IT9045770A1 - Dispositivo di sicurezza elettronico di tipo differenziale per apparecchiature elettrodomestiche - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale intitolata :

DISPOSITIVO DI SICUREZZA ELETTRONICO DI TIPO DIFFERENZIALE PER APPARECCHIATURE ELETTRODOME STICHE"

L'invenzione riguarda un dispositivo di sicurezza elettronico di tipo differenziale per apparecchiature elettrodomestiche, in particolare macchine lavatrici ed asciugatrici della biancheria, lavastoviglie e simili, il dispositivo essendo atto a proteggere queste apparecchiature contro i pericoli derivanti dalle dispersioni elettriche verso massa.

Come noto, attualmente le apparecchiature elettrodomestiche come le macchine lavatrici ed asciugatrici della biancheria, lavastoviglie e slmili vengono normalmente prodotte senza alcun genere d1 dispositivo di protezione contro le correnti elettriche disperse verso massa, sia per il fatto che le parti elettriche sotto tensione di queste apparecchiature sono provviste di materiali isolanti elettrici realizzati in conformità alle rigorose norme di sicurezza, e quindi danno luogo ad un'elevata affidabilità funzionale, e sia per il fatto che nei luoghi d'installazione di tali apparecchiature è obbligatoria a termini di legge l'adozione di idonei dispositivi di protezione differenziali (cosldettl salvavita) di tipo noto in sè, tarati per interrompere automaticamente l'alimentazione elettrica di queste apparecchiature in presenza di guasti o cortocircuiti funzionali delle apparecchiature stesse, tali da originare correnti elettriche di dispersione verso massa che superino valori prestabiliti (generalmente uguali o superiori a 30 mA), che possono comportare pericoli per le persone che entrano 1n contatto con dette apparecchiature.

Nella pratica, però, si è riscontrato che 1 materiali isolanti elettrici delle apparecchiature considerate tendono a degradarsi ed a perdere gradualmente le loro caratteristiche isolanti nel corso del tempo, per cui possono prodursi delle correnti elettriche disperse verso massa che, in particolari condizioni funzionali di queste apparecchiature (eventuali guasti o cedimenti elettrici, presenza di acqua che è un buon conduttore elettrico, ecc..) possono risultare pericolose per la vita delle persone che entrano in contatto con le apparecchiature considerate.

Inoltre, nei luoghi d'installazione di queste apparecchiature elettrodomestiche può talvolta succedere che i dispositivi di protezione differenziali non risultino ancora applicati, per cui anche in queste circostanze le apparecchiature in questione possono originare gli stessi inconvenienti per i motivi sopra specificati.

La presente invenzione s1 propone lo scopo di eliminare gli inconvenienti sopra citati, mediante un dispositivo di sicurezza elettronico per apparecchiature elettrodomestiche del genere descritto in precedenza, d1 tipo costruttivamente semplice e funzionalmente affidabile, che risulta incorporato direttamente nelle apparecchiature stesse ed è realizzato in modo tale da assicurare un'efficace protezione di queste apparecchilature in presenza di eventuali correnti elettriche di dispersione verso massa.

Questo dispositivo di sicurezza è realizzato con le caratteristiche sostanzialmente descritte con particolare riferimento alle allegate rivendicazioni del presente brevetto.

L'invenzione apparirà piu' evidente dalla seguente descrizione, a solo titolo d'esempio non limitativo, e con riferimento all'unica figura allegata mostrante lo schema circuitale elettrico del presente dispositivo di sicurezza, incorporato in un’apparecchiatura elettrodomestica.

