ITRM930380A1 - Interruttore di circuito per utenze elettriche in caso di difetti di messa a terra. - Google Patents
Interruttore di circuito per utenze elettriche in caso di difetti di messa a terra. Download PDFInfo
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Description
?INTERRUTTORE DI CIRCUITO PER DIFETTO DI MESSA A TERRA, ADATTO AD UNA AMPIA VARIET?' DI APPLICAZIONI DOMESTICHE E INTERNAZIONALI Campo dell Invenzione
La presente invenzione si riferisce in linea generale ad un interruttore di circuito per
descrizione della tecnica anteriore
Gli interruttori GFCI proteggono contro la formazione di indesiderati percorsi di corrente a terra che possono dare origine a condizioni di pericolo. Una comune forma di un tale interruttore GFCI comprende - un amplificatore differenzialeavente un nucleo con avvolgimenti primari opposti, un avvolgimento primario che riceve corrente dal conduttore della linea di potenza passante attraver so- di esso mentre l'altro avvolgimento primario r iceve la corrente di-r itorno dal conduttore di neutro che passa-attraverso -di esso Questi avvolgi menti primari producono nel nucleo dei filussi magnetici che sono diretti in-sensi opposti , noti con il termine "bucking Se tutta la corrente del la linea di potenza che-passa al-carico ritorna attraverso il conduttore di neutro, allora flussi saranno_ uguali e_ si_ annuileranno _ uno_ con l'altro. Tuttavia, se una parte della corrente di carico viene deviata' attraverso un percorso indesiderato a terra, i flussi contrapposti non si elimineranno e nel nucleo vi sar? un flusso risultante .
Un avvolgimento secondario viene anche collocato sul nucleo magnetico. Il flusso risultante quando nelle correnti che fluiscono attraverso l'avvolgimento primario si verifica uno sbilanciamento indurr? un segnale nell'avvolgimento secondario. Il segnale indotto nell'avvolgimento secondario viene applicato alla circuiteria di controllo del interruttore GFCI per aprire il conduttore della linea di potenza, impedendo cos? lo sviluppo di una condizione di pericolo.
Questo tipo di interruttore GFCI ? stato utilizzato- per qualche tempo- e-varie modificazioni e perfezionamenti sono stati apportati di tanto in tanto per far fronte -a-condizioni particolari Per esempio, nel brevetto statunitense No. 4.598.331 della stessa richiedente ? descritta una disposizio ne nella quale il conduttore della linea di potenza viene aperto se viene rivelata una condizione nella quale il conduttore di neutro ? aperto oppure il conduttore di terra ? aperto. Tuttavia, vi sono delle altre situazioni in cui sarebbe preferibile mantenere la protezione ottenuta con l'interruttore GFCI anche se il conduttore di neutro viene interrotto.
In tutto il mondo le applicazioni degli interruttori GFCI implicano una ampia variet? di condizioni. Per esempio, negli Stati Uniti, ? stato deciso che, per assicurare una protezione delle persone, non pu? essere ammessa una corrente per difetto di terra superiore a 6 milliampere. Tuttavia, in altri paesi, la corrente ammissibile in caso di difetto di messa a terra pu? anche essere elevata fino a 30 milliampere. In accordo con ci?, un interruttore GFCI da impiegare in tutte le situazioni internazionali deve essere in grado di fornire protezione contro le correnti per difetto di messa a terra nell'intervallo fra-6 e 30 milliampere.
Inoltre e non-tutti paesi utilizzano la frequenza di 60- hertz della,potenza in corrente alternata che-viene- utilizzata negli stati-u niti Un interruttore GFCI per l'applicazioni . internazionali deve essere in grado ,di fornire protezione per una gamma di frequenze fra-50- e- 60 hertz. Inoltre, un interruttore GFCI per la massima flessibilit? ij applicazione, dovrebbe essere in_grado di gestire una potenza di ingresso sia monofase sia plurifase, con un caricamento di fase bilanciato o sbilanciato e con tensioni_fra linea di ingresso e conduttore di neutro comprese fra 70 e 264 volt (in corrente alternata ), Tutte queste caratter istiche dovrebbero essere realizzaci li con capacit? della corrente di carico fino a 100 ampere o pi?.
In alcune situazioni, la circuiteria magnetica del interruttore GFCI deve essere in grado di rispondere a correnti continue con andamen to pulsante. Gli interruttori GFCI nella tecnica attuale non soddisfano presentemente questo requis? to in maniera soddisfacente.
Un altro problema che si incontra ? costituito dal- collegamento con una molteplicit? di Interruttori GFCI collegati ad una linea-di- potenza. Se un interruttore GFCI viene collaudato mediante simulazione di un circuito con difetto di messa a terra per tale- interruttore GFCI g i altri interruttori GFCI della serie possono rivelare il difetto di messa a terra ed essere attivati in risposta ad esso. Una simile situazione pu? verificarsi quando un interruttore GFCI avente un conduttore alternato a terra viene azionato e l'innesco di un arco sull'apertura dei contatti per il conduttore di neutro mantiene il flusso della corrente attraverso il conduttore di neutro fino a dopo che vi ? un flusso di corrente attraverso il percorso alternato fino al cinduttore di massa. Ci? viene anche rivelato dagli altri interruttori GFCI come difetto di messa a terra ed essi possono venir azionati in maniera indesiderabile.
