MX2014012077A - Metodo y aparato para detectar un contacto que brilla en un circuito de energia. - Google Patents

Abstract

Un método detecta un contacto que brilla (4; 14) en un circuito de energía (2; 16). El método aplica (24, 26, 28) por lo menos dos valores de resistencia diferentes (18, 20, 22) a través del circuito de energía y detecta (30) a manera de respuesta por lo menos dos voltajes (V2; VOC) a través del circuito de energía. Cada uno de los por lo menos dos voltajes corresponde a uno de los por lo menos dos calores de resistencia diferentes. Entonces, el método determina (8) si varios cambios en los por lo menos dos voltajes detectados con respecto a varios cambios en los por lo menos dos valores de resistencia diferentes son lineales dentro de un rango predeterminado o si un cambio en dos de los por lo menos dos voltajes detectados no se incrementa con una reducción en dos de los por lo menos dos valores de resistencia diferentes y, de otra manera, genera a manera de respuesta por lo menos una señal de una señal de disparo (34) y una señal de alarma (36) correspondiente a detectar el contacto que brilla en el circuito de energía.

Description

METODO Y APARATO PARA DETECTAR UN CONTACTO QUE BRILLA EN UN CIRCUITO DE ENERGÍA Antecedentes Campo El concepto divulgado se refiere generalmente a contactos que brillan en circuitos de energía y, de manera más particular, a métodos de detectar tales contactos que brillan. El concepto divulgado también se refiere a aparatos para detectar contactos que brillan en circuitos de energía.

Información Antecedente Los interruptores de circuito incluyen, por ejemplo, disyuntores de circuito, receptáculos,dispositivos de contactos, marchas para motores, controladores de motores, y otros controla dores de carga.

Un contacto que brilla es una conexión eléctrica de alta resistencia, que puede formarse, por ejemplo y sin limita ción, en la interfaz de un conductor (v.gr., cable) y una terminal de tornillos (v.gr., terminal de línea; terminal de neutro), por ejemplo, de un receptáculo. También es posible un contacto que brilla, por ejemplo y sin limitación, en una salida de receptáculo donde una clavija macho de tres puntas se aparea con tres conjuntos de cuchillas de contacto de salida de la salida del receptáculo. Se sabe que un contacto que brilla en un receptáculo produce calor sustancial, que puede derretir el receptáculo e iniciar un incendio. Es muy fácil de crear una elevada resistencia o contacto que brilla en una terminal de receptáculo usando alambre de cobre. Los riesgos asociados con los contactos que brillan, incluyendo contactos hechos con todas las combinaciones de cobre, bronce y hierro, son conocidos. Ver, por ejemplo, las patentes US 6,948,846 y 6,707,652.

De acuerdo con la norma UL 1699 (interruptores de circuito de falla de arco) (ámbito 1.3), los interruptores de circuito de falla de arco (AFCIs) que proveen detección de falla de arco no están destinados a detectar conexiones que brillan y, de esta manera, se cree que los AFCIs no proveen protección para contactos que brillan.

Las conexiones eléctricas sobre-calentadas pueden ser resultado de conexiones sueltas en componentes eléctricos tales como tableros, centros de carga, tomas eléctricas e interruptores de iluminación. Frecuentemente, estas conexiones eléctricas pueden pasar sin detectarse, lo que puede llevar a la destrucción del componente eléctrico, y muchas veces ocasionar un incendio.

Se conoce emplear un sensor de temperatura (v.gr., un relevador térmico; un bimetal) para detectar una temperatura de alrededor de 200°C y proveer protección contra contacto que brilla para un receptáculo.

La patente US 6,707,652 divulga un receptáculo que incluye un primer sensor de temperatura que emite una primera señal representativa de una primera temperatura de un circuito de línea, un segundo sensor de temperatura que emite una segunda señal representativa de una segunda temperatura de un circuito neutro, y un circuito que provee una señal de disparo de contacto que brilla como una función de una diferencia entre la primera temperatura y la segunda temperatura.

También se conoce detectar contactos que brillan o condiciones sobre-calentadas resultantes detectando humo o gas emitido a partir del plástico sobre-calentado, empleando detección acústica activa para detectar una falla de conductivi dad eléctrica de un circuito de energía, o mediante otros mecanismos para proteger contra condiciones de sobre-calentamien to.

Existe margen de mejora en los métodos para detectar contactos que brillan en un circuito de energía.

Existe margen de mejora en los aparatos para detectar contactos que brillan en un circuito de energía.

Estas y otras necesidades son satisfechas por medio de formas de realización del concepto divulgado en las cuales se aplican diferentes impedancias a través de un circuito de energía y se detectan voltajes a manera de respuesta a través del circuito de energía. Cada uno de los voltajes corresponde a una de las diferentes impedancias. Se determina si varios cambios en los voltajes detectados respecto a varios cambios en las diferentes impedancias son lineales dentro de un rango predeter minado o si el cambio en dos voltajes detectados no se incrementa con una reducción en dos diferentes valores de resistencia y, de otra manera, por lo menos una señal de una señal de disparo y una señal de alarga correspondiente a detectar un contacto que brilla en el circuito de energía es generada a manera de respuesta.

