ITMI20090483A1

ITMI20090483A1 - Dispositivo di sicurezza per alimentazione di apparecchiature elettriche

Info

Publication number: ITMI20090483A1
Application number: IT000483A
Authority: IT
Inventors: Sergio Gilardoni
Original assignee: Artech S R L
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2010-09-28

Description

DISPOSITIVO DI SICUREZZA PER ALIMENTAZIONE DI APPARECCHIATURE ELETTRICHE

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di sicurezza da utilizzare a monte di cavi di alimentazione elettrica di apparecchiature elettriche; in particolare, ma non esclusivamente, si riferisce alla protezione di cavi di alimentazione di apparecchiature mobili da cantiere o domestiche, i quali sono soggetti a deterioramento delle qualità dielettriche a causa di eventi accidentali o dell'ambiente di lavoro avverso.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE

Sono già largamente noti diversi dispositivi di sicurezza atti ad agire per la protezione di apparecchiature di utilizzo contro i rischi di corto circuiti e fulminazioni. In particolare sono già noti dispositivi da montare o sulle apparecchiature utilizzatrici di corrente o sui quadri di controllo o ancora sulle prese a muro, che sono in grado disconnettere l'alimentazione elettrica quando rilevino cortocircuiti o assorbimenti anomali di corrente.

Tuttavia, tali apparati agiscono per cause specifiche, ma lasciano normalmente sotto tensione il cavo di alimentazione verso l'apparecchiatura utilizzatrice, con tutti i rischi che ne conseguono per l'operatore.

Concordemente, essi sono concepiti per intervenire quando un interruttore di alimentazione dell'apparecchiatura elettrica è in posizione On (attivato), ossia quando vi è un passaggio di corrente dalla rete di alimentazione verso l'apparecchio utilizzatore. Viceversa, se l'interruttore dell'apparecchiatura è in posizione OFF (disattivato) non è previsto alcun funzionamento di sicurezza. Invece è sentita l'esigenza di intervenire con una funzione di sicurezza, che non metta il cavo sotto tensione, anche quando l'apparecchiatura utilizzatrice è disattivata. In sostanza, si desidera che i due fili conduttori del cavo di alimentazione non rimangano sotto tensione, per eliminare il rischio che avvenga un cortocircuito o una dispersione pericolosa a monte dell'apparecchiatura utilizzatrice (per esempio, per lesione della porzione di dielettrico del cavo, oppure per contatto dell'apparecchiatura utilizzatrice in un liquido conduttore quale acqua, ed in altri casi).

Problema alla base dell'Invenzione è dunque di proporre un dispositivo di sicurezza, di costruzione semplice ed economica, che sia in grado di fornire una protezione contro i rischi connessi all'uso di una linea di alimentazione che abbia falle nell'isolamento elettrico. Più in particolare, lo scopo del dispositivo secondo l'invenzione è di fare in modo che, quando il cavo di alimentazione di un'apparecchiatura di utilizzo è connesso alla rete, anche se non è in funzione, detto cavo non resti sotto la tensione di alimentazione (tipicamente 110-220 V a due fasi o 380-440 V a tre fasi), ma possa essere riportato automaticamente alla tensione di alimentazione all’attivazione dell'apparecchiatura di utilizzo.

Questo scopo viene raggiunto attraverso le caratteristiche menzionate nella rivendicazione 1. Le rivendicazioni subordinate descrivono caratteristiche preferenziali della presente invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali

fig. 1 rappresenta, in schema, l'insieme del dispositivo di protezione e del relativo circuito elettrico generale; e

fig. 2 rappresenta una possibile forma d’esecuzione del circuito generale di fig. 1.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ATTUAZIONE

Nelle figure è indicato con 1 un dispositivo di sicurezza e con 10 un'apparecchiatura utilizzatrice, destinata ad essere connessa al dispositivo 1 mediante connessioni lb

Come mostrato, il dispositivo dell'invenzione comprende genericamente i seguenti elementi.

