ITVR980073A1 - Rilevatore di temperatura associato ai morsetti di collegamento di apparecchiature elettriche modulari. - Google Patents
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Description
Descrizione dell ' invenzione avente per titolo :
" RILEVATORE DI TEMPERATURA ASSOCIATO AI MORSETTI D I COLLEGAMENTO DI APPARECCHIATURE ELETTRICHE MODULARI"
L ' invenzione riguarda un dispositivo di rilevamento di un innalzamento anomalo di temperatura ai morsetti di collegamento di apparecchiature elettriche disposte affiancate almeno su una fila di un quadro elettrico, ciascuna apparecchiatura comprendendo un contenitore in materiale isolante stampato a forma di parallelepipedo avente degli alveoli per il posizionamento dei morsetti di collegamento.
Le cause di un innalzamento anomalo di temperatura ai morsetti di apparecchiature elettriche possono essere dovute ad un serraggio insufficiente dei cavi sui morsetti di collegamento, oppure ad un sotto dimensionamento dei cavi in rapporto al calibro dell'apparecchiatura ed alla potenza degli apparecchi riceventi oppure ad un sotto dimensionamento del fusibile, oppure ad un guasto nel funzionamento interno dell'apparecchiatura. Un surriscaldamento anomalo può determinare una fusione locale del materiale plastico del contenitore, e la distruzione di quest'ultimo, con inoltre il rischio di incendi che si possono propagare a tutto l'involucro.
Il funzionamento delle classiche sonde per la rilevazione della temperatura portano all'integrazione della misura di temperatura sull'intera zona sensibile. Tali sonde sono incapaci di reagire al valore di cresta della temperatura, l'estensione dimensionale della quale è più piccola della zona sensibile della sonda.
E' inoltre noto utilizzare una rete di sonde unitarie aventi una zona sensibile più piccola della zona di innalzamento della temperatura da rilevare. La struttura di una tale sonda è tuttavia complessa ed è utilizzata nelle fotocamere termiche. Esistono anche delle sonde a cristalli liquidi LCD a cambiamento di colore in funzione della temperatura.
Tutti questi dispositivi sono costosi oppure non sono adatti alla sorveglianza locale ed a distanza di una soglia di temperatura critica di apparecchiature elettriche posizionate in un involucro.
Un primo obiettivo dell'invenzione consiste nell'utilizzare un rilevatore di temperatura semplice, affidabile, molto semplice da installare per sorvegliare su una fila di apparecchiature elettriche il superamento locale di una soglia di temperatura.
Un secondo obiettivo dell'invenzione consiste nell'utilizzare un rilevatore di temperatura di ingombro ridotto che consenta di localizzare con precisione il punto di surriscaldamento in una fila di apparecchiature elettriche. Il dispositivo di rilevazione secondo l'invenzione comprende:
una sonda termica a base di un materiale metallico a cambiamento di stato solido/liquido ripartito lungo la fila e che si trova in buon contatto termico con il contenitore in prossimità dei morsetti di collegamento,
e dei mezzi di collegamento della sonda termica ad un circuito di trattamento destinato a rilevare il cambiamento di stato del materiale metallico in caso di superamento di una soglia di temperatura predeterminata.
L'utilizzo di un filo fusibile come indicatore della soglia di temperatura ammissibile è una soluzione semplice e poco costosa. La continuità del filo fusibile lungo l'insieme dei morsetti di collegamento delle apparecchiature di una medesima fila consente una rilevazione in qualsiasi punto del suo percorso, ed in particolare nel punto caldo dell'anomalia.
La transizione solido/1iquido del filo fusibile consente di realizzare la rilevazione per rottura della continuità elettrica del filo, consentendo così di attivare un allarme e/o un relè di comando. La comparsa di un guasto causa quindi l'accensione di una spia sulla superficie anteriore dell'apparecchiatura oppure dell’involucro costituendo una segnalazione locale. E' anche possibile ottenere una segnalazione a distanza mediante un relè di comando.
