DISPOSITIVO DISYUNTOR DIFERENCIAL.

Dispositivo disyuntor diferencial para un suministro de energía eléctrica,

donde el dispositivo comprende: un alojamiento (10) que tiene una abertura (32) que se extiende entre paredes opuestas laterales sustancialmente paralelas (10A, 10B) del alojamiento, un transformador de corriente (T) dentro del alojamiento, el transformador que comprende un núcleo con una abertura, dispuesto entre, y generalmente paralelo a, las paredes laterales, donde la abertura en el alojamiento pasa a través del núcleo, al menos un conductor de carga (L) dentro del alojamiento conectado en serie entre la alimentación y una carga y que incluye un conjunto de contactos (18), por medio de los cuales puede realizarse o interrumpirse una conexión eléctrica entre la alimentación y la carga, donde la abertura en el alojamiento permite al menos que otro conductor de carga (N) fuera del alojamiento pase a través del núcleo con abertura por la abertura del alojamiento, donde el transformador de corriente es sensible a las corrientes en los conductores de carga que pasan a través del núcleo para producir una salida en respuesta a una suma vectorial distinta de cero de dichas corrientes, y medios de circuito (RCC) dentro del alojamiento y sensibles a dicha salida para abrir los contactos si la suma vectorial distinta de cero de las corrientes cumple con ciertos criterios predeterminados en cuanto a la amplitud y/o duración caracterizado porque el al menos un conductor de carga pasa a través del núcleo dentro del alojamiento entre el diámetro interior del núcleo y la abertura para no estar expuesto al exterior del alojamiento

La presente invención hace referencia a un dispositivo disyuntor diferencial (RCD).

Los RCD pueden dividirse en dos categorías en base a la tecnología utilizada:

- RCD independientes de la tensión, que utilizan la corriente diferencial como fuente de energía 5 eléctrica para la operación del RCD. A menudo se conocen como RCD convencionales o electromecánicos.

- RCD dependientes de la tensión que utilizan la tensión de la red de suministro eléctrico como fuente de energía eléctrica para la operación del RCD. A menudo se conocen como RCD electrónicos.

El término RCD es un término genérico que incluye tanto los RCCB como los RCCO: 10

- RCCB: un disyuntor diferencial sin detección de sobrecorriente.

- RCCO: un disyuntor diferencial con detección de sobrecorriente.

Resumen de la invención

Un RCCB abrirá automáticamente sólo en respuesta a una corriente diferencial. Un RCBO abrirá automáticamente en caso de una corriente diferencial o una sobrecarga o sobrecorriente. 15

La figura 1 muestra un suministro de energía eléctrica de CA que está protegido por un RCD, también conocido como disyuntor de fuga a tierra. La figura 1 representa una instalación TN (conexión a neutro) convencional de una sola fase que comprende un conductor de fase L y uno neutro N que suministran una carga LD. El conductor neutro N de alimentación está conectado directamente a tierra E, y un conductor de conexión directa a tierra está distribuido por toda la instalación. La instalación 20 está protegida por un circuito disyuntor diferencial de tipo electrónico RCC basado en un WA050 IC producido por Western Automation y alimentado a través de hilos M de la red de suministro eléctrico.

En funcionamiento, una corriente IL fluye de la fuente en el conductor de fase L a la carga LD y regresa a la fuente como una corriente IN en el conductor neutro N. Los conductores de fase L y neutro N pasan a través del núcleo toroidal T de un transformador de corriente CT, y sirven como 25 devanados principales para el CT. El CT incluye un devanado secundario W en el núcleo T cuya salida está conectada al RCC. En condiciones normales las corrientes IL y IN que fluyen a través del núcleo T en los conductores L, N son de igual magnitud pero de sentido opuesto, y por lo tanto la suma vectorial de estas corrientes es cero y no se produce corriente alguna en el devanado secundario W.

Sin embargo, si una persona toca una parte activa, como se muestra en la figura, una 30 corriente IR fluirá a través del cuerpo de la persona a la tierra y regresará a la fuente a través de un recorrido de regreso por tierra. La corriente IL será mayor que la IN y por lo tanto el devanado secundario W producirá una salida en respuesta a esta corriente diferencial o residual. Esta salida será detectada por el RCD, y si cumple ciertos requisitos predeterminados en cuenta a la amplitud y/o duración, un acoplamiento mecánico entre el RCC y el conjunto de contactos S en los conductores de 35 fase y neutro hará que los contactos S se abran y desconecten la fuente de la carga LD para proporcionar protección. Esto es bien conocido y no requiere mayor descripción.

