ITBO940365A1

ITBO940365A1 - Apparecchio di sicurezza per impianti elettrici privi di colonna mon- tante.

Info

Publication number: ITBO940365A1
Application number: IT94BO000365A
Authority: IT
Inventors: Alfredo Albanelli
Original assignee: Alfredo Albanelli
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-01-29
Also published as: EP0695015A2; ITBO940365A0; EP0695015A3; IT1274865B

Abstract

Nell'apparecchio la linea (1) perviene ad un interruttore differenziale (2) e quindi su linea (3) ad un interruttore automatico magnetotermico (4) che su linea (5) alimenta l'impianto servito (6). L'impianto servito (6) su linea (7) alimenta un circuito elettronico (8) la cui uscita su linea (9) va alla resistenza (10) e da questa su linea (11) ad un contatto (12), collegato meccanicamente all'interruttore differenziale (2), e quindi su linea (13) ad un conduttore della linea di rete (1). In derivazione dall'impianto servito (6) su linea (14) il filo di terra perviene al contatto di riposo del commutatore a pulsante (15) il cui contatto comune è collegato su linea (16) al circuito elettronico (8) mentre il contatto di lavoro è collegato, su linea (17), ad uno dei conduttori della linea (7).

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: "APPAREC-CHIO DI SICUREZZA PER IMPIANTI ELETTRICI PRIVI DI COLONNA MONTANTE".

DESCRIZIONE

Forma oggetto dell'invenzione un apparecchio elettronico da associare all'interruttore differenziale generale magnetotermico del quadro tra la conduttura di alimentazione da rete e l'impianto elettrico da controllare che viene a rendere sicuro l'impiego degli impianti elettrici privi di colonna montante di messa a terra. Il sistema opera in automatico il permanente controllo sull'impianto al rilevamento di una dispersione verso massa, attua la tempestiva interruzione nell'erogazione di energia elettrica. Così al contempo segnalando l'emergenza venutasi a determinare, impedendo la folgorazione di chi viene a contatto con le masse metalliche sotto tensione ed ovviando per concause a danni a locali ed arredi. Nella attuale tecnologia, per la prevenzione dei danni da folgorazione negli edifici privi di colonna montant di messa a terra, viene previsto l'impiego a quadro generale dell'im pianto elettrico di un interruttore differenziale che, al rilevament di uno squilibrio di corrente quale per contatto di una parte buon conduttrice quale è il corpo umano con una massa metallica sotto tensio ne, toglietenpestivamente corrente all'impianto. In tal modo la persona subisce una scarica elettrica per dispersione della corrente verso terra che pure se di breve durata può risultare molto intensa.E ciò vie ne a causare in ogni caso una situazione di grave disagio per chiunque e di pericoloper la persona con un fisico debilitato. E'poi da considerare la possibilità, come ad esenpio può avvenire nelle ristrutturazioni di vecchi edifici, che pure venendo predisposta una conduttura di messa a terra per una singola unità immobiliare questa non trovi adeguato riscontro nell'edificio in quanto privo di una efficiente colonna montante così vanificandone la presenza in quanto il conduttore di terra viene a trovarsi all'interno del quadro generale dell'inpianto senza risultare operante. In tale condizione una dispersione di corrente verso massa determina una tensione sul filo di terra non rilevata dall'interruttore differenziale dando luogo ad una condizione di latente pericolo. Il trovato realizza la completa soluzione del problema mediante un sistema di sicurezza automatico in grado di rilevare una qualsiasi dispersione di corrente e tenpestivamente provocare in relazione l'apertura dei contatti dell'interruttore differenziale così togliendo la tensione all'impianto elettrico. Sostanzialmente nell'apparecchio secondo il trovato la linea 1 (fig. 1) perviene ad un interruttore differenziale 2 e quindi su linea 3 ad un interruttore automatico magnetotermico 4 che su linea 5 alimenta 1'inpianto servito 6. L'inpianto servito 6 su linea 7 alimenta un circuito elettronico 8 la cui uscita su linea 9 va alla resistenza 10 e da questa su linea 11 ad un contatto 12, collegato meccanicamente all'interruttore differenziale 2, e quindi su linea 13 ad un conduttore della linea di rete l. In derivazione dall'impianto servito 6 su linea 14 il filo di terra perviene al contatto di riposo del commutatore a pulsante 15 (pulsante di prova) il cui contatto comune è collegato su linea 16 al circuito elettronico 8 mentre il contatto di lavoro è collegato, su linea 17, ad uno dei conduttori della linea 7. Fra i due conduttori di linea 7 (fig- 2) è collegato un varistore 18. Ciascuno dei due conduttori della stessa linea 7 è collegato a due resistenze in serie 19-20 e 21-22. In parallelo alle resistenze 20 e 22 sono previsti rispettivamente i condensatori 23 e 24. I terminali dei componenti 20-23 e 22-24 non connessi alle resistenze 19 e 21 sono collegati ai terminali d'ingresso del ponte raddrizzatore 25. Fra i terminali positivo e negativo di quest'ultimo, collegati rispettivamente alle linee 26 e 27, sono connessi il condensatore elettrolitico 28 ed il diodo Zener 29- Il conduttore di terra 16, attraverso il diodo 30, perviene ad un divisore resistivo formato dalle resistenze 31 e 32 che termina sulla linea negativa di alimentazione 27. In parallelo alla resistenza 32 si trova un condensatore 33.

