MXPA00012519A - Receptaculo electrico protegido contra fallas de arco electrico. - Google Patents

Abstract

Un montaje de proteccion contra fallas de arco electrico en un tomacorriente electrico, y un metodo correspondiente determina si se encuentra presente el arco electrico en circuitos conectados al tomacorriente. El montaje comprende un sensor, un circuito de ruido de banda ancha, y un controlador. El sensor detecta una corriente y desarrolla una senal correspondiente del sensor. El circuito de ruido de banda ancha determina la presencia de ruido de banda ancha en la senal del sensor y produce una senal de salida correspondiente. El controlador procesa la senal del sensor y la senal de salida en una forma predeterminada para determinar si se encuentra presente una falla de arco electrico. El sensor, el circuito de ruido de banda ancha y el controlador estan montados al receptaculo de salida o a una caja de salida que aloja el receptaculo.

Description

RECEPTÁCULO ELÉCTRICO PROTEGIDO CONTRA FALLAS DE ARCO ELÉCTRICO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la protección de circuitos eléctricos y, más particularmente, a la detección de fallas por arco eléctrico en un montaje eléctrico para montarse en una caja de tomacorrientes eléctricos o un receptáculo de tomacorrientes eléctricos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas eléctricos en aplicaciones residenciales, comerciales e industriales incluyen usualmente un tablero para recibir la energía eléctrica proveniente de una planta de energía eléctrica. La energía eléctrica se encamina luego, a través de dispositivos de protección, hacia circuitos de derivación designados que suministran una o más cargas. Estos dispositivos de protección son típicamente interruptores de circuito tales como interruptores automáticos de circuito y fusibles, que están diseñados para interrumpir la corriente eléctrica si se sobrepasan los límites de los conductores que suministran las cargas. Aunque los interruptores automáticos de circuito son un tipo preferido de interruptor de circuitos, debido a que protegen cierto número de tomacorrientes, simultáneamente, los detectores de fallas por conexión a tierra en los receptáculos o tomacorrientes eléctricos se han vuelto cada vez más populares en áreas en donde un cortocircuito causado por el contacto con el agua es una posibilidad, por ejemplo en baños y cocinas. Típicamente, los interruptores automáticos de circuito interrumpen un circuito eléctrico debido a una condición de desconexión o disparo, tal como una sobrecarga de corriente o falla por conexión a tierra. La condición de sobrecarga de corriente resulta cuando una corriente excede el régimen nominal continuo del interruptor automático de corriente, por un intervalo de tiempo determinado por la corriente de disparo. Una condición de disparo por falla debida a conexión a tierra, se crea por un desequilibrio de las corrientes que fluyen entre un conductor de línea y un conductor neutro, el cual podría ser causado por una fuga de corriente o por una falla de arco eléctrico a tierra. Las fallas por arco eléctrico se definen comúnmente como una corriente a través de gas ionizado, entre los dos extremos de un conductor roto, o en un contacto o conector defectuoso, entre dos conductores que suministran una carga, o entre un conductor y tierra. Sin embargo, las fallas por arco eléctrico pueden no causar que se dispare un interruptor automático de circuito, convencional. Los niveles de las corrientes de fallas por arco eléctrico se pueden reducir por derivación o impedancia de carga hasta un nivel por debajo de los ajustes de la curva de disparo del interruptor automático de circuito. Además, una falla por arco eléctrico que no haga contacto con un conductor o persona conectada a tierra, no disparará un protector contra fallas por conexión a tierra. Existen muchas condiciones que pueden causar una falla por arco eléctrico. Por ejemplo, un cableado, conectores, contactos o aislamiento, corroídos, desgastados o deteriorados, conexiones flojas, cableado dañado por las uñas o grapas que penetran por el aislamiento, y el esfuerzo eléctrico causado por las sobrecargas repetidas, descargas atmosféricas, etc. Estas fallas pueden dañar el aislamiento del conductor y causar que el conductor alcance una temperatura inaceptable.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema y método de detección de fallas por arco eléctrico que detecte confiablemente las condiciones de falla por arco eléctrico que puedan ser ignoradas por los interruptores de circuito convencionales. Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema de detección de fallas por arco eléctrico que utilice componentes electrónicos para el procesamiento de señales, altamente confiables, de manera que sean relativamente simples y de funcionamiento todavía confiable. Otros objetos y ventajas adicionales, de la invención, serán evidentes para los experimentados en la técnica a partir de la presente especificación tomada con los dibujos adjuntos y reivindicaciones anexas. De conformidad con un aspecto de la invención se proporciona un montaje para la protección contra fallas por arco eléctrico, que comprende un sensor, un circuito de ruido de banda ancha, y un controlador. El sensor detecta una corriente que fluye en un tomacorriente eléctrico y desarrolla una señal correspondiente del sensor. El circuito de ruido de banda ancha determina la presencia de ruido de banda ancha en la señal del sensor y produce una señal de salida correspondiente. El controlador procesa la señal del sensor y la señal de salida, en una forma predeterminada, para determinar si se encuentra presente o no un arco eléctrico. El sensor, el circuito de ruido de banda ancha, y el controlador están montados al receptáculo del tomacorriente mismo o a una caja de tomacorrientes en la cual se instalará el receptáculo que se va a proteger. De conformidad con otro aspecto de la invención se proporciona un método para determinar, en un tomacorriente eléctrico, si está presente una falla por arco eléctrico. El método comprende los pasos de detectar una corriente en el tomacorriente y desarrollar una señal correspondiente del sensor, determinar la presencia de ruido de banda ancha en la señal del sensor y producir una señal de salida correspondiente, y procesar la señal del sensor y la señal de salida en una forma predeterminada, para determinar si está presente una falla por arco eléctrico. El sumario anterior de la presente invención no pretende representar cada modalidad o cada aspecto de la presente invención. Este es el propósito de las figuras y descripción detallada siguientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otros objetos y ventajas de la invención serán evidentes con la lectura de la siguiente descripción detallada y haciendo referencia a los dibujos. La Figura 1 es un diagrama de bloques funcional de un sistema de detección de fallas por arco eléctrico de la modalidad de la invención. Las Figuras 2 y 3 son diagramas de bloque de un sistema detector de fallas por arco eléctrico y de un sensor de fallas por conexión a tierra, de conformidad con la presente invención.

