ITMI992756A1 - Dispositivo elettronico di protezione da una corrente di dispersione verso terra - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettronico di protezione di una linea elettrica di bassa tensione da una corrente di dispersione verso terra avente funzionalità migliorate.

In particolare la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettronico di protezione, per linee elettriche di bassa tensione (quindi per valori di tensione minori di 1 KV) monofase o trifase, dotato di mezzi elettronici e circuitali che consentono di segnalare all'utente la presenza di una corrente di dispersione verso terra prima che si abbia l'intervento del dispositivo elettronico di protezione.

Sono noti numerosi esempi di dispositivi elettronici di protezione di una linea elettrica di bassa tensione.

La funzione principale dei dispositivi elettronici di protezione da corrente di dispersione verso terra è quella di operare l'interruzione della linea elettrica, nel caso sia rilevata una corrente di dispersione verso terra maggiore ad una certa soglia prevista. La linea elettrica su cui avviene l'intervento può essere la linea di alimentazione (monofase o trifase) relativa ad un carico specifico o a un'utenza elettrica locale, ad esempio di tipo industriale o domestico.

Per corrente di dispersione verso terra si deve intendere, ad esempio, una corrente di dispersione verso terra generata da un qualsiasi malfunzionamento della linea elettrica o dei carichi elettrici ai quali la linea elettrica è connessa.

Per tale motivo, i dispositivi elettronici noti comprendono in genere i seguenti elementi funzionali:

- un sensore di corrente per rilevare una corrente di dispersione verso terra (detta anche corrente di sbilanciamento o corrente differenziale di guasto) in un conduttore di fase della linea elettrica;

- un circuito elettronico per elaborare un segnale, indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra, inviato dal sensore di corrente, al fine di generare un comando di intervento.

L'intervento, che provoca l'interruzione della linea elettrica da parte del dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, avviene secondo alcune normative tecniche universalmente riconosciute che fissano i requisiti tecnici da soddisfare affinché il dispositivo elettronico possa essere considerato sicuro per l'utente della linea elettrica.

Nella pratica comune viene ricavata, per ogni dispositivo elettronico di protezione, una caratteristica di intervento. Tale caratteristica di intervento dipende dalle caratteristiche costruttive del dispositivo elettronico di protezione ed in definitiva dalle caratteristiche del circuito elettronico.

I dispositivi elettronici di protezione da corrente di dispersione verso terra noti presentano alcuni inconvenienti.

Per loro natura, i dispositivi di protezione (compresi quelli elettronici) intervengono qualora la corrente di dispersione verso terra rilevata superi una soglia predefinita in modo da garantire la sicurezza per l 'utente.

In genere, però, i dispositivi elettronici di protezione da corrente di dispersione verso terra noti non forniscono alcuna informazione che riguardi sia la presenza sia l'entità della corrente di dispersione verso terra prima dell'intervento che provoca l'interruzione della linea elettrica .

Questo fatto comporta che l'utente è impossibilitato a predire il guasto e a intervenire in modo preventivo, evitando interruzioni improvvise della linea elettrica. Ciò può essere particolarmente disagevole in ambiente industriale, in cui l'interruzione della linea elettrica costringe a fermi macchina imprevisti.

Sono inoltre richiesti frequenti interventi di manutenzione per prevenire 1'insorgere di guasti tali da comportare 1'interruzione della linea elettrica.

Inoltre, i dispositivi elettronici noti comprendono in genere circuiti elettronici per fissare la corrente minima di intervento e/o l'intervallo di tempo massimo per l'intervento. Questi circuiti sono in genere costituiti da reti elettroniche di tipo RC che eseguono un'elaborazione del segnale elettrico, indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra, proveniente dal sensore di corrente. Ad esempio, l'intervallo di tempo massimo è comunemente fissato introducendo un ritardo di tempo proporzionale al valore di corrente di dispersione verso terra rilevato. Le soluzioni tecniche comunemente adottate, se consentono da un lato di fissare a priori alcuni parametri importanti che caratterizzano le modalità di intervento del dispositivo elettronico di protezione, non permettono di definirne a priori il comportamento globale e quindi l'andamento della sua caratteristica di intervento. Questo fatto comporta un elevato grado d'incertezza sul comportamento del dispositivo per valori di corrente di dispersione verso terra elevati, per i quali il ritardo proporzionale introdotto dalle soluzioni tecniche comunemente adottate tende a ridursi a valori trascurabili.