Una scatola o involucro 1, con poli la di entrata e poli lb uscita della tensione di rete 3 verso l’apparecchiatura 10, in cui è disposto un interruttore comandabile 2, agente su tutte le fasi della linea di alimentazione di rete Nella medesima scatola 1 si trova un dispositivo di controllo C, alimentato a monte dell'interruttore 2, che è in grado di comandare l'apertura e la chiusura dell'interruttore 2. Tale dispositivo di comando C è pilotato da un circuito sensore S ed ulteriormente controllato da un rilevatore T di dispersione verso terra.

Il sensore S è predisposto per rilevare l'apatura o la chiusura di un interruttore 12 dell'apparecchiatura utilizzatrice, creando un circuito in bassa tensione in cui può circolare una corrente di test in bassa tensione solo alla chiusura dell'interruttore 12. Il sensore T è in grado di rilevare dispersioni della corrente di alimentazione verso terra.

In base al segnale ricevuto da questi due dispositivi S e T , il dispositivo di controllo e comando C agisce sull'interruttore comandabile 2, chiudendo od aprendo la linea di alimentazione verso l'apparecchiatura 10. Tale dispositivo di comando C agisce secondo la seguente logica esemplificativa:

- se si verifica una dispersione verso terra, rilevata dal dispositivo T, non consente in nessun caso la chiusura dell'interruttore controllabile 2;

- se il sensore di bassa tensione S rileva la presenza di una corrente di bassa tensione, determina che sia stato chiuso l'interruttore 12 ed invia quindi un segnale al dispositivi di controllo C al fine di chiudere l'interruttore comandabile 2;

- quando, viceversa, il sensore S rileva che l'interruttore 12 viene aperto, agisce sul dispositivo di comando C in modo da far aprire l'interruttore comandabile 2.

Secondo una forma d'esecuzione preferita, il comando in apertura dell'interruttore 2 presenta un ritardo di tempo, in modo che brevi interruzioni nella richiesta di corrente (si pensi ad un interruttore di un trapano comandato in modo discontinuo) non comportino ogni volta l'intervento del dispositivo di comando C e l'apertura dell'interruttore comandabile 2.

Secondo una forma d'esecuzione più specifica, illustrata in fig. 2, l'interruttore comandabile si compone di un relè 2 che comanda un doppio interruttore 2a, agente su tutte le fasi di una linea di alimentazione di rete 3 (lungo la quale è previsto si stabilisca la tensione di alimentazione) che attraversa la scatola 1. Il circuito di comando C comprende un trasformatore 4, il cui avvolgimento primario è connesso all'alimentazione di rete, a monte dell'interruttore 2a, ed il cui avvolgimento secondario, in cui si stabilisce una bassa tensione (indicata anche come tensione di test), alimenta una linea di bassa tensione 5 collegata ad un gruppo controllore 6; è preferibilmente prevista anche una resistenza 7, posta su di una linea secondaria 7a di bassa tensione, che connette la linea 5 all'interruttore 2a nel modo indicato qui di seguito; infine, è previsto un triac 9, atto ad accoppiare il relè 2 alla linea di alimentazione di rete 3 sotto il comando del gruppo controllore 6.

L'interruttore automatico 2a è un interruttore a due posizioni di lavoro, cioè una posizione "disattivata" (off) - schematizzata nel disegno con linee piene - nella quale interrompe la linea di alimentazione di rete 3 a monte dell'apparecchiatura 10 ma tiene la linea a bassa tensione (5, 7a) connessa all'uscita lb verso l’utilizzatore, ed una posizione "attivata" (on) - schematizzata da linee tratteggiate - nella quale richiude la linea di alimentazione 3 ripristinandone la connessione con i poli di uscita lb verso l'apparecchiatura di utilizzo 10 e apre la linea 5,7a. La posizione disattivata è assunta automaticamente quando il relè 2 non è attivato, mentre la posizione attivata è assunta quando viene azionato il relè 2 nel modo come precisato nel seguito.