La Figura 4 es una vista en perspectiva, con separación de partes, de un tomacorriente eléctrico con un sistema detector de fallas por arco eléctrico y un sensor de fallas por conexión a tierra, montados en un receptáculo de toraacorpentes eléctricos, de conformidad con la presente invención. La Figura 5 es una vista en perspectiva con separación de partes, de un tomacorriente eléctrico con un sistema detector de fallas por arco eléctrico y un sensor de fallas por conexión a tierra, montados a una caja de to acorpentes de conformidad con la presente invención. La Figura 6 es un mecanismo de disparo de la técnica anterior, en la posición cerrada. La Figura 7 es un mecanismo de disparo de la técnica anterior, en la posición abierta. La Figura 8 es un mecanismo de disparo de la técnica anterior en la posición cerrada. La Figura 9 es un mecanismo de disparo de la técnica anterior, en la posición abierta. La Figura 10 es un diagrama de bloques de la conexión del AFCI y GFCI a una bobina de disparo. Aunque la invención es susceptible de varias modificaciones y formas alternativas, una modalidad específica de la misma se ha presentado a manera de ejemplo en los dibujos y se describirá con detalle. Sin embargo se comprenderá que no se pretende limitar la invención a la forma particular descrita, sino que por el contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caigan dentro del espíritu y alcance de la invención, tal como se encuentran definidas por las reivindicaciones anexas.

