MX2008003024A

MX2008003024A - Dispositivo de distribucion electrica que incluye proteccion para condiciones de sobre-calentamiento.

Info

Publication number: MX2008003024A
Application number: MX2008003024A
Authority: MX
Inventors: John J Shea
Original assignee: Eaton Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2008-03-24
Also published as: CN101253658A; BRPI0616513A2; WO2007026210A1; AU2006286280A1; US7400225B2; US20070046418A1; ZA200802713B; AU2006286280B2; CA2616549C; CA2616549A1

Abstract

Un dispositivo de distribucion electrica que incluye una terminal para proveer una conexion a un primer conductor, un mecanismo de resorte que tiene un primer extremo que esta conectado electricamente a la terminal, y un segundo conductor conectado electricamente a uno o mas componentes internos del dispositivo. El mecanismo de resorte tiene una primera condicion y una segunda condicion. En la primera condicion, el segundo extremo esta conectado electricamente al segundo conductor por medio de soldadura. Cuando se derrite la soldadura, el mecanismo de resorte se mueve desde la segunda condicion en la cual el segundo extremo no esta ya conectado electricamente al segundo conductor, con ello protegiendo los componentes internos contra la condicion de falla que lleva al sobre-calentamiento. Un indicador de condicion puede tambien ser provisto para indicar una condicion de falla.