De acuerdo con un aspecto del concepto divulgado, un método de detectar un contacto que brilla en un circuito de energía comprende: aplicar por lo menos dos valores de resisten cia diferentes a través del circuito de energía y detectar a manera de respuesta por lo menos dos voltajes a través del circuito de energía, cada uno de los por lo menos dos voltajes correspondiendo a uno de los por lo menos dos valores de resistencia diferentes; y determinar si varios cambios en los por lo menos dos voltajes detectados con respecto de varios cambios en los por lo menos dos valores de resistencia diferentes son lineales dentro de un rango predeterminado o si un cambio en dos de los por lo menos dos voltajes detectados no se incrementa con una reducción en dos de los por lo menos dos valores de resisten cia diferentes y, de otra manera, a manera de respuesta, generar por lo menos una señal de una señal de disparo y una señal de alarma correspondiente a detectar un contacto que brilla en el circuito de energía.

Como otro aspecto del concepto divulgado, un aparato detecta un contacto que brilla en un circuito de energía. El aparato comprende: una pluralidad de resistores; una pluralidad de interruptores estructurados para conmutar varios de los resistores a través del circuito de energía; un sensor de voltaje estructurado para detectar un voltaje a través de los varios resistores conmutados a través del circuito de energía; un procesador estructurado para controlar la pluralidad de interrup tores para conmutar por lo menos dos valores de resistencia diferentes a través del circuito de energía, para introducir el voltaje detectado correspondiente a cada uno de los por lo menos dos valores de resistencia diferentes, y para determinar si varios cambios en el voltaje detectado con respecto de varios cambios en los por lo menos dos valores de resistencia diferentes son lineales dentro de un rango predeterminado o si un cambio en el voltaje detectado no se incrementa con una reducción en dos de los por lo menos dos valores de resistencia diferentes y, de otra manera, para generar a manera de respuesta por lo menos una señal de disparo y una señal de alarma correspondientes a la detección del contacto que brilla en el circuito de energía; y una salida de la por lo menos una señal de la señal de disparo y la señal de alarma.

Como otro aspecto del concepto divulgado, un método de detectar un contacto que brilla en un circuito de energía comprende: aplicar por lo menos dos impedancias diferentes a través del circuito de energía y detectar a manera de respuesta por lo menos dos voltajes a través del circuito de energía, cada uno de los por lo menos dos voltajes detectados correspondiendo a una de las por lo menos dos impedancias diferentes; y determi nar si varios cambios en los por lo menos dos voltajes detectados con respecto a varios cambios en las por lo menos dos impedancias diferentes son lineales dentro de un rango predeterminado o si un cambio en los de los por lo menos dos voltajes detectados no se incrementa con una reducción en dos de las por lo menos dos impedancias diferentes y, de otra manera, generar a manera de respuesta por lo menos una señal de una señal de disparo y una señal de alarma correspondiente a la detección del contacto que brilla en el circuito de energía.

Breve Descripción de los Dibujos Una plena comprensión del concepto divulgado puede lograrse 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 una gráfica del voltaje que brilla versus la corriente para tres diferentes combinaciones de materiales y caída de resistencia a la corriente (IR) para tres diferentes longitudes de alambre de un conducto de cobre AWG #12, el cual se usa para circuitos de 20 amperios; la figura 2 es una gráfica de voltaje versus corriente para la caída de voltaje combinada del voltaje que brilla más la caída IR para dos diferentes longitudes de alambre de la figura 1; la figura 3 es una gráfica del voltaje que brilla versus la corriente para tres diferentes combinaciones de materiales y la caída IR para tres diferentes longitudes de alambre de un conductor de cobre AWG #14, el cual se usa para circuitos de 15 amperios; la figura 4 es una gráfica de voltaje versus corriente para la caída de voltaje combinada del voltaje que brilla más la caída IR para dos diferentes longitudes de alambre de la figura 3, donde las tres líneas verticales indican tres niveles de corriente aplicados y la caída de voltaje esperada de acuerdo con formas de realización del concepto divulgado; la figura 5 es un diagrama de bloques en forma esquemática de un circuito ramal residencial simplificado y un aparato para detectar una conexión suelta/que brilla de acuerdo con formas de realización del concepto divulgado; la figura 6 es un diagrama de bloques en forma esquemática de un aparato detector de conexión suelta/que brilla de acuerdo con otra forma de realización del concepto divulgado; y las figuras 7A y 7B son diagramas de bloque en forma esquemática de diferentes salidas del aparato detector de conexión suelta/que brilla de la figura 6.

Descripción de las Formas de Realización Preferidas Como se emplea en la presente, el término "varios" significará uno o un entero mayor de uno (es decir, una plurali- dad).

Como se emplea en la presente, el término "procesador" significará un dispositivo analógico y/o digital programadle que puede almacenar, recuperar y procesar datos; un computador; una estación de trabajo; un computador personal; un microprocesador; un microcontrolador; un microcomputador; un controlador; una unidad central de procesamiento; un computador tipo "mainframe"; un minicomputador; un servidor; un procesador en red; o cualquier dispositivo o aparato de procesamiento adecuado.

Como se emplea en la presente, la expresión "contacto que brilla" significará lo mismo que una "conexión que brilla". Un contacto que brilla o una conexión que brilla es una conexión eléctrica de resistencia elevada formada en la interfaz de dos conductores y la cual está sujeta a calentamiento o sobre calentamiento por la corriente que fluye a su través.

Un contacto que brilla produce una caída de voltaje considerablemente mayor en comparación con una conexión eléctrica segura. Monitorizando el voltaje a través de un circuito de energía, el cual es susceptible a una conexión suelta, a diferentes niveles de corriente que fluyen a través del circuito de energía, el contacto que brilla puede ser detectado y puede generarse a manera de respuesta una señal de disparo o una señal de alarma.

