ITUB20156241A1

ITUB20156241A1 - PROTECTION DEVICE FOR ELECTRICAL EQUIPMENT

Info

Publication number: ITUB20156241A1
Application number: ITUB2015A006241A
Authority: IT
Inventors: Pietro Turrin
Original assignee: Pietro Turrin
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-06-03

Description

"DISPOSITIVO DI PROTEZIONE PER APPARECCHIATURE ELETTRICHE" "PROTECTION DEVICE FOR ELECTRICAL EQUIPMENT"

Il trovato concerne un dispositivo di protezione per un 'apparecchiatura elettrica e in particolare un dispositivo di protezione per mettere in sicurezza 1 'apparecchiatura nel caso di malfunzionamenti della messa a terra dell'impianto elettrico. The invention relates to a protection device for an electrical apparatus and in particular a protection device for securing the apparatus in the event of malfunctions in the earthing of the electrical system.

Più in dettaglio, il dispositivo secondo il trovato è configurato per interrompere 1'alimentazione di tale apparecchiatura guando guest a è collegata a un impianto elettrico la cui messa a terra è poco efficiente, guasta o del tutto assente. More in detail, the device according to the invention is configured to interrupt the power supply of this equipment when it is connected to an electrical system whose grounding is inefficient, faulty or completely absent.

Il trovato concerne inoltre un 'apparecchiatura elettrica provvista del succitato dispositivo di protezione . The invention also relates to an electrical apparatus provided with the aforementioned protection device.

In numerosi ambiti, sia industriali sia domestici, sono impiegate apparecchiature elettriche provviste di parti in metallo, o altri materiali conduttori , esposte al contatto dell 'utilizzatore o di altri individui. In many areas, both industrial and domestic, electrical equipment with metal parts, or other conductive materials, exposed to the contact of the user or other individuals are used.

Talvolta, a seguito di un 'anomalia nell 'impianto elettrico dell 'apparecchiatura (ad esempio per l'usura o per il rilascio di un conduttore) , queste parti metalliche possono essere messe accidentalmente in tensione . Sometimes, following an anomaly in the electrical system of the equipment (for example due to wear or the release of a conductor), these metal parts can be accidentally energized.

In queste condizioni , una persona che entra in contatto con tali superfici può essere investita dal passaqgio di una corrente elettrica che si scarica verso terra. Under these conditions, a person who comes into contact with such surfaces can be hit by the passage of an electric current which discharges to the ground.

La medesima situazione si può verificare in un 'apparecchiatura senza parti metalliche , ma danneggiata o parzialmente smontata, nella quale elementi conduttori dell 'impianto elettrico possono essere toccati direttamente . The same situation can occur in an appliance without metal parts, but damaged or partially disassembled, in which conductive elements of the electrical system can be touched directly.

Tali situazioni sono in genere definite come "contatti indiretti" . Such situations are generally referred to as "indirect contacts".

Per evitare tali eventi, gli impianti elettrici a norma di legge sono dotati in genere di un impianto di messa a terra e di un interruttore differenziale che , alla presenza di dispersioni , anche limitate e non pericolose per la salute , interrompe il flusso della corrente di rete verso la terra. To avoid such events, legally compliant electrical systems are generally equipped with an earthing system and a differential switch which, in the presence of leakages, even limited and not dangerous for health, interrupts the flow of the current. network to the earth.

Questo dispositivo, tuttavia, non è in grado d 'intervenire quando 1'apparecchiatura è collegata a un impianto privo di messa a terra o nel quale, pur essendo presente la linea di messa a terra, alcuni punti di presa sono isolati da quest 'ultima. This device, however, is not able to intervene when the equipment is connected to an ungrounded system or in which, although the grounding line is present, some outlet points are isolated from the latter. .

In altri casi invece, quando il valore della resistenza della messa a terra è troppo elevato, ad esempio a causa di un difetto o dell'usura di qualche parte della linea, tale interruttore differenziale può aqire in maniera meno efficace e permettere comunque il rilascio di una breve scarica verso l'utente. In other cases, however, when the value of the grounding resistance is too high, for example due to a defect or wear of some part of the line, this differential switch can work less effectively and still allow the release of a short download to the user.

