ES2587785T3

ES2587785T3 - Interruptor de circuito de fallo de puesta a tierra

Info

Publication number: ES2587785T3
Application number: ES13198626.7T
Authority: ES
Inventors: George J. Fenty; Nehad El-Sherif El-Kharbawe; Michael P. Vangool
Original assignee: Littelfuse Inc
Current assignee: Littelfuse Inc
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: EP2747116A1; EP2747116B1; US20140168830A1; US9225159B2

Abstract

Un dispositivo (1000) interruptor de circuito de fallo de puesta a tierra (GFCI) trifásico que comprende: un conjunto de terminales de entrada (111, 122, 131) y un conjunto de terminales de salida (112, 122, 132), cada uno de los terminales de entrada (111, 121, 131) eléctricamente conectado a uno de los terminales de carga (112, 122, 132) a través de un contactor (210, 220, 230) y una línea conductora (110, 120, 130 ); un transformador de corriente (150) operativamente acoplado a las líneas conductoras (110, 120, 130), el transformador de corriente (150) para producir una corriente secundaria, correspondiendo la corriente secundaria a una magnitud de corriente primaria de corriente eléctrica que fluye desde los terminales de entrada (111, 121, 131) a los terminales de carga (112,122, 132); un módulo (200) de control de contactor configurado para hacer que los contactores (210, 220, 230) se cierren durante el funcionamiento normal del dispositivo GFCI (1000) y se abran basados en la recepción de una señal de fallo, en donde cada uno de los contactores (210, 220, o 230) incluye una bobina (211, 221, o 231) para abrir o cerrar el contactor (210, 220, o 230), comprendiendo el módulo (200) de control de contactor : un primer interruptor de transistor (321) y un segundo interruptor de transistor (322 ), el primero y el segundo interruptores de transistor (321, 322) eléctricamente conectados en serie entre las bobinas (211, 221, 231) de los contactores (210, 220, 230) y tierra; un primer regulador de baja tensión (311) y un segundo regulador de baja tensión (312), la entrada del primer y el segundo regulador de baja tensión (311, 312) eléctricamente conectada a una entrada de señal de fallo, la salida del primer regulador de baja tensión (311) eléctricamente conectada a la puerta del primer interruptor de transistor (321) y la salida del regulador de baja tensión (312) eléctricamente conectada a la puerta del segundo interruptor de transistor (322 ); una primera resistencia (341) y un primer diodo (331) eléctricamente conectado en paralelo a través de la puerta y la fuente del primer interruptor de transistor (321) y una segunda resistencia (332) y un segundo diodo (342) eléctricamente conectado en paralelo a través de la puerta y la fuente del segundo interruptor de transistor (322); y un tercer diodo (343) eléctricamente conectado en serie entre la salida del primer regulador de baja tensión (311) y la puerta del primer interruptor de transistor (321) y un cuarto diodo (344) eléctricamente conectado en serie entre la salida del segundo regulador de baja tensión (312) y la puerta del segundo interruptor de transistor (322); un módulo (400) de detección de corriente configurado para determinar si la magnitud de corriente primaria excede de un valor predeterminado y enviar la señal de fallo al módulo (200) de control de contactor basado en la determinación de que la magnitud de corriente primaria excede del valor predeterminado; un módulo (500) de supresión de transitorios eléctricamente conectado a los terminales de entrada (111, 121, 131), comprendiendo el módulo (400) de supresión de transitorios tres varistores de óxido de metal conectados en estrella que tiene un punto en estrella conectado a un condensador (520); un módulo (600) de detección de errores en el cableado configurado para detectar una conexión errónea entre los terminales de entrada (111, 121, 131) y los terminales de carga (112, 122, 132) y enviar la señal de fallo al módulo (200) de control de contactor basado en la detección de la conexión errónea; un módulo (700) de prueba de fallo de puesta a tierra configurado para insertar en el transformador de corriente (150) una magnitud de corriente predefinida, para hacer que el limitador de corriente envíe la señal de fallo al módulo de control de contactor; un módulo (800) de detección de carga puesta a tierra configurado para detectar si una carga conectada a los terminales de carga no está puesta a tierra y enviar la señal de fallo al módulo (200) de control de contactor basado en la detección de que la carga no está puesta a tierra; y un módulo (900) de seguridad contra fallos configurado para detectar un fallo del dispositivo GFCI (1000) y enviar la señal de fallo al módulo (200) de control de contactor basado en la detección del fallo.

Description

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DESCRIPCION

Interruptor de circuito de fallo de puesta a tierra Campo de la descripcion

La descripcion se refiere generalmente al campo de los dispositivos de proteccion de circuitos y mas particularmente a un dispositivo interruptor de circuito de fallo de puesta a tierra

Antecedentes de la Descripcion

Los dispositivos interruptores de circuito de fallo de puesta a tierra (GFCI ) son interruptores que se abren cuando la corriente en un circuito electrico fluye a lo largo de una trayectoria no intencionada. En general, un dispositivo GFCI detecta cuando la corriente que fluye desde el lado positivo de la fuente de alimentacion (p. ej., una fuente de tension de CA, o similares) es diferente de la corriente que retorna al lado negativo de la fuente de alimentacion. Los GFCI se utilizan frecuentemente en lugares donde la corriente electrica podna encontrar una ruta alternativa para volver a tierra (p. ej., cerca de agua, estructuras metalicas puestas a tierra, o similares). Los dispositivos GFCI pueden ser utilizados para cerrar un circuito para evitar descargas indeseadas o electrocucion debido a la corriente que viaja a lo largo de una trayectoria no intencionada. Por consiguiente, la instalacion de dispositivos de GFCI en ciertos lugares es impuesta a menudo por diferentes normas de seguridad. Adicionalmente, estas normas de seguridad a menudo, especifican que tipo de dispositivos son adecuados para ser instalados en tales lugares. Por ejemplo, existen algunas normas que especifican los requisitos mmimos para la funcion, construccion, rendimiento y marcas de los dispositivos GFCI.

Una de estas normas es la norma 943C de los Laboratorios Underwriter (UL). La UL 943C especifica que un dispositivo GFCI debe satisfacer los requisitos de rendimiento siguientes: (1) el GFCI debe ser capaz de detectar errores de cableado en el lado de la lmea ; (2) el GFCI debe ser capaz de soportar transitorios de lmea de 6 kV y 3 kA definidos por la Comision Electrotecnica Internacional (IEC ) 61000 -4-5; (3) el GFCI debe ser capaz de pasar una prueba dielectrica de 2200 Voltios de CA durante 60 segundos; (4) el GFCI debe tener un nivel de disparo de fallo de puesta a tierra de 20 rnA; (5) el GFCI debe tener un tiempo de disparo que sea menor que la curva de tiempo inverso definida para dispositivos GFCI y no debe exceder de 20 ms para corrientes elevadas de fallo de puesta a tierra; (6) el GFCI debe ser capaz de soportar una fallo de cortocircuito de 5 kA; (7) el GFCI debe ser capaz de funcionar desde una tension de 85% a 110% con una carga aplicada de 100A en un intervalo de temperatura de -35°C a 40°C; (8) el GFCI debe ser capaz de vigilar la continuidad a tierra en el lado de la carga ; (9) el GFCI debe incluir una funcion de prueba de fallo de puesta a tierra. Por lo tanto, sena deseable proporcionar un dispositivo de GFCI que cumpla o exceda los requisitos mmimos indicados en dichas normas.

El documento WO 20111112510 A2 describe un circuito de deteccion de fallo de puesta a tierra para detectar un fallo de puesta a tierra relacionado con una perturbacion electrica que se propaga en un sistema de distribucion electrica. Un interruptor de circuito esta acoplado al circuito de deteccion de fallos, e interrumpe la continuidad electrica entre un conjunto de elementos de terminacion de lmea y un conjunto de elementos de terminacion de carga en un estado disparado.

