ES2219627T3 - Disparador electronico que comprende un condensador de alimentacion de una bobina de disparo. - Google Patents
Disparador electronico que comprende un condensador de alimentacion de una bobina de disparo.Info
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Abstract
Disparador electrónico que comprende medios (1, 6) de medición de la corriente conectados a un circuito electrónico de tratamiento (2), destinado a realizar funciones de protección y que compara la corriente medida con al menos un umbral de disparo, y a un circuito de alimentación (5) que comprende un condensador de alimentación (C) y medios (11) de regulación de la tensión en los bornes del condensador en función de una tensión de referencia (Vref) predeterminada, disparador caracterizado porque el circuito electrónico de tratamiento (2) comprende medios de comparación de la corriente medida (l) con un umbral predeterminado (ls), inferior al umbral de disparo, y porque el disparador comprende medios para fijar la tensión de referencia (Vref) de los medios (11) de regulación en un primer valor predeterminado durante un período predeterminado (T), cuando se pone el disparador en tensión o cuando la corriente medida (l) es igual o superior al umbral predeterminado (ls), y en un segundo valorpredeterminado, inferior al primero, tras dicho período predeterminado.
Description
Disparador electrónico que comprende un
condensador de alimentación de una bobina de disparo.
La invención se refiere a un disparador
electrónico que comprende medios de medición de la corriente
conectados a un circuito electrónico de tratamiento, destinado a
realizar funciones de protección y que compara la corriente medida
con al menos un umbral de disparo, y a un circuito de alimentación
que comprende un condensador de alimentación y medios de regulación
de la tensión en los bornes del condensador en función de una
tensión de referencia predeterminada.
En los disparadores conocidos, la bobina de
disparo suele estar alimentada por un condensador de alimentación de
un circuito de alimentación. En los disparadores por propia
corriente, el condensador de alimentación se carga mediante unos
sensores de corriente asociados a los conductores de una red
eléctrica que se debe proteger. El circuito de alimentación suele
ser del tipo de alimentación conmutada, que permite regular la
tensión en los bornes del condensador de alimentación.
El documento
US-A-4567540 describe un circuito de
alimentación que comprende un condensador de alimentación y medios
de regulación de la tensión en los bornes del condensador en función
de una tensión de referencia, para un disparador electrónico que
comprende medios de medición de la corriente conectados a un
circuito electrónico de tratamiento y que está destinado a asegurar
funciones de protección.
En los disparadores actuales, suele ser necesaria
una primera tensión de alimentación del orden de 18V en los bornes
del condensador de alimentación para asegurar un disparo fiable de
la bobina de disparo. Una segunda tensión de alimentación inferior,
del orden por ejemplo de 10V, suficiente para alimentar los diversos
circuitos electrónicos del disparador, es derivada de la tensión en
los bornes del condensador de disparo.
Puesto que la duración de un condensador es
determinada por la diferencia entre la tensión máxima aceptable para
el condensador (tensión nominal del condensador) y la tensión real
de uso, la fiabilidad del condensador de disparo requiere la
utilización de condensadores de suficiente tamaño.
La invención tiene como objetivo ofrecer un
disparador que permita mantener o incrementar la fiabilidad del
condensador de disparo, a la par que reduzca el tamaño y el coste de
éste.
Según la invención, este objetivo se cumple
porque el circuito electrónico de tratamiento comprende medios de
comparación de la corriente medida en un umbral predeterminado,
inferior al umbral de disparo, comprendiendo el disparador medios
para fijar la tensión de referencia de los medios de regulación en
un primer valor predeterminado durante un período predeterminado,
cuando se pone el disparador en tensión o cuando la corriente medida
es igual o superior al umbral predeterminado, y en un segundo valor
predeterminado, inferior al primero, tras dicho período
predeterminado.
Según un desarrollo de la invención, el segundo
valor de la tensión de referencia es inferior a la tensión requerida
para activar una bobina de disparo del disparador.
Otras ventajas y características quedarán más
claramente destacadas en la descripción que sigue de un modo
particular de realización de la invención aportado a título de
ejemplo no limitativo, y representado en los dibujos adjuntos, en
los que:
La figura 1 representa, de forma esquemática, un
disparador electrónico según la técnica anterior.
La figura 2 representa un circuito de
alimentación de un disparador según la técnica anterior.
La figura 3 representa un modo de realización
particular de un disparador según la invención.
Las figuras 4a y 4b ilustran respectivamente las
variaciones, en función del tiempo, de la tensión en los bornes del
condensador de alimentación y de una señal de alimentación de los
circuitos electrónicos de un disparador según la figura 3.
