ES3033471T3 - Device for protecting an alternating current electrical installation - Google Patents

Device for protecting an alternating current electrical installation

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ES3033471T3
ES3033471T3 ES20202252T ES20202252T ES3033471T3 ES 3033471 T3 ES3033471 T3 ES 3033471T3 ES 20202252 T ES20202252 T ES 20202252T ES 20202252 T ES20202252 T ES 20202252T ES 3033471 T3 ES3033471 T3 ES 3033471T3
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Benjamin Leclercq
Dany Masse
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Abstract

Dispositivo para la protección de una instalación eléctrica de corriente alterna, provisto de un elemento compacto que comprende una bobina de disparo magnético y una bobina de relé de disparo, y un circuito electrónico conectado a la bobina del relé de disparo, caracterizado porque dicho circuito electrónico comprende un conjunto para determinar el valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula por dicha bobina de disparo magnético a partir de la señal presente en los extremos de dicha bobina de relé de disparo, implementado por un convertidor analógico-digital (71), por una unidad de cálculo (72) y por una interfaz (70), estando dicha unidad de cálculo (72) configurada para producir valores digitales representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente, estando conectada a un elemento de comunicación (96) y configurada para comunicar a dicho elemento de comunicación (96) dichos valores digitales representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato de protección de una instalación eléctrica de corriente alterna
Campo técnico de la invención
La invención está relacionada con los aparatos de protección de una instalación eléctrica de corriente alterna. Estado de la técnica
Se conoce del estado de la técnica, especialmente por la solicitud de patente americana US 2011/242720 A1 o la solicitud de patente francesa 3046289, los aparatos de protección de una instalación eléctrica de corriente alterna, tales como los que se representan en las Figuras 1 a 3 de los dibujos adjuntos, en los cuales:
- La Figura 1 es una vista en perspectiva de un tal aparato de protección conocido, tomada desde la derecha, desde arriba y adelante de este aparato;
- La Figura 2 muestra de manera muy esquemática el circuito eléctrico de un primer modo de realización del aparato conocido y el mecanismo de control de los contactos móviles que incluye este circuito eléctrico; y - La Figura 3 muestra de manera muy esquemática el circuito eléctrico de un segundo modo de realización del aparato conocido y el mecanismo de control de los contactos móviles que incluye este circuito eléctrico. El aparato 10 eléctrico que se muestra en la Figura 1 tiene una forma generalmente paralelepipédica.
Presenta dos caras principales, respectivamente una cara 11 izquierda y una cara 12 derecha, y caras laterales que se extienden desde una hasta la otra de las caras 11 y 12 principales, es decir, una cara 13 posterior, una cara 14 superior, una cara 15 delantera y una cara 16 inferior.
La cara 13 posterior presenta una muesca 17 para el montaje del aparato 10 sobre un riel de soporte normalizado con perfil en O (no se representa).
La cara 15 delantera presenta, en la posición central, sobre aproximadamente la mitad de su longitud, una nariz 18 que presenta una palanca 19.
En este caso, el aparato 10 es del tipo modular, es decir que además de su forma generalmente paralelepipédica, su ancho (distancia entre las dos caras 11 y 12 principales) es un múltiplo de un valor normalizado, conocido bajo el nombre de «módulo», el cual es del orden de 18 mm.
En este caso, el aparato 10 tiene un ancho de un módulo.
El aparato 10 está configurado, de acuerdo con el formato modular, para pertenecer a una fila de aparatos modulares dispuestos uno al lado del otro al ser fijados desde atrás sobre el riel de soporte dispuesto horizontalmente.
La cara 14 superior presenta dos orificios 20 y 21 de introducción que dan acceso respectivamente a un borne 22 de conexión y a un borne 23 de conexión. El orificio 20 y el borne 22 están situados a la izquierda. El orificio 21 y el borne 23 están situados a la derecha.
Asimismo, la cara 16 inferior presenta dos orificios de introducción, proporcionando un primer orificio y un segundo orificio acceso respectivamente a un borne 26 de conexión y a un borne 27 de conexión. El primer orificio y borne 26 están situados a la izquierda. El segundo orificio y borne 27 están situados a la derecha. Cada uno de los bornes 22, 23, 26 y 27 de conexión está previsto para recibir una sección de extremo pelado de un cable eléctrico o un diente de un peine de distribución horizontal de energía eléctrica cuyo paso (distancia entre ejes entre dos dientes sucesivos) es de un módulo.
En este caso, los bornes 22 y 23 situados en la parte superior están previstos para ser conectados a los dos polos de una red de distribución de electricidad mientras que los dos bornes 26 y 27 situados en la parte inferior están previstos para ser conectados a un circuito de instalación eléctrica que se va a proteger.
El aparato 10 es un interruptor automático diferencial con un polo protegido, es decir, que tiene un circuito eléctrico que opera una detección de cortocircuito y de sobrecorriente en el circuito de trayectoria del polo protegido (función de interruptor automático) y que opera una detección de la diferencia de intensidades de la corriente que circula en el circuito de trayectoria del polo protegido y en el circuito de trayectoria del polo no protegido (función diferencial).
En este caso, el borne 22 y el borne 26 situados a la izquierda están previstos para el polo de la instalación eléctrica que se va a proteger, el cual es una fase, mientras que el borne 23 y el borne 27 situados a la derecha están previstos para el polo de la instalación eléctrica no protegida, el cual es el neutro.
El circuito de trayectoria de corriente entre los bornes 22 y 26 situados a la izquierda incluye en serie un órgano 30 de activación magnético, un contacto 31 fijo, un contacto 32 móvil, un órgano 33 de activación térmico y un devanado 34 que forma parte de un transformador 35 de detección de fallo diferencial.
El circuito de trayectoria entre los bornes 23 y 27 situados a la derecha incluye en serie un contacto 36 fijo, un contacto 37 móvil y un devanado 38 que forma parte del transformador 35 de detección de fallo diferencial.
El transformador 35 incluye, además del devanado 34 del circuito de trayectoria entre los bornes 22 y 26 situados a la izquierda y del devanado 38 del circuito de trayectoria entre los bornes 23 y 27 situados a la derecha, los cuales forman los devanados primarios, un devanado 39 secundario, y una armadura 40 anular (circuito magnético) alrededor de la cual están efectuados el devanado 39 secundario y los devanados 34 y 38 primarios.
El devanado 39 secundario del transformador 35 está conectado mediante dos conductores 41 y 42 eléctricos a una tarjeta 43 electrónica.
En este caso, el órgano 30 de activación magnético es parte de un órgano 44 compacto que incluye además un relé 45 de activación. La tarjeta 43 electrónica está conectada por una parte mediante dos conductores 28 y 29 respectivamente al borne 22 y al borne 23 y por otra parte mediante dos conductores 46 y 47 al relé 45 de activación.
Para controlar los contactos 32 y 37 móviles, el aparato 10 incluye un mecanismo 50, generalmente llamado cerradura.
La palanca 19 situada en el exterior del aparato 10 permite actuar manualmente sobre la cerradura 50.
El órgano 30 de activación magnético, el órgano 33 de activación térmico y el conjunto formado por el relé 45 de activación conectado a la tarjeta 43 electrónica están configurados para actuar en caso necesario sobre la cerradura 50.
La cerradura 50 tiene dos posiciones estables, respectivamente una posición de seccionamiento donde los dos contactos 32 y 37 móviles están cada uno separado de los contactos 31 y 36 fijos correspondientes y una posición de accionamiento donde cada uno de los dos contactos 32 y 37 móviles se apoya en los contactos 31 y 36 fijos correspondientes.
La palanca 19, que sobresale de la cara 15 delantera, permite actuar manualmente sobre la cerradura 50 para pasar de la posición de seccionamiento a la posición de accionamiento o viceversa.
El órgano 30 de activación magnético, el órgano 33 de activación térmico y el relé 45 de activación están configurados para actuar automáticamente sobre la cerradura 50 para pasar de la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento cuando se producen condiciones de trayectoria de corriente predeterminadas.
El órgano 30 de activación magnético actúa sobre la cerradura 50 en caso de cortocircuito, el órgano 33 de activación térmico actúa en caso de sobrecorriente prolongada y el relé 45 de activación actúa en caso de fallo diferencial.