Resumen

Este resumen se proporciona para introducir una seleccion de conceptos en una forma simplificada que se describen adicionalmente mas adelante en la Descripcion Detallada. Este Resumen no pretende identificar caractensticas clave o caractensticas esenciales del tema reivindicado, ni se pretende que sea una ayuda en la determinacion del alcance del tema reivindicado.

Segun la presente descripcion, se proporciona un dispositivo interruptor de circuito de fallo de puesta a tierra (GFCI), trifasico, de tres cables, de 600-V, de 100A nominales que cumple los requisitos de normas relevantes. Una realizacion ejemplar del dispositivo GFCI incluye un conjunto de terminales de entrada y un conjunto de terminales de salida. Cada uno de los terminales de entrada esta electricamente conectado a uno de los terminales de carga a traves de un contactor y de una lmea conductora. Un transformador de corriente esta acoplado operativamente a las lmeas conductoras. El transformador de corriente esta configurado para dar salida a una corriente secundaria correspondiente a una magnitud de corriente primaria de la corriente electrica que fluye desde los terminales de entrada a los terminales de carga. Un modulo de control del contactor esta configurado para hacer que los contactores se cierren durante el funcionamiento normal del dispositivo GFCI y se abran basado en la recepcion de una senal de fallo. Un modulo limitador de corriente esta configurado para determinar si la magnitud de corriente primaria excede de un valor predeterminado y enviar la senal de fallo al modulo de control de contactor basado en la determinacion de que la magnitud de corriente primaria excede del valor predeterminado. Un modulo de supresion transitoria esta electricamente conectado a los terminales de entrada y comprende tres varistores de oxido de metal conectados en estrella, que tienen un punto de la trayectoria conectado a un condensador, un modulo de deteccion de errores en el cableado configurado para detectar un error de conexion entre los terminales da entrada y los terminales de carga y enviar la senal de fallo al modulo de control de contactor basado en la deteccion del error de conexion. Un modulo de prueba de fallo de puesta a tierra esta configurado para insertar en el transformador de corriente una magnitud de corriente predefinida para provocar que el limitador de corriente envfe la senal de fallo al modulo de control de contactor. Un modulo de deteccion

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de carga puesta a tierra esta configurado para detectar si una carga conectada los terminales de carga, no esta puesta a tierra y enviar la senal de fallo al modulo de control del contactor basado en la deteccion de que la carga no esta puesta a tierra. Un modulo de seguridad contra fallos esta configurado para detectar un fallo del dispositivo GFCI y enviar la senal de fallo al modulo de control de contactor basado en la deteccion del fallo.

Con algunos ejemplos, el dispositivo GFCI puede incluir un alojamiento que tiene una pluralidad de aberturas de ventilacion. En algunos ejemplos, el dispositivo de GFCI puede estar configurado para operar con tensiones de sistema de 208 V 240 V, 480 V, y/o 600 V.

Breve Descripcion de los Dibujos

FIG 1 es un diagrama de bloques que ilustra una realizacion ejemplar de un dispositivo GFCI segun la presente descripcion.

FIG 2 es un diagrama esquematico que ilustra un modulo de contactor del dispositivo GFCI mostrado en la FIG 1.

FIG 3 es un diagrama esquematico que ilustra un modulo de control de contactor del dispositivo GFCI mostrado en la FIG.1.

FIG 4 es un diagrama de bloques de un modulo limitador de corriente del dispositivo GFCI mostrado en la FIG.1.

FIG 5 es un diagrama esquematico de un modulo de supresion de transitorios del dispositivo GFCI mostrado en la FIG.1.

FIG 6 es un diagrama esquematico de un modulo de deteccion de error de cableado del dispositivo GFCI mostrado en la FIG.1.

FIG 7 es un diagrama de bloques de un modulo de prueba de fallo de puesta a tierra del dispositivo GFCI El mostrado en la FIG 1.

FIG 8 es un diagrama de bloques de un modulo de deteccion de carga puesta a tierra del dispositivo GFCI mostrado en la FIG 1.

FIG 9 es un diagrama de bloques de un modulo de seguridad contra fallos del dispositivo GFCI mostrado en la FIG.1.

FIG 10 es un diagrama de bloques de un modulo de interfaz del dispositivo GFCI mostrado en la FIG 1.

FIG 11 es un diagrama de bloques de un modulo de alimentacion del dispositivo GFCI mostrado en la FIG 1.

FIG 12 es una vista en perspectiva que ilustra una envolvente del modulo de contactor utilizado en el dispositivo GFCI mostrado en la FIG 1. con disipadores de calor del contactor montados en los polos del contactor.

Descripcion detallada

La presente descripcion se describira ahora mas completamente a continuacion con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales se muestran realizaciones de la descripcion. Esta materia reivindicada, sin embargo, puede ser realizada en muchas formas diferentes y no debe ser interpretada como que esta limitada a las realizaciones expuestas en el presente documento. Mas bien, estas realizaciones se proporcionan de modo que esta descripcion sea minuciosa y completa, y se transmitira totalmente el alcance de la materia reivindicada a los expertos en la tecnica. En los dibujos, numeros similares se refieren a elementos similares en todos ellos.

Con referencia a la FIG 1, se ilustra un diagrama de bloques de un ejemplar de dispositivo trifasico GFCI 1000 acuerdo con la presente descripcion. Como se apreciara, energfa electrica trifasica es transmitida por tres conductores diferentes. En general, cada conductor transporta una corriente alterna de la misma frecuencia, donde la corriente en cada conductor esta retardada de las corrientes en los otros conductores (p. ej. en 1/3 y 2/3 de un ciclo, respectivamente). Para proporcionar una conexion a la energfa electrica trifasica, el dispositivo GFCI 1000 puede incluir lmeas conductoras 110, 120, y 130 respectivamente.

Cada una de las lmeas conductoras pueden incluir un terminal de entrada y un terminal de carga. Por ejemplo, los terminales de entrada 111, 121 y 131 asf como los terminales de carga 112, 122 y 132 estan representados. Los terminales de entrada estan configurados para conectar el dispositivo GFCI 1000 a una fuente de alimentacion trifasica. Adicionalmente, los terminales de carga estan configurados para conectar el dispositivo GFCI 1000 a una carga (p. ej., motor, o similares). Ademas, el dispositivo GFCI 1000 puede incluir una lmea de tierra 140 y un terminal de tierra 141 para conectar el dispositivo GFCI 1000 a tierra. Ademas, el dispositivo GFCI 1000 puede incluir un transformador de corriente (CT) 150 explicado en mayor detalle posteriormente.

Durante el funcionamiento, la corriente puede fluir desde la alimentacion de energfa trifasica a la carga a traves de lmeas conductoras 110, 120 y 130. El dispositivo GFCI 1000 puede estar configurado para interrumpir este flujo de corriente abriendo contactores (descritos con mayor detalle posteriormente) en un modulo de contactor 200. En general,

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el dispositivo GFCI 1000 puede estar configurado para abrir los contactores en una variedad de situaciones y condiciones como se describen en este documento. Mas espedficamente, el dispositivo GFCI puede "dispararse" o abrir el circuito en una variedad de condiciones diferentes.

Para proporcionar las caractensticas de interrupcion de corriente descritas en esta documento, el dispositivo GFCI 1000 puede incluir un numero de sub-dispositivos, circuitos, u otros componentes, referidos en este documento como " modulos ". Por ejemplo, como se representa en la FIG 1, el dispositivo GFCI 1000 incluye el modulo de contactor 200, un modulo 300 de control de contactor, un modulo 400 de deteccion de corriente, un modulo 500 de supresion de transitorios, un modulo 600 de deteccion de errores en el cableado, un modulo 700 de prueba de fallo de puesta a tierra, un modulo 800 de deteccion de carga puesta a tierra, un modulo 900 de seguridad contra fallos, un modulo de interfaz 1100 y un modulo 1200 de alimentacion de energfa.

