MX2013003847A

MX2013003847A - Disyuntor con indicador de falla y fuente de alimentacion secundaria.

Info

Publication number: MX2013003847A
Application number: MX2013003847A
Authority: MX
Inventors: Jeremy D Schroeder; Joseph Beierschmitt; Randall Gass
Original assignee: Schneider Electric Usa Inc
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2013-06-05
Also published as: WO2012054337A1; BR112013009675B1; CA2813963A1; ES2570138T3; CN103155326A; PL2630712T3; EP2630712A1; JP5884826B2; EP2630712B1; JP2013540343A; US8503148B2; RU2013116582A; CA2813963C; RU2553669C2; US20120099237A1; ZA201302623B; BR112013009675A2

Abstract

Un cortacircuito electrónico incluye contactos controlables adaptados para conectar una fuente de energía a al menos una carga, y un microcontrolador para monitorizar el flujo de energía a la carga, detectar diferentes tipos de condiciones de falla y abrir automáticamente los contactos en respuesta a una falla. Un suministro primario de energía del costacircuito o disyuntor recibe energía de la fuente de línea cuando están cerrados los contactos y suministra energía a la circuitería de control. Los indicadores de falla en el micro controlador indican el tipo de falla que provocó que se abrieron los contactos. Un suministro secundario de energía proporciona energía a la circuitería de control cuando están abiertos los contactos y está cerrado un conmutador.

Description

i DISYUNTOR CON INDICADOR DE FALLA Y FUENTE DE ALIMENTACIÓN SECUNDARIA Campo de la Invención Esta invención se refiere a cortacircuitos o disyuntores electrónicos y de manera particular a un cortacircuito o disyuntor mejorado que tiene indicación de falla y un suministro secundario de energía para la indicación de falla, en tanto que está abierto el cortacircuito o disyuntor.

Antecedentes de la Invención Los cortacircuitos o disyuntores electrónicos residenciales (AFCI) de la actualidad monitorizan y protegen contra muchos tipos diferentes de condiciones de falla. Cuando se desconecta un cortacircuito, es ventajoso conocer que tipo de falla interrumpió el cortacircuito o disyuntor a fin de corregir de manera exacta y rápida la condición de falla. Los módulos electrónicos en estos cortacircuitos son capaces de indicar la falla interrumpida sólo cuando se accionan los componentes electrónicos. Normalmente esto requiere el re-cierre del cortacircuito para accionar el módulo electrónico. Sin embargo, el re-cierre del cortacircuito para indicar la causa de la falla interrumpida también significa re-energizar la falla si aún está presente la falla. A fin re-cerrar de forma seguridad el cortacircuito disyuntor, un electricista debe abrir el centro de carga y remover la línea de carga y los alambres de carga neutral del cortacircuito. Sería deseable tener un medio secundario para accionar el módulo electrónico para permitir que el módulo electrónico indique la falla interrumpida, sin la necesidad de re-energizar la falla a niveles que se considerarían peligrosos, eliminando de este modo la necesidad de remover los alambres de carga del cortacircuito o disyuntor.

Breve Descripción de la Invención De acuerdo con una modalidad, un cortacircuito o disyuntor electrónico incluye contactos mecánicos controlables adaptados para conectar una fuente de energía de CA a al menos una carga, y circuitería de control para monitorizar el flujo de energía desde la fuente de energía de CA a la carga, para detectar diferentes tipos de condiciones de falla y para abrir automáticamente los contactos en respuesta a la detección de una condición de falla. Un suministro primario de energía recibe energía de la fuente de energía de CA cuando están cerrados los contactos, y suministra energía a la circuitería de control. Los indicadores de falla controlados por la circuitería de control indican el tipo de condición de falla que provoca que la circuitería de control abra los contactos, y un suministro secundario de energía suministra energía a la circuitería de control cuando los contactos están abiertos y se cierra un conmutador manualmente operado. Al suministrar la circuitería de control con energía desde un suministro secundario, en tanto que están abiertos los contactos del cortacircuito o disyuntor, este sistema de cortacircuito evita la necesidad de cerrar el cortacircuito en una falla peligrosa para determinar la razón por la que se desconectó el cortacircuito o disyuntor. También evita la necesidad de remover el cableado del circuito de ramificación del cortacircuito, o de re-abrir el cortacircuito de un centro de carga, para indicar la causa de una desconexión, para actualizar el programa de circuito firmware, o para realizar diagnóstico .

