ITBG20110004A1 - Dispositivo di commutazione elettrica. - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DI COMMUTAZIONE ELETTRICA

DESCRIZIONE

La presente invenzione à ̈ relativa a un dispositivo di commutazione elettrica per un circuito di bassa tensione, in particolare a un dispositivo di commutazione che utilizza moduli di comunicazione con migliorate caratteristiche e funzionalità.

Come noto, dispositivi di commutazione elettrica installati in circuiti elettrici di bassa tensione (cioà ̈ per applicazioni con tensioni di esercizio fino a 1000V AC/ 1500V DC), ad esempio interruttori, sezionatori e contattori, indicati come “switching devices†, sono dispositivi concepiti per permettere il corretto funzionamento di specifiche parti dei circuiti elettrici in cui sono installati e dei carichi ad essi operativamente associati.

I dispositivi di commutazione comprendono uno o più poli aventi ciascuno almeno un contatto mobile accoppiabile/disaccoppiabile da un rispettivo contatto fisso. Un apposito meccanismo di comando à ̈ atto a intervenire sui contatti mobili per causarne il movimento da una posizione di accoppiamento con i rispettivi contatti fissi a una posizione di separazione dai rispettivi contatti fissi, e viceversa.

In base alla posizione assunta dai contatti mobili nei poli e dal relativo meccanismo di comando, il dispositivo di commutazione può assumere uno stato di chiusura (contatti mobili in posizione di accoppiamento), uno stato di apertura (contatti mobili in posizione di separazione), o uno stato scattato (meccanismo di comando scattato ma contatti in posizione di accoppiamento).

Generalmente, i dispositivi di commutazione comprendono almeno un dispositivo di protezione, ad esempio un dispositivo elettronico o relà ̈ di protezione, che à ̈ in grado di rilevare, attraverso appositi sensori, le condizioni di esercizio del circuito elettrico in cui il rispettivo dispositivo di commutazione à ̈ installato e, nel caso di guasti o sovraccarichi, comandare l’apertura del dispositivo di commutazione intervenendo sul meccanismo di comando.

Oltre alle funzioni di controllo e comando, il dispositivo di protezione à ̈ in grado di acquisire e rendere disponibili informazioni relative allo stato operativo del circuito elettrico in cui il dispositivo di commutazione à ̈ installato.

In soluzioni note, il dispositivo di commutazione comprende un bus di comunicazione interno ad esso che à ̈ operativamente connesso al dispositivo di protezione in modo da rendere disponibile un canale di comunicazione fra il dispositivo di protezione elettronico e uno o più dispositivi elettronici accessori.

Tra i dispositivi accessori impiegati sono previsti dei moduli di comunicazione in grado di mettere in comunicazione, ovvero interfacciare, il bus interno, e quindi il dispositivo elettronico di protezione, con un bus di comunicazione esterno al dispositivo di commutazione, anche nel caso in cui il protocollo di comunicazione implementato dal bus di comunicazione esterno sia differente dal protocollo di comunicazioni implementato dal bus di comunicazione interno.

Ad esempio, una rete di comunicazione in un circuito elettrico può comprendere almeno un primo bus di comunicazione, o bus di sistema, e un secondo bus di comunicazione, o bus di quadro, che sono operativamente connessi ad un primo modulo di comunicazione e ad un secondo modulo di comunicazione di almeno un dispositivo di commutazione installato nel circuito elettrico. Il primo modulo di comunicazione e il secondo modulo di comunicazione costituiscono l’interfaccia di comunicazione fra il bus di sistema e il bus di quadro, da una parte, e il bus interno dei dispositivi di commutazione nel circuito elettrico, dall’altra parte. Sebbene nelle soluzioni descritte sia possibile avere un’efficiente sistema di comunicazione a disposizione del dispositivo di protezione elettronico, rimane nello stato dell’arte ancora spazio per espandere le funzionalità e la versatilità dei moduli di comunicazione impiegati, in modo da sfruttare maggiormente e migliorare le potenzialità di comunicazione già rese disponibili per il dispositivo di protezione elettronico.

Scopo della presente invenzione à ̈ quindi quello di fornire un dispositivo di commutazione con tali miglioramenti. Tale scopo à ̈ raggiunto da un dispositivo di commutazione elettrica per un circuito di bassa tensione, comprendente:

- almeno un’unità elettronica atta ad esser operativamente connessa con almeno un primo bus di comunicazione che implementa un primo protocollo di comunicazione;

- almeno un modulo di comunicazione atto ad esser operativamente connesso con detto almeno un primo bus di comunicazione e con almeno un secondo bus di comunicazione che implementa un secondo protocollo di comunicazione differente rispetto al primo protocollo di comunicazione.

Il modulo di comunicazione à ̈ configurato per mettere in comunicazione detto almeno un primo bus di comunicazione con detto almeno un secondo bus di comunicazione.

Il modulo di comunicazione à ̈ configurato in modo da rilevare almeno una condizione relativa al dispositivo di commutazione stesso e renderla accessibile al suo esterno attraverso detto almeno un primo bus di comunicazione e/o detto almeno un secondo bus di comunicazione.

Il dispositivo di commutazione secondo la presente invenzione verrà nel seguito descritto facendo riferimento a una sua realizzazione come interruttore, in particolare sarà fatto riferimento a un interruttore di tipo “scatolato†(“molded case circuit breaker†o MCCB), senza per questo voler limitare l’applicazione della presente invenzione anche ad altri dispositivi di commutazione, come sezionatori, contattori o ad altri tipi di interruttori, ad esempio interruttori aperti (“air circuit breakers†) o interruttori modulari.

Caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme realizzative preferite, ma non esclusive, di un dispositivo di commutazione secondo la presente invenzione e dei relativi moduli di comunicazione, illustrate a titolo esemplificativo negli uniti disegni; in cui:

- la figura 1 Ã ̈ uno schema a blocchi che mostra la rete di comunicazione per un dispositivo di commutazione secondo la presente invenzione, configurata attraverso un modulo di comunicazione operativamente connesso al dispositivo di protezione del dispositivo di commutazione e ad altri dispositivi;

- la figura 2 Ã ̈ una vista prospettica di un modulo di comunicazione per un dispositivo di commutazione secondo la presente invenzione;

- la figura 3 à ̈ un’ulteriore vista prospettica del modulo di comunicazione in figura 2, in fase di accoppiamento con adattatori di cavo;

- la figura 4 mostra un modulo di comunicazione in fase di inserimento all’interno della rispettiva cava di un dispositivo di commutazione secondo la presente invenzione;

- la figura 5 mostra il dispositivo di commutazione e il modulo di comunicazione di figura 4, in cui il modulo di comunicazione à ̈ inserito nella rispettiva cava del dispositivo di commutazione;

- la figura 6 mostra in fase di assemblaggio: un dispositivo di protezione di un dispositivo di commutazione secondo la presente invenzione, un modulo di comunicazione, e i connettori elettrici che implementano i bus di comunicazione operativamente connessi al modulo di comunicazione;

- la figura 7 à ̈ uno schema a blocchi che mostra schematicamente una porzione di un circuito elettrico in cui à ̈ installata una pluralità di dispositivi di commutazione secondo la presente invenzione.

Riferendosi agli esempi mostrati nelle figure, un interruttore 1, in particolare un interruttore 1 di tipo scatolato per circuiti di bassa tensione, comprende un dispositivo di protezione elettronico 2, ad esempio un relà ̈ elettronico 2, del tipo di per sé noto nello stato dell’arte e quindi non ulteriormente descritto. Il dispositivo di protezione 2 à ̈ atto ad essere operativamente connesso, direttamente o indirettamente, ad almeno un primo bus di comunicazione 50, 52 che implementa un primo protocollo di comunicazione.

Tale almeno un primo bus di comunicazione 50, 51 potrebbe essere anche operativamente connesso, direttamente o indirettamente, ad una qualsiasi altra unità elettronica dell’interruttore 1, differente rispetto al dispositivo di protezione 2. Ad esempio, il primo bus di comunicazione 50, 51 potrebbe esser operativamente connesso ad un’unità elettronica di attuazione o ad un’unità elettronica di allarme, quale ad esempio un’unità atta a comandare l’accensione e lo spegnimento di mezzi luminosi per segnalare un particolare stato o condizione associati all’interruttore 1 stesso, come lo stato di apertura, chiusura o scattato dell’interruttore 1.

L’interruttore 1 comprende almeno un modulo di comunicazione 100 che à ̈ atto ad esser operativamente connesso con detto almeno un primo bus di comunicazione 50, 52 e almeno un secondo bus di comunicazione 51 che implementa un secondo protocollo di comunicazione, differente rispetto al primo protocollo di comunicazione.

Il modulo di comunicazione 100 à ̈ configurato per mettere in comunicazione il primo bus di comunicazione 50, 52 con il secondo bus di comunicazione 51. In questo modo, il modulo di comunicazione 100 realizza una funzionalità di “gateway†di comunicazione fra bus di comunicazione che implementano protocolli di comunicazione differenti tra loro.

In figura 1 à ̈ mostrata schematicamente, attraverso uno schema a blocchi, un’architettura preferita della rete di comunicazione che à ̈ resa disponibile per il dispositivo di protezione 2 e che à ̈ configurata attraverso il modulo di comunicazione 100. Con riferimento a tale rete di comunicazione, l’interruttore 1 comprende un bus di comunicazione 50 interno all’interruttore 1 stesso (di seguito indicato per semplicità come “bus 50†) che à ̈ operativamente connesso, direttamente, al dispositivo di protezione 2, in modo da rendere disponibile un canale di comunicazione preferenziale per il dispositivo di protezione 2 stesso. Preferibilmente, l’interruttore 1 comprende almeno un dispositivo accessorio 3 configurato per interagire con e/o per estendere le funzionalità del dispositivo di protezione 2. Il dispositivo accessorio 3 à ̈ operativamente connesso al bus 50 in modo da comunicare con il dispositivo di protezione 2 (vedi figura 1); fra i dispositivi accessori 3 si possono citare come esempi dispositivi elettronici atti a espandere gli ingressi e le uscite del dispositivo di protezione 2 e/o dispositivi elettronici atti a fornire interfacce ausiliarie al dispositivo di protezione 2, come un display o un’interfaccia LED.

Il bus 50 à ̈ operativamente connesso ad almeno un modulo di comunicazione 100 dell’interruttore 1, come mostrato in figura 1.