Ancora in altre situazioni, pu? essere desiderabile poter scegliere fra un interruttore di circuito ed un contattore di potenza per aprire il conduttore oppure i conduttori della linea di potenza. I dispositivi della tecnica precedente non offrono una tale caratteristica.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione,fornisce u-interruttore GFCI il quale soddisfa esigenza di essere in grado di funzionare sotto, un'ampia gamma di condizioni operative per evitare che si verifichino delle pericolose correnti per difetto di messa a terra. funzionamento di base dell interruttore GFCI coincide con quello descritto con riferimento ai dispositivi della tecnica precedente, ma con l'aggiunta di numerose caratteristiche.
Per quanto riguarda la capacit?_di continua re a fornire protezione sotto l'aspetto GFCI anche quando il conduttore di neutro ? aperto, mezzi di controllo aventi la forma di dispositivi di corrente unidirezionali, per esempio diodi, vengono utilizzati per dirigere la corrente di'azionamento dell interruttore GFCI verso massa, quando il conduttore di neutro ? aperto. Nel funzionamento normale, dei requisiti di codice precludono la formazione di un percorso di ritorno della corrente a terra. Tuttavia, nel caso di apertura del conduttore di neutro, un brevissimo impulso di corrente a terra pu? essere utilizzato per azionare l'interruttore GFCI senza dare origine a condizioni nocive o pericolose. Un aspetto importante dei brezzi di controllo ? costituito dal fatto che i diodi che permettono il flusso della corrente a terra presentano una caduta di tensione in senso diretto superiore a quella dei diodi che perrnettono il flusso della corrente verso il condottore-di neutro. Ci? ? necessario allo scopo- di evitare flusso della corrrente-a terra durante-il funziona -mento- norrnale.
Questa soluzione pu? essere utilizzata con una disposizione monofase o con una disposizione plurifase, come illustrato nelle preferite forme di realizzazione qui descritte. In una delle preferite forme di realizzazione, sono previsti mezzi per permettere l'impiego dell'interruttore GFCI con un sistema monofase oppure con un sistema plurifase senza modificazione o regolazione del dispositivo.
Allo scopo di permettere al circuito magnetico del trasformatore differenziale di rispondere ai valori pulsanti della corrente continua, mezzi sono utilizzati per fornire un fattore di potenza in anticipo per il circuito. Una preferita forma di realizzazione avente lo scopo di realizzare questo fattore di potenza in anticipo consiste nel collegare un conveniente condensatore attraverso l'avvolgimento secondario del trasformatore differenzale . La -limitazione della-tensione di picco sull'avvolgimento seconda. rio- pu? essere ottenuta medtante collegamento di una coppia di-diodi-limitatori in-direzione opposta attraverso l' avvolgimento in parallelo con il condensatore che regola il fattore di-potenza in anticipo.
Allo scopo di proteggere gli altri interrut tori GFCI evitando chi assi vengano azionati senza necessit? , un mezzo di ritardo di tempo viene utilizzato per impedire il flusso della corrente, al conduttore di terra se non quando il flusso della corrente sia stato interrotto nel conduttore di neutro. Il circuito di ritardo di tempo presenta un ritardo sufficientemente lungo per permettere 1 'interruzione dell'innesco di un arco quando il conduttore di neutro viene aperto, prima di permettere il flusso della corrente verso il conduttore di terra. Questo circuito di ritardo di tempo ? utile anche per evitare un indesiderato azionamento degli altri interruttori GFCI quando un circuito di collaudo viene utilizzato per fornire un difetto simulato di messa a terra per uno degli interruttori GFCI.
Qusto circuito di collaudo pu? essere formato collocando un avvolgimento secondario supplementare sul nucleo del trasformatore differen ziale. Quando il- circuito di- collaudo chiuso per esempio con un i nterruttore ad- azionamento manuale- il- flusso della corrente attraverso l'avvolgimento- secondario supplementare generer? un flusso che simula l'esistenza di una corrente dovuta ad un difetto di messa a terra. L'eccitazione del circuito di collaudo pu? essere realizzata direttamente dal conduttore di linea oppure da una uscita regolata della circuiteria di controllo del interruttore GFCI. Per fare in modo che questi interruttori GFCI rispondano a vari livelli di correnti ammesse per difetto di messa a terra, come determinato in diverse nazioni, possono essere utilizzati mezzi di regolazione per determinare il livello di scatto della corrente dovuta al difetto di messa a terra. Attualmente, sembrerebbero sufficienti livelli di scatto di 6, 10 e 30 milliampere, anche se tali livelli possono essere maggiori o minori, secondo le necessit? o le opportunit?. I mezzi di regolazione possono essere forniti da un resistore sostituibile o variabile nella circuiteria di controllo dell'interruttore GFCI.
Mediante utilizzazione di un circuito regolatore, l'interrurrore GFCI-pu?-essere-atto-ad operare attraverso un ampio intervallo di tensioni di ingresso, per- esempio- da- 70- a- 264 volt in corrente alternata- da linea a neutro. Il reqolatore di tensione pu?-essere-del tipo- in cascata coii una coppia di dispositivi di commutazione che sono costretti a condividere la caduta di tensione attraverso il desiderato intervallo di tensioni di ingresso.