En la práctica, el órgano 30 de activación magnético está formado por una bobina dispuesta alrededor de un núcleo que controla un percutor que actúa en caso de cortocircuito en la cerradura 50. El órgano 33 de activación térmico está formado por una tira bimetálica que se deforma en caso de sobrecorriente prolongada y que actúa debido a su deformación sobre la cerradura 50. El relé 45 de activación, el cual forma parte del mismo órgano 44 compacto que el órgano 30 de activación magnético, está formado por otra bobina dispuesta alrededor de un mismo núcleo móvil. Esta otra bobina está alimentada por la tarjeta 43 electrónica la cual reacciona a la tensión proporcionada por el devanado 39 secundario del transformador 35 en caso de diferencia entre la intensidad que circula en el devanado 34 y la intensidad que circula en el devanado 38, es decir en caso de fallo diferencial. Por tanto, cuando el relé 45 de activación es alimentado, impulsa el núcleo móvil el cual controla el percutor que actúa sobre la cerradura 50 para activar el paso de la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento.
El modo de realización del aparato 10 que se ilustra en la Figura 3 es similar al que se ilustra en la Figura 2 excepto que no incluye el órgano 33 de activación térmico, la protección contra las sobrecorrientes prolongadas que hacen intervenir un transformador 202 de medición de intensidad.
El transformador 202 incluye una armadura 203 anular que rodea un elemento conductor del circuito de trayectoria de corriente entre los bornes 22 y 26 e incluye un devanado 204 alrededor de la armadura 203 anular.
El devanado 204 está conectado a la tarjeta 43 electrónica mediante dos conductores 205 y 206 eléctricos. La tarjeta 43 reacciona no sólo a la tensión proporcionada por el devanado 39 del transformador 35, sino también a la tensión proporcionada por el devanado 204 del transformador 202 de medición de intensidad.
Al igual que el órgano 33 de activación térmico, el transformador 202 está dispuesto entre el contacto 32 móvil y el borne 26, pero mientras que el órgano 33 de activación térmico está dispuesto entre el contacto 32 móvil y el devanado 34, el transformador 202 está dispuesto entre el devanado 34 y el borne 26.
En este caso, la tarjeta 43 electrónica reacciona no sólo a la tensión proporcionada por el devanado 39 secundario del transformador 35, sino también a la tensión proporcionada por el devanado 204 del transformador 202.
En caso de sobrecorriente prolongada, la tarjeta 43 electrónica alimenta el relé 45 de activación, lo cual impulsa el núcleo móvil el cual controla el percutor que actúa sobre la cerradura 50 para activar el paso de la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento.
Exposición de la invención
La invención tiene por objetivo proporcionar de manera simple, cómoda y económica una información sobre la corriente que circula en un aparato eléctrico de protección de una instalación eléctrica de corriente alterna, o una información que se pueda deducir tal como el consumo de energía eléctrica mediante la porción de la instalación eléctrica conectada a los bornes de salida del aparato de protección.
La invención propone para este efecto un aparato de protección de una instalación eléctrica de corriente alterna, que tenga un primer borne de conexión de llegada para un primer polo eléctrico, un segundo borne de conexión de llegada para un segundo polo eléctrico diferente del primer polo eléctrico y un primer borne de conexión de salida para el primer polo eléctrico, estando cada uno de dicho borne de conexión configurado para recibir una sección de extremo pelado de un cable eléctrico o de un diente de un peine de distribución horizontal; cuyo aparato incluye:
- un primer circuito de trayectoria de corriente entre el primer borne de conexión de llegada y el primer borne de conexión de salida, que incluye un contacto fijo y un contacto móvil;
- un mecanismo de control de contacto móvil que tiene dos posiciones estables, respectivamente una posición de seccionamiento donde el contacto móvil está separado del contacto fijo y una posición de accionamiento donde el contacto móvil se apoya en el contacto fijo;
- una palanca para actuar manualmente en el mecanismo de control con el fin de pasar desde la posición de seccionamiento a la posición de accionamiento o desde la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento;
- un órgano compacto que incluye un órgano de activación magnético y un relé de activación, estando el dicho órgano de activación magnético formado por una bobina de activación magnética dispuesta alrededor de un núcleo móvil que controla un percutor que actúa en caso de un cortocircuito en el mecanismo de control y que forma una porción del primer circuito de trayectoria de corriente, estando el dicho relé de activación formado por una bobina de relé de activación dispuesta alrededor del dicho núcleo móvil y configurada para impulsar el dicho núcleo móvil, estando la bobina de activación magnética y la bobina de relé de activación dispuestas una alrededor de la otra;
- un circuito electrónico conectado a la bobina de relé de activación, el dicho circuito electrónico incluye un conjunto de determinación del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la dicha bobina de activación magnética a partir de la señal presente en los extremos de la dicha bobina de relé de activación, implementado por un convertidor analógico a digital, por una unidad de cálculo y por una interfaz dispuesta entre los extremos de la bobina de relé de activación y el convertidor, estando la dicha interfaz configurada para proporcionar a un puerto de entrada del dicho convertidor una señal analógica utilizable por el dicho convertidor y correspondiente a la tensión presente entre los dos extremos de la dicha bobina de relé de activación, estando el dicho convertidor configurado para producir valores numéricos representativos de la señal analógica proporcionada por la dicha interfaz; estando la dicha unidad de cálculo configurada para producir, a partir de los dichos valores numéricos representativos de la señal analógica proporcionada por la dicha interfaz, valores numéricos representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la dicha bobina de activación magnética; estando además la dicha unidad de cálculo conectada a un órgano de comunicación y configurada para comunicar al dicho órgano de comunicación los dichos valores numéricos representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente;
caracterizado porque el dicho aparato está configurado para que la bobina de relé de activación se utilice para proporcionar la dicha señal presente en sus extremos al dicho conjunto de determinación del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la dicha bobina de activación magnética, así como para impulsar el dicho núcleo móvil que controla el dicho percutor que actúa sobre el dicho mecanismo de control para activar el paso de la dicha posición de accionamiento a la posición de seccionamiento, incluyendo el dicho circuito electrónico un circuito de conmutación y estando configurado para producir una señal de detección cuando se producen condiciones de trayectoria de corriente predeterminadas, estando el dicho circuito electrónico configurado para que, en ausencia de la dicha señal de detección, el circuito de conmutación conecte la bobina de relé de activación a la interfaz mientras aísla la bobina de relé de activación de cada uno de los dichos bornes de conexión de llegada, y para que, en presencia de la dicha señal de detección, el circuito de conmutación aísle la bobina de relé de activación de la interfaz y luego conecte la bobina de relé de activación a cada uno de los dichos bornes de conexión de llegada.
El órgano de comunicación permite que el aparato de protección proporcione los valores de la intensidad de la corriente que lo atraviesa, simplemente con un componente ya existente, es decir el órgano compacto, y un circuito electrónico apropiado, lo cual resulta particularmente simple, conveniente y económico.
La invención está basada en la observación de que la bobina de relé de activación se puede utilizar de otra manera que, para impulsar el percutor, es decir, para captar la corriente que circula en la bobina de activación magnética y, por tanto, en el primer circuito de trayectoria.
En efecto, la señal proporcionada por la bobina de relé de activación es representativa de la corriente que circula en la bobina de activación magnética debido a que la bobina de activación magnética y la bobina de relé de activación están dispuestas una alrededor de la otra y, en consecuencia, interactúan como los devanados de un transformador, incluso en ausencia de un elemento específico de acoplamiento, tal como una armadura magnética, pudiendo el acoplamiento entre las dos bobinas efectuarse únicamente mediante el aire circundante.
