MX2008008859A - Aparato y metodo para la interrupcion de corriente de falla. - Google Patents

Abstract

Un método para la interrupción de corriente para interrumpir un flujo de corriente que incluye; proporcionar un controlador 16 para determinar la presencia de una corriente predeterminada en el circuito, el valor de corriente predeterminado se almacena en el controlado 16; proporcionar un interruptor 20 de circuito que comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión; un transformador 22 de corriente para proporcionar una salida proporcional a la corriente predeterminada en el circuito; un interruptor 23 para interrumpir el flujo de corriente en el circuito; una entrada de control para recibir una señal operativa por el mecanismo de desconexión; y conectores distal y proximal que conectan el interruptor 20 de circuito con una fuente y un circuito, respectivamente; determinar, por el controlador 16, la presencia de una corriente en el circuito; recibir una señal de de conexión en el interruptor 20 de circuito desde el controlador 16 e interrumpir el flujo de corriente en el circuito, cuando la corriente en el circuito se determina por el controlador 16 para ser la corriente predeterminada.

Description

APARATO Y MÉTODO PARA LA INTERRUPCIÓN DE CORRIENTE DE FALLA Campo de la Invención La presente invención se relaciona con sistemas eléctricos de corriente alterna (AC) . Más en particular, la presente invención se relaciona con interrupciones de corriente de falla y con sus métodos.

Antecedentes de la Invención Los sistemas eléctricos en aplicaciones residenciales, comerciales e industriales usualmente incluyen un tablero de panel para recibir la energía eléctrica desde una fuente de utilidad. La energía se conduce a través del tablero del panel a uno o más interruptores de corriente , tal como sin limitar, interruptores de circuito, unidades de desconexión y otros. La energ ía se distribuye a una ramificación designada, en donde cada ramificación suministra una o más cargas con la energ ía. Cada una de las ramificaciones inicia en un interruptor de corriente. Los interruptores de corriente están adaptados para interrumpir la corriente a la ramificación particular bajo ciertas condiciones de energía , cuando la ramificación haya alcanzado un criterio predeterminado . Por ejemplo, algunos interruptores de corriente pueden interrumpir la energ ía debido a una falla a tierra, y comúnmente se conocen como interruptores de corriente de falla a tierra (GFCI). La condición de falla a tierra resulta cuando fluye un desequilibrio de corriente entre un conductor en línea y un conductor neutral, que puede ser provocado por una corriente de fuga o una falla de arco a tierra. Otros interruptores de corriente pueden interrumpir la energía debido a una falla de arco, y comúnmente se conocen como interruptores de corriente de falla de arco (AFCI). Las fallas de arco comúnmente se definen en dos categorías principales, arcos en serie y arcos paralelos. Los arcos en serie pueden ocurrir, por ejemplo, cuando la corriente pasa a través de un hueco en un solo conductor. Los arcos paralelos pueden ocurrir, por ejemplo, cuando la corriente pasa entre dos conductores. Las fallas de arco, en particular las fallas de arco en serie, pueden no provocar que se desconecte un interruptor de circuito convencional. El potencial para la presencia de fallas de arco incrementa conforme el circuito eléctrico o el cableado en línea se vuelven más viejos y el aislamiento se rompe, de modo que cuando se presentan ciertas condiciones el arqueamiento entre circuitos tiene mayor probabilidad de presentarse. Otros interruptores de corriente pueden interrumpir la energía debido a una sobre-corriente, y comúnmente se conocen como dispositivos de sobre-corriente, que por ejemplo, interrumpen la energía cuando se detecta un criterio predeterminado. Los dispositivos de sobre-corriente ayudan a evitar el daño en la costosa circuitería y en el cableado debido a la aplicación de energía más allá de las tasas indicadas por la circuitería, etc. También, otros interruptores de corriente pueden interrumpir la energía en una situación en donde se aplica más energía que la necesaria para un criterio predeterminado dentro de un período de tiempo predeterm inado, que típicamente es muy corto, tal como en una porción de un ciclo. Estos interruptores de corriente son conocidos como dispositivos de desconexión instantánea y están diseñados para proteger contra cortos circu itos repentinos. Las características de sobre-corriente y de desconexión instantánea están presentes en dispositivos interruptores de circuito típicos, es decir, interruptores de circuito. Estos dispositivos pueden tam bién incluir la interrupción de corriente a tierra . La sobre-corriente y la interrupción instantánea de circuito en un interruptor de circuito típico son provistas a través de las cualidades inherentes del material con el cual se construye el interruptor. U na interrupción de corriente de falla de arco (AFCI) no es una característica inherente de un interruptor magnético, térm ico convencional. Sin embargo, la AFCI es un requerim iento de seguridad establecido por varias autoridades como por ejemplo, la UL y N EC. La interrupción de corriente de falla a tierra (GFCI) tampoco es una característica inherente de los interruptores magnéticos, térmicos convencionales y AFCI similares, también está especificada como un requerimiento de seguridad , por ejemplo, en nuevas construcciones residenciales. Los interruptores de corriente antes mencionados típicamente están diseñados para alcanzar las normas de seguridad , tales como UL y NEC. Tales normas cambian con el tiempo. Por lo tanto, un interruptor de corriente instalado y que cumple con la norma de seguridad propuesta no puede asegurarse que cumpla con una norma de seguridad futura . El interruptor de corriente necesitará ser reemplazado con un nuevo interruptor de corriente que cumpla con las nuevas normas de seguridad con el fin de codificarse. Este tipo de reemplazo es costoso, laborioso e interrumpe el servicio para aquéllos circuitos conectados con los interruptores de corriente. De conformidad con esto, se ha determinado por la presente invención que persiste la necesidad de interruptores de corriente cuyas normas de seguridad puedan actualizarse y una necesidad de métodos para interruptores de corriente para proporcionar interruptores de corriente que cumplan con las normas de seguridad actualizadas en los sistemas eléctricos de AC que superen , alivien y/o mitiguen uno o más de los efectos dañinos antes mencionados de los sistemas de la técnica previa. De conformidad con esto, existe la necesidad de la interrupción de corriente de falla que supere, alivie y/o mitigue uno o más de los efectos dañinos antes mencionados de la interrupción de corriente de falla de la técnica previa.