Para un contacto de cobre, las cargas típicas están en el rango de alrededor de 10 a alrededor de 10,000 g de fuerza de conexión, haciendo una típicamente resistencia de la conexión en el rango de alrededor de 1 a alrededor de 0.01 miliohmios. A 20 amperios, esto haría la caída de voltaje a través de una conexión eléctrica segura en el rango de alrededor de 2 a alrededor de 20 mVrms. Esto está bien por debajo de la caída de voltaje a través de una conexión que brilla que es superior a 1 . De hecho, a menor corriente, mayor el voltaje de la conexión que brilla, como se muestra en las figuras 1 y 3. Asimismo, la energía disipada en una conexión que brilla es suficientemente elevada, especial mente a corrientes superiores a 10 Ams, para sobre-calentar la junta eléctrica y calentar el área circundante a un nivel que puede iniciar un incendio.

Como se muestra en las figuras 1-4, una conexión que brilla tiene una caída de voltaje relativamente elevada a una corriente relativamente baja (v.gr., menor de 5 A^ para diversas combinaciones de materiales, tales como cobre-cobre, cobre-acero inoxidable, o bronce-hierro.

Con referencia a las figuras 4 y 5, sin otra corriente de carga fluyendo, un método para detectar si está presente un contacto que brilla es cargar un circuito de energía 2 con una resistencia conocida (v.gr., mediante una combinación de varios resistores R2a, R2b, R2c) y comparar el cambio en el voltaje detectado, V2. Un cambio de voltaje no lineal es indicativo de un problema. Si no hay conexión que brilla, entonces será lineal la caída de voltaje (la cual es igual a la corriente del circuito de energía, I, por la resistencia de los dos conductores del circuito de energía, 2Rwire o 2IRwire) en el circuito de energía 2 mostrado en la figura 5. Por ende, cuando se aplica el doble de la corriente, 21, al circuito de energía 2, entonces se espera que se duplique la caída de voltaje (= 21 x 2Rwire = 4IRwire). Si este no es el caso, cuando hay una conexión que brilla, entonces la caída de voltaje no será lineal, con ello indicando un problema.

De acuerdo con el concepto divulgado, un método de detectar un contacto que brilla en el circuito de energía 2 de ejemplo, el cual puede ser susceptible a una falla de conexión eléctrica, incluye aplicar por lo menos tres diferentes impedan-cias, tales como valores de resistencia, a través del circuito de energía 2 y detectar, a manera de respuesta, por lo menos tres voltajes (V2) a través del circuito de energía 2. Cada uno de estos voltajes corresponde a uno de los diferentes valores de resistencia, como se forman, por ejemplo y sin limitación, por cualquier combinación adecuada de varios de los resistores de ejemplo R2a, R2b, R2c. Entonces, se determina si los cambios en los voltajes detectados (V2) con respecto a cambios en los diferentes valores de resistencia son lineales dentro de un rango predeterminado y, de otra manera, por lo menos una señal de una señal de disparo y una señal de alarga se genera a manera de respuesta, a fin de proteger contra y anunciar un contacto que brilla 4 en el circuito de energía 2.

En la figura 5, un aparato detector 6 que incluye los tres resistores de ejemplo R2a, R2b, R2c, se conecta en una toma de corriente (no mostrada) del circuito de energía 2. Un procesador (no mostrado, pero ver el controlador 8 de ejemplo de la figura 6) en el aparato detector 6 conmuta combinaciones de los tres resistores R2a, R2b, R2c en el circuito de energía 2 y mide los voltajes de carga V2 resultantes. Si son lineales las diferen cias en los voltajes detectados, entonces el circuito de energía 2 está bien y no hay contacto que brilla. Si los voltajes detectados no son lineales, entonces se indica un problema en el cableado y/o las conexiones eléctricas del circuito de energía 2. Como se describirá, el problema puede ser aislado moviendo el aparato detector 6 corriente arriba (hacia un centro de carga o tablero 10) hasta que la medición de voltaje no lineal desapare ce.