En una implementación, el conmutador manualmente operado se conecta a la fuente de energía de CA en el lado de la fuente de los contactos mecánicos controlables, y el otro lado del conmutador se acopla a la circuitería de control de modo que el cierre del conmutador acopla la fuente de energía de CA a la circuitería de control para suministrar energía a la circuitería de control cuando se abren los contactos. Se puede acoplar un rectificador al conmutador manualmente operado y a la circuitería de control para convertir la energía de la fuente de energía de CA a energía de CD para la circuitería de control .

La circuitería de control incluye de manera preferente un microcontrolador adaptado para recibir energía mediante los contactos cuando se cierran los contactos o mediante el conmutador manualmente operado cuando se abren los contactos. El microcontrolador se programa para detectar condiciones de falla, para abrir los contactos en respuesta a la detección de una condición de falla, y para conmutar automáticamente entre un modo de operación de protección de falla cuando están cerrados los contactos, o un modo de operación de indicación de falla cuando están abiertos los contactos. El microcontrolador se puede programar para detectar el acoplamiento de la fuente de energía de CA al microcontrolador mediante los contactos, y para que conmutar automáticamente al modo de indicación de falla cuando la fuente de energía de CA no está acoplada al microcontrolador mediante los contactos.

Breve Descripción de las Figuras La invención se puede entender mejor por referencia a la siguiente descripción tomada en unión con las Figuras anexas, en las cuales: La Figura 1 es un diagrama esquemático de una porción de la circuitería eléctrica en un cortacircuito o disyuntor que es capaz de indicar el tipo de falla que provoca que se desconecte el cortacircuito o disyuntor.

La Figura 2 es un diagrama de flujo de una rutina ejecutada por el microcontrolador en la circuitería de la Figura 1 para activar un suministro secundario de energía para suministrar energía al microcontrolador y un indicador de falla, en tanto que está desconectado el cortacircuito o disyuntor .

Descripción Detallada de la Invención Aunque la invención se describirá en unión con ciertas modalidades preferidas, se entenderá que la invención no se limita a estas modalidades particulares. Por el contrario, se propone que la invención cubra todas las alternativas, modificaciones y arreglos equivalentes como se puedan incluir dentro del espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones anexas.

La Figura 1 ilustra un cortacircuito que monitoriza la energía eléctrica suministrada a una o más cargas 11 desde una fuente de energía de línea 10, tal como una fuente de energía de CA de 120 voltios. Durante el operación normal, es decir, en ausencia de una falla, la fuente 10 suministra energía de CA a la carga 11 a través de contactos mecánicos controlables, es decir, contactos 12 de cortacircuito normalmente cerrados en un circuito de desconexión 13 que se abre automáticamente para proteger la carga 11 como se conoce en la técnica. Además, se suministra energía de CD a un microcontrolador 14 en el cortacircuito de una fuente primaria de energía que incluye un rectificador de onda completa 15 (tal como un puente de diodos), un circuito regulador de pre-voltaje 17 y un regulador de voltaje 18. El puente de diodos 15 rectifica la energía de CA de la fuente 10 para producir una salida de CD suministrada al circuito regulador de pre-voltaje 16. El cortacircuito regulador de pre-voltaje 16, a su vez suministra energía al regulador de voltaje 17, que suministra al microcontrolador 14 con un voltaje regulado de entrada de CD. Se conecta un botón de pulsar para probar 18 a una entrada de PTT del microcontrolador 14 para permitir la prueba manualmente iniciada de varios parámetros del cortacircuito o disyuntor, como se describe, por ejemplo, en la Patente de de los Estados Unidos No. 7,151,656, que se asigna al cesionario de la presente invención.

