ES2276859T3 - Dispositvo hibrido de conmutacion electrica. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de conmutación eléctrica comprendiendo un elemento de conmutación de semiconductor principal (10) que incluye una entrada de control (12) y una trayectoria de conducción de la corriente (11) la cual está conectada para activar una carga eléctrica (8) a través de un circuito de corriente entre un primer terminal de suministro de corriente alterna (4) y un segundo terminal de suministro de corriente alterna (5), elemento de conmutación de semiconductor principal (10) el cual es del tipo que deja de conducir cuando una corriente (iT) a través de la trayectoria de conducción de la corriente (11) en el mismo cae por debajo de un valor umbral y un elemento de conmutación de semiconductor auxiliar (15) que incluye una entrada de control (17) y una trayectoria de conducción de la corriente (16) la cual está conectada para controlar el elemento de conmutación de semiconductor principal (10), el elemento de conmutación de semiconductor auxiliar (15) es del tipo que deja de conducir cuandouna corriente a través de la trayectoria de conducción de la corriente (16) en el mismo cae por debajo de un valor umbral, el dispositivo de conmutación eléctrica adicionalmente comprendiendo un relé electromecánico que incluye un elemento de conmutación mecánico (2) para ser accionado por medio de una bobina eléctrica (1, 3) en el que el elemento de conmutación de semiconductor principal (10) con la trayectoria de conducción de la corriente (11) del mismo está conectado en paralelo con el elemento de conmutación mecánico (2) para activar una carga eléctrica (8) a través de un circuito de corriente entre el primer terminal de suministro de corriente alterna (4) y el segundo terminal de suministro de corriente alterna (5), caracterizado por un circuito divisor de la tensión (13), en el que el circuito divisor de la tensión (13) está conectado en serie con la trayectoria de conducción de la corriente (16) del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar (15) entre el primer terminal desuministro de corriente alterna (4) y el segundo terminal de suministro de corriente alterna (5) y en el que la entrada de control (12) del elemento de conmutación de semiconductor principal (10) está conectado a una rama del circuito divisor de la tensión (13).
Description
Dispositivo híbrido de conmutación
eléctrica.
La invención se refiere a un dispositivo de
conmutación eléctrica que comprende un elemento de conmutación de
semiconductor principal que incluye una entrada de control y una
trayectoria de conducción de la corriente la cual está conectada
para activar una carga eléctrica a través de un circuito de
corriente entre un primer terminal de suministro de corriente
alterna y un segundo terminal de suministro de corriente alterna,
elemento de conmutación de semiconductor principal el cual es del
tipo que deja de conducir cuando una corriente a través de la
trayectoria de conducción de la corriente en el mismo cae por debajo
de un valor umbral y un elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar que incluye una entrada de control y una trayectoria de
conducción de la corriente la cual está conectada para controlar el
elemento de conmutación de semiconductor principal, el elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar es del tipo que deja de
conducir cuando una corriente a través de la trayectoria de
conducción de la corriente en el mismo cae por debajo de un valor
umbral, el dispositivo de conmutación eléctrica adicionalmente
comprendiendo un relé electromecánico que incluye un elemento de
conmutación mecánico para ser accionado por medio de una bobina
eléctrica, en el que el elemento de conmutación de semiconductor
principal con la trayectoria de conducción de la corriente del mismo
está conectado en paralelo con el elemento de conmutación mecánico
para activar una carga eléctrica a través de un circuito de
corriente entre el primer terminal de suministro de corriente
alterna y el segundo terminal de suministro de corriente
alterna.
alterna.
Un dispositivo de este tipo se conoce a partir
de la patente americana US Nº 5,699,218. En este dispositivo
conocido, durante el funcionamiento, la trayectoria de conducción de
la corriente del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
se conecta a través de la carga, de tal forma que el funcionamiento
del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar y, por
consiguiente, el funcionamiento del dispositivo de conmutación
eléctrica es de tal forma que depende de las propiedades eléctricas
de la carga.
La patente americana US Nº 3,484,623 expone un
dispositivo del tipo mencionado antes, en el que, durante el
funcionamiento, la corriente de activación de la carga fluye
continuamente a través de la trayectoria de conducción de la
corriente del elemento de conmutación de semiconductor principal.
Para evitar que el elemento de conmutación de semiconductor se
deteriore, se debe dimensionar suficientemente "robusto". Esto
es, por lo menos igual que la corriente de la carga máxima de la
carga eléctrica que va a ser conmutada con el dispositivo de
conmutación.
Es un objeto de la invención proporcionar un
dispositivo de conmutación el cual es adecuado para conmutar
consumos de energía en redes eléctricas de suministro de baja
tensión con una protección inherente contra el deterioro para el
elemento de conmutación de semiconductor y con un circuito de
control incorporado relativamente simple de un número pequeño de
componentes.
La invención consiste en un dispositivo de
conmutación según la reivindicación 1 el cual está caracterizado
por un circuito divisor de la tensión, en el que el circuito divisor
de la tensión está conectado en serie con la trayectoria de
conducción de la corriente del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar entre el primer terminal de suministro de
corriente alterna y el segundo terminal de suministro de corriente
alterna y en el que la entrada de control del elemento de
conmutación de semiconductor principal está conectado a una rama
del circuito divisor de la tensión.
Un dispositivo de conmutación eléctrica de este
tipo también se denomina un dispositivo híbrido de conmutación
eléctrica. El término dispositivo híbrido de conmutación eléctrica
se refiere a la combinación de un elemento de conmutación mecánico
y un elemento de conmutación de semiconductor.
Por medio del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar de acuerdo con la invención para la
conmutación de conexión y desconexión del elemento de conmutación
de semiconductor principal, se puede evitar que el elemento de
conmutación del semiconductor principal se deteriore por la
corriente de la carga de una carga conectada en el caso inesperado
de un fallo del elemento de conmutación mecánico del relé cuando el
relé está siendo conectado.
El dispositivo de conmutación funciona de tal
modo que cuando se acciona el relé mecánico, el paralelo al
elemento de conmutación mecánico conectado al elemento de
conmutación de semiconductor es llevado simultáneamente a su estado
de conducción. Puesto que el elemento de conmutación de
semiconductor es más rápido en su estado de conducción que el
elemento de conmutación mecánico, la carga eléctrica que está siendo
conmutada por el dispositivo de conmutación se conecta más
rápidamente comparado con un relé electromecánico similar sin un
elemento de conmutación de semiconductor conectado en paralelo. En
otras palabras, el elemento de conmutación de semiconductor elimina
la influencia del retraso de cierre o de conexión del relé
electromecánico.