Breve Descri pción de la Invención Se proporcionan un aparato y un método de interruptor de corriente que puede actualizarse más fácilmente con el fin de adaptar cambios en las normas, tales como normas de seguridad, códigos eléctricos y códigos de construcción adoptados por el gobierno. El controlador del aparato puede determ inar la corriente de falla con base en las magnitudes de corriente de falla predeterminadas provistas al controlador y que se pueden actualizar o cambiar. Las diferentes corrientes de falla tal como la falla de arco, la falla a tierra la sobre-corriente y las corrientes de falla instantáneas se pueden detectar y los interruptores de circuito para las líneas en las cuales se detecta la corriente de falla se pueden desconectar mediante una señal de desconexión iniciada desde el controlador. Un aparato interruptor de circuito ejemplificativo de la presente invención para interrumpir el flujo de corriente en un circuito incluye un controlador para determinar la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el circuito, la por lo menos una corriente predeterminada almacenada en el controlador, un interruptor de circuito comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión, un sensor transformador de corriente para proporcionar una salida proporcional a la corriente en el circuito, un interruptor para interrumpir el flujo de corriente en el circuito, una entrada de control para recibir una señal operativa y conectores proximal y distal de circuito que conectan el interruptor de circuito con una fuente de energía y con el circuito, respectivamente, en donde el por lo menos un interruptor de circuito conectado con una primera conexión al controlador proporciona una salida proporcional a la corriente en el circuito. El por lo menos un interruptor de circuito conectado en una segunda conexión para obtener la señal operativa desde el controlador, y la tercera y cuarta conexiones en donde el por lo menos un interruptor de circuito conectado con la fuente de energía en el tercer conector cerca de la fuente de energía y conectado con el circuito en el cuarto conector lejos de la fuente de energía. Un método ejemplificativo de la presente invención proporciona la interrupción del flujo de corriente en por lo menos un circuito, el método incluye: proporcionar un controlador para determinar la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito, la por lo menos una corriente predeterminada se almacena en el controlador, proporcionar un interruptor de circuito que comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión, un sensor transformador de corriente para proporcionar una salida proporcional a una corriente en el por lo menos un circuito, un interruptor para interrumpir el flujo de corriente en el por lo menos un circuito, una entrada de control para recibir una señal operativa por el mecanismo de desconexión desde el controlador, y conectores de circuito proximal y distal que conectan el interruptor de circuito con una fuente de energ ía y el por lo menos un circuito, respectivamente; determinar, por el controlador, la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito, recibir una señal de desconexión en el mecanismo de desconexión del interruptor de circuito desde el controlador e interrumpir el flujo de corriente en el circuito con el uso de un interruptor, cuando la corriente en el por lo menos un circuito se determ ina por el controlador para ser una corriente predeterminada. Otra modalidad ejemplificativa de la presente invención incluye un producto de programa de computadora que comprende: un dispositivo de almacenamiento de programa legible por un interruptor de circuito, incorporar tangiblemente un programa de instrucciones que se pueda ejecutar por el interruptor de circuito para llevar a cabo u n método para interrumpir el flujo de corriente en el por lo menos un circuito, el método incluye: proporcionar un controlador para determinar la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito; la por lo menos una corriente predeterminada se almacena en el controlador; proporcionar un interruptor de circuito que comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión , un sensor transformador de corriente para proporcionar una salida proporcional a una corriente en el por lo menos un circuito, un interruptor para interrumpir el flujo de corriente en el por lo menos un circuito, una entrada de control para recibir una señal operativa por el mecanismo de desconexión desde el controlador y conectores de circuito proximal y distal que conectan el interruptor de circuito con una fuente de energ ía y el por lo menos un circuito, respectivamente; determinar por el controlador, la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito; recibir una señal de desconexión en el mecanismo de desconexión del interruptor de circuito desde el controlador e interrumpir el flujo de corriente en el circuito con el uso de un interruptor, cuando la corriente en el por lo menos un circuito se determina por el controlador para ser una corriente predeterminada. La breve descripción anterior establece ampliamente las características más importantes de la presente invención , con el fin de q ue la sig uiente descripción detallada se pueda comprender mejor y con el fin de que se puedan apreciar las presentes contribuciones a la técnica. Por supuesto, existen características adicionales de la invención que serán descritas de aqu í en adelante y q ue serán materia de la reivindicaciones anexas. Con respecto a esto, antes de describir las diferentes modalidades de la invención con detalle, se debe entender que la invención no está limitada a esta aplicación con los detalles de construcción y a los arreglos de los componentes mencionados en la siguiente descripción y que se ilustran en los dibujos. La invención tiene la capacidad de otras modalidades y de ser practicadas en varias formas. También, se debe entender que la fraseología y la terminología empleada aquí tienen el propósito de describir y no tienen la intención de estar limitadas. Como tal, las personas experimentadas en la técnica podrán apreciar que la concepción, en la cual se basa la descripción, se puede utilizar como una base para diseñar otras estructuras, métodos y sistemas para llevar a cabo los diferentes propósitos de la presente invención. Por lo tanto, es importante que las reivindicaciones sean consideradas como incluyendo tales construcciones equivalentes mientras que no se aparten del espíritu y del alcance de la presente invención. Además, el propósito del resumen anterior es permitir a la Oficina de Patentes y Marcas Registradas de los Estados Unidos y al público en general, y especialmente a científicos, ingenieros y practicantes en la técnica que están familiarizados con los términos o fraseología de patentes o legales, determinar fácilmente la naturaleza y esencia de la descripción técnica de la solicitud. De conformidad con esto, el resumen no tiene la intención de definir la invención o la solicitud, que solamente es definida por las reivindicaciones, ni tiene la intención de ser limitante del alcance de la invención en ningún sentido. También, el propósito de los títulos en los párrafos anteriores en los antecedentes y en la descripción detallada es permitir a la a la Oficina de Patentes y Marcas Registradas de los Estados Unidos y al público en general , y especialmente a científicos, ingenieros y practicantes en la técnica que están familiarizados con los términos o fraseolog ía de patentes o legales, determinar fácilmente la naturaleza y esencia de la descripción técnica de la solicitud. De conformidad con esto, los títulos de los párrafos no tienen la intención de definir la invención o la solicitud, que solamente es definida por las reivindicaciones, ni tienen la intención de ser lim itante del alcance de la invención en ningún sentido La características y ventajas antes descritas y otras de la presente invención serán apreciadas y comprendidas por las personas experimentadas en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada, los d ibujos y las reivindicaciones anexas.