Il sistema di comunicazione per il dispositivo di protezione 2 comprende inoltre almeno un primo bus di comunicazione 51 esterno all’interruttore 1 (illustrato schematicamente in figura 1 e di seguito indicato per semplicità come “bus 51†) che à ̈ operativamente connesso al modulo di comunicazione 100. Il bus 51 implementa un protocollo di comunicazione diverso rispetto al protocollo di comunicazione implementato dal bus 50 ed à ̈ atto a rendere disponibile un canale di comunicazione fra il dispositivo di protezione 2 e uno o più dispositivi 53 esterni all’interruttore 1, che sono operativamente connessi al bus 51 stesso (vedi figura 1).

Il modulo di comunicazione 100 à ̈ configurato in modo tale da mettere in comunicazione il bus 50 con il bus 51. In particolare, come illustrato nella figura 1, il modulo di comunicazione 100 comprende un’unità elettronica di elaborazione 200, preferibilmente un microcontrollore 200 (come ad esempio un microcontrollore della famiglia STM32 prodotta dalla STMicroelectronics), che à ̈ atta ad esser elettricamente connessa al bus 50 e al bus 51. L’unità elettronica di elaborazione 200 à ̈ atta a leggere e tradurre l’informazione presente sul bus 50, in modo da renderla conforme alla trasmissione attraverso il bus 51, o viceversa. In particolare, tale lettura e traduzione dell’informazione presente sul bus 50 e sul bus 51 avviene attraverso un primo driver di comunicazione (associato al protocollo di comunicazione utilizzato sul bus 50) ed un secondo driver di comunicazione (associato al protocollo di comunicazione utilizzato sul bus 51) che sono implementati nella ed utilizzati dall’unità elettronica di elaborazione 200 stessa.

In questo modo, il dispositivo di protezione 2 Ã ̈ messo in comunicazione con i dispositivi esterni 53 attraverso il canale di comunicazione comprendente il bus 50 e il bus 51.

Secondo una forma preferita di realizzazione, il modulo di comunicazione 100 à ̈ configurato in modo da mettere in comunicazione il bus 50 che implementa un protocollo di comunicazione Fieldbus, preferibilmente di tipo CAN (“controller area network†), con il bus 51. Alternativamente, il modulo di comunicazione 100 potrebbe esser configurato in modo da agire da gateway di comunicazione per un bus 50 che implementa un qualsiasi altro protocollo di comunicazione atto a render disponibile un canale di comunicazione per il dispositivo di controllo 2, quale, ad esempio, un protocollo di comunicazione di tipo Ethernet.

Preferibilmente, il modulo di comunicazione 100 Ã ̈ configurato in modo da mettere in comunicazione il bus 50 con il bus 51 che implementa un protocollo di comunicazione Modbus; alternativamente, il modulo di comunicazione 100 potrebbe esser configurato in modo da agire da gateway di comunicazione per un bus 51 che implementa un qualsiasi altro protocollo di comunicazione differente da quello implementato dal bus 50, quali, ad esempio, protocolli di comunicazione Profibus, Profinet o Modbus TCP.

Preferibilmente, come nell’esempio in figura 1, la rete di comunicazione per il dispositivo di protezione 2 comprende un secondo bus di comunicazione 52 esterno all’interruttore 1 (di seguito indicato per semplicità come “bus 52†) che à ̈ operativamente connesso al modulo di comunicazione 100. Il bus 52 implementa lo stesso protocollo di comunicazione del bus 50 ed à ̈ atto a rendere disponibile un canale di comunicazione fra il dispositivo di protezione 2 e uno o più dispositivi 54 esterni all’interruttore 1, che sono operativamente connessi al bus 52 stesso (vedi figura 1).

Il modulo di comunicazione 100 à ̈ configurato in modo da connettere operativamente il bus 52 al dispositivo di protezione 2, in maniera indiretta, attraverso il bus 50. In particolare, il bus 52 à ̈ elettricamente connesso all’unità di elaborazione elettronica 200 che à ̈ atta a mettere in comunicazione fra loro il bus 52 e il bus 50. In questo modo, il dispositivo di protezione 2 à ̈ messo in comunicazione con i dispositivi esterni 54 attraverso il canale di comunicazione comprendente il bus 50 e il bus 52.

Fra i dispositivi esterni 53 e 54 che possono esser operativamente connessi al bus 51 e al bus 52, rispettivamente, si possono citare, come esempi, dispositivi elettronici di supervisione e controllo, preferibilmente, ma non limitatamente, controllori SCADA (“Supervisory Control And Data Acquisition), e/o dispositivi elettronici periferici, come display elettronici o PLC, anche in combinazione tra loro.

Il modulo di comunicazione 100 agisce da gateway di comunicazione fra il bus 51 e il bus 52. Preferibilmente, il modulo di comunicazione 100 comprende mezzi di isolamento elettrico 300, o mezzi di isolamento galvanico 300, interposti fra il bus 51, da una parte, e il bus 50 (e il bus 52, ove presente), dall’altra parte (vedi figura 1). Grazie ai mezzi di isolamento 300 i canali di comunicazione sono elettricamente disaccoppiati tra loro in modo da garantire l’isolamento reciproco e prevenire problemi di disturbo reciproco.

Negli esempi illustrati, l’interruttore 1 comprende un solo modulo di comunicazione 100 che agisce da gateway di comunicazione fra i bus 50 e 52, da una parte, ed il bus 51, dall’altra parte. Secondo questa soluzione, per rispondere alle esigenze di comunicazione fra l’interruttore 1 e il suo esterno, fra i dispositivi esterni 53 e/o fra i dispositivi esterni 54 possono esser presenti uno o più dispositivi di interfaccia fra il bus 51 e/o il bus 52, da una parte, e altri bus di comunicazione, dall’altra parte, che implementano un protocollo di comunicazione diverso. Ad esempio, il bus 51 con protocollo di comunicazione Modbus può esser operativamente connesso ad un dispositivo di interfaccia verso un bus con protocollo di comunicazione Modbus TCP.