In questo caso non si ha più un controllo certo sui tempi d'intervento del dispositivo elettronico di protezione. Ciò può comportare, ad esempio, interruzioni impreviste {detti "scatti intempestivi") della linea elettrica, molto fastidiose per l'utente. Inoltre, problemi rilevanti si possono avere, qualora siano presenti in una rete elettrica alcuni dispositivi elettronici di protezione in cascata {ad esempio un dispositivo di tipo generale connesso ad una rete con dispositivi di tipo selettivo). In questo caso, l'indeterminatezza riguardante il tempo di intervento rende problematica la gestione coordinata degli interventi dei dispositivi elettronici di protezione. A questo inconveniente si aggiunge il fatto che, essendo la caratteristica d’intervento difficilmente predeterminabile, molti dispositivi elettronici possono risultare, in sede di prova e verifica, non conformi alle normative. Questo fatto comporta, oltre alla presenza di un elevato grado di incertezza sulla conformità del dispositivo di protezione alle normative vigenti, anche numerose difficoltà nel caso in cui si debbano soddisfare particolari esigenze dell'utenza elettrica cui il dispositivo è destinato. Ad esempio è difficilmente determinabile a priori la tipologia del dispositivo di protezione oppure se esso debba presentare una caratteristica d’intervento più articolata. Sono ancora rese complesse operazioni di taratura per ottenere una caratteristica di intervento che approssimi il meglio possibile quella desiderata.

Un ulteriore inconveniente deriva dal fatto che i dispositivi elettronici di protezione noti sono, in genere, progettati per impiegare tipologie ben determinate di attuatori. In pratica, i circuiti elettronici che generano il segnale di intervento sono in grado di pilotare solo un certo tipo di attuatori. Qualora si decida di cambiare tipo di attuatore allora l'intero dispositivo elettronico di protezione deve essere riprogettato per garantire prestazioni soddisfacenti.

Un altro inconveniente deriva dal fatto che, molto spesso, nei dispositivi elettronici di protezione noti, la progettazione dei circuiti elettronici per la generazione del segnale tiene conto in modo marginale dello stato di funzionamento dei dispositivi sensori atti a rilevare la presenza di una corrente di dispersione verso terra. In particolare, molto spesso ci si limita ad accorgimenti tecnici per controllare, con una diagnostica di tipo ON/OFF, lo stato di funzionamento dei mezzi sensori. Questi ultimi, dovendo interiacciarsi con un'elettronica progettata per altre finalità specifiche (la generazione di un segnale di intervento se un certo livello di corrente di dispersione verso terra viene superato), si trovano spesso a funzionare in modo non ottimale, influenzando negativamente le prestazioni dell'intero dispositivo elettronico di protezione.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra di una linea elettrica di bassa tensione da un evento di guasto, che consenta di fornire all'utente informazioni riguardanti la presenza e l'entità di una corrente di dispersione verso terra, prima che si abbia l'intervento del dispositivo elettronico di protezione.

Nell'ambito di questo compito, un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra che consenta di predefinire, in modo semplice, l'andamento della caratteristica di intervento del dispositivo stesso.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra che consenta di utilizzare diversi dispositivi di attuazione senza modifiche sostanziali dei circuiti elettronici atti a generare il segnale di intervento per detti dispositivi di attuazione.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra che consenta di ottimizzare il funzionamento dei sensori atti alla rilevazione della corrente di dispersione verso terra.

Un altro scopo della presente invenzióne è quello di realizzare un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra che consenta di interrompere la linea elettrica, qualora si abbia un malfunzionamento dei sensori atti alla rilevazione di una corrente di dispersione verso terra.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi contenuti.

Questo compito, questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, per una linea elettrica di bassa tensione, comprendente:

- un contatto mobile ed un contatto fisso mutuamente accoppiabili/separabili tra loro;

- primi mezzi sensori per rilevare una corrente di dispersione verso terra e per generare un segnale elettrico indicativo del valore di detta corrente di dispersione verso terra;

- primi mezzi elettronici, elettricamente connessi a detti primi mezzi sensori, per generare, in base a dettò segnale elettrico indicativo del valore di detta corrente di dispersione verso terra, un segnale elettrico di intervento; e