DESCRIPCIÓN DE MODALIDADES ILUSTRATIVAS Haciendo referencia a los dibujos e inicialmente la Figura 1, se muestra, en forma de bloques, un novedoso sistema detector de fallas por arco eléctrico, de conformidad con la invención y designado, en general, mediante el número de referencia 10. En el ejemplo ilustrativo el sistema 10 de detección/protección de fallas por arco eléctrico, está montado a un tomacorriente eléctrico 11 que va a ser inspeccionado respecto a fallas por arco eléctrico, convirtiendo así al tomacorriente 11 en un tomacorriente protegido contra fallas por arco eléctrico o en un "tomacorriente contra fallas por arco eléctrico" . El sistema de protección contra fallas por arco eléctrico puede incluir un dispositivo de interrupción de circuitos, caso en el cual puede ser denominado como interruptor de circuito para fallas por arco eléctrico (AFCI) , y el tomacorriente 11 puede ser denominado un tomacorriente AFCI . El sistema 10 de detección de fallas por arco eléctrico detecta las fallas por arco eléctrico que se originan en el tomacorriente 11 y corriente abajo del tomacorriente 11. En particular, una falla por arco eléctrico que se origine en un cable, un aparato, o cualquier otro artículo conectado al tomacorriente 11, será detectada por el sistema 10 de detección de fallas por arco eléctrico. Además, el sistema 10 de detección de fallas por arco eléctrico detecta los arcos eléctricos tanto en serie como en paralelo, en el tomacorriente 11. Una carga 48 conectada al tomacorriente 11 completa un circuito eléctrico, tal como un circuito 12 de corriente alterna de 120 voltios. Sin embargo, la presente invención no está limitada al uso con un circuito de 120 voltios de corriente alterna. Se proporciona al menos un sensor 16 en asociación con el tomacorriente 11, para producir una señal representativa de una condición de la señal, tal como la potencia, el voltaje o la corriente en el circuito 12. En la modalidad ilustrada este sensor 16 comprende un sensor de la velocidad de cambio de la corriente (di/dt) . Un conductor de línea 14 del circuito 12 pasa a través del sensor 16 de la velocidad de cambio de la corriente (di/dt) , lo cual produce una señal representativa de la velocidad de cambio del flujo de corriente en el conductor de línea 14. En la modalidad ilustrativa, tanto el conductor de línea 14 como el conductor neutro 15 del circuito 12 de corriente alterna de 120 voltios, pasan a través de un detector o sensor 20 para fallas por conexión a tierra, el cual es sensible a la corriente que fluye a través de los lados de línea 14 y neutro 15 del circuito 12 para producir una señal de salida en una salida 22. Si el flujo de corriente a través de los conductores de línea 14 y neutro 15, es diferente, esto es indicativo de una falla por conexión a tierra. Preferentemente, el sensor 16 de di/dt y el sensor 20 de fallas por conexión a tierra, comprenden cada uno una bobina toroidal que tiene un núcleo anular que rodea los conductores relevantes, con una bobina de detección toroidal devanada helicoidalmente sobre el núcleo. En el sensor de di/dt, el núcleo puede estar hecho de material magnético tal como ferrita, hierro o polvo permeable moldeado, de manera tal que el sensor sea capaz de responder a los rápidos cambios en el flujo. Se puede cortar un entrehierro en el núcleo, en ciertos casos, para reducir la permeabilidad, y el material del núcleo es un material tal que no se satura durante la corriente relativamente alta, producida por algunas formas de arco eléctrico, de manera que todavía sea posible la detección del arco eléctrico. Los requerimientos particulares para la construcción de la bobina toroidal y del núcleo para el sensor de fallas por conexión a tierra 20 puede diferir de aquéllos del sensor de di/dt 16, tal como la de los sensores o transformadores de fallas por conexión a tierra se conocen generalmente en la técnica. Durante el funcionamiento, la corriente en el tomacorriente 11 inspeccionado genera un campo que induce un voltaje en el sensor de di/dt 16. La salida del voltaje del sensor 16 es principalmente proporcional a la velocidad instantánea de cambio de la corriente. La calibración del sensor 16 puede seleccionarse para proporcionar una señal que se encuentre en un intervalo y espectro de frecuencias en la que los arcos eléctricos puedan ser distinguidos principalmente de manera fácil de cargas 48. Este intervalo y espectro