Dispositivo de protección de circuito para sistemas fotovoltaicos.

Dispositivo de protección de circuito (20, 20A, 20B) para proteger un circuito eléctrico de una condición de sobreintensidad,

comprendiendo dicho dispositivo de protección de circuito:

un primer electrodo (200) conectable eléctricamente a una primera línea del circuito eléctrico;

un segundo electrodo (210) conectable eléctricamente a una segunda línea del circuito eléctrico;

un primer elemento térmico (160) conectado eléctricamente con el primer electrodo, estando dicho primer elemento térmico hecho de un material eléctricamente conductor;

un segundo elemento térmico (180) conectado eléctricamente con el segundo electrodo, estando dicho segundo elemento térmico hecho de un material eléctricamente conductor;

un conjunto de sobrecarga (120) que conecta eléctricamente el primer elemento térmico con el segundo elemento térmico, en el que dicho primer elemento térmico, dicho segundo elemento térmico y dicho conjunto de sobrecarga definen un primer trayecto conductor entre los electrodos primero y segundo; un shunt de derivación (230) conectado eléctricamente con los electrodos primero y segundo, en el que el shunt de derivación define un segundo trayecto conductor entre los electrodos primero y segundo, siendo dicho segundo trayecto conductor paralelo al primer trayecto conductor; caracterizado por el hecho de que dicho conjunto de sobrecarga es desplazable entre (i) una posición cerrada en la que el conjunto de sobrecarga está eléctricamente conectado con el segundo elemento térmico y (ii) una posición abierta en la que el conjunto de sobrecarga no está conectado eléctricamente con el segundo elemento térmico, en el que dicho dispositivo de protección de circuito también comprende:

una soldadura con baja temperatura de fusión (156) que conecta eléctricamente el conjunto de sobrecarga al segundo elemento térmico, en el que dicha soldadura con baja temperatura de fusión se reblandece y se funde a medida que la temperatura aumenta en respuesta a una condición de sobre-intensidad, teniendo dicha soldadura con baja temperatura de fusión una temperatura de fusión en el intervalo que va desde aproximadamente 70°C a aproximadamente 150°C.

Dispositivo de protección de circuito para sistemas fotovoltaicos Sector de invención [0001] La presente invención se refiere en general a dispositivos de protección de circuitos, y más particularmente a un dispositivo que proporciona una protección de circuito para sistemas fotovoltaicos.

Antecedentes de la invención [0002] DE 103 11 090 A1 da a conocer un accesorio de corte térmico en un camino de corriente desde una fuente de corriente eléctrica a un consumidor eléctrico y tiene un elemento flexible de corto-circuito como un primer elemento de función de corte que se une en puntos de conexión al camino de corriente con uno de sus dos extremos.

US 3.743.888 se refiere a un protector en línea enchufable para un circuito de comunicaciones que proporciona protección para sobretensión y condiciones de sobrecorriente de la línea. Un módulo que contiene bloques de carbono proporciona un espacio de aire en un circuito de derivación de sobretensión para derivar a tierra 20 los transitorios de alta tensión. Para una condición de sobrecorriente en este circuito de derivación, una perla de soldadura se derrite provocando contactos en un circuito de derivación de sobrecorriente para acoplarse y conectar a tierra la línea. El protector también tiene un mecanismo de respuesta de sobrecorriente en la forma de una bobina de calor en la línea. Cuando la bobina se calienta, la perla de soldadura se funde y cierra los contactos en el circuito de derivación de sobrecorriente. Uno de estos contactos es una bobina alrededor de la cual la bobina de calor está

enrollada y que sirve para transferir calor a la perla de soldadura.

Los tipos más comunes de instalaciones solares para la generación de electricidad a partir de sistemas de energía solar se componen de un panel solar independiente con un conjunto generador de respaldo, y un sistema conectado a la red. Una instalación solar típica se compone generalmente de una matriz fotovoltaica (PV) , una caja 30 de combinación, un inversor CC / CA, y un panel eléctrico principal. La matriz fotovoltaica está compuesta por una pluralidad de módulos PV que capturan la luz solar como corriente directa (DC) . Los módulos fotovoltaicos están conectados habitualmente en una cadena eléctrica para producir el voltaje y el amperaje deseados. Los cables resultantes de cada cadena se encaminan a la caja de combinación. Los cables de salida eléctricos de los módulos fotovoltaicos están conectados juntos en la caja de combinación a fin de obtener el voltaje y la corriente requerida 35 por el inversor de CC / CA. El inversor CC / CA convierte la corriente directa (DC) en corriente alterna (AC) que se proporciona al cuadro eléctrico principal. Se proporciona un interruptor de desconexión de CC para desconectar la caja de combinación de la entrada del inversor CC / CA, y se proporciona un interruptor de desconexión de CA para desconectar el panel eléctrico principal de la salida del inversor CC / CA. En una instalación solar típica, los dispositivos de protección de circuitos se encuentran en la caja de combinación, el convertidor CC / CA y el panel eléctrico principal.