11 punto comune delle resistenze 31 e 32 e del condensatore 33 si collega al terminale 14 del circuito integrato 34 (CD 4049).Ai terminali 9 e 11 di quest'ultimo sono connessi, in parallelo, la resistenza 35 ed il condensatore 36 collegati dall'altro lato al positivo di alimentazione 26. L'anodo del diodo 37 è collegato ai terminali 9 e 11 del circuito integrato 34, il catodo al terminale 15.Ai terminali 2 e 4 del medesimo integrato è collegato un reoforo del condensatore 38; ai terminali 3, 5 e 6 un reoforo della resistenza 39, al terminale 7 un reoforo della resistenza 40. Gli opposti reofori di questi ultimi tre conponenti 38, 39 e 40 sono collegati fra loro. IL catodo del diodo 41 è collegato ai terminali 10 e 12 del circuito integrato 34, l'anodo al terminale 7, al quale fa capo anche la resistenza 40,dello ste^ so circuito integrato. 1 terminali 2 e 4 del circuito 34, ai quali è collegata la resistenza 38 già descritta, attraverso la resistenza 42 sono poi connessi al terminale 1 dell'accoppiatore ottico 43 il cui terminale 2 va al negativodi alimentazione 27.Al terminale 6 del medesimo accoppiatore ottico è collegata, attraverso la resistenza 44, la linea 9- Infine il terminale 4 dell'accoppiatore ottico 43 si collega su linea 45, attraverso il varistore 46, ad un conduttore della linea 7. La tensione di rete (figura 2), opportunamente ridotta dalle reti R-C (formate dai componenti da 19 a 24), raddrizzata dalponte 25, filtrata dal condensatore 28 e stabilizzata dal diodo Zener 29 alimenta il circuito integrato 34 ed i relativi componenti accessori. Ogni volta che, a causa di una dispersione verso nassa dovuta ad un guasto, il filo di terra 16 si collega, con resistenza non superiore a circa 100 KΩ, ad uno qualsiasi dei conduttori di rete, la tensione che così si genera sul filo di terra conpare ridotta, raddrizzata e filtrata dai componenti da 30 a 33 all'ingresso (terminale 14) di uno dei sei invertitori di cui è costituito il circuito integrato 34. La relativa uscita carica, attraverso il diodo 37, il condensatore 36 posto all'ingresso (terminali 9 e 11) di un altro invertitore. L'uscita di questo (terminali 10 e 12) normalmente inibisce, attraverso il diodo 41, il funzionamento del multivibratore astabile formato da due invertitori e dai componenti 38, 39 e 40. In presenza di una dispersione sul conduttore di terra, secondo il meccanismo descritto, l'uscita corrispondente ai terminali 10 e 12 dell'integrato commuta livello logico, così abilitando il funzionamento del multivibratore astabile. Quest'ultimo entra pertanto in oscillazione e fornisce un treno di inpulsi all'ingresso dell'accoppiatore ottico a triac 43. L'uscita di quest'ultimo carica diagonalmente (fra un ingresso e l'uscita opposta) l'interruttore differenziale 2 (fig. 1) sbilanciandolo e provocandone il disarmo. In tal modo si interronpe l'alimentazione dell'intero impianto servito ivi compresa quella del circuito elettronico 8. Solo riarmando manualmente l'interruttore differenziale 2 sarà possibile ridare tensione all'impianto. Il pulsante di prova 15 sinula una dispersione verso il conduttore di terra (isolando quest'ultimo ad evitare rischio di folgorazione) e permette quindi di controllare il regolare funzionamento del dispositivo. Un'interessante prestazione accessoria è la possibilità di rilevare la presenza di acqua sul pavimento. Allo scopo (fig.