Ejemplo 1 La Tabla 1 más adelante muestra valores de ejemplo para un circuito ramal con buenas conexiones eléctricas para un ejemplo de 120 V, corriente alterna con un cable de energía AWG de cobre #12 de 100 pies (30.5 m). En este ejemplo, Rioad es la resistencia formada por una combinación adecuada de varios de los resistores R2a, R2b, R2c de ejemplo de la figura 5. La corriente, I, es la corriente que fluye en el circuito de energía 2. Vdrop es la caída de voltaje, la cual es igual a la corriente del circuito de energía, I, por la resistencia de los dos conductores del circuito de energía, 2Rwlre o 2IRwlre. V2 se refiere a los tres voltajes detectados de ejemplo R2a, R2b, R2c, los cuales correspon den a diferentes valores de resistencia de 120, 60, 30 Ohmios, respectivamente. Los resistores R2a, R2b, R2c pueden tener, por ejemplo y sin limitación, valores de 120, 60, 30 Ohmios, respectivamente, tal que Rload se forme cuando los interruptores Sa, Sb, Se sean respectivamente cerrados. Como otro ejemplo no limitativo, R2a, R2b, R2c pueden tener valores de 120, 120, 60 Ohmios, respectivamente, tal que Rload sea formada cuando: (a) el interruptor Sa está cerrado (Rload = 120 Ohmios), (b) los interrup tores Sa y Sb estén cerrados (Rload = 60 Ohmios), y (c) los interruptores Sa, Sb y Se están cerrados (Rload = 30 Ohmios). Tabla 1 En este ejemplo, si V2a - V2b) = ¾ (V2b - V2c), entonces las conexiones eléctricas en el circuito de energía 2 están bien. Para el ejemplo de la Tabla 1, 11.68 - 119.36 = ¾ (119.36 -118.72) =0.32. Si esta igualdad no es cierta dentro de un rango de tolerancia predeterminado adecuado (v.gr., sin limitación, ± 10 %), entonces el circuito de energía 2 tiene varias conexiones eléctricas, tales como 4. Si el circuito de energía 2 no está bien, entonces esto puede ser anunciado de una manera adecuada (v.gr., sin limitación, se enciende una luz de advertencia (no mostrada); se activa una chicharra de advertencia (no mostrada); un interruptor (no mostrado) activa una carga adecuada (no mostrada) (v.gr., sin limitación, un tiristor, FER o IGBT activa una carga de 0.5 Ohmios) que crea una corriente de falla suficientemente elevada para disparar un disyuntor de circuito alimentador ramal (no mostrado)).

También, en este ejemplo, hay tres diferentes valores de resistencia aplicados a través del circuito de energía 2 en un componente (no mostrado) del circuito de energía 2. El componen te puede ser, por ejemplo y sin limitación, una toma eléctrica. Aunque se divulgan tres diferentes valores de resistencia formados por combinaciones de tres diferentes resistores, pueden emplearse por lo menos dos diferentes resistores para proveer tres diferentes valores de resistencia, o cuatro o más valores de resistencia diferentes pueden ser empleados. En este ejemplo, los tres diferentes valores de resistencia corresponden a alrededor de una unidad de corriente, alrededor de dos unidades de corriente, y alrededor de cuatro unidades de corriente que fluyen en el circuito de energía 2. El método y el aparato detector 6 divulgados determinan un primer cambio en los voltajes detectados correspondiente a un cambio de alrededor de una unidad de corriente que fluye en el circuito de energía 2, determinan un segundo cambio en los voltajes detectados correspondiente a un cambio de alrededor de dos unidades de corriente que fluye en el circuito de energía 2, y determinan si el segundo cambio es de alrededor del doble del primer cambio y está dentro del rango predeterminado y, de otra manera, se genera a manera de respuesta la por lo menos una señal de la señal de disparo y la señal de alarma.

Ejemplo 2 El aparato detector 6 puede ser usado para verificar en puntos diferentes circuitos de energía o puede ser un módulo dedicado que permanece conectado en una toma de corriente para un circuito de energía. El aparato detector 6 dedicado puede ser diseñado para verificar periódicamente (v.gr., sin limitación, cada 30 minutos usando un temporizador 42 como se muestra con el aparato detector 12 de la figura 6) el circuito de energía 2. La resolución de la medición de voltaje puede necesitar ser incrementada si otras corrientes de carga están fluyendo durante las mediciones de voltaje. El aparato detector 6 es el más preciso sin ninguna otra corriente de carga fluyendo en el circuito de energía 2.

El aparato detector 6 puede incluir una clavija macho convencional (no mostrada) para vincular una toma de corriente (ver, por ejemplo, las tomas de corriente 60, 62, 64 de la figura 6) o receptáculo del circuito de energía 2. La pluralidad de interruptores Sa, Sb, Se está estructurada para conmutar varios de los resistores R2a, R2b, R2c a través del circuito de energía 2 en la toma de corriente o receptáculo del circuito de energía 2.

El aparato detector 6 puede ya sea vincular temporalmente el circuito de energía 2 para un solo ciclo de detección o puede vincular de manera permanente el circuito de energía 2, el procesador (no mostrado) estando estructurado para verificar periódicamente el circuito de energía 2 respecto de un contacto que brilla, tal como el 4.

Ejemplo 3 La figura 6 muestra otro aparato detector de conexión suelta/que brilla 12. El aparato detector 12 de ejemplo detecta un contacto que brilla 14 en un circuito de energía 16, el cual puede ser susceptible a una falla de conexión eléctrica. El aparato detector 12 incluye una pluralidad de resistores 18, 20, 22, una pluralidad de interruptores 24, 26, 28 (v.gr., mecánicos; de estado sólido) estructurados para conmutar varios de los resistores 18, 20, 22 a través del circuito de energía 16, un sensor de voltaje (VS) 30 estructurado para detectar un voltaje (V2) a través de los varios resistores 18, 20, 22 conmutados a través del circuito de energía 16, y un procesador, tal como el controlador 8 de ejemplo. El controlador 8 está estructurado para controlar, a través de las salidas 32, la pluralidad de interruptores 24, 26, 28 para conmutar por lo menos tres diferentes valores de resistencia a través del circuito de energía 16, para ingresar el voltaje detectado correspondiente a cada uno de los por lo menos tres diferentes valores de resisten cia, y para determinar si cambios en el voltaje detectado con respecto a cambios en los por lo menos tres diferentes valores de resistencia son lineales dentro de un rango predeterminado y, de otra manera, para generar a manera de respuesta por lo menos una señal de una señal de disparo 34 y una señal de alarma 36 correspondiente a detectar el contacto que brilla 14 en el circuito de energía 16. El controlador 8 incluye una salida 38 de la por lo menos una señal de la señal de disparo 34 y la señal de alarma 36. Puede también emplearse un indicador local 40 para anunciar la señal de alarma 36.