Colocando el elemento de conmutación de
semiconductor en su estado de conducción no sólo al conectarlo, sino
también al desconectarlo del relé mecánico, el deterioro de los
contactos del elemento de conmutación mecánico causado por la
formación de un arco y de chispas se reduce, lo cual afecta
adicionalmente a una significante reducción de la disipación de
energía del dispositivo de conmutación completo.
La invención proporciona un dispositivo de
conmutación híbrido el cual es adecuado para conmutar consumos de
energía en redes eléctricas de suministro de baja tensión con una
protección inherente contra el deterioro para el elemento de
conmutación de semiconductor en el caso de un elemento de
conmutación mecánico que no funciona o que conduce pobremente y con
un circuito de control incorporado relativamente simple de un número
pequeño de componentes.
Si el dispositivo de conmutación de acuerdo con
la invención se conecta a una tensión de corriente alterna, la
conmutación tiene lugar en cruces por cero de la tensión de
corriente alterna a través del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar, para llevar subsiguientemente al elemento de
conmutación de semiconductor principal a su estado de conducción.
Accionando simultáneamente el relé electromecánico el elemento de
conmutación mecánico, después del retraso del cierre o de conexión
del mismo, cerrará y asumirá la corriente a través de la
trayectoria de conducción de la corriente del elemento de
conmutación de semiconductor principal. Como resultado, la
corriente a través del elemento de conmutación de semiconductor
principal caerá por debajo del valor umbral en el cual el elemento
de conmutación de semiconductor principal deja de ser conductor. En
el caso de un fallo inesperado del elemento de conmutación
mecánico, la corriente a través del elemento de conmutación de
semiconductor principal caerá igualmente por debajo del valor umbral
en el siguiente cruce por cero después de que el elemento de
conmutación de semiconductor principal haya sido conectado, como
resultado de lo cual el elemento de conmutación de semiconductor
principal dejará de ser conductor. Disponiendo que la entrada de
control del elemento de conmutación de semiconductor principal deje
de ser accionada por el elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar a partir de ese momento, se para la corriente que fluye a
través de la carga. Por consiguiente, el elemento de conmutación de
semiconductor principal sólo está cargado durante medio periodo de
la tensión de corriente alterna, como resultado de lo cual se puede
desarrollar en su interior calor insuficiente para causar el
deterioro del elemento de conmutación de semiconductor
principal.
Cuando la corriente a través de una carga
eléctrica conectada se desconecta, el elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar se conectará otra vez en un cruce por cero de
la tensión de corriente alterna, como resultado de lo cual el
elemento de conmutación de semiconductor principal volverá a ser
conductor. Desconectando simultáneamente el relé electromecánico,
la corriente a través del elemento de conmutación mecánico, a la
abertura del mismo, será asumida por el elemento de conmutación de
semiconductor principal. La desconexión definitiva de la corriente
tendrá lugar entonces, cuando la corriente a través del elemento de
conmutación de semiconductor principal cae por debajo del valor
umbral en el cual el elemento de conmutación de semiconductor
principal deja de ser conductor. También en este caso se verá que el
elemento de conmutación de semiconductor principal será accionado
durante sólo una parte de medio periodo de la tensión de corriente
alterna.
Puesto que el elemento de conmutación de
semiconductor principal puede ser llevado dentro y fuera de su
estado de conducción de una manera controlada por medio del
circuito de acuerdo con la invención, dicho elemento de conmutación
de semiconductor no necesita ser dimensionado lo suficientemente
robusto como para soportar la corriente de carga máxima del
dispositivo de conmutación durante un periodo de tiempo más corto o
más largo. Se comprenderá que esto es ventajoso, tanto con respecto
al coste global del dispositivo de conmutación como con respecto al
volumen del circuito, lo cual lo hace bastante adecuado para hacerlo
en miniatura.
En relación con este aspecto de hacerlo en
miniatura, otra forma de realización del dispositivo de conmutación
de acuerdo con la invención tiene la entrada de control del elemento
de conmutación de semiconductor principal conectada a un circuito
divisor de la tensión, el cual está conectado en serie con la
trayectoria de conducción de la corriente del elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar. El circuito divisor de la
tensión se puede realizar fácilmente a partir de unas resistencias
primera y segunda conectadas en serie, a la unión de las cuales
está conectada la entrada de control del elemento de conmutación de
semiconductor principal.
La utilización de un relé biestable de acuerdo
con otra forma de realización de la invención hace rápidamente
posible combinar la conmutación del mismo con el control del
elemento de conmutación de semiconductor auxiliar, de forma que la
conexión y la desconexión del elemento de conmutación mecánico y el
elemento de conmutación de semiconductor principal que están
conectados en paralelo entre ellos se pueda realizar de una manera
sincronizada.
El relé biestable puede ser un tipo de relé
monopolar o bipolar. Los relés biestables monopolares tienen esta
característica de que conmutan independientemente de la polaridad de
la tensión de activación aplicada. Los relés biestables bipolares
conmutan a una o a la otra posición estable dependiendo de la
polaridad de la tensión de activación aplicada.
En la forma de realización preferida del
dispositivo de conmutación de acuerdo con la invención, la bobina
del relé electromecánico está conectada en serie con la trayectoria
de conducción de la corriente del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar. Esta forma de realización es adecuada para
controlar directamente relés electromecánicos con las denominadas
bobinas de tensión principales, esto es bobinas que pueden ser
conectadas directamente al sistema de suministro de baja tensión
eléctrica. Este circuito es de un diseño muy simple y por
consiguiente es adecuado para aplicaciones en las cuales sólo esté
disponible un poco de espacio para acomodar los elementos de
conmutación.
De acuerdo con todavía otra forma de realización
del dispositivo de conmutación de acuerdo con la invención, también
es posible, si se desea, utilizar un relé electromecánico
monoestable cuyo elemento de conmutación mecánico ocupa una
posición estable en el estado no conductor del mismo, en el que la
bobina del relé está conectada en serie con la trayectoria de
conducción de la corriente de un tercer elemento de conmutación de
semiconductor, tal como por ejemplo un transistor. Preferiblemente,
la entrada de control del transistor está conectada a la entrada de
control del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar con
fines de la conmutación, de forma que permiten un control
sincronizado tanto del elemento de conmutación de semiconductor
principal como del relé monoestable.