Con particolare riferimento a questa figura, viene mostrato lo schema circuitale elettrico del dispositivo di sicurezza conforme all'invenzione, che viene montato in un'apparecchiatura elettrodomestica come una macchina lavabiancheria, asciugabiancheria, una macchina combinata per il lavaggio e l'asciugatura della biancheria, una macchina lavastoviglie, un frigorifero e simile, comprendente sostanzialmente almeno un filtro 1 per l’eliminazione dei disturbi elettrici prodotti dalle ripetute commutazioni del motore elettrico d'azionamento (non mostrato) nonché dei diversi componenti elettrici operativi della macchina stessa (pure non mostrati). Come di consueto, questo filtro è costituito da una pluralità di condensatori e di induttanze variamente collegati fra loro e alimentati da un conduttore principale 2 e dal conduttore neutro 3 della rete elettrica esterna 4 nonché collegati a monte della macchina attraverso un Interruttore 5 formato da due contatti elettrici 6 e 7, rispettivamente collegati coi conduttori 2 e 3 ed azionabili in apertura ed in chiusura rispetto ai restanti corrispondenti conduttori 8 e 9 del circuito elettrico della macchina. Nel presente esempio, il filtro l è vantaggiosamente costituito da due bobine d'induttanza 10 e 11 rispettivamente collegate col conduttore principale 2 e col conduttore neutro 3 ed avvolte strettamente su un nucleo magnetico toroidale 12 in controfase tra loro, nonché da una resistenza 13, da un condensatore 14 e da due ulteriori condensatori 15 e 16 disposti in serie e collegati con la terra T col loro punto in comune 17, i quali componenti sono tutti collegati in parallelo con i due conduttori 2 e 3.

I l presente dispositivo di sicurezza comprende sostanzialmente almeno un avvolgimento elettrico 18, che risulta pure avvolto sul nucleo magnetico toroidale 12, in una posizione compresa tra le due bobine d'induttanza 10 e li, e tale da venire Influenzato da entrambi i campi magnetici alternati generati da queste bobine d'induttanza e contrapposti fra loro, detto avvolgimento elettrico essendo collegato con un suo terminale 19 con la massa MI d1 riferimento di un circuito elettronico e con l’altro suo terminale 20, attraverso la serie costituita da un tradizionale amplificatore 21, da almeno un raddrizzatore 22 di tipo noto in sè formato ad es. da un diodo 23 e da un condensatore 30 con una resistenza in parallelo 38, e da un comparatore a trigger 24, con un driver 25 costituito ad es. da un transistor 26 e da un relè 27 pilotabile da quest'ultimo, e collegato elettricamente nel circuito elettrico della macchina e meccanicamente con 1 contatti elettrici 6,7 dell 'interruttore 5, detto relè essendo atto ad azionare tali contatti in posizione di chiusura o d'apertura rispetto ai conduttori 8 e 9 del circuito elettrico della macchina, in dipendenza della condizione eccitata o diseccitata del relè stesso. In particolare, il diodo 23 è collegato a valle dell'amplificatore 21 ed è polarizzato in modo da livellare la corrente elettrica amplificata dall'amplificatore stesso permettendone la circolazione soltanto nel senso indicato dalla freccia A, verso il successivo comparatore a trigger 24.

Tale comparatore a trigger 24 è provvisto di un primo e di un secondo ingresso 28 e 29 rispettivamente collegati In serie col diodo 23 e con tensione d1 riferimento continua ricavata con un partitore resistivo (resistenze 31 e 43) dalla tensione di alimentazione prestabilita Vcc ed entrambi collegati con la massa MI rispettivamente attraverso 11 condensatore 30, una resistenza 38 ed una resistenza 31, nonché è provvisto di un'uscita 32 collegata sia con la base 33 del transistor 26, attraverso una resistenza 39, e collegata con la massa MI attraverso la resistenza 39 e la resistenza 40 e sia con il primo ingresso 28 del comparatore stesso attraverso un circuito di retroazione in cui risulta inserito almeno un diodo 34, polarizzato in modo da consentire la circolazione della corrente soltanto dall'uscita 32 verso il primo ingresso 28 del comparatore considerato, nel senso della freccia B, per il motivo di seguito descritto.