Cuando se detecta una falla por el cortacircuito, el microcontrolador 14 genera una señal de desconexión que se suministra al circuito de desconexión 13 para abrir automáticamente los contactos 12 del cortacircuito o disyuntor para interrumpir el flujo de corriente eléctrica a la carga. El microcontrolador también almacena información que identifica la razón para la desconexión, tal como la detección de una falla a tierra o una falla de formación de arco. Cuando el usuario desea recuperar la información almacenada después de una desconexión, es necesario suministrar energía al microcontrolador 14 para permitir que el microcontrolador recupere la información almacenada y presente o comunique de otro modo esa información al usuario. Si la fuente 10 de energía de CA se re-conecta al rectificador 15 al re-cerrar los contactos 12 del cortacircuito, hay riesgo de re-energizar la falla que provocó la desconexión. De esta manera, el microcontrolador 14 se acciona preferentemente sin cerrar los contactos 12 del cortacircuito, para evitar la re-energización de la falla que provocó la desconexión en primer lugar.

En el circuito ilustrativo, se puede acoplar un suministro secundario de energía al microcontrolador 14, en tanto que están abiertos los contactos 12 del cortacircuito o disyuntor abiertas, al pulsar el botón 18 de pulsar para probar, para acoplar el lado de la línea de la fuente 10 de energía de CA a la entrada del regulador de voltaje 17. Del conmutador de PTT que se cierra al presionar el botón de PTT 18, la señal de CA de la fuente 10 pasa a través de una resistencia limitadora de corriente Rl y luego se sujeta por un diodo zener Zl . Un rectificador de media onda formado por un diodo DI permite el flujo de corriente desde el nodo NI entre el diodo DI y la resistencia Rl a la entrada del regulador de voltaje 17, y esta corriente es suficiente para cargar un capacitor de entrada Cl y para energizar el regulador de voltaje 17. El regulador de voltaje 17 entonces proporciona al microcontrolador 14 con el voltaje necesario y la corriente necesaria para permitir que el microcontrolador 14 recupere y presente el tipo de falla que provocó la desconexión. La misma señal suministrada al diodo DI también se suministra a la entrada de PTT del microcontrolador mediante la resistencia R2 , de modo que el microcontrolador 14 puede detectar cuando se ha cerrado ' el conmutador de PTT.

De esta manera, para verificar que tipo de falla provocó que se desconectara el cortacircuito o disyuntor, un usuario simplemente presiona el botón de PTT 18 para acoplar temporalmente la fuente de energía de CA al regulador de voltaje 17 mediante la resistencia Rl y el diodo DI. El regulador 17 suministra energía desde Cl al microcontrolador 14 de modo que la identificación que identifica el tipo de falla que provocó la desconexión se recupera por el microcontrolador 14 y se presenta al usuario, por ejemplo, por las luces indicadoras 19 u otro tipo deseado de indicador. El usuario continúa presionando el botón de PTT 18 hasta que se entienda la indicación de falla presentada, y entonces el usuario libera el botón PTT 18 para desenergizar el microcontrolador 14.