Description

DISPOSITIVO DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA QUE INCLUYE PROTECCIÓN PARA CONDICIONES DE SOBRE-CALENTAMIENTO Antecedentes de la Invención 1. Campo de la Invención La invención se refiere a dispositivos de distribución eléctrica y, de manera mas particular, dispositivos de distribu-ción eléctrica tales como, por ejemplo, tomas de receptáculo, dispositivos de cableado, interruptores de energía de pared, luz u otros, bases de lámpara, cajas de toma de cable de extensión, o cajas de unión de cables, teniendo un arreglo para proteger contra condiciones de sobre-calentamiento. 2. Descripción de la Estado de la Técnica Las conexiones eléctricas, especialmente donde se terminan los alambres (v.gr., en tomas, interruptores u otros dispositivos de distribución eléctrica) , son susceptibles a condiciones de sobre-calentamiento que pueden ocasionar un incendio potencialmente. Las condiciones de sobre-calentamiento pueden ser ocasionadas por diversas condiciones, tales como una conexión suelta, dañada o degradada entre un conductor eléctrico y una terminal. Una conexión suelta, dañada o degradada en y por sí misma puede no ser un peligro, pero se sabe que tales conexiones pueden ocasionar arcos cuando está fluyendo la corriente y/o ocasionar corrosión del conductor eléctrico. La formación de arco y/o la corrosión pueden llevar a problemas que dan como resultado condiciones de sobre-calentamiento, tales como un contacto vivo. Un contacto vivo es una conexión de alta resistencia que puede formarse en la interfaz de, por ejemplo, un alambre de cobre y una terminal de tornillo de, por ejemplo, un receptáculo. La conexión de alta resistencia da como resultado una acumulación de óxido de cobre que se produce durante la formación de arco y/o la corrosión en la interfaz. Durante una falla de contacto vivo en, por ejemplo, un receptáculo, el alambre de cobre alcanza un valor de temperatura viva al llegar al cual tiempo el alambre parece como una bobina de calentador eléctrico. Primero, el aislamiento del alambre se derrite en la terminal . El derretido avanza entonces lentamente, lejos de la terminal, hacia otros alambres en la caja de toma de receptáculo. El derretido y la descomposición del aislamiento plástico del alambre y la toma pueden producir gases capaces de encenderse (v.gr., hidrógeno, metano, etano, etileno, o acetileno) , que pueden encender mediante un arco. También pueden encender plásticos y materiales circundantes (madera, paneles de pared, etc.) únicamente a partir de la alta temperatura producida por la conexión viva. A mayor abundamiento, la corriente que fluye tanto durante como después de la formación de un contacto vivo es típicamente normal, pues la caída de voltaje a través de un contacto vivo, dependiendo de la corriente, puede variar de 2 a Vrms, el nivel de voltaje superior ocurriendo a los menores niveles de corriente. La existencia de un contacto vivo, por tanto, no es detectable de manera confiable por un dispositivo protector de corriente convencional, corriente arriba (v.gr., un disyuntor de circuito o fusible convencional) . De esta manera es deseable poder detectar contactos vivos u otras condiciones que llevan a condiciones de sobrecalentamiento e interrumpir la corriente antes de que la falla avance a una condición peligrosa. Compendio de la Invención La presente invención se refiere a un dispositivo de distribución eléctrica que incluye una terminal, tal como un tornillo, para proveer una conexión eléctrica a un primer conductor, un mecanismo de resorte, tal como un pedazo de alambre de cobre u otro metal, teniendo un primer extremo que está conectado eléctricamente a la terminal y un segundo conductor conectado eléctricamente a uno o mas componentes internos del dispositivo de distribución eléctrica. El mecanismo de resorte tiene una primera condición y una segunda condición. En la primera condición, el segundo extremo del mecanismo de resorte está conectado eléctricamente al segundo conductor mediante soldadura. Cuando se hace que derrita la soldadura, tal como estando expuesta a condiciones de sobre-calentamiento (v.gr., de un contacto vivo o formación de arcos en serie en la terminal) que exceden del punto de fusión de la soldadura, el mecanismo de resorte se mueve de la primera a la segunda condición. En la segunda condición, el segundo extremo del mecanismo de resorte ya no está conectado eléctricamente al segundo conductor, con ello protegiendo los componentes internos de la condición de falla que lleva al sobre-calentamiento. Este mecanismo de resorte de preferencia estaría presente en todas las trayectorias de conductores de línea y neutros. En el ejemplo de la toma de pared, habría cuatro mecanismos de resorte pues hay dos receptáculos de clavija presentes. El dispositivo de distribución eléctrica puede incluir además un indicador de condición para indicar que ha ocurrido una condición de falla. El indicador de condición está acoplado operativamente al segundo extremo del mecanismo de resorte. El indicador de condición es hecho moverse a una condición indicado-ra de falla cuando el mecanismo de resorte se mueve de la primera a la segunda condición. De preferencia, el indicador de condición incluye un elemento indicador, tal como un elemento deslizante provisto en un canal, acoplado operativamente al segundo extremo del mecanismo de resorte que es movible desde una primera a una segunda posición, donde la segunda posición indica una condición de falla. El indicador de condición puede incluir una ventana a través de la cual es visible el elemento indicador cuando está en la segunda posición. Breve Descripción de los Dibujos Una plena comprensión de la invención puede ser lograda a partir de la siguiente descripción de las formas de realización preferidas, cuando se lee en conjunción con los dibujos acompañantes, en los cuales: la figura 1 es una vista frontal en alzado de un receptáculo que incluye un arreglo para proteger contra condiciones de sobre-calentamiento, tales como las ocasionadas por contactos vivos, de acuerdo con la presente invención; las figuras 2 y 3 son ilustraciones esquemáticas del arreglo para proteger el receptáculo de condiciones de sobre-calentamiento que forman