De acuerdo con las características ventajosas:
- el convertidor analógico a digital y la unidad de cálculo están implementados en un microcontrolador;
- el dicho aparato tiene un segundo borne de conexión de salida para el segundo polo eléctrico, estando el dicho borne de conexión de salida configurado para recibir una sección de extremo pelado de un cable eléctrico o de un diente de un peine de distribución horizontal; incluyendo el dicho aparato un segundo circuito de trayectoria de corriente entre el segundo borne de conexión de llegada y el segundo borne de conexión de salida y porque incluye un transformador de detección de fallo diferencial configurado para producir una señal de fallo diferencial en caso de presencia de una fallo diferencial entre el primer circuito de trayectoria de corriente y el segundo circuito de trayectoria de corriente, estando el dicho transformador conectado a una interfaz de conmutación del dicho circuito electrónico configurada para producir la dicha señal de detección en presencia de la dicha señal de fallo diferencial;
- el dicho circuito de conmutación incluye:
- un primer órgano de conmutación que incluye un punto de conexión de control y conectado por una parte al primer borne de conexión de llegada y por otra parte a un primer extremo de la bobina de relé de activación, admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración bloqueada donde aísla el primer extremo de la bobina de relé de activación del primer borne de conexión de llegada y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración de paso donde conecta el primer extremo de la bobina de relé de activación con el primer borne de conexión de llegada;
- un segundo órgano de conmutación que incluye un punto de conexión de control y conectado por una parte al segundo borne de conexión de llegada y por otra parte a un segundo extremo de la dicha bobina de relé de activación, admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración bloqueada donde aísla el segundo extremo de la bobina de relé de activación del segundo borne de conexión de llegada y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración de paso donde conecta el segundo extremo de la bobina de relé de activación con el segundo borne de conexión de llegada;
- un tercer órgano de conmutación que incluye un punto de conexión de control y conectado por una parte al primer extremo de la bobina de relé de activación y por otra parte a la interfaz, admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración de paso donde el primer extremo de la bobina de relé de activación está conectado a la dicha interfaz y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración bloqueada donde el primer extremo de la bobina de relé de activación está aislado de la dicha interfaz;
- un cuarto órgano de conmutación que incluye un punto de conexión de control y conectado por una parte al segundo extremo de la bobina de relé de activación y por otra parte a la interfaz, admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración de paso donde el segundo extremo de la bobina de relé de activación está conectado a la dicha interfaz y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto de conexión de control una configuración bloqueada donde el segundo extremo de la bobina de relé de activación está aislado de la dicha interfaz;
- la interfaz de conmutación está configurada para producir, después de un tiempo predeterminado a partir de la producción de la dicha señal de detección, una señal de accionamiento, estando el dicho circuito electrónico configurado para aplicar la dicha señal de detección al punto de conexión de control del tercer órgano de conmutación y al punto de conexión de control del cuarto órgano de conmutación, y para aplicar la dicha señal de accionamiento al punto de conexión de control del primer órgano de conmutación y al punto de conexión de control del segundo órgano de conmutación;
- el primer órgano de conmutación y el segundo órgano de conmutación incluyen cada uno un transistor y un tiristor;
- el tercer órgano de conmutación y el cuarto órgano de conmutación incluyen cada uno un transistor;
- el órgano de comunicación es un órgano de comunicación por radiofrecuencia;
- el dicho aparato es de formato modular, de forma generalmente paralelepipédica con dos caras principales, respectivamente una cara izquierda y una cara derecha, y caras laterales que se extienden desde una hasta la otra de las caras principales, con un ancho, es decir la separación entre la cara izquierda y la cara derecha igual a un número entero de veces una distancia predeterminada, llamado módulo; y/o
- la relación entre el número de vueltas de la bobina de activación magnética y la bobina de relé de activación está comprendida entre 100 y 500.
Breve descripción de las figuras
Ahora se continuará con la exposición de la invención mediante la descripción de los ejemplos de realización, dados más adelante a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos.
[Figura 1] la Figura 1, ya descrita, es una vista en perspectiva de un aparato de protección conocido, tomada desde la derecha, en la parte superior y por delante de este aparato.
[Figura 2] la Figura 2, ya descrita, muestra de manera muy esquemática el circuito eléctrico de un primer modo de realización del aparato conocido y el mecanismo de control de los contactos móviles que incluye este circuito eléctrico;
[Figura 3] la Figura 3, ya descrita, muestra de manera muy esquemática el circuito eléctrico de un segundo modo de realización del aparato conocido y el mecanismo de control de los contactos móviles que incluye este circuito eléctrico;
[Figura 4] la Figura 4 muestra de manera similar a las Figuras 2 y 3 el circuito eléctrico de un aparato de acuerdo con la invención y el mecanismo de control de los contactos móviles que incluye este circuito eléctrico;
[Figura 5] la Figura 5 es una representación esquemática del circuito electrónico que incluye el circuito eléctrico de la Figura 4;
[Figura 6] la Figura 6 muestra de manera detallada el primer órgano de conmutación y el segundo órgano de conmutación del circuito electrónico que se representa en la Figura 5;
[Figura 7] la Figura 7 muestra de manera detallada el tercer órgano de conmutación y el cuarto órgano de conmutación del circuito electrónico que se representa en la Figura 5;
[Figura 8] la Figura 8 muestra de manera detallada la interfaz que incluye el circuito electrónico que se representa en la Figura 5;
[Figura 9] la Figura 9 es un diagrama lógico que ilustra el funcionamiento de la unidad de monitoreo implementada en el microcontrolador que incluye el circuito electrónico que se representa en la Figura 5; [Figura 10] la Figura 10 es una vista en despiece del órgano compacto y de una pieza de conexión mecánica y eléctrica que incluye este aparato;
[Figura 11] la Figura 11 es una vista en perspectiva de este órgano compacto y de esta pieza de conexión; [Figura 12] la Figura 12 es una vista de elevación en sección de este órgano compacto y de esta pieza de conexión;
[Figura 13] la Figura 13 es una vista en elevación tomada desde la izquierda del aparato de acuerdo con la invención del cual se ha eliminado la mejilla izquierda de la carcasa;
[Fig.14] la Figura 14 es una vista similar a la Figura 13 pero tomada desde la derecha;
[Figura 15] la Figura 15 muestra de manera similar a la Figura 4 una variante del circuito eléctrico del aparato de acuerdo con la invención y el mecanismo de control de los contactos móviles que incluye este circuito eléctrico;
[Figura 16] la Figura 16 es una representación esquemática del circuito electrónico que incluye el circuito eléctrico de la Figura 15;
[Figura 17] la Figura 17 muestra de manera similar a la Figura 4 una variante del circuito eléctrico del aparato de acuerdo con la invención que incluye un órgano de activación térmico y un circuito electrónico modificado en consecuencia, no estando esta variante en el alcance de las reivindicaciones;
[Figura 18] la Figura 18 es una representación esquemática del circuito electrónico que incluye el circuito eléctrico de la Figura 17, el cual no se encuentra en el alcance de las reivindicaciones; y
[Figura 19] la Figura 19 muestra de manera similar a la Figura 18, una variante del circuito electrónico que incluye el circuito eléctrico de la Figura 4, incluyendo el aparato el cual forma parte de este circuito electrónico un transformador de medición de fallo diferencial, así como un órgano de activación térmico.
Descripción detallada
De una manera general, el aparato 100 de protección de una instalación eléctrica de corriente alterna es similar al aparato 10 descrito con el apoyo de las Figuras 1 y 2 excepto que no incluye un órgano 33 de activación térmico y no incluye un transformador 35 de detección de fallo diferencial, que la tarjeta 43 electrónica se sustituye por un circuito 43a electrónico y que el circuito 43a electrónico está conectado al primer circuito de trayectoria de la corriente entre el contacto 32 móvil y el borne 26 de conexión mediante el conductor 48 y conectado al segundo circuito de trayectoria de la corriente entre el contacto 37 móvil y el borne 27 de conexión mediante el conductor 49.
Para simplificar, se han mantenido para el aparato 100 las mismas referencias numéricas para los elementos similares a los del aparato 10.
El aparato 100 incluye un primer borne 22 de conexión de llegada para un primer polo eléctrico, un segundo borne 23 de conexión de llegada para un segundo polo eléctrico diferente del primer polo eléctrico, un primer borne 26 de conexión de salida para el primer polo eléctrico y un segundo borne 27 de conexión de salida para el segundo polo eléctrico.
Cada uno de los bornes 22, 23, 26, 27 de conexión está configurado para recibir una sección de extremo pelado de un cable eléctrico o un diente de un peine de distribución horizontal.
Tal como se representa en la Figura 4, el aparato 100 incluye un primer circuito de trayectoria de corriente entre el primer borne 22 de conexión de llegada y el primer borne 26 de conexión de salida.
Este primer circuito de trayectoria de corriente incluye un contacto 31 fijo y un contacto 32 móvil.
El aparato 100 incluye además un segundo circuito de trayectoria de corriente entre el segundo borne 23 de conexión de llegada y el segundo borne 27 de conexión de salida.
Este segundo circuito de trayectoria de corriente incluye un contacto 36 fijo y un contacto 37 móvil.
Un mecanismo 50 de control del contacto 32 móvil y del contacto 37 móvil incluye dos posiciones estables, respectivamente una posición de seccionamiento y una posición de accionamiento.
En la posición de seccionamiento, el contacto 32 móvil está separado del contacto 31 fijo y el contacto 37 móvil está separado del contacto 36 fijo.
En la posición de accionamiento, el contacto 32 móvil está en apoyo sobre el contacto 31 fijo y el contacto 37 móvil está en apoyo sobre el contacto 36 fijo.