Tali scariche, anche se non direttamente pericolose per la salute, possono tuttavia causare incidenti o infortuni dovuti, ad esempio, a cadute o altre situazioni di pericolo qenerate dalla scarica improvvisa e inaspettata. Such discharges, even if not directly dangerous to health, can nevertheless cause accidents or injuries due, for example, to falls or other dangerous situations caused by sudden and unexpected discharge.

In questo contesto, è scopo del presente trovato proporre un dispositivo di protezione di apparecchiature elettriche che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati. In this context, it is an object of the present invention to propose a protection device for electrical equipment which overcomes the aforementioned drawbacks of the known art.

E' quindi scopo del presente trovato proporre un dispositivo di protezione che interrompa 1'alimentazione all'interno dell 'apparecchiatura quando 1'impianto al quale è collegata è dotato di una messa a terra mal funzionante oppure ne è completamente sprovvisto. It is therefore an object of the present invention to propose a protection device which interrupts the power supply inside the apparatus when the system to which it is connected is equipped with a malfunctioning earth connection or is completely devoid of one.

Un altro scopo del presente trovato è di proporre un dispositivo di protezione che sia applicabile in maniera pratica e semplice anche ad apparecchiature elettriche già in commercio e/o in uso. Another object of the present invention is to propose a protection device which can be applied in a practical and simple manner also to electrical apparatuses already on the market and / or in use.

Ulteriore scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un dispositivo di protezione affidabile e poco costoso. A further object of the present invention is to provide a reliable and inexpensive protection device.

Questi scopi sono raggiunti da un dispositivo di protezione per apparecchiature elettriche atto a inibirne il funzionamento, interrompendone 1'alimentazione , guando sono collegate a un impianto senza messa a terra o con una messa a terra mal funzionante. These purposes are achieved by a protection device for electrical equipment capable of inhibiting their operation, interrupting their power supply, when they are connected to an ungrounded system or with a malfunctioning grounding.

Con il termine mal funzionante s'intende , ad esempio, una linea di messa a terra con un valore di resistenza troppo elevato che, in caso di contatto indiretto, non garantisce un 'adeguata sicurezza prima dell 'intervento dell 'interruttore differenziale . The term malfunctioning means, for example, a grounding line with a resistance value that is too high which, in the event of indirect contact, does not guarantee adequate safety before tripping of the differential switch.

Il dispositivo, secondo il trovato, comprende un relè con un interruttore pilotato da un elettromagnete. The device according to the invention comprises a relay with a switch driven by an electromagnet.

La bobina dell 'elettromagnete è interposta fra un primo ramo, collegabile a una linea di fase e un secondo ramo, collegabile alla linea di messa a terra. The coil of the electromagnet is interposed between a first branch, which can be connected to a phase line and a second branch, which can be connected to the earth line.

L 'interruttore , invece, è posto sulla suddetta linea di fase dell 'impianto per permettere o interrompere 1'alimentazione dell'apparecchiatura elettrica . The switch, on the other hand, is placed on the aforementioned phase line of the system to allow or interrupt the power supply of the electrical equipment.

Il dispositivo, preferibilmente , comprende inoltre almeno una prima resistenza, inserita su detto primo ramo, e un diodo, inserito sul secondo ramo, che impedisce il passaggio della corrente dalla fase verso la terra . The device preferably also comprises at least a first resistor, inserted on said first branch, and a diode, inserted on the second branch, which prevents the passage of current from the phase to earth.

Secondo il trovato, guando la linea di messa a terra non presenta anomalie, la differenza di potenziale fra la fase e la terra permette 1'eccitazione dell'elettromagnete che chiude 1'interruttore sulla linea di fase permettendo il passaggio della corrente verso 1'apparecchiatura elettrica. According to the invention, when the grounding line does not present anomalies, the potential difference between the phase and the ground allows the electromagnet to be excited, which closes the switch on the phase line, allowing the current to flow towards the apparatus. electric.

