MXPA05003308A - Modulo interruptor de circuito de falla a tierra compacto. - Google Patents

Abstract

Un modulo compacto con un par de transformadores y un rele desplazamiento individual de doble polo (DSPT) montado sobre un alojamiento para crear un ensamble independiente para instalarse en un interruptor de circuito de falla a tierra (GFCI) como una unidad. El primer transformador tiene un nucleo y esta electricamente acoplado a un primer grupo de terminales para conectarse a un tablero de circuito impreso (PCB). El segundo transformador esta colocado adyacente a y magneticamente acoplado al nucleo del primer transformador y esta electricamente acoplado a un segundo juego de terminales para conectarse al PCB. El rele DPST tiene un par de contactos fijos y un par de contactos moviles para conectar selectivamente las trayectorias de fase de linea y neutra a una carga.

Description

MODULO INTERRUPTOR DE CIRCUITO DE FALLA A TIERRA COMPACTO Esta solicitud reivindica el beneficio de la fecha de presentación de una solicitud provisional que íiene el número de serie 60/556,271 la cual se presentó el 25 de marzo de 2004.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION CAMPO DE LA INVENCION La presente invención pertenece generalmente a interruptores de circuitos de falla que incluyen tierra (GFCIs).

DESCRIPCION DE LA TECNICA RELACIONADA Los GFCIs son dispositivos eléctricos bien conocidos en uso común actualmente. Se usan con frecuencia para ayudar a la protección contra choque eléctrico debido a condiciones de fuga a tierra. Un GFCl es básicamente un detector de corriente diferencial operativo para activar o hacer que se dispare un mecanismo de contacto cuando se detecta una cierta cantidad de corriente desequilibrada entre el alambre de fase y el alambre neutro de una línea de energía eléctrica de corriente alterna (AC). Un GFCl típico incluye componentes eléctricos tales como transformadores, un relevador y circuitos para detectar una condición de fuga a tierra que lo hace difícil de incorporar en varias configuraciones de GFCI. Sería deseable tener un módulo compacto de GFCI capaz de ser incorporado en varias configuraciones de GFCI.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención supera algunas de las deficiencias de la técnica anterior proporcionando un módulo compacto que puede ser incorporado en varias configuraciones de interruptor de circuito de fuga a tierra (GFCI) tales como clavijas anguladas, clavijas en línea, montajes de paneles, u otras configuraciones. En un aspecto de ia presente invención, se proporciona un módulo compacto que incluye un par de transformadores y un relevador de interruptor sencillo bipolar (DPST) montados en un alojamiento para crear un ensamble de componentes auto-contenidos para instalación en un GFCI como una unidad. El primer transformador que tiene un núcleo toroidal está acoplado eléctricamente a un primer conjunto de terminales para conexión a una tarjeta de circuito impreso (PCB). El segundo transformador que tiene un núcleo toroidal está colocado adyacente a y acoplado magnéticamente al núcleo del primer transformador y acoplado eléctricamente a un segundo conjunto de terminales para conexión a la PCB. El relevador de DPST tiene un par de contactos estacionarios y un par de contactos movibles para conectar selectivamente las trayectorias conductoras de fase y neutra a una carga. En una modalidad, el módulo puede ser un ensamble de GFCI auto-contenido para uso en una clavija eléctrica angulada. El primer transformador puede estar colocado sobre el segundo transformador formando un arreglo apilado. Uno de los transformadores puede ser un transformador diferencial para detectar una corriente desequilibrada que fluye a través de un conductor de fase lateral de línea y neutro, y el otro transformador puede ser un transformador neutro para detectar una condición de baja impedancia entre un conductor neutro lateral de carga y de tierra. Los contactos estacionarios y los contactos movibles, [os cuales pueden estar soportados por miembros respectivos de brazos de contacto, están en contacto eléctrico cuando se energiza el relevador. El relevador puede incluir un bastidor de relevador que soporta una bobina enrollada con un carrete de alambre y un núcleo de metal en forma de barra que pasa a través del centro de la bobina para asegurarla al bastidor. Se puede usar un resorte para proporcionar un empuje hacia arriba a una placa de armadura que gira con bisagra en una porción superior del bastidor del relevador. Un primer extremo del resorte puede estar unido a una porción de la placa de armadura y un segundo extremo del resorte puede estar unido al bastidor del relevador. Se puede usar una abrazadera para asegurar los contactos movibles a la piaca de armadura. En un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona una clavija eléctrica que incluye un alojamiento para soportar un módulo compacto y una PCB que incluye un circuito de GFCI que detecta condiciones de fuga a tierra. El módulo compacto incluye un par de transformadores adyacentes que tienen cada uno un núcleo y terminales respectivas para conexión al circuito de GFCI, y un relevador de DPST que tiene un par de contactos estacionarios y un par de contactos movibles para conectar selectivamente conductores laterales de línea con conductores laterales de carga. El módulo compacto de la presente invención puede tener una o más de las siguientes ventajas. El módulo ayuda a hacer posible la incorporación de circuitos de GFCI en varias configuraciones tales como una clavija eléctrica angulada, una clavija en línea, un montaje de paneles y otras configuraciones. Lo antes establecido y otras modalidades y ventajas de la invención se harán más aparentes a partir de ¡a siguiente descripción detallada cuando se toma con los dibujos adjuntos. Se entenderá, sin embargo, que los dibujos son para los propósitos de ilustración y no se deben interpretar como una definición del alcance o límites de la invención, haciéndose referencias para el propósito último a las reivindicaciones adjuntas a la presente.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS En la presente se describen modalidades preferidas de la presente solicitud con referencia a los dibujos en los cuales elementos similares tienen caracteres de referencia similares, en donde: La Figura 1 es una vista en perspectiva de una modalidad de un módulo compacto para un GFCI de acuerdo con la presente invención.