La scatola 1 può essere incorporata in una presa di corrente fissa del circuito di rete (il cosiddetto frutto di una presa), oppure nella stessa spina (non rappresentata) che forma terminale del cavo di alimentazione dell'apparecchiatura di utilizzo 10 od ancora in un dispositivo autonomo da disporre tra una presa a muro ed una spina tradizionali.

Nel disegno, il cavo di alimentazione è schematizzato come un tratto di linea bifase 11, che porta dai poli lb della scatola 1 verso l'apparecchiatura 10; ovviamente può anche trattarsi di una linea trifase, purché anche l'interruttore 2a sia dotato di tre contatti (o quattro nel caso di trifase con neutro) di interruzione.

L’interruttore generale di accensione 12 può essere montato ed incorporato sull'apparecchiatura di utilizzo, oppure innestato opportunamente sul cavo di alimentazione 11.

Il funzionamento del dispositivo secondo questa forma d’esecuzione dell'invenzione è descritto qui di seguito.

In condizioni di riposo - cioè nessun carico collegato, ovvero interruttore generale 12 aperto - il relè 2 è disattivato e l'interruttore 2a tiene aperta la linea di rete; nella linea di servizio 5, 7a viene mantenuta una bassa tensione dal trasformatore 4. Il controllore 6 - che può essere realizzato in forma di un microprocessore - è alimentato dalla stessa linea di servizio 5. Tuttavia nella linea di servizio 7a non passa corrente perché l'interruttore generale 12 è aperto. Su tutta la lunghezza del cavo di alimentazione 11 -che corre libero, per esempio attraverso un cantiere di lavoro, dalla presa/spina fissa fino all'apparecchiatura mobile, per quanto lontana - non è presente alcuna tensione di rete. Per conseguenza, anche se l'isolamento del cavo è danneggiato, o viene danneggiato accidentalmente in condizioni di riposo, o l’apparecchiatura 10 viene bagnata da un liquido conduttore, non si crea alcun rischio di cortocircuiti o fulminazioni.

Per passare in condizioni di lavoro, occorre chiudere l'interruttore generale 12. In tale condizione, viene chiuso immediatamente il circuito in bassa tensione 7, 7a e quindi si genera una corrente di test a bassa tensione. Questa debole corrente è rilevata da un sensore 6a associato al controllore 6, il quale provvede dunque a pilotare il triac 9 in modo da attivare il relè 2. L'attivazione del relè 2 comanda la chiusura automatica (=attivazione) dell'interruttore 2a verso la linea di rete: sulla linea 3, 11 passa dunque la corrente di alimentazione vero l'apparecchiatura 10. La conseguente apertura dell'interruttore 2a verso la rete 5, 7a in bassa tensione non ha più effetto, dal momento che il sensore 6a rileva comunque il passaggio di corrente sulla linea 11 ed il controllore 6 continua per conseguenza a pilotare detto triac 9.

Quand'anche avvenisse una chiusura accidentale (ossia non dovuta alla chiusura dell'interruttore 12) del circuito in bassa tensione, per esempio legata ad un cortocircuito ai poli lb per contatto con un corpo umano, non verrebbe attivato l'interruttore 2. Infatti, il sistema di rilevamento 6 rileverebbe una resistenza di alcune migliaia di Ohm, quindi molto superare alla resistenza che ci si attende alla chiusura dell'interruttore 12: ciò è sufficiente ad impedire il comando dell'interruttore 2.

Il ritorno alle condizioni di riposo avviene con processo inverso, tenendo conto che, all'istante in cui si apre l'interruttore 12, il controllore 6, in assenza di corrente sulla linea 11, cessa di pilotare il triac 9 (eventualmente dopo un breve intervallo di tempo predefinito), il quale consente allora lo spostamento dell'interruttore 2a verso la posizione disattivata.

Come già accennato più sopra, il controllore 6 può essere predisposto per continuare, anche per un breve periodo dopo l'apertura dell'interruttore 12, ad alimentare il triac 9.