parte del receptáculo de la figura 1 ; la figura 4 es una vista frontal en alzado de un receptáculo que tiene un indicador de condición de acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención; y las figuras 5 y 6 son representaciones esquemáticas que muestran la operación del indicador de condición de la figura 4. Descripción de las Formas de Realización Preferidas La figura 1 es una vista frontal en alzado de un receptáculo 5 que incluye un arreglo para proteger contra condiciones de sobre-calentamiento, tales como las que pueden ser ocasionadas por un contacto vivo o formación de arcos en serie, de acuerdo con la presente invención. Como se apreciará, el receptáculo 5 incluye muchos componentes de los receptáculos comunes del estado de la técnica. Por ejemplo, el receptáculo 5 incluye un cuerpo 10 que consiste en un moldeo de dos piezas hecho de material aislante termoplástico. El receptáculo 5 incluye una placa de montaje en tierra 15 convencional para montar el receptáculo 5 en una caja de toma 20 convencional y dos tomas de receptáculo 25 y 30 convencionales. El receptáculo 5 incluye dos tornillos 35 y 40 para conectar eléctricamente una línea de energía, tal como alambre de línea 45, y dos tornillos 50 y 55 para conectar eléctricamente una línea de neutro, tal como el alambre neutro 60 de una fuente de energía de corriente alterna, 120 voltios, convencional. Una perforación de montaje roscada 65 está adaptada para recibir un sujetador, tal como un tornillo, que se recibe a través de una apertura de montaje de una placa de cubierta (no mostrada) a fin de sujetar la placa de cubierta al receptáculo 5. El receptáculo 5 incluye además un tornillo 70 para conectarse eléctricamente a una línea de tierra 75, que aterriza la placa de montaje en tierra 15. Aunque los tornillos 35, 40, 50, 55 y 70 son mostrados, puede emplearse cualquier conexión o terminal adecuada (v.gr., sin limitación, terminales de compresión) . Las figuras 2 y 3 son ilustraciones esquemáticas de un arreglo para proteger el receptáculo 5 de condiciones de sobre-calentamiento, tales como las que pueden ser ocasionadas por un contacto vivo o formación de arcos en serie, de acuerdo con la presente invención. Como se observa en la figura 2, un mecanismo de resorte conductor 80, tal como un pedazo de metal de resorte (v.gr., cobre de resorte) u otro material conductor adecuado, es unido al tornillo 40 en una manera tal que el mecanismo de resorte 80 esté conectado eléctricamente al alambre de línea 45 en un primer extremo del mecanismo de resorte 80. Un segundo extremo 90 del mecanismo de resorte 80 está conectado eléctrica y físicamente al conductor 95 mediante soldadura 100. El conductor 95 lleva a los componentes internos del receptáculo 5. Como se sabe, la soldadura 100 tendrá una temperatura de fusión particular, dependiendo del tipo específico de soldadura usado para la soldadura 100. El uso del tornillo 40 en las figuras 2 y 3 pretender ser ejemplar únicamente, y se apreciará que el arreglo de la presente invención también puede ser usado con cualquier combinación de los tornillos 35, 40, 50 y 55 (y el cableado asociado, tal como el alambre de neutro 60) , u otras terminales adecuadas. En la forma de realización preferida, el arreglo de las figuras 2 y 3 es usado con cada uno de los tornillos 35, 40, 50 y 55 (y el cableado asociado) . Bajo condiciones normales de operación, el arreglo aparece como se muestra en la figura 2, tal que el cableado de línea 45 esté conectado eléctricamente al conductor 95 (mediante la soldadura 100) y, por tanto a los componentes internos del receptáculo 5. El mecanismo de resorte 80, siendo hecho de un material conductor, conducirá calor. De esta manera, cuando se torna elevada la temperatura en o cerca de la unión del tornillo 40, el cableado de línea 45 y el primer extremo 85 del mecanismo de resorte 80, tal como durante condiciones de sobre-calentamien-to ocasionadas, por ejemplo, por un contacto vivo o formación de arcos en serie, el calor que es generado será conducido por el mecanismo de resorte 80 al segundo extremo 90 del mecanismo de resorte 80. Cuando la temperatura en el segundo extremo 90 del mecanismo de resorte 80 es suficientemente alta, es decir está sobre el punto de fusión de la soldadura 100, la soldadura 100 se derretirá, con ello ocasionando que el mecanismo de resorte 80, y en particular su segundo extremo 90, se mueva lejos del conductor 95 bajo la tensión de resorte, como se muestra en la figura 3. Como resultado, la conexión eléctrica entre el segundo extremo 90 del mecanismo de resorte 80 (y de esta manera el cableado de línea 45) y el conductor 95 será rota, con ello aislando los componentes internos del receptáculo 5 y protegiéndolos de las condiciones de sobre-calentamiento. Como se señaló antes, el punto de fusión particular de la soldadura 100 dependerá de la soldadura particular que se escoja. En adición, el tiempo entre el inicio de una condición de sobre-calentamiento, v.gr., el inicio de un contacto vivo, y la apertura de la conexión del segundo extremo 90 del mecanismo 80 y el conductor 95 dependerá del punto de fusión particular de la soldadura 100. De esta manera, ese periodo de tiempo puede ser controlado, para una corriente dada, por el tipo de soldadura que es escogido para la soldadura 100. A menor el punto de fusión de la soldadura escogida para la soldadura 100, mas sensible será a una elevación de temperatura y mas rápidamente se derretirá después del inicio de la condición de sobre-calenta- miento, dando como resultado la separación del segundo extremo 90 del mecanismo de resorte 80 y el conductor 95. Como se apreciará, debe tenerse cuidado en seleccionar una soldadura para la soldadura 100, pues un punto de fusión demasiado bajo hará que se derrita la soldadura (y por tanto permite que el segundo extremo 90 del mecanismo de resorte 80 se separe del conductor 95) como resultado del calor generado bajo condiciones normales de operación, particularmente en aplicaciones que tienen altas condiciones ambientales. Varias soldaduras a base de plomo comercialmente disponibles pueden ser usadas para la soldadura 100 y sus correspondientes puntos de fusión son mostrados en la Tabla 1 siguiente .

