ES2213630T3 - Interruptor para perdidas a tierra. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de alimentación de carga contra perdidas a tierra, que comprende: una unidad de interrupción (11), que tiene terminales de entrada (12, 18) para la conexión a un circuito de alimentación de carga (14), y al menos un contacto fijo (15) y un contacto móvil (16), que están conectados operativamente a medios de actuación (17), para abrir/cerrar el mencionado circuito de alimentación de energía eléctrica; una unidad de protección contra corrientes residuales (20), operativamente asociada con la unidad de interrupción (11), y que comprende un detector de corriente (21) que es apropiado para detectar la presencia de una corriente residual, y una unidad de control (22), que está operativamente asociada con el detector (21) y con los medios de actuación (17), y es adecuada para verificar si la corriente residual detectada es superior a un límite preestablecido, y para causar, en este caso, la intervención de los mencionados medios de actuación (17); estando, los conductores de suministro de carga (19), directamente conectados a los mencionados terminales de salida (18) de la unidad de interrupción (11), estando el detector de corriente (27) dispuesto directamente en los mencionados conductores (19), caracterizado por que, con respecto a una vista frontal de la unidad de interrupción (11), el detector de corriente (21) está instalado transversalmente, respecto a un eje longitudinal que está dirigido a lo largo de la línea que conecta los terminales de conexión de entrada y salida (12, 18), de la mencionada unidad de interrupción (11).

Description

Interruptor para pérdidas a tierra.

La presente invención se refiere a un dispositivo para la interrupción y protección de un circuito de suministro de carga contra pérdidas a tierra, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, como es conocido de EP-A-0 649 158, particularmente adecuado para su uso en líneas de suministro de energía eléctrica para sistemas industriales de bajo voltaje, y a un panel eléctrico que emplea el mencionado dispositivo.

Mas particularmente, la presente invención se refiere a un dispositivo para interrumpir, y proteger contra, una corriente de pérdidas a tierra, el cual difiere de los tipos conocidos de dispositivos en la particular disposición y configuración de sus componentes, de acuerdo con una solución que permite mejorar el funcionamiento del mencionado dispositivo, incrementando su seguridad y optimizando su instalación.

Es sabido que el uso de una protección adecuada contra pérdidas a tierra, es de crucial importancia en los sistemas de distribución de energía eléctrica. Esta clase de protección está, de hecho, pensada para salvaguardar a la gente contra contactos directos, por ejemplo contactos accidentales con un conductor de fase que está normalmente conectado, y contra contactos indirectos, esto es, por ejemplo, con una masa metálica que está normalmente aislada pero está en contacto con una fase debido a una avería; además, permite mantener bajo control el estado de los aislamientos de tierra, del sistema en el que es empleada.

En general, son empleados dispositivos de corriente residual para proporcionar este tipo de protección; los mencionados dispositivos son capaces, directa o indirectamente, de interrumpir el flujo de corriente en el circuito eléctrico en el que están incluidos, cuando se produce una corriente de pérdida a tierra superior a un límite preestablecido.

En particular, relés específicos, conocidos en el arte como relés de corrientes residuales, asociados con dispositivos de interrupción, generalmente interruptores automáticos, son empleados en sistemas industriales de bajo voltaje, para este propósito. La figura 1 ilustra una típica configuración de un acoplamiento entre un interruptor automático 1, y un relé de corriente residual 2, de acuerdo a una realización que es bien conocida en el arte. En particular, el interruptor automático 1 comprende un bloque 10 en el que hay terminales 3 para conectar con conductores 4 de un circuito de alimentación de energía eléctrica; hay dispuestos contactos fijos y contactos móviles dentro del bloque 10, y pueden estar mutuamente acoplados/desacoplados. En la salida del bloque 10 hay terminales adicionales 5, a los que están conectados conductores 6 para la conexión eléctrica al relé 2; los mencionados conductores 6 pueden estar constituidos, por ejemplo, de barras o cables de cobre. A su vez, el relé 2 comprende un detector de corriente, y una unidad de protección de corriente residual, no mostrada en la figura; en la salida del relé 2, hay otra serie de terminales 7 para la conexión de los conductores 8 para suministrar una carga, esquemáticamente designados por el número de referencia 9 en la figura 1.