3) sarà sufficiente derivare da linea 14 un conduttore che su linea 47 termina, a mm. 1-2 dal pavimento, a breve distanza da un altro conduttore a linea 48 collegato ad un tubo metallico dell'impianto idrico 49. La presenza di acqua porta elettricamente a terra la linea 14 azionando il dispositivo ed interrompendo l'alimentazione elettrica dell'impianto servito. Collegando un’elettrovalvola all'inpianto servito 6 sarà inoltre possibile interrompere, oltre all'alimentazione elettrica, anche quella idrica. E' ovviamente possibile disporre diversi sensori di acqua nei punti a maggiore rischio realizzando una protezione molto efficace. Il trovato può essere utilizzato anche per proteggere un unico apparecchio elettrodomestico, interponendoio fra la presa di rete e la spina dell'apparecchio servito, oppure fra i conduttori di rete e la presa che alimenta l’apparecchio servito.In tal caso (fig.4) si elimina l'interruttore magnetot e si sostituisce l'interruttore differenziale con un relè passo-passo 50 la cui bobina 51 sarà eccitata per la normale accensione e lo spegnimento da un pulsante bipolare di azionamento 52,posto fra i conduttori della linea 1 ed i terminali della bobina di eccitazione 51 ed in caso di emergenza dal circuito elettronico 8 già descritto (fig 2). La sistemazione complessiva (fig. 4) prevede che gli inpulsi provenienti da linea 9 eccitino la bobina 51 del rèie 50 il cui secondo terminale è collegato ad un conduttore della linea 5. Il pulsante bipolare di accensione/spegnimento 52 collega tenporaneamente i conduttori della linea di rete 1 alla bobina di eccitazione 51 del relè 50. Il circuito elettronico 8 (fig. 2) è identico nelle due varianti, va soltanto osservato che per la presente variante la resistenza 44 assume valore zero: è cortocircuitata. Dal punto di vista del funzionamento va osservato che il circuito elettronico 8 produce in uscita un treno d'impulsi pertanto, se una dispersione verso terra è già presente al momento dell'accensione il relè passo-passo sarà spento dal primo inpulso ricevuto dopo il rilascio del pulsante di accensione. Una prestazione accessoria è la possibilità di rilevare la presenza di acqua sul pavimento. Allo scopo (fig. 3) sarà sufficiente derivare da linea 14 un conduttore che su linea 47 termina a mm. 1-2 dal pavimento a breve distanza da un altro conduttore a linea 48 collegato ad un tubo metallico dell'impianto idrico 49. La presenza di acqua porta elettricamente a terra la linea 14 azionando il dispositivo ed interrompendo l'alimentazione elettrica all'apparecchio servito. Collegando un elettrovalvola all'impianto servito 6 sarà inoltre possibile interronpere, oltre all'alimentazione elettrica, anche quella idrica. Forma di attuazione indicativa del trovato viene illustrata negli schemi a blocchi delle Tav.le 1 e 2. Alla Tay. 1 la fig. 1 è schema a blocchi dell'apparecchio elettronico secondo il trovato. La fig. 2 è schema del circuito elettronico 8. Alla Tav. 2 la fig. 3 è schema a blocchi dello stesso apparecchio di fig. 1 attrezzato per rilevare una perdita d'acqua. La fig. 4 è schema a blocchi dell'apparecchio cerne da fig. 1 predisposto per proteggere un singolo apparecchio anch'esso in grado di rilevare una perdita d'acqua.