Vari dispositivi di apertura di circuiti possono essere utilizzati, per esempio un ruttore di circuito oppure un contattore di potenza. I contatti di un interruttore di circuito normalmente chiusi nella linea di potenza e nel neutro possono essere azionati in apertura della linea di potenza e dei conduttori di neutro. Ci? viene realizzato facendo ricorso ad una alimentazione di potenza ad una bobina di scatto in derivazione. D'altra parte, se si desidera utilizzare un contattore di potenza normalmente eccitato, le disposizioni di commutazione possono essere fornite per aprire la linea alla bobina del solenoide del contattore, permettondo cosi ai contatti di ritornare alla posizione- normalmente-aperta.
In questa maniera , un interruttore GFCI pu? essere fornito in modo da operare efficacemente in un gran numero di diverse condizioni operative pur fornendo anche una variet? di diverse caratteri stiche Naturalmente, si dovrebbe constatale che non tutte le caratteristiche e la versatilit? delle condizioni operativee finora descritte debbono necessariamente essere utilizzate un ogni situazione. In molte situazioni, possono bastare delle caratteristiche e dei vantaggi particolari e non tutte le caratteristiche ed i vantaggi nel loro assieme. Quindi, ciascuna delle caratteristiche rivendicate pu? avere significato a prescindere dalle altre.
Questi ed ulteriori scopi, vantaggi e caratteristiche della presente invenzione appariranno nel seguito e, per scopi di illustrazione, ma non di limitazione, esemplari forme di realizzazione della presente invenzione sono rappresentate nei disegni allegati.
Breve descrizione dei disegni
La Figura 1 rappresenta uno schema Circuita le semplificato di una prima preferita forma di realizzazione della presente invenzione,
la Figura 2 rappresenta uno schema -circuita le semplificato di una seconda preferita,forma direalizzazione della presente, invenzione
la Figura 3 rappresenta uno-schema-circuita le-semplificato di una terza preferita forma di realizzazione della presente invenzione.
Descrizione dettagliata delle preferite,forme di realizzazione
La Figura 1 illustra un interruttore GFCI con un conduttore di linea di potenza 11, un conduttore di neutro 13 ed un conduttore di terra o di massa 15. Un contatto 17 di apertura del circuito ? inserito nel conduttore 11 della linea di potenza, mentre un simile contatto 19 di apertura del circuito ? collocato nel conduttore di neutro 13. Varistori 21 e 22 basati su ossidi metallici sono collegati fra il conduttore 11 della linea di potenza ed i conduttori 13 e 15 di neutro e di massa per fornire una protezione da tensioni transitorie.
L 'interruttore GFCI presenta un trasformato re differenziale 23. Il trasformatore differenziale 23 presenta un nucleo magnetico 25, nel quale le porzioni 27 e 29 dei conduttori 11 e 13, rispettiva mente, passano attraverso il nucleo 25 per formare gliavvolgimenti primari del-trasformatore differein ziale. Gli avvolgimenti -p rimari 27 e 29 sono collegati in modo da produrre flussi .opposti o "bucking". In accordo con ci?, se tutta la corrente di carico ritorna at traverso il conduttore di neutro i flussi degli -avvolgimenti primari si annulleranno uno con l'altro.
Un avvolgimento secondario 31 ? anche collocato sul nucleo 25 del trasformatore. Se una corrente di massa superiore ad un valore predeterrru nato (per esempio 5 mi11iampere) si verifica, i flussi prodotti dagli avvolgimenti primari 27 s 29 non si annulleranno e nel nucleo 25 si riscontrer? un flusso risultante. Questo flusso risultante indurr? nell avvolgimento secondario 31 un segnale che viene quindi applicato alla circuiteria di controllo dell'interruttore GFCI per aprire i conduttori della linea di potenza e di neutro.
Poich? la circuiteria magnetica del trasfor matore differenziale 23 deve essere in grado di rispondere a certi requisiti di corrente continua pulsante, un condensatore 33 viene collegato attraverso l'avvolgimento secondario 31. Il condensatore 33 fornisce un fattore di potenza in anticipo che permette al circuito magnetico di rispondere ai suol requisiti di corrente continua pulsante Allo scopo di limitare l'ampiezza dei- picchi di tensione attraverso l'avvolgimento secondario 31 i diodi lim?tatori 35 e 37 sono collegati in sensi opposti attraverso- ravvolgimento secondario 31 in parallelo al condensatore 33.
Il segnale indotto nell'avvolgimento secondario 31 viene applicato a i terminali 1 e 3 del circuito integrato lineare che amplifica e fornisce un segnale di controllo di uscita stabile in condizioni variabili. Un resistore 39 diregola zione di fase ed un condensatore 41 di blocco della componente continua sono collegati in serie dall'avvolgimento secondario 31 al terminale 1 del circuito integrato 43. Un resistore di smorzamento 45 viene collegato da un morsetto dell'avvolgimento secondario 31 al terminale 6 del circuito integrato 43.