pueden variar con la aplicación. El sensor 16 de di/dt proporciona una entrada a un circuito detector 24 de fallas por arco eléctrico, que puede incluir un circuito detector de ruido de banda ancha, y un circuito 26 de medición de corriente. En una modalidad, los componentes del detector 24 del circuito de fallas por arco eléctrico y el circuito 26 de medición de corriente, se proporcionan en un circuito integrado específico para la aplicación (ASIC) 30. Las señales de salida adecuadas, provenientes del ASIC 30, se alimentan a un microcontrolador o microprocesador 40 (por ejemplo a un PIC16C73A) que, en base al análisis y procesado adicional de las señales proporcionadas por el ASIC 30, realiza una decisión respecto a si enviar una señal de disparo o "arco detectado" 315, hacia una salida 42. Esta señal de disparo 315 se puede usar para activar el circuito de disparo (no mostrado) que, en efecto, conmuta el conductor de lado de línea 14 del circuito 12 de 120 voltios de corriente alterna, a una condición de circuito abierto, para retirar la energía eléctrica del (de los) circuito (s) en el (los) que se ha detectado el arco eléctrico. El detector 24 de ruido de banda ancha, comprende uno o más circuitos 50 de filtro de paso de banda, que reciben la velocidad de cambio de la señal de corriente proveniente del sensor 16 de di/dt. Los pasos de banda de estos circuitos 50 se seleccionan para detectar la presencia de ruido de banda ancha en bandas de frecuencia especificas, que son representativas de un espectro de frecuencias típico de las fallas por arco eléctrico. Cada uno de los circuitos 50 de filtro de paso de banda, alimenta una señal filtrada, que comprende aquellos componentes de una señal de entrada proveniente del sensor de di/dt que caen dentro de sus respectivas bandas de frecuencia de paso de banda, hacia un circuito 52 detector de señales. La salida del sensor 16 puede alimentar también un circuito integrador 18 o de integración de tiempo. El integrador puede ser un circuito de resistor y capacitor seguido de un integrador amplificado, la salida del cual es proporcional a la corriente alterna. El integrador 18 proporciona una señal que va a ser muestreada por un convertidor 19 de analógica a digital A/D. En una modalidad la salida del convertidor A/D 19 es una serie de valores de 8 bitios (mínimo) que representan la corriente a una velocidad de 32 muestras por hemiciclo. El convertidor A/D puede ser una parte del microprocesador o microcontrolador 40. Cuando la frecuencia se desvía de la nominal, el tiempo entre los cruces a voltaje cero, detectados en un circuito 21 de detección de cruce en cero, se miden usando sincronizadores internos y se usan para variar la velocidad de muestras para conseguir un número constante de muestras por ciclo. El circuito 24 de ruido de banda ancha determina si existe simultáneamente una señal de nivel de disparo en dos o más bandas de frecuencia. Para realizar esto, una porción de la señal del sensor de di/dt 16 se encamina a los filtros de paso de banda 50. El número mínimo de filtros de paso de banda es dos. Las bandas de frecuencia de los filtros se seleccionan a través del espectro de 10 kHz a 100 kHz. En un ejemplo, para una implementación de dos bandas, las frecuencias centrales son 33 kHz y 58 kHz. En este ejemplo las señales de salida de los filtros de paso de banda 50 se detectan (rectifican) y filtran con un filtro de paso de banda con una frecuencia angular de 5 kHz. La salida de la señal de cada banda de frecuencia se encamina hacia un comparador (detector de señales) 52, en donde se compara con un nivel de voltaje de referencia y, si es suficiente, causa un impulso de salida. El "nivel de disparo" de la señal de cada banda, requerido para producir un impulso de salida del comparador, se determina analizando la característica generada por la carga, sin formación de arco eléctrico, de la aplicación. Se usan comparadores adicionales (compuertas Y) para enviar un impulso cada vez que múltiples bandas del filtro reciban simultáneamente una señal de disparo en su banda. Los impulsos resultantes que indican la adquisición de las señales en múltiples bandas son contados por el microprocesador 40 y usados en ciertos algoritmos de detección de arco eléctrico. Las muestras de corriente se convierten en corriente_pico, corriente_área, y máx (di/dt) . Estos valores se almacenan para cada hemiciclo de voltaje. El uso de