- mezzi attuatori, operativamente connessi a detto contatto mobile, per operare, in risposta ad un segnale elettrico di intervento, la separazione di detto contatto mobile da detto contatto fisso; caratterizzato dal fatto di comprendere secondi mezzi elettronici per comandare, in base a detto segnale elettrico indicativo del valore di detta corrente di dispersione verso terra, mezzi di segnalazione atti a fornire all'utente informazioni riguardanti il valore della corrente di dispersione verso terra rilevata.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di una forma realizzativa preferita del dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra secondo la presente invenzione, illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui;

ia figura 1 illustra uno schema a blocchi che descrive un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra secondo l invenzione;

la figura 2 illustra uno schema a blocchi che descrive un particolare del dispositivo elettronico secondo l'invenzione;

la figura 3 illustra uno schema a blocchi che descrive un altro particolare del dispositivo elettronico secondo l'invenzione;

la figura 4 illustra uno schema a blocchi che descrive un ulteriore particolare del dispositivo elettronico secondo l'invenzione;

la figura 5 illustra uno schema a blocchi che descrive un altro particolare del dispositivo elettronico secondo l'invenzione;

la figura 6 illustra uno schema a blocchi che descrive un ulteriore particolare del dispositivo elettronico secondo l'invenzione.

Con riferimento alla figura l viene presentata schematicamente la struttura di un dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra secondo l'invenzione.

Il dispositivo di protezione da una corrente di dispersione verso terra (per brevità definito nel seguito anche "dispositivo di protezione") secondo l’invenzione (compreso nella linea tratteggiata indicata dal riferimento 30) comprende un contatto mobile ed un contatto fisso mutuamente accoppiabili/separabili tra loro (riferimento 31). La separazione del contatto mobile dal corrispettivo contatto fisso determina ovviamente l'interruzione di una linea elettrica 32.

La linea elettrica 32 può essere sia di tipo monofase o trifase secondo le esigenze dell’utenza elettrica. Il dispositivo elettronico di protezione 30 comprende primi mezzi sensori 33 per rilevare una corrente di dispersione verso terra in un conduttore di fase della linea elettrica 32. I mezzi sensori 33 generano perciò un segnale elettrico indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra rilevata.

Secondo una realizzazione preferita i primi mezzi sensori 33 comprendono almeno un trasformatore di corrente dotato di un avvolgimento primario comprendente i conduttori della linea elettrica 32. Nell'avvolgimento secondario del trasformatore fluisce perciò un segnale elettrico di corrente, in risposta alla presenza di una corrente di dispersione verso terra nel conduttore di fase che costituisce l'avvolgimento primario. Questo segnale elettrico di corrente è perciò indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra.

Il dispositivo elettronico secondo l'invenzione comprende primi mezzi elettronici 34 elettricamente connessi ai primi mezzi sensori 33. I primi mezzi elettronici 34 generano, in base al segnale elettrico indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra (come ad esempio quello inviato dai mezzi sensori 33) un segnale elettrico di intervento. Il dispositivo elettronico secondo l'invenzione comprende inoltre mezzi attuatori 35, operativamente connessi al contatto mobile della coppia di contatti elettrici 31. I mezzi attuatori 35 operano, in risposta ad un segnale elettrico di intervento, la separazione del contatto mobile dal corrispettivo contatto fisso e quindi l'interruzione della linea elettrica 32.

I mezzi attuatori 35 possono essere ad esempio di tipo elettromagnetico (solenoide).

Il dispositivo secondo l'invenzione comprende secondi mezzi elettronici 20 che ricevono un segnale elettrico indicativo del valore di detta corrente di dispersione verso terra dai primi mezzi sensori 33 e generano uno o più segnali di comando 23 per i mezzi di segnalazione 21. I mezzi di segnalazione 21 sono atti a fornire all'utente informazioni riguardanti il valore della corrente di dispersione verso terra rilevata. Essi quindi indicano la presenza di una corrente di dispersione verso terra e forniscono all'utente anche indicazioni riguardanti l'entità della corrente di dispersione verso terra rilevata.

Questa soluzione realizzativa consente di risolvere pienamente gli inconvenienti descritti in proposito. L'utente è, in pratica, avvisato della presenza di un possibile guasto, prima che esso provochi l'intervento del dispositivo elettronico di protezione. L'utente riceve, inoltre, informazioni che riguardano la gravità del guasto e che riguardano, quindi, la probabilità che esso provochi l'intervento del dispositivo elettronico di protezione. I vantaggi che ne derivano sono notevoli. L'utente può prevenire l’insorgere di guasti elettrici rilevanti, programmando nel modo più agevole gli interventi di manutenzione. Inoltre, gli eventuali interventi di manutenzione possono essere effettuati in modo mirato, con risparmi notevoli in termini di tempo e costi.