El aparato 100 incluye una palanca 19 configurada para actuar manualmente sobre el mecanismo 50 de control con el fin de pasar de la posición de seccionamiento a la posición de accionamiento o de la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento.
El aparato 100 de protección incluye un órgano 44 compacto.
El órgano 44 compacto incluye un órgano 30 de activación magnético y un relé 45 de activación.
El órgano 44 compacto está configurado para actuar sobre la cerradura 50 con el fin de pasar de la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento cuando se produce un cortocircuito o una sobrecorriente prolongada.
Como se observa en las Figuras 10 a 14, el órgano 30 de activación magnético está formado por una bobina 51 de activación magnética dispuesta alrededor de un núcleo 103 móvil que controla un percutor 102 que actúa en caso de un cortocircuito sobre el mecanismo 50 de control.
La bobina 51 de activación magnética forma una porción del primer circuito de trayectoria de la corriente. La bobina 51 de activación magnética está situada entre el borne 22 de conexión de llegada y el contacto 31 fijo. El relé 45 de activación está formado por una bobina 52 de relé de activación dispuesta alrededor del núcleo 103 móvil.
La bobina 52 de relé de activación está provista de un primer extremo 110 y un segundo extremo 110a.
La bobina 51 de activación magnética y la bobina 52 de relé de activación están dispuestas una alrededor de la otra.
En este caso, la bobina 51 de activación magnética está dispuesta alrededor de la bobina 52 de relé de activación.
El hecho de que los dos devanados que constituyen la bobina 51 y la bobina 52 estén dispuestos uno alrededor del otro produce un efecto de transformador, es decir que la corriente que circula en la bobina 51 induce una corriente en la bobina 52 debido al acoplamiento electromagnético de las dos bobinas por el aire.
La relación de transformación es la relación entre el número de vueltas de los dos devanados.
En este caso, hay cinco vueltas para la bobina 51 de activación magnética y dos mil vueltas para el devanado de la bobina 52 de relé de activación, de modo que la relación de transformación es de 400.
De una manera general, es ventajoso que la relación entre el número de vueltas de la bobina 51 de activación magnética y la bobina 52 de relé de activación esté comprendida entre 100 y 500.
En efecto, en este rango es fácil tener tanto el número de vueltas el cual es adecuado para que la bobina de relé de activación pueda desempeñar tanto su función de sensor como su función de accionador, por ejemplo, de 1000 a 1500 vueltas, que el número de vueltas el cual es adecuado para que la bobina de activación magnética pueda desempeñar tanto su función de excitación de la bobina de relé de activación como su función de accionador, por ejemplo, de 3 a 10 vueltas.
El circuito 43a electrónico del aparato 100 está conectado a la bobina 52 de relé de activación mediante un conductor 46 y mediante un conductor 47.
Más precisamente, como se observa en la Figura 6, el conductor 46 está conectado al extremo 110 y el conductor 47 está conectado al extremo 110a.
El circuito 43a electrónico está configurado para alimentar la bobina 52 de relé de activación cuando se producen condiciones de trayectoria de corriente predeterminadas representativas de una sobrecorriente prolongada.
Como es visible en la Figura 5, el circuito 43a electrónico incluye un detector 60 de sobrecorriente prolongada y un circuito 61 de conmutación.
El detector 60 de sobrecorriente prolongada está configurado para determinar la presencia de las condiciones de trayectoria de corriente representativas de una sobrecorriente prolongada a partir de la señal presente en los extremos 110 y 110a de la bobina 52 de relé de activación.
El detector 60 de sobrecorriente prolongada está configurado además para producir una señal de detección cuando las condiciones de trayectoria de corriente predeterminadas están presentes, es decir, en el caso de una sobrecorriente prolongada, y luego, después de un tiempo predeterminado a partir de la producción de la señal de detección, para producir también una señal de accionamiento.
El detector 60 de sobrecorriente prolongada y el circuito 61 de conmutación están configurados para que, en ausencia de la señal de detección, el circuito 61 de conmutación conecte la bobina 52 de relé de activación al detector 60 de sobrecorriente prolongada mientras aísla la bobina 52 de relé de activación de cada uno de los bornes 22, 23 de conexión de llegada.
En presencia de la señal de detección, el circuito 61 de conmutación aísla la bobina 52 de relé de activación del detector 60 de sobrecorriente prolongada y luego, cuando la señal de accionamiento se hace presente, conecta la bobina 52 de relé de activación a cada uno de los bornes 22 y 23 de conexión de llegada.
El detector 60 de sobrecorriente prolongada es implementado por un microcontrolador 95 y por una interfaz 70. La interfaz 70 está dispuesta entre el circuito 61 de conmutación y un puerto 67 de entrada analógico del microcontrolador 95.
El circuito 61 de conmutación conecta la interfaz 70 a los dos extremos 110 y 110a de la bobina 52 de relé de activación en ausencia de la señal de detección y aísla la interfaz 70 de los dos extremos 110 y 110a de la bobina 52 de relé de activación en presencia de la señal de detección.
La interfaz 70 incluye dos puntos 74 y 75 de conexión de entrada que el circuito 61 de conmutación conecta o no respectivamente al extremo 110 y al extremo 110a de la bobina 52 y un punto 76 de conexión de salida conectado al puerto 67 de entrada analógico del microcontrolador 95.
Como es visible en la Figura 5, el punto 75 de conexión de entrada está conectado al polo de referencia de la parte de corriente continua del circuito 43a electrónico. Por tanto, cuando el circuito 61 de conmutación conecta el punto 75 de conexión de entrada al extremo 110a de la bobina 52, este extremo es llevado a este polo de referencia.
La interfaz 70 está configurada para proporcionar al puerto 67 de entrada analógico una señal analógica utilizable por el microcontrolador 95 y correspondiente a la tensión presente entre los dos extremos 110 y 110a de la bobina 52 de relé de activación.
Tal como se representa en la Figura 8, la interfaz 70 incluye un amplificador 114 cuya salida está conectada al punto 76 de conexión de salida. Entre el punto 74 de conexión de entrada y la entrada del amplificador 114 están dispuestas en serie dos resistencias 116 y 117. Entre el polo de referencia (al cual es llevado el punto 75 de conexión de entrada) y la entrada - del amplificador 114 está dispuesta una resistencia 118. Un condensador 115 está dispuesto entre el punto 75 de conexión de entrada y los lados de las resistencias 116 y 117 conectados entre sí. Una resistencia 119 está dispuesta entre la salida del amplificador 114 y su entrada -. Las resistencias 120 y 121 están conectadas entre sí. La entrada del amplificador 114 está conectada al lado de las resistencias 120 y 121 conectadas entre sí. Los otros lados de las resistencias 120 y 121 están conectados respectivamente al polo y al polo de referencia de la alimentación del circuito 43a electrónico.
La resistencia 116 y el condensador 115 permiten transformar en tensión la corriente que circula en la bobina 52 y operar una filtración de paso bajo.
Las resistencias 117, 120 y 121 permiten la polarización del amplificador 114.
Las resistencias 118 y 119 permiten fijar la ganancia del amplificador 114.
El detector 60 de sobrecorriente prolongada incluye en el microcontrolador 95 un convertidor 71, una unidad 72 de cálculo y una unidad 73 de monitoreo.
El convertidor 71 está conectado al puerto 67 analógico del microcontrolador 95 y está configurado para producir valores numéricos representativos de la señal analógica proporcionada por la interfaz 70.
La unidad 72 de cálculo está configurada para producir, a partir de los valores numéricos representativos de la señal analógica proporcionada por la interfaz 70, valores numéricos representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la bobina 51 de activación magnética.
En la práctica, la unidad 72 de cálculo se implementa mediante la técnica convencional de cálculo del valor efectivo de una señal sinusoidal y mediante calibración.
Como se observa en la Figura 9, la unidad 73 de monitoreo del valor efectivo de la corriente que circula en la bobina 51 de activación magnética está configurada para comparar los valores numéricos representativos del valor I efectivo de la intensidad de la corriente con un umbral de intensidad de corriente «umbral I» y si se supera este umbral durante un período de tiempo predeterminado «umbral t» para producir la señal de detección.
La unidad 73 de monitoreo cumple, en este caso, con la norma francesa NF C15-100 en gran medida armonizada con la norma europea HD 384, que describe el tiempo de activación de los interruptores automáticos, pero incorpora la tecnología de tira bimetálica.
Cuando los valores numéricos representativos del valor I efectivo de la intensidad de la corriente sean inferiores o iguales a 1,13 veces el umbral de intensidad de la corriente durante menos de una hora, la unidad 73 de monitoreo no debe producir la señal de detección.