Breve Descripción de los Di bu jos La Figura 1 es un diagrama en bloque funcional de una modalidad ejempl ificativa de un interruptor de circuito de falla de conformidad con la presente invención. La Figura 1 A ilustra una vista en despiece de las conexiones del interruptor de circuito con el controlador y con la línea. La Figura 2 es un diagrama de flujo de una modalidad ejemplificativa de la presente invención para determ inar la presencia de una condición de falla en un circuito. La Figura 3 es un diagrama en bloque funcional de otra modalidad ejemplificativa de un interruptor de corriente de falla de conformidad con la presente invención . La Figura 4 es un diagrama en bloque funcional de otra modalidad ejemplificativa de un interruptor de corriente de falla de conformidad con la presente invención. La Figura 5 es un diagrama de flujo de otra modalidad ejemplificativa de la presente invención para determinar la presencia de u na condición de falla en un circuito. La Fig ura 6 ilustra ejem plos de varios interruptores de circuito que se pueden utilizar en varias modalidades de la presente invención. La Figura 7 ilustra un diagrama en bloque funcional de un panel de distal de energía ejemplificativo de una modalidad de la presente invención, el cual incluye interruptores de circuito y un controlador.

Descri pción Detal lada de la I nvención Con referencia a los dibujos y en particular a la Figura 1 , se ilustra un diagrama en bloque funcional de una modalidad ejemplificativa de un aparato 1 0 de la presente invención para la interrupción de corriente de falla de conformidad con la descripción. La Figura 1 ilustra varios circuitos o l íneas 1 2 eléctricos, cada uno con una corriente de carga ica rga. Cada l ínea proporciona la energ ía eléctrica a una carga 14 correspondiente. La modalidad tam bién comprende un controlador 1 6 conectado con cada uno de los interruptores 20 de circuito. Cada interruptor de circuito comprende por ejemplo, un mecanismo 21 de desconexión, un transformador de corriente con un sensor (CT) 22, y un interruptor 23. El sensor puede ser un sensor transformador de corriente u otro dispositivo sensor de corriente como lo pueden determinar las personas experimentadas en la técnica. El controlador 1 6 está config urado para proporcionar una señal de control al mecanismo 21 de desconexión de cada uno de los interruptores 20 de circuito, en donde al señalar una desconexión al interruptor 20 de circuito apropiado, el interruptor 23 se abre (o desconecta) , lo cual desconecta la carga 14, asociada con el circuito o la l ínea 12, desde la fuente de energ ía, la barra conductora 1 8 de AC. Al tomar la decisión de desconexión , el controlador 1 6 determina si está presente una condición de falla, con el uso de por ejemplo, valores de corriente predeterminados. La condición de falla puede ser una corriente de falla de arco, una corriente de falla a tierra, una sobre-corriente, o una sobre-corriente instantánea como se describe antes. Los valores de corriente se obtienen mediante el uso de un transformador 22 de corriente que proporciona una corriente secundaria proporcional a la corriente de carga ica rg a ¦ El transformador 22 de corriente tiene arrollamientos primarios colocados de tal forma que la corriente de carga icarga o la corriente primaria del transformador de corriente, induzca una corriente secundaria que es la corriente de salida del transformador 22 de corriente. Esta corriente de salida del transformador 22 de corriente se utiliza por el controlador 1 6 para tomar las decisiones con respecto a la presencia o no de una falla en la línea 1 2 y/o en la carga 14. Al etiquetar los circuitos y los diferentes elementos en varias il ustraciones ejemplificativas de la presente invención , tal como en las Figuras 1 , 3 y 4, se utiliza la nomenclatura n hasta n+z. Con el propósito de simplificar, cuando se describen las Figuras, el estado de n hasta n+z de un circuito y los elementos correspondientes no tienen referencia. Las designaciones n hasta n+z se realizan para ilustrar el número de circuitos o l íneas 1 2 que se pueden señalar para desconectarse con el uso del controlador 16, en el aparato ejemplificativo ilustrado y descrito. El número de circuitos o líneas 1 2 que se pueden conectar con el controlador está limitado a n+z (es decir, n, n + 1 , n+2, n + 3... n+z) para el controlador presentado en las modalidades aquí descritas. Las personas experimentadas en la técnica pueden tomar la determinación con respecto al número de circuitos (es decir, n+z) que se pueden configurar con el aparato 1 0, tal como el aparato 1 0 ejemplificativo de la Figura 1 de la presente invención . Los n úmeros de circuitos config urados con el aparato se pueden determinar al considerar factores como el número total de circuitos de ramificación. Con referencia otra vez a la Figura 1 , se debe observar que la barra conductora o barra conductora 1 8 de AC es abastecida por una fuente 30 de energ ía (mostrada en la Figura 7) . El interruptor 20 de circuito ejemplificativo de la Figura 1 y de otras modalidades aq u í descritas, se conecta con el controlador 16 y con la l ínea 1 2 a través de varias conexiones ilustradas en la vista en despiece de la Figura 1 A. El interruptor 20 de circuito se conecta con una primera conexión 1 1 con el controlador 1 6 para proporcionar u na salida proporcional a la corriente en el circuito 1 2, en una segunda conexión 1 3 el interruptor 20 de circuito obtiene la señal operativa desde el controlador 16 y en la tercera y cuarta conexiones, el interruptor 20 de circuito se conecta con la fuente 1 8 de energ ía en el tercer conector 1 5 cerca de la fuente de energ ía y con el circuito 1 2 en el cuarto conector 1 7 lejos de la fuente de energ ía. Con referencia ahora la Figura 2, la cual ilustra un diagrama de flujo de una modalidad del método de la presente invención , el diagrama de flujo corresponde a la modalidad ejemplificativa del aparato de la Figura 1 . El método empieza en la operación 200. Después, la operación 202 indica que el controlador está listo para una señal de entrada . Después, en la operación 204, se obtiene la corriente de carga ica rga con el uso de un transformador 22 de corriente y se proporciona al controlador 1 6 en la operación 206, a través de una salida desde el transformador 22 de corriente a una entrada (no mostrada) en el controlador 1 6. Para continuar con el diagrama de flujo de la Figura 2 , en la operación 208 se realiza un interrogatorio para saber si está presente una cond ición de falla. La condición de falla puede ser una corriente de falla de arco, una corriente de falla a tierra, una sobre-corriente o una sobre-corriente instantánea como se describe antes. Se debe notar que el procesador 1 6 puede ser por ejemplo, un microprocesador o un ASIC (circuito integrado de aplicación específica). Con referencia otra vez al interrogatorio de la operación 208, cuando la respuesta al interrogatorio de la operación 208 es SI , entonces el método avanza a la operación 21 0 y el controlador 1 6 envía una señal de desconexión al interruptor 20 de circuito. Después, en la operación 21 2 , el interruptor 20 de circuito se desconecta. El interruptor 23, también ilustrado en las Figuras 6, 6A, 6B y 6C pueden ser un interruptor de circuito típico de la Figura 6A, un interruptor de un solo polo típico, de la Figura 6B que comprende una clavija, un interruptor de apagado y encendido o un interruptor MEMS (con base en un sistema micro electro mecánico). Las personas experimentadas en la técnica pueden determinar otros interruptores apropiados. Cuando se selecciona un interruptor apropiado, se deben considerar varios factores tal como el contenido del material del interruptor, el índice de energía y el índice de amperios. La desconexión o apertura del interruptor 22 del interruptor 20 de circuito, en la operación 212 se lleva a cabo para desconectar la carga 14 de la fuente de energía, barra conductora 18. La desconexión de la fuente 20 de la carga detiene el flujo de la icarga y la alimentación de la falla. Cuando se lleva a cabo la determinación de icarga> hay una corriente de valor competente para indicar una condición de falla. Después, en la operación 212 el método termina en el terminador 214. Con referencia otra vez a la operación 208, cuando la respuesta al interrogatorio de la operación 208 es NO, entonces no hay condición de falla y se regresa a la operación 202. La operación 202 es seguida por las operaciones antes descritas para seguir la operación 202. El controlador 16 está listo para una señal de corriente de carga y la señal de corriente de carga es provista en la operación 204. La operación 204 es seguida por las operaciones como se describe aquí para seguir con la operación 204. La Figura 3, ilustra otra modalidad del aparato de la presente invención. Otra vez se utilizan las designaciones n hasta n+z. Ya que estas designaciones fueron ya descritas, no se utilizan en la descripción escrita de la Figura 3.