Al contrario, guando la linea di messa a terra presenta un valore di resistenza troppo elevato, ad esempio guando è danneggiata o usurata, la differenza di potenziale ai capi della bobina non è sufficiente per eccitare 1'elettromagnete. On the contrary, when the grounding line has a resistance value that is too high, for example when it is damaged or worn, the potential difference across the coil is not sufficient to excite the electromagnet.

In gueste condizioni 1'interruttore rimane aperto isolando 1'apparecchiatura elettrica a valle del dispositivo di protezione. In these conditions, the circuit-breaker remains open, isolating the electrical equipment downstream of the protection device.

La medesima situazione accade guando 1'impianto è sprovvisto di messa a terra, oppure guando guesta è interrotta nel punto di presa dove è collegata 1'apparecchiatura . The same situation occurs when the system is devoid of grounding, or when the fault is interrupted in the outlet point where the equipment is connected.

Preferibilmente, il valore della resistenza può essere compreso fra 2.000 Ohm e 10.000 Ohm. Preferably, the resistance value can be comprised between 2,000 Ohm and 10,000 Ohm.

Tale valore determina la sensibilità del dispositivo di protezione nei confronti d'impianti la cui messa a terra è più efficiente o meno efficiente, vale a dire con valori di resistenza ridotti o più elevati. This value determines the sensitivity of the protective device towards systems whose earthing is more efficient or less efficient, that is to say with reduced or higher resistance values.

Secondo un aspetto del trovato, un condensatore è posto fra detto primo ramo e detto secondo ramo allo scopo di stabilizzare la chiusura dell 'interruttore ed evitare aperture accidentali dovute a sbalzi della tensione della fase. According to an aspect of the invention, a capacitor is placed between said first branch and said second branch in order to stabilize the closing of the circuit breaker and to avoid accidental opening due to sudden changes in the phase voltage.

La capacità di tale condensatore è preferibilmente compresa fra 500 e 1.500 uF. The capacitance of this capacitor is preferably between 500 and 1,500 uF.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno maggiormente chiari dalla descrizione di un esempio di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un dispositivo di protezione per apparecchiature elettriche , come illustrato nelle figure allegate in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of a protection device for electrical equipment, as illustrated in the attached figures in which:

- la figura 1 mostra un dispositivo di protezione secondo il trovato; e Figure 1 shows a protection device according to the invention; And

- la figura 2 mostra il dispositivo di figura 1 associato a un 'apparecchiatura elettrica . Figure 2 shows the device of Figure 1 associated with an electrical appliance.

Con riferimento alle figure , con il numero 1 è indicato nel complesso un dispositivo di protezione da integrare o associare a un 'apparecchiatura elettrica per interromperne 1 'alimentazione guando la messa a terra dell 'impianto presenta delle anomalie. With reference to the figures, the number 1 generally indicates a protection device to be integrated or associated with an electrical apparatus in order to interrupt its power supply when the grounding of the system presents anomalies.

Il dispositivo, secondo il trovato, trova particolare efficacia di applicazione in apparecchiature elettriche provviste di parti o super fici esposte in metallo, o altri materiali conduttori , le guali, in caso di guasto o malfunzionamento dell'apparecchiatura, possono generare un contatto indiretto . The device according to the invention finds particular efficacy of application in electrical apparatuses provided with exposed parts or surfaces in metal, or other conductive materials, which, in case of failure or malfunction of the apparatus, can generate an indirect contact.

Il dispositivo, trova impiego sia su apparecchiature domestiche , quali ad esempio lavatrici , forni frigoriferi , alimentati generalmente con corrente monofase , sia su apparecchiature e macchinari industriali , alimentati con corrente sia monofase sia trifase . The device is used both on domestic appliances, such as washing machines, refrigeration ovens, generally powered with single-phase current, and on industrial equipment and machinery, powered by both single-phase and three-phase current.