Con referencia a la Figura 2, al ser energizado por cualquier fuente de energía, el firmware (programa de circuito) inicializa a un estado de baja energía 'en el paso 20 hasta que determina que modo de operación debe entrar. Durante este estado de baja energía, el firmware monitoriza el suministro primario de energía (es decir, un cortacircuito estándar de monitoreo de voltaje) en el paso 21, y el paso 21 determina si está presente el suministro primario de energía. Si es afirmativa la respuesta, el microcontrolador procede al paso 23, donde se inicializa el modo de operación normal. Si es negativa la respuesta en el paso 22, el sistema avanza al paso 24 para monitorizar la entrada de un usuario (es decir, el cierre del conmutador de PTT) , y el paso 25 determina si está presente la entrada del usuario. Si es negativa la respuesta en el paso 25, el sistema procede al paso 23 donde se inicializa el modo de operación normal. Una respuesta afirmativa en el paso 25 hace avanzar el sistema a un par de estados concurrentes representados por los pasos 26 y 27 en una ruta y el paso 28 en una ruta paralela. El paso 26 monitoriza el suministro primario de energía, y el paso 27 determina si está presente el suministro primario de energía. Si es negativa la respuesta en el paso 27, el sistema corre al paso 26, y este circuito continúa en tanto que no se detecte el suministro primario de energía. Entre tanto, en la ruta paralela, el paso 28 inicia el modo alterno de operación, y el sistema entonces avanza al paso 29 para terminar la operación alterna, que va indicar el tipo de falla que provocó una desconexión.

Se puede ver de la Figura 2 que el firmware (programa en circuitos) entra al modo alterno sólo cuando (1) no se detecta energía del suministro primario de energía y (2) se detecta un conmutador de PTT cerrado. El firmware (programa en circuitos) entra, o permanece en, el modo de operación normal cuando quiera que se detecte la energía del suministro primario de energía, a pesar de si el conmutador de PTT está abierto o cerrado.

Durante el modo de operación normal, en el cual el microcontrolador 14 se suministra con energía del suministro primario de energía (mediante los contactos 12 cerrador del cortacircuito o disyuntor) , el firmware en el microcontrolador 14 registra la causa de un evento de desconexión electrónica en la memoria interna del módulo, antes de emitir la señal de desconexión que provocó que los contactos del cortacircuito se abrieran. Durante el modo alterno de operación, en el cual el microcontrolador 14 se suministra con energía del suministro secundario de energía, el firmware (programa en circuitos) recupera un registro de eventos de desconexión de la memoria y presenta esa información al usuario. En tanto que está en el modo alterno, el firmware monitoriza de forma continúa el suministro primario de energía, y conmuta de regreso al modo de operación normal,, cuando se detecta energía del suministro primario de energía. Con la adición de un puerto de comunicación/almacenamiento, el modo alterno de operación también puede realizar una característica de auto-actualización y/o diagnóstico de cortacircuito .

Al suministrar el microcontrolador 14 con energía de un suministro secundario, en tanto que están abiertos los contactos 12 del cortacircuito o disyuntor, el sistema descrito anteriormente evita cualquier necesidad de cerrar el cortacircuito en una falla peligrosa para determinar la razón por la que se desconectó el cortacircuito o disyuntor. También evita cualquier necesidad de remover el cableado del cortacircuito de ramificación del cortacircuito o disyuntor, o re-abrir cortacircuito de un centro de carga, para indicar la causa de la desconexión, actualizar el firmware, o realizar diagnóstico.

En tanto que se han ilustrado y descrito modalidades particulares y aplicaciones particulares de la presente invención, se va a entender que la invención no se limita a la construcción precisa y composiciones descritas en la presente y que pueden ser evidentes varias modificaciones, cambios y variaciones de las descripciones anteriores sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cortacircuito o disyuntor electrónico, caracterizado porque comprende contactos mecánicos controlables adaptados para conectar y desconectar una fuente de energía a una carga, un microcontrolador para monitorizar el flujo de energía de la fuente de energía a la carga y para detectar diferentes tipos de condiciones de falla y abrir automáticamente los contactos en respuesta a la detección de una condición de falla, un suministro primario de energía que recibe energía de la fuente de energía cuando están cerrados los contactos, y suministra energía a la circuitería de control, indicadores de falla controlados por la circuitería de control para indicar el tipo de condición de falla que provocó la circuitería de control abriera los contactos, y un suministro secundario de energía para suministrar energía a la circuitería de control cuando están abiertos los contactos, el suministro secundario de energía que incluye un conmutador acoplado a la circuitería de control para suministrar energía a la circuitería de control cuando están abiertos los contactos .