Alternativamente, possono esser utilizzati più moduli di comunicazione 100 nello stesso interruttore 1 per rispondere alle esigenze di comunicazione con l’esterno. Ad esempio, possono esser utilizzati un primo modulo di comunicazione 100 che agisce da gateway di comunicazione fra almeno un bus di comunicazione 50, 52 di tipo CAN e un bus di comunicazione 51 di tipo Modbus, ed un secondo modulo di comunicazione 100 che agisce da gateway di comunicazione fra il primo bus di comunicazione 50, 51 e un secondo bus di comunicazione Modbus TCP.

Alternativamente, secondo forme realizzative più complesse, lo stesso modulo di comunicazione 100 può esser configurato per agire da gateway di comunicazione fra almeno un primo bus di comunicazione 50, 51 e più secondi bus di comunicazione che implementano protocolli di comunicazione differenti tra loro. Ad esempio, un singolo modulo di comunicazione 100 può agire da gateway di comunicazione fra almeno un primo bus di comunicazione 50, 51, di tipo CAN, e due secondi bus di comunicazione, uno di tipo Modbus e l’altro di tipo Modbus TCP.

Vantaggiosamente, il modulo di comunicazione 100 dell’interruttore 1 secondo la presente invenzione à ̈ configurato in modo da rilevare almeno una condizione relativa all’interruttore 1 stesso e renderla accessibile al suo esterno attraverso il bus 50 e/o il bus 51 (e/o il bus 52, ove previsto).

Secondo una forma di realizzazione preferita, il modulo di comunicazione 100 comprende almeno un contatto ausiliario 70, 71 che à ̈ integrato al suo interno ed à ̈ atto a segnalare uno stato (aperto/chiuso/scattato) dell’interruttore 1. Negli esempi illustrati nelle figure, il modulo di comunicazione 100 comprende un primo contatto ausiliario 70 atto a segnalare lo stato di apertura o di chiusura dell’interruttore 1, ed un secondo contatto ausiliario 71 atto a segnalare lo stato scattato dell’interruttore 1 (vedi specialmente le figure 1-2).

In particolare, sia il primo contatto ausiliario 70 che il secondo contatto ausiliario 71 sono realizzati da un micro-interruttore (non visibile nelle figure) e una leva operativa 73 (vedi figura 3) che aziona il micro-interruttore dopo esser stata a sua volta azionata, direttamente o indirettamente, da una parte mobile dell’interruttore 1 la cui posizione à ̈ indicativa dello stato dell’interruttore 1 stesso (vedi ad esempio la leva 91 o la camma 92 in figura 5, operativamente collegate al meccanismo di comando 12 dell’interruttore 1 visibile in figura 4).

Alternativamente, il modulo di comunicazione 100 può esser configurato per rilevare e rendere accessibile al suo esterno una condizione relativa all’interruttore 1 differente dallo stato dell’interruttore 1. Ad esempio, il modulo di comunicazione 100 potrebbe comprendere mezzi atti a segnalare la temperatura generata all’interno dell’interruttore 1 durante il suo funzionamento, oppure mezzi atti a segnalare lo stato di carica delle molle del meccanismo di comando dell’interruttore 1 (come ad esempio le molle 11 del meccanismo di comando 12 dell’interruttore 1 in figura 4), o, in generale, altri mezzi di per sé noti nello stato dell’arte per segnalare una condizione di interesse relativa all’interruttore 1.

Alternativamente, secondo forme realizzative più complesse, lo stesso modulo di comunicazione 100 può esser configurato per rilevare e rendere accessibile al suo esterno condizioni relative all’interruttore 1 di tipologia differente tra loro. Ad esempio, il primo contatto ausiliario 70, il secondo contatto ausiliario 71 e almeno un sensore di temperatura possono esser integrati nello stesso modulo di comunicazione 100.

Lo stato (o la condizione) dell’interruttore 1 rilevato(a) dal modulo di comunicazione 100 à ̈ reso(a) accessibile all’esterno del modulo di comunicazione 100 stesso attraverso uno o più dei bus di comunicazione 50, 51 e 52 (ove previsto). In particolare, lo stato (o la condizione) dell’interruttore 1 rilevato(a) dal modulo di comunicazione 100 à ̈ reso(a) accessibile all’esterno dell’interruttore 1 stesso attraverso il bus 51 e/o il bus 52 (ove presente, come illustrato in figura 1) e può esser reso(a) accessibile al dispositivo di protezione 2 (o, in generale, a un’unità elettronica dell’interruttore 1) attraverso il bus 50.

In figura 1 à ̈ mostrato schematicamente come il primo contatto ausiliario 70 e il secondo contatto ausiliario 71 siano operativamente connessi all’unità elettronica di elaborazione 200, in particolare ad una rispettiva porta di ingresso dell’unità elettronica di elaborazione 200 stessa attraverso linee dedicate, in modo da inviare ad essa un segnale elettrico indicativo di uno stato rilevato dell’interruttore 1. L’unità elettronica di elaborazione 200 à ̈ configurata per monitorare lo stato di tali porte di ingresso, in modo da rilevare la presenza del segnale elettrico inviato e scrivere l’informazione relativa alla presenza o all’assenza di tale segnale elettrico in un opportuno registro, pronta per l’uso sui bus 50, 51 e 52 secondo le necessità di richiesta o invio dell’informazione sullo stato dell’interruttore 1.