Scopo del comparatore a trigger 24 è di confrontare la tensione di riferimento ricavata dal partitore resistivo 43, 31 ed applicata al suo secondo ingresso 29 con 1 livelli della tensione continua applicata ai capi del condensatore 30 e quindi all'ingresso 28 del comparatore stesso, attraverso il diodo di livellamento 23 nonché determinata dalla forza elettromotrice indotta attraverso l'avvolgimento elettrico 18 quando, a causa di correnti disperse verso terra (schematizzate con un collegamento tratteggiato del conduttore principale 2 con la terra T) e della conseguente caduta di tensione cosi prodotta, attraverso le due bobine d'induttanza 10 e 11 circolano correnti di intensità diversa, che generano perciò flussi magnetici alternati di intensità diversa ed opposti fra loro. In dipendenza del risultato di tale confronto, quindi, l'uscita 32 del comparatore 24 viene commutata dall'uno all'altro dei suoi stati logici, in cui il transistor 26 provvede ad eccitare o diseccitare il relè 27, e quindi ad azionare in chiusura od in apertura 1 contatti 6 e 7 dell'interruttore 5, inserendo o disinserendo l'alimentazione elettrica della macchina, e tale uscita rimane sempre commutata in questo stato, grazie alla presenza del circuito di retroazione (diodo 34) collegato col primo ingresso 28 del comparatore stesso, finché non si verifica una ulteriore commutazione del suo stato logico, togliendo ad es. l'alimentazione (non indicata In figura) al circuito.

In particolare, la tensione di riferimento applicata al secondo ingresso 29 del comparatore 24 viene scelta con un livello prestabilito, corrispondente alla condizione in cui la corrente dispersa verso terra ha raggiunto un'intensità (pari a circa 30 mA) che risulta pericolosa per le persone.

In questo modo, in presenza d1 una forza elettromotrice indotta nell'avvolgimento elettrico 18 e generante al primo ingresso 28 di detto comparatore una tensione di livello inferiore a quello della tensione di riferimento applicata al secondo ingresso 29 del comparatore stesso, condizione in cui le correnti disperse nella macchina presentano un'intensità inferiore a tale valore limite pericoloso per le persone, il comparatore 24 provvede a mantenere la sua uscita 32 ad un determinato stato logico, per 11 quale il transistor 26 rimane interdetto e quindi il relè 27 è diseccitato e 1'interruttore 5 è chiuso.

Viceversa, 1n presenza di una forza elettromotrice indotta nell'avvolgimento elettrico 18 e generante a detto primo ingresso 28 una tensione di livello uguale a quello della tensione d1 riferimento applicata a detto secondo Ingresso 29, condizione in cui le correnti disperse nella macchina hanno raggiunto un'intensità pari a tale valore limite pericoloso, il comparatore 24 provvede a commutare la sua uscita 32 ad un altro stato logico, per 11 quale il transistor 26 passa in conduzione e quindi il relè 27 è eccitato e l’interruttore 5 viene aperto.

A sua volta, il transistor 26 risulta rispettivamente collegato col suo emettitore 35 con la massa M1 e col suo collettore 36 col relè 27, in parallelo al quale è collegato almeno un diodo 37 inserito per eliminare le sovratensioni.

Inoltre, l'avvolgimento elettrico 18 è posizionato sul nucleo toroidale 12 in modo che nelle condizioni di normale funzionamento della macchina, 1n cui non si generano correnti elettriche disperse verso massa, condizione in cui entrambe le bobine d'induttanza 10 e 11 sono attraversate dalla stessa corrente che quindi genera due campi magnetici alternati e contrapposti fra loro che si annullano reciprocamente, non venga indotta nessuna forza e1ettromotrice attraverso tale avvolgimento elettrico 18. In queste circostanze, allora, dato che anche il primo ingresso 28 del comparatore 24 non risulta sotto tensione, mentre invece il secondo Ingresso 29 del comparatore stesso è sottoposto alla tensione di riferimento, ne deriva che rimane invariato lo stato logico dell'uscita 32 di detto comparatore, che provvede pertanto a mantenere Interdetto il transistor 26 e quindi eccitato il relè 27 e chiuso l'interruttore 5. Viceversa, nelle condizioni in cui questi campi magnetici risultano squilibrati fra loro, per i motivi descritti, nell'avvolgimento elettrico 18 si generano forze elettromotrici proporzionali che influenzano gli stati logici degli ingressi 28 e 29 nonché dell'uscita 32 del comparatore 24 nel modo e per gli scopi sopra specificati. Qualora il presente dispositivo di sicurezza venga attivato durante 11 funzionamento della macchina, disalimentando la stessa nel modo descritto, condizione il cui il relè 27 viene diseccitato e permane in questo stato per mantenere sempre disal imentata la macchina , tale rel è viene ripristinato esclusivamente con azione manuale su appositi pulsanti di sblocco del relè stesso, non appena i guasti funzionali della macchina sono stati eliminati.