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Apparecchio elettronico di sicurezza per inpianti elettrici privi di colonna montante, caratterizzato dal fatto che la linea (1)perviene ad un interruttore differenziale (2) e quindi su linea (3) ad un interruttore automatico magnetotermico (4) che su linea (5) alimenta l'impianto servito (6). L’inpianto servito (6) su linea (7) alimenta un circuito elettronico (8) la cui uscita su linea (9) va alla resistenza (IO) e da questa su linea (11) ad un contatto (12), collegato meccanicamente all'interruttore differenziale (2), e quindi su linea (13) ad un conduttore della linea 2 di rete (1). In derivazione dall'impianto servito (6) su linea (14) il filo di terra perviene al contatto di riposo del commutatore a pulsante (15) il cui contatto cornine è collegato su linea (16) al circuito elettronico (8) mentre il contatto di lavoro è collegato, su linea (17), ad uno dei conduttori di linea (7). Fra i due conduttori di linea (7) è collegato un varistore (18). Ciascuno dei due conduttori della stessa linea (7) è collegato a due resistenze in serie (19-20 e 21-22). In parallelo a due resistenze (20 e 22) sono previsti due condensatori (23 e 24). I terminali delle resistenze (20 e 22) e del condensatori (23 e 24) non connessi a resistenze (19 e 21) sono collegati ai terminali d'ingresso del ponte raddrizzatore (25). Fra i terminali positivo e negativo di quest'ultimo, collegati a linee (26 e 27), sono connessi il condensatore elettrolitico (28) ed il diodo Zener (29). Il conduttore di terra (16), attraverso il diodo (30),perviene ad un divisore resistivo formato da resistenze (31 e 32) che termina sulla linea negativa di alimentazione (27). In parallelo alla resistenza (32) si trova un condensatore (33). Il punto comune delle resistenze (31 e 32) e del condensatore (33) si collega al terminale (14) del circuito integrato (34).Ai terminali (9 e 11) di quest'ultimo sono connessi, in parallelo, la resistenza (35) ed il condensatore (36) collegati dall'altro lato al positivo di alimentazione (26). L'anodo del diodo (37) è collegato ai terminali (9 e 11) del circuito integrato (34), il catodo al terminale (15). Ai terminali (2 e 4) del medesimo integrato è collegato un reoforo del condensatore (38), ai terminali (3, 5 e 6) un reoforo della resistenza (39), al terminale (7) un reoforo della resistenza (40). Gli opposti reofori del condensatore (38) e delle resistenze (39 e 40) sono collegati fra loro. Il catodo del diodo (41) è collegato ai terminali (10 e 12) del circuito integrato (34), l'anodo al terminale (7) al quale fa capo anche la resistenza (40) dello stesso circuito integrato. I terminali (2 e 4) del circuito (34), ai quali è collegata la resistenza (38), attraverso la resistenza (42) sono poi connessi al terminale (1) dell'accop piatore ottico (43) il cui terminale (2) va al negativo di alimentazione (27). Al terminale (6) del medesimo accoppiatore ottico è collegata, attraverso la resistenza (44), la linea (9). Infine il terminale (4) dell'accoppiatore ottico (43) si collega su linea (45), attraverso il varistore (46), ad un conduttore della linea (7). La tensione di rete, opportunamente ridotta dalle reti R-C, raddrizzata dal ponte (25), filtrata dal condensatore (28) e stabilizzata dal diodo Zener(29) alimenta il circuito integrato (34) ed i relativi componenti accessori. Ogni volta che, a causa di una dispersione verso massa dovuta ad un guasto, il filo di terra (16) si collega, con resistenza non superiore a circa 100 KΩ , ad uno uno qualsiasi dei conduttori di rete, la tensione che così si genera sul filo di terra compare ridotta, raddrizzata e filtrata dal diodo (30), dalle resistenze (31 e 32) e dal condensatore (33) all'ingresso (14) di uno dei sei invertitori di cui è costituito il circuito integrato (34). La relativa uscita carica, attraverso il diodo (37), il condensatore (36) posto all'ingresso di un altro invertitore. L'uscita di questo normalmente inibisce, attraverso il diodo (41), il funzionamento del multivibratore astabile formato da due invertitori e dal condensatore (38) e dalle resistenze (39 e 40). In presenza di una dispersione sul conduttore di terra l'uscita corrispondente ai