La Figura 3 es un diagrama en bloque funcional de otra modalidad ejemplificativa del aparato 1 0 de la presente invención para la interrupción de corriente de falla de conformidad con esta descripción. La Figura 3 ilustra varios circuitos o l íneas 12 eléctricas, cada u na con una corriente de carga ¡carga - Cada l ínea proporciona la energ ía eléctrica a una carga 14 correspondiente. La modalidad también comprende un controlador 16 conectado con el interruptor 20 de circuito. Cada interruptor 20 de circuito comprende por ejemplo, un mecanismo 21 de desconexión, un transformador 22 de corriente (antes descrito) , un interruptor 23 y un convertidor 24 análogo a digital para convertir la corriente del transformador 22 de corriente en un formato digital. El interruptor 20 de circuito de la modalidad ejemplificativa de la Figura 3 también comprende un procesador 25 que lleva a cabo el muestreo de corriente, y un dispositivo 26 de comunicación que ilustra una conexión de la salida de m uestreo de corriente del procesador 25 al controlador 1 6 en una entrada apropiada del controlador 1 6. El controlador 1 6 está configurado para enviar una señal de control a través de la ruta R 1 para la señal desde el controlador 1 6 hasta el mecan ismo 21 de desconexión del interruptor 20 de circuito, en donde al señalizar al interruptor 20 de circuito de desconexión, el interruptor 23 se abre o desconecta, lo cual desconecta la carga 14 asociada con el circuito o la l ínea 1 2, de la fuente de energ ía, una barra conductora 1 8 de AC. Al tomar la decisión de desconexión , el controlador 1 6 determina si está presente una condición de falla con el uso de por ejemplo, los valores de corriente predeterminados. Como se mencionó antes, la condición de falla puede ser por ejemplo, sin limitar, una corriente de falla de arco, una corriente de falla a tierra, una sobre-corriente o una sobre-corriente instantánea, como se describe antes. De este modo, en el diagrama en bloque de función de la Figura 3, se debe observar que la línea R1 sólida ilustra aspectos de la modalidad del diagrama de flujo de la Figura 5. La línea R1 sólida ilustra una ruta para señalar desde el controlador 16 al mecanismo 21 de desconexión. Esto difiere de la modalidad alternativa de la Figura 4, explicada abajo. Una modalidad alternativa del aparato de la Figura 3 se ilustra en la Figura 4, en donde el interruptor 20 de circuito comprende por ejemplo, un mecanismo 21 de desconexión, un transformador 22 de corriente, un interruptor 23 y un convertidor 24 análogo a digital para convertir la salida del transformador 22 de corriente o la corriente secundaria en una señal digital. El interruptor 20 de circuito de la modalidad ejemplificativa de la Figura 3, además comprende un procesador 25 que lleva a cabo el muestreo de corriente de la señal digital y un dispositivo 26 de comunicación para proporcionar la salida del muestreo de corriente del procesador 25 al controlador 16 en una entrada apropiada del controlador 16. En una modalidad alternativa de la Figura 4, el controlador 16 se configura para proporcionar la señal de control al procesador 25 del interruptor 20 de circuito, en donde el controlador 16 señala al procesador 25 apropiado para disparar el mecanismo 21 de desconexión del interruptor 20 de circuito, como se ilustra con líneas punteadas desde el controlador 16 al procesador 25 y para el mecanismo 21 de desconexión.