El controlador 8 de ejemplo controla la pluralidad de interruptores 24, 26, 28 para conmutar cada uno de los por lo menos tres valores de resistencia diferentes a través del circuito de energía 16 por, sin limitación, por lo menos alrededor de diez ciclos de línea, en secuencia, como lo temporiza el temporizador 42. Esto provee un tiempo adecuado para que se estabilice el voltaje de carga V2 y sea detectado por el sensor de voltaje 30.

Las salidas del controlador pueden ser, por ejemplo y sin limitación, un indicador visible 40, un indicador audible 40, o un interruptor 44 estructurado para activar una carga adecuada 46 (RShort) para ocasionar que fluya una corriente de falla suficiente en el circuito de energía 16 para disparar un interruptor de circuito corriente (CB) arriba 48 asociado operativamente con el circuito de energía 16. Por ejemplo, el aparato detector 12 puede aplicar otro valor de resistencia diferente (v.gr., sin limitación, 0.5 Ohmios) a través del circuito de energía 16 en respuesta a la señal de disparo 34 a fin de ocasionar, por ejemplo y sin limitación, un disparo magnético instantáneo del interruptor de circuito corriente arriba 48 de ejemplo Ejemplo 4 La Tabla 2 muestra valores de voltaje de contacto que brilla de ejemplo de la figura 4 a 1 A^ , y 4 Ams a 120 V, corriente alterna.

Tabla 2 La Tabla 3, más adelante, está basada en un circuito de energía con un cable AWG #12 de 50 pies (15.25 m) a 1.588 mOhmios/pie (mOhmios/30.5 cm) por conductor, o Rwire = 0.001588 Ohmios/pie (Ohmios/30.5 cm) de la figura 5. El voltaje de circuito abierto, VOC, es de 120 V s, las tres corrientes de prueba son 1 (IA), 2 Ams (IB) y 4 A s (Ic), y las tres resistencias efectivas son 120, 60 y 30 Ohmios, respectivamente, que son formadas por combinaciones de varios de los resistentes R2a, R2b Y R2C· Vdrop es Ia caída de voltaje a través de 2Rwire más la caída de voltaje a través del contacto que brilla. El voltaje, V2, es medido en las tres corrientes de prueba y es representado por V2A, V2B y V2C, mientras que VdropA, VdropB y VdropC, respectivamente, son los valores correspondientes de Vdrop. R1 es el cambio efectivo en la resistencia para un cambio de 1 Arms, según se determina a partir de R2 = (1/(IA - IB))(v2A - V2B) = (V2A -V2B). De manera similar, R2 es el cambio efectivo en la resisten cia para un cambio de 2 A^ , según se determina a partir de R2 = (1/(IB - Ic))(V2B - V2C) = (1/2)(V2B - V2C). La prueba, D = R2 - R2, corresponde a la prueba antes discutida con relación a la Tabla 1. Aquí, si la prueba es -0.1 | (mayor de R o R2) |, entonces no hay contacto que brilla. De otra manera, hay un contacto que brilla o alguna otra anormalidad indeseable. Asimismo, cualquier valor negativo de R1 o R2 indica de inmediato un contacto que brilla. En la Tabla 3, para los tres materiales, cada una de R2 o R2 indica un contacto que brilla. De manera similar, para la prueba -0.1 | (mayor de R2o R2) | < D < 0.1 | (mayor de R1o R2)|, ambos de los ejemplos de Cu-Cu y Cu-SS son contactos que brillan. Para bronce-Fe, que tiene el menor voltaje de contacto que brilla, esta prueba no aplica pues Rx (y R2) deben ser positivas. En vez de ello, el valor negativo de R2 (o R2) indica de inmediato un contacto que brilla.

En la Tabla 3, las corrientes están en Arras, los voltajes en V^ , y las resistencias están en Ohmios.

Tabla 3 Aunque se divulga la prueba de las "tres corrientes" de la Tabla 3, puede obtenerse mayor precisión verificando el carácter lineal de la respuesta usando cuatro o más corrientes. Para la detección adecuada de todas las condiciones, sin limitación, pueden emplearse por lo menos una tolerancia de resistor de alrededor de 0.1 % y una resolución de la medición de voltaje de alrededor de 1 mV.

Aunque se divulgan las pruebas que implican por lo menos tres corrientes con por lo menos tres valores de resisten cia diferentes y por lo menos tres voltajes detectados, son todavía posibles pruebas que implican una o dos corrientes, especialmente para materiales que brillan, tales como Cu-Cu, los cuales tienen voltajes de contacto que brilla relativamente mayores.

La Tabla 4 muestra los resultados, basados en la Tabla 3, para tanto una prueba de "dos" corrientes, la cual usa las dos corrientes de prueba 1 Ans y 2 A^ y una prueba de "una corrien te", la cual usa el voltaje de circuito abierto, Voc, a 0 A^ y la corriente de una prueba de 1 Ams. Para la prueba de "dos corrientes", un valor negativo de V2A - V2B indica un contacto que brilla, mientras que para la prueba de "una corriente", un valor relativamente grande (v.gr., sin limitación, > 0.4 Vrms a 1 A^ para un circuito de energía que usa un cable AWG #12 de 100 pies (30.5 m) indica un problema. La prueba de "una corriente" trabaja mejor a corrientes relativamente bajas en el rango de alrededor de 1 a alrededor de 5 A^ .