Se debe apreciar, que los modulos representados en la FIG. 1 pueden ser interconectados (p. ej., electricamente, ffsicamente, operativamente, o similares) en diferentes configuraciones. No todas las conexiones entre los modulos estan representadas en la FIG. 1 para claridad de presentacion. Sin embargo los expertos en la tecnica apreciaran la diversas conexiones que pueden ser necesarias para implementar los modulos basados en la totalidad de esta descripcion. Es particularmente importante senalar que, aunque no se ilustra en la FIG. 1 el modulo 1200 de alimentacion de energfa puede conectarse electricamente a un numero de los otros modulos, para proporcionar una fuente de alimentacion regulada constante (descrito en mayor detalle posteriormente) a los otros modulos para proporcionar energfa para el funcionamiento de los componentes del modulo.

Adicionalmente, es importante senalar que aunque en la FIG. 1 no se representa, el modulo de control del contactor puede estar electricamente y/u operativamente conectado a un numero de los otros modulos para recibir indicaciones (p. ej. senales, ordenes o similares) procedentes de los otros modulos de que los contactores en el modulo contactor 110 debenan ser abiertos. Mas espedficamente, el modulo 300 de control del contactor puede estar configurado para recibir senales que provocan que el dispositivo GFCI 1000 se abra o se dispare, interrumpiendo asf el flujo de corriente entre los terminales de entrada 111, 121 y 131 y los terminales de carga 112, 122 y 132.

Adicionalmente, el dispositivo GFCI 1000 puede incluir fusibles 113, 123 y 133 conectados operativamente a las lmeas conductoras 110, 120 y 130, respectivamente. Con algunos ejemplos los fusibles pueden tener un valor nominal de 200 Amperios.

Las FIGS. 2 -11 ilustran realizaciones ejemplares de algunos de los modulos del dispositivo GFCI 1000 ilustrado en la FIG. 1. Es importante senalar, que algunos de los ejemplos representados en el dispositivo GFCI 1000 y los modulos descritos con referencia a las FIGS. 2 -11 pueden estar configurados segun la norma UL 943C. Sin embargo, debe apreciarse que aunque se hace referencia a la norma UL 943C, las realizaciones no estan limitadas en este contexto. Por ejemplo, algunas realizaciones pueden ser proporcionadas de acuerdo con otras normas de GFCI.

Adicionalmente, es importante senalar, que una variedad de los modulos descritos en este documento pueden ser implementados usando un microprocesador, u otro dispositivo informatico configurado para ejecutar instrucciones ejecutables por ordenador o realizar funciones de computacion. Con algunos ejemplos, un microprocesador unico puede ser implementado para realizar la funcionalidad de todos los microprocesadores descritos en este documento. Con otros ejemplos, microprocesadores individuales pueden ser implementados para realizar la funcionalidad de uno o mas de los microprocesadores descritos en este documento. Los ejemplos no son limitados en este contexto.

Volviendo mas espedficamente a la FIG. 2, un diagrama esquematico de un modulo de contactor 200 esta ilustrado. Como se ha representado, el modulo de contactor 200 incluye contactores 210, 220 y 230. Cada uno de los contactores esta conectado a una de las lmeas conductoras 110 120 y 130. Los contactores estan configurados para interrumpir el flujo de corriente a traves de las lmeas conductoras. Con algunos ejemplos, los contactores pueden ser interruptores controlados electricamente. Los expertos en la tecnica apreciaran que una variedad de tipos de contactores puede ser implementada en el modulo de contactor 110. Ademas la corriente nominal y/o la capacidad de los contactores puede variar (p. ej., dependiendo de la implementacion, la fuente de alimentacion conectada a terminales de entrada, la carga conectada a terminales de carga, o similares).

Con algunos ejemplos, los contactores 210, 220 y 230 pueden incluir bobinas 211, 221 y 231 que cuando se energizan causan que los contactores se abran o se cierren. En algunos ejemplos, los contactores pueden estar abiertos normalmente, como tal, cuando se energizan las bobinas, los contactores se cierran, permitiendo de este modo, que la corriente fluya desde los terminales de entrada a los terminales de carga. En algunos ejemplos, las bobinas pueden estar conectadas en serie (p. ej., como se representa en la FIG 2). Con algunos ejemplos, las bobinas pueden estar conectados en paralelo. Las bobinas pueden estar conectados a una fuente de alimentacion (p. ej, alimentacion de entrada a traves de las lmeas conductoras o similares). El modulo 300 de control del contactor puede estar configurado para energizar y desconectar las bobinas para abrir y cerrar los contactores (descrito en mayor detalle posteriormente). Un terminal 201 puede ser proporcionado para conectar electricamente el modulo contactor 200 al modulo de control de contactor 300. Mas espedficamente, puede preverse un terminal 201, que cuando esta conectado a tierra (p. ej., descrito mas posteriormente) energice las bobinas y cierre los contactores.

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Con algunos ejemplos, el modulo contactor 200 puede incluir disipadores de calor conectados operativamente a los contactores 210, 220, 230. Los disipadores de calor 240 pueden estar fijados a los polos (no mostrados) de los contactores. Por ejemplo, los terminales de polo que normalmente pueden estar reservados para conexiones adicionales de cable de -control pueden ser usados para montar los disipadores de calor 240.

En algunos ejemplos, cada uno de los disipadores de calor 240 puede tener un area de 60 cm2 (9,5 in2). Debe apreciarse, sin embargo que el tamano de los disipadores de calor 240 puede variar dependiendo de los requisitos de aplicacion. Debe apreciarse que, aunque se muestran cuatro disipadores de calor 240 en la FIG 2, pueden preverse mas o menos disipadores de calor en diversas realizaciones.

Volviendo a la FIG 3, un diagrama esquematico de un modulo 300 de control de contactor ejemplar esta ilustrado. El modulo 300 de control de contactor puede estar configurado para energizar y desconectar las bobinas en el modulo de contactor 200 para abrir y cerrar los contactores 210, 220, y 230. Con algunos ejemplos, el modulo 300 de control de contactor puede incluir un regulador de baja tension y un interruptor de transistor de estado solido de alta tension configurado para energizar y/o desconectar las bobinas del modulo de contactor 200. El modulo 300 de control del contactor puede incluir un terminal de salida 301. Con algunos ejemplos, el terminal de salida 301 puede estar electricamente conectado al terminal de entrada 201 del modulo de contactor 200.

En algunos ejemplos, el modulo 300 de control de contactor puede estar configurado de tal manera que si falla un interruptor de transistor (p. ej. cortocircuitos o similar) los contactores seran abiertos. Adicionalmente, el modulo 300 de control de contactor puede estar configurado de manera que un fallo del interruptor de transistor no danara el regulador de baja tension, haciendo potencialmente que los contactores permanezcan cerrados. Para conseguir esta funcionalidad, algunos ejemplos pueden proporcionar un circuito de accionamiento de transistor en serie como se ilustra en la FIG 3. Como se ha representado, los reguladores de baja tension 311 y 312 estan electricamente conectados en paralelo a un terminal de entrada comun 302.El terminal de entrada 302 puede estar conectado a una variedad de modulos del dispositivo GFCI 1000 como se describira con mayor detalle posteriormente. Ademas, el modulo 300 de control de contactor puede incluir dos interruptores de transistor 321 y 322. En algunos ejemplos, los interruptores de transistor 321 y 322 pueden ser transistores de efecto de campo semiconductores de oxido de metal (MOSFET), transistores de union bipolar, etc. Los reguladores de baja tension 311 y 312 pueden estar conectados a la puerta de los interruptores de transistor 321 y 322, respectivamente. Como se ha representado, los interruptores de transistor 321 y 322 estan conectados en una configuracion en serie donde la fuente del primer interruptor de transistor 321 esta conectada al drenaje del segundo interruptor de transistor 322; la fuente del segundo interruptor de transistor 322 esta conectada a tierra; y el drenaje del primer interruptor de transistor 321 esta conectado al terminal de salida 301.