En un ciclo de conmutación para conectar y
desconectar una carga eléctrica por medio del dispositivo híbrido
de conmutación eléctrica de acuerdo con la invención, que comprende
un relé electromecánico biestable monopolar, en el que el elemento
de conmutación de semiconductor auxiliar es del tipo que deja de
conducir cuando una corriente a través de la trayectoria de
conducción de la corriente del mismo cae por debajo de un valor
umbral y en el que el dispositivo de conmutación está conectado a
tensión de corriente alterna, se suministra un primer impulso de
control a la entrada de control del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar en un primer cruce por cero de la tensión de
corriente alterna para llevar al elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar a su estado de conducción, después de lo
cual se suministra un segundo impulso a la entrada de control del
elemento de conmutación de semiconductor auxiliar en un segundo
cruce por cero seleccionado de la tensión de corriente alterna que
sigue a dicho primer cruce por cero para llevar al elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar otra vez a su estado de
conducción.
En todavía otro ciclo de conmutación para
controlar el dispositivo híbrido de conmutación eléctrica de acuerdo
con la invención para conectar y desconectar una carga eléctrica,
que comprende un relé electromecánico biestable bipolar, en el que
el elemento de conmutación de semiconductor auxiliar es del tipo que
deja de conducir cuando una corriente a través de la trayectoria de
conducción de corriente del mismo cae por debajo de un valor umbral
y en el que el dispositivo de conmutación está conectado a tensión
de corriente alterna, subsiguientemente a un primer cruce por cero
de la tensión de corriente alterna, con lo que dicha tensión de
corriente alterna asume una primera polaridad previamente
determinada, se suministra un primer impulso de control a la entrada
de control del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
para llevar al elemento de conmutación de semiconductor auxiliar a
su estado de conducción, después de lo cual en un segundo cruce por
cero seleccionado de la tensión de corriente alterna que sigue a
dicho primer cruce por cero, con lo que dicha tensión de corriente
alterna asume una segunda polaridad opuesta a dicha primera
polaridad, se suministra un segundo impulso de control a la entrada
de control del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar de
forma que causa que el elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar sea conductor otra vez.
Los relés electromecánicos biestables bipolares
tienen esta ventaja de que la posición de conmutación estable de
los mismos está determinada por la polaridad que asume la tensión de
corriente alterna aplicada en el momento de la aplicación de un
impulso de control. Esto es, la aplicación de un impulso de control
seguido, por ejemplo, por una polaridad positiva de la tensión de
corriente alterna todas las veces conducirá a que el relé
electromecánico se conecte, mientras el suministro de un impulso de
control en respuesta al cual la tensión de corriente alterna asume
una polaridad negativa conducirá siempre a que el relé
electromecánico se desconecte.
Como resultado del corto período de
funcionamiento de la bobina del relé, las resistencias conectadas en
serie con la bobina del relé que se pueden utilizar se calentarían
mucho, lo que hace posible utilizar resistencias de capacidad
relativamente baja que tengan dimensiones físicas pequeñas.
Adicionalmente, esto hace posible utilizar bobinas de relé de baja
tensión que comprenden una resistencia en serie, porque la corriente
de activación del relé sólo pasará a través de dicha resistencia
durante un breve período de tiempo, de forma que dicha resistencia
no necesitará tener una gran capacidad o, en otras palabras, puede
ser de tamaño pequeño. Cuando se utiliza un divisor de
resistencia-tensión conectado en serie con el
elemento de conmutación de semiconductor auxiliar, se pueden
utilizar resistencias de baja capacidad que tengan dimensiones
físicas pequeñas, a la vista del relativamente corto tiempo de
activación del elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar.
Todavía en otro ciclo de conmutación para
controlar el dispositivo híbrido de conmutación eléctrica de acuerdo
con la invención para la conexión y la desconexión de una carga
eléctrica, en el que el elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar es del tipo que deja de conducir cuando una corriente a
través de la trayectoria de conducción de corriente del mismo cae
por debajo de un valor umbral y el relé electromecánico es un relé
monoestable cuyo circuito de control está conectado a tensión de
corriente continua y en el que el resto del dispositivo de
conmutación está conectado a tensión de corriente alterna, comprende
en un primer cruce por cero de la tensión de corriente alterna el
suministro de un primer impulso de control a la entrada de control
del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar para llevar al
elemento al estado de conducción, en el que la bobina del relé
electromecánico es activada simultáneamente a través del circuito de
control para llevar al elemento de conmutación mecánica del mismo a
su estado de conducción y el suministro de un segundo impulso de
control a la entrada de control del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar en un segundo cruce por cero de la tensión
de corriente alterna que sigue a dicho primer cruce por cero con el
fin de llevar al elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
a su estado de conducción, en el que la activación de la bobina del
relé electromecánico se para al mismo tiempo a través del circuito
de control con el propósito de llevar al elemento de conmutación
mecánica del mismo a su estado no conductor estable.
Esta forma de controlar el dispositivo de
conmutación de acuerdo con la invención tiene un efecto triple. En
primer lugar, la influencia del retraso de conexión del relé
mecánico en la conexión de una carga eléctrica conectada se reduce
significativamente teniendo en cuenta el hecho de que el elemento de
conmutación de semiconductor principal alcanza su estado de
conducción casi inmediatamente después del primer impulso de
control, como resultado de lo cual se activa la carga eléctrica
conectada, en el cual la aparición del efecto denominado
"corriente de irrupción" se evita eficazmente haciendo que
dicha conmutación tenga lugar en un cruce por cero de la tensión de
corriente alterna.
En segundo lugar, puesto que el elemento de
conmutación de semiconductor principal deja de conducir otra vez en
el siguiente cruce por cero de la tensión de corriente alterna, es
decir, en el caso de por ejemplo, 50 hertzios de tensión de
corriente alterna después de 10 mseg, se evita eficazmente que el
elemento de conmutación de semiconductor principal se deteriore por
la corriente de carga de una carga conectada en el caso inesperado
de que el elemento de conmutación mecánico falle al ser
conectado.
En tercer lugar, debido al hecho de que el
elemento de conmutación de semiconductor principal se desconecta
relativamente rápidamente, una capa de óxido que pueda estar
presente en los contactos de conmutación del elemento de
conmutación mecánico se quemará antes de que el elemento de
conmutación mecánico haya cerrado definitivamente la trayectoria de
corriente a la carga. De este modo, se evitan eficazmente las
desventajas anteriormente mencionadas de la técnica anterior con
respecto a contactos de conmutación mecánica pobremente o
insuficientemente conductores.