Preferibilmente (figura 1), i mezzi elettronici 20 comprendono una prima rete circuitale 24 per generare, in seguito alla ricezione di un segnale elettrico di tensione, uno o più segnali logici di comando (utilizzati come segnali di comando 23). I mezzi elettronici 20 comprendono preferibilmente un elemento resistivo 25 per generare, tramite la ricezione di un segnale elettrico di corrente, una prima tensione di riferimento proporzionale al valore della corrente di dispersione verso terra rilevata. E' inoltre compreso un secondo blocco circuitale 26 per generare, in funzione di detta prima tensione di riferimento, un segnale elettrico di tensione 27 da inviare in ingresso alla rete circuitale 24, in modo da generare uno o più segnali logici di comando 23 da inviare a detti mezzi di segnalazione. In una forma realizzativa preferita (figura 3), la prima rete circuitale 24 comprende un primo elemento comparatore 19 per generare un primo segnale di abilitazione V1 nel caso in cui detto segnale elettrico di tensione superi una tensione di riferimento prestabilita VRIF1 . La rete 24 comprende inoltre un primo blocco circuitale 28 per generare, in seguito alla ricezione del segnale di abilitazione V.^, un segnale elettrico di corrente I1 . Il segnale di corrente I viene impiegato per caricare un primo elemento capacitivo 29 riferito a massa in modo da generare ai suoi capi una tensione di carica. Un secondo elemento comparatore 18, connesso elettricamente a detto primo elemento capacitivo 29 riceve in ingresso detta tensione di carica e genera uno o più segnali logici di comando 23 qualora detta tensione di carica superi una o più tensioni di riferimento prestabilite VRIF.

In pratica, l'elemento comparatore 18 riceve in ingresso la tensione di carica ai capi dell'elemento capacitivo 29 e la confronta con diversi livelli di tensione <V>RIF· Non appena un livello di tensione è superato, viene generato un segnale logico di comando. Alternativamente, la tensione di carica ai capi dell'elemento capacitivo 29 può essere inviata in ingresso, in parallelo, a più elementi comparatori analoghi all'elemento 18.

Vantaggiosamente i mezzi di segnalazione 21 comprendono uno o più dispositivi di segnalazione di tipo "LED" (Light Emission Device), attivati dai segnali logici di comando 23, ad esempio attraverso una semplice rete combinatoria. In pratica, ciascun segnale logico di comando corrisponde ad un predefinito livello di corrente di dispersione verso terra rilevata. Quando un segnale di comando viene generato esso attiva un dispositivo LED che segnala il raggiungimento di quel dato livello di corrente di dispersione verso terra. Ad esempio, si può utilizzare un array di dispositivi LED, in cui l'attivazione di ciascun elemento corrisponde ad un livello percentuale, del livello massimo di corrente di dispersione verso terra tollerabile .

In questo modo l'utente può facilmente verificare l'esistenza, il valore ed eventualmente l'evoluzione nel tempo di una corrente di dispersione verso terra presente nella linea elettrica, prima che si abbia l'intervento del dispositivo di protezione.

In una forma realizzativa preferita (figura 1), i primi mezzi elettronici 34, comprendono primi mezzi circuitali 36, per generare un segnale elettrico di intervento, successivamente ad un intervallo di tempo minimo prefissato. Possono anche essere compresi secondi mezzi circuitali 46, per definire uri valore minimo della corrente di dispersione verso terra oltre il quale generare un segnale elettrico di intervento, e/o terzi mezzi circuitali 47, per generare un segnale di intervento entro un intervallo di tempo massimo, calcolato secondo una sostanziale relazione di proporzionalità inversa rispetto ad un valore di corrente di dispersione verso terra maggiore del valore minimo.

Vantaggiosamente (figura 3), i primi mezzi elettronici 34 comprendono una seconda rete circuitale 37 per generare un segnale elettrico di intervento 39 in seguito alla ricezione in ingresso di un segnale elettrico di corrente 40 ed un primo blocco circuitale 41 per inviare, in seguito alla ricezione di un primo e secondo segnale di abilitazione (riferimenti 420 e 430) un segnale elettrico di corrente in ingresso alla rete circuitale 37. Il blocco circuitale 41 ha anche la funzione di eseguire in seguito alla mancata ricezione dei segnali di abilitazione 420 e 430 una pre-scarica di detta prima rete circuitale. Ciò può avvenire inviando in ingresso alla rete circuitale 37 un opportuno segnale di corrente 40. In una forma di realizzazione preferita la rete circuitale 37 comprende un secondo elemento capacitivo 42 riferito a massa. L'elemento capacitivo 42 è caricato/scaricato dal segnale elettrico di corrente 40 inviato dal primo blocco circuitale 41. La rete circuitale 37 può comprendere inoltre un terzo elemento comparatore 43, connesso elettricamente all'elemento capacitivo 42. L'elemento comparatore 43 riceve in ingresso la tensione di carica ai capi dell'elemento capacitivo 42 e genera un segnale elettrico di intervento 39 qualora detta tensione di carica superi una tensione di riferimento prefissata (VRIF3) .