Secondo il trovato il dispositivo di protezione 1 comprende un relè 10 che include un interruttore 11 pilotato da un elettromagnete 12. According to the invention, the protection device 1 comprises a relay 10 which includes a switch 11 piloted by an electromagnet 12.

Tale relè ha il compito di verificare la tensione fra la linea di messa a terra e un ramo collegato alla fase dell 'impianto . This relay has the task of verifying the voltage between the grounding line and a branch connected to the phase of the system.

Il rilevamento di tale tensione consente di verificare la presenza di anomalie o guasti nella messa a terra di un impianto del tipo a tre fili o, comunque, di inibire il funzionamento dell 'apparecchiatura con un impianto del tipo a due fili. The detection of this voltage makes it possible to verify the presence of anomalies or faults in the grounding of a three-wire type system or, in any case, to inhibit the operation of the equipment with a two-wire type system.

In caso di anomalia o mancanza di messa a terra il dispositivo di protezione interrompe 1'alimentazione a monte dell'apparecchiatura. In the event of an anomaly or lack of grounding, the protection device cuts off the power supply upstream of the equipment.

A tale scopo, l'interruttore 11, è inserito sulla linea di fase che alimenta 1'apparecchiatura e ne pilota quindi il funzionamento in base al valore di tale tensione rilevata . For this purpose, the switch 11 is inserted on the phase line which supplies the equipment and therefore controls its operation based on the value of this detected voltage.

La bobina dell'elettromagnete è guindi collegata, a un capo, a un primo ramo 13, collegabile alla linea di fase, e all'altro capo, a un secondo ramo 14 collegabile alla linea di messa a terra. The coil of the electromagnet is then connected, at one end, to a first branch 13, which can be connected to the phase line, and at the other end, to a second branch 14 which can be connected to the earth line.

Quando il dispositivo di protezione è integrato in un 'apparecchiatura elettrica, detto primo ramo e detto secondo ramo sono rispettivamente collegati ai conduttori di fase e messa a terra del cavo di alimentazione dell 'apparecchiatura . When the protection device is integrated in an electrical equipment, said first branch and said second branch are respectively connected to the phase and earth conductors of the power supply cable of the equipment.

Secondo il trovato, sul primo ramo 13, a monte della bobina dell 'elettromagnete , è inserita una resistenza R. According to the invention, on the first branch 13, upstream of the coil of the electromagnet, a resistance R is inserted.

Il valore di tale resistenza può variare preferibilmente fra 2.000 Ohm e 10.000 Ohm. Una resistenza di circa 5000 Ohm è idonea alla maggior parte delle apparecchiature elettriche domestiche alimentate in monofase . The value of this resistance can preferably vary between 2,000 Ohm and 10,000 Ohm. A resistance of about 5000 Ohm is suitable for most single-phase powered household electrical equipment.

Sul secondo ramo 14, invece, è inserito un diodo D che impedisce il passaggio della corrente dalla linea di fase verso la linea di messa a terra che, altrimenti , farebbe intervenire 1 'interruttore differenziale dell 'impianto . On the second branch 14, on the other hand, a diode D is inserted which prevents the passage of current from the phase line towards the earth line which, otherwise, would cause the differential switch of the system to intervene.

Secondo un modo di realizzazione preferito, un condensatore C è collegato al primo ramo 13 e al secondo ramo 14. According to a preferred embodiment, a capacitor C is connected to the first branch 13 and to the second branch 14.

La capacità del condensatore è preferibilmente compresa fra 500 uF e 1.500 uF. The capacitance of the capacitor is preferably between 500 uF and 1,500 uF.

La funzione del condensatore , come già accennato, è di mantenere 1 'interruttore chiuso in maniera stabile anche alla presenza di sbalzi di corrente , ad esempio dovuti all 'accensione di altre utenze elettriche collegate all 'impianto . The function of the capacitor, as already mentioned, is to keep the switch closed in a stable manner even in the presence of current surges, for example due to the switching on of other electrical users connected to the system.