Cuando el mecanismo 21 de desconexión dispara, el interruptor 23 asociado se abre (o desconecta) , lo cual desconecta la carga 14, asociada con el circuito o l ínea 12, de la fuente de energ ía, la barra conductora 1 8 AC. Al tomar la decisión de desconexión, el controlador 1 6 determina si está presente una condición de falla con el uso de por ejemplo, los valores de corriente predeterminados. Como se mencionó antes , la condición de falla puede ser una corriente de falla de arco, una corriente de falla a tierra , u na sobre-corriente o una sobre-corriente instantánea como se describe antes. En resumen , para las modalidades de las Figuras 3 y 4, el procesador 25 transmite la corriente muestreada a través del d ispositivo 26 de comunicación al controlador 16 centralizado. El controlador 1 6 centralizado determ ina si debe desconectar el interruptor 20 en el aparato 1 0, cuyo dispositivo sensor de corriente o transformador 22 de corriente proporciona una corriente que indica una condición de fal la presente en la l ínea 12. Las modalidades difieren en los pasos que siguen a la indicación de condición de falla. En la modalidad de la Figura 3, cuando se desconecta el interruptor 20 de circuito , el controlador 16 transmite una señal de desconexión al mecanismo 21 de desconexión del interruptor apropiado. En la modalidad de la Figura 4, cuando se desconecta el interruptor 20 de circuito, el controlador 16 transmite una señal de desconexión al procesador 25 apropiado asociado con el interruptor 20, lo q ue señalará el mecanismo 21 de desconexión para desconectar o abrir el interruptor 23. La configuración diferente de la Figura 3 se ilustra con líneas punteadas que conectan el controlador 16 con el procesador 25 y el procesador 25 con el mecanismo 21 de desconexión . Con referencia ahora a la Figura 5, que ilustra un diag rama de flujo de otra modalidad ejemplificativa del método de la presente invención, el diag rama de flujo de la Figura 5 corresponde a una modalidad ejem plificativa del aparato de las Fig uras 3 y 4. En la operación 500, el método empieza. Después la operación 502 indica que el controlador está listo para una señal de entrada. Después, en la operación 504, la corriente de carga ica rga se obtiene de la salida del transformador 22 de corriente. En la operación 506, la ica rga es provista a u n convertidor análogo a digital o convertidor 24 A/D. después, en la operación 509, la señal de corriente de carga se convierte en una señal digital con el uso de un convertidor 24 A/D, y la señal dig ital se proporciona al procesador 25. En la operación 51 0, la señal de carga de corriente digital se muestrea en el procesador. En la operación 514, la muestra digital de la carga de corriente se envía al controlador 16 a través del dispositivo 36 de comunicaciones. Con referencia aún al diagrama de flujo de la Figura 5, en la operación 51 5 se hace un interrogatorio para saber si está presente una condición de falla. Los datos de la corriente digital se procesan en el controlador 1 6 para determinar que existe una condición de falla. La condición de falla puede ser una corriente de falla de arco, una corriente de falla a tierra, una sobre-corriente o una sobre-corriente instantánea , como se describe antes. Se debe notar que el procesador 1 6 puede ser por ejemplo, un microprocesador o un ASIC (circu ito integrado de aplicación específica).

Con referencia al interrogatorio de la operación 515, cuando la respuesta al interrogatorio de la operación 515 es SI, entonces el diagrama de flujo avanza a la operación 517 y el controlador 16 envía una señal de desconexión al mecanismo 21 de desconexión del interruptor 20 de circuito. Después, en la operación 518, el interruptor 20 de circuito se desconecta. El interruptor 22, pueden ser un interruptor ilustrado en las Figuras 6, 6A, 6B y 6C. Las personas experimentadas en la técnica pueden determinar otros interruptores apropiados. La desconexión o apertura del interruptor 22 del interruptor 20 de circuito, en la operación 518 se lleva a cabo para desconectar la carga 14 de la fuente de energía, barra conductora 18. La desconexión de la fuente 20 de la carga detiene el flujo de la icarga y la alimentación de la falla. Cuando se lleva a cabo la determinación de icarga , hay una corriente de valor competente para indicar una condición de falla. Después, en la operación 517 el método termina en el terminador 520. Con referencia otra vez a la operación 515, cuando la respuesta al interrogatorio de la operación 515 es NO, entonces no hay condición de falla y se regresa a la operación 502. La operación 502 es seguida por las operaciones antes descritas para seguir la operación 502. El controlador 16 está listo para una señal de corriente de carga en la operación 502. La operación 504 es seguida por las operaciones como se describe aquí para seguir con la operación 504. La desconexión o apertura del interruptor 22 del interruptor 20 de circuito en la operación 518, se lleva a cabo para desconectar la carga 14 de la fuente de energía, por ejemplo, una barra conductora 18 de AC de 1 20V residencial . La desconexión de la fuente 20 de la carga 14 detiene el flujo de ¡ ca rga y la alimentación a la falla. Cuando se toma la determinación de desconexión , la ica rga es una corriente de un valor com petente para indicar una condición de falla. Después de la operación 51 8, el método termina en el terminador 520. En una modalidad alternativa , correspondiente al diagrama en bloque funcional de la Figura 4, y también ilustrada con l íneas punteadas en el diagrama de flujo de la Figura 5, la presencia de condiciones de falla se maneja diferente que en la modalidad correspondiente al diagrama en bloq ue funcional de la Figura 3. La diferencia radica en que después de la operación 514 y el interrogatorio de la operación 51 1 (esencialmente similar al interrogatorio de la operación 51 5, pero ilustradas como operaciones separadas para simplificar la descripción), el controlador 1 6 dirige la señal de desconexión en forma diferente. En la operación 51 1 se hace un interrogatorio para ver si está presente una cond ición de falla. La señal de corriente digital se procesa en el controlador 16 para determinar si existe una condición de falla. De este modo, en el diag rama en bloque funcional de la Figura 4, se debe observar que las l íneas punteadas ilustran aspectos de la modalidad alternativa del diagrama de flujo de la Fig ura 5. Las l íneas punteadas ilustran una ruta R2 para señalar desde el controlador 1 6 al procesador 25 y otra ruta R3 para señalar desde el procesador 25 al mecanismo 21 de desconexión . Se debe notar que las rutas R1 , R2 y R3 de las modalidades de las Figuras 3 y 4 también se muestran con el uso de corchetes adyacente a las operaciones 51 7, 51 3 y 51 5, en la Figura 5.