Il relè di comando può, d'altra parte, determinare lo sganciamento di un interruttore a monte per la messa fuori tensione della fila di apparecchiature.
Secondo una caratteristica dell'invenzione, la sonda termica è costituita da un filo fusibile ricoperto da un nastro flessibile in materiale isolante adesivo. Il filo fusibile è realizzato in una lega a basso punto di fusione compreso tra 90°C e 150°C.
Il filo fusibile della sonda termica può essere costituito da un unico filo conformato ad anello che esegue una andata ed un ritorno lungo una medesima superficie laterale con una uscita disposta su uno stesso lato del nastro.
Inoltre, è possibile mettere in opera il filo fusibile della sonda termica con un ingresso ad una estremità, ed una uscita all'estremità opposta del nastro, l'anello del filo fusibile passando all'andata sui morsetti di ingresso disposti su uno dei lati della fila, ed al ritorno sui morsetti di uscita del lato opposto della fila.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il nastro di posizionamento del filo fusibile comprende una struttura a strati avente un film isolante autoadesivo, resistente alla temperatura, ed uno strato superficiale di film isolante traslucido in modo da imprigionare il filo fusibile all'interno della struttura a strati. Il film isolante di base comprende sulla sua faccia esterna una pellicola di protezione pelabile per proteggere la superficie autoadesiva.
L'interno della struttura a strati è eventualmente dotato di elementi intercalari di separazione destinati a creare degli spazi liberi intermedi che evitano qualsiasi rischio di saldatura tra il filo di andata ed il filo di ritorno al momento della fusione del filo fusibile.
Altri vantaggi e caratteristiche risulteranno più evidenti alla luce della descrizione che segue di una forma di realizzazione dell'invenzione, fornita a titolo di esempio non limitativo e rappresentata nei disegni annessi nei quali:
la figura 1 è una vista schematica in prospettiva di una fila di apparecchiature elettriche dotate di rilevatore di temperatura secondo l'invenzione;
la figura 2 mostra una vista in pianta del rilevatore di temperatura di figura 1;
la figura 3 rappresenta una vista identica di figura 1 con una differente disposizione del rilevatore di temperatura;
la figura 4 è una vista identica a quella di figura 2 con il rilevatore di figura 3;
la figura 5 rappresenta il modo di collegamento tra la sonda ed il circuito di trattamento con la prima disposizione del rilevatore di temperatura;
la figura 6 rappresenta il modo di collegamento tra la sonda ed il circuito di trattamento con la seconda disposizione del rilevatore di temperatura;
la figura 7 mostra una vista in sezione in scala ingrandita di un nastro di filo fusibile che costituisce il rilevatore della figura 1.
Con riferimento alle figure 1 e 2, una fila di apparecchiature elettriche 10 modulari è disposta in un quadro elettrico di distribuzione. Le apparecchiature 10 possono essere costituite da degli interruttori, degli interruttori differenziali, dei contattori, dei teleruttori, dei porta fusibili, ecc ., aventi ciascuna un contenitore in materiale isolante stampato a forma di parallelepipedo. I vari contenitori sono accostati gli uni agli altri sulle facce laterali maggiori, mentre i morsetti di collegamento di ingresso 12 e di uscita 14 sono ripartiti lungo la direzione longitudinale della fila essendo disposti sulle facce laterali minori opposte.
I morsetti di collegamento 12, 14 comprendono ciascuno una gabbia a vite di serraggio, i cavi essendo introdotti nelle gabbie attraverso dei fori disposti nelle superfici laterali minori opposte delle apparecchiature. A ciascun calibro corrisponde un cavo predeterminato ed è indispensabile avvitare a sufficienza la vite di serraggio per ottenere un collegamento elettrico affidabile.