La generación de electricidad a partir de energía solar es generalmente un proceso fiable. Sin embargo, cualquier tipo de sistema de generación de energía solar es vulnerable a las corrientes de fallo o por un rayo. Los dispositivos de protección de circuitos (por ejemplo, fusibles y dispositivos de protección contra sobretensiones) son 45 formas eficaces de proteger el cableado y equipo eléctrico en una instalación fotovoltaica. Por ejemplo, los fusibles se utilizan para proteger los cables entre las cadenas de módulos contra los daños de sobrecorriente. Los circuitos defectuosos se aíslan permitiendo que el sistema fotovoltaico siga generando energía.

El desarrollo continuo de los sistemas fotovoltaicos ha creado una creciente utilización de fusibles para 50 proporcionar una protección de sobrecorriente a los equipos y los conductores (por ejemplo, cables) asociados con la generación y distribución de energía solar. Aunque los sistemas fotovoltaicos están diseñados para lograr la máxima eficiencia, los fusibles suelen tener pérdidas de potencia que van desde unos pocos vatios hasta cerca de 10 vatios. En consecuencia, hay una necesidad de un dispositivo de protección de circuito que tenga pérdidas de potencia más bajas con el fin de proporcionar una mayor eficiencia en los sistemas fotovoltaicos.

La presente invención proporciona un dispositivo de protección de circuito que proporciona una mayor eficiencia energética a los sistemas fotovoltaicos.

Resumen de la invención 60 [0008] Según la presente invención, se proporciona un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de protección de circuito para sistemas fotovoltaicos que reduce pérdidas de potencia, mejorando así su eficiencia energética.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de protección de circuito para sistemas fotovoltaicos que permite una sustitución de tipo enchufe conveniente.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de protección de circuito para sistemas fotovoltaicos, en el que el dispositivo tiene dimensiones adecuadas para su aplicación en múltiples aplicaciones.

Estos y otros objetos y ventajas se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de formas de realización preferidas de la presente invención, tomada junto con los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos [0013] La invención puede tomar forma física en ciertas partes y disposiciones de partes, una forma de realización de la cual se describirá en detalle en la memoria y se ilustrará en los dibujos adjuntos que forman parte de la misma, y en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece de un conjunto que incluye un dispositivo de protección de circuito y un soporte, según una realización de la presente invención; La figura 2 es una vista en perspectiva en despiece de un alojamiento del dispositivo de protección de circuito mostrado en la figura 1; La figura 3 es una vista en sección transversal del dispositivo de protección de circuito de la figura 1, incluyendo el dispositivo de protección de circuito un conjunto de sobrecarga mostrado en una posición de circuito cerrado; La figura 4 es una vista en sección transversal, tomada a lo largo de las líneas 4-4 de la figura 3; La figura 5 es una vista en perspectiva en despiece del conjunto de sobrecarga del dispositivo de protección de circuito; La figura 6 es una vista en sección transversal ampliada de una zona superior del dispositivo de protección de circuito de la figura 1, el conjunto de sobrecarga mostrado en una posición de circuito abierto (es decir, condición de sobrecarga) ; La figura 7 es una vista en sección transversal de un dispositivo de protección de circuito que tiene un shunt de derivación según una alternativa de realización; La figura 8 es una vista en perspectiva en despiece de un conjunto que incluye un dispositivo de protección de circuito y un soporte, según una segunda realización de la presente invención; La figura 9 es una vista en sección transversal del dispositivo de protección de circuito de la figura 8 según la segunda realización de la presente invención, en la que el conjunto de sobrecarga se muestra en una posición de circuito cerrado; y La figura 10 es una vista en sección transversal ampliada de una zona superior del dispositivo de protección de circuito de la figura 8 según la segunda realización de la presente invención, en la que el conjunto de sobrecarga se muestra en una posición de circuito abierto.

Descripción detallada de la realización preferida [0014] Haciendo referencia ahora a los dibujos en los que las representaciones tienen el propósito de ilustrar una forma de realización preferida de la invención solamente, y no el propósito de limitarla, la figura 1 es una vista en perspectiva en despiece de conjunto de fusible 10 que incluye un dispositivo de protección de circuito 20 y una montura o soporte de fusible 70, según una realización de la presente invención.