I resistori 47 e 49 sono collegati nello anello di retroazione dal terminale 7 del circuito integrato 43 al suo terminale 1. Il resistore 47 viene utilizzato per limitare l'asimmetria dei segnali di potenziale di diverse polarit?. Il resistore 49 ? il controllo di guadagno di retroazione ed ? proprio questo resistere che pu? Questo risultato pu? essere ottenuto rendendo il resistore 49 sostituibile in modo tale che resisto ri di diverse grandezze possano essere util zzati ?Selettivamente oppure , in alternativa, mediante l 'uso di un resistore variable con regolazioni discrete selezionabili. Al momento attuale, le regolazioni per i livelli scatto di 6 milliampere, 10-milliampere e-30 milliampere sono probabilm ente tutto- ci?- che_ si richiede, ma il numero delle- regolazioni- discrete pu? essere alterato secondo le necessit? o la convenienza. Il transisto re 51, il resistore 53, il diodo Zener 55, il resistore 57, il diodo 59 ed il condensatore 51 forniscono un circuito regolatore di tensione che permette a111interruttore GFCI di operare attraverso un ampio intervallo di tensioni di ingresso da 70 a 264 volt in corrente alternata, da linea a neutro. In aggiunta, il circuito essenzialmente forma un dispositivo a corrente costante che riduce la dissipazione di potenza.
Il resistore 63, collegato al terminale 6 del circuito integrato 43, forma anche parte di questo circuito regolatore di tensione. L'uscita del circuito integrato sul terminale 5, viene collegata alla regione di gate o di controllo di un raddrizzatore controllato a siliciio (SCR) Per fario scattare in conduzione. Quando-il- raddriz zatore SCR 67 conduce, il flusso di corrente. attraverso il- solenoide65 apre i-contatti 17- e-19 per interrompere il flusso potenza al carico Il condensatore 69 collegato attraverso il raddriz zatore SCR 67 serve-per sopprimere caratteristiche di assetto delle tensioni transitorie DVDT, mentre il condensatore 71 fornisce una costante di tempo per eliminare degli scatti nocivi.
Un circuito di collaudo presenta un interruttore di collaudo 73 che completa un circuito attraverso un avvolgimento secondario supplementare 75 collocato sul nucleo 25 del trasformatore differenziale 23. Un resistore limitatore di corrente 77 ? collocato nel circuito di prova. L'azionamento dell'interruttore di prova o di collaudo 73 per completare il circuito attraverso l'avvolgimento secondario supplementare simula l'effetto di un circuito che presenta un difetto di messa a terra, per cui il funzionamento dell'interruttore GFCI pu? essere collaudato.
Come si pu? vedere, la forma di realizzazio ne della-Figura.1 si riferisce ad un-circuito incorrente alternata monofase I-diodi,72, 74 e.76 formano,un alimentatore-di- energia ad una semi onda per la circuiteria di controllo dell interruttore GFCI
Un-diodo 79- viene collegato dal conduttore di-terra al lato di uscita della circuiteria di controllo dell'interruttore GFCI Il diodo 79 fornisce un-percorso alternativo a massa nel caso in cui il conduttore neutro debba essere aperto. Allo scopo di assicurare che non vi sia un flusso di corrente verso massa quando il conduttore di neutro ? intatto (durante il funzi_onamento normale), il diodo 79 viene selezionato in modo da avere una caduta di tensione in senso diretto superiore a quella del diodo 76. Perci?, contrariamente alla apertura automatica dei contatti 17 e 19 quando viene rivelato uno stato di apertura del conduttore di neutro, come nel brevetto statunitense No.4.598.
331, l interruttore GFCI pu? ancora essere azionato nel caso in cui il conduttore di neutro sia aperto. Inoltre, il flusso della corrente nel conduttore? di terra per l'azionamento dell'interruttore GFCI ? di durata sufficientemente breve Der non creare alcun pericolo per il benessere delle persone.
In serie con il diodo 79 ? collegato un circuito di temporizzazione formato da un raddrizza tore controllato a silicio SCR 81, da un condensato re 83 e da un resistore 85. Nel caso in cui il conduttore di neutro apert o una abilitazione in corrente continua per il raddrizzatore SCR 61 viene realizzata attraverso i diodo 79. Durante l'apertura del contatto 19, vi sar? l 'innesco di un certo arco durante la fase iniziale dell'apertura. L'innesco di questo arco crea una impedenza tale che la caduta di tensione in senso diretto attraverso il diodo 76 ed il contatto 19 pu? diventare maggiore della caduta di tensione in senso diretto del diodo 79. Un qualsiasi flusso di corrente attraverso il diodo 79 fino a terra apparir? come un difetto di messa a terra per le apparecchiature degli altri GFCI a monte di questo particolare interruttore GFCI. Il risultato sarebbe quello di provocare l'azionamento di un tale interruttore GFCI.