Ovviamente, il presente dispositivo d1 sicurezza può venire realizzato anche in modi diversi da quello descritto puramente a titolo esemplificativo, ad es. prevedendo un filtro 1 con componenti funzionali variamente collegati rispetto a quelli citati, un comparatore 24 ed un driver 25 composto da altri componenti funzionali ecc.., purché tale dispositivo possa determinare sempre l'Inserimento o 11 dislnserimento dell'alimentazione elettrica dell'apparecchiatura da proteggere mediante un sistema di tipo differenziale costituito da almeno un avvolgimento elettrico 18, posizionato e funzionante come descritto in precedenza, senza con ciò uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione. Il dispositivo di sicurezza cosi realizzato può venire direttamente inserito in ogni apparecchiatura, assicurandone una protezione completa ed affidabile contro le correnti elettriche disperse, anche nel caso di assenza di dispositivi di protezione (salvavita) installati nelle abitazioni o di eventuale funzionamento non corretto di tali dispositivi, qualora presenti e/o in abitazioni che dispongono di un impianto elettrico senza impianto di terra e/o con lo stesso non perfettamente funzionante.

Infine, questo dispositivo di sicurezza si presta a venire integrato nella forma d1 un unico componente facilmente montabile nelle apparecchiature da proteggere, risultando quindi economicamente conveniente e pratico nell'uso.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di sicurezza elettronico di tipo differenziale per apparecchiature elettrodomestiche, come macchine lavabiancheria, asciugabiancheria, lavastoviglie, frigoriferi e simili, comprendenti un filtro per l'eliminazione dei disturbi prodotti dalle commutazioni elettriche provvisto di una pluralità di Induttanze e condensatori variamente collegati fra loro nonché di almeno una prima ed una seconda bobina d'induttanza avvolte strettamente in controfase tra loro attorno ad un nucleo magnetico, preferibilmente di forma toroidale, detto filtro essendo collegato col circuito elettrico della relativa apparecchiatura attraverso almeno un Interruttore elettrico, azionabile in chiusura ed in apertura da un driver di tipo tradizionale, caratterizzato da mezzi indotti (i8) associati con dette prima e seconda bobina d'induttanza (10, 11) e influenzabili dai campi magnetici alternati prodotti dalle bobine stesse, in modo da generare una forza elettromotrice soltanto nel caso di squilibrio di detti campi magnetici in presenza di correnti di dispersione nelle apparecchiature, nonché caratterizzato da mezzi di confronto (24) collegati con detti mezzi indotti (18) e con detto driver (25) e atti a determinare l'azionamento in chiusura od in apertura d1 detto interruttore elettrico (5) attraverso detto driver (25), 1n dipendenza del confronto tra la forza elettromotrice generata da detti mezzi indotti (18) e corrispondente all'intensità delle correnti d1 dispersione e una tensione d1 riferimento prestabilita corrispondente alla massima intensità ammissibile delle correnti di dispersione.
2. 2. Dispositivo di sicurezza secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi indotti comprendono almeno un avvolgimento elettrico (18) avvolto su detto nucleo magnetico (12) in una posizione compresa tra dette prima e seconda bobina d'induttanza (10, 11), detto avvolgimento elettrico (18) essendo collegato con un suo terminale (19) con la massa (M) dell’apparecchiatura e con l'altro suo terminale (20) con detti mezzi di confronto (24) attraverso mezzi amplificatori (21) e mezzi raddrizzatori (22) d1 tipo tradizionale.
3. 3. Dispositivo di sicurezza secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di confronto comprendono almeno un comparatore (24) provvisto di un primo e di un secondo ingresso (28, 29) rispettivamente collegati in serie con detti mezzi raddrizzatori (22) e con detta tensione di riferimento prestabilita (Vcc), nonché provvisto di un'uscita (32) coll egata con detto driver (25) e con detto primo ingresso (28) attraverso un circuito di reazione comprendente mezzi a conduzione unidirezionale (34), atti a consentire la circolazione della corrente soltanto da detta uscita (32) verso detto primo ingresso (28).