Un serraggio insufficiente, una disfunzione dell'apparecchiatura, oppure un sotto dimensionamento del cavo può provocare un innalzamento anomalo della temperatura sul morsetto di collegamento corrispondente. La rilevazione di una tale anomalia è garantita per mezzo di una sonda termica ripartita 18, costituita da un materiale metallico a cambiamento di stato solido/liquido quando la soglia di temperatura autorizzata è superata. La sonda termica 18 è costituita, a titolo di esempio, da un filo fusibile 20 ricoperto da un nastro 22 flessibile isolante ed adesivo, destinato ad essere incollato di piatto sulle facce laterali minori superiori dei morsetti di ingresso 12, ed al di sotto dei fori di introduzione dei cavi. Il filo fusibile 20 è un unico filo sottile di qualche decimo di millimetro, realizzato in una lega a basso punto di fusione (tra 90°C e 150°C) che costituisce un anello che esegue una andata ed un ritorno lungo la fila, con una uscita 24 situata da uno stesso lato del nastro 23 all'inizio della fila.
Nelle figure 3 e 4, il filo fusibile 20A della sonda termica 18A possiede un ingresso 26 da un lato, e l'uscita 28 dall'altro lato del nastro 22A. L'anello del filo fusibile 20A passa quindi all'andata sui morsetti d'ingresso 12 disposti sulle facce laterali superiori dei contenitori, ed al ritorno sui morsetti dì uscita 14 del lato inferiore delle apparecchiature.
Qualsiasi superamento locale di temperatura oltre la soglia prevista comporterà per conduzione termica la fusione del filo fusibile 20 oppure 20A, e la rottura della continuità elettrica dell'anello d'origine. La precisione della rilevazione della soglia è definita dalla composizione della lega, e può essere scelta in una ampia gamma di temperatura con una precisione dell'ordine del grado. Delle leghe binarie, ternarie o quaternarie a base di piombo, stagno, bismuto, cadmio ed indio consentono di realizzare agevolmente questa funzione, ad esempio
51,2% di stagno, 30,6% di piombo e 18,2% di calcio: fusione a 145°C;
- 41,6% di stagno, 57,4% di bismuto, 1% di piombo: fusione a 134°C;
55,5% di bismuto, 44,5% di piombo: fusione a 124°C;
52% di indio, 48% di stagno: fusione a 118°C.
Il filo fusibile 20, 20A è collegato elettricamente ad un circuito di trattamento 30 destinato a rilevare la rottura della continuità dell'anello metallico. La rottura del filo fusibile in caso di superamento della soglia di temperatura determina l'azionamento di un dispositivo di allarme 32 che comprende a titolo di esempio un relè di comando ed una spia di segnalazione.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il filo fusibile 20, 20A della sonda termica 18, 18A è collegato al circuito di trattamento 30 per mezzo di un cavo bifilare 44. Il cavo 44 è collegato al circuito di trattamento tramite dei morsetti di collegamento a vite oppure per mezzo di connettori inseribili 42. Il cavo 44 è collegato elettricamente alla sonda per saldatura, oppure per pinzatura, e sovrastampato in modo da evitare gli sforzi meccanici nelle zone di collegamento. E' anche possibile collegare la sonda al cavo di collegamento mediante un micro connettore 46 al fine di facilitare la sua installazione e la sua sostituzione, ed al fine di limitare gli sforzi di trazione che possono essere trasmessi alla sonda .
Per rendere l'installazione della sonda ancora più semplice, il nastro 22, 22A all'interno del quale è inserito il filo fusibile 20, 20A potrà essere tagliato alla lunghezza utile in funzione della larghezza dell'involucro e del numero di apparecchiature da sorvegliare. Il collegamento al cavo verso il circuito di trattamento 30 è quindi realizzato sul posto da un connettore rapido a perforazione di isolante 46.