Secondo il trovato, il dispositivo di protezione può essere integrato in un alloggiamento 15 nel quale sono posti il relè 10, la resistenza R, il diodo D, ed eventualmente il condensatore C. According to the invention, the protection device can be integrated in a housing 15 in which the relay 10, the resistor R, the diode D, and possibly the capacitor C are located.

Il corpo dell'alloggiamento 15 può essere provvisto di connettori per il collegamento alla linea di fase e di messa a terra. The housing body 15 can be provided with connectors for connection to the phase and grounding line.

In un 'altra variante, dei cavi possono sfociare fuori dall 'alloggiamento per il collegamento a tali linee. In another variant, cables can lead out of the housing for connection to these lines.

Un primo cavo in ingresso 17 comprende il primo ramo 13 e un secondo cavo 18 in ingresso comprende il secondo ramo 14. A first input cable 17 comprises the first branch 13 and a second input cable 18 comprises the second branch 14.

Due cavi 19 e 20 sono collegati ai contatti dell 'interruttore 11 per intercettare la linea di fase. Two cables 19 and 20 are connected to the contacts of the switch 11 to intercept the phase line.

Nella figura 2 è illustrato un esempio di applicazione del dispositivo di protezione 1 in un 'apparecchiatura elettrica 100 alimentata da un impianto monofase a tre fili . Figure 2 illustrates an example of application of the protection device 1 in an electrical apparatus 100 powered by a single-phase three-wire system.

L 'apparecchiatura è provvista di un cavo 101 di alimentazione con tre fili, una fase F, un neutro N e una messa a terra T. The equipment is provided with a power cable 101 with three wires, a phase F, a neutral N and a grounding T.

L 'utenza elettrica 103 è collegata al neutro N e alla fase F. The electrical consumer 103 is connected to neutral N and to phase F.

Un interruttore generale 102 è inserito sulla linea di fase F. A general switch 102 is inserted on the phase line F.

Il dispositivo di protezione può essere collegato all 'apparecchiatura nel modo che segue. The protective device can be connected to the equipment as follows.

Il primo ramo 13 del dispositivo, ad esempio il cavo 17 , è collegato, direttamente o indirettamente , al conduttore della fase F dell 'apparecchiatura elettrica . Preferibilmente , il nodo di collegamento è posto a valle dell 'interruttore generale 102. The first branch 13 of the device, for example the cable 17, is connected, directly or indirectly, to the conductor of phase F of the electrical equipment. Preferably, the connection node is located downstream of the main switch 102.

In questo modo, quando 1'apparecchiatura è spenta, il dispositivo di protezione non è alimentato inutilmente . In this way, when the equipment is off, the protection device is not powered unnecessarily.

Il secondo ramo 14, o il cavo 18, è collegato direttamente o indirettamente al conduttore della messa a terra T. The second branch 14, or wire 18, is connected directly or indirectly to the ground conductor T.

La linea di fase F, a valle del nodo di collegamento del primo ramo 13, è interrotta dall'interruttore 11 del relè 10. The phase line F, downstream of the connection node of the first branch 13, is interrupted by the switch 11 of the relay 10.

Il collegamento della linea di fase F con 1 'interruttore 11 avviene , ad esempio, su dei cavi di uscita 19 e 20, eventualmente provvisti di un connettore , un morsetto o simili. The connection of the phase line F to the switch 11 takes place, for example, on output cables 19 and 20, possibly provided with a connector, a terminal or the like.

In una variante , il dispositivo di protezione può comprendere un ulteriore interruttore manuale 21 collegato in parallelo con 1'interruttore 11 del relè 20. In a variant, the protection device can comprise a further manual switch 21 connected in parallel with the switch 11 of the relay 20.

Ad esempio, detto interruttore manuale può essere inserito sui cavi di uscita 19 e 20. For example, said manual switch can be inserted on the output cables 19 and 20.

Lo scopo di questo interruttore è di bypassare il dispositivo di protezione per poter utilizzare 1 'apparecchiatura elettrica collegata a un impianto senza messa a terra o in un impianto che presenta anomalie. The purpose of this switch is to bypass the protection device in order to be able to use the electrical equipment connected to an ungrounded installation or in a system with anomalies.