En la práctica, los detectores de corriente comprenden, de acuerdo con las realizaciones que son bien conocidas en el arte, un núcleo magnético dentro del cual pasan los conductores 6, y un bobinado secundario, a través del cual es generado un voltaje cuando una corriente de pérdidas a tierra está presente. Este voltaje es suministrado a la unidad de protección, que mide su valor, y lo compara con un valor umbral; si el valor medido excede el umbral, la unidad de protección determina, directa o indirectamente, la apertura del interruptor.

Aunque esta solución cumple adecuadamente los requerimientos de protección deseados, no es del todo satisfactoria, en lo que se refiere a su estructura y configuración constructiva.

La necesidad de emplear múltiples series de conductores, para portar la corriente desde el interruptor al relé y desde este a la carga, fuerza de hecho un uso redundante de los terminales, con una consiguiente desventaja desde el punto de vista de la producción. Esta solución es, además, particularmente desventajosa durante el montaje de los dispositivos, debido a sus requerimientos espaciales y a las conexiones que han de ser proporcionadas.

También debería no ignorarse que la presencia de una pluralidad de conductores y series de terminales, por un lado supone un incremento en la resistencia eléctrica del circuito de alimentación de energía eléctrica, con un consiguiente incremento de la potencia disipada, y por otro lado supone una reducción en la seguridad y fiabilidad del mencionado circuito como un todo.

El propósito de la presente invención, es proporcionar un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de suministro de carga contra pérdidas a tierra, en el que la conexión entre los distintos elementos se lleva a cabo de una forma simplificada con respecto al arte previo, facilitando por consiguiente el montaje y la instalación.

Dentro del alcance de este objetivo, un propósito de la presente invención es proporcionar un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de suministro de carga, contra perdidas a tierra, el cual reduce el número de conexiones a ser llevadas a cabo, reduciendo por consiguiente el número de terminales requeridos, y proporcionando una ventaja desde el punto de vista de la producción.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de suministro de carga contra perdidas a tierra, que permita reducir la resistencia eléctrica del circuito en el que es insertado, y la correspondiente potencia disipada.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de suministro de carga contra perdidas a tierra, que proporcione mayor seguridad y fiabilidad que los del arte previo.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de suministro de carga contra perdidas a tierra, que sea mas compacto que los dispositivos conocidos.

Otro propósito de la presente invención es proporcionar un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de suministro de carga contra perdidas a tierra, que sea altamente fiable, relativamente sencillo de fabricar, y a un coste competitivo.

Este objetivo, estos propósitos, y otros que se harán aparentes mas adelante, son alcanzados mediante un dispositivo para interrumpir y proteger un
circuito de suministro de carga contra perdidas a tierra, que comprende:

una unidad de interrupción, que tiene terminales de entrada para la conexión a un circuito de suministro de carga; y al menos un contacto fijo y un contacto móvil, que están operativamente conectados a medios de actuación para abrir/cerrar el mencionado circuito de alimentación de energía eléctrica;

una unidad de protección contra corrientes residuales, asociada operativamente con la unidad de interrupción, y que comprende un detector de corriente que es adecuado para detectar la presencia de una corriente residual, y una unidad de control que está operativamente asociada con el detector y con los medios de actuación, y es adecuado para verificar si la corriente residual es mayor que un límite predeterminado y para hacer que, en ese caso, se produzca la intervención de los mencionados medios de actuación; caracterizado por que los conductores de suministro de carga están directamente conectados a los terminales de salida de la unidad de interrupción, y por que el detector de corriente está dispuesto directamente en los mencionados conductores.

De este modo, uno tiene la ventaja de ser capaz de eliminar al menos un punto de unión, y por lo tanto los terminales correspondientes, en la cadena de transmisión de la energía eléctrica a la carga.

Características adicionales, y ventajas, del dispositivo de acuerdo con la invención, se harán manifiestas a partir de la descripción de realizaciones preferidas pero no exclusivas, ilustradas solo a modo de ejemplos no limitativos, en los dibujos anexos, en los cuales:

la figura 1 es una vista esquemática de un interruptor automático, acoplado a un relé de corrientes residuales, de acuerdo con una configuración que es conocida en el arte previo;

la figura 2 es una vista general de un diagrama eléctrico del dispositivo de interrupción y protección, según la invención;

la figura 3 es una vista frontal del dispositivo de interrupción y protección, según la invención.