La figura 5 representa un modo particular de
realización de un organigrama de funcionamiento de un circuito de
alimentación de un disparador según la figura 3.
Un disparador electrónico según la técnica
anterior viene ilustrado en la figura 1. Sólo se han representado en
la figura los elementos necesarios para la comprensión de la
invención. Los sensores de corriente 1, asociados a conductores de
una red eléctrica a proteger, envían a un circuito electrónico de
tratamiento 2 señales representativas de las corrientes que circulan
en los conductores. El circuito electrónico de tratamiento 2,
preferentemente dotado de un microprocesador y destinado a realizar
funciones de protección, compara las corrientes medidas con al menos
un umbral de disparo y envía una señal de disparo D en caso de
fallo, por ejemplo en caso de sobrecarga o de cortocircuito. La
señal de disparo D se aplica a un electrodo de control de un
interruptor electrónico 3, constituido por ejemplo por un tiristor.
El cierre del interruptor electrónico 3 por una señal de disparo D
provoca la excitación de una bobina de disparo 4, conectada en serie
con el interruptor electrónico en los bornes de una primera tensión
de alimentación V_{1}.
La primera tensión de alimentación V_{1} es
suministrada por un circuito de alimentación 5. En los disparadores
por propia corriente, el circuito de alimentación 5 se alimenta
mediante unos sensores de corriente asociados a los conductores de
la red eléctrica a proteger. Los sensores de corriente conectados al
circuito de alimentación pueden ser los sensores de corriente 1 o,
como se representa en la figura 1, sensores de corriente 6 distintos
de los precedentes. En este último caso, los sensores de corriente 1
son, preferentemente, sensores con núcleo de aire, constituidos por
ejemplo por núcleos toroidales de Rogowski, mientras que los
sensores de corriente 6 son, preferentemente, sensores con núcleo de
hierro.
El circuito de alimentación 5 suministra
igualmente una segunda tensión de alimentación V_{2}, inferior a
la primera, suficiente para la alimentación de los diversos
circuitos electrónicos del disparador.
Típicamente el circuito de alimentación 5 es del
tipo de alimentación conmutada, que permite regular la tensión en
los bornes del condensador de alimentación. En el modo de
realización particular representado en la figura 2, los sensores de
corriente, 1 ó 6, están conectados a un circuito de rectificación 7,
preferentemente del tipo de rectificador con doble alternancia, que
comprende dos bornes de salida, uno de los cuales está conectado a
tierra y el otro a un conductor 8. Un interruptor electrónico 9, que
hace función de seccionador, está conectado en paralelo en los
bornes de salida del circuito de rectificación. Un primer borne de
salida del circuito de alimentación 5, que suministra la primera
tensión de alimentación V_{1}, está conectado al conductor 8 por
mediación de un diodo 10, que se conecta para hacer conducción
cuando la tensión en la salida del circuito de rectificación 7 es
superior a V_{1} y que se bloquea en el caso contrario. Un
condensador C está conectado en paralelo a un divisor de tensión,
entre el primer borne de salida del circuito de alimentación 5 y la
toma de tierra. El divisor de tensión es un divisor resistivo
constituido por unas resistencias primera y segunda R_{1} y
R_{2} conectadas en serie. El punto intermedio del divisor
resistivo está conectado a una entrada de un circuito de regulación
11, que controla el interruptor electrónico 9. Una tercera
resistencia R_{3} está conectada en serie con un diodo Zener Zd,
en paralelo al condensador C, constituyendo el punto común de la
tercera resistencia R_{3} y el diodo Zener Zd un segundo borne de
salida del circuito de alimentación 5, que suministra la segunda
tensión de alimentación V_{2}.
La tensión V_{3} en el punto intermedio del
divisor resistivo es representativa de la tensión V_{1} en los
bornes del condensador. Mientras la tensión V_{3} sea inferior a
una tensión de referencia predeterminada, el circuito de regulación
11 mantiene el interruptor electrónico 9 en posición abierta
(bloqueo en el caso de un transistor). El conductor C se carga pues,
por mediación del circuito de rectificación 7 y del diodo 10, a
partir de los transformadores de corriente. En cuanto la tensión
V_{3} alcanza la tensión de referencia, el circuito de regulación
11 cierra el interruptor electrónico 9 (conducción en el caso de un
transistor), cortocircuitando así la salida del circuito de
rectificación. El diodo 10 se bloquea entonces, impidiendo que el
conductor C continúe cargándose. La primera tensión de alimentación
V_{1} queda así regulada al valor de la tensión de referencia
predeterminada. Se obtiene entonces la segunda tensión de
alimentación V_{2} en los bornes del diodo Zener Zd.