Vantaggiosamente i secondi mezzi circuitali 46 comprendono un elemento resistivo 620 di taratura per generare (figura 4), tramite la ricezione di un segnale elettrico di corrente 62, una prima tensione di riferimento 48, proporzionale a detto valore minimo della corrente di dispersione verso terra. I terzi mezzi circuitali comprendono vantaggiosamente un terzo elemento capacitivo 49 riferito a massa e un terzo blocco circuitale 50.

Il blocco circuitale 50 serve per inviare un segnale elettrico di corrente 51 all'elemento capacitivo 49, in funzione della seconda tensione di riferimento 48, in modo da generare una tensione di carica ai capi dell'elemento capacitivo 49 nel caso in cui sia presente un valore di corrente di dispersione verso terra superiore a detto valore minimo. Nel caso in cui non sia presente un valore di corrente di dispersione verso terra superiore al detto valore minimo allora il segnale 51 viene inviato in modo da scaricare l'elemento capacitivo 49. Vantaggiosamente il blocco circuitale 50 rende disponibile, in funzione della seconda tensione di riferimento 48, un primo segnale logico utilizzato come segnale di abilitazione 420.

I terzi mezzi circuitali 46 possono comprendere inoltre un quarto elemento comparatore 52 accoppiato all'elemento capacitivo 49. L'elemento comparatore 52 riceve in ingresso la tensione di carica ai capi dell'elemento capacitivo 49 e genera un secondo segnale logico, utilizzato come segnale di abilitazione 430, nel caso in cui detta tensione di carica superi una tensione di riferimento prefissata (<v>RjF4) ■

Con riferimento sempre alla figura 3 è descritto in maggior dettaglio il funzionamento dei primi, secondi e terzi mezzi circuitali compresi nel dispositivo elettronico di protezione secondo l'invenzione.

La resistenza di taratura 620 genera una tensione di riferimento, in base alla quale il blocco circuitale 50 esegue la carica dell'elemento capacitivo 49. In particolare se la tensione di riferimento indica la presenza di un valore della corrente di dispersione verso terra maggiore a quello minimo, il blocco 50 inizia la carica in modo tale che il tempo di carica sia inversamente proporzionale alla corrente di dispersione verso terra rilevata. Completata la carica (segnale di abilitazione 430), e se è ancora presente una corrente di dispersione verso terra sufficientemente elevata (segnale di abilitazione 420), il blocco 41 carica l'elemento capacitivo 42. Per assicurare un tempo di carica costante la carica avviene in modo lineare e non proporzionale alla corrente di dispersione verso terra rilevata. In questo modo viene fissato un intervallo di tempo minimo oltre il quale si genera il segnale elettrico di intervento 39. Le soluzioni realizzative descritte sono particolarmente vantaggiose dato che consentono di predefinire in sede di progettazione la completa caratteristica di intervento del dispositivo elettronico di protezione.

Infatti l'intervallo di tempo massimo per l'intervento è definito dalla somma dei tempi di carica degli elementi capacitivi 49 e 42. D'altra parte per valori di corrente di dispersione verso terra relativamente maggiori del valore nominale, il tempo di carica dell'elemento capacitivo 49 diventa trascurabile mentre permane costante il tempo di carica dell'elemento capacitivo 42. Si fissa perciò un tempo minimo di intervento. Infine la resistenza di taratura 620 consente di determinare, generando la tensione di riferimento 48, la corrente minima di intervento. La caratteristica di intervento del dispositivo elettronico di protezione risulta perciò definibile, in sede di progettazione, in ogni sua parte. Possono perciò venire decise "a priori" le caratteristiche di intervento del dispositivo elettronico di protezione, consentendo di soddisfare maggiormente le esigenze dell'utenza elettrica.

Di importanza rilevante risulta inoltre l’effettuazione di una prescarica degli elementi capacitivi 49 e 42 qualora non si verifichino le condizioni per generare un segnale elettrico di intervento, secondo le modalità descritte.