Los reguladores de baja tension 311 y 312 pueden recibir una senal de entrada desde el terminal de entrada 302 y proporcionar una tension suficiente a las puertas de los interruptores de transistor para activar los interruptores de transistor. Cuando los interruptores de transistor 321 y 322 son activados, se proporcionara un trayecto desde el terminal de salida 301 a tierra. Como tal, si el terminal de salida 301 esta conectado al terminal 201, entonces las bobinas pueden ser energizadas, cerrando asf los contactores 210, 220 y 230. En algunos ejemplos, los reguladores de baja tension 311 y 312 pueden estar configurados para proporcionar una senal de 12 V de CC cuando estan activados y una senal de 0 V de CC cuando estan desactivados.

Las resistencias 331 y 332 pueden estar electricamente conectadas como se muestra. Mas espedficamente, la resistencia 331 puede estar electricamente conectada en paralelo a traves de la puerta y la fuente del primer interruptor de transistor 321 y la resistencia 332 puede estar conectada electricamente en paralelo a traves de la puerta y la fuente del primer interruptor de transistor 322. Durante el funcionamiento, cuando los reguladores de baja tension conmutan de activado a desactivado, las resistencias 331 y 332 pueden ayudar desactivando los interruptores de transistor. En algunos ejemplos, las resistencias 331 y 332 pueden tener un valor de resistencia de 10 kQ.

Con algunos ejemplos, los diodos 341 y 342 pueden estar electricamente conectados en paralelo a las resistencias 331 y 332, respectivamente. En algunos ejemplos, los diodos 341 y 342 pueden ser diodos supresores de transitorios de 15 voltios (p. ej., diodos zener, o similares) configurados para asegurar que la tension de la puerta a la fuente de los interruptores de transistor permanece dentro de los lfmites especificados durante la operacion normal. Ademas, los diodos 343 y 344 pueden estar electricamente conectados en serie entre los reguladores de baja tension 311 y 312 y la puerta de los interruptores 321 y 322, respectivamente. Con algunos ejemplos, los diodos 343 y 344 estan tarados a la tension anticipada de las bobinas del contactor 211 221 y 231. Con algunos ejemplos esta tension puede ser aproximadamente igual a la tension de alimentacion mas la tension de fijacion de la bobina estabilizadora. En un ejemplo ilustrativo particular, esta tension puede ser aproximadamente igual a 250 V.

Durante el funcionamiento, cuando los interruptores de transistor 321 y 322 estan desactivados la energfa inductiva almacenada en las bobinas del contactor puede hacer que la tension de drenaje del primer interruptor de transistor 321 aumente. En el caso de un cortocircuito del primer interruptor de transistor 321, el segundo interruptor de transistor 322 realiza la funcion de conmutacion y la tension de bobina pueden aparecer en la fuente del conmutador 321 y transferirse a la puerta del conmutador 321 fluyendo a traves del diodo 341. El diodo 343 bloquea esta tension potencialmente destructiva para evitar un fallo en la salida del regulador de baja tension 311 y otros componentes de circuito.

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Se debena senalar que el diodo 344 puede estar previsto para evitar danos similares al regulador de baja tension 312 en el caso de multiples fallos (p. ej. ambos interruptores 321 y 322, o similares). Sin embargo, esto es opcional y no se requiere espedficamente. Por ejemplo, la norma UL 943C no requiere inmunidad a multiples fallos. Como tal, el dispositivo GFCI 1000 proporcionado sin el diodo 344 puede todavfa satisfacer la norma UL 943c.

Volviendo mas espedficamente a la FIG. 4, un diagrama de bloques de un modulo 400 de deteccion de corriente ejemplar esta ilustrado, que esta configurado para detectar la corriente en las lmeas conductoras 110, 120 y 130. Mas espedficamente, como se apreciara, el transformador de corriente (CT) 150 puede proporcionar una corriente proporcional a la corriente en las lmeas conductoras 110, 120 y 130. Mas espedficamente, el transformador de corriente (CT)150 puede estar configurado para generar una corriente secundaria, la cual es proporcional a una corriente primaria que fluye a traves de las lmeas conductoras. Debe apreciarse que una variedad de diferentes tipos de transformadores de corriente puede ser implementada como el transformador de corriente (CT) 150. Con algunos ejemplos, el transformador de corriente (CT) 150 puede ser un transformador de corriente de 600: 1.

El modulo 400 de deteccion de corriente puede incluir un terminal de entrada 401 electricamente conectado a la salida del transformador de corriente (CT) 150 y un terminal de salida 402 electricamente conectado al terminal de entrada 302 del modulo 300 de control del contactor. El modulo 400 de deteccion de corriente puede incluir tambien una resistencia de terminacion 410, un amplificador 420, un filtro 430 y un microprocesador 490, electricamente conectados en serie como se ha representado en la FIG 4. Mas particularmente, la resistencia de terminacion 410 puede estar conectada a la entrada 401 y puede convertir la corriente secundaria detectada por el transformador de corriente (CT) 150 en una senal de tension. La senal de tension puede ser amplificada por el amplificador 420 y luego filtrada por el filtro 430. En algunos ejemplos el filtro 430 puede ser un filtro de paso bajo de 500 Hz. La senal puede ser recibida a continuacion por el microprocesador 490. En algunos ejemplos, el filtro puede estar conectado a una entrada de analogica a digital (A/D) del microprocesador 490.

El microprocesador 490 puede estar configurado para ejecutar un algoritmo de muestreo que utiliza la senal de tension recibida, para determinar la magnitud de la corriente primaria en las lmeas conductoras trifasicas 110, 120 y 130. El microprocesador 490 puede implementar un algoritmo de tiempo inverso para determinar si el dispositivo GFCI 1000 debe ser disparado, basado en la magnitud de la corriente primaria determinada. Por ejemplo, si la magnitud de la corriente primaria determinada en las lmeas conductoras 110, 120 y 130 supera un lfmite predefinido, el microprocesador 490 puede emitir una senal de tension para hacer que los contactores se abran. Mas espedficamente, el microprocesador 490 puede emitir una senal de tension (p. ej. 0 Volts, o similar) al terminal de salida 402. El terminal de salida 402 puede estar conectado electricamente al terminal de entrada 302. Como tal, la senal de salida 0 Voltios sena recibida por los reguladores 311 y 321 y los interruptores de transistor 321 y 322 senan desactivados, por consiguiente, haciendo que los contactores se abran como se ha descrito anteriormente.

La FIG. 5 es un diagrama esquematico de un modulo 500 de supresion de transitorios ejemplar. Como se apreciara, la norma UL 943C especifica que los dispositivos GFCI deben resistir 1,2/50 ps, 8/20 ps de impulsos transitorios de tension/corriente de 6 kV y 3 kA.

Como se apreciara, pueden ser empleados varistores de oxido de metal (MOV) en supresores de transitorios. Tfpicamente, los MOV pueden estar conectados desde la lmea-a-lmea o de lmea-a-tierra. Sin embargo, los MOV conectados la lmea-a-lmea, no son eficaces contra los transitorios de lmea-a-tierra y los MOV conectados de lmea-a- tierra o tubos de gas, que son efectivos en la supresion de los transitorios de lmea-a-tierra, no satisfacen los requisitos dielectricos porque existe un trayecto de baja resistencia a tierra para la tension por encima de la tension de umbral de MOV o de tubo de gas. Como resultado, los analisis de ensayos dielectricos indican una fallo de aislamiento erroneo, que es indeseable.