terminali (10 e 12) dell'integrato commuta livello logico, così abilitando il funzionamento del multivibratore astabile. Quest'ultimo entra pertanto in oscillazione e fornisce un treno di inpulsi all'ingresso dell’accoppiatore ottico a triac (43). L'uscita di quest'ultimo carica diagonalmente l'interruttore differenziale (2) sbilanciandolo e provocandone il disarmo. In tal modo si interrompe l'alimentazione dell'intero irrpianto servito ivi corrpresa quella del circuito elettronico (8). Solo riarmando manualmente l'interruttore differenziale (2) sarà possibile ridare tensione all’impianto. Il pulsante di prova (15) simula una dispersione verso il conduttore di terra e permette quindi di controllare il regolare funzionamento del dispositivo.
2) Apparecchio elettronico di sicurezza per inpianti elettrici privi di colonna montante, come dalla rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che quale prestazione accessoria è possibile rilevare la presenza di acqua sul pavimento. A tale scopo viene derivato da linea (14) un conduttore che su linea (47) termina a mm.1-2 dal pavimento a breve distanza da altro conduttore a linea (48) collegato ad un tubo metallico dell'impianto idrico (49). La presenza di acqua porta elettricamente a terra la linea (14) azionando il dispositivo ed interrompendo l'alimentazione elettrica dell'inpianto servito. Collegando un'elettrovalvola all'impianto servito (6) sarà inoltre possibile interrompere, oltre all'alimentazione elettrica, anche quella idrica.
3) Apparecchio elettronico di sicurezza per inpianti elettrici privi di colonna montante, come dalla rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che può essere utilizzato anche per proteggere un unico apparecchio elettrodomestico interponendolo fra la presa di rete e la spina dell'apparecchio servito oppure fra i conduttori di rete e la presa che alimenta l'apparecchio servito. In tal caso si elimina l'interruttore magnetotermico e si sostituisce l'interruttore differenziale con un relè passo-passo (50) la cui bobina (51) sarà eccitata per la normale accensione e lo spegnimento da un pulsante bipolare di azionamento (52), posto fra i conduttori della linea (1) ed i terminali della bobina di eccitazione (51), ed in caso di emergenza dal circuito elettronico (8). La sistemazione corpiessiva prevede che gli impulsi provenienti 'da linea (9) eccitino la bobina (51) del relè (50) il cui secondo terminale è collegato ad un conduttore della linea (5). Il pulsante bipolare di accensione/spegnimento (52) collega temporaneamente i conduttori della linea di rete (1) alla bobina di eccitazione (51) del relè (50). 11 circuito elettronico (8) è identico nelle due varianti, va soltanto osservato che per la presente variante la resistenza (44) assume valore zero: è cortocircuitata. Dal punto di vista del funzionamento va osservato che il circuito elettronico (8) produce in uscita un treno d'impulsi pertanto, se una dispersione verso terra è già presente al momento dell'accensione, il relè passopasso sarà spento dal primo impulso ricevuto dopo il rilascio del pulsante di accensione. Una prestazione accessoria è la possibilità di rilevare la presenza di acqua sul pavimento. Allo scopo sarà sufficiente derivare da linea (14) un conduttore che su linea (47) termina a rrm. 1-2 dal pavimento a breve distanza da un altro conduttore a linea (48) collegato ad un tubo metallico dell'impianto idrico (49)· la presenza di acqua porta elettricamente a terra la linea (14) azionando il dispositivo ed interrompendo l'alimentazione elettrica all'apparecchio servito. Collegando un'elettrovalvola all'inpianto servito (6) sarà inoltre possibile interrompere, oltre all'alimentazione elettrica,anche quella idrica.