La Figura 2 es otra vista en perspectiva del módulo para el GFCI girado 180 grados de la vista de la Figura 1; La Figura 3 es otra vista en perspectiva de la Figura 1 seccionada para mostrar la estructura interna del módulo; La Figura 4 es otra vista de la Figura 3 con alguna parte de la estructura removida y seccionada además para la estructura interna del módulo; y La Figura 5 es una vista en perspectiva de una modalidad de un módulo compacto para uso en una clavija eléctrica de GFCI de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Se describe un módulo compacto que es capaz de ser incorporado en varias configuraciones de interruptor de circuito de fuga a tierra (GFCI) tales como clavijas anguladas, clavijas en línea, montajes de paneles y otras configuraciones. El módulo emplea un mecanismo relevador de interruptor sencillo bipolar (DPST), un transformador diferencia! y un transformador neutro los cuales, cuando están conectados a una tarjeta de circuito impreso (PC), pueden acomodarse dentro de un dispositivo portátil tal como una clavija angulada. El paquete completo es sustancialmente igual en tamaño a un relevador comercial comparable.

Haciendo referencia a las Figuras 1 a 4, se muestra un módulo 10 compacto que tiene un alojamiento 20 de plástico para soportar una porción del relevador y una porción del transformador para uso en varias configuraciones de GFCI. Haciendo referencia a la Figura 1, la porción de relevador incluye un relevador de DPST que tiene un par de brazos 30, 32 de contacto movibles para soportar contactos 41, 43 superiores respectivos. El contacto 43 superior está colocado sobre un contacto 49 estacionario inferior (Figura 2) para hacer contacto con el contacto 49. De manera similar, el contacto 41 superior está colocado sobre un contacto 47 estacionario inferior (Figura 3) para hacer contacto con el contacto 47. El contacto 47 inferior está conectado eléctricamente a una porción superior de un miembro 13 de soporte (Figura 3). De manera similar, el contacto 49 inferior está conectado eléctricamente a una porción superior de un miembro 11 de soporte (Figura 4). Una porción 13b de lengüeta en ángulo recto está colocada en un lado del miembro 13 para abrocharse en una ranura 20c del alojamiento 20. De una manera similar, la Figura 2 muestra una porción 1 b de lengüeta en ángulo recto colocada en un lado del miembro 11 para abrocharse en una ranura 20b del alojamiento 20. Haciendo referencia a la Figura 1, pasadores 1a, 13a de contacto estacionario se extienden en un ángulo recto desde los miembros 11, 13 respectivos para permitir la conexión al circuito eléctrico de GFCI en una tarjeta de PC (no mostrada). Los brazos 30, 32 de contacto incluyen aberturas 70, 72 respectivas para unión a alambres para conexión a terminales de carga (no mostradas). Haciendo referencia a la Figura 2, un alto o tope 52 de barrera hecho de material aislante, tal como plástico, está colocado sobre los brazos 30, 32 de contacto movibles y se abrocha sobre los miembros 11, 13 de soporte. El tope 52 de barrera no conductor actúa como un tope hacia arriba para los brazos 30, 32 de contacto movibles. Los contactos 41, 43 superiores y los contactos 47, 49 inferiores pueden hacerse de una composición de plata u otra aleación metálica. Los brazos 30, 32 de contacto pueden hacerse de un metal conductor tal como berilio cobre u otra aleación de cobre. Los miembros 11, 13 de soporte pueden estar hechos de latón u otro metal. El relevador está adaptado para conectar selectivamente las trayectorias conductoras de fase y neutra entre un lado de línea y de carga (no mostrado). El lado de línea se refiere al lado que está conectado a una fuente de energía tal como energía de AC de un portalámpara de pared y el lado de carga se refiere al lado que está conectado a una carga o dispositivo eléctrico. El relevador está en uno de dos estados dependiendo de si los contactos 41, 43 superiores están en contacto con los contactos 47, 49 inferiores respectivos. En un estado cerrado (no mostrado), los contactos 41, 43 están en contacto con los contactos 47, 49 inferiores respectivos y permiten que fluya corriente del lado de la línea al lado de la carga. Por otra parte, en un estado abierto, como se muestra en la Figura 1, los contactos 41, 43 no están en contacto con los contactos 47, 49 inferiores respectivos y no fluye corriente del lado de la línea al lado de la carga.