Cuando los valores numéricos representativos del valor I efectivo de la intensidad de la corriente sean superiores o iguales a 1,45 veces el umbral de intensidad de la corriente, la unidad 73 de monitoreo deberá producir una señal de detección en menos de una hora.
En la variante, la unidad 73 de monitoreo responde a un único criterio, por ejemplo, cuando los valores numéricos representativos del valor I efectivo de la intensidad de la corriente son iguales a 1,2 veces el umbral de intensidad, la unidad 73 de monitoreo produce una señal de detección en unos pocos milisegundos, lo que permite la activación del aparato.
La señal de detección producida por la unidad 73 de monitoreo está disponible en un puerto 68 del microcontrolador 95.
Después de un tiempo predeterminado desde el inicio de la producción de la señal de detección, la unidad 73 de monitoreo también produce una señal de accionamiento, disponible en el puerto 69 del microcontrolador 95.
Este tiempo predeterminado depende de los componentes utilizados y de su tiempo de reacción, está comprendida entre 1ms y 10ms.
El microcontrolador 95 también incluye un puerto 66 en el cual están disponibles los valores numéricos producidos por la unidad 72 de cálculo.
El puerto 66 está conectado a un órgano 96 de comunicación, en este caso, de radiofrecuencia, al cual se comunican así los valores numéricos producidos por la unidad 72 de cálculo, es decir los valores numéricos representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la bobina 51 de activación magnética, es decir la corriente que circula en la instalación eléctrica o porción de instalación eléctrica situada entre los bornes 26 y 27 de salida del aparato 100.
El órgano 96 de comunicación por radiofrecuencia permite el seguimiento a distancia, por medio de una aplicación móvil, por ejemplo, de esta corriente o de valores los cuales se deducen de ella, especialmente el consumo de energía eléctrica de la instalación o porción de la instalación situada entre los bornes 26 y 27 de salida del aparato 100. Por ejemplo, el aparato 100 se comunica con una puerta de enlace que permite recuperar la información de consumo de la corriente desde una nube a la cual accede la aplicación móvil.
En la variante, el órgano 96 de comunicación por radiofrecuencia se sustituye por un órgano de comunicación diferente, por ejemplo, por cable o infrarrojo, estando entonces el aparato 100 provisto de un puerto correspondiente.
El circuito 61 de conmutación incluye un primer órgano 79 de conmutación, un segundo órgano 80 de conmutación, un tercer órgano 81 de conmutación y un cuarto órgano 82 de conmutación.
El primer órgano 79 de conmutación incluye un punto 87 de conexión de control, un primer punto 83 de conexión conectado por el conductor 48 y por las pistas del circuito 43a electrónico al borne 26 de conexión de salida, y un segundo punto 84 de conexión conectado por el conductor 46 y por las pistas del circuito 43a electrónico al primer extremo 110 de la bobina 52 de relé de activación (Figura 6).
En ausencia de una señal predeterminada en el punto 87 de conexión de control, el primer órgano 79 de conmutación admite una configuración bloqueada donde aísla el primer extremo 110 de la bobina 52 de relé de activación del borne 26 de conexión de salida.
El punto 87 de conexión de control está conectado por las pistas del circuito 43a electrónico al puerto 69 del microcontrolador 95, en el cual está presente o no la señal de accionamiento.
En presencia de la señal predeterminada en el punto 87 de conexión de control, en este caso la señal de accionamiento, el primer órgano 79 de conmutación admite una configuración de paso donde conecta el primer extremo 110 de la bobina 52 de relé de activación al borne 26 de conexión de salida.
En la configuración bloqueada, el primer punto 83 de conexión está aislado del segundo punto 84 de conexión y en la configuración de paso, el primer punto 83 de conexión está conectado al segundo punto 84 de conexión.
Como es visible en la Figura 6, el primer órgano 79 de conmutación incluye un transistor 97 y un tiristor 98.
El punto 87 de conexión de control está conectado a la base del transistor 97 cuyo colector está conectado al polo de alimentación del circuito 43a electrónico y cuyo emisor está conectado a un lado de una primera resistencia y de una segunda resistencia, estando el otro lado de la primera resistencia conectado al polo de referencia de la alimentación y estando el otro lado de la segunda resistencia conectado a la gacheta del tiristor 98 cuyo ánodo está conectado al primer punto 83 de conexión y cuyo cátodo está conectado al segundo punto 84 de conexión.
En ausencia de la señal de accionamiento en el punto 87 de conexión, el transistor 97 se bloquea al igual que el tiristor 98.
En presencia de la señal de accionamiento en el punto 87 de conexión, el transistor 97 es pasante entre su colector y su emisor, lo cual provoca la aparición de una señal en la gacheta del tiristor 98 la cual se vuelve pasante entre su ánodo y su cátodo.
El segundo órgano 80 de conmutación incluye un punto 88 de conexión de control, un primer punto 85 de conexión conectado por el conductor 49 y por las pistas del circuito 43a electrónico al segundo borne 27 de conexión de salida, y un segundo punto 86 de conexión conectado por el conductor 47 y por las pistas del circuito 43a electrónico al segundo extremo 110a de la bobina 52 de relé de activación (Figura 6).
En ausencia de una señal predeterminada en el punto 88 de conexión de control, el segundo órgano 80 de conmutación admite una configuración bloqueada donde aísla el segundo extremo 110a de la bobina 52 de relé de activación del borne 27 de conexión de salida.
El punto 88 de conexión de control está conectado por las pistas del circuito 43a electrónico al puerto 69 del microcontrolador 95, en el cual está presente o no la señal de accionamiento.
En presencia de la señal predeterminada en el punto 88 de conexión de control, en este caso la señal de accionamiento, el segundo órgano 80 de conmutación admite una configuración de paso donde conecta el segundo extremo 110a de la bobina 52 de relé de activación al borne 27 de conexión de salida.
En la configuración bloqueada, el primer punto 85 de conexión está aislado del segundo punto 86 de conexión y en la configuración de paso, el primer punto 85 de conexión está conectado al segundo punto 86 de conexión.
Como es visible en la Figura 6, el segundo órgano 80 de conmutación de alimentación incluye un transistor 97 y un tiristor 98.
El punto 88 de conexión de control está conectado a la base del transistor 97 cuyo colector está conectado al polo de la alimentación del circuito 43a electrónico y cuyo emisor está conectado a un lado de una primera resistencia y de una segunda resistencia, estando el otro lado de la primera resistencia conectado al polo de referencia de la alimentación y estando el otro lado de la segunda resistencia conectado a la gacheta del tiristor 98 cuyo ánodo está conectado al primer punto 85 de conexión y cuyo cátodo está conectado al segundo punto 86 de conexión.
En ausencia de la señal de accionamiento en el punto 88 de conexión, el transistor 97 se bloquea al igual que el tiristor 98.
En presencia de la señal de accionamiento en el punto 88 de conexión, el transistor 97 es pasante entre su colector y su emisor, lo cual provoca la aparición de una señal en la gacheta del tiristor 98 la cual se vuelve pasante entre su ánodo y su cátodo.
El hecho de hacer pasantes los tiristores 98 pone los extremos de la bobina 52 de relé de activación a la tensión de la red, se impulsa el percutor 102, la cerradura 50 pone los contactos 32 y 37 móviles separados de los contactos 31 y 36 fijos, lo cual al mismo tiempo aísla de la red la bobina 52 de relé de activación.
El tercer órgano 81 de conmutación incluye un punto 93 de conexión de control, un primer punto 89 de conexión conectado por el conductor 46 y por las pistas del circuito 43a electrónico al primer extremo 110 de la bobina 52 de relé de activación, y un segundo punto 90 de conexión conectado por las pistas del circuito 43a electrónico al punto 74 de conexión de entrada de la interfaz 70.
En ausencia de una señal predeterminada en el punto 93 de conexión de control, el tercer órgano 81 de conmutación admite una configuración de paso donde el primer extremo 110 de la bobina 52 de relé de activación está conectado al detector 60 de sobrecorriente prolongada, en este caso, en el punto 74 de conexión de entrada.
El punto 93 de conexión de control está conectado por las pistas del circuito 43a electrónico al puerto 68 del microcontrolador 95, en el cual está presente o no la señal de detección.
En presencia de la señal predeterminada en el punto 93 de conexión de control, en este caso la señal de detección, el tercer órgano 81 de conmutación admite una configuración bloqueada donde el primer extremo 110 de la bobina 52 de relé de activación está aislado del detector 60 de sobrecorriente prolongada.