In figura 5, il nastro 22 che comprende il filo fusibile 20 a basso punto di fusione è costituito da una struttura a strati comprendente un film isolante 34 di base resistente alla temperatura, ad esempio in poliammide, ricoperto sulla sua faccia esterna adesiva con una pellicola di protezione 36 pelabile. La superficie superiore del film 34 serve da supporto ai tronconi di andata e ritorno del filo fusibile 20, tra i quali si trovano degli elementi intercalari 38 di separazione destinati a formare degli spazi liberi intermedi. Uno strato superficiale 40 di film isolante traslucido ricopre l'insieme per imprigionare il film fusibile 20 all'interno della struttura a strati.
Al momento della fusione del filo fusibile, il metallo del filo può inserirsi negli spazi liberi in modo da evitare qualsiasi rischio di saldatura tra il filo di andata ed il filo di ritorno. La trasparenza dello strato superficiale 40 consente di individuare facilmente il punto della rottura, e quindi su quale apparecchiatura esiste un riscaldamento pericoloso.
L'individuazione del surriscaldamento dell'apparecchiatura in anomalia può anche essere operata per mezzo di una vernice termosensibile, la quale cambia colore nel punto di fusione del filo. Un tale dispositivo serve vantaggiosamente quale indicatore di mantenimento per controllare il serraggio dei morsetti.
L'azionamento di un allarme può ovviamente essere combinato con l'emissione di un ordine di sganciamento a distanza che provoca la messa fuori tensione della fila di apparecchiature. Lo sganciamento può intervenire su un interruttore disposto a monte della fila oppure per mezzo di uno sganciatore ausiliario MX disposto nella fila.
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI 1 Dispositivo di rilevazione di un innalzamento anomalo di temperatura sui morsetti di collegamento di apparecchiature elettriche disposte affiancate in almeno una fila di un quadro elettrico, ciascuna apparecchiatura comprendendo un contenitore in materiale isolante stampato a forma di parallelepipedo avente degli alveoli di alloggiamento dei morsetti di collegamento, caratterizzato dal fatto che esso comprende: una sonda termica (18, 18A) a base di un materiale metallico a cambiamento di stato solido/liquido ripartito lungo la fila e che risulta in buon contatto termico con il contenitore in prossimità dei morsetti di collegamento (12, 14), e dei mezzi di collegamento della sonda termica (18, 18A) ad un circuito di trattamento (30) destinato a rilevare il cambiamento di stato del materiale metallico in caso di superamento di una soglia di temperatura predeterminata.
- 2 Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la sonda termica (18, 18A) è costituita da un filo fusibile (20, 20A) ricoperto da un nastro (22, 22A) flessibile in materiale isolante adesivo.
- 3 Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il filo fusibile (20, 20A) è realizzato in una lega a basso punto di fusione compreso tra 90°C e 150°C.
- 4 . Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il filo fusibile (20) della sonda termica (18) è un filo unico conformato ad anello che realizza una andata ed un ritorno lungo una medesima superficie laterale con una uscita (24) disposta da uno stesso lato del nastro (22).
- 5 . Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il filo fusibile (20A) della sonda termica (18A) possiede un ingresso (26) ad una estremità, ed una uscita (28) all'estremità opposta del nastro (22A), l'anello del filo fusibile (20A) passando all'andata sui morsetti di ingresso (12) disposti su uno dei lati della fila, ed al ritorno sui morsetti di uscita (14) del lato opposto della fila.
- 6 . Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il nastro (22) di posizionamento del filo fusibile (20) comprende una struttura a strati avente un film isolante (34) di base autoadesivo resistente alla temperatura, ed uno strato superficiale (40) di film isolante traslucido in modo da imprigionare il filo fusibile 20 all'interno della struttura a strati.
- Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il film isolante (34) di base comprende sulla sua faccia esterna una pellicola di protezione (36) pelabile che protegge la superficie autoadesiva.
- 8 . Dispositivo di rilevazione secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che l'interno della struttura a strati è dotato di elementi intercalari (38) di separazione destinati a creare degli spazi liberi intermedi, evitando qualsiasi rischio di saldatura tra il filo di andata ed il filo di ritorno al momento della fusione del filo fusibile.
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