Questa situazione di ritorno alla condizione disattivata dell'interruttore automatico 2a, può verificarsi non solo in caso di apertura dell'interruttore 12, ma anche in casi accidentali di interruzione anche di una sola delle fasi della linea di rete; per esempio in caso di distacco di uno dei morsetti di alimentazione dell'apparecchiatura od in caso di danneggiamento del cavo.

Secondo una forma d’esecuzione preferita, si prevede che un circuito di misurazione della dispersione verso terra sia in grado di pilotare coerentemente il triac 9: nel caso in cui vengano rilevate dispersioni verso terra, l'intervento sul triac 9 sarà tale da inibire l'attivazione della linea di rete (ossia l’attivazione dell'interruttore automatico 2a).

Grazie alla disposizione dell'invenzione, si conseguono perfettamente gli scopi desiderati.

Infatti, si ottiene che

- la linea 11 è normalmente disalimentata ed è sede unicamente di una bassissima tensione di test generata dal dispositivo dell'invenzione;

- l'eventuale contatto accidentale di un operatore con i conduttori della linea 11 non comporta quindi alcun rischio;

- nel caso di contatto di un operatore con la linea 11, la resistenza che viene rilevata è dell'ordine di alcune miglia di Ohm, quindi molto superiore alla resistenza che ci si attende in caso di accensione dell'apparecchiatura utilizzatrice 10: ciò è sufficiente a che il dispositivo di controllo inibisca la chiusura dell'interruttore ausiliario.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto forme di esecuzione esemplificative, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di sicurezza per una linea di alimentazione di un'apparecchiatura elettrica (10), la quale è dotata di un interruttore generale (12) associato ad un cavo di alimentazione od all'apparecchiatura (10), comprendente almeno un interruttore ausiliario di alimentazione (2, 2a) tra detta linea di alimentazione (11) e una rete di corrente principale (3), caratterizzato da ciò che comprende inoltre un circuito di servizio in bassa tensione (5, 7a), chiudibile mediante detto interruttore generale (12), su cui insiste un rilevatore di corrente (S), l’interruttore ausiliario essendo un interruttore a relè (2a) a doppi contatti pilotabile mediante un dispositivo di controllo (C) sensibile alla chiusura di detto circuito in bassa tensione al momento della rilevazione, tramite detto rilevatore di corrente (S, 6, 6a), della circolazione di una corrente in bassa tensione.
2) Dispositivo come in 1), in cui detto interruttore a relè (2) è atto ad assumere una posizione disattivata, in cui detti contatti sono aperti sulla linea di rete principale (3) e chiusi su detto circuito di servizio in bassa tensione (7a), o rispettivamente una posizione attivata, in cui detti contatti sono chiusi su detta linea di rete (3) ed aperti su detto circuito di servizio a bassa tensione (7a).
3) Dispositivo come in 1) o 2), in cui sono inoltre previsti mezzi di attivazione (9) di detto interruttore ausiliario a relè (2a) pilotabili da detto dispositivi di controllo (C).
4) Dispositivo di sicurezza come in 3), in cui detti mezzi di attivazione sono costituiti da un triac (9) pilotato da detto rivelatore (S, 6, 6a).
5) Dispositivo di sicurezza come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto circuito di servizio in bassa tensione è alimentato da detta rete di corrente principale (3) tramite un trasformatore (4) da alta a bassa tensione.
6) Dispositivo di sicurezza come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, incorporato in una presa di corrente fissa.
7) Dispositivo di sicurezza come in una qualsiasi delle rivendicazioni 1) a 6), incorporato in una spina di connessione della linea di alimentazione.
8) Dispositivo di sicurezza come in una qualsiasi delle rivendicazioni 1) a 6), incorporato in un corpo scatolare autonomo presentante una coppia di poli maschio (la) e femmina (lb) rispettivamente a monte e a valle di detto interruttore ausiliario (2a).
9) Dispositivo di sicurezza come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente inoltre un circuito di misurazione della dispersione verso terra (T) atto ad inibire l'attivazione di detto interruttore ausiliario (2a) al rilevamento di dispersioni di corrente verso terra.