los términos "filtro de paso de banda", "comparador", "compuerta Y" e "integrador" no limita la invención a los equivalentes de elementos físicos de cómputo (hardware) de estos dispositivos. Los equivalentes de programas de cómputo (software) de estas funciones, pueden ser implementados, con la condición de que la señal de di/dt (proveniente del sensor 16) sea primero amplificada y convertida en valores digitales. En la modalidad ilustrativa, un sensor de voltaje 25 se implementa como un divisor resistor (no mostrado) que proporciona un nivel de voltaje atenuado, compatible con los dispositivos lógicos de estado sólido. Un circuito 21 de cruce en cero se implementa con un filtro de paso bajo (frecuencia de esquina de 1 kHz) y comparadores para proporcionar un "1" digital cuando el voltaje esté por encima de cero voltios y un "0" digital cuando el voltaje esté por debajo de cero voltios. El microcontrolador 40 acepta los niveles lógicos e incorpora sincronizadores para determinar si la frecuencia del sistema se ha incrementado o reducido del ciclo previo. La velocidad de muestra A/D se ajusta luego, más rápido o más lento, para mantenerse 64+1 muestras por ciclo. El sensor de fallas por conexión a tierra 20 alimenta un amplificador 120 de fallas por conexión a tierra y un circuito valor absoluto 122 que forman el circuito detector 28 de fallas por conexión a tierra. El amplificador 120 de fallas por conexión a tierra amplifica esencialmente la diferencia de bajo nivel en el flujo de corriente entre los conductores de línea 14 y neutro 15, tal como es detectada por el sensor de fallas por conexión a tierra 20. El valor del circuito absoluto 122 convierte las señales de variación en sentido negativo, en señales positivas, y deja pasar sin cambios las señales de variación en sentido positivo . La Figura 1 ilustra una modalidad de un ASIC 30 para llevar a cabo las operaciones descritas anteriormente. Como se ilustra adicionalmente en las Figuras 2 y 3, el sensor de fallas por conexión a tierra 20 comprende una bobina toroidal que tiene un devanado neutro 300 conectado a tierra y un devanado 302 de corriente de fallas por conexión a tierra. El sensor de di/dt 16 es una bobina toroidal que tiene un núcleo anular que rodea el conductor de línea 14, y un devanado de di/dt 304 y un devanado de autoverificación 306. Los devanados respectivos 300, 302, 304 forman entradas designadas de igual manera, al circuito 308 de fallas por arco eléctrico y de fallas por conexión a tierra . La Figura 2 representa los circuitos para fallas por arco eléctrico y circuitos para fallas por conexión a tierra, sobre un circuito integrado 308, mientras que la Figura 3 representa los circuitos para fallas por arco eléctrico y el circuito de autoverificación sobre un primer circuito integrado 310 con los circuitos para fallas por conexión a tierra, sobre un segundo circuito integrado 312. Aunque un bloque 314 de circuitos de disparo en la Figura 3 se encuentra separado del sensor de fallas por conexión a tierra 20 y de los bloques del sistema detector de fallas por arco eléctrico 10, puede estar también integrado en cada bloque . En un esfuerzo por conservar espacio, se puede implementar tanto la tecnología de microplaquetas de circuitos integrados sobre tablero, como la tecnología de resistor sobre tablero, en el sistema detector de fallas por arco eléctrico 10 de la presente invención. La tecnología de • 5 microplaquetas de circuitos integrados sobre tablero, toma el cuadrito menudo de silicio de una microplaqueta de circuitos integrados, lo coloca sobre un tablero de circuitos, y lo cubre con un recubrimiento tipo plástico. Esto ahorra espacio respecto al método tradicional de usar un paquete estándar. 10 Una idea similar es usar paquetes con arreglo de rejilla y • bolas (BGA) . Estos paquetes ahorran tanto espacio como la tecnología de microplaquetas de circuitos integrados sobre tablero, pero tienen la ventaja de no requerir un cuarto limpio. Sin embargo requieren de equipo de rayos X para 15 inspeccionar las microplaquetas de circuitos integrados. Muchos fabricantes de microplaquetas de circuitos integrados de silicio, incluyendo SVI Public Co . , Ltd., y Argo Transdata Corp., apoyan ahora los BGA. La tecnología de resistor sobre tablero es un 20 proceso de impresión por estarcido en donde resistores estándares se tamizan sobre un tablero de circuitos. Aunque los resistores impresos por