Il circuito di temporizzazione del raddrizzatore SCR 81, del condensatore 83 e del resistore 85 viene impostato in modo da introdurre un ritardo di tempo nel flusso della corrente in senso diretto attraverso il diodo 79, che presenta una durata sufficientemente lunga per permettere l'innesco dell'arca sul contatto 19 in modo completamente
che non vi sia una effettiva condizione di difetto
al carico attraverso il conduttore 11 della linea di potenza. Questo circuito di temporizzazione impedisce anche un ineidentale_ scatto degli altri circuiti GFCI quando il circuito di collaudo vijane
Una disposizione polifase simile a quella della forma di realizzazione della Figura 1 alcune caratteristiche supplementari rappresentate. ? mostrata nella forma di realizzazione della Figura 2. le parti componenti della figura 2 che sono identiche quelle della Figura 1 state contrassegnate con gli stessi numeri di riferimento con apice
potenza. Dato? che questo interruttore GSCI disposto in modo da essere collegato alla sorgente
tore 91 della linea di potenza corrispenderebbe al conduttore 11 della linea di potenza della forma di realizzazione della Figura 1 se venisse- utilizzata una sorgente monofase In questo circuito p olifase un alimentatore di potenza a doppia, semionda piuttosto che l'alimentatore di potenza ad una semionda della forma di realizzazione della Fig. 1 viene utilizzato . La potenza a doppia semionda raddrizzata ? ottenuta attraverso i diodi 93, 95, 97, 99, 101, 103, 105 e 107. Durante il funzionamento, questi diodi corrispondono ai diodi 72, 74 e 76 della forma di realizzazione della Figura 1. A titolo di esempio, si pu? vedere che, nei semi cicli positivi della potenza sul conduttore 87, il percorso passa attraverso il diodo 93 fino alla circuiteria di controllo dell'interruttore GFCI e quindi in senso inverso fino al conduttore di neutro attraverso il diodo 107. Nei semi cicli negativi, il percorso del flusso della corrente passa attraverso il diodo 95 fino alla circuiteria di controllo di GFCI e quindi torna indietro ai conduttore di neutro attraverso il diodo 105. Ciascuno degli altri percorsi dei conduttori della linea di potenza passa attraverso le associate coppie di diodi 97, 99 e 101, 103.
I diodi 108 e 110 forniscono un percorso alternativo verso massa corrispondente alla funzione del diodo 79 nella forma di realizzazione della Fipura 1. In accordo con ci?, l'interruttore GFCI funzioner? ancora in presenza di un conduttore di neutro aperto 15'._ Un circuito regolatore di tensione in cascata viene fornito dai dispositivi di scarica 113 e 115 (rappresentati in questo caso come transistori ad effetto di campo a metallo-ossi do-semiconduttore (MOS FET) anche se potrebbe essere usato un qualsiasi conveniente dispositivo); diodi Zener 117, 119 e 121, resistori 123, 125, 127 e 63'; ed il condensatore 61 ' Con questa disposizione, il transistore MOS FET 113 regola la tensione da approssimativamente 50 volt ad approssi nativamente una met? della massima tensione di corrente continua di 650 volt. Il transistore MOS FET 115 continua la regolazione fino alla tensione massima.
Dato che questa forma di realizzazione utilizza una soluzione modulare per permettere l'utilizzazione di diversi interruttori di circuiti, come anche altre opzioni, quale un modulo remoto per il collaudo ed il ripristino, le linee 87, 89, 91, 13' e 15' sono rappresentate come terminanti in un pannello o quadro di terminali 129. Similmente, vari collegamenti dalla circuiteria di controllo dell'interruttore GFCI vengono effettuati,a l quadro 131 dei terminali Alternativi interruttori di circuito sono_ rappresentati come ruttori di circuito 133 oppure_ contattori di potenza -135 Se viene utilizzata la scelta de1l'interruttore di. circuito, i conduttori.87, 89 e 91 della linea di potenza verrebbero collegati nel modo rappresentato nel dispositivo 133, mentre i contatti normalmente chiusi 137, 139 e 141 verrebbero controllati dalla bobina di scatto in derivazione 143. Si pu? vedere che il solenoide 65', il quale, nella forma di realizzazione della Figura 1, controllerebbe l'apertura degli interruttori normalmente chiusi 17 e 19, controlla i contatti 145 e 147, come anche il contatto 149 per la bobina di scatto 143 in derivazione. A seguito di eccitazione del solenoide 65' il contatto 149 verrebbe chiuso, per cui la bobina di scatto in derivazione 143 pu? essere eccitata attraverso i terminali 5 e 7 del pannello 131 dei terminali. L'eccitazione della bobina di scatto in derivazione 143 apre i contatt.i 137, 139 e 141 (come anche il contatto 19', non rappresentato , del conduttore di neutro).
Se il contattore di potenza 135 viene collegato al pannello 139 dei terminali, la bobina di solenoide 150 viene eccitata da1 conduttore 91 della linea di potenza attraverso il contatto normalmente chiuso 147. Nel caso di eccitazione del solenoide 65', il contatto 147 viene aperto per diseccitare la bobina 150. La diseccitazione della bobina 150 del solenoide permette ai contatti normalmente chiusi 151, 153 e 155 nei conduttori 87, 89 e 91, rispettivamente, di ritornare alla posizione normalmente aperta
Un modulo remoto 157 pu? essere collegato al pannello 131 dei terminali, come rappresentato. Varie diverse caratteristiche potrebbero essere incluse, come ritenuto conveniente. E1 rappresentato un diodo emettitore di luce (LED) 159 il quale verrebbe eccitato a seguito della produzione di un segnale di scatto di GFCI per fornire una indicazio^ ne visiva dello scatto. Un'altra caratteristica inclusa in questo modulo remoto 157 ? un pulsante di ripristino per ripristinare 11interruttore GFCI dopo l'azionamento dovuto alla presenza di una corrente per difetto di messa a terra. La caratteri stica finale qui rappresentata ? costituita dal collocamento de11'interruttore di analisi 73' nel modulo remoto, piuttosto che averlo nello stesso modulo GFCI.