A tale scopo, 1'interruttore può essere provvisto di un sistema di sicurezza, ad esempio di una chiave di sicurezza, e/o di opportune segnalazioni atte a informare 1 'utente della potenziale situazione di rischio. For this purpose, the switch can be provided with a safety system, for example with a safety key, and / or with suitable signals able to inform the user of the potential risk situation.

Come apparirà chiaro, il dispositivo di protezione del trovato permette di mettere in sicurezza qualunque apparecchiatura elettrica potenzialmente soggetta al fenomeno del contatto indiretto . As will be clear, the protection device of the invention makes it possible to secure any electrical equipment potentially subject to the phenomenon of indirect contact.

L 'interruzione dell'alimentazione appena a valle dell 'interruttore , infatti, impedisce il verificarsi di scariche nel caso in cui la messa a terra non sia perfettamente funzionante e non permetta quindi un 'efficace azione dell'interruttore differenziale . The interruption of the power supply just downstream of the circuit-breaker, in fact, prevents the occurrence of discharges in the case in which the earthing is not perfectly functional and therefore does not allow an effective action of the differential circuit-breaker.

Grazie alla sua semplicità, il dispositivo può essere integrato in maniera pratica e veloce sia su apparecchiature già in commercio sia di nuova produzione , senza richiedere altre modifiche . Thanks to its simplicity, the device can be integrated in a practical and fast way both on equipment already on the market and on new production, without requiring other modifications.

Il dispositivo, inoltre , è affidabile ed economico da produrre . Furthermore, the device is reliable and economical to manufacture.

Il trovato è stato descritto a scopo illustrativo e non limitativo, secondo alcune forme preferite di attuazione . Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione e varianti , tutte ricadenti nell 'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono. The invention has been described for illustrative and non-limiting purposes, according to some preferred embodiments. The person skilled in the art will be able to find numerous other embodiments and variants, all falling within the scope of the protection of the following claims.

Claims

CLAIMS 1. Protective device (1) for electrical equipment, capable of cutting off the power supply to electrical equipment connected to an ungrounded or faulty grounded installation, comprising: a relay (10), with a switch (11) driven by an electromagnet (12), in which: The switch (10) is placed on a phase line (F), to allow the electrical equipment to be controlled; And the coil of the electromagnet (12) is interposed between a first branch (13) at the input, which can be connected to said phase line (F), and a second branch (14) at the input, which can be connected to a grounding line (T ); at least a first resistance (R) inserted on said first branch (13); And a diode (D) inserted on said second branch (14); in which case, when the grounding line of the system does not show anomalies, the voltage between the phase (F) and grounding (T) line allows the electromagnet (12) to be energized, which closes the switch (11) on the phase line (F) allowing the passage of the current towards the electrical equipment.

2. Protection device, according to claim 1, characterized in that the value of said resistance (R) is comprised between 2,000 Ohm and 10,000 Ohm.

3. Protection device, according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a capacitor (C) between said first branch (13) and said second branch (14).

4. Protection device, according to claim 3, characterized in that the capacitor (C) has a capacitance comprised between 500 uF and 1,500 uF.

5. Protection device, according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a manual switch (21) connected in parallel to the switch (11) of the relay (10).

6. Protection device, according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a housing (15) which contains at least the relay (10), the resistor (R), the diode (D) and possibly the capacitor (C) , in which said housing comprises a body provided with connectors or cables (17, 18, 19, 20) for connecting the first branch (13), the second branch (14) and the switch (11) -7. Electrical equipment (100) powered by a three-wire conductor, phase (F), neutral (N) and earth (T), and equipped with a general switch (102) on the phase line (F), characterized by the fact to comprise a protection device according to any one of the preceding claims, in which the first branch (13) is connected to a phase line (F) downstream of the main switch (102) and the switch (11) of the relay ( 10) is inserted on the phase line (F) downstream of the connection node of the first branch (13).