estarcido sobre los tableros no son más pequeños, tanto longitudinalmente como a lo ancho, son planos. Por lo tanto, se pueden colocar otros componentes 25 sobre los mismos. Multek (una compañía de DII) fabrica tableros con resistores impresos por estarcido. Un montaje 376 de protección contra fallas por arco eléctrico, comprende el sistema detector de fallas por arco eléctrico 10, que puede incluir también el circuito detector de fallas por conexión a tierra 28 y/o el bloque 314 de circuitos de disparo, está montado a un receptáculo 378 de tomacorrientes eléctricos tal como se muestra en la Figura 4. En una modalidad alternativa, mostrada en la Figura 5, el montaje 376 está montado a una caja 380 de tomacorrientes eléctricos. El cableado 382, que comprende los conductores de línea 14 y neutro 15, conecta el montaje 376 a un receptáculo 378 de tomacorrientes eléctricos en la modalidad alternativa. El montaje 376 puede comprender el sistema detector de fallas por arco eléctrico 10, el circuito detector de fallas por conexión a tierra 28 y el bloque 314 del circuito de disparo, en un receptáculo estándar. Alternativamente el montaje 376 puede comprender el sistema detector de fallas por arco eléctrico 10 en un receptáculo estándar de interruptores de circuito para fallas por conexión a tierra (GFCI) , tal como se muestra en la Figura 5. Los mecanismos de disparo convencionales para los interruptores de circuito para fallas por conexión a tierra (GFCI) en receptáculos, se pueden implementar junto con el sistema detector de fallas por arco eléctrico 10. Por ejemplo, las Figuras 6 y 7 ilustran un mecanismo de disparo en receptáculo del GFCI de la técnica anterior. La Figura 6 ilustra un mecanismo de disparo para un receptáculo del GFCI y/o del AFCI , en la posición cerrada, en donde la corriente puede fluir a través del receptáculo hacia la carga 48. La corriente se origina a través de un cable flexible u otro conductor flexible 316, a través de un brazo de contacto móvil 318, a través de contactos de acoplamiento 320 y hacia un brazo de contacto estacionario 322. Los contactos 320 se mantienen cerrados mediante un resorte 324, mientras que un extremo del brazo de contacto móvil 318 es soportado por un elemento enganchador 326 y pivotea alrededor del mismo. Un brazo golpeador 328 se mantiene desviado lejos de una bobina de disparo 330 mediante un resorte 332, con una fuerza suficiente para soportar el brazo de contacto móvil 318 en la posición enganchada. Un botón indicador de reajuste y disparo 334 se desvía normalmente hacia un alojamiento 336 del receptáculo, mediante un resorte 338. Cuando la bobina del disparo 330 se energiza encendiendo un SCR o equivalente para ponerla en corto a través de la línea de voltaje, el golpeador 328 es jalado momentáneamente hasta la posición cerrada contra una pieza polar 340, liberando por ello el elemento enganchador 326. Como se observa en la Figura 7, cuando el golpeador 328 cierra y retira el soporte del extremo del elemento enganchador del brazo de contacto móvil 318, el brazo 318 puede girar libremente alrededor del extremo del botón de reajuste 334 en el extremo 342. El brazo 318 gira luego hasta que hace contacto con la superficie estacionaria 344 y abre los contactos 320 para desconectar la carga 48 del receptáculo, de la línea 14. La bobina de disparo 330, que está conectada al lado de carga de los contactos 320, se desenergiza cuando los contactos 320 se abren. Aunque en las Figuras 6 y 7 únicamente se muestra un conjunto de contactos 320, típicamente se proporciona un segundo conjunto de contactos y brazos de contacto, para abrir tanto el conductor de línea 14 como el conductor neutro 15. En el estado disparado, el indicador de disparo 334 se desvía del alojamiento 336 del receptáculo, indicando que el dispositivo se ha disparado hasta que el resorte 338 está totalmente comprimido. Para reajustar el mecanismo a su estado cerrado, el botón de reajuste 334 se empuja hacia dentro del alojamiento 336. Esto causa que el brazo de contacto 318 pivotee alrededor de la superficie estacionaria 344, levantando el extremo del elemento de enganche del brazo de contacto 318 de manera tal que el resorte 332 jala el golpeador 328 nuevamente hacia la posición enganchada. El botón de reajuste 334 se libera luego y los contactos 320 se cierran, mientras el elemento de enganche 326 soporta nuevamente una vez más el brazo de contacto 318.