Puesto que el relé electromecánico está
controlado en sincronía con el elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar, el proceso de desconexión tendrá lugar de
forma análoga al proceso de conexión anteriormente descrito, en el
cual se evita la aparición de un arco o de chispas cuando se
desconecta el elemento de conmutación mecánica teniendo en cuenta
el hecho de que la conmutación tiene lugar en un cruce por cero.
Puesto que el elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar deja de conducir en el siguiente cruce por
cero de la tensión de corriente alterna, como resultado de lo cual
el control del elemento de conmutación de semiconductor principal
desaparece, éste último dejará de conducir otra vez en el siguiente
cruce por cero, esto es, cuando la corriente a través del elemento
de conmutación de semiconductor principal cae por debajo del valor
umbral en el cual el elemento de conmutación de semiconductor
principal deja de conducir. Esto es, una tensión de inducción a
través del elemento de conmutación de semiconductor principal se
suprime eficazmente después de como mínimo 10 mseg y como máximo 20
mseg ya en el caso de una tensión de corriente alterna de 50
hertzios, por ejemplo, porque el elemento de conmutación de
semiconductor principal asume la corriente de carga durante la
interrupción repentina de la corriente del elemento de conmutación
mecánica, hasta que la corriente de la carga cae por debajo del
valor umbral del elemento de conmutación de semiconductor
principal.
Puesto que el dispositivo híbrido de conmutación
eléctrica de acuerdo con la invención sólo requiere un pequeño
número de componentes simples, los cuales en modo alguno necesitan
ser dimensionados para soportar corrientes relativamente grandes,
el dispositivo de conmutación de acuerdo con la invención es
particularmente adecuado para aplicaciones en las que la
miniaturización, fiabilidad y seguridad sean de la mayor
importancia.
Por consiguiente, la invención proporciona un
dispositivo de conexión eléctrica para conectar de forma que se
puede desconectar una carga eléctrica, que comprende un dispositivo
de conmutación híbrido como se ha establecido antes, el cual está
conectado de tal forma que el elemento de conmutación mecánica está
conectado en serie con una carga eléctrica conectada. En
particular, la invención comprende un dispositivo de conexión
eléctrica en forma del denominado soporte de pared, en particular
un soporte de pared para utilizarlo en redes eléctricas, tales como
sistemas de suministro de baja tensión para aparatos
electrodomésticos y similares.
No activando el relé electromecánico durante la
conmutación del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar y
el elemento de conmutación de semiconductor principal, es decir
manteniendo el elemento de conmutación eléctrica del mismo
desconectado, en estado no conductor, el dispositivo de conmutación
de acuerdo con la invención también se puede utilizar para variar
la cantidad de energía eléctrica que es suministrada a una carga
eléctrica conectada. Por ejemplo, cuando el dispositivo de
conmutación se utiliza como un reóstato para un elemento de
iluminación conectado.
Este dispositivo de conmutación eléctrica se
puede utilizar entre otras cosas en un dispositivo de conexión
eléctrica para conectar de forma que se puede desconectar una carga
eléctrica, con el fin de controlar la cantidad de energía eléctrica
que se suministra al mismo.
Además de ser adecuado para cargas ómhicas, el
dispositivo híbrido de conmutación eléctrica de acuerdo con la
invención también es adecuado para la conexión y desconexión de
cargas capacitivas así como inductivas.
La invención se explicará con más detalle más
adelante en este documento por medio de una forma de realización
preferida.
La figura 1 muestra un diagrama del circuito
eléctrico de una forma de realización del dispositivo híbrido de
conmutación eléctrica de acuerdo con la invención.
Las figuras 2-4 muestran formas
de onda de la señal para ilustrar un ciclo de conexión y desconexión
para controlar una carga eléctrica conectada al dispositivo de
conmutación de acuerdo con la figura 1.
Aunque la invención se ilustra por medio de una
forma de realización preferida aquí más adelante, debe entenderse
que son posibles adiciones y alteraciones a la misma sin por ello
salirse del principio inventivo que subyace en la presente
invención.
El número 1 indica la bobina eléctrica de un
relé monoestable electromecánico que comprende un elemento de
conmutación mecánico 2. El elemento de conmutación mecánico 2
comprende una posición estable, esto es la posición del elemento de
conmutación 2 en el estado no conductor, es decir el estado
desconectado del mismo. El elemento de conmutación 2 es llevado a
su estado de conducción, es decir conectado, activando la bobina 1.
En el estado conectado del elemento de conmutación 2, se cierra un
circuito de corriente desde un primer terminal de suministro 4
hasta un segundo terminal de suministro 5, a través de terminales de
carga intermedios 6 y 7 y una carga 8 conectada entre dichos
terminales de carga, la cual se representa en forma de un elemento
de iluminación en el diagrama a título de ejemplo. Aquellos
expertos en la técnica apreciarán que se puede conectar cualquier
carga entre los terminales de carga 6 y 7.
Un elemento de conmutación de semiconductor
primero o principal 10 que comprende una trayectoria de conducción
de la corriente 11 está conectado entre el primer terminal de
suministro 4 y el terminal de carga 6. La trayectoria de conducción
de la corriente 11 del elemento de conmutación de semiconductor
principal 10 está por lo tanto efectivamente conectado en paralelo
con el elemento de conmutación
2.
2.
El elemento de conmutación de semiconductor
principal 10 comprende una entrada de control 12 la cual está
conectada a la rama central 14 de un circuito divisor de la tensión
13. En la forma de realización ilustrada, el circuito divisor de la
tensión 13 consiste en un circuito en serie que contiene una primera
resistencia R1 y una segunda resistencia R2.
De acuerdo con la invención, en serie con el
circuito divisor de la tensión 13 un elemento de conmutación de
semiconductor segundo o auxiliar 15 está conectado mediante su
trayectoria de conducción de la corriente 16. En la forma de
realización ilustrada, la trayectoria de conducción de la corriente
16 del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar 15 está
conectada entre el circuito divisor de tensión 13 y el segundo
terminal de suministro 5. El elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar 15 incluye adicionalmente una entrada de
control 17.