Los contactos 47, 49 inferiores están en contacto eléctrico con los contactos 41, 43 superiores respectivos cuando la bobina 22 del relevador se energiza durante la operación normal tal como en la ausencia de una condición de fuga a tierra. Cuando el circuito de GFCI detecta una condición de fuga a tierra, la bobina del relevador se desenergiza por lo que se rompe la conexión entre los contactos 47, 49 inferiores y los contactos 41, 43 superiores respectivos. Haciendo referencia a la Figura 4, una bobina 34 hecha de nylon y enrollada con alambre 22 para bobina está dispuesta en un bastidor 60 de relevador. El alambre 22 de bobina tiene dos extremos conectados a pasadores 24, 26 de bobina respectivos los cuales están montados a través de miembros de' soporte respectivos que se extienden desde una porción superior de la bobina 34. Los pasadores 24, 26 de bobina están adaptados para ser conectados a una PCB (no mostrada). Un núcleo 35 (por ejemplo, barra de cabezal de metal) pasa a través de una porción central del ensamble de bobina 34 y alambre 22 de bobina. El extremo superior del núcleo 35 está "martillado" (formado) para sujetar la bobina 34 de enrollamiento a un bastidor 60 de relevador hecho de metal. El bastidor 60 de relevador es una chaqueta de metal que tiene paredes que rodean y contienen el ensamble de núcleo de relevador (bobina 34, enrollamiento 22 y núcleo 35). Una placa 64 de armadura de metal está dispuesta sobre el núcleo de relevador y gira con bisagra en una pared del bastidor 60 de relevador. La píaca 64 es arrastrada magnéticamente al núcleo 35 de relevador cuando se energiza el enrollamiento 22.

Haciendo referencia a la Figura 2, una capa 56 de aislamiento separa la placa 64 de armadura y los brazos 30, 32 de contacto. La capa 56 de aislamiento incluye también una nervadura colocada entre los dos brazos 30, 32 de contacto. Una abrazadera 28 está colocada sobre los brazos 30, 32 de contacto. Un par de ojillos o remaches 36, 38 aislados se extienden a través de la abrazadera 28, los brazos 30, 32 de contacto, la capa 56 de aislamiento y la placa 64 de armadura para sujetar estos elementos en su lugar. Un resorte 54 de relevador proporciona un empuje mecánico para mantener la placa 64 de armadura en una posición abierta vertical hasta que se energiza el enrollamiento 22 del relevador. Un extremo del resorte 24 de relevador está conectado a una porción trasera de la placa 64 de armadura y el otro extremo del resorte está conectado a la base del bastidor 60. Haciendo referencia a la Figura 4, la porción de transformador incluye un primer transformador 16 dispuesto o colocado sobre un segundo transformador 14 formando un arreglo apilado. Alternativamente, el segundo transformador 14 puede estar colocado sobre el primer transformador 16. El primer transformador 16 incluye un primer núcleo 19 y el segundo transformador 14 incluye un segundo núcleo 21. En una modalidad, los núcleos 19, 21 pueden tener una forma de "dona" o toroidai con un agujero central de manera que pueden ser montados en el miembro 20e de columna que se extiende desde la base del alojamiento 20. Una arandela 18, la cual se puede hacer de material aislante o no conductor tal como fibra, está colocada entre los transformadores 14, 16 para separar físicamente un transformador del otro, sin embargo, los núcleos 19, 21 están acoplados magnéticamente entre ellos. El primer núcleo 19 está enrollado con un devanado de alambre que tiene extremos que están acoplados eléctricamente a pasadores respectivos de un primer par de pasadores o terminales 48 de transformador. De manera similar, el segundo núcleo 21 está enrollado con un devanado de alambre que tiene extremos que están acoplados eléctricamente a pasadores respectivos de un segundo par de pasadores o terminales 50 de transformador (Figura 2) que están colocadas de manera opuesta a las primeras terminales 48. Haciendo referencia a la Figura 2, cada par de pasadores 48, 50 de transformador está montado a través de porciones 20a, 20b en ángulo recto respectivas que se extienden desde una porción superior del alojamiento 20. El alojamiento 20 así como también los pasadores 48, 50 de transformador están adaptados para ser montados y conectados eléctricamente a una tarjeta de PC (ver Figura 5). En una modalidad, el segundo transformador 14 puede ser un transformador neutro y el primer transformador 16 puede ser un transformador diferencial como se conoce en aplicaciones de GFCI. ' Un transformador neutral detecta una condición de baja impedancia entre un conductor lateral de carga neutro y de tierra y un transformador diferencial detecta una corriente desequilibrada que fluye a través de un conductor de lado de línea de fase y neutro. El módulo 10 puede ser parte de un GFCI tal como se muestra en las Patentes de E.U.