El modulo 500 de supresion de transitorios puede preverse para superar las deficiencias anteriormente indicadas. Mas particularmente, para satisfacer los requisitos de la norma UL 943C, el dispositivo GFCI 1000 puede ser previsto con el modulo 500 de supresion de transitorios de MOV trifasico. Como se ha representado, el modulo 500 del dispositivo GFCI 1000 incluye tres MOV 510 conectados en estrella con el punto de estrella conectado a un condensador 520. Mas espedficamente, cada uno de los MOV 510 esta conectado a una de las lmeas conductoras y luego conectado en estrella al condensador 520. Con algunas realizaciones, el condensador 520 puede ser un condensador UL/CSA de tipo Y1 de 4,7 |jf para 240 V de CA nominales. El condensador 520 proporciona un trayecto de baja impedancia a tierra para impulsos trasitorios y un trayecto de alta impedancia (> 200 kQ) para la corriente de frecuencia de lmea.

En algunos ejemplos, la tension nominal de los MOV 510 puede ser seleccionada de manera que este por encima del 110% de la tension de lmea-a- lmea menos el estado estacionario nominal del condensador 520. Por ejemplo, la tension nominal de los MOV 510 puede ser (1,1 x 600) - 240 = 420 V Con estos criterios de seleccion, el punto en estrella de la conexion MOV puede estar operando cerca de cero voltios bajo condiciones sin fallos y puede no exceder de 240 V bajo condiciones de fallo de puesta a tierra.

Un ejemplo de dispositivo GFCI 1000 implementado con los MOV 510 y el condensador 520 anteriores, se ensayo como sigue: la alimentacion de energfa se retiro del dispositivo GFCI 1000, las lmeas conductoras 110, 120 y 130 fueron conectadas juntas y se aplico una tension de 2200 V de CA entre las entradas y tierra durante 60 segundos. El valor

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dielectrico de los condensadores 520 fue tfpicamente de 4 kV. Por consiguiente, se verifico que un supresor de tension transitoria como se ha descrito, sostema la tension de ensayo dielectrica, lo que satisface los requisitos de UL 943C.

Volviendo mas espedficamente a la FIG. 6, un diagrama esquematico de un modulo 600 de deteccion de errores en el cableado ejemplar esta ilustrado. El modulo 600 de deteccion de error en el cableado puede estar configurado para detectar perdidas error de cableado de puesta a tierra de entrada o general de las fases de entrada de las lmeas conductoras 110, 120 y 130 del dispositivo GFCI 1000. Como se ha representado el modulo 600 puede estar compuesto de una red de resistencias desequilibrada. Mas espedficamente, cada una de las lmeas conductoras esta conectada a una red de resistencias y a tierra, con una de las lmeas conductoras (p. ej., la lmea de conduccion 110) desequilibrada de las otras dos. Por ejemplo, la lmea de conduccion 110 es conectada a tierra a traves de resistencias conectadas en serie 620 y 650. Ademas, la lmea de conduccion 110 esta conectada a tierra a traves de la resistencia 610, que esta conectada en paralelo a traves de las resistencias 620 y 650. La lmea de conduccion 120 esta conectado a tierra a traves de resistencias conectadas en serie 630 y 660 y la lmea de conduccion 130 esta conectada a tierra a traves de resistencias conectadas en serie 640 y 670.

Adicionalmente, cada uno de los pares de resistencias conectados en serie, incluye una salida del divisor de tension. Mas espedficamente, hay previstas una primera salida 681, una segunda salida 682 y una tercera salida 683. Cada una de las salidas de divisor de tension puede estar conectada a la entrada de microprocesador 690. Por ejemplo, las salidas del divisor de tension 681, 682, y 683 pueden ser conectadas a una entrada A/D del microprocesador 690.

El microprocesador 690 puede estar configurado para detectar cuando las tensiones 681, 682, y 683 estan desequilibradas con relacion a tierra y evitar que los contactores se cierren cuando las tensiones esten desequilibradas. Mas espedficamente, el microprocesador 690 puede estar configurado para determinar cuando las tensiones 681,682 y 683 estan desequilibradas y hacer que el dispositivo GFCI 1000 se dispare. El microprocesador 490 puede emitir una senal de tension al terminal 601, que puede estar conectado al modulo 300 de control de contactor.

Como sera apreciado, durante el funcionamiento, la medicion de 681, 682, y 683 se hacen con referencia a tierra. Si la tierra del suministro externo no esta conectada, la tierra del dispositivo GFCI 1000 interno, flotara hacia el punto neutro desequilibrado (p. ej., 681) definido por la red de resistencias. Bajo esta condicion, las tres tensiones 681, 682 y 683 no estaran equilibradas, indicando una perdida de tierra de entrada. En dicho ejemplo, puede impedirse que los contactores se cierren (p. ej., las bobinas no seran energizadas). A la inversa, si la tierra externa esta adecuadamente conectada, las tensiones de las lmeas de entrada-a-tierra sera iguales. Como resultado, las tensiones 681, 682, y 683 estaran equilibradas y puede permitirse que los contactores se cierren (p. ej., puede permitirse que las bobinas sean energizadas).

Con algunos ejemplos, las resistencias 620, 630 y 640 pueden estar tarados a 4,7 MQ, las resistencias 650, 660, y 670 pueden estar taradas a 4,7 kQ y la resistencia 610 puede estar tarada a 2,35 MQ. Debe ser apreciado, que el desequilibrio en las tensiones, anteriormente descrito, puede ser conseguido alternativamente conectando la resistencia 610 en paralelo tanto a traves de las resistencias 630 y 660 como de las resistencias 640 y 670, en lugar de a traves de las resistencias 620 y 650 como se ha representado.

Volviendo mas espedficamente a la FIG. 7, un diagrama de bloques de un modulo 700 de prueba de fallo de puesta a tierra ejemplar esta ilustrado. Como sera apreciado, la norma UL 943C requiere dispositivos de GFCI para incluir elementos de prueba de fallo de puesta a tierra. Como tal, para cumplir con la norma UL 943C, el dispositivo GFCI 1000 puede incluir el modulo 700. El modulo 700 incluye un interruptor de activacion 710, un microprocesador 790, y un convertidor 720. En general, el interruptor 720 puede ser cualquier dispositivo que puede ser accionado por un usuario para iniciar una prueba de fallo de puesta a tierra mediante el dispositivo de GFCI 1000. Con algunos ejemplos, el interruptor 710 puede ser implementado en el modulo de interfaz 1100 (descrito con mayor detalle posteriormente).

Durante la operacion, cuando el interruptor 710 es accionado, el microprocesador 790 genera una senal de tension modulada en anchura de impulso predefinida (PWM). Con algunos ejemplos, el microprocesador 790 puede implementar un algoritmo de onda sinuosidal PWM para generar la senal de tension de PWM que es mayor que el umbral de disparo especificado en la norma UL 943C. La senal de tension es convertida a una senal de corriente por el convertidor de senal y hecha pasar a traves de la ventana del transformador de corriente (CT) 150. Mas espedficamente, la senal de corriente emitida por el convertidor de senal 720 es enviada al transformador de corriente (CT) 150, que esta electricamente conectado al terminal 701. Como La magnitud de la corriente es superior al umbral de disparo del dispositivo GFCI 1000 un fallo de puesta a tierra sera detectado (p. ej., por el modulo de deteccion de corriente 400) y los contactores seran abiertos. Como tal, el dispositivo GFCI incluye funcionalidad para determinar si esta funcionando adecuadamente.