En la forma de realización ilustrada, la entrada
de control 17 del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
15 está conectada a un primer terminal de entrada de control 18 del
dispositivo de conmutación a través de una resistencia R3. Un
segundo terminal de entrada de control 19 del dispositivo de
conmutación está conectado al segundo terminal de suministro 5.
Un circuito de control 20 está provisto para
activar la bobina 1 del relé electromecánico monoestable, circuito
el cual comprende un tercer elemento de conmutación de semiconductor
21. En la forma de realización ilustrada, el tercer elemento de
conmutación de semiconductor 21 consiste en un transistor NPN, en la
trayectoria de conducción de corriente principal a la cual está
conectada la bobina 1. La entrada de control del transistor 21 está
conectada a un terminal de entrada 24 a través de una resistencia
R4. La bobina 1 y la trayectoria de conducción de corriente
principal del transistor 21 están conectadas entre los terminales de
suministro 22 y 23 con el propósito de aplicar una tensión continúa
V para activar la bobina 1. Aquellos expertos en la técnica sabrán
que el transistor 21 puede ser llevado a su estado de conducción
presentando una tensión positiva U_{r} entre el terminal de
entrada 24 y el terminal de suministro 23 de circuito de control
20.
Los elementos primero y segundo de conmutación
de semiconductor 10, 15 preferiblemente son en forma de triac, pero
cada elemento de conmutación de semiconductor también se puede
intercambiar por dos tiristores conectados en antiparalelo, cuyas
entradas de control están interconectadas. El funcionamiento y
características adicionales de un triac o un tiristor se supone que
son conocidas por aquellos expertos en la técnica y no requieren una
explicación adicional.
El funcionamiento del circuito como se describe
y se representa se ilustrará en este documento más adelante sobre
la base de las formas de onda de las señales gráficas como se
representa en la figura 2. Se indica que la forma de onda de la
señal en la figura 2 es meramente ilustrativa y de naturaleza
teórica. Por esta razón, los valores exactos de las amplitudes y de
los tiempos de conmutación no están incluidos en las figuras.
U_{n} representa una señal de tensión de
corriente alterna en los terminales de suministro primero y segundo
4 y 5 la cual es sinuosoidal en el momento t, por ejemplo a una
tensión de corriente alterna de 230 V provista de una frecuencia de
50 hertzios, como es normal en los sistemas de suministro de baja
tensión eléctrica para aparatos electrodomésticos y similares. En
el caso de una frecuencia supuesta a 50 hertzios, el tiempo del
período T de la tensión de corriente alterna sinusoidal U_{n} es
20 mseg.
U_{1} representa una señal de disparo
suministrada en los terminales de entrada de control 18, 19 que
comprende un primer impulso de disparo positivo 30 (en relación con
el segundo terminal de suministro 5), el cual empieza con un primer
cruce por cero 25 de la tensión de corriente alterna U_{n}.
La señal de disparo U_{1} adicionalmente
comprende un segundo impulso de control positivo 31, el cual
coincide con un segundo cruce por cero seleccionado 26 de la
tensión de corriente alterna U_{n} que sigue al primer cruce por
cero, todo esto como se ilustra en la figura 2. El funcionamiento
del circuito de acuerdo con la invención es como sigue.
Una señal de control U_{r}, indicada mediante
el número 32, es aplicada al terminal de entrada 24 del circuito de
control 20 junto con el impulso de disparo 30. La señal de control
32 lleva al transistor 21 a su estado de conducción, como resultado
de lo cual fluirá más corriente a través de la bobina 1 y el
elemento de conmutación mecánico 2 será conectado después de un
cierto retraso de conexión o cierre t_{i}. Esto resulta en el
flujo de una corriente i_{s}, como se indica en la figura 1.
El primer impulso de disparo 30 lleva al
elemento de conducción de semiconductor auxiliar 15 a su estado de
conducción. La conducción del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar 15 estará acompañada por un flujo de
corriente a través del circuito divisor de la tensión 13, como
resultado de lo cual la entrada de control 12 del elemento de
conmutación de semiconductor principal 10 será activada y el
elemento de conmutación de semiconductor principal será llevado
igualmente a su estado de conducción. Una corriente i_{T} fluirá
hacia la carga 9 conectada al punto de conexión del terminal 7 a
través de la trayectoria de conducción de la corriente 11 del
elemento de conmutación de semiconductor principal 10.
Puesto que el elemento de conmutación de
semiconductor principal 10 es llevado a su estado de conducción
prácticamente simultáneamente con la aplicación del primer impulso
de disparo 30 en el circuito de acuerdo con la invención, la
corriente i_{8} también empezará a fluir prácticamente
directamente a la aplicación del primer impulso de disparo 30. Como
resultado, el retraso de conexión del dispositivo de conmutación
globalmente se elimina prácticamente.
Cuando el elemento de conmutación 2 alcanza su
estado de conducción, esto es, en el momento en que una corriente
i_{s} empieza a fluir, la corriente a través del elemento de
conmutación de semiconductor principal 10 caerá por debajo del
valor umbral y el elemento de conmutación de semiconductor principal
10 dejará de conducir. Todo esto como se ilustra en la figura 2. La
corriente de carga i_{B} fluirá completamente a través del
elemento de conmutación 2 del relé electromecánico en esa
situación.
En la figura 2 se ha supuesto que el tiempo de
retraso de cierre o conexión t_{i} del relé electromecánico
supone menos de la mitad del período T de la tensión de corriente
alterna U_{n} aplicada. Como resultado, no se requiere un impulso
de disparo adicional en el cruce por cero 27 de la tensión de
corriente alterna U_{n} que sigue directamente al cruce por cero
25. Éste generalmente será el caso de una tensión de corriente
alterna U_{n} que tenga una frecuencia de 50 hertzios. Si el
tiempo de retraso de conexión o cierre t_{i} del relé
electromecánico supone más de la mitad del período T será evidente
que el elemento de conmutación de semiconductor principal 10 debe
estar en su estado de conducción durante un medio período siguiente
o medios períodos siguientes.
Puesto que el tiempo de retraso natural de un
relé es conocido, el impulso de disparo para el elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar se puede retrasar en
aproximadamente 10 mseg antes de que el elemento de conmutación
mecánico realmente se cierre. Dependiendo de la variación de dicho
tiempo de retraso, se pueden aplicar uno o más impulsos de
disparo.
El procedimiento para la desconexión de la
corriente i_{B} a través de la carga 8 es como sigue.