Infatti, ciò permette di evitare interventi indesiderati (scatti intempestivi) dovuti a fenomeni di accumulo di carica negli elementi capacitivi 49 e 42. Infatti la presenza di carica accumulata, ridurrebbe i tempi di carica degli elementi capacitivi 42 e 49 e quindi non sarebbe più possibile garantire un intervallo tempo minimo prefissato, oltre il quale operare l'intervento.

In una ulteriore vantaggiosa forma realizzativa, i primi mezzi elettronici 34 comprendono quarti mezzi circuitali 60 (figura 4) per l'interfacciamento con i primi mezzi sensori 33. I quarti mezzi circuitali 60 ricevono dai primi mezzi sensori 33 un segnale elettrico 61 indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra e generano un segnale elettrico di corrente 62 indicativo del valore assoluto della corrente di dispersione'verso terra. Vantaggiosamente, i mezzi circuitali 60 comprendono un blocco circuitale 63 a bassa impedenza elettricamente connesso ai primi mezzi sensori 33 in modo da garantire loro un funzionamento lineare. E' inoltre compreso un blocco circuitale 64, elettricamente connesso al blocco circuitale 63, per ricevere il segnale elettrico indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra e per generare un segnale elettrico di corrente 62 indicativo del valore assoluto della corrente di dispersione verso terra rilevata.

Il segnale elettrico di corrente 62 viene inviato in ingresso alla resistenza di taratura 620 in modo da generare la tensione di riferimento 4B.

vantaggiosamente, è compreso un blocco circuitale di filtraggio 65, dotato di mezzi per eliminare disturbi di elevata intensità (diodi di protezione) e/o frequenza (una rete RC). Questa forma di realizzazione è particolarmente vantaggiosa dato che permette di ottimizzare le prestazioni dei mezzi sensori 33 soprattutto nel caso, molto comune nella pratica, in cui essi comprendano un trasformatore di corrente. In questo caso l'avvolgimento secondario del trasformatore di corrente può lavorare in condizioni pressoché ideali (cioè prossime alla situazione di corto circuito).

In un'altra forma di realizzazione preferita, i primi mezzi elettronici 34 comprendono quinti mezzi circuitali 70 per generare un segnale elettrico d'intervento nel caso in cui i primi mezzi sensori 33 presentino uno stato di malfunzionamento. Con riferimento alla figura 5, i mezzi circuitali 70 comprendono vantaggiosamente un sesto blocco circuitale 71 per eseguire la misura di predefiniti parametri fisici indicativi dello stato di funzionamento dei primi mezzi sensori. Ad esempio, nel caso in cui i mezzi sensori comprendano un trasformatore di corrente, può essere misurata la resistenza equivalente dell'avvolgimento secondario del trasformatore. Nel caso in cui i valori dei parametri fisici non siano compresi in un intervallo prestabilito, il blocco circuitale 71 genera un terzo segnale di abilitazione 72 per un settimo blocco circuitale 73, connesso elettricamente alla prima rete circuitale 37. Il blocco circuitale 73 genera, in seguito alla ricezione del segnale di abilitazione 72, un segnale elettrico di corrente 40 da inviare in ingresso alla prima rete circuitale 37, in modo da generare un segnale elettrico di intervento 39.

Questa soluzione realizzativa è particolarmente vantaggiosa, dato che consente di evitare la possibilità di un mancato funzionamento del dispositivo elettronico di protezione, ad esempio, a causa di eventuali danneggiamenti subiti durante l'assemblaggio dei mezzi sensori 33.

Con riferimento nuovamente alla figura 1, i mezzi attuatori sono vantaggiosamente connessi a sesti mezzi circuitali 75, atti a ricevere un segnale elettrico di intervento ed a generare uno o più segnali elettrici per attivare detti mezzi attuatori. I sesti mezzi circuitali 75 comprendono ad esempio un blocco circuitale (non illustrato), dotato di uno stadio di uscita di tipo "LATCH", avente due stati stabili di funzionamento.

I sesti mezzi circuitali 75 comprendono vantaggiosamente uno o più circuiti elettronici (ad esempio uno stadio a transistori opportunamente configurato) avente una corrente di uscita relativamente elevata.

In questo modo è possibile pilotare mezzi attuatori di diverso tipo, non modificando in modo sostanziale, i primi mezzi elettronici 36.

Vantaggiosamente, il dispositivo elettronico di protezione secondo l'invenzione comprende terzi mezzi elettronici, elettricamente connessi alla linea elettrica 32, per fornire una tensione di alimentazione ai primi e/o secondi mezzi elettronici 34 e 91.