Cuando la respuesta al interrogatorio de la operación 515 es NO, entonces no hay una condición de falla presente y no hay retorno a la operación 502. La operación 502 es seguida por las operaciones antes descritas para seguir la operación 502. El controlador 16 está listo para una señal de corriente de carga en la operación 502, y la señal de corriente de carga es provista a la operación 504. La operación 504 es seguida por las operaciones antes descritas para seguir la operación 504.

Con referencia otra vez a la operación 511, cuando la respuesta al interrogatorio de la operación 515 es SI, entonces el diagrama de flujo avanza a la operación 513, y el controlador 16 envía una señal de desconexión al procesador 25. Después, en la operación 515, el procesador 25 envía una señal de desconexión al mecanismo 21 de desconexión del interruptor 20 de circuito para activar la desconexión del interruptor 20 de circuito. Después, en la operación 518, el interruptor 20 de circuito se desconecta. La desconexión o apertura del interruptor 22 del interruptor 20 de circuito, en la operación 518 se lleva a cabo para desconectar la carga 14 de la fuente de energía, por ejemplo, una barra conductora 18 de AC de 120V residencial. La desconexión de la fuente 20 de la carga detiene el flujo de la ¡carga, y la alimentación a la falla. Cuando se toma la determinación de desconectar, la icarga es una corriente de un valor competente para indicar una condición de falla. Después de la operación 518, el método termina en el terminador 520. La Figura 7 ilustra un diagrama en bloque funcional de una modalidad ejemplificativa del aparato 10 de la presente invención, config urado en un panel 32 de distal de energ ía y que com prende un controlador 1 6 e interruptores 20 de circuito conectados con los circuitos o líneas 1 2 con la carga 14. Como se explica antes, la cantidad N hasta N+Z de interruptores de circuito es un factor de la capacidad del controlador 1 6 y de otros factores antes descritos. El diagrama en bloq ue funcional también comprende una fuente 30 de energ ía de AC conectada con la barra conductora 1 8 AC . Cada interruptor 20 de circuito también recibe una entrada de una señal de corriente de carga proporcional . La señal de corriente de carga típicamente se obtiene a través del uso de transformadores 22 de corriente configurados de modo que la corriente primaria es ¡ ca rga y la corriente secundaria es una corriente descendente escalonada esencialmente proporcional a ica rga y de una corriente en magnitud com patible con el controlador 16 y/o con otros componentes conectados a la misma. Cada circuito o línea 12 que alimenta la carga 14 se conecta con la barra conductora 1 8 de AC y con el interruptor 20 de circuito, q ue está configurado para desconectar el circuito 1 2 cuando la corriente de carga ¡ carga es un valor competente para indicar una condición de falla. El aparato 1 0 ejem plificativo de la presente invención, como se configura en la Figura 7 , también comprende varios componentes interconectados con el controlador 16. Estos componentes pueden estar incluidos en modalidades alternativas del aparato 1 0, antes descrito. Los componentes incluyen una memoria o componente 31 de almacenam iento de datos. La memoria 31 puede utilizarse para el manejo de energ ía de uno o más circuitos 1 2 conectados con el controlador 16. Por ejemplo , la memoria 31 se puede utilizar para almacenar el consumo de energía de uno o más circuitos 12 conectados con el controlador 16. El consumo de energía se puede obtener por un usuario a través de una interfase 39 de comunicación, tal como por ejemplo, una conexión LAN con una computadora 41 personal (PC). La interfase 39 de comunicación puede determinarse por las personas experimentadas en la técnica y también puede utilizarse, por ejemplo, una interfase de telecomunicaciones. La PC debe estar configurada, por ejemplo, con un software de aplicación específica con una interfase gráfica del usuario (no mostrada). Con referencia a la descripción del manejo de energía, la eliminación de carga puede estar incluida en las características del controlador 16, de modo que uno o más circuitos 12 se pueden desconectar, con el uso del interruptor 20 de circuito, en varios tiempos predeterminados. Por ejemplo, en un ambiente residencial, un circuito 12 que proporciona la energía eléctrica para la iluminación de un sótano se puede desconectar en un tiempo durante el cual se pronostica que el sótano estará cerrado y no estará en uso. Este tiempo pronosticado puede ser durante la noche para una familia, por ejemplo, 10 p.m.. O por ejemplo, el tiempo pronosticado puede ser durante horas de trabajo y/o de escuela, cuando las instalaciones no están ocupadas. Un temporizador 37 se puede utilizar además del controlador 16 u otro aparato o métodos temporizadores, según convenga a las personas experimentadas en la técnica. El aparato se puede utilizar en forma similar en un ambiente comercial. El manejo de energía se puede utilizar con ventaja en casas vacías, albercas y calentamiento de agua. Las técnicas de manejo de energía pueden estar incluidas en el aparato 1 0 con configuraciones determinadas por las personas experimentadas en la técnica. Se pueden incluir hardware y/o software en tales determinaciones. En el aparato 1 0 de la presente i nvención , la determinación de una condición de falla se realiza por el controlador 16. Las corrientes de falla incluyen , como se mencionó anteriormente, falla de arco, falla a tierra, desconexión de sobre-corriente y desconexión instantánea. La determinación de corriente de falla típicamente se real iza en aplicaciones residenciales, con el uso de magnitudes de corriente tales como las determinadas por U L o NEC. Estas normas se actualizan con frecuencia (es decir, anualmente) , lo que significa que las magnitudes de corriente para la determinación de corriente de falla cambia cuando se actualiza una norma . Los gobiernos típicamente adoptan una norma de cierto año, a la cual se deben apegar las nuevas construcciones o incluso las remodelaciones bajo los códigos de construcción g ubernamentales. Estos cam bios en las normas pueden presentar dificultades, ya que como es el caso con el cableado del servicio eléctrico de la técnica previa, la única forma para actualizar un interruptor de circuito con una nueva norma es a través del reemplazo. Sin embargo, con el