Nos. 5,568,344 y 5,963,406. La Figura 5 muestra una clavija 200 eléctrica de GFCI en ángulo que incorpora un módulo 218 de relevador compacto de la presente invención. El dispositivo 200 eléctrico incluye un alojamiento 220 frontal y un alojamiento 216 trasero con una porción 214 de clavija en ángulo que tiene hojas o puntas normales para energía del lado de línea (es decir, de fase, neutra y de tierra) para conexión a un portalámparas de pared. Un cable 222 eléctrico normal con conductores o alambres de energía se usa para conexión a una carga o dispositivo eléctrico ta) como un aparato eléctrico (no mostrado). El alojamiento 220 frontal incluye botones de prueba 224 y restablecimiento 226 para activar funciones de prueba y restablecimiento respectivas del GFCI. El módulo 218 está acoplado mecánica y eléctricamente a una tarjeta 206 de PC que tiene circuitos 208 de GFCI para realizar las funciones de un GFCI. Este ensamble se inserta en una cavidad del alojamiento 216 trasero y después el alojamiento 216 se sella con el alojamiento 220 frontal usando técnicas de sujeción bien conocidas tales como tornillos o soldadura. Una cubierta 210 se une al alojamiento 216 trasero usando tornillos 212 u otros medios de sujeción. Aunque la descripción anterior está dirig/da a una clavija eléctrica angulada, las técnicas descritas son aplicables igualmente a otras configuraciones tales como dispositivos en línea, montajes de paneles y otras configuraciones. Aunque se han mostrado y descrito y señalado los aspectos fundamentales de la invención aplicados a la modalidad preferida como se contempla actualmente para llevarse a cabo, se entenderá que pueden hacerse varias omisiones y sustituciones y cambios de la forma y detalles del dispositivo descrito e ¡lustrado y en su operación por aquellos expertos en la técnica, sin apartarse del espíritu de la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Un módulo compacto para uso en un interruptor de circuito de fuga a tierra (GFCI), el módulo que comprende: un primer transformador que tiene un núcleo y acoplado eléctricamente a un primer conjunto de terminal para conexión a una tarjeta de circuito impreso (PCB); un segundo transformador colocado adyacente a y acoplado magnéticamente con dicho primer transformador, está acoplado eléctricamente a un segundo conjunto de terminales para conexión a dicha PCB; un relevador de interruptor sencillo bipolar (DPST) que tiene un par de contactos estacionarios y un par de contactos movibles para conectar selectivamente trayectorias conductoras de fase y neutra de línea a una carga; y un alojamiento para soportar dichos primer y segundo transformadores y dicho relevador de DPST para formar un ensamble auto-contenido para instalación en un GFCI como una unidad. 2. El módulo de la reivindicación 1, en donde dicho primer transformador está colocado sobre dicho segundo transformador formando una relación apilada entre ellos. 3. El módulo de la reivindicación 1, en donde dicho ensamble auto-contenido está incorporado en una clavija eléctrica angulada. 4. El módulo de la reivindicación 1, en donde uno de dichos primer o segundo transformadores es un transformador diferencial para detectar una corriente desequilibrada que fluye a través de un conductor lateral de línea de fase y neutro. 5. El módulo de la reivindicación 1, en donde uno de dichos primer o segundo transformadores es un transformador neutro para detectar una condición de baja impedancia entre un conductor lateral de carga neutro y de tierra. 6. El módulo de la reivindicación 1, en donde dicho núcleo es un núcleo magnético que tiene una forma toroidal. 7. El módulo de la reivindicación 1, en donde dicho par de contactos estacionarios y dicho par de contactos movibles están en contacto cuando se energiza dicho relevador de DPST. 8. Eí módulo de la reivindicación 1, en donde dicho par de contactos estacionarios están soportados por miembros de brazos de contacto respectivos. 9. El módulo de la reivindicación 1, en donde dicho par de contactos movibles están soportados por miembros de brazos de contacto respectivos. 