Las Figuras 8 y 9 ilustran una modalidad alternativa de la técnica anterior, para un mecanismo de disparo del GFCI . En la posición cerrada, tal como se muestra en la Figura 8, cuando la corriente fluye a través del receptáculo 11 hacia la carga 48, la trayectoria de la corriente es a través de un cable flexible u otro conector flexible 346, a través de un brazo de contacto móvil 348, a través de los contactos de acoplamiento 350 y hacia un brazo de contacto estacionario 352. Un resorte 354 fuerza un botón 356 indicador de disparo/de reajuste, en una dirección hacia afuera del alojamiento 358 del receptáculo. El botón 356 indicador de disparo/de reajuste, a su vez empuja sobre la palanca 360 en una dirección para forzar los contactos 350 a que se cierren. Una muesca sobre la palanca 360 forma un elemento enganchador 364 que se acopla con el brazo de contacto 348. Un resorte 366 desviador de un contacto de presión, desvía el contacto de presión 368 afuera de una bobina de disparo 370 y mantiene la palanca 360 contra el brazo de contacto móvil 348 en una posición enganchada. Un resorte 372 desvía el brazo de contacto móvil 348 hacia la posición abierta, no obstante, el elemento enganchador 364 mantiene los contactos 350 cerrados. Cuando la bobina de disparo 370 es energizada al encender un SCR o equivalente, para cortar la bobina de disparo 370 a través de la línea de voltaje, el contacto de presión 368 es jalado hacia la bobina de disparo 370 contra el resorte 366 desviador del contacto de presión, tal como se muestra en la Figura 9, y mueve la palanca 360 de manera tal que se libere el elemento enganchador 364. Con el elemento enganchador 364 liberado, el brazo de contacto móvil 348 puede girar libremente alrededor de un pivote 374 bajo la influencia del resorte 372. Con ello los contactos 350 son separados, desconectando la carga 48 del receptáculo, de la línea. La bobina de disparo 370, que se encuentra conectada al lado de carga de los contactos 350, se desenergiza cuando los contactos 350 se abren. Aunque en las Figuras 8 y 9 se muestra únicamente un conjunto de contactos 350, típicamente se proporciona un segundo conjunto de contactos y brazos de contacto, para abrir tanto el conductor de línea 14 como el conductor neutro 15. En el estado de disparo, tal como se muestra en la Figura 9, el botón 356 indicador de disparo/de reajuste, se extiende desde el alojamiento 358 del receptáculo, siendo forzado hacia afuera por el resorte 354, para indicar que el dispositivo se ha disparado. Para reajustar el mecanismo a su estado cerrado, el botón 356 indicador de disparo/de reajuste, se empuja dentro del alojamiento 358. Esto causa que la palanca 360 se mueva en una dirección hacia el brazo de contacto móvil 348. Con la bobina de disparo 370 desenergizada, el contacto de presión 368 y la palanca 360 son desviadas lejos de la bobina de disparo 370 por el resorte 366 desviador del contacto de presión. Cuando el elemento ' enganchador 364 sobre el extremo de la palanca 360 se mueve más allá de la superficie del elemento enganchador, sobre el brazo de contacto móvil 348, el elemento enganchador 364 es acoplado. Después de que se libera el botón de reajuste- 356, el resorte 354 fuerza una vez más los contactos 350 entre sí, tal como se describió anteriormente. La conexión de las señales de disparo 315 del AFCI y GFCI, a través de un SCR 386, a una bobina de disparo 330 y un tomacorriente 11 se representa en la figura 10. . Aunque se han ilustrado y descrito modalidades y aplicaciones particulares de la presente invención, deberá comprenderse que la invención no está limitada a la construcción y composiciones precisas descritas en la presente, y que varias modificaciones, cambios y variaciones pueden ser evidentes a partir de las descripciones precedentes, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención, tal como se encuentran definidos en las reivindicaciones anexas.