Volviendo mas espedficamente a la FIG. 8, un diagrama de bloques del modulo 800 de deteccion de puesta a tierra de la carga ejemplar esta ilustrado. Como sera apreciado la norma UL 943C especifica que los dispositivos GFCI debenan proporcionar medios para la deteccion de una conexion de puesta a tierra de la carga. Como tal, el dispositivo de GFCI 1000 puede incluir el modulo 800 de deteccion de puesta a tierra de la carga. El modulo 800 incluye un dispositivo 810 de terminacion de tierra situado en la carga y un microprocesador 890. En general, el modulo 800, que utiliza un circuito de continuidad de CC DC puede estar configurado para verificar que el dispositivo de terminacion esta conectado a tierra en la carga. Mas espedficamente, la carga puede estar conectada a tierra a traves de la conexion a tierra entre el

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dispositivo GFCI 1000 y la carga ( p. ej. por medio del terminal 141 o similares) Adicionalmente, el dispositivo 810 de terminacion de puesta a tierra de la carga puede estar conectado a tierra y al microprocesador 890 por medio de un cable de deteccion 820. En algunos ejemplos, el dispositivo 810 puede ser un diodo. Con ejemplos particularmente ilustrativos, el dispositivo 810 puede ser un diodo zener de 5,6 Voltios.

El microprocesador 890 puede implementar un algoritmo de verificacion para verificar la continuidad de la combinacion en serie del cable de deteccion 820, del dispositivo de terminacion 810, y de la conexion a tierra. Si no se confirma la continuidad, puede ser determinado que la carga no esta puesta a tierra adecuadamente y el dispositivo GFCI 1000 puede dispararse. Mas particularmente, el microprocesador 890 puede suministrar una senal de tension al terminal 801, cuyo terminal puede estar electricamente conectado al modulo 400 de control de contactor. Como tal el dispositivo GFCI 1000 puede ser disparado como se ha descrito anteriormente. Ejemplos de deteccion de puesta a tierra de la carga se describen con mayor detalle en la Patente Norteamericana N° 6.304.089, la cual se incorpora en el presente documento como referencia en su totalidad.

Volviendo mas espedficamente a la FIG. 9, un diagrama de bloques de un ejemplar de modulo 900 de seguridad contra fallos esta ilustrado que incluye un microprocesador 990 y un terminal de salida 901. En general el modulo 900 puede proporcionar que en el caso de un fallo de uno de los microprocesadores en el dispositivo GFCI 1000, el dispositivo GFCI fallara en la posicion abierta. Mas espedficamente, en el caso de un fallo en uno de los microprocesadores 490, 690, 790 y/o 890, el modulo 900 puede hacer que el dispositivo de GFCI 1000 se dispare. Con algunos ejemplos, el microprocesador 990 puede implementar lo que es comunmente referido como un "circuito de guarda". Es importante senalar, que el modulo 900 de seguridad contra fallos puede implementar este circuito de guarda empleando un microprocesador adicional, distinto del (los) microprocesador(es) implementado(s) en otros modulos.

Si el microprocesador 990 detecta un error en los otros microprocesadores, el microprocesador 990 puede emitir una senal de tension al terminal 901, cuyo terminal puede estar electricamente conectado al modulo 400 de control de contactor. Como tal, el dispositivo GFCi 1000 puede ser disparado como se ha descrito anteriormente.

Volviendo mas espedficamente a la FIG 10, un diagrama de bloques de un modulo de interfaz 1100 ejemplar esta ilustrado. El modulo de interfaz 1100 del dispositivo GFCI 1000 puede incluir indicadores de fuga y disparo 1110. En algunos ejemplos, los indicadores de fuga y de disparo 1110 puede ser diodos fotoemisores (LED) o medios de indicacion similar, situados en el exterior de un alojamiento del dispositivo GFCI 1000. Los indicadores 1110 pueden proporcionar a los observadores (p. ej., un usuario u operario) una indicacion del estado operacional del dispositivo GFCI. El modulo de interfaz 1100 puede incluir ademas un boton 1120 de prueba de fallo de puesta a tierra y un boton de reiniciacion 1130, situados tambien en el exterior del alojamiento. En algunos ejemplos, el boton 1120 puede estar conectado operativamente al interruptor de activacion 710 para iniciar una prueba de fallo de puesta a tierra como se ha descrito anteriormente. Como tal, pulsando el boton de prueba 1120, el operario puede accionar manualmente el interruptor 710 e iniciar una prueba de disparo de fallo de puesta a tierra de la manera descrita anteriormente. Adicionalmente, la pulsacion del boton de reiniciacion 1130 puede restaurar el dispositivo GFCI 1000 al funcionamiento normal despues de que se haya realizado una prueba de disparo de fallo de puesta a tierra.

Volviendo mas espedficamente a la FIG 11, un diagrama de bloques de un de modulo 1200 de alimentacion de energfa ejemplar esta ilustrado. En general, el modulo 1200 de alimentacion de energfaproporciona energfa a los otros modulos del GFCI 1000. Como se ha representado, el modulo 1200 de alimentacion de energfa incluye un transformador reductor 1210, un puente rectificador 1220, y un filtro capacitivo 1230. El transformador reductor 1210 esta electricamente conectado a las lmeas conductoras 110 y 120. Como tal, durante el funcionamiento, el transformador reductor 1210 puede recibir una parte de la energfa suministrada por la alimentacion de energfa electrica trifasica conectada a los terminales de entrada. EL transformador reductor 1210 puede entonces reducir la tension a un nivel deseado para alimentar los componentes del dispositivo de GFCI 1000. El puente rectificador 1220 esta electricamente conectado al transformador reductor 1210. El puente rectificador 1220 convierte la senal de alimentacion de corriente alterna procedente del transformador reductor 1210 en una senal de alimentacion de corriente continua. El filtro capacitivo 1230 esta electricamente conectado al puente rectificador 1220. El filtro capacitivo 1230 regula la senal de alimentacion antes de ser suministrada a los otros componentes del dispositivo de GFCI 1000.

Como tal, el modulo 1200 de alimentacion de energfa puede proporcionar una senal de alimentacion regulada constante a los componentes del dispositivo GFCI 1000. En particular, el modulo 1200 de alimentacion de energfa proporciona tension regulada constante al modulo 400 de control de contactor. Esto es significativo porque la energfa inductiva almacenada en las bobinas de los contactores (vease la FIG 2) aumentan con la tension de bobina. Un aumento en la energfa inductiva puede hacer que el tiempo de liberacion de los contactores aumente, aumentando asf el tiempo necesario para que el dispositivo GFCI 1000 se dispare e interrumpa el flujo de corriente entre los terminales de entrada y los terminales de carga. Sin embargo, el modulo 1200 de alimentacion de energfa proporciona una fuente de energfa regulada constante de modo que el tiempo para abrir la contactores no es afectado por la tension suministrada en los terminales de entrada 111, 121 y 131.

La FIG. 12 ilustra una cubierta ejemplar 2000 para el modulo contactor representado en la FIG. 2. Es importante senalar que los disipadores de calor 240 son ilustrados como externamente montados a la cubierta 2000 del contactor. En general, la cubierta 2000 puede no permitir que circule aire atmosferico dentro de la cubierta. El calor generado por los contactores puede causar, por lo tanto, que la temperatura interna de la cubierta 2000 aumente excesivamente cuando

el dispositivo GFCI 1000 opera a la corriente nominal de 100 A. Como sera apreciado, este calor puede ser transferido a las bobinas del contactor y aumentar la resistencia de las bobinas. Como resultado, la tension de activacion de los contactores puede aumentar y puede impedir que los contactores se energicen cuando las temperaturas ambientes alcanzan 40°C.

5 Como tal, para enfriar las bobinas, pueden preverse aberturas de ventilacion 2100. Como se ha representado, las aberturas de ventilacion 2100 estan dispuestas cerca de la base de la cubierta 2000. Los ejemplos, sin embargo, no estan limitados en este contexto. Mas espedficamente, las aberturas 2100 pueden estar dispuestas en otras areas de la cubierta 2000 para mejorar el enfriamiento y la evacuacion del calor generado dentro de la cubierta 2000.

Durante la prueba, la combinacion de los disipadores de calor 240 y de las aberturas de ventilacion 2100, se encontro 10 que proporciona una reduccion de 15°C en la temperatura de los polos del contactor, permitiendo asf, que el dispositivo GFCI 1000 funcione adecuadamente bajo condiciones de plena carga a 40°C de temperatura ambiente.