La expresión "dispositivo para interrupción y protección contra una corriente de pérdidas a tierra", es empleada para designar cualquier dispositivo adecuado para interrumpir el flujo de corriente, en un circuito de suministro de potencia de carga, cuando se produce una corriente de pérdidas a tierra mayor que un limite preestablecido. El mencionado dispositivo puede constituirse, por ejemplo, mediante un interruptor automático con el que está asociado un relé de corriente residual, y esta es la realización a la que se hace referencia mas adelante sin pretender limitar en modo alguno el ámbito de aplicación de la invención. Como una alternativa, la interrupción y protección del dispositivo puede comprender un interruptor asociado con un bloque de corrientes residuales, o una unidad de interrupción, que se integra directamente en sus componentes estructurales, adecuada para proporcionar protección contra corrientes residuales. Con referencia a las figuras 2 y 3, el dispositivo de interrupción y protección de acuerdo con la invención, designado en general con el número de referencia 100, comprende una unidad de interrupción 11, que tiene terminales de conexión 12, en la entrada de los conductores 13, de un circuito para suministrar potencia a una carga 14 que está dispuesta corriente abajo; como se muestra esquemáticamente en la figura 2, la unidad de interrupción 11 usa, internamente, para cada fase del circuito de alimentación de energía eléctrica, un contacto fijo 15 y un contacto móvil 16, que están conectados operativamente a los medios de actuación 17, parra abrir/cerrar el circuito de alimentación de energía eléctrica. El dispositivo 100 comprende, además, una unidad 20 para protección contra corrientes residuales, asociada operativamente con la unidad de interrupción 11; la mencionada unidad 20, comprende un detector de corriente 21, que es indicado para detectar la presencia de una corriente residual, y una unidad de control 22 que está operativamente asociada con el detector 21, y con los medios de actuación 17, y es adecuada para verificar si la corriente residual, detectada mediante el detector 21, es mayor que un límite predeterminado, y para determinar, en ese caso, la intervención de los medios de actuación 17.

Ventajosamente, en la realización del dispositivo según la invención, los conductores de suministro de energía para la carga 14, designados mediante el número de referencia 19 en las figuras 2 y 3, están directamente conectados a los terminales 18, en la salida desde la unidad de interrupción 11, con el detector de corriente 21 dispuesto directamente en los mencionados conductores 19, lo que constituye los bobinados primarios. Como se muestra en la figura 3, en una realización preferida, el detector de corriente 21 tiene un cuerpo anular, sustancialmente elíptico, en el que están dispuestos los bobinados secundarios 23; el mencionado cuerpo anular está dispuesto transversalmente a un eje longitudinal, que está orientado a lo largo de la línea que conecta los terminales de entrada 12 y los terminales de salida 18 de la unidad de interrupción 11, en relación con una vista frontal de la mencionada unidad de interrupción 11.

De este modo, con respecto a la mencionada vista frontal, el detector de corriente 21 está dispuesto hacia abajo con respecto a la unidad de interrupción 11, con la unidad de control 22 dispuesta adyacente lateralmente a la mencionada unidad de interrupción. La mencionada unidad de control 22, dependiendo de las diversas aplicaciones y/o requerimientos específicos, puede comprender una unidad electrónica digital, o una unidad electrónica analógica, con ventajas como las referidas a la flexibilidad de la aplicación.

En la práctica, en condiciones de funcionamiento normal, la suma vectorial de las corrientes que circulan en los conductores 19 es cero; cuando una corriente de pérdidas a tierra se produce, la mencionada suma vectorial deja de ser cero, y es inducido un voltaje en los bobinados secundarios 23.

El valor del voltaje, se pone a disposición de la unidad de control 22, que lo mide, y lo compara con un valor umbral predeterminado. Si el valor medido es mayor que el del umbral, la unidad 22 envía una señal a los medios de actuación 17 para abrir los contactos.

Ventajosamente, con esta solución constructiva es posible eliminar, al menos, un punto de unión en la cadena de transmisión de la energía de alimentación de corriente a la carga 14, eliminando por consiguiente una serie de terminales, y proporcionando una ventaja, tanto desde el punto de vista de la construcción como desde el punto de vista del montaje; además, la eliminación de un punto de unión permite reducir la resistencia eléctrica del circuito de alimentación de energía eléctrica, y reducir proporcionalmente la energía eléctrica disipada.