Tabla 4 Ejemplo 5 Pueden emplearse varias pruebas diferentes: (1) se usan por lo menos tres corrientes diferentes para verificar una respuesta lineal (v.gr., sin limitación, V2a - V2b = ½ (V2b - V2c) del Ejemplo 1), si no, hay un contacto que brilla; (2) se usan dos corrientes diferentes (v.gr., sin limitación 1 Arms y 2 A™,; 2 A^ y 4 A^) para verificar si el voltaje (V2) se reduce de manera lineal, si no, hay un contacto que brilla; (3) se usan dos corrientes diferentes para verificar si el voltaje (V2) se reduce linealmente, y se usan por lo menos tres corrientes diferentes para verificar una repuesta lineal; si no, hay un contacto que brilla (v.gr., esta es la combinación de las pruebas segunda y tercera); y (4) una corriente y el voltaje de circuito abierto (o dos corrientes, una de las cuales es cero y corresponde a un valor de resistencia de circuito abierto "infinito") se usan para verificar si el voltaje (V2) se reduce en una cantidad excesiva; si lo hace, hay un contacto que brilla.

En la primera prueba, la ecuación de ejemplo es solamente para las corriente específicas de ejemplo de 1 Arms, 2 A-rmsy 4 Ams. Una ecuación más general es discutida anteriormente con relación a la Tabla 3. Por ende, definir el valor D y verificar para determinar si este valor es menor que la tolerancia permitida predeterminada (v.gr., sin limitación, 10 %) es una mejor y más general manera de verificar la linealidad. De manera alternativa, con dos corrientes en las pruebas segunda y tercera, también se determina la linealidad con base en la caída de voltaje esperada para una corriente dada. Cualquier de tres valores de corriente adecuados puede usarse dentro de ciertos límites. Por ejemplo, si la corriente es demasiado baja, el contacto que brilla puede no estar presente (v.gr., menos de 1 Arms), o si la corriente es demasiado elevada, entonces el disyuntor de circuito puede disparar (v.gr., sin limitación, mayor de 15 o 20 A^ y se torna más difícil detectar un problema cuando la corriente es demasiado elevada. Por ejemplo y sin limitación, un rango de corriente adecuado es de alrededor de 1 a alrededor de 10 Ams.

La segunda prueba, la cual usa dos corrientes, también verifica linealidad de manera similar a la primera prueba que usa tres corrientes. Usando una corriente conocida (v.gr., sin limitación, 1 A s) produce una caída de voltaje que da como resultado un voltaje reducido disponible en la toma de corriente (es decir, V2A = Voc - Vwire), donde Vwire = 2IRwire = 2Rwire. Entonces, una caída de voltaje es definida como DeltaA = Voc - V2A = Voc -(Voc - 2Rwire) = 2Rwire. Si, por ejemplo y sin limitación, se aplican entonces 2 A^ como una carga sobre el circuito, entonces se espera el doble de caída de voltaje en alambre; por consecuen cia, V2B = Voc - 4Rwire. Entonces, DeltaB = Voc - V2B = 4Rwire = 2DeltaA, pues el circuito es lineal.

Sin embargo, si hay un contacto que brilla presente en los dos niveles de corriente de ejemplo, entonces como el voltaje que brilla es una función de la corriente (v.gr., a 1 A^ , V2A = Voc - DeltaA — Voc - V2A = Voc - (Voc - 2Rwire - VglowA) y DeltaB = Voc - V2B = Voc - (Voc - 4R„lre - VglowB)). Pero ahora, DeltaA y DeltaB son una función de los voltajes de contacto que brilla, que son no lineales (v.gr., duplicar la corriente no duplica el voltaje del contacto que brilla, en realidad lo disminuye).

La tercera prueba es similar a la primera prueba. Se emplean dos corrientes para verificar la linealidad pues una respuesta puramente resistiva debe ser lineal. Cualquier no linealidad indica un problema potencial.

La cuarta prueba solamente verifica si la caída de voltaje es mayor que cierta cantidad esperada (v.gr., sin limitación, para cable AWG #12 (0.001588 x la longitud de línea estimada x 2 x corriente) o para cable AWG #14 (0.002525 x longitud de línea estimada x 2 x corriente). Si la caída de voltaje es de 50 a 500 % mayor que este número, entonces puede haber un problema. Se cree que esta prueba no es tan confiable como las demás pruebas, pero puede proveer una verificación inicial relativamente rápida.

Estas pruebas determinan si varios cambios en los voltajes detectados con respecto a varios cambios en los valores de resistencia diferentes son lineales dentro de un rango predeterminado, o si un cambio en dos de los voltajes detectados no se incrementa con una reducción en dos de los valores de resistencia diferentes.

Ejemplo 6 Las figuras 7A y 7B muestran respectivamente que la salida 38 del procesador de la figura 6 puede ser un transmisor inalámbrico 50 para transmitir de manera inalámbrica la señal de alarma 36 y/o la señal de disparo 34, o una salida 52 de portador de línea de energía para emitir la señal de alarma 36 y/o la señal de disparo 34 por el circuito de energía 16.