Con riferimento alla figura 6, ì terzi mezzi elettronici 130 possono comprendere uno stadio di raddrizzamento 131 (ad esempio un ponte a diodi), connesso ad uno stadio di filtraggio 132 (ad esempio una rete RC) a sua volta connesso ad uno stadio di regolazione 133, atto a rendere disponibili i diversi livelli di tensione (riferimento 134) utilizzati per l'alimentazione dei vari componenti o per i riferimenti di tensione (come ad esempio le tensioni di riferimento VRIF, etc.).

Si è in pratica constatato come il dispositivo di protezione secondo l’invenzione assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati.

Si è inoltre verificato che il dispositivo elettronico di protezione secondo l'invenzione è di facile realizzazione a costi contenuti. In particolare i primi e/o secondi e/o terzi mezzi elettronici possono essere integrati in un circuito microelettronico a semiconduttore, in particolare in un circuito di tipo ASIC (Application Specific Integrated Circuit) o un microcontrollore.

Ciò permette di ridurre notevolmente gli ingombri riducendo, nel contempo, i costi di produzione e migliorando l'affidabilità operativa.

Il dispositivo elettronico di protezione secondo l'invenzione così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Inoltre, tutti i dettagli potranno èssere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, per una linea elettrica di bassa tensione, comprendente: - un contatto mobile ed un contatto fisso mutuamente accoppiabili/separabili tra loro; - primi mezzi sensori per rilevare una corrente di dispersione verso terra e per generare un segnale elettrico indicativo del valore di detta corrente di dispersione verso terra; - primi mezzi elettronici, elettricamente connessi a detti primi mezzi sensori, per generare, in base ad un segnale elettrico indicativo del valore di detta corrente di dispersione verso terra, un segnale elettrico di intervento; e - mezzi attuatori, operativamente connessi a detto contatto mobile, per operare, in risposta a detto segnale elettrico di intervento, separazione di detto contatto mobile da detto contatto fisso; caratterizzato dal fatto di comprendere secondi mezzi elettronici per comandare, in base a detto segnale elettrico indicativo del valore di detta corrente di dispersione verso terra, mezzi di segnalazione atti a fornire all'utente informazioni riguardanti il valore della corrente di dispersione verso terra rilevata.
2. 2. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi elettronici comprendono una prima rete circuitale per generare, in seguito alla ricezione di un segnale elettrico di tensione, uno o più segnali logici di comando.
3. 3 . Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta prima rete circuitale comprende: - un primo elemento comparatore per generare un primo segnale di abilitazione nel caso in cui detto segnale elettrico di tensione superi una tensione di riferimento prestabilita; - un primo blocco circuitale per generare, in seguito alla ricezione di detto primo segnale di abilitazione, un segnale elettrico di corrente; - un primo elemento capacitivo riferito a massa, detto primo elemento capacitivo essendo caricato da un segnale elettrico di corrente in ingresso, in modo da generare una tensione di carica; - un secondo elemento comparatore, connesso elettricamente a detto primo elemento capacitivo, detto secondo elemento comparatore ricevendo in ingresso detta tensione di carica e generando detti uno o più segnali logici di comando qualora detta tensione di carica superi una tensione di riferimento prestabilita.
4. 4. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi elettronici comprendono: - un elemento resistivo per generare, tramite la ricezione di un segnale elettrico di corrente, una prima tensione di riferimento proporzionale al valore di detta corrente di dispersione verso terra; - un secondo blocco circuitale per generare, in funzione di detta prima tensione di riferimento, un segnale elettrico di tensione da inviare in ingresso a detta prima rete circuitale, in modo da generare uno o più segnali logici di comando da inviare a detti mezzi di segnalazione.
5. 5. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di segnalazione comprendono uno o più dispositivi di segnalazione di tipo "LED", attivati da uno o più segnali logici di comando.
6. 6. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi elettronici atti a generare detto segnale elettrico di intervento comprendono: - primi mezzi circuitali, per generare un segnale elettrico di intervento, successivamente ad un intervallo di tempo minimo prefissato; e/o - secondi mezzi circuitali per definire un valore minimo di detta corrente di dispersione verso terra, un segnale elettrico di intervento essendo generato per valori di corrente di dispersione verso terra maggiori di detto valore minimo; e/o - terzi mezzi circuitali per generare un segnale di intervento entro un intervallo di tempo massimo, calcolato secondo una sostanziale relazione di proporzionalità inversa rispetto ad un generico valore di corrente superiore a detto valore minimo.
7. 7. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi elettronici comprendono una seconda rete circuitale per generare, in seguito alla ricezione in ingresso di un segnale elettrico di corrente, detto segnale elettrico di intervento.