En la configuración de paso, el primer punto 89 de conexión está conectado al segundo punto 90 de conexión y en la configuración bloqueada, el primer punto 89 de conexión está aislado del segundo punto 90 de conexión.
Como es visible en la Figura 7, el tercer órgano 81 de conmutación incluye un transistor 99.
El punto 93 de conexión de control está conectado a un lado de una primera resistencia, así como a un lado de una segunda resistencia, estando el otro lado de la primera resistencia conectado al polo de referencia de la alimentación y estando el otro lado de la segunda resistencia conectado a la base del transistor 99. El punto 89 de conexión está conectado al colector del transistor 99 y el punto 90 de conexión está conectado al emisor del transistor 99.
En ausencia de la señal de detección en el punto 93 de conexión, el transistor 99 es pasante, siendo la ausencia de la señal de detección un nivel alto de tensión en el punto 93 de conexión.
En presencia de la señal de detección en el punto 93 de conexión, el transistor 99 se bloquea, siendo la presencia de la señal de detección un nivel bajo de tensión en el punto 93 de conexión.
El cuarto órgano 82 de conmutación incluye un punto 94 de conexión de control, un primer punto 91 de conexión conectado por el conductor 47 y por las pistas del circuito 43a electrónico al segundo extremo 110a de la bobina 52 de relé de activación, y un segundo punto 92 de conexión conectado por las pistas del circuito 43a electrónico al punto 75 de conexión de entrada de la interfaz 70.
En ausencia de una señal predeterminada en el punto 94 de conexión de control, el cuarto órgano 82 de conmutación admite una configuración de paso donde el segundo extremo 110a de la bobina 52 de relé de activación está conectado al detector 60 de sobrecorriente prolongada, en este caso, en el punto 75 de conexión de entrada.
El punto 94 de conexión de control está conectado por las pistas del circuito 43a electrónico al puerto 68 del microcontrolador 95, en el cual está presente o no la señal de detección.
En presencia de la señal predeterminada en el punto 94 de conexión de control, en este caso la señal de detección, el cuarto órgano 82 de conmutación admite una configuración bloqueada donde el segundo extremo 110a de la bobina 52 de relé de activación está aislado del detector 60 de sobrecorriente prolongada.
En la configuración de paso, el primer punto 91 de conexión está conectado al segundo punto 92 de conexión y en la configuración bloqueada, el primer punto 91 de conexión está aislado del segundo punto 92 de conexión. Como es visible en la Figura 7, el cuarto órgano 82 de conmutación incluye un transistor 99.
El punto 94 de conexión de control está conectado a un lado de una primera resistencia, así como a un lado de una segunda resistencia, estando el otro lado de la primera resistencia conectado al polo de referencia de la alimentación y estando el otro lado de la segunda resistencia conectado a la base del transistor 99. El punto 91 de conexión está conectado al colector del transistor 99 y el punto 92 de conexión está conectado al emisor del transistor 99.
En ausencia de la señal de detección en el punto 94 de conexión, el transistor 99 es pasante.
En presencia de la señal de detección en el punto 94 de conexión, el transistor 99 se bloquea.
Como se observa en las Figuras 10 a 12, además de la bobina 51 de activación magnética, la bobina 52 de relé de activación, el percutor 102 y el núcleo 103 móvil, el órgano 44 compacto incluye un carrete 101, una guía 107, un resorte 108, una funda 111 de aislamiento y varillas 125 y 125a de conexión que implementan, en este caso, los conductores 46 y 47.
La bobina 52 de relé de activación está enrollada alrededor del carrete 101 de material plástico aislante, el cual es generalmente de forma tubular con una brida en el extremo que se observa en la parte inferior en los dibujos y, en el lado que se observa en la parte superior, una brida combinada con alojamientos previstos cada uno para uno de los extremos de la bobina 52 y una de las varillas 125 y 125a.
La funda 111 de aislamiento está dispuesta entre la bobina 51 de activación magnética y la bobina 52 de relé de activación.
El núcleo 103, el percutor 102, el resorte 108 y la guía 107 están alojados en el espacio interno del carrete 101. El núcleo 103 es en general de forma cilíndrica. Un alojamiento 104 está dispuesto en una de sus porciones de extremo. El núcleo 103 está montado de manera deslizante en el carrete 101.
La guía 107 está montada fija en el carrete 101, en uno de sus extremos. En la guía 107 se dispone un orificio 113 pasante.
El percutor 102 está formado por un cuerpo 106 en forma de varilla y por una cabeza 105 situada en un extremo de la varilla y que sobresale de esta última.
El alojamiento 104 está configurado para recibir la cabeza 105 del percutor 102. El orificio 113 de la guía 107 está configurado para recibir la varilla 106.
El resorte 108 está dispuesto alrededor de la varilla 106 del percutor 102.
La varilla 125 de conexión está dispuesta entre el extremo 110 de la bobina 52 de relé de activación y el circuito 43a electrónico (véase especialmente la Figura 13). De manera similar, la varilla 125a de conexión está dispuesta entre el extremo 110a de la bobina 52 de relé de activación y el circuito 43a electrónico.
La pieza 112 de conexión mecánica y eléctrica, la cual está hecha de material conductor relativamente rígido, sirve para el montaje del órgano 44 compacto en la carcasa del aparato 100 y para implementar la conexión eléctrica entre la bobina 51 de activación magnética y el contacto 31 fijo.
En caso de que no esté presente ningún fallo (sobrecorriente prolongada o cortocircuito), el núcleo 103 se mantiene a distancia de la guía 107 mediante el resorte 108.
Cuando un fallo está presente, el flujo creado por la bobina 51 o la bobina 52 actúa sobre el núcleo 103 para impulsarlo por deslizamiento en el orificio 113, contra el resorte 108, hacia la guía 107, lo cual impulsa el percutor 102 haciendo sobresalir su varilla 106 la cual actúa entonces sobre el mecanismo 50 de control.
Cuando cesa el flujo, el resorte 108, el núcleo 103 y el percutor 102 vuelven a su posición inicial que se muestra en la Figura 12.
Tal como se representa en las Figuras 13 y 14, el órgano 44 compacto y la cerradura 50 están montados en un tabique 109 de aislamiento. Este tabique 109 está previsto entre el circuito de trayectoria del polo protegido (entre los bornes 22 y 26) y el circuito del polo no protegido (entre los bornes 23 y 27).
En la variante que se muestra en la Figura 15, el aparato 100 incluye además un transformador 35 de detección de fallo diferencial, el circuito 43a electrónico es sustituido por un circuito 43d electrónico y el conjunto formado por el relé 45 de activación conectado al circuito 43d electrónico está configurado además para actuar sobre la cerradura 50 no sólo en caso de sobrecorriente prolongada sino también en caso de fallo diferencial.
En esta variante, el circuito de trayectoria de corriente entre los bornes 22 y 26 incluye en serie el órgano 30 de activación magnético, el contacto 31 fijo, el contacto 32 móvil y un devanado 34 que forma parte del transformador 35 y el circuito de trayectoria entre los bornes 23 y 27 incluye en serie el contacto 36 fijo, el contacto 37 móvil y un devanado 38 que forma parte del transformador 35 de detección de fallo diferencial.
El transformador 35 incluye, además del devanado 34 y del devanado 38, un devanado 39 secundario y una armadura 40 anular alrededor de la cual se efectúan el devanado 39 secundario y los devanados 34 y 38 primarios.
El devanado 39 secundario está conectado mediante dos conductores 41,42 al circuito 43d electrónico el cual procesa la señal de fallo diferencial proporcionada por el transformador 35 además de la señal representativa de la intensidad de la corriente proporcionada por la bobina 52.
De una manera general, el circuito 43d electrónico es similar al circuito 43a electrónico excepto que el detector 60 de sobrecorriente prolongada es sustituido por un conjunto formado por la interfaz 70, por el convertidor 71, por la unidad 72 de cálculo, por la unidad 73 de monitoreo, sirviendo este conjunto para la determinación del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la bobina 51 de activación magnética; y excepto que además incluye una interfaz 63 de conmutación la cual produce las señales a las cuales responde el circuito 61 de conmutación.
La interfaz 63 de conmutación incluye dos puntos 170 y 171 de conexión conectados respectivamente por los conductores 42 y 41 al devanado 39 secundario del transformador 35 y dos puntos 168 y 169 de conexión de salida conectados cada uno al circuito 61 de conmutación.
Más precisamente, el punto 168 de conexión de salida está conectado a los puntos 93 y 94 de conexión de control, respectivamente, del tercer órgano 81 de conmutación y del cuarto órgano 82 de conmutación; y el punto 169 de conexión de salida está conectado a los puntos 87 y 88 de conexión de control, respectivamente, del primer órgano 79 de conmutación y del segundo órgano 80 de conmutación.