En los disparadores conocidos, se escoge la
tensión de referencia de manera que asegure siempre un disparo
seguro de la bobina de disparo en caso de fallo. A título de
ejemplo, si la tensión requerida para un disparo fiable de la bobina
de disparo 4 es del orden de 18V, se fija 19V como valor de la
tensión de referencia.
El disparador según la invención representado en
la figura 3 se distingue del arriba descrito porque el circuito de
regulación 11 comprende una entrada suplementaria conectada a una
salida suplementaria del circuito electrónico de tratamiento 2 del
disparador. El circuito electrónico de tratamiento 2 provoca una
modificación de la tensión de referencia del circuito de regulación
11 de manera a que adopte un primer valor predeterminado durante un
período predeterminado, cuando se pone el disparador en la tensión o
cuando la corriente medida l es igual o superior a un umbral
predeterminado ls, inferior al umbral de disparo, y a un segundo
valor predeterminado, inferior al primero, tras dicho período
predeterminado.
El funcionamiento de un disparador según la
invención se explicitará más detalladamente en relación con las
figuras 4a, 4b y 5.
En el momento de la puesta en marcha, es decir,
cuando se pone el disparador en tensión, la tensión V_{1} en los
bornes del condensador C es nula. Estando el interruptor electrónico
9 abierto, el condensador comienza a cargarse. La tensión V_{1}
aumenta. Llega un momento t_{1} en que alcanza un valor
suficiente, por ejemplo 8V en la figura 4a, para alimentar los
circuitos electrónicos del disparador y especialmente el circuito
electrónico de tratamiento 2. Una señal de alimentación A (figura
4b), hasta ahora a 0, toma entonces el valor 1, iniciando una fase
F1 de puesta en marcha (figura 5) del microprocesador del circuito
electrónico de tratamiento. Éste entonces pone a cero, en una fase
F2, una magnitud \Deltat, tras lo cual fija, en una fase F3, el
valor de la tensión de referencia Vref en un primer valor. En el
modo de realización particular representado, este primer valor de la
tensión de referencia es de 19V. Bajo el control del circuito
electrónico de tratamiento 2, el circuito de regulación 11 usa este
primer valor de la tensión de referencia durante un período
predeterminado T, por ejemplo comprendido entre 10 milisegundos y
100 milisegundos.
Después el microprocesador verifica, en una etapa
F4, si ha terminado el período T (\Deltat = 1 s ?). Si es el caso
(salida Sí de F4), modifica entonces, en una etapa F5, el valor de
la tensión de referencia Vref, que toma un segundo valor, inferior
al primero. En el modo de realización particular representado, este
segundo valor de la tensión de referencia es de 10V. Bajo el control
del circuito electrónico de tratamiento 2, el circuito de regulación
11 usa este segundo valor de la tensión de referencia a partir de un
momento t_{2} (t_{2} = t_{1} + T). El condensador C se
descarga entonces hasta que la tensión en sus bornes alcance el
segundo valor de referencia. Este valor es escogido de manera que
resulte suficiente para asegurar una alimentación fiable de los
circuitos electrónicos del disparador, es decir, en el modo de
realización particular representado debe ser superior a 8V, y a la
vez inferior a la tensión requerida para asegurar una activación
fiable de la bobina de disparo. Si el período T no ha terminado
(salida No de F4), el microprocesador pasa a una etapa F6, en la que
incrementa la magnitud \Deltat (\Deltat = \Deltat + 1), antes
de hacer un bucle en la etapa F4.
Tras la etapa F5, en la que la tensión de
referencia ha pasado al segundo valor, el más bajo, el
microprocesador vigila (etapa F7) la eventual superación de un
umbral ls predeterminado, inferior al umbral de disparo, por parte
de la corriente l medida (l \geq ls ?). Mientras la corriente
medida se mantenga inferior a este umbral (salida No de F7), la
tensión de referencia no cambia y el microprocesador continúa su
vigilancia de la evolución de la corriente haciendo un bucle en la
etapa F7.