La Figura 3 una semplificata forma di real izzazione dell'interruttore GFCI della Figura 1, in cui ? stata eliminata la caratteristica di protezione della linea in caso in cui, i l conduttore di neutro sia aperto. Per certe applicazioni, la versione semplificata senza la protezione dovuta a ll'interruzione del conduttore di neutro sar? sufficiente per fornire la protezione necessaria con un costo relativamente inferiore.
Per facilit? di riferimento, le parti componenti del circuito della forma di realizzazione della Figura 3 sono identificate utilizzando gli stessi numeri della forma di realizzazione della Figura 1, ma'con un doppio apice. Si pu? vedere che questa forma di realizzazione utilizza un alimentatore di energia con raddrizzatore a doppia semionda fornito di diodi 163, 165, 167 e 169, piuttosto che l'alimentatore di energia raddrizzata ad una semionda secondo la forma di realizzazione della Figura 1. Diversamente da ci?, il funzionamento di base di tale circuito ? sostanzialmente identico a quello della forma di realizza zione della Figura 1, ma senza caratteristiche come la protezione del conduttore di neutro in caso di apertura, l'associata circuiteria di temporizzazione ed il particolare regolatore di tensione della forma di realizzazione della-figura 1.
Si dovrebbe comprendere che varie modificazioni, cambiamenti e varianti possono essere apportati nella disposizione, nel funzionamento e nei dettagli di costruzione degli elementi finora. descritti, senza con ci? allontanarsi dallo spirito e dall'ambito della presente invenzione.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra. (GFCI ) da impiegare in un sistema avente un conduttore-di-neutro un- conduttore di massa ed almeno un conduttore,di linea-di- potenza che si estendono da una sorgente-di-energia fino ad un-carico comprendente: un trasformatore differenziale avente un nucleo, gli avvolgimenti primari opposti del quale., producono dei flussi contrapposti p di bucking . rappresentativi della corrente alimentata al carico e della corrente fornita dal carico, ed un avvolgimento secondario; mezzi di apertura di circuito per aprire il conduttore della linea di potenza in risposta ad un segnale di scatto generato in detto avvolgimento secondario quando si verifica un difetto di messa a terra; e mezzi di controllo per fornire potenza per azionare detti mezzi di apertura del circuito nel caso in cui si verifichi un difetto di messa a terra, ogni volta che due qualsiasi conduttori fra la sorgente di potenza ed il carico rimangono intatti ed una tensione superiore ad un potenziale minimo predeterminato sussiste fra detti due conduttori intatti 2. interruttore di-circuito per-difetto di messa a-terra (GFCI) secondo la rivendicazione 1 ed-ulteriormente comprendente mezzi di-regolazione per- fornire una-tensione di-esercizio-sostanzialmen te-costante per detti mezzi-di-apertura del circui to attraverso un intervallo di tensioni di ingresso in corrente alternata fra linea a neutro fra 70 e 264 volt. 3. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 2 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazione per impostare l'interruttore GFCI in modo da rispondere ad una corrente dovuta a difetto di messa a terra nell'intervallo fra 6 e 30 milliampere. 4. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 1 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazione per impostare l'interruttore GFCI in modo da rispondere ad una corrente dovuta a difetto di messa a terra nell'intervallo fra 6 e 30 milliampere. 5. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 1 ed ulteriormente comprendente: una bobina secondar ia supplementare su detto trasformatore differenziale; mezzi interruttori per chiudere il circuito a detto avvolgimento secondario supplementare in modo da simulare il verificarsi di un difetto di messa a terra allo scopo di verificare il funziona mento dell'interruttore GFCI; e mezzi di ritardo di tempo per impedire il flusso della corrente verso il conduttore di terra fino a che detti mezzi di apertura del circuito non siano stati azionati dal flusso della corrente verso il conduttore di neutro, impedendo cos? ad altri Interruttori GFCI del sistema di alimentazione di rivelare un difetto di messa a terra. 6. Interruttore di circuito oer difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 5 ed uIteriormente comprendente mezzi di regolazione per impostare l'interruttore GFCI in modo da rispondere ad una correnbte dovuta a difetto di messa a terra nell'intervallo fra 5 e 30 milliampere. 7. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 6 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazione Per fornire una tensione di funzionamento_ sostanzialmente costante per detti mezzi di apertura attraverso un intervallo di tensioni di ingresso in corrente alternata fra linea e neutro fra 70 e 264 volt 8. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 7 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazione per impostare 11interruttore GFCI in modo da rispondere ad una corrente dovuta a difetto di messa a terra nell'intervallo fra 6 e 30 milliampere. 9. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) seconda la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di apertura del circuito compre^ dono: un interruttore di circuito collegato in modo da aprire tutti i conduttori della linea di potenza una volta che venga eccitato; un contattore per aprire tutti i conduttori della linea di potenza quando ? diseccitato; mezzi connettori per collegare selettivame? te detto' interruttore di circuito oppure detto contattore ad un alimentatore di potenza con tensione regolata ne111interruttore GFCI; e mezzi di commutazione che rispondono ad un segnale di scatto lenerato in detto avvolgimento secondario quando si verifica un difetto di messa a terra, detti mezzi di commutazione eccitando detto interruttore di circuito o di seccitando detto contattore, qualunque dei due sia collegato all'interruttore GFCI. 10. Interruttore di_ circuito per difetto di messa a terra (GFCI)secondo la rivendicazione _9 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazione per fornire una tensione di funzionamento sostanzialmente costante per detti mezzi di apertura del circuito attraverso un intervallo di tensioni di ingresso in corrente alternata fra linea a neutro compreso fra 70 e 264 volt. 11. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 10 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazio ne per impostare 1'interruttore GFCI in modo da rispondere ad una corrente dovuta a difetto di messa a terra nell'intervallo fra 6 e 30 milliampere. 12. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 9 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazione-per impostare l'interruttore GFCI in- modo- da rispondere -ad una- corrente dovuta a difetto .di messa a terra nell'intervallo fra e 30 milliampere. 13. Interruttore di- circuUo per difetto di messa a terra (|GFCI) se_condo la rivendicazione 9 ed ulteriormente comprendente: un avvolgimento secondario supplementare su detto trasformatore differenziale; mezzi di commutazione per chiudere il circuito a detto avvolgimento secondario supplementare in modo da simulare il verificarsi di un difetto di messa a terra allo scopo di collaudare 11interruttore GFCI; e mezzi di ritardo di tempo per impedire il flusso della corrente al conduttore di terra fino a che detto mezzo di apertura del circuito non sia stato azionato dal flusso della corrente verso il conduttore di neutro, impedendo cosi ad altri interruttori GFCI del sistema di alimentazione di risentire di un difetto di messa a terra. 14. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 13 ed u1teriormente comprendente mezzi di regolazio^ ne per impostare 11interruttore GFCI in modo da rispendere ad una corrente dovuta - a- difetto di messa a terra nell'intervallo-fra-6-e-30 milliampere. 15. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 14 ed ulteriormente comprendente mezzi di-regolazione ne per fornire una tensione di funzionamento . sostanzialmente costante per detti mezzi di apertura del circuito attraverso un intervallo di tensio ni di ingresso in corrente alternata fra linea a neutro compreso fra 70 e 2S4 volt. 16. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 15 ed ulteriormente comprendente mezzi di regolazio ne per impostare l'interruttore GFCI in modo da rispondere ad una corrente dovuta a difetto di messa a terra nell'intervallo fra 5 e 30 milliampere. 17. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di controllo comprendono: un raddrizzatore per fornire potenza in corrente continua da ciascuno di detti conduttori della linea di potenza alla circuiteria di controllo dell'interruttore GFCI; primi mezzi- a corrente unidirezionale collegati-da-detta- circuiteria-di-controllo-del l'in terruttore GFCI al-conduttore-di-neutro detti, mezzi a corrente unidirezionale essendo convertiti da detta circuiteria .di controllo dell'?nterruttore GFCI a massa, detti secondi mezzi circuitali unidirezionalii avendo una caduta di tensione in senso diretto superiore a quella di detti primi mezzi a corrente unidirezionale. 13. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 17 ed ulteriormente comprendente un varistore ad ossido metallico collegato attraverso il lato in corrente continua di detto raddrizzatore per fornire una protezione dai transitori di tensione. 19. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 17, in cui detto raddrizzatore ? un raddrizzatore ad una semionda per una configurazione ad un conduttore di linea di potenza monofase. 20. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 17, in cui detto raddrizzatore ? un raddrizzatore a doppia semionda per una configurazione a tre conduttori di linea di potenza polifase. 21. Interruttore di circuito per difetto di messa a-terra (GFCI) secondo la- rivendicazione 20, in cui detto raddrizzatore a- doppia semionda comprende una coppia di diodi collegati In serie attraverso la circuiteria di controllo dell'interruttore GFCI per ciascuno di detti conduttori della linea di potenza, i n cui ciascuno di detti conduttori della linea di potenza ? collegato al punto intermedio di una associata coppia di diodi. 22. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 21, in cui detti primi mezzi a corrente unidirezionale comprendono una coppia di diodi-collegati in serie inseriti attraverso la circuiteria di contro lo de11'interruttore GFCI in parallelo a detta coppia di diodi che formano il raddrizzatore, il punto intermedio di detti primi mezzi unidirezionali costituiti da una coppia di diodi essendo collegato al conduttore di neutro; e detti secondi secondi mezzi a corrente unidirezionale comprendono una coppia di diodi collegati in serie inseriti attraverso la circuiteria di controllo dell?interruttore GFCI in parallelo a detta coppia di diodi operanti come raddrizzatore e a detta prima coppia di diodi a corrente unidirezionale il punto interinedio di detti secondi mezzi a corrente unidirezionale cost ituiti da detta coppia di diodi essendo collegato al conduttore di terra . 23. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) da impiegare in una ampia variet? di condizioni, comprendente: un trasformatore differenziale avente un nucleo, avvolgimenti primari opposti che producono flussi contrapposti (bucking) rappresentativi della corrente alimentata al carico e della corrente fornita dal carico, ed un avvolgimento secondario: mezzi di apertura di circuito per aprire il conduttore della linea di potenza in risposta ad un segnale di scatto generato in detto avvolgimento secondario quando si verifica un difetto di messa a terra; mezzi di regolazione per fornire una tensione di funzionamento sostanzialmente costante per detti mezzi di apertura del circuito attraverso un intervallo di tensioni di ingresso in corrente alternata fra linea e neutro compreso fra 70 e 264 volt; e mezzi di regolazione per impostare l'interruttore GFCI- in modo -da-rispondere ad una corrente -dovuta a difetto di messa a terra nell'intervallo fra 6 e 30 miliampere 24. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) comprendente: un trasformatore differenziale avente un nucleo, avvolgimenti primari opposti- che -producono flussi contrapposti rappresentativi- da correntee alimentata al carico e della corrente fornita dal nonch? un avvolgimento secondario mezzi di apertura di circuito per il conduttore della linea di potenza in isposta ad un segnale di scatto generato in detto avvolgi mento secondario quando si messa a terra: avvolgimento secondario supplementare su detto trasformatore differenziale circuito a detto avvolgimento secondario supplementare in modo da simulare il verificarsi di un difetto di messa a terra allo scopo di collaudare l'interruttore GFCI; e mezzi di ritardo di tempo per impedire il flusso della corrente al conduttore di terra fino a che detti mezzi d? apertura del circuito sono stati azionati dal flusso della corrente alimentata al conduttore- di- neutro, impedendo- cosi ad altri interruttori GFCI nel sistema di alimentazione di risentire del difetto di messa a terra. 25. Interruttore- di- cireulto per difetto di messa a terra (GFCI da impiegare in un sistema avente un conduttore di neutro, un conduttore di terra ed almeno un conduttore di linea di potenza estendentesi da una sorgente di energia ad un carico, comprendente: un trasformatore differenziale avente un nucleo, avvolgimenti primari opposti che producono flussi contrapposti rappresentativi della corrente alimentata al carico e detta corrente uscente dal carico, nonch? un avvolgimento secondario: un interruttore di circuito collegato in modo da aorire tutti i conduttori della linea di potenza quando viene eccitato: un contattore per aprire tutti i conduttori della linea di potenza quando viene diseccitato; mezzi connettori per collegare selettivamen te detto interruttore di circuito oppure detto contattore ad un alimentatore di potenza a tensione regolata ne111interruttore GFCI; e mezzi di commutazione che rispondono ad un segnale di-scatto generato-in detto avvolgimento secondario quando si verifica un difetto di- messa- a-terra detti mezzi-di commutazione eccitando detto-inter-, ruttore di circuito o diseccitando-detto contatore quello dei due che ? collegatao all'interruttore GFCI. 26. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI)da impiegare con un sistema di potenza monofase o polifase avente un conduttore di neutro, un conduttore di terra ed almeno un conduttore di linea di potenza che si estende da una sorgente di energia ad un carico, comprendente: un trasformatore differenziale avente un nucleo, avvolgimenti primari opposti che producono flussi contrapposti o bucking rappresentativi della corrente alimentata al carico e della corrente dal carico, nonch? un avvolgimento secondario; mezzi di collegamento per assicurare che un ingresso monofase o polifase ecciti appropriatamente l'interruttore GFCI; mezzi di apertura di circuito per aprire tutti i conduttori della linea di potenza in risposta ad un segnale di scatto generato in detto avvolgimento secondario quando si verifica un difetto di messa a terra; e mezzi di-controllo per- fornire- potenza in modo da azionare detti - mezzi- di apertura- del circuito nel caso,di un-difetto di- messa a terra ogni volta che- due qualsiasi conduttori fra la sorgente di- potenza ed il carico rimangono intatti ed-una-ten sione superiore ad un potenziale minimo predeterminato sussiste fra detti due conduttori intatti. 27. Interruttore di circuito per difetto di messa a terra (GFCI) da impiegare in un sistema avente un conduttore di neutro, un conduttore di terra ed almeno un conduttore di linea di potenza che si estende da una sorgente di energia ad un carico, comprendente: un trasformatore differenziale avente un nucleo, avvolgimenti primari opposti che producono flussi contrapposti rappresentativi della corrente alimentata al carico e della corrente uscente dal carico, nonch? un avvolgimento secondario mezzi di apertura di circuito per aprire il conduttore della linea di potenza in risposta ad un segnale di scatto generato in detto avvolgimento secondario quando si verifica un difetto di messa a terra: e mezzi che determinano un fattore di potenza in-anticipo-collegati-attrave rso-detto-avvolgimento secondario. 28. Interruttore- di- circuitoper- difetto di messa-a terra (GFCI) secondo la rivendicazione 27 in-cui detti mezzi che comportano un-fattore di potenza in anticipo comprendonoun-condensatore 29. Interruttore- di circuito- per- difetto di messa a terra (GFC) secondo- la -rivendicazione 28.ed ulteriormente comprendente una coppia- didiodi limitatori collegati in direzioni opposte. attraverso detto-avvolgimento secondario in paralle. lo a detto condensatore.
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