A la luz de la nueva reglamentación ambiental, puede ser deseable o necesario usar una soldadura libre de plomo para la soldadura 100. Varias soldaduras libres de plomo, comercialmente disponibles, que pueden usarse para la soldadura 100 y sus puntos de fusión correspondientes son mostrados en la Tabla 2 mas adelante .

La figura 4 es una vista frontal en alzado de un receptáculo 105 que tiene un indicador de condición 110 de acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención. El receptáculo 105 es similar al receptáculo 5 mostrado en la figura 1 e incluye al menos una terminal de línea (v.gr., el tornillo 40) y una terminal de neutro (v.gr., el tornillo 50) , cada uno de los cuales es provisto con un arreglo como se muestra en las figuras 2 y 3 (no mostrados en la figura 4) . El indicador de condición 110 es capaz de indicar si existe una condición de falla de línea o de neutro dentro del receptáculo 105 como resultado de la separación del segundo extremo 90 del mecanismo de resorte 80 y el conductor 95 para una terminal particular (terminal de línea o de neutro) . El indicador de condición 110 incluye elementos deslizantes 115A y 115B que están montados de manera deslizable dentro de un canal 120 provisto en la cara frontal del receptáculo 105. El indicador de condición 110 incluye además una ventana 125, de preferencia hecha de material de color, transparente o translúcido, tal como un plástico de color (v.gr., rojo) . El canal puede ser cubierto de modo que los elementos deslizantes 115A y 115B no sean visibles salvo a través de la ventana 125, como se describe mas adelante. Como se observa en la figura 4, el elemento deslizante 115A es provisto con la letra "L" en él, para indicar carga ("load" en idioma inglés). El elemento deslizante 115A está acoplado, tal como mediante un mecanismo de barra o palanca, con el mecanismo de resorte 80 unido a la terminal de carga del receptáculo 105 de modo que, cuando se hace que el mecanismo de resorte 80 se separe del conductor asociado 95, a su vez hará que el elemento deslizante 115A se mueva a la derecha como se muestra en la figura 5 y dentro de la ventana 125. La presencia del elemento deslizante 115A dentro de la ventana 125 indicará que ha ocurrido una falla de carga. De manera similar, el elemento deslizante 115B es provisto con la letra "N" en él para indicar neutro. El elemento deslizante 115B es acoplado, tal como mediante un mecanismo de barra o palanca, con el mecanismo de resorte 80 unido a la terminal neutra del receptáculo 105 de modo que, cuando se hace que el mecanismo de resorte 80 se separe del conductor 95 asociado, a su vez haga que el elemento deslizante 115B se mueva a la izquierda, como se muestra en la figura 6, y dentro de la ventana 125. La presencia del elemento deslizante 115B dentro de la ventana 125 indicará que ha ocurrido una falla de neutro. Aunque se han descrito en detalle formas de realización específicas de la invención, se apreciará por parte de los técnicos en la materia que pueden desarrollarse diversas modificaciones y alternativas a esos detalles a la luz de las enseñanzas globales de la divulgación. Por ejemplo, aunque el arreglo mostrado en las figuras 2 y 3 es descrito con relación al receptáculo 5, puede usarse en las terminales de otros dispositivos de distribución eléctrica, tales como, por ejemplo, tomas de receptáculo, dispositivos de cableado, interruptores de energía de pared, de luz u otros, bases de lámpara, caras de toma de cable de extensión, o cajas de unión de alambres o cables. En consecuencia, se pretende que los arreglos particulares divulgados sean únicamente ilustrativos y no limitativos del ámbito de la invención, al que debe darse toda la amplitud de las reivindicaciones anexas y cualquiera y todos sus equivalentes.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo de distribución eléctrica (5), que comprende : una terminal (35, 40, 50, 55) para proveer conexión eléctrica a un primer conductor (45, 60) ; un mecanismo de resorte (80) que tiene un primer extremo (85) y un segundo extremo (90) , dicho primer extremo estando conectado eléctricamente a dicha terminal (35, 40, 50, 55) ; y un segundo conductor (95) conectado eléctricamente a uno o mas componentes internos del dispositivo de distribución eléctrica (5) ; donde dicho mecanismo de resorte (80) tiene una primera condición y una segunda condición, donde en dicha primera condición dicho segundo extremo (90) de dicho mecanismo de resorte (80) está conectado eléctricamente a dicho segundo conductor (95) mediante soldadura (100) , donde dicho mecanismo de resorte (80) se mueve de dicha primera condición a dicha segunda condición cuando dicha soldadura (100) es hecha derretir, y donde en dicha segunda condición dicho segundo extremo (90) de dicho mecanismo de resorte (80) no está conectado eléctricamente a dicho segundo conductor (95) .