Ejemplo 7 Además del Ejemplo 6, la señal de disparo 34 puede ser empleada para disparar un interruptor de circuito, tal como el disyuntor de circuito ramal corriente arriba 48 de ejemplo, asociado operativamente con el circuito de energía 16. La salida 38 del procesador transmite la señal de disparo 34 para disparar el interruptor de circuito 48, lo cual dispara (v.gr., mediante una entrada de disparo de derivación 54) en respuesta a la recepción de la señal de disparo 34.

Ejemplo 8 Además del Ejemplo 6, la señal de alarma 36 puede ser empleada para anunciar de manera remota la condición de alarma. Por ejemplo, como se muestra en la figura 7A, la salida 50 del procesador transmite de manera inalámbrica la señal de alarma 36 para anunciar de manera remota el contacto que brilla 14. Una señal inalámbrica 55 es recibida por un receptor inalámbrico 56 y emitida por un indicador 58 en un lugar remoto.

Ejemplo 9 Como se muestra en la figura 6, el aparato detector 12 está idealmente en el extremo del circuito de energía 12 (v.gr., un circuito ramal) y distante de un centro de carga o tablero 59, sin otras cargas que energizarse. Si una carga está activa en algún punto en el circuito ramal, entonces el voltaje detectado V2 en el extremo del circuito ramal será la suma de la caída IR en el alambre hasta el punto de la carga más la caída IR del alambre remanente al aparato detector 12, si está presente, el voltaje del contacto que brilla, cuyo valor dependerá de si está ubicado corriente arriba o corriente abajo de la carga ramal. Una no linealidad todavía debe mostrarse en la medición cuando el aparato detector 12 de ejemplo cambia la corriente de ejemplo de 1 a 2 a 4 A; sin embargo, la tolerancia de ± 10 % de ejemplo puede ser demasiado grande para permitir que este caso sea discriminado. La detección se torna más difícil a mayor longitud de cable.

Ejemplo 10 El aparato detector 12 y el método divulgados pueden ser empleados para determinar la ubicación del contacto que brilla 14 de ejemplo en el circuito de energía 16 de ejemplo. Por ejemplo, si el circuito de energía 16 incluye el centro de carga 59 que tiene el interruptor de circuito 48 y una pluralidad de salidas 60, 62, 64, 66 corriente abajo del centro de carga 59 y el interruptor de circuito 48, entonces los por lo menos tres valores de resistencia diferentes son primero aplicados a través del circuito de energía 16 en la salida 66, la cual es la más distante del centro de carga 59. Esto detecta el contacto que brilla 14 en el circuito de energía 16. Entonces, aplicando de manera progresiva los valores de resistencia diferentes a través del circuito de energía 16 en varias de las tomas de corriente, tales como 64, 62, 60, más carca del centro de carga 59 que de la toma de corriente 66, esto puede continuarse hasta que no se detecta el contacto que brilla 14 en el circuito de energía 16. Esto ocurre en la toma de corriente 60, en este ejemplo, pues no hay contacto que brilla corriente arriba de la toma de corriente 60 entre ella y el interruptor de circuito 48. Como resultado, puede determinarse que el contacto que brilla 14 está en el circuito de energía 16 entre dos de las tomas de corriente 60, 62, como se muestra, o está entre el centro de carga 59 y la toma de corriente más cercana 60 (no mostrada por el contacto que brilla 14 de ejemplo).

Aunque se han descrito en detalle formas de realización específicas del concepto divulgado, los téenicos en la materia apreciarán que pueden desarrollarse diversas modificaciones y alternativas a esos detalles a la luz de las enseñanzas globales de la divulgación. En consecuencia, los arreglos particulares divulgados pretenden ser ilustrativos solamente y no limitativos de ámbito del concepto divulgado, al cual deberá darse toda la amplitud de las reivindicaciones anexas y cualquiera y todos sus equivalentes.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un método de detectar un contacto que brilla (4; 14) en un circuito de energía (2; 16), dicho método comprendien do: aplicar (24, 26, 28) por lo menos dos diferentes impedancias (18, 20, 22) a través de dicho circuito de energía y detectar a manera de respuesta (30) por lo menos dos voltajes (V2; Voc) a través de dicho circuito de energía, cada uno de dichos por lo menos dos voltajes detectados correspondiendo a una de dichas por lo menos dos impedancias diferentes; y determinar (8) si varios cambios en dichos por lo menos dos voltajes detectados con respecto a varios cambios en dichas por lo menos dos impedancias diferentes son lineales dentro de un rango predeterminado o si un cambio en dos de dichos por lo menos dos voltajes no se incrementa con una reducción en dos de dichas por lo menos dos impedancias diferentes y, de otra manera, generar a manera de respuesta por lo menos una señal de una señal de disparo (34) y una señal de alarma (36) correspondiente a detectar el contacto que brilla en dicho circuito de energía.

2. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: transmitir (38) dicha por lo menos una señal de la señal de disparo y la señal de alarma ya sea de manera inalámbri ca (50) o mediante un portador de línea de energía (52).

3. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: aplicar dichas por lo menos dos impedancias diferentes a través de dicho circuito de energía en un componente (66) de dicho circuito de energía.

4. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: emplear un interruptor de circuito (48) asociado operativamente con dicho circuito de energía; y disparar (54) el interruptor de circuito en respuesta a la señal de disparo.

5. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: aplicar (44) otra impedancia diferente (46) a través de dicho circuito de energía en respuesta a la señal de disparo a fin de ocasionar un disparo de un interruptor de circuito corriente arriba (48).

6. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: emplear como dichas por lo menos dos impedancias diferentes tres valores de resistencia diferentes correspondien tes a alrededor de una unidad de corriente, alrededor de dos unidades de corriente y alrededor de cuatro unidades de corriente que fluye en dicho circuito de energía.

7. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: emplear como dichos por lo menos dos valores de impedancia diferentes tres diferentes valores de resistencia; emplear tres voltajes como dichos por lo menos dos voltajes; determinar un primer cambio en dichos tres voltajes detectados correspondiente a un cambio de alrededor de una unidad de corriente que fluye en dicho circuito de energía; determinar un segundo cambio en dichos tres voltajes detectados correspondiente a un cambio de alrededor de dos unidades de corriente que fluye en dicho circuito de energía; y determinar si dicho segundo cambio es alrededor del doble del primer cambio y está dentro del rango predeterminado y, de otra manera, generar a manera de respuesta dicha por lo menos una señal de la señal de disparo y la señal de alarma.

8. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: emplear dicho circuito de energía que comprende un centro de carga (59), un interruptor de circuito (48) y una pluralidad de tomas de corriente (60, 62, 64, 66) corriente abajo de dicho centro de carga; primero aplicar dichas por lo menos dos impedancias diferentes a través de dicho circuito de energía en una primera toma de corriente (66) de dichas tomas de corriente distante de dicho centro de carga y detectar el contacto que brilla en dicho circuito de energía; y aplicar de manera progresiva dichas por lo menos dos impedancias diferentes a través de dicho circuito de energía en varias de dichas tomas de corriente (64, 62, 60) más cercanas a dicho centro de carga que la primera de dichas tomas de corriente hasta que no se detecta el contacto que brilla en dicho circuito de energía.

9. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además: emplear como dichas por lo menos dos impedancias diferentes dos valores de resistencia diferentes; emplear dos voltajes como dichos por lo menos dos voltajes; y determinar si el cambio en los dos voltajes no se incrementa con la reducción en los dos valores de resistencia diferentes.

10. El método de la reivindicación 9, comprendiendo además: emplear como uno de dichos dos valores de resistencia diferentes un valor de resistencia de circuito abierto; y emplear como un voltaje correspondiente de dichos dos voltajes un valor de voltaje de circuito abierto.

11. Un aparato (6; 12) para detectar un contacto que brilla (4; 14) en un circuito de energía (2; 16), dicho aparato comprendiendo: una pluralidad de resistores (18, 20, 22); una pluralidad de interruptores (24, 26, 28), estructu rados para conmutar varios de dichos resistores a través de dicho circuito de energía; un sensor de voltaje (30) estructurado para detectar un voltaje (V2; Voc) a través de dichos varios resistores conmutados a través de dicho circuito de energía; un procesador (8) estructurado para controlar (32) dicha pluralidad de interruptores para conmutar por lo menos dos valores de resistencia diferentes a través de dicho circuito de energía, para ingresar el voltaje detectado correspondiente a cada uno de dichos por lo menos dos valores de resistencia diferentes, y para determinar si varios cambios en el voltaje detectado con respecto de varios cambios en dichos por lo menos dos valores de resistencia diferentes son lineales dentro de un rango predeterminado o si un cambio en el voltaje detectado no se incrementa con una reducción en dos de dichos por lo menos dos valores de resistencia diferentes y, de otra manera, para generar a manera de respuesta al menos una señal de una señal de disparo (34) y una señal de alarma (36) correspondiente a detectar el contacto que brilla en dicho circuito de energía; y una salida (38) de dicha por lo menos una señal de la señal de disparo y la señal de alarma.

12. El aparato (12) de la reivindicación 11, donde dicho circuito de energía comprende una salida (66, 64, 6260); y donde dicha pluralidad de interruptores están estructurados para conmutar dichos varios resistores a través de dicho circuito de energía en la salida de dicho circuito de energía.

13. El aparato (12) de la reivindicación 11, donde un interruptor de circuito (48) está asociado operativamente con dicho circuito de energía y dicha salida es seleccionada del grupo que consiste en un indicador visible (40), un indicador audible (40), y un interruptor (44) estructurado para activar una carga (46) para ocasionar que una corriente de falla dispare el interruptor de circuito; donde dicha salida está estructurada para transmitir dicha por lo menos una señal de la señal de disparo y la señal de alarma de manera inalámbrica (50) o mediante un portador de línea de energía (52); donde un interrup tor de circuito (48) está asociado operativamente con dicho circuito de energía y dicha salida (38) está estructurada para transmitir la señal de disparo para disparar dicho interruptor de circuito; o donde dicha salida está estructurada para transmitir (52) la señal de alarma (36) para anunciar remotamente (56, 58) el contacto que brilla.

14. El aparato (12) de la reivindicación 11, donde dicho aparato (12) está estructurado para vincular de manera temporal (66) dicho circuito de energía; o donde dicho aparato (12) está estructurado para vincular de manera permanente (60, 62, 64, 66) dicho circuito de energía y dicho procesador está estructurado adicionalmente para verificar periódicamente (42) dicho circuito de energía respecto de dicho contacto que brilla.

15. El aparato (12) de la reivindicación 11, donde dicho procesador está estructurado adicionalmente para controlar (32) dicha pluralidad de interruptores para conmutar cada valor de dichos por lo menos dos valores de resistencia diferentes a través de dicho circuito de energía por lo menos por alrededor de diez ciclos de línea.