrico (506) y está configurado para proporcionar una señal de selección de corriente de umbral correspondiente a un valor de umbral actual.