Cuando el transformador 35 proporciona una señal de fallo diferencial en los conductores 41 y 42, la interfaz 63 produce en respuesta una señal de detección transmitida al tercer órgano 81 de conmutación y al cuarto órgano 82 de conmutación y luego produce una señal de accionamiento transmitida al primer órgano 79 de conmutación y al segundo órgano 80 de conmutación.
La Figura 17 ilustra otra variante del aparato que se muestra en las Figuras 4 a 14.
En esta variante, el aparato 100 incluye además un órgano 33 de activación térmico y el circuito 43a electrónico es sustituido por un circuito 43b electrónico.
El circuito 43b electrónico está, de la misma manera que el circuito 43a electrónico del modo de realización que se muestra en la Figura 4, conectado a la bobina 52 de relé de activación por el conductor 46 y por el conductor 47.
El circuito de trayectoria de corriente entre los bornes 22 y 26 incluye, en este caso, en serie el órgano 30 de activación magnético, el contacto 31 fijo, el contacto 32 móvil y el órgano 33 de activación térmico. El circuito de trayectoria de corriente entre los bornes 23 y 27 permanece sin cambios.
El órgano 33 de activación térmico está configurado para actuar automáticamente sobre la cerradura 50 para pasar de la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento cuando se produce una sobrecorriente prolongada.
En la práctica, el órgano 33 de activación térmico está formado por una tira bimetálica que se deforma en caso de sobrecorriente prolongada y que actúa debido a su deformación sobre la cerradura 50.
De una manera general, el circuito 43b electrónico es similar al circuito 43a electrónico excepto que no incluye el circuito 61 de conmutación ni la unidad 73 de monitoreo, siendo el detector 60 de sobrecorriente prolongada sustituido por el conjunto formado por la interfaz 70, por el convertidor 71 y por la unidad 72 de cálculo, sirviendo este conjunto para la determinación del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la bobina 51 de activación magnética.
La unidad 72 de cálculo proporciona los valores numéricos representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente únicamente al órgano 96 de comunicación por radiofrecuencia a través del puerto 66.
La interfaz 70 está conectada directamente a los conductores 46 y 47.
El aparato que incluye el circuito 43b electrónico que se representa en la Figura 18 está configurado para que la bobina 52 de relé de activación se utilice exclusivamente para proporcionar la señal presente en sus extremos 110 y 110a al conjunto formado por la interfaz 70, por el convertidor 71 y por la unidad 72 de cálculo, y no para impulsar el núcleo 103 móvil que controla el percutor 102.
La Figura 19 ilustra otra variante del aparato que se muestra en las Figuras 4 a 14.
En esta variante, el circuito eléctrico del aparato es similar al que se ilustra en la Figura 2 excepto que la tarjeta 43 electrónica es sustituida por el circuito 43c electrónico.
Por tanto, en la variante de la Figura 19, el aparato incluye un órgano 33 de activación térmico y un transformador 35 de detección de fallo diferencial, el circuito 43c electrónico está conectado a la bobina de relé de activación por el conductor 46 y por el conductor 47, el circuito de trayectoria de corriente entre los bornes 22 y 26 incluye en serie el órgano 30 de activación magnético, el contacto 31 fijo, el contacto 32 móvil, el órgano 33 de activación térmico y un devanado que forma parte del transformador 35 y el circuito de trayectoria entre los bornes 23 y 27 incluye en serie el contacto 36 fijo, el contacto 37 móvil y un devanado 38 que forma parte del transformador 35 de detección de fallo diferencial.
De una manera general, el circuito 43c electrónico es similar al circuito 43a electrónico excepto que no incluye la unidad 73 de monitoreo, siendo el detector 60 de sobrecorriente prolongada sustituido por el conjunto formado por la interfaz 70, por el convertidor 71 y por la unidad 72 de cálculo, sirviendo este conjunto para la determinación del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la bobina 51 de activación magnética; y excepto que además incluye una interfaz 63 de conmutación la cual produce las señales a las cuales responde el circuito 61 de conmutación.
La interfaz 63 de conmutación incluye dos puntos 170 y 171 de conexión conectados respectivamente por los conductores 42 y 41 al devanado 39 secundario del transformador 35 y dos puntos 168 y 169 de conexión de salida conectados cada uno al circuito 61 de conmutación.
Más precisamente, el punto 168 de conexión de salida está conectado a los puntos 93 y 94 de conexión de control, respectivamente, del tercer órgano 81 de conmutación y del cuarto órgano 82 de conmutación; y el punto 169 de conexión de salida está conectado a los puntos 87 y 88 de conexión de control, respectivamente, del primer órgano 79 de conmutación y del segundo órgano 80 de conmutación.
La interfaz 63 está configurada para producir la señal de detección y luego producir, después de un tiempo predeterminado después del inicio de la producción de la señal de detección, la señal de accionamiento.
La interfaz 63 transmite mediante su punto 168 de conexión de salida la señal de detección al circuito 61 de conmutación y mediante su punto 169 de salida la señal de accionamiento.
Cuando una señal de fallo diferencial es proporcionada por el transformador 35 en los conductores 41 y 42, la interfaz 63 produce en respuesta una señal de detección transmitida al tercer órgano 81 de conmutación y al cuarto órgano 82 de conmutación y luego produce una señal de accionamiento transmitida al primer órgano 79 de conmutación y al segundo órgano 80 de conmutación.
En las variantes no representadas:
- la bobina 52 de relé de activación está dispuesta alrededor de la bobina 51 de activación magnética en lugar de al revés;
- el circuito de conmutación se implementa de manera diferente del modo de realización que se ilustra en las Figuras 6 y 7, por ejemplo, con optoacopladores en lugar de transistores y tiristores;
- el detector de sobrecorriente prolongada se implementa de manera diferente del modo de realización que se ilustra en las Figuras 5, 8 y 9, por ejemplo, de manera totalmente analógica;
- la señal de accionamiento producida después de un tiempo predeterminado después de la producción de la dicha señal de detección se proporciona de otro modo que no sea el detector de sobrecorriente prolongada, por ejemplo, proporcionado por un circuito de conmutación similar al circuito 61 pero configurado para recibir únicamente la señal de detección;
- el circuito de trayectoria de corriente del polo protegido está a la derecha en lugar de a la izquierda, mientras que circuito de trayectoria de corriente del polo no protegido está a la izquierda en lugar de a la derecha;
- el aparato de protección no incluye el segundo borne 27 de conexión de salida para el segundo polo eléctrico y por lo tanto no incluye el segundo circuito de trayectoria de corriente entre los bornes 23 y 27; y/o
- el circuito electrónico, además de estar conectado al primer circuito de trayectoria de corriente por el conductor 48 y al segundo circuito de trayectoria de la corriente por el conductor 49, está conectado al primer circuito de trayectoria por un conductor conectado al borne 22 de conexión y al segundo circuito de trayectoria por otro conductor conectado al borne 23 de conexión, con el fin de que el circuito electrónico permanezca entonces alimentado en caso de paso de la cerradura a la posición de seccionamiento, o en cualquier caso el órgano de comunicación tal como el 96 puede permitir el seguimiento de una ausencia de corriente en la bobina de activación magnética o de valores los cuales se deducen de ella, especialmente el consumo de energía eléctrica de la instalación o porción de la instalación situada entre los bornes 26 y 27 de salida del aparato 100.
En las variantes no representadas, el aparato de protección tiene un ancho diferente y/o un número de polos diferente, por ejemplo, un aparato de cuatro polos con un ancho de cuatro módulos que incluye cuatro bornes en la parte superior y cuatro bornes en la parte inferior.