En un cruce por cero adicional que se vaya a
seleccionar, por ejemplo el cruce por cero 26 que sigue a un número
aleatorio de períodos completos o medios períodos de la tensión de
corriente alterna U_{n}, un impulso de disparo U_{i}, indicado
como el impulso de disparo 31 en la figura, se suministra de nuevo a
la entrada de control 17 del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar 15. El impulso de disparo 31, en combinación
con la desconexión de la señal de control U_{r} 32, causará que se
interrumpa la activación de la bobina 1.
El impulso de disparo 31 causará que el elemento
de conmutación de semiconductor principal 10 conduzca de la manera
como se ha descrito en lo anterior con referencia al impulso de
disparo 30. Como resultado del paro de la activación de la bobina
1, el elemento de conmutación 2 del relé electromecánico será
llevado al estado de desconexión después de un cierto retraso de
desconexión o pérdida t_{0}, como resultado de lo cual la
corriente i_{s} tenderá a cero. Puesto que el elemento de
conmutación de semiconductor principal 10 ha sido llevado a su
estado de conducción, la corriente i_{B} a través de la carga 8
será asumida por el elemento de conmutación de semiconductor
principal 10, esto es i_{T} = i_{B}. Esto está indicado mediante
el número 33 en la figura 2. Puesto que el elemento de conmutación
de semiconductor principal 10 es de un tipo que deja de conducir
cuando la corriente i_{T} cae por debajo del un valor umbral, la
cual se denomina también corriente fría en el caso de un triac o de
un tiristor, el elemento de conmutación de semiconductor principal
10 dejará de conducir en el primer cruce por cero 28 de la tensión
de corriente alterna U_{n}, como resultado de lo cual también
dejará de fluir corriente i_{B} a través de la carga 8. Puesto que
el elemento de conmutación de semiconductor principal 15 deja de
ser accionado a una salida total, la carga 8 es efectivamente
desconectada.
En este ejemplo se ha supuesto que la carga 8 es
una carga óhmica. Sin embargo, esto no es necesario. El circuito de
acuerdo con la invención también es adecuado para desconectar cargas
capacitivas o inductivas 8, en las que la corriente a través de la
carga se desconecta siempre en un cruce por cero. En la descripción
anterior se ha supuesto que el tiempo de retraso de desconexión o
pérdida t_{0} del relé electromecánico es otra vez inferior a
medio período de la tensión de corriente alterna conectada U_{n}.
Si éste no es el caso, la corriente i_{T} a través del elemento
de conmutación de semiconductor principal 10 se debe mantener
durante uno o más de los siguientes medios períodos presentando
cada vez un impulso de disparo U_{i} en la entrada de control 17
del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar 15.
También en este caso se aplica que, debido al
retraso del relé, el impulso de disparo para el elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar se puede retrasar, siendo
aplicados uno o más impulsos de disparo dependiendo de la variación
del retraso.
Puesto que el elemento de conmutación mecánico 2
asume la corriente del elemento de conmutación de semiconductor
principal 10 en la conexión y puesto que el elemento de conmutación
de semiconductor principal 10 asume la corriente a través del
elemento de conmutación mecánico 2 en la desconexión, no existirá
arco ni chispas en el elemento de conmutación mecánico 2, lo cual
tiene un efecto positivo en la vida de los contactos de conmutación
del mismo.
Puesto que el elemento de conmutación de
semiconductor principal 10 ya está desconectado después del primer
medio periodo de la señal de tensión de corriente alterna 25, una
capa de óxido que pueda aparecer sobre los contactos de conmutación
del elemento de conmutación mecánico 2 será "quemada"
automáticamente en el momento del funcionamiento de dicho elemento
de conmutación mecánico 2. Como resultado, los contactos
permanecerán en una condición de conducción óptima.
En lugar de estar provisto de un relé
electromecánico monoestable, el dispositivo de conmutación de
acuerdo con la invención también puede estar ventajosamente
provisto de un relé electromecánico biestable que comprende un
elemento de conmutación que incluye una posición de desconexión
estable y una posición de conexión estable.
En la figura 1, en líneas discontinuas se
ilustra una forma de realización preferida del dispositivo de
conmutación que comprende un relé biestable. La bobina 3 del relé
biestable está conectada en serie con la trayectoria de conducción
de corriente 16 del elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar 15 a través de una resistencia R5. Todo esto está
dispuesto de tal forma que cuando el elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar 15 alcanza su estado de conducción, la
corriente puede fluir a través de la bobina 3, como resultado de lo
cual el elemento de conmutación 2 del relé biestable será conmutado
a otra posición.
Aquellos expertos en la materia observarán que
la bobina 3 del relé biestable también se puede conectar a través
de un circuito intermedio, por ejemplo todavía otro elemento de
comunicación de semiconductor, el cual está controlado a través del
elemento de conmutación de semiconductor auxiliar 15.
La figura 3 representa gráficamente un ciclo de
conmutación para un relé denominado biestable monopolar. Esto es,
un relé biestable cuyo elemento de conmutación 2 cambia a otra
posición sin tener en cuenta la polaridad de la corriente que fluye
a través de la bobina 3.
Llevando al elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar 15 a su estado de conducción por medio de un
primer impulso de disparo U_{1} 35, no sólo empezará a fluir la
corriente i_{T}, sino que al mismo tiempo se activará también la
bobina 3 del relé biestable. Después del tiempo de retraso de
conexión o cierre t_{i} del mismo, el elemento de conmutación 2
será conectado, como resultado de lo cual la corriente i_{T} será
asumida por el elemento de conmutación de semiconductor principal
10. En la figura 3 se ha supuesto que el primer impulso de disparo
35 se inicia en un cruce por cero 25 de la tensión de corriente
alterna U_{n}.
La corriente i_{B} a través de la carga 8 se
puede desconectar otra vez presentando un segundo impulso de
disparo U_{1} 36 en un cruce por cero adicional seleccionado 26 a
continuación del cruce por cero 25. Como resultado, el elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar 15 es llevado otra vez a su
estado de conducción y la corriente empieza a fluir a través de la
bobina 3 del relé biestable. Como consecuencia, el elemento de
conmutación 2 será conmutado a su posición de desconexión estable,
aunque después del lapso del retraso de desconexión o pérdida
t_{0} del mismo. También en este caso se obtiene que, en el
momento de la interrupción del elemento de conmutación 2, la
corriente i_{s} será asumida por el elemento de conmutación de
semiconductor principal 10, el cual está en su estado de
conducción, como se indica en 37. El elemento de conmutación de
semiconductor principal 10 dejará de conducir otra vez en el
siguiente cruce por cero 29 de la tensión de corriente alterna
U_{n}, porque la corriente i_{T} cae por debajo de su valor
umbral. También en este caso, se ha supuesto que la carga 8 es una
carga óhmica, sin que ocurra un desplazamiento de fase entre la
tensión y la corriente de la misma.