El dispositivo de protección de circuito 20 comprende componentes (descritos más abajo) para proteger sistemas fotovoltaicos de condiciones de sobrecorriente. Los componentes funcionales están contenidos dentro de un alojamiento de forma general rectangular 22 que comprende una sección de base de forma general rectangular 22A y una sección de tapa de forma general rectangular 22B, como se aprecia mejor en la figura 2. La sección de base 22A está adaptada para recibir y soportar... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de protección de circuito (20, 20A, 20B) para proteger un circuito eléctrico de una condición de sobreintensidad, comprendiendo dicho dispositivo de protección de circuito:

un primer electrodo (200) conectable eléctricamente a una primera línea del circuito eléctrico; un segundo electrodo (210) conectable eléctricamente a una segunda línea del circuito eléctrico; un primer elemento térmico (160) conectado eléctricamente con el primer electrodo, estando dicho primer elemento térmico hecho de un material eléctricamente conductor;

un segundo elemento térmico (180) conectado eléctricamente con el segundo electrodo, estando dicho segundo elemento térmico hecho de un material eléctricamente conductor; un conjunto de sobrecarga (120) que conecta eléctricamente el primer elemento térmico con el segundo elemento térmico, en el que dicho primer elemento térmico, dicho segundo elemento térmico y dicho conjunto de sobrecarga definen un primer trayecto conductor entre los electrodos primero y segundo;

un shunt de derivación (230) conectado eléctricamente con los electrodos primero y segundo, en el que el shunt de derivación define un segundo trayecto conductor entre los electrodos primero y segundo, siendo dicho segundo trayecto conductor paralelo al primer trayecto conductor; caracterizado por el hecho de que dicho conjunto de sobrecarga es desplazable entre (i) una posición cerrada en la que el conjunto de sobrecarga está eléctricamente conectado con el segundo elemento térmico y (ii) una posición abierta en la que el conjunto de sobrecarga no está conectado eléctricamente con el segundo elemento térmico, en el que dicho dispositivo de protección de circuito también comprende:

una soldadura con baja temperatura de fusión (156) que conecta eléctricamente el conjunto de sobrecarga al segundo elemento térmico, en el que dicha soldadura con baja temperatura de fusión se reblandece y se funde a medida que la temperatura aumenta en respuesta a una condición de sobre-intensidad, teniendo dicha soldadura con baja temperatura de fusión una temperatura de fusión en el intervalo que va desde aproximadamente 70º C a aproximadamente 150º C.

2. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de sobrecarga se mueve a la posición abierta cuando la soldadura de baja temperatura de fusión se reblandece y se funde en respuesta a una condición de sobre-intensidad, abriendo de este modo el primer trayecto conductor.

3. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que cuando el umbral de corriente de dicho dispositivo de protección de circuito se excede, la soldadura con baja temperatura de fusión se calienta por encima de su temperatura de fusión, provocando así que dicho conjunto de sobrecarga se mueva a la posición abierta para abrir el primer trayecto de corriente eléctrica entre los electrodos primero y segundo.

4. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicha soldadura con baja temperatura 40 de fusión tiene una temperatura de fusión en el intervalo de aproximadamente 134º C a aproximadamente 145º C.

5. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que el dispositivo también comprende un alojamiento (22) , en el que dichos elementos térmicos primero y segundo, dicho conjunto de sobrecarga, y dicho shunt de derivación están dispuestos en dicho alojamiento.

6. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho segundo trayecto de corriente eléctrica paralelo a dicho trayecto de corriente eléctrica se abre cuando el shunt de derivación se funde.

7. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho shunt de derivación tiene un 50 umbral de corriente en el intervalo de aproximadamente 10A a aproximadamente 15A amperios.

8. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho primer electrodo está eléctricamente conectado con una primera línea de dicho circuito eléctrico, y dicho segundo electrodo está eléctricamente conectado con una segunda línea de dicho circuito eléctrico.

9. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de sobrecarga incluye un pasador (140) para conectar eléctricamente el primer elemento térmico con el segundo elemento térmico, en el que dicho pasador está solicitado para alejarse del segundo elemento térmico por un elemento de solicitación (152) .

10. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 9, en el que dicho elemento de solicitación es un muelle.

11. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 9, en el que dicho conjunto de sobrecarga incluye una copa metálica (122) dimensionada para recibir el pasador y elemento de solicitación, en el que en particular 65 dicho copa metálica está eléctricamente conectada con el primer elemento térmico.

12. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho shunt de derivación es un cable arrollado (232) .

13. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho shunt de derivación es un

fusible de cartucho (236) montado en un soporte de cartucho que conecta eléctricamente el fusible de cartucho a los electrodos primero y segundo.

14. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho primer elemento térmico incluye al menos un agujero (166a) para formar un circuito abierto. 10

15. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho segundo elemento térmico incluye al menos un agujero (186a) para formar un circuito abierto.

16. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo de protección de

circuito también comprende unos medios de extinción de arco (242, 244) , en el que en particular dichos medios de extinción de arco envuelve a dichos elementos térmicos primero y segundo y/o dichos medios de extinción de arco envuelve a dicho shunt de derivación.

17. Un dispositivo de protección de circuito según la reivindicación 1, en el que dicho dispositivo también comprende 20 un elemento indicador (141) para proporcionar una indicación visual de una condición de sobrecarga.