De manera más general, la invención no se limita a los ejemplos descritos y representados.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Aparato de protección de una instalación eléctrica de corriente alterna, que tiene un primer borne (22) de conexión de llegada para un primer polo eléctrico, un segundo borne (23) de conexión de llegada para un segundo polo eléctrico diferente del primer polo eléctrico y un primer borne (26) de conexión de salida para el primer polo eléctrico, estando cada uno del dicho borne (22, 23, 26) de conexión configurado para recibir una sección de extremo pelado de un cable eléctrico o un diente de un peine de distribución horizontal; cuyo aparato incluye:
- un primer circuito de trayectoria de corriente entre el primer borne (22) de conexión de llegada y el primer borne (26) de conexión de salida, que incluye un contacto (31) fijo y un contacto (32) móvil;
- un mecanismo (50) de control del contacto (32) móvil que tiene dos posiciones estables, respectivamente una posición de seccionamiento donde el contacto (32) móvil está separado del contacto (31) fijo y una posición de accionamiento donde el contacto (32) móvil se apoya en el contacto (31) fijo;
- una palanca (19) para actuar manualmente sobre el mecanismo (50) de control con el fin de pasar de la posición de seccionamiento a la posición de accionamiento o de la posición de accionamiento a la posición de seccionamiento;
- un órgano (44) compacto que incluye un órgano (30) de activación magnético y un relé (45) de activación, estando el dicho órgano (30) de activación magnético formado por una bobina de activación magnética dispuesta alrededor de un núcleo móvil que controla un percutor que actúa en caso de cortocircuito en el mecanismo (50) de control y que forma una porción del primer circuito de trayectoria de la corriente, estando el dicho relé (45) de activación formado por una bobina de relé de activación;
- un circuito electrónico conectado a la bobina de relé de activación; el dicho circuito (43a; 43b; 43c; 43d) electrónico incluye un conjunto (70-72; 63, 70-72; 63, 70-73) de determinación del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la dicha bobina (51) de activación magnética a partir de la señal presente en los extremos (110, 110a) de la dicha bobina (52) de relé de activación, implementado por un convertidor (71) analógico a digital, por una unidad (72) de cálculo y por una interfaz (70) dispuesta entre los extremos (110, 110a) de la bobina (52) de relé de activación y el convertidor (71), estando la dicha interfaz (70) configurada para proporcionar a un puerto de entrada del dicho convertidor (71) una señal analógica utilizable por el dicho convertidor (71) y correspondiente a la tensión presente entre los dos extremos (110, 110a) de la dicha bobina (52) de relé de activación, estando el dicho convertidor (71) configurado para producir valores numéricos representativos de la señal analógica proporcionada por la dicha interfaz (70); estando la dicha unidad (72) de cálculo configurada para producir, a partir de los dichos valores numéricos representativos de la señal analógica proporcionada por la dicha interfaz (70), valores numéricos representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la dicha bobina (51) de activación magnética; estando además la dicha unidad (72) de cálculo conectada a un órgano (96) de comunicación y configurada para comunicar al dicho órgano (96) de comunicación los dichos valores numéricos representativos del valor efectivo de la intensidad de la corriente,
caracterizado porque la bobina (52) de relé de activación está dispuesta alrededor del dicho núcleo móvil, estando la bobina (51) de activación magnética y la bobina (52) de relé de activación dispuestas una alrededor de la otra;
estando además el dicho aparato de protección configurado para que la bobina (52) de relé de activación sea utilizada para proporcionar la dicha señal presente en sus extremos (110, 110a) al dicho conjunto (63, 70-72; 63, 70-73) de determinación del valor efectivo de la intensidad de la corriente que circula en la dicha bobina (51) de activación magnética, así como para impulsar el dicho núcleo (103) móvil que controla el dicho percutor (102) que actúa sobre el dicho mecanismo (50) de control para activar el paso de la dicha posición de accionamiento a la posición de seccionamiento, incluyendo el dicho circuito (43a; 43c; 43d) electrónico un circuito (61) de conmutación y estando configurado para producir una señal de detección cuando se producen las condiciones de trayectoria de corriente predeterminadas, estando el dicho circuito (43a; 43c; 43d) electrónico configurado para que en ausencia de la dicha señal de detección el circuito (61) de conmutación conecte la bobina (52) de relé de activación a la interfaz (70) mientras aísla la bobina (52) de relé de activación de cada uno de los dichos bornes (22, 23) de conexión de llegada, y para que en presencia de la dicha señal de detección el circuito (61) de conmutación aísle la bobina (52) de relé de activación de la interfaz (70) y luego conecte la bobina (52) de relé de activación a cada uno de los dichos bornes (22, 23) de conexión de llegada.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el convertidor (71) analógico a digital y la unidad (72) de cálculo están implementados en un microcontrolador (95).
3. Aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el dicho aparato tiene un segundo borne (27) de conexión de salida para el segundo polo eléctrico, estando el dicho borne (27) de conexión de salida configurado para recibir una sección de extremo pelado de un cable eléctrico o un diente de un peine de distribución horizontal; incluyendo el dicho aparato un segundo circuito de trayectoria de corriente entre el segundo borne (23) de conexión de llegada y el segundo borne (27) de conexión de salida y porque incluye un transformador (35) de detección de fallo diferencial configurado para producir una señal de fallo diferencial en caso de presencia de un fallo diferencial entre el primer circuito de trayectoria de corriente y el segundo circuito de trayectoria de corriente, estando el dicho transformador conectado a una interfaz (63) de conmutación del dicho circuito (43c; 43d) electrónico configurada para producir la dicha señal de detección en presencia de la dicha señal de fallo diferencial.
4. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dicho circuito (61) de conmutación incluye:
- un primer órgano (79) de conmutación que incluye un punto (87) de conexión de control y conectado por una parte al primer borne (22) de conexión de llegada y por otra parte a un primer extremo (110) de la bobina (52) de relé de activación, admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto (87) de conexión de control una configuración bloqueada donde aísla el primer extremo (110) de la bobina (52) de relé de activación del primer borne (22) de conexión de llegada y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto (87) de conexión de control una configuración de paso donde conecta el primer extremo (110) de la bobina (52) de relé de activación al primer borne (22) de conexión de llegada;
- un segundo órgano (80) de conmutación que incluye un punto (88) de conexión de control y conectado por una parte al segundo borne (23) de conexión de llegada y por otra parte a un segundo extremo (110a) de la dicha bobina (52) de relé de activación, admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto (88) de conexión de control una configuración bloqueada donde aísla el segundo extremo (110a) de la bobina (52) de relé de activación del segundo borne (23) de conexión de llegada y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto (88) de conexión de control una configuración de paso donde conecta el segundo extremo (110a) de la bobina (52) de relé de activación al segundo borne (23) de conexión de llegada;
- un tercer órgano (81) de conmutación que incluye un punto (93) de conexión de control y conectado por una parte al primer extremo (110) de la bobina (52) de relé de activación y por otra parte a la interfaz (70), admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto (93) de conexión de control una configuración de paso donde el primer extremo (110) de la bobina (52) de relé de activación está conectado a la dicha interfaz (70) y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto (93) de conexión de control una configuración bloqueada donde el primer extremo (110) de la bobina (52) de relé de activación está aislado de la dicha interfaz (70);
- un cuarto órgano (82) de conmutación que incluye un punto (94) de conexión de control y conectado por una parte al segundo extremo (110a) de la bobina (52) de relé de activación y por otra parte a la interfaz (70), admitiendo en ausencia de una señal predeterminada en el dicho punto (94) de conexión de control una configuración de paso donde el segundo extremo (110a) de la bobina (52) de relé de activación está conectado a la dicha interfaz (70) y admitiendo en presencia de la dicha señal predeterminada en el dicho punto (94) de conexión de control una configuración bloqueada donde el segundo extremo (110a) de la bobina (52) de relé de activación está aislado de la dicha interfaz (70).
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la interfaz (63) de conmutación está configurada para producir, después de un tiempo predeterminado a partir de la producción de la dicha señal de detección, una señal de accionamiento, estando el dicho circuito (43c) electrónico configurado para aplicar la dicha señal de detección al punto (93) de conexión de control del tercer órgano (81) de conmutación y al punto (94) de conexión de control del cuarto órgano (82) de conmutación, y para aplicar la dicha señal de accionamiento al punto (87) de conexión de control del primer órgano (79) de conmutación y al punto (88) de conexión de control del segundo órgano (80) de conmutación.
6. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque el primer órgano (79) de conmutación y el segundo órgano (80) de conmutación incluyen cada uno un transistor (97) y un tiristor (98).
7. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque el tercer órgano (81) de conmutación y el cuarto órgano (82) de conmutación incluyen cada uno un transistor (99).
8. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el órgano (96) de comunicación es un órgano de comunicación por radiofrecuencia.
9. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque está en formato modular, generalmente de forma paralelepipédica con dos caras (11, 12) principales, respectivamente una cara (11) izquierda y una cara (12) derecha, y caras laterales que se extienden desde una hasta la otra de las caras principales, con un ancho, es decir la separación entre la cara (11) izquierda y la cara (12) derecha igual a un número entero de veces una distancia predeterminada, llamado módulo.
10. Aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la relación entre el número de vueltas de la bobina (51) de activación magnética y la bobina (52) de relé de activación está comprendida entre 100 y 500.
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