Puesto que en la figura 3 se ha supuesto que el
relé biestable es un relé monopolar, el segundo impulso de disparo
36 se puede iniciar en un cruce por cero, después de lo cual sigue
un medio período positivo o negativo de la tensión de corriente
alterna U_{n}.
La figura 4 ilustra gráficamente un ciclo de
conmutación que ocurre cuando el relé biestable es un relé del tipo
denominado bipolar. Un relé electromecánico biestable bipolar tiene
la característica de que el elemento de conmutación 2 del mismo
sólo cambia a otra posición cuando la corriente a través de la
bobina 3 del relé fluye en una dirección específica. En la figura 4
se ha supuesto que el elemento de conmutación 2 se conecta durante
un medio período positivo de la tensión de corriente alterna U_{n}
y que el elemento de conmutación 2 se desconecta con un medio
período negativo de la tensión de corriente alterna U_{n}.
El funcionamiento del circuito que comprende un
relé bipolar biestable de hecho es idéntico al funcionamiento del
relé biestable monopolar como se representa en la figura 3, con la
condición de que la desconexión, es decir, el suministro de un
segundo impulso de disparo 39 a la entrada de control 17 del
elemento de conmutación de semiconductor auxiliar 15, tenga lugar
en un cruce por cero 26, después de lo cual sigue un medio período
negativo de la tensión de corriente alterna U_{n}.
La ventaja de utilizar un relé bipolar biestable
es que el estado estable del elemento de conmutación mecánico 2 es
conocido implícitamente porque presenta adecuadamente un impulso de
control de una polaridad específica. Esto es, en el ejemplo se ha
supuesto que un impulso de disparo 38 durante un medio período
positivo de la tensión de corriente alterna U_{n} causa que el
elemento de conmutación 2 se conecte, mientras que un impulso de
disparo 39 durante un medio período negativo de la tensión de
corriente alterna U_{n} causará siempre que el elemento de
conmutación 2 se desconecte. En otras palabras, no es necesario
conocer o detectar la historia, o el estado de conmutación actual
del elemento de conmutación 2 para llevar al elemento de conmutación
2 a un estado estable específico.
Como resultado del tiempo relativamente corto
durante el cual fluye la corriente a través de la bobina del relé
biestable 3, la resistencia R5 que está conectada en serie con el
mismo se puede diseñar como un conjunto de capacidad relativamente
baja, porque dicha resistencia difícilmente se calentará. Esto hace
posible mantener las dimensiones físicas de la resistencia R5
relativamente pequeñas. Esto se aplica también a las resistencias
R1 y R2 del divisor de la tensión 13, tanto cuando se utilizan con
un relé biestable como cuando se utilizan con un relé
monoestable.
Puesto que el circuito de acuerdo con la
invención sólo requiere unos pocos componentes, los cuales en modo
alguno necesitan tener una capacidad elevada, teniendo en cuenta el
procedimiento que se utiliza para controlar el circuito, este
circuito es particularmente adecuado para fines de miniaturización,
como resultado de lo cual puede ser utilizado en dispositivos de
conexión eléctrica para una conexión que se puede desconectar de
una carga eléctrica, tal como por ejemplo un soporte de pared para
utilizarlo, por ejemplo, en sistemas de electricidad para uso
doméstico, esto es, utilizando una tensión normal de 230 voltios de
corriente alterna.
Aunque la invención ha sido explicada por medio
de una forma de realización preferida del circuito en lo que se ha
anteriormente, aquellos expertos en la materia comprenderán que son
posibles adiciones y modificaciones a la misma sin salirse del
concepto inventivo que subyace en la invención como se define en las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Dispositivo de conmutación eléctrica
comprendiendo un elemento de conmutación de semiconductor principal
(10) que incluye una entrada de control (12) y una trayectoria de
conducción de la corriente (11) la cual está conectada para activar
una carga eléctrica (8) a través de un circuito de corriente entre
un primer terminal de suministro de corriente alterna (4) y un
segundo terminal de suministro de corriente alterna (5), elemento
de conmutación de semiconductor principal (10) el cual es del tipo
que deja de conducir cuando una corriente (i_{T}) a través de la
trayectoria de conducción de la corriente (11) en el mismo cae por
debajo de un valor umbral y un elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar (15) que incluye una entrada de control (17)
y una trayectoria de conducción de la corriente (16) la cual está
conectada para controlar el elemento de conmutación de
semiconductor principal (10), el elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar (15) es del tipo que deja de conducir cuando
una corriente a través de la trayectoria de conducción de la
corriente (16) en el mismo cae por debajo de un valor umbral, el
dispositivo de conmutación eléctrica adicionalmente comprendiendo
un relé electromecánico que incluye un elemento de conmutación
mecánico (2) para ser accionado por medio de una bobina eléctrica
(1, 3) en el que el elemento de conmutación de semiconductor
principal (10) con la trayectoria de conducción de la corriente
(11) del mismo está conectado en paralelo con el elemento de
conmutación mecánico (2) para activar una carga eléctrica (8) a
través de un circuito de corriente entre el primer terminal de
suministro de corriente alterna (4) y el segundo terminal de
suministro de corriente alterna (5), caracterizado por un
circuito divisor de la tensión (13), en el que el circuito divisor
de la tensión (13) está conectado en serie con la trayectoria de
conducción de la corriente (16) del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar (15) entre el primer terminal de suministro
de corriente alterna (4) y el segundo terminal de suministro de
corriente alterna (5) y en el que la entrada de control (12) del
elemento de conmutación de semiconductor principal (10) está
conectado a una rama del circuito divisor de la tensión (13).
2. Dispositivo de conmutación eléctrica según la
reivindicación 1 caracterizado porque el circuito divisor de
la tensión (13) está conectado en un extremo al primer terminal de
suministro de corriente alterna (4) y en el otro extremo a la
trayectoria de conducción de la corriente (16) del elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar (15).