Con algunos ejemplos, la cubierta 2000 de contactor puede ser instalada en otro bastidor (no mostrado) que contiene los otros componentes del dispositivo 1000. Como tal, el dispositivo 1000 puede ser previsto incluyendo el modulo de contactor 200 instalado en la cubierta 2000. Con otros ejemplos, el dispositivo 1000 que incluye el modulo de contactor 15 200 instalado en la cubierta 2000, puede ser ademas instalado en una cubierta sellada NEMA 4X que tiene un area de,

por ejemplo, 0,57m2.

Aunque la presente descripcion ha sido descrita con referencia a determinadas realizaciones, numerosas modificaciones, alteraciones y cambios de las realizaciones descritas son posibles sin apartarse de la esfera y el alcance de la presente invencion.

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REIVINDICACIONES

1- Un dispositivo (1000) interruptor de circuito de fallo de puesta a tierra (GFCI) trifasico que comprende:

un conjunto de terminales de entrada (111, 122, 131) y un conjunto de terminales de salida (112, 122, 132), cada uno de los terminales de entrada (111, 121, 131) electricamente conectado a uno de los terminales de carga (112, 122, 132) a traves de un contactor (210, 220, 230) y una lmea conductora (110, 120, 130 );

un transformador de corriente (150) operativamente acoplado a las lmeas conductoras (110, 120, 130), el transformador de corriente (150) para producir una corriente secundaria, correspondiendo la corriente secundaria a una magnitud de corriente primaria de corriente electrica que fluye desde los terminales de entrada (111, 121, 131) a los terminales de carga (112,122, 132);

un modulo (200) de control de contactor configurado para hacer que los contactores (210, 220, 230) se cierren durante el funcionamiento normal del dispositivo GFCI (1000) y se abran basados en la recepcion de una senal de fallo, en donde cada uno de los contactores (210, 220, o 230) incluye una bobina (211, 221, o 231) para abrir o cerrar el contactor (210, 220, o 230), comprendiendo el modulo (200) de control de contactor:

un primer interruptor de transistor (321) y un segundo interruptor de transistor (322 ), el primero y el segundo interruptores de transistor (321, 322) electricamente conectados en serie entre las bobinas (211, 221, 231) de los contactores (210, 220, 230) y tierra;

un primer regulador de baja tension (311) y un segundo regulador de baja tension (312), la entrada del primer y el segundo regulador de baja tension (311, 312) electricamente conectada a una entrada de senal de fallo, la salida del primer regulador de baja tension (311) electricamente conectada a la puerta del primer interruptor de transistor (321) y la salida del regulador de baja tension (312) electricamente conectada a la puerta del segundo interruptor de transistor (322 );

una primera resistencia (341) y un primer diodo (331) electricamente conectado en paralelo a traves de la puerta y la fuente del primer interruptor de transistor (321) y una segunda resistencia (332) y un segundo diodo (342) electricamente conectado en paralelo a traves de la puerta y la fuente del segundo interruptor de transistor (322); y

un tercer diodo (343) electricamente conectado en serie entre la salida del primer regulador de baja tension (311) y la puerta del primer interruptor de transistor (321) y un cuarto diodo (344) electricamente conectado en serie entre la salida del segundo regulador de baja tension (312) y la puerta del segundo interruptor de transistor (322);

un modulo (400) de deteccion de corriente configurado para determinar si la magnitud de corriente primaria excede de un valor predeterminado y enviar la senal de fallo al modulo (200) de control de contactor basado en la determinacion de que la magnitud de corriente primaria excede del valor predeterminado;

un modulo (500) de supresion de transitorios electricamente conectado a los terminales de entrada (111, 121, 131), comprendiendo el modulo (400) de supresion de transitorios tres varistores de oxido de metal conectados en estrella que tiene un punto en estrella conectado a un condensador (520);

un modulo (600) de deteccion de errores en el cableado configurado para detectar una conexion erronea entre los terminales de entrada (111, 121, 131) y los terminales de carga (112, 122, 132) y enviar la senal de fallo al modulo (200) de control de contactor basado en la deteccion de la conexion erronea;

un modulo (700) de prueba de fallo de puesta a tierra configurado para insertar en el transformador de corriente (150) una magnitud de corriente predefinida, para hacer que el limitador de corriente envfe la senal de fallo al modulo de control de contactor;

un modulo (800) de deteccion de carga puesta a tierra configurado para detectar si una carga conectada a los terminales de carga no esta puesta a tierra y enviar la senal de fallo al modulo (200) de control de contactor basado en la deteccion de que la carga no esta puesta a tierra;

y un modulo (900) de seguridad contra fallos configurado para detectar un fallo del dispositivo GFCI (1000) y enviar la senal de fallo al modulo (200) de control de contactor basado en la deteccion del fallo.

2- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 1, en donde- el primer interruptor de transistor (321) y el segundo interruptor de transistor (322) estan conectados en serie y en donde el primer interruptor de transistor (321) y el segundo interruptor de transistor (322) son seleccionados del grupo que consiste en transistores de efecto de campo de oxido de metal y transistores de union bipolares.

3- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 1, que comprende ademas al menos un disipador de calor operativamente conectado a cada uno de los contactores (210, 220, 230).

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4- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 1, comprendiendo el modulo (400) de deteccion de corriente :

una resistencia (410) electricamente conectada al transformador de corriente (150) tal que la corriente secundaria fluya a traves de la resistencia (410);

y un microprocesador (490), el microprocesador (490) configurado para : medir una tension a traves de la resistencia (410 );

determinar la magnitud de corriente primaria basado en a la tension medida determinar si la magnitud de corriente primaria excede de un valor predeterminado; y

producir una senal de fallo basado en la determinacion de que la magnitud de la corriente primaria excede del valor predeterminado

5- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 1, comprendiendo el modulo de deteccion de errores en el cableado:

una red de resistencias desequilibrada electricamente conectada a los terminales de entrada (111, 121, 131), incluyendo la red de resistores desequilibrada salidas de tension (681, 682, 683), correspondiendo cada una de las salidas de tension (681, 682, 683) a uno de los terminales de entrada (111, 121, 131); y

un microprocesador (690) configurado para determinar si una de las salidas de tension (681, 682, 683) es desigual a las otras y producir la senal de fallo cuando se determine que la una de las salidas de tension (681, 682, 683) es desigual a las otras.

6- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 1, comprendiendo el modulo (700) de prueba de fallo de puesta a tierra :

un interruptor de activacion (710 );

un microprocesador (790) configurado para generar una senal de tension cuando el interruptor de activacion (710) es activado; y

un convertidor de senal (720) configurado para convertir la senal de tension en una senal de corriente e insertar la senal de corriente en el transformador de corriente (150).

7- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 6, que comprende ademas un boton de ensayo operativamente conectado al interruptor de activacion (710).

8- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 1, comprendiendo el modulo (800) de deteccion de carga puesta a tierra :

un dispositivo de terminacion (810) situado en la carga, el dispositivo de terminacion (810)electricamente conectado entre un cable de deteccion y una tierra de carga ; y

un microprocesador (890) operativamente acoplado al dispositivo de terminacion (810), el microprocesador (890) configurado para :

medir una continuidad del dispositivo de terminacion (810)

detectar si la carga no esta puesta a tierra basado al menos, en parte, en la continuidad medida; y

enviar la senal de fallo al modulo (300) de control de contactor basado en la deteccion de que la carga no esta puesta a tierra.

9- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 1, que comprende ademas un modulo (120) de alimentacion de energfa operativamente conectado al modulo (300) de control de contactor, comprendiendo el modulo (120) de control de alimentacion de energfa :

un transformador reductor (1210) electricamente conectado a dos de los terminales de entrada (111, 121, 131);

un puente rectificador (1220) electricamente conectado al trasformador reductor (1210); y un filtro capacitivo (1230) electricamente conectado al puente rectificador (1220).