Otra ventaja del dispositivo de acuerdo con la invención es que, la eliminación de una serie de terminales de conexión, proporciona un incremento global de la fiabilidad y seguridad del circuito de suministro de energía eléctrica como un todo.

Otra ventaja del dispositivo de acuerdo con la invención, es el hecho de que, por virtud del arreglo del detector 21 y de la unidad de protección 22, los requerimientos espaciales del dispositivo durante la instalación se ven reducidos. En particular, con esta configuración constructiva, el dispositivo 100 puede ser instalado igualmente en paneles de distribución eléctrica secundarios, montado en guías de soporte de tipo DIN, y en paneles de distribución en general, ajustado en la parte trasera de la puerta. Correspondientemente, la presente invención también se refiere a un panel de distribución de energía eléctrica que comprende una pluralidad de dispositivos eléctricos, por ejemplo interruptores, que están conectados a un circuito de alimentación de energía eléctrica, caracterizado por que comprende al menos un dispositivo de interrupción y protección de acuerdo con la invención.

En la práctica, se ha encontrado que el dispositivo según la invención alcanza plenamente el objetivo y propósitos deseados, puesto que permite tener una conexión entre los diversos componentes, que es a la vez simple y efectiva, de acuerdo con una solución que además permite reducir la potencia disipada, incrementar la seguridad y fiabilidad, y reducir la necesaria ocupación de espacio.

También se atrae la atención sobre el hecho de que, todas las funciones innovadoras y los aspectos inventivos del dispositivo, pueden ser alcanzados empleando elementos disponibles comercialmente de forma habitual, y materiales de extremadamente bajos costes.

El dispositivo así concebido, es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas las cuales están dentro del alcance del concepto inventivo, tal como está definido mediante las reivindicaciones anexas.

En la práctica, los materiales empleados, en la medida en que sean compatibles con el uso específico, así como sus dimensiones, pueden ser cualesquiera acordes con los requerimientos y el estado del arte.

Claims (7)

1. Un dispositivo para interrumpir y proteger un circuito de alimentación de carga contra perdidas a tierra, que comprende:

una unidad de interrupción (11), que tiene terminales de entrada (12, 18) para la conexión a un circuito de alimentación de carga (14), y al menos un contacto fijo (15) y un contacto móvil (16), que están conectados operativamente a medios de actuación (17), para abrir/cerrar el mencionado circuito de alimentación de energía eléctrica;

una unidad de protección contra corrientes residuales (20), operativamente asociada con la unidad de interrupción (11), y que comprende un detector de corriente (21) que es apropiado para detectar la presencia de una corriente residual, y una unidad de control (22), que está operativamente asociada con el detector (21) y con los medios de actuación (17), y es adecuada para verificar si la corriente residual detectada es superior a un límite preestablecido, y para causar, en este caso, la intervención de los mencionados medios de actuación (17);

estando, los conductores de suministro de carga (19), directamente conectados a los mencionados terminales de salida (18) de la unidad de interrupción (11), estando el detector de corriente (27) dispuesto directamente en los mencionados conductores (19), caracterizado por que, con respecto a una vista frontal de la unidad de interrupción (11), el detector de corriente (21) está instalado transversalmente, respecto a un eje longitudinal que está dirigido a lo largo de la línea que conecta los terminales de conexión de entrada y salida (12, 18), de la mencionada unidad de interrupción (11).

2. El dispositivo de interrupción y protección según la reivindicación 1, caracterizado por que el mencionado detector de corriente (21) comprende un cuerpo anular sustancialmente elíptico.

3. El dispositivo de interrupción y protección de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que, con respecto a una vista frontal de la unida de interrupción, el detector de corriente (21) está dispuesto por debajo de la mencionada unidad de interrupción (11).

4. El dispositivo de interrupción y protección según la reivindicación 1, caracterizado por que, con respecto a una vista frontal de la unidad de interrupción (11), la unidad de control (21) está, lateralmente, adyacente a la mencionada unidad de interrupción (11).

5. El dispositivo de interrupción y protección de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la mencionada unidad de control (11) comprende una unidad electrónica digital.

6. El dispositivo de interrupción y protección de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la mencionada unidad de control (22) comprende una unidad electrónica analógica.

7. Un panel de distribución de energía eléctrica que comprende una pluralidad de dispositivos eléctricos conectados a un circuito de alimentación de energía eléctrica, caracterizado por que comprende, al menos, un dispositivo de interrupción y protección, de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1
a 6.