Secondo una forma realizzativa preferita, il modulo di comunicazione 100 à ̈ configurato per comandare mezzi di attuazione 80 atti a causare l’apertura o la chiusura dell’interruttore 1, utilizzando almeno un segnale che riceve attraverso il bus 50 e/o il bus 51 e/o il bus 52 (ove presente, come illustrato in figura 1).

I mezzi di attuazione 80 interagiscono operativamente con i contatti mobili dell’interruttore 1 (rappresentati schematicamente e indicati con il riferimento numerico 90 nella figura 1), ad esempio intervenendo sul meccanismo di comando 12 dell’interruttore 1 stesso. Preferibilmente il modulo di comunicazione 100 à ̈ configurato per comandare un comando motore (MOE, “Motor Operated Equipment†); alternativamente, il modulo di comunicazione 100 può esser configurato per comandare altri tipi di mezzi di attuazione, di per sé noti, quali ad esempio comandi a solenoide.

Segnali e comunicazioni specifiche indicative su come attuare l’interruttore 1 attraverso i mezzi di attuazione 80, ad esempio segnali indicativi di un comando di apertura o chiusura dell’interruttore 1, sono inviati a rispettive porte di ingresso dell’unità elettronica di elaborazione 200 dal bus 50 e/o il bus 51 e/o il bus 52 (ove presente, come illustrato in figura 1). L’unità elettronica di elaborazione 200 à ̈ configurata per rilevare la presenza di tali segnali e, se richiesto, eseguire il codice in essa presente per generare in uscita un segnale atto a comandare i mezzi di attuazione 80. Tale segnale di comando à ̈ reso disponibile su una rispettiva porta di uscita dell’unità elettronica di elaborazione 200, che à ̈ elettricamente connessa ai mezzi di attuazione 80.

Il modulo di comunicazione 100 realizza la funzionalità di aprire/chiudere l’interruttore 1 da remoto attraverso i mezzi di attuazione 80, indipendentemente dalla presenza del dispositivo di protezione 2. Infatti, anche scollegando il dispositivo di protezione 2 dal rispettivo bus 50, il modulo di comunicazione 100 costituisce comunque un’interfaccia autonoma e funzionante per comandare da remoto i mezzi di attuazione 80, ad esempio attraverso un sistema di supervisione e controllo operativamente connesso al bus 51 e/o il bus 52. A questo proposito, bisogna sottolineare come l’alimentazione necessaria al modulo di comunicazione 100 non sia fornita attraverso il modulo di protezione 2; nell’esempio in figura 1, l’alimentazione à ̈ fornita dall’esterno dell’interruttore 1 attraverso mezzi 74 operativamente connessi al modulo di comunicazione 100.

Quando il dispositivo di protezione 2 à ̈ operativamente connesso al rispettivo bus 50, può anche esso comandare l’intervento dei mezzi di attuazione 80 attraverso il modulo di comunicazione 100.

Vantaggiosamente, il modulo di comunicazione 100 à ̈ configurato per comandare i mezzi di attuazione 80 utilizzando, come informazione utile, anche lo stato dell’interruttore 1 segnalato dai contatti ausiliari 70, 71. In particolare, il codice eseguito dall’unità elettronica di elaborazione 200 per generare in uscita il segnale di comando per i mezzi di attuazione 80 à ̈ configurato per utilizzare anche l’informazione relativa allo stato dell’interruttore 1, scritta all’interno del rispettivo registro nell’unità di elaborazione elettronica 2, in modo da verificare l’opportunità di effettuare l’operazione comandata da remoto attraverso il bus 51 e/o il bus 52.

Secondo una forma preferita di realizzazione, l’interruttore 1 comprende, all’interno del proprio involucro 4, un involucro, o struttura, di contenimento in cui à ̈ alloggiato il modulo di comunicazione 100. La struttura di contenimento comprende una cavità 5 definita all’interno dell’involucro 4 (vedi figure 4 e 5); in particolare, negli esempi illustrati, tale cavità 5 à ̈ accessibile dall’esterno dopo aver rimosso la parte frontale dell’involucro 4 (ovvero la parte da cui si protende la leva di azionamento 6 dell’interruttore 1). Nell’esempio delle figure 4 e 5, il modulo di comunicazione 100 à ̈ collocato direttamente all’interno della rispettiva cava 5; alternativamente, secondo una soluzione non illustrata, la struttura di contenimento può comprendere anche un modulo di interfaccia su cui à ̈ montato il modulo di comunicazione 100, e che a sua volta à ̈ inserito in maniera rimovibile all’interno della rispettiva cava 5.