10. El módulo de la reivindicación 1, en donde dicho relevador de DPST comprende además una placa de armadura que tiene bisagras en una porción superior de un bastidor de relevador. 1 . El módulo de la reivindicación 10, en donde dicho relevador de DPST comprende además un resorte para proporcionar un empuje hacia arriba a dicha placa de armadura, el resorte que tiene un primer extremo unido a una porción de dicha placa de armadura y un segundo extremo unido a dicho bastidor de relevador. 12. El módulo de la reivindicación 10, en donde dicho relevador de DPST comprende además una abrazadera para asegurar dichos contactos movibles a dicha placa de armadura. 13. El módulo de la reivindicación 10, en donde dicho relevador de DPST comprende además un enrollamiento de bobina con un devanado de alambre. 14. El módulo de la reivindicación 13, en donde dicho relevador de DPST comprende además un núcleo de metal en forma de barra que pasa a través de una abertura central de dicha bobina para sujetar dicha bobina a dicho bastidor. 15. Una clavija eléctrica que comprende: una tarjeta de circuito impreso (PCB) que incluye un circuito interruptor de circuito por fuga a tierra (GFCl); un módulo compacto que incluye un par de transformadores adyacentes que tienen cada uno un núcleo y conectados eléctricamente a terminales respectivas para conexión a dicho circuito de GFCl y un relevador de interruptor sencillo bipolar (DPST) que tiene un par de contactos estacionarios y un par de contactos movibles para conectar selectivamente conductores laterales de línea con conductores laterales de carga; y un alojamiento para soportar dicha PCB y módulo compacto. 16. La clavija de la reivindicación 15, en donde uno de dicho par de transformadores está colocado sobre el segundo de dicho par de transformadores formando una relación apilada entre ellos. 17. La clavija de la reivindicación 15, en donde dicha clavija eléctrica es una clavija eléctrica angulada. 18. La clavija de la reivindicación 15, en donde uno de dicho par de transformadores es un transformador diferencial para detectar una corriente desequilibrada que fluye a través de un conductor lateral de línea de fase y neutro. 19. La clavija de la reivindicación 15, en donde uno de dicho par de transformadores es un transformador neutro para detectar una condición de baja impedancia entre un conductor lateral de carga neutro y de tierra. 20. La clavija de la reivindicación 15, en donde cada núcleo es un núcleo magnético que tiene una forma toroidal. 21. La clavija de la reivindicación 15, en donde dicho par de contactos estacionarios y dicho par de contactos movibles están en contacto cuando se energiza dicho relevador. 22. La clavija de ¡a reivindicación 15, en donde dicho par de contactos movibles están soportados por miembros de brazos de contacto respectivos. 23. La clavija de la reivindicación 15, en donde dicho par de contactos estacionarios están soportados por miembros de brazos de contacto respectivos. 24. La clavija de la reivindicación 15, en donde dicho relevador de DPST comprende además una placa de armadura que gira con bisagras en una porción de un bastidor de relevador. 25. La clavija de la reivindicación 24, en donde dicho relevador de DPST comprende además un resorte para proporcionar un empuje hacia arriba a dicha placa de armadura, el resorte que tiene un primer extremo unido a una porción de dicha placa de armadura y un segundo extremo unido a dicho bastidor de relevador. 26. La clavija de la reivindicación 24, en donde dicho relevador de DPST comprende además una abrazadera para asegurar dichos contactos movibles a dicha placa de armadura. 27. La clavija de la reivindicación 24, en donde dicho relevador de DPST comprende además un enrollamiento de bobina con un devanado de alambre magnético que está rodeado por dicho bastidor. 28. La clavija de la reivindicación 27, en donde dicho relevador de DPST comprende además un núcleo de metal en forma de barra que pasa a través de una abertura central de dicha bobina para sujetar dicha bobina a dicho bastidor.