8. 8. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta seconda rete circuitale comprende: - un secondo elemento capacitivo riferito a massa, detto secondo elemento capacitivo essendo caricato da un segnale elettrico di corrente in ingresso, in modo da generare una tensione di carica; - un terzo elemento comparatore, connesso elettricamente a detto secondo elemento capacitivo, detto terzo elemento comparatore ricevendo in ingresso detta tensione di carica e generando detto segnale elettrico di intervento qualora detta tensione di carica superi una tensione di riferimento prestabilita.
9. 9. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo le rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi circuitali comprendono un elemento resistivo di taratura per generare, tramite la ricezione di detto segnale elettrico di corrente, una seconda tensione di riferimento, proporzionale a detto valore minimo della corrente di dispersione verso terra.
10. 10. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo le rivendicazioni da 6 a 9, caratterizzato dal fatto che detti terzi mezzi circuitali comprendono: - un terzo elemento capacitivo riferito a massa; e - un terzo blocco circuitale per: - inviare un segnale elettrico di corrente a detto terzo elemento capacitivo, in funzione di detta prima tensione di riferimento, in modo da generare una tensione di carica ai capi di detto terzo elemento capacitivo nel caso in cui sia presente un valore di corrente di dispersione verso terra superiore a detto valore minimo e scaricare detto terzo elemento capacitivo nel caso in cui non sia presente un valore di corrente di dispersione verso terra superiore a detto valore minimo; e per - rendere disponibile un primo segnale logico in funzione di detta prima tensione di riferimento; - un quarto elemento comparatore accoppiato a detto terzo elemento capacitivo, detto quarto elemento comparatore ricevendo in ingresso la tensione di carica ai capi di detto terzo elemento capacitivo e generando un secondo segnale logico, nel caso in cui detta tensione di carica superi una tensione riferimento.
11. 11. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo le rivendicazioni da 6 a 10, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi circuitali comprendono un quarto blocco circuitale per generare, in seguito alla ricezione di un primo e secondo segnale di abilitazione, un segnale elettrico di corrente da inviare in ingresso a detta prima rete circuitale, in modo da generare detto segnale elettrico di intervento.
12. 12. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo le rivendicazioni da 6 a 11, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo segnale logico sono utilizzati rispettivamente come primo e secondo segnale di abilitazione per detto quarto blocco circuitale.
13. 13. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi elettronici comprendono quarti mezzi circuitali per l'interfacciamento con detti primi mezzi sensori, detti quarti mezzi circuitali ricevendo da detti primi mezzi sensori detto segnale elettrico indicativo del valore della corrente di dispersione verso terra e generando un segnale elettrico di corrente indicativo del valore assoluto di detta corrente di dispersione verso terra.
14. 14. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersióne verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi elettronici comprendono quinti mezzi circuitali per generare un segnale elettrico d'intervento nel caso in cui detti primi mezzi sensori presentino uno stato di malfunzionamento.
15. 15. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo le rivendicazioni 7 e 14, caratterizzato dal fatto che detti quinti mezzi circuitali comprendono: - un blocco circuitale per eseguire la misura di predefiniti parametri fisici indicativi dello stato di funzionamento di detti primi mezzi sensori e per generare, nel caso in cui i valori di detti parametri fisici non siano compresi in un intervallo prestabilito, un terzo segnale di abilitazione; - un blocco circuitale, connesso elettricamente a detta prima rete circuitale, per generare, in seguito alla ricezione di detto terzo segnale di abilitazione, un segnale elettrico di corrente da inviare in ingresso a detta prima rete circuitale, in modo da generare un segnale elettrico di intervento.
16. 16. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi attuatori sono elettricamente connessi a sesti mezzi circuitali atti a ricevere un segnale elettrico di intervento ed a generare uno o più segnali elettrici per attivare detti mezzi attuatori .
17. 17. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere terzi mezzi elettronici, elettricamente connessi a detta linea elettrica di bassa tensione, per fornire una tensione di alimentazione a detti primi e/o secondi mezzi elettronici.
18. 18. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti primi e/o secondi e/o terzi mezzi elettronici sono integrati in uno o più circuiti microelettronici a semiconduttore.
19. 19. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detti circuiti microelettronici a semiconduttore comprendono circuiti di tipo "ASIC".
20. 20. Dispositivo elettronico di protezione da corrente di dispersione verso terra, secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che detti circuiti microelettronici a semiconduttore comprendono un microcontrollore.