Il corpo 102 del modulo di comunicazione 100 comprende mezzi di accoppiamento atti ad accoppiarsi con la rispettiva struttura di contenimento (negli esempi illustrati, con la cava 5), e mezzi di disaccoppiamento operativamente connessi con i mezzi di accoppiamento in modo da disaccoppiare, una volta attivati, i mezzi di accoppiamento dalla struttura di contenimento. Negli esempi illustrati nelle figure 2-6, i mezzi di accoppiamento comprendono almeno un primo braccio di leva 103 imperniato ad una porzione elastica di fulcro 104 che emerge dal corpo 102. Il primo braccio di leva 103 comprende un’estremità di aggancio 111 atta ad accoppiarsi con una rispettiva porzione 120 della cava 5 (vedi figura 5). I mezzi di disaccoppiamento comprendono un secondo braccio di leva 105 operativamente collegato al primo braccio di leva 103 in modo da liberare, in seguito al suo azionamento, l’estremità di aggancio 111 dalla porzione 120 della cava 5.

Con riferimento alla figura 2, il corpo 102 del modulo di comunicazione 100 comprende una prima parete 106 e una seconda parete 107 opposte tra loro da cui si protendono i mezzi di accoppiamento/disaccoppiamento. Sulla prima parete 106 à ̈ definita una prima porta di connessione 108 per la connessione al bus 50, e quindi al dispositivo di protezione 2, che à ̈ elettricamente connessa all’unità elettronica di elaborazione 200 (vedi figura 1). Come illustrato in figura 6, la prima porta di connessione 108 à ̈ connessa a una porta di connessione 502 del dispositivo di protezione 2 attraverso un connettore 501 che implementa il bus 50 a livello “fisico†.

Vantaggiosamente, la cavità 5 à ̈ definita all’interno dell’involucro 4 dell’interruttore 1 sopra al dispositivo di protezione 2, e il rispettivo modulo di comunicazione 100 à ̈ inserito al suo interno in modo che la prima parete 106 sia affacciata verso il dispositivo di protezione 2. In questo modo, à ̈ agevole connettere la prima porta di connessione 108 con la porta di connessione 502 del dispositivo di protezione 2, attraverso il connettore 501.

Con riferimento alla figura 2, il corpo 102 del modulo di comunicazione 100 comprende una terza parete 109, che unisce trasversalmente la prima parete 106 alla seconda parete 107, sulla quale à ̈ definita una seconda porta di connessione 110 per la connessione sia al bus 51 che al bus 52 (in figura 4, ad esempio, à ̈ mostrato un connettore 503 che implementa, a livello “fisico†, i bus 51 e 52). La seconda porta di connessione 110 à ̈ elettricamente all’unità elettronica di elaborazione 200 (vedi figura 1).

Sulla terza parete 109 à ̈ definita inoltre una terza porta di connessione 112 per la connessione ai mezzi di attuazione 80, che à ̈ elettricamente connessa all’unità elettronica di elaborazione 200 (vedi figura 1).

Il modulo di comunicazione 100 à ̈ inserito all’interno della rispettiva cavità 5 in modo che la terza parete 109 sia direttamente accessibile rimuovendo la parte frontale dell’involucro 4. In questo modo, risulta particolarmente agevole accedere alla seconda porta di connessione 110, per connettervi il connettore 503, e alla terza porta di connessione 112, per connettervi i mezzi di attuazione 80, quali ad esempio un comando motore accoppiato frontalmente all’involucro 4 dell’interruttore 1.

Preferibilmente, uno o più adattatori di cavo 130 sono operativamente accoppiati al corpo 102 del modulo di comunicazione 100 per adattarlo alla rispettiva struttura di contenimento definita in interruttori 1 di taglia differente (in figura 3, ad esempio, sono mostrati un primo adattatore di cavo 130 e un secondo adattatore di cavo 130 per adattare il corpo 102 a due interruttori 1 di taglia differente). Inoltre, l’adattatore di cavo 130 à ̈ atto a guidare e fissare un connettore elettrico operativamente associato ad una rispettiva porta di connessione 108, 110, 112.

I contatti ausiliari 70 e 71 sono integrati all’interno del corpo 102 del modulo di comunicazione 100, da parte opposta rispetto alla seconda porta di connessione 110 e alla terza porta di connessione 112 (vedi figure 2 e 3). La cavità 5 à ̈ configurata in modo da permettere l’interazione operativa fra i contatti ausiliari 70 e 71 e le rispettive parti mobile dell’interruttore 1 (vedi la camma 92 e la leva 91 in figura 5).

Generalmente, i dispositivi di commutazione sono installati all’interno di circuiti elettrici (ad esempio realizzati nella forma di quadri elettrici), in cui sono previste reti di comunicazione per la comunicazione fra gli interruttori stessi e fra gli interruttori e altri dispositivi, interni o esterni, a un quadro elettrico. La presente invenzione à ̈ quindi relativa a un circuito elettrico (vedi ad esempio il quadro elettrico 500 illustrato schematicamente in figura 7) che comprende almeno un primo interruttore 1 impiegante almeno un modulo di comunicazione 100 operativamente connesso a detto almeno un primo bus di comunicazione 50, 52 e a detto almeno un secondo bus di comunicazione 51, in cui il primo bus di comunicazione 50, 52 à ̈ operativamente connesso ad almeno un’unità elettronica del primo interruttore 1, preferibilmente comprendente il dispositivo di protezione 2 dell’interruttore 1.

La presente invenzione à ̈ inoltre relativa a un circuito elettrico (vedi il quadro elettrico 500 in figura 7) che comprende un secondo interruttore 1 impiegante un modulo di comunicazione 100 operativamente connesso a detto almeno un primo bus di comunicazione 50, 52 e a detto almeno un secondo bus di comunicazione 51, in cui il primo bus di comunicazione 50, 52 à ̈ operativamente connesso ad almeno un’unità elettronica del secondo interruttore 1, preferibilmente comprendente il dispositivo di protezione 2 dell’interruttore 1.