Claims (31)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la invención que antecede, se considera como una novedad, y por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES

1. Un montaje de protección contra fallas por arco eléctrico, caracterizado porque comprende: un sensor que detecta una corriente que fluye en un tomacorriente eléctrico y desarrolla una señal correspondiente del sensor; un circuito de ruido de banda ancha que determina la presencia de ruido de banda ancha en la señal del sensor y produce una señal de salida correspondiente; y, un controlador que procesa la señal del sensor y la señal de salida, en una forma predeterminada, para determinar si está presente una falla por arco eléctrico; en donde el sensor, el circuito de ruido de banda ancha y el controlador están montados en el tomacorriente eléctrico.

2. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador produce una señal de disparo en respuesta a una determinación de que se encuentra presente una falla por arco eléctrico.

3. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende: un mecanismo de disparo que detiene el flujo de corriente en el tomacorriente eléctrico, en respuesta a la señal de disparo.

4. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende un sensor de fallas por conexión a tierra, que detecta una diferencia en el flujo de corriente entre un conductor de línea y un conductor neutro del tomacorriente, para determinar si está presente una falla por conexión a tierra.

5. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el controlador produce también la señal de disparo en respuesta a una determinación de que está presente una falla por conexión a tierra.

6. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador incluye una pluralidad de contadores e incrementa la pluralidad de .contadores en una forma predeterminada, de acuerdo con la señal del sensor y la señal de salida, y determina periódicamente si está presente una falla por arco eléctrico, en base, al menos en parte, al estado de la pluralidad de contadores.

7. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un detector de cruce a voltaje cero, conectado con el tomacorriente y el controlador, en donde el controlador procesa también la información de cruce a voltaje cero, para determinar si está presente una falla por arco eléctrico.

8. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un sensor de fallas por conexión a tierra, que detecta una diferencia en el flujo de corriente entre un conductor de línea y un conductor neutro del tomacorriente, para determinar si está presente una falla por conexión a tierra.

9. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el controlador produce una señal de disparo en respuesta a una determinación de que está presente una falla por conexión a tierra.

10. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende: un mecanismo de disparo que detiene el flujo de corriente en el tomacorriente eléctrico, en respuesta a la señal de disparo.

11. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de ruido de banda ancha está integrado en un circuito integrado específico para la aplicación.

12. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el montaje de protección contra fallas por arco eléctrico usa la tecnología de microplaqueta de circuitos integrados sobre tablero.

13. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el montaje de protección contra fallas por arco eléctrico usa la tecnología de resistor sobre tablero .

14. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tomacorriente comprende un receptáculo eléctrico y una caja de tomacorrientes.

15. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor, el circuito de ruido de banda ancha, y el controlador, están montados al receptáculo eléctrico .

16. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor, el circuito de ruido de banda ancha, y el controlador, están montados a la caja de tomacorrientes .

17. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de ruido de banda ancha y el controlador, comprenden un microcontrolador.

18. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de ruido de banda ancha comprende: un primer circuito de filtro de paso de banda que responde a la señal del sensor que deja pasar una señal de frecuencia que comprende componentes de la señal del sensor que caen dentro de una primera banda de frecuencias predeterminada, un segundo circuito de filtro de paso de banda, sensible a la señal del sensor, que deja pasar una señal de frecuencia que comprende los componentes de señal, de la señal del sensor, que caen dentro de una segunda banda de frecuencias predeterminada; y, un circuito Y que recibe y realiza el producto lógico de las señales de frecuencia provenientes del primer y segundo circuitos de filtro de paso de banda .

19. El montaje de protección contra fallas por arco eléctrico, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor comprende un sensor de la velocidad de cambio de la corriente.

20. Un método para identificar, en un tomacorriente eléctrico, si está presente un arco eléctrico, caracterizado porque comprende: detectar una corriente en el tomacorriente y desarrollar una señal correspondiente del sensor; determinar la presencia de ruido de banda ancha en la señal del sensor y producir una señal de salida correspondiente, y, procesar la señal del sensor y la señal de salida en una forma predeterminada, para determinar si está presente una falla por arco eléctrico; en donde la determinación y el procesado se llevan a cabo también en el tomacorriente eléctrico.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque además comprende producir una señal de disparo en respuesta a una determinación de que está presente una falla por arco eléctrico.

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque además comprende detener la corriente en el tomacorriente, en respuesta a la señal de disparo.

23. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque además comprende detectar una diferencia en el flujo de corriente entre un conductor de línea y un conductor neutro en el tomacorriente, para determinar si está presente una falla por conexión a tierra .

24. El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque además comprende producir la señal de disparo en respuesta a una determinación de que está presente una falla por conexión a tierra.

25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque además comprende detener la corriente en el tomacorriente, en respuesta a la señal de disparo.

26. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque además comprende procesar adicionalmente la información del cruce a voltaje cero, para determinar si está presente una falla por arco eléctrico.

27. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque además comprende detectar una diferencia en el flujo de corriente entre un conductor de línea y un conductor neutro, en el tomacorriente, para determinar si está presente una falla por conexión a tierra.

28. El método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque además comprende producir una señal de disparo en respuesta a una determinación de que está presente una falla por conexión a tierra .

29. El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque además comprende detener la corriente en el tomacorriente, en respuesta a la señal de disparo.

30. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la detección, la determinación y el procesado se llevan a cabo en una porción del receptáculo de tomacorriente, del tomacorriente eléctrico.

31. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la detección, la determinación y el procesado, se llevan a cabo en una caja de tomacorrientes en la que se encuentra instalado el receptáculo del tomacorriente.