3. Dispositivo de conmutación eléctrica según la
reivindicación 1 o 2 caracterizado porque el circuito divisor
de la tensión (13) está compuesto por unas resistencias primera y
segunda conectadas en serie (R1, R2) en la unión en la cual está
conectada a la entrada de control (12) del elemento de conmutación
de semiconductor principal (10).
4. Dispositivo de conmutación eléctrica según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque el relé electromecánico es un relé biestable con una primera
y una segunda posición de conmutación del elemento de conmutación
mecánico (2), en el que la bobina (3) del relé está conectada para
la activación de la misma a través de la trayectoria de conducción
de la corriente (16) del elemento de
conmutación de semiconductor auxiliar (15).
conmutación de semiconductor auxiliar (15).
5. Dispositivo de conmutación eléctrica según la
reivindicación 4 caracterizado porque la bobina (3) del relé
electromecánico está conectada en serie con la trayectoria de
conducción de la corriente (16) del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar (15).
6. Dispositivo de conmutación eléctrica según la
reivindicación 1, 2 o 3 caracterizado porque el relé
electromecánico es un relé monoestable cuyo elemento de conmutación
mecánico (2) ocupa una posición estable en el estado no conductor
del mismo y con un circuito de control (20) para activar la bobina
del relé (1).
7. Dispositivo de conmutación eléctrica según la
reivindicación 6 caracterizado porque el circuito de control
(20) comprende un tercer elemento de conmutación de semiconductor
(21) con una entrada de control y una trayectoria de conducción de
la corriente conectada para la activación de la bobina del relé
(1).
8. Dispositivo de conmutación eléctrica según la
reivindicación 7 caracterizado porque dicho tercer elemento
de conmutación de semiconductor (21) es un transistor.
9. Dispositivo de conmutación eléctrica según la
reivindicación 7 u 8 caracterizado porque la entrada de
control (17) del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
(15) y la entrada de control del tercer elemento de conmutación de
semiconductor (21) están funcionalmente conectadas.
10. Dispositivo de conmutación eléctrica según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado
porque el elemento de conmutación de semiconductor principal (10) y
el elemento de conmutación de semiconductor auxiliar (15) están
realizados en forma de un triac o tiristores conectados
antiparalelos.
11. Dispositivo de conexión eléctrica para
conectar de forma que se puede desconectar una carga eléctrica (8)
comprendiendo un dispositivo de conmutación eléctrica según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el cual está
conectado de tal forma que durante la utilización del elemento de
conmutación mecánico (2) forma una cadena en serie con una carga
eléctrica conectada (8).
12. Dispositivo de conexión eléctrica según la
reivindicación 11 en forma de un soporte de pared, en particular un
soporte de pared para utilizarlo en redes eléctricas.
13. Procedimiento para controlar un dispositivo
de conmutación eléctrica según una o más de las reivindicaciones
1-12, en dependencia de la reivindicación 4, en el
que el dispositivo de conmutación está conectado a una tensión de
corriente alterna (U_{n}), caracterizado porque el
dispositivo de conmutación comprende un relé electromecánico
biestable bipolar, en el que el ciclo de conmutación para conectar y
desconectar una carga eléctrica (8) sucesivamente comprende, en un
primer cruce por cero (25) de la tensión de corriente alterna
(U_{n}), el suministro de un primer impulso de control (35) a la
entrada de control (17) del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar (15) para llevar al elemento de conmutación
de semiconductor auxiliar (15) a su estado de conducción y en un
segundo cruce por cero seleccionado (26) de la tensión de corriente
alterna (U_{n}) que sigue a dicho primer cruce por cero, el
suministro de un segundo impulso de control (36) a la entrada de
control (17) del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
(15) para llevar al elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar (15) otra vez a su estado de conducción.
14. Procedimiento para controlar un dispositivo
de conmutación eléctrica según una o más de las reivindicaciones
1-12, en dependencia de la reivindicación 4, en el
que el dispositivo de conmutación está conectado a una tensión de
corriente alterna (U_{n}), caracterizado porque el
dispositivo de conmutación comprende un relé electromecánico
monopolar o biestable bipolar, en el que el ciclo de conmutación
para conectar y desconectar una carga eléctrica (8) sucesivamente
comprende, en un primer cruce por cero (25) de la tensión de
corriente alterna (U_{n}), en el que dicha tensión de corriente
alterna (U_{n}) asume una primera polaridad previamente
determinada, el suministro de un primer impulso de control (38) a la
entrada de control (17) del elemento de conmutación de
semiconductor auxiliar (15) para llevar al elemento de conmutación
de semiconductor auxiliar (15) a su estado de conducción y en un
segundo cruce por cero seleccionado (26) de la tensión de corriente
alterna (U_{n}) que sigue a dicho primer cruce por cero (25), en
el que dicha tensión de corriente alterna (U_{n}) asume una
segunda polaridad opuesta a dicha primera polaridad, el suministro
de un segundo impulso de control (39) a la entrada de control (17)
del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar (15) para
llevar al elemento de conmutación de semiconductor auxiliar (15)
otra vez a su estado de conducción.
15. Procedimiento para controlar un dispositivo
de conmutación eléctrica según una o más de las reivindicaciones
1-12, en dependencia de la reivindicación 6,
caracterizado porque el relé electromecánico monoestable y el
circuito de control (20) del mismo están conectados a una tensión
de corriente continua (+V) y la parte restante del dispositivo de
conmutación está conectado a una tensión de corriente alterna
(U_{n}), en el que el ciclo de conmutación para conectar y
desconectar una carga eléctrica (8) comprende, en un primer cruce
por cero (25) de la tensión de corriente alterna (U_{n}), el
suministro de un primer impulso de control (30) a la entrada de
control (17) del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
(15) para llevar al elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar (15) a su estado de conducción y porque simultáneamente a
través del circuito de control (20), la bobina (1) del relé
electromecánico se activa (32) para llevar al elemento de
conmutación mecánico (2) del mismo a su estado conductor y en el que
en un segundo cruce por cero (26) de la tensión de corriente
alterna (U_{n}) que sigue a dicho primer cruce por cero (25), se
suministra un segundo impulso de control (31) a la entrada de
control (17) del elemento de conmutación de semiconductor auxiliar
(15) para llevar al elemento de conmutación de semiconductor
auxiliar (15) a su estado de conducción y en el que simultáneamente
cesa la activación de la bobina (1) del relé electromecánico a
través del circuito de control (20) para llevar al elemento de
conmutación mecánico (2) del mismo a su estado no conductor
estable.
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