L’unità elettronica del primo interruttore 1 e l’unità elettronica del secondo interruttore 1 operativamente connesse a detto almeno un primo bus di comunicazione 50, 52 sono atte a comunicare tra loro attraverso il primo bus di comunicazione 50, 52 e/o il secondo bus di comunicazione 51.

Nel quadro elettrico 500 schematicamente illustrato in figura 7, il dispositivo di protezione 2 del primo interruttore 1 e il dispositivo di protezione 2 del secondo interruttore 1 sono operativamente connessi al bus 50 interno al primo interruttore 1 e al secondo interruttore 1, rispettivamente, e sono atti a comunicare tra loro attraverso il canale di comunicazione reso disponibile dai bus 50 e dal bus 51, e attraverso il canale di comunicazione reso disponibile dai bus 50 e dal bus 52.

Il quadro elettrico 500 comprende quindi una rete di comunicazione costituita dai bus 50 interni agli interruttori 1 nel quadro 500 (operativamente connessi ai dispositivi di protezione 2 degli interruttori 1 e/o ad altre unità elettroniche degli interruttori 1 stessi), e dal bus 51 e dal bus 52, esterni agli interruttori 1 stessi.

Almeno un dispositivo esterno 53 e/o almeno un dispositivo esterno 54 possono esser operativamente connessi al bus 51 e/o al bus 52, rispettivamente. Ad esempio, un sistema SCADA, interno o esterno al quadro elettrico 500, oppure un’unità di interfaccia per gli utenti del quadro 500, come ad esempio un display elettronico montato sulla porta del quadro, possono esser operativamente connessi al bus 51 e/o al bus 52.

Il dispositivo di commutazione secondo la presente invenzione assolve pienamente i compiti prefissati, fornendo una serie di vantaggi rispetto all’arte nota.

Il modulo di comunicazione 100 à ̈ dotato di funzionalità aggiuntive rispetto a quella di gateway di comunicazione, già implementata dai moduli di comunicazione nello stato dell’arte, in modo da sfruttare maggiormente le potenzialità di comunicazione rese disponibili dai bus 50 e 51 e, ove previsto, dal bus 52.

La presenza del bus 52 permette di aumentare le potenzialità di comunicazione, rendendo disponibile un canale di comunicazione verso l’esterno dell’interruttore 1, che à ̈ aggiuntivo rispetto al canale di comunicazione già reso disponibile dal bus 51. Bisogna inoltre sottolineare come il bus 52, a differenza del bus 51, non richiede al modulo di comunicazione 100 di agire da gateway di comunicazione, in quanto implementa lo stesso protocollo di comunicazione implementato dal bus 50. In questo modo sono migliorate complessivamente le possibilità di comunicazione implementate dal modulo di comunicazione 100 verso l’esterno dell’interruttore 1.

Il modulo di comunicazione 100 à ̈ operativamente connesso ai rispettivi bus 50, 51 (e 52), in modo da realizzare, con un singolo dispositivo, le due seguenti funzionalità, già implementate nei moduli di comunicazione presenti nell’arte nota:

- leggere da remoto le misure ed i settaggi del modulo di protezione 2;

- programmare da remoto il modulo di protezione 2;

e implementare la funzionalità aggiuntiva di rilevare almeno una condizione relativa all’interruttore 1 e renderla accessibile al suo esterno.

Secondo la forma realizzativa preferita descritta e illustrata nelle figure, il modulo di commutazione 100 à ̈ configurato per rilevare e rendere disponibile all’esterno l’informazione relativa allo stato dell’interruttore 1. In questo modo, tale modulo di comunicazione 100 implementa la funzionalità aggiuntiva di permettere la lettura da remoto dello stato rilevato per l’interruttore 1. Le operazioni di lettura/programmazione del modulo di protezione 2 e/o di lettura dello stato dell’interruttore avvengono, ad esempio, tramite dispositivi di supervisione e controllo o tramite apposite interfacce utente, come display elettronici, che sono operativamente connessi al bus 51 e/o al bus 52.

Inoltre, lo stato rilevato dell’interruttore 1 può esser vantaggiosamente reso disponibile al dispositivo di protezione 2, attraverso il bus 50, come informazione utile, per svolgere le sue funzionalità di controllo e/o analisi.

Vantaggiosamente, il modulo di comunicazione 100 secondo la presente invenzione può esser configurato per implementare ulteriori funzionalità, aggiuntive rispetto a quella di rilevare e rendere accessibili all’esterno informazioni relative all’interruttore 1. Ad esempio, il modulo di comunicazione 100 può esser configurato, come in precedenza descritto, per comandare i mezzi attuazione 80, utilizzando almeno un segnale che riceve attraverso il bus 50 e/o il bus 51 e/o il bus 52 (vedi figura 1).

Considerando un quadro elettrico 500 in cui à ̈ installata una pluralità di interruttori 1, un singolo modulo di comunicazione 100 permette di interfacciare contemporaneamente il rispettivo interruttore 1, in particolare il suo modulo di protezione 2, a due bus presenti nella rete di comunicazione per il quadro elettrico 500, quali ad esempio il bus 51 e il bus 52 precedentemente descritti.