2. El dispositivo de distribución eléctrica (5) de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha terminal (35, 40, 50, 55) es un tornillo.
3. El dispositivo de distribución eléctrica (5) de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho mecanismo de resorte (80) es un pedazo de metal de resorte.
4. El dispositivo de distribución eléctrica (5) de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha soldadura (100) es una soldadura a base de plomo.
5. El dispositivo de distribución eléctrica (5) de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha soldadura (100) es una soldadura libre de plomo.
6. El dispositivo de distribución eléctrica (5) de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha terminal (35, 40, 50, 55) es una terminal de carga.
7. El dispositivo de distribución eléctrica (5) de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicha terminal (35, 40, 50, 55) es una terminal de neutro.
8. Un dispositivo de distribución eléctrica (105) , que comprende : una terminal (35, 40, 50, 55) para proveer una conexión eléctrica a un primer conductor (45, 60) ; un mecanismo de resorte (80) que tiene un primer extremo (85) y un segundo extremo (90) , dicho primer extremo estando conectado eléctricamente a dicha terminal (35, 40, 50, 55) ; un segundo conductor (95) conectado eléctricamente a uno o mas componentes internos del dispositivo de distribución eléctrica (105) ; y un indicador de condición (110) acoplado operativamente a dicho segundo extremo (90) de dicho mecanismo de resorte (80) ; donde dicho mecanismo de resorte (80) tiene una primera condición y una segunda condición, donde en dicha primera condición dicho segundo extremo (90) de dicho mecanismo de resorte (80) está conectado eléctricamente a dicho segundo conductor (95) por medio de soldadura (100), donde dicho mecanismo de resorte (80) se mueve de dicha primera condición a dicha segunda condición cuando se hace que se derrita dicha soldadura (100), donde en dicha segunda condición dicho segundo extremo (90) de dicho mecanismo de resorte (80) no está conectado eléctricamente a dicho segundo conductor (95), y donde dicho indicador de condición (110) es hecho moverse a una condición indicadora de falla cuando dicho mecanismo de resorte (80) se mueve de dicha primera condición a dicha segunda condición.
9. El dispositivo de distribución eléctrica de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicho indicador de condición (110) incluye un elemento indicador (115A, 115B) , dicho elemento indicador (115A, 115B) estando acoplado operativamente a dicho segundo extremo (90) de dicho mecanismo de resorte (80) , dicho elemento indicador (115A, 115B) siendo movible de una primera a una segunda posición, dicha segunda posición indicando una condición de falla.
10. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 9, donde dicho indicador de condición (110) incluye una ventana (125), dicho elemento indicador (115A, 115B) siendo visible a través de dicha ventana (125) en dicha segunda posición.
11. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 9, donde dicho indicador de condición (110) incluye un canal (120), donde dicho elemento indicador (115A, 115B) es un elemento deslizante que es capaz de deslizar dentro de dicho canal (120) , y donde dicho elemento indicador (115A, 115B) se mueve de dicha primera posición a dicha segunda posición deslizando dentro de dicho canal (120) .
12. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 11, donde dicho indicador de condición (110) incluye una ventana (125), dicho elemento indicador (115A, 115B) es visible a través de dicha ventana (125) en dicha segunda posición.
13. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 10, donde dicho elemento indicador (115A, 115B) incluye una de las letras "L" y "N" en él.
14. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha terminal (35, 40, 50, 55) es un tornillo) .
15. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicho mecanismo de resorte (80) es un pedazo de metal de resorte.
16. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha soldadura (100) es una soldadura a base de plomo.
17. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha soldadura libre de plomo .
18. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha terminal (35, 40, 50, 55) es una terminal de carga.
19. El dispositivo de distribución eléctrica (105) de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha terminal (35, 40, 50, 55) es una terminal de neutro.