Si, en un momento t_{3}, la corriente medida
alcanza o supera el umbral ls (salida Sí de F7), el microprocesador
hace un bucle en la etapa F2. La tensión de referencia Vref retoma
entonces el primer valor, el más elevado, y el condensador C se
recarga hasta alcanzar este valor. La superación del umbral ls por
parte de la corriente indica que esta ha superado su valor normal y
constituye un indicio de la posibilidad de la inminente detección de
un fallo que debe conducir a un disparo. A título de ejemplo, siendo
ln la corriente nominal del disparador, el umbral ls puede ser igual
a 2 ln. Si durante el período T, que sigue al momento t_{3}, el
circuito electrónico de tratamiento 2 no detecta ningún fallo, la
tensión de referencia vuelve a pasar a su segundo valor tras este
período. Pero si, por el contrario, en efecto se detecta un fallo
durante este período, se envía entonces una señal de disparo D, en
el momento t_{4} de la figura 4b. La bobina de disparo 4,
correctamente alimentada por el condensador C, que acaba de
recargarse, provoca entonces la interrupción de la corriente en la
red a proteger. Entonces el circuito de alimentación 5 no es ya
alimentado por los sensores de corriente y el condensador C se
descarga. En un momento t_{5} la tensión en los bornes del
condensador resulta insuficiente para alimentar correctamente los
circuitos electrónicos del disparador (A = 0). Típicamente, el
microprocesador toma medidas de salvaguarda de ciertos datos durante
el período t_{4}-t_{5} que sigue al disparo.
En el modo de realización de la figura 5, los
valores específicos (19V y 10V) de la tensión de referencia son
fijados durante las etapas F3 y F5, siendo entonces estos valores
transmitidos al circuito de regulación 11. En una variante de
realización, los dos valores que puede tomar la tensión de
referencia Vref son predeterminados en el interior del circuito de
regulación y el microprocesador sólo transmite al circuito de
regulación una señal binaria representativa del valor que ha de
usarse.
La invención permite así reducir el tamaño, y por
lo tanto el coste, del condensador C de alimentación de la bobina de
disparo 4, asegurando a la par un funcionamiento fiable de ésta en
caso de fallo. Puesto que un disparo es un fenómeno relativamente
raro, el condensador sólo está plenamente cargado durante cortos
períodos, de 1s por ejemplo, durante los que es susceptible de
producirse un fallo, en este caso, cuando se pone el disparador en
la tensión y cuando la corriente medida alcanza un umbral ls
predeterminado. A título de ejemplo, un condensador de 22\muF con
una tensión máxima de 35V, puede sustituirse por un condensador de
22\muF con una tensión máxima de 25V. Puesto que la distancia
entre la tensión máxima del condensador y la tensión de uso pasa de
35V-19V, es decir 16V, a 25V-10V, es
decir 15V, la duración y la fiabilidad del condensador se mantienen
prácticamente, a pesar de la apreciable reducción de su tamaño y
coste. Y a la inversa, conservando el tamaño del condensador se
puede lograr un gran incremento de la duración y por lo tanto de la
fiabilidad del condensador.
La invención no se limita a los modos
particulares de realización arriba descritos. En especial, no se
limita a una alimentación conmutada del tipo que baja la tensión,
sino que se aplica igualmente de forma análoga al caso de una
alimentación conmutada del tipo que eleva la tensión.
Claims (5)
1. Disparador electrónico que comprende medios
(1, 6) de medición de la corriente conectados a un circuito
electrónico de tratamiento (2), destinado a realizar funciones de
protección y que compara la corriente medida con al menos un umbral
de disparo, y a un circuito de alimentación (5) que comprende un
condensador de alimentación (C) y medios (11) de regulación de la
tensión en los bornes del condensador en función de una tensión de
referencia (Vref) predeterminada, disparador caracterizado
porque el circuito electrónico de tratamiento (2) comprende medios
de comparación de la corriente medida (l) con un umbral
predeterminado (ls), inferior al umbral de disparo, y porque el
disparador comprende medios para fijar la tensión de referencia
(Vref) de los medios (11) de regulación en un primer valor
predeterminado durante un período predeterminado (T), cuando se pone
el disparador en tensión o cuando la corriente medida (l) es igual o
superior al umbral predeterminado (ls), y en un segundo valor
predeterminado, inferior al primero, tras dicho período
predeterminado.
2. Disparador según la reivindicación 1,
caracterizado porque el segundo valor de la tensión de
referencia (Vref) es inferior a la tensión requerida para activar
una bobina de disparo (4) del disparador.
3. Disparador según una de las reivindicaciones 1
y 2, caracterizado porque el circuito de regulación (11)
comprende una entrada conectada a una salida del circuito
electrónico de tratamiento (2).
4. Disparador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el período
predeterminado está comprendido entre 10 milisegundos y 100
milisegundos.
5. Disparador según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el circuito de
alimentación (5) es una alimentación conmutada.
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