In questo modo, nel quadro elettrico 500 à ̈ configurata in maniera semplice, con l’utilizzo di pochi moduli di comunicazione 100, una rete di comunicazione con elevata flessibilità di utilizzo, attraverso la quale possono essere scambiati:

- dati relativi ai vari dispositivi di protezione 2;

- segnali di comando per i mezzi di attuazione 80 degli interruttori 1;

- dati relativi agli interruttori 1, rilevati dagli stessi moduli di comunicazione 100.

Le soluzioni descritte sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito della presente invenzione. Ad esempio, il modulo di comunicazione 100 illustrato nelle figure potrebbe esser configurato per rilevare solo lo stato di chiusura/apertura dell’interruttore 1, attraverso un singolo contatto ausiliario, senza comprendere un ulteriore contatto ausiliario per rilevate lo stato scattato/non –scattato dell’interruttore 1.

Inoltre, la struttura del modulo di comunicazione 100 illustrata nelle figure 2-5 potrebbe esser differente, ad esempio con una disposizione e configurazione delle porte di connessione diversa da quella descritta e illustrata. In particolare, invece di un’unica porta di connessione 110 per i bus 51 e 52, può esser prevista una porta di connessione per il bus 51 ed una distinta porta di connessione per il bus 52.

Sebbene negli esempi illustrati nelle figure 4 e 5 il modulo di comunicazione 100 sia collocato nella cavità 5 all’interno dell’involucro 4 dell’interruttore 1, il modulo di comunicazione 100 potrebbe esser collocato esternamente all’involucro 4, ad esempio potrebbe esser operativamente accoppiato alla superficie esterna dell’involucro 4 stesso. Inoltre, la posizione della cava 5 potrebbe esser diversa da quella illustrata.

Infine, il tipo di comunicazione implementata dai bus 50, 51, 52 nell’ambito delle applicazioni previste sopra descritte, nonché i mezzi utilizzati per implementare a livello “fisico†tali bus 50, 51, 52, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di commutazione elettrica (1) per un circuito di bassa tensione, comprendente: - almeno un’unità elettronica (2) atta ad esser operativamente connessa con almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) che implementa un primo protocollo di comunicazione; - almeno un modulo di comunicazione (100) atto ad esser operativamente connesso con detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) e con almeno un secondo bus di comunicazione (51) che implementa un secondo protocollo di comunicazione differente rispetto a detto primo protocollo di comunicazione, detto modulo di comunicazione (100) essendo configurato per mettere in comunicazione detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) con detto almeno un secondo bus di comunicazione (51); caratterizzato dal fatto che detto modulo di comunicazione (100) à ̈ configurato in modo da rilevare almeno una condizione relativa al dispositivo di commutazione (1) stesso e renderla accessibile al suo esterno attraverso detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) e/o detto almeno un secondo bus di comunicazione (51).
2. 2. Dispositivo di commutazione (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto modulo di comunicazione (100) comprende almeno un contatto ausiliario (70, 71) atto a segnalare uno stato del dispositivo di commutazione (1) stesso.
3. 3. Dispositivo di commutazione (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto modulo di comunicazione (100) à ̈ configurato per comandare mezzi di attuazione (80) atti a causare l’apertura o la chiusura di detto dispositivo di commutazione (1), utilizzando almeno un segnale che riceve attraverso detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) e/o attraverso detto almeno un secondo bus di comunicazione (51).
4. 4. Dispositivo di commutazione (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto modulo di comunicazione (100) Ã ̈ configurato per comandare detti mezzi di attuazione (80) utilizzando lo stato di detto dispositivo di commutazione (1) segnalato da detto almeno un contatto ausiliario (70, 71).
5. 5. Dispositivo di commutazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) comprende un bus di comunicazione interno (50) che à ̈ atto a esser operativamente connesso, direttamente, a detta almeno un’unità elettronica (2).
6. 6. Dispositivo di commutazione (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) comprende un bus di comunicazione esterno (52) atto ad esser operativamente connesso con uno o più dispositivi esterni (54) a detto dispositivo di commutazione (1), detto modulo di comunicazione (100) essendo configurato in modo da connettere operativamente detto bus di comunicazione esterno (52) a detta unità elettronica (2) attraverso detto bus di comunicazione interno (50).
7. 7. Dispositivo di commutazione (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto modulo di comunicazione (100) à ̈ configurato per mettere in comunicazione detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) che implementa un protocollo di comunicazione Fieldbus con detto almeno un secondo bus di comunicazione (51).
8. 8. Dispositivo di commutazione (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto modulo di comunicazione (100) à ̈ configurato per mettere in comunicazione detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) con detto almeno un secondo bus di comunicazione (51) che implementa un protocollo di comunicazione Modbus.
9. 9. Dispositivo di commutazione (1) secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere un involucro di contenimento (5) in cui à ̈ alloggiato detto modulo di comunicazione (100).
10. 10. Circuito elettrico (500) caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un primo dispositivo di commutazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 1-9.
11. 11. Circuito elettrico (500) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto di comprendere un secondo dispositivo di commutazione (1) secondo una o più delle rivendicazioni 1-9, in cui detta almeno un’unità elettronica (2) del primo dispositivo di commutazione (1) e detta almeno un’unità elettronica (2) del secondo dispositivo di commutazione (1) sono atte a comunicare tra loro attraverso detto almeno un primo bus di comunicazione (50, 52) e/o detto almeno un secondo bus di comunicazione (51).