aparato de la presente invención, el controlador 1 6 se puede reprogramar o incluso reemplazar de modo que los datos en el m ismo se conformen con el código de construcción actualmente en vigencia. Esta es una característica y ventaja importante de la presente invención , ya q ue la actual ización se puede realizar fácilmente, rápidamente y en forma menos costosa. La programación del controlador 16 se puede realizar por las personas experimentadas en la técnica y la actualización del controlador 1 6 lo puede realizar un técnico o electricista especializado, según sea requerido por el código de construcción gubernamental. Los prog ramas se pueden diseñar para determinar varias corrientes de falla. Estos prog ramas se pueden cargar en el controlador 1 6 a través de la interfase de comunicación. El controlador se puede actualizar en sitio o se puede actualizar por el fabricante o proveedor para que un técnico lo actualice con un controlador que comprende los ajustes de corriente de falla actuales. El controlador 1 6 configurado para determinar la presencia de varias corrientes de falla o magnitudes de corriente indeseables incluye ( 1 ) fallas de arco (en serie o paralelas); 2) falla a tierra; 3) sobre-corrientes y 4) corrientes instantáneas. En caso de una falla de arco, se puede detectar con el uso de un controlador 1 6 o un interruptor de circuito configurado apropiadamente. Así, cuando el interruptor de circuito configurado apropiadamente se instala en el panel, un medio secundario de protección de corriente de falla de arco está dispon ible d urante un período cuando el controlador 16 se actualiza a través del reemplazo o la instalación de software. Con referencia a los dibujos y en particular a la Figura 7 , una modalidad ejemplificativa de un interruptor 1 0 de circuitería de falla de arco (AFCI ) incluye el controlador 1 6 que tiene métodos de detección de arco paralelo y en serie (no mostrados) residentes en el mismo. Tal método de detección de arco se puede determinar por las personas experimentadas en la técnica. Además, del método de detección de arco del controlador 16, el interruptor 20 de circuito cuando se configura con un interruptor 23 apropiado también puede operar en forma independiente al controlador bajo condiciones de falla de arco. Un método (no mostrado) utiliza un enfoque matemático para la detección de arco en serie. El método procesa una o más características de la señal que pueden identificar las características de la señal. Además de ser activado por el método matemático, el mecanismo 26 de desconexión también se puede activar por un dispositivo de sobre-corriente magnético-térmico convencional que tiene un bimetal conectado en serie con el conductor de la línea 12. La característica AFCI del interruptor 20 de circuito se configura para colocar una carga 12 en comunicación eléctrica con un conductor neutral (no mostrado) y el conductor 12 en línea a través de un circuito de ramificación (no mostrado). La característica AFCI del interruptor 20 de circuito, también detecta el arco en serie en un circuito de ramificación (no mostrado) y para interrumpir la energía al circuito de ramificación. En una forma similar, el controlador puede detectar condiciones de falla a tierra con el uso de un método apropiado que se puede determinar por las personas experimentadas en la técnica. El interruptor 20 de circuito, cuando está configurado con un interruptor apropiado, puede también operar en forma independiente del controlador bajo condiciones de falla de arco. La determinación de varias condiciones, tal como la corriente de arco, la corriente a tierra, la desconexión instantánea y la desconexión por sobre-corriente se pueden determinar por las personas experimentadas en la técnica, por ejemplo, al proporcionar al controlador 16 con instrucciones o métodos apropiados. Los circuitos de control electrónicos ejemplificativos de la presente invención incluyen componentes tales como un controlador 16 del microprocesador. En una modalidad alternativa de la presente invención, se puede utilizar un chip del controlador del microprocesador. En otra modalidad de la presente invención, se puede utilizar un circuito integrado de aplicación específica (ASIC). El tipo de microprocesador utilizado en el circuito de control lo puede determinar las personas experimentadas en la técnica. Además, se puede utilizar el software que corre en una computadora personal con la presente invención en lugar del controlador con las señales apropiadas desde el interruptor 20 de circuito provisto en la computadora personal. Las personas experimentadas en la técnica podrán determinar un microprocesador apropiado para la presente invención. La presente invención cuenta con varias ventajas. La invención proporciona ventajas tales como lograr un fácil ajusta o actualizaciones de código con cambios mínimos en el aparato. También, la presente invención proporciona un diseño ahorrativo con respecto a las futuras actualizaciones. Además de lo anteriormente descrito, las modalidades ejemplificativas de la presente invención alcanzan la interrupción de circuito a través del uso de un controlador reemplazable o programable que se puede actualizar fácilmente. La configuración del controlador permite al aparato de la presente invención ser menos costoso en términos de actualización, más fácil de actualizar, y más flexible que los otros aparatos de interrupción de circuito previos. También , se debe notar que los términos "primero" , "segundo" , "tercero", "superior" , "inferior" y sus similares se pueden utilizar aqu í para modificar varios elementos. Estos modificadores no implican un orden espacial , secuencial o jerárquico para los elementos mod ificados, a menos que se especifique lo contrario. Esta descripción escrita utiliza los ejemplos para describir la invención, incluyendo el mejor modo y también permiten a las personas experimentadas en la técnica hacer uso de la invención . El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que sean evidentes para las personas experimentadas en la técnica. Tales otros ejemplos tienen la i ntención de estar dentro del alcance de las reivindicaciones cuando cuenten con elementos estructurales que no difieran del leng uaje literal de las reivindicaciones o cuando incluyan elementos estructurales equivalentes con diferencias poco sustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (10)