2. El cortacircuito o disyuntor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conmutador se acopla a la circuitería de control y provoca adicionalmente que la circuitería de control pruebe parámetros preseleccionados del cortacircuito o disyuntor cuando está cerrado el conmutador.

3. El cortacircuito o disyuntor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conmutador es un conmutador manualmente operado conectado a la fuente de energía en el lado de la fuente de los contactos . mecánicos controlables, y el otro lado del conmutador se acopla a la circuitería de control; por lo que, el cierre del conmutador puede acoplar la fuente de energía a través del suministro secundario de energía a la circuitería de control cuando están abiertos los contactos mecánicos controlables.

4. El cortacircuito o disyuntor conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la fuente de energía es una fuente de CA, y el suministro primario de energía incluye un rectificador acoplado tanto al conmutador manualmente operado como a la circuitería de control, para convertir la energía de la fuente de energía de CA a energía de DC para la circuitería de control .

5. El cortacircuito o disyuntor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el micro-controlador se adapta para recibir energía mediante contactos mecánicos controlables cuando están cerrados los contactos o mediante el conmutador manualmente operado cuando se abren los contactos, y el microcontrolador se programa para detectar condiciones de falla, para abrir los contactos en respuesta a la detección de una condición de falla, y para conmutar automáticamente entre un modo de operación de protección de falla cuando están cerrados los contactos, y un tipo de modo de operación de indicación de falla cuando están abiertos los contactos.

6. El cortacircuito o disyuntor de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el microcontrolador se programa para detectar un acoplamiento de la fuente de energía al microcontrolador mediante los contactos mecánicos controlables, y para conmutar automáticamente al modo de indicación de falla cuando la fuente de energía no está acoplada al microcontrolador mediante los contactos.

7. El cortacircuito o disyuntor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conmutador manualmente operado es un conmutador de pulsar para probar, normalmente usado para iniciar la prueba automática de parámetros preseleccionados del cortacircuito o disyuntor cuando están cerrados los contactos mecánicos controlables.

8. El cortacircuito o disyuntor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de energía es una fuente de CA, y el suministro primario de energía incluye un rectificador que acopla el conmutador manualmente operado a la circuitería de control, proporcionando de este modo energía de CD para la circuitería de control.

9. Un método para energizar un cortacircuito o disyuntor electrónico que incluye contactos mecánicos controlables adaptado para conectar y desconectar una fuente de energía a al menos una carga, el método está caracterizado porque comprende monitorizar, de la circuitería de control en el cortacircuito o disyuntor, el flujo de energía de la fuente de energía a la carga, detectar diferentes tipos de condiciones de falla, y abrir automáticamente los contactos en respuesta a la detección de una condición de falla, recibir energía de la fuente de energía cuando se cierran los contactos, y suministrar energía a la circuitería de control, almacenar información que identifique el tipo de condición de falla que provoca que la circuitería de control abra los contactos, y suministrar energía al microcontrolador cuando están abiertos los contactos, y al cerrar manualmente un conmutador para conectar la fuente de energía al microcontrolador para suministrar energía al microcontrolador cuando están abiertos los contactos .

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque incluye convertir la energía de la fuente de energía de CA a energía de CD para la circuitería de control .

11. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque incluye conmutar automáticamente la circuitería de control entre un modo de operación de protección de falla cuando están cerrados los contactos, y un modo de operación de indicación de falla cuando están abiertos los contactos.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque incluye conmutar automáticamente al modo de operación de indicación de falla cuando (1) no está acoplada la fuente, de energía al microcontrolador mediante los contactos y (2) el conmutador está manualmente cerrado.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el conmutador es un conmutador de pulsar para probar normalmente usado para iniciar la prueba automática de parámetros seleccionados del cortacircuito o disyuntor, el conmutador de pulsar para probar que activa el suministro secundario energía.

14. El método de. conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la fuente de energía es una fuente de CA, e incluye el paso de convertir, dentro del cortacircuito o disyuntor la energía de CA de la fuente de energía a energía de CD para operar la circuitería de control .