Los RCD a menudo se basan en disyuntores miniatura (MCB, por sus siglas en inglés) para garantizar la compatibilidad en términos de propiedades mecánicas y eléctricas y estética, etc. En muchos casos, el diseño básico de los disyuntores miniatura se modifica para incluir la función de 40 RCD para producir un RCBO, un RCD con protección contra sobrecorriente. Tal RCBO puede incluir 1 polo con neutro sólido, 1 polo con seccionamiento del neutro (1 P + N), 2 polos, 3 polos, 3 polos con neutro sólido o 3 con seccionamiento del neutro (a veces conocido como dispositivo de 4 polos). El término “polo” significa un par de contactos que pueden producir o cortar una corriente de falla, donde el término “seccionamiento del neutro” se utiliza para indicar que el polo neutro comprende un par de 45 contactos que pueden abrir o cerrar pero que este polo no tiene la intensidad asignada para producir ni cortar una corriente de falla ya que no tiene detección de sobrecorriente ni capacidad de corte.

Los RCD con un neutro sólido o con seccionamiento del neutro deben tener ese polo o terminal marcado con una N para evitar que el polo se utilice involuntariamente para proporcionar protección en una fase. Tales RCD por lo tanto tienen lo que se conoce como un polo o terminal 50 neutro “dedicado”, y el instalador necesita tomar esto en consideración al colocar tales RCD en una instalación.

Los MCB basados en IEC60898 tienden a suministrarse con un ancho modular estándar, dispositivos de 1 polo que normalmente tienen 18mm de ancho (conocidos como unidad de un módulo), dispositivos de 2 polos que normalmente tienen 36mm de ancho (unidad de dos módulos), 55 dispositivos de 3 polos que normalmente tienen 54mm de ancho (unidad de tres módulos) y dispositivos de 4 polos que normalmente tienen 72mm de ancho (unidad de cuatro módulos).

La figura 2 consiste en diagramas que muestran cómo un MCB de un módulo, figura 2(a), puede convertirse en un RCBO de un módulo con 1 P y neutro sólido, figura 2(b). En cada figura, y en las figuras 3, 4 y 6, se muestra una vista frontal esquemática a la izquierda y una vista lateral esquemática a la derecha. En todas las figuras se utilizan los mismos signos de referencia para los mismos componentes o componentes similares. 5

Los MCB no convertidos comprenden un alojamiento estrecho 10 que tiene paredes laterales opuestas sustancialmente paralelas 10A, 10B. Un conductor 12 se extiende dentro del alojamiento 10 entre un terminal de entrada 14 para la conexión con la fuente de electricidad y un terminal de salida 16 para la conexión con la carga. El conductor 12 incluye un par de contactos (un polo) 18 mediante los cuales puede establecerse o interrumpirse la conexión eléctrica entre los terminales 14 y 16. Estos 10 contactos pueden abrirse manualmente mediante un interruptor de palanca 20, o automáticamente en respuesta a un flujo de sobrecorriente a través del conductor 12. No se muestran los medios de detección de sobrecorriente y apertura automática de los contactos 18 (disparo) pero son conocidos por los expertos en el arte de la operación de disyuntores.

En el RCBO, figura 2(b), el alojamiento 10 del MCB se extiende (sin incrementar su ancho 15 entre las paredes laterales 10A y 10B) para proporcionar espacio para acomodar un transformador de corriente CT y otros circuitos de RCD como se muestra (se omiten los hilos de suministro de energía eléctrica del RCC de la vista lateral y todos salvo el núcleo T de la vista frontal). El conductor 12 es el conductor de fase L y se agrega un conductor neutro N, que pasa a través del núcleo toroidal T. Como antes, el RCC se encuentra mecánicamente acoplado a los contactos 18 para provocar la apertura 20 automática de los contactos en caso de una corriente de falla diferencial. Los RCD generalmente tienen un botón de prueba 22 para permitir al usuario verificar que el funcionamiento del RCD.

La ventaja principal de la disposición de la figura 2(b) es que puede producirse un RCBO con el mismo ancho que un MCB de un solo módulo. Este tipo de RCBO puede utilizarse de manera conveniente para reemplazar un MCB de un solo polo como parte de una mejora para agregar 25 protección de RCD a un circuito.