REIVI N DICACION ES

1 . Un interruptor de circuito para interrumpir el flujo de corriente en un circuito caracterizado porque comprende: un controlador 16 para determinar la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el circuito, la por lo menos una corriente se almacena en el controlador 16; un interruptor 20 de circuito que comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión , un sensor 22 de corriente para proporcionar una salida proporcional a la corriente en el circu ito, un interruptor 23 para interrum pir el flujo de corriente en el circuito, una entrada de control para recibir una señal operativa, y conectores de circuito proximal y distal que conectan el interruptor 20 de circuito con una fuente 1 8 de energ ía y con el circuito, respectivamente; en donde el por lo menos un interru ptor 20 de circuito conectado en una primera conexión con el controlador 1 6, proporciona una salida proporcional a la corriente en el circuito, el por lo menos un interruptor 20 de circu ito se conecta en una seg unda conexión para obtener la señal operativa desde el controlador 16, y la tercera y cuarta conexiones, en donde el por lo menos un interruptor 20 de circuito está conectado con la fuente 1 8 de energ ía en el tercer conector cerca de la fuente 1 8 de energ ía y está conectado con el circuito en la cuarta conexión lejos de la fuente 1 8 de energ ía.

2. El interruptor de circuito de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el controlador 1 6 se puede reemplazar por el usuario y se puede reemplazar con un controlador 1 6 de reemplazo, en donde el controlador 1 6 de reemplazo comprende por lo menos una corriente predeterminada.

3. El interruptor de circuito de conform idad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el controlador 1 6 de reemplazo es provisto mientras el interruptor de circuito está conectado con la fuente 1 8 de energ ía .

4. El interruptor de circuito de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la por lo menos una corriente predeterminada en el controlador 1 6 se puede actualizar por el usuario.

5. El interruptor de circuito de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el controlador 16 se puede remover mientras el por lo menos un interruptor 20 de circu ito está conectado con la fuente 1 8 de energ ía.

6. El interruptor de circuito de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el interruptor 20 de circuito tam bién comprende un convertidor 24 análogo a digital y un procesador para procesar una salida dig ital del convertidor 24 análogo a digital, y un dispositivo de comunicaciones para recibir la señal digital procesada por el procesador y para proporcionar la señal digital al controlador 1 6.

7. Un método para interrumpir el flujo de corriente en por lo menos un circuito, el método está caracterizado porq ue comprende: proporcionar un controlador 1 6 para determinar la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito, la por lo menos una corriente se almacena en el controlador 16; proporcionar un interruptor 20 de circuito que comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión, un sensor 22 de corriente para proporcionar una salida proporcional a una corriente en el por lo menos un circuito, un interruptor 23 para interrumpir el flujo de corriente en el por lo menos un circuito, una entrada de control para recibir una señal operativa por el mecanismo de desconexión desde el controlador 1 6 y conectores de circuito distal y proximal que conectan el interruptor 20 de circuito con una fuente 1 8 de energ ía y el por lo menos un circuito, respectivamente; determinar, por el controlador 16 la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito; recibir una señal de desconexión en el mecanismo de desconexión del interruptor 20 de circuito desde el controlador 1 6; e interrumpir el flujo de corriente en el circuito con el uso de un interruptor 23, cuando la corriente en el por lo menos un circuito se determina por el controlador 1 6 para ser la corriente predeterminada.

8. El método de conformidad con la reivind icación 7, caracterizado porq ue interrumpir el flujo de corriente en por lo menos un circuito, el método también comprende reemplazar el controlador 1 6 con un controlador 1 6 de reemplazo, en donde el controlador 1 6 de reemplazo comprende por lo menos una corriente predeterminada y un usuario lleva a cabo el reemplazo.

9. El interruptor de circuito de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque interrumpir el flujo de corriente en por lo menos un circuito, el método también comprende reemplazar el controlador 16 con el controlador 16 de reemplazo mientras el interruptor de circuito está conectado con la fuente 18 de energía.

10. Un producto de programa de computadora que comprende: un dispositivo de almacenamiento de programa que se puede leer por el interruptor de circuito, incorporar tangiblemente un programa de instrucciones ejecutables por el interruptor de circuito para llevar a cabo el método para interrumpir el flujo de corriente en por lo menos un circuito, el método está caracterizado porque comprende: proporcionar un controlador 16 para determinar la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito, la por lo menos una corriente se almacena en el controlador 16; proporcionar un interruptor 20 de circuito que comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión, un sensor 22 de corriente para proporcionar una salida proporcional a una corriente en el por lo menos un circuito, un interruptor 23 para interrumpir el flujo de corriente en el por lo menos un circuito, una entrada de control para recibir una señal operativa por el mecanismo de desconexión desde el controlador 16 y conectores de circuito distal y proximal que conectan el interruptor 20 de circuito con una fuente 18 de energía y el por lo menos un circuito, respectivamente; determinar, por el controlador 16 la presencia de por lo menos una corriente predeterminada en el por lo menos un circuito; recibir una señal de desconexión en el mecanismo de desconexión del interruptor 20 de circuito desde el controlador 16; e interrumpir el flujo de corriente en el circuito con el uso de un interruptor 23, cuando la corriente en el por lo menos un circuito se determina por el controlador 1 6 para ser la corriente predeterm inada. RESU MEN Un método para la interrupción de corriente para interrumpir un flujo de corriente que incluye: proporcionar un controlador 1 6 para determinar la presencia de una corriente predeterminada en el circuito, el valor de corriente predeterminado se almacena en el controlador 1 6; proporcionar un interruptor 20 de circuito que comprende un mecanismo de desconexión para recibir una señal de desconexión ; un transformador 22 de corriente para proporcionar una salida proporcional a la corriente predeterminada en el circuito; un interruptor 23 para interrumpir el flujo de corriente en el circuito; una entrada de control para recibir una señal operativa por el mecanismo de desconexión; y conectores distal y proximal que conectan el interruptor 20 de circuito con una fuente y un circuito, respectivamente; determinar, por el controlador 1 6, la presencia de una corriente en el circuito; recibir una señal de desconexión en el interruptor 20 de circuito desde el controlador 1 6 e interrumpir el flujo de corriente en el circuito, cuando la corriente en el circuito se determina por el controlador 1 6 para ser la corriente predeterminada.