10- Un dispositivo trifasico GFCI (1000) que comprende:

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un conjunto de terminales de entrada (111, 121, 131) y un conjunto de terminales de salida (112, 122, 132), cada uno de los terminales de entrada (111, 121, 131) electricamente conectado a uno de los terminales de carga (112, 122, 132) a traves de un contactor (210, 220, 230) y una lmea conductora (110, 120, 130 );

un transformador de corriente (150) operativamente acoplado a las lmeas conductoras (110, 120, 130), el transformador de corriente para producir una corriente secundaria, correspondiendo la corriente secundaria a una magnitud de corriente primaria de corriente electrica que fluye desde los terminales de entrada (111, 121, 131) a los terminales de carga (112, 122, 132 );

un modulo (200) de control de contactor configurado para hacer que los contactores (210, 220, 230) se cierren durante el funcionamiento normal del dispositivo GFCI (1000) y se abran basado en la recepcion de una senal de fallo cada uno de los contactores (210, 220, o 230) incluye una bobina (211, 221 o 231), para abrir o cerrar el contactor (210, 220 o 230);

un modulo (400) de deteccion de corriente configurado para determinar si la magnitud de corriente primaria excede de un valor predeterminado y para enviar la senal de fallo al modulo (200) de control de contactor basado en la determinacion de que la magnitud de corriente primaria excede del valor predeterminado;

un modulo (500) de supresion de transitorios electricamente conectado a los terminales de entrada (111, 121, 131), comprendiendo el modulo (500) de supresion de transitorios tres varistores de oxido de metal conectados en estrella que tienen un punto de conexion en estrella conectado a un condensador (520 );

un modulo (600) de deteccion de errores en el cableado configurado para detectar una conexion erronea entre los terminales de entrada (111, 121, 131) y los terminales de carga (112, 122, 132 ) y enviar la senal de fallo al modulo (200) de control de contactor basado en la deteccion de la conexion erronea;

un modulo (700) de prueba de fallo de puesta a tierra configurado para insertar en el transformador de corriente (150) una magnitud de corriente predefinida para hacer que el limitador de corriente envfe la senal de fallo al modulo de control de contactor;

un modulo (800) de deteccion de carga puesta a tierra configurado para detectar si una carga no esta puesta a tierra y enviar la senal de fallo al modulo de control de contactor basado en la deteccion de que la carga no esta puesta a tierra;

un modulo (900) de seguridad contra fallos configurado para detectar un fallo del dispositivo GFCI (1000) y enviar la senal de fallo al modulo de control de contactor basada en la deteccion del fallo ;

un alojamiento,

comprendiendo el dispositivo trifasico GFCI (1000) :

un primer interruptor de transistor (321) y un segundo interruptor de transistor (322), el primer y segundo interruptores de transistor ( 321, 322) electricamente conectados en serie entre las bobinas ( 211, 221,231) de los contactores (210, 220, 230) y tierra;

un primer regulador de baja tension (311) y un segundo regulador de baja tension (312), la entrada del primer y del segundo regulador de baja tension (311, 312) electricamente conectadas a una entrada de senal de fallo, la salida del primer regulador de baja tension (311) electricamente conectada a la puerta del primer interruptor de transistor (321) y la salida del segundo regulador de baja tension electricamente conectada a la puerta del segundo el interruptor de transistor (322);

una primera resistencia (331) y un primer diodo(341) electricamente conectados en paralelo a traves de la puerta y la fuente del primer interruptor de transistor (321) y una segunda resistencia (332) y un segundo diodo (342) electricamente conectado en paralelo a traves de la puerta y la fuente del segundo interruptor de transistor (322);

un tercer diodo (343) electricamente conectado en serie entre la salida del primer regulador de baja tension (311) y la puerta del primer interruptor de transistor (321) y un cuarto diodo (344) electricamente conectado en serie entre la salida del segundo regulador de tension (312) y la puerta del segundo interruptor de transistor (322);

una resistencia 331 electricamente conectada al transformador de corriente (150) tal que la corriente secundaria fluye a traves de la resistencia 331; y

un microprocesador (490), el microprocesador (490) configurado para :

medir una tension a traves de la resistencia (331 );

determinar la magnitud de corriente primaria basado en la tension medida;

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determinar si la magnitud de corriente primaria excede un valor predeterminado; y

producir la senal de fallo basado en la determinacion de que la magnitud de corriente primaria excede el valor predeterminado.

11- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 10, que comprende ademas una pluralidad de disipadores de calor, en donde cada uno de la pluralidad de disipadores de calor esta operativamente conectado a uno de los contactores (210, 220, 230) y montado sobre el alojamiento.

12- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 10, que comprende el modulo (600) de deteccion de errores en el cableado:

una red de resistencias desequilibrada electricamente conectada a los terminales de entrada (111, 121, 131), incluyendo la red de resistencias desequilibrada salidas de tension (681, 682, 683), correspondiendo cada una de las salidas de tension (681, 682, 683) a uno de los terminales de entrada (111, 121, 131), el microprocesador (490) configurado para determinar si una de las salidas de tension (681, 682, 683) es desigual a las otras y producir la senal de fallo cuando se determina que una de las salidas de tension (681, 682, 683) en desigual a las otras.

13- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 12, comprendiendo el modulo (700) de prueba de fallo de puesta a tierra :

un interruptor de activacion (710), el microprocesador(490) configurado para generar una senal de tension cuando se activa el interruptor de activacion (710); y

un convertidor de senal (720) configurado para convertir la senal de tension a una senal de corriente e insertar la senal de corriente en el transformador de corriente (150 ).

14- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 13 que comprende ademas un boton de prueba montado en el alojamiento, el boton de prueba operativamente conectado al interruptor de activacion (710 ).

15- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 14, comprendiendo el modulo (800) de deteccion de carga puesta a tierra :

un dispositivo de terminacion (810) situado en la carga, electricamente conectado entre un cable de deteccion y una tierra de carga,

un microprocesador (890) operativamente acoplado al dispositivo de terminacion (810), el microprocesador (890) configurado para :

medir una continuidad del dispositivo de terminacion (810 );

detectar si una carga conectada no esta puesta a tierra basado al menos, en parte, en la continuidad medida; y

enviar la senal de fallo al modulo (300) de control de contactor basado en la deteccion de que la carga no esta puesta a tierra.

16- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 15, que comprende ademas un modulo (120) de control de alimentacion de energfa operativamente conectado al modulo (300) de control de contactor, comprendiendo el modulo (120) de control de alimentacion de energfa :

un transformador reductor (1210) electricamente conectado a dos de los terminales de entrada (111, 121, 131);

un puente rectificador (1220) electricamente conectado al transformador reductor (1210); y un filtro capacitivo (1230) electricamente conectado al puente rectificador (1220).

17- El dispositivo trifasico GFCI (1000) de la reivindicacion 16, en donde el microprocesador (490) es un primer microprocesador, comprendiendo el modulo de seguridad contra fallos un segundo microprocesador (990), el segundo microprocesador (990) configurado para detectar un fallo del primer microprocesador (490) y enviar la senal de fallo al modulo (300) de control de contactor basado en la deteccion del fallo.
18. El dispositivo trifasico GFCI de la reivindicacion 17, en donde el alojamiento (2000) de contactor incluye una pluralidad de aberturas de ventilacion (2100 ).

FIG. 1

1000

121

1200

Modulo de alimentacion

700

Modulo de prueba de

Modulo de supresion de transotirios

Modulo de deteccion de error en el cableado

150

800

Modulo de deteccion de carga puesta a tierra

imagen1

Modulo de control de contactor

112

122

132

imagen2

900

Modulo de Seguridad contra fallos

400

Modulo de Deteccion de corriente

FIG. 1

imagen3

imagen4

FIG. 3