Una desventaja importante de la disposición de la figura 2(b) es que en los diseños convencionales de RCD de 18mm el ancho de un solo módulo impone limitaciones considerables para el diseñador y usuario del RCD. Debido a las limitaciones de espacio dentro del ancho de un módulo de 18mm, generalmente no es posible conectar dos fuentes de energía eléctrica y dos terminales de 30 carga para los conductores L y N debido a que tales terminales serían extremadamente pequeños y restringirían considerablemente el tamaño y la capacidad nominal de la corriente de los conductores que podrían utilizarse. Por lo tanto, lo habitual en esta disposición es alimentar el conductor de fase L a partir del terminal de alimentación 14 a través del núcleo T en ruta hasta el terminal de carga 16. El conductor neutro N comprende un terminal 24 sólo para la conexión lateral de carga, desde donde un 35 conductor se dirige internamente a través del CT, pero que después existe el alojamiento 10 como un cable, a menudo enrollado como un espiral.

Cabe destacar que los conductores...

1. Dispositivo disyuntor diferencial para un suministro de energía eléctrica, donde el dispositivo comprende:

un alojamiento (10) que tiene una abertura (32) que se extiende entre paredes opuestas laterales sustancialmente paralelas (10A, 10B) del alojamiento, 5

un transformador de corriente (T) dentro del alojamiento, el transformador que comprende un núcleo con una abertura, dispuesto entre, y generalmente paralelo a, las paredes laterales, donde la abertura en el alojamiento pasa a través del núcleo,

al menos un conductor de carga (L) dentro del alojamiento conectado en serie entre la alimentación y una carga y que incluye un conjunto de contactos (18), por medio de los 10 cuales puede realizarse o interrumpirse una conexión eléctrica entre la alimentación y la carga, donde la abertura en el alojamiento permite al menos que otro conductor de carga (N) fuera del alojamiento pase a través del núcleo con abertura por la abertura del alojamiento, donde el transformador de corriente es sensible a las corrientes en los conductores de carga que pasan a través del núcleo para producir una salida en respuesta a una suma vectorial 15 distinta de cero de dichas corrientes, y

medios de circuito (RCC) dentro del alojamiento y sensibles a dicha salida para abrir los contactos si la suma vectorial distinta de cero de las corrientes cumple con ciertos criterios predeterminados en cuanto a la amplitud y/o duración caracterizado porque el al menos un conductor de carga pasa a través del núcleo dentro del alojamiento entre el diámetro interior 20 del núcleo y la abertura para no estar expuesto al exterior del alojamiento.

2. Dispositivo disyuntor diferencial según la reivindicación 1, en donde la alimentación comprende hilo de fase y un hilo neutro y en donde el primer conductor de carga está conectado al hilo de fase y al menos otro conductor de carga está conectado al hilo neutro.

3. Dispositivo disyuntor diferencial según la reivindicación 1 ó 2, en donde la alimentación 25 comprende una pluralidad de fases (P1, P2, P3) y un neutro, en donde el primer conductor de carga está conectado a una de las fases (P1), y en donde existe una pluralidad de otros conductores de carga adicionales, donde uno de los otros conductores de carga está conectado a un neutro y los otros conductores de carga a la otra u otras fases respectivas.

4. Dispositivo disyuntor diferencial según la reivindicación 3, en donde cada otro conductor de 30 carga se extiende a través de otro alojamiento respectivo (10-1, 10-2, 10-3) acoplado directa o indirectamente al primer alojamiento (10), y en donde cada otro conductor de carga que está conectado a una fase incluye otro conjunto de contactos respectivo dentro del otro alojamiento respectivo, donde el otro conjunto de contactos está acoplado mecánicamente al primer conjunto de contactos para la apertura con el mismo. 35

5. Dispositivo disyuntor diferencial según la reivindicación 3, en donde la alimentación comprende una pluralidad de fases y neutro, en donde el primer conductor de carga (52) está conectado a una primera fase (P1), en donde un segundo conductor de carga (50) dentro del alojamiento está conectado en serie entre el neutro (N) y la carga e incluye una segundo conjunto de contactos (18), el segundo conductor de carga pasa a través del núcleo, y en donde el otro conductor 40 de carga está conectado a una segunda fase (P2, P3), el segundo conjunto de contactos está acoplado mecánicamente al primer conjunto de contactos para la apertura con éste.

6. Dispositivo disyuntor diferencial según la reivindicación 1, en donde el alojamiento (10) incluye al menos un terminal de entrada (14) para la conexión con dicha fuente de alimentación y un terminal de salida (16) para la conexión con dicha carga y en donde un primer conductor de dicho, al 45 menos uno, conductor de carga (L) se extiende entre los terminales de entrada y de salida, dichos contactos (18) interrumpen la conexión eléctrica entre los terminales de entrada y de salida.

“Siguen 6 páginas de dibujos”