ES1065275U - Contactor, que comprende un circuito de control, cuya alimentacion esta sometida a perturbaciones electricas. - Google Patents
Contactor, que comprende un circuito de control, cuya alimentacion esta sometida a perturbaciones electricas. Download PDFInfo
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Abstract
1. Contactor (6) que comprende un circuito de control, cuya alimentación está sometida a perturbaciones eléctricas, y como mínimo un contacto principal (7) destinado a controlar el cierre y la apertura de una parte de un circuito de una instalación eléctrica, caracterizado por comportar: - medios de ralentización de la extinción (12) de la energía magnética, almacenada en la bobina en caso de falta de tensión de alimentación o de bajada de la misma, y - medios de control de mando (9) de la alimentación de la bobina (8) del contactor (6), presentando medios para la determinación de un valor de corriente que permite cerrar un contacto principal (7) ó mantener un contacto principal (7) cerrado, y medios que permiten mantener éste valor medio de la corriente de alimentación de la bobina (8) al valor determinado; estando conectado cada contacto principal (7) en paralelo con medios de limitación de la punta de corriente, presentando un contacto temporal (13) y por lo menos una resistencia (14).
Description
Contactor, que comprende un circuito de control,
cuya alimentación está sometida a perturbaciones eléctricas.
La presente invención se refiere a un contactor
que comprende un circuito de mando, cuya alimentación está
sometida a perturbaciones eléctricas, haciendo referencia asimismo
a una instalación eléctrica que comprende dicho contactor.
Es conocido el utilizar contactores, en
particular, contactores de baja tensión, en una parte de las
instalaciones eléctricas de distintos tipos de instalaciones
eólicas, en especial las destinadas al control de los armarios de
condensadores para el control de coseno de \varphi.
La alimentación del control de estos contactores
se hace por una red interna de la instalación eólica.
Por este hecho, dada la naturaleza de la red que
alimenta estos contactores, la alimentación del control de estos
contactores sufre perturbaciones más importantes que las redes de
distribución plástica industriales, sometidas a tolerancias,
especialmente de amplitud y de frecuencia, impuestas por las
normas.
La amplitud y duración de estas perturbaciones
tienen como consecuencia provocar las reaperturas no deseadas de
los contactores.
Las perturbaciones principales están
constituidas por bajadas de tensión y fallos de tensión de corta
duración.
Para los contactores que alimentan baterías de
condensadores, estas reaperturas y nuevos cierres tienen
consecuencias graves, o incluso peligrosas para la instalación, a
saber, por ejemplo, contactores soldados, destrucción de baterías
de condensadores y riesgo de incendio.
Por lo tanto, es deseable conseguir un contactor
que permita permanecer en una posición cerrada, en caso de caída
de tensión o de falta de tensión de duración más importante, y
permitiendo además resistir las puntas de corriente características
de una utilización con condensadores.
Por otra parte, es conocido colocar
condensadores en cascada en baterías de condensadores,
comprendiendo en ellas las instalaciones eólicas. En este tipo de
aplicación, varios contactores situados uno al lado del otro están
destinados a cerrar sucesivamente en etapas de condensadores,
sucediéndose de un cierre a otro de manera rápida, puesto que, en
general, el orden de cierre del contactor N+1 viene dado por un
contacto auxiliar dispuesto en el contactor N. Para los contactores
tradicionales, los choques de corta duración de cierre de los
contactores N+1, N+2,... pueden provocar una reapertura del
contactor N, si el cierre de éste no está completamente
estabilizado.
El riesgo de reapertura viene aumentado por el
hecho de que la alimentación del control de estos contactores se
hace mediante una red interna de la instalación eólica, tal como se
ha indicado anteriormente.
Por lo tanto, es deseable el conseguir un
contactor que presente estabilidad mecánica suficiente para
permanecer en posición cerrada, en una configuración en cascada, a
pesar de los choques de cierre de los contactores adyacentes.
A estos efectos, la presente invención se
refiere a un contactor que comprende un circuito de control, cuya
alimentación está sometida a perturbaciones eléctricas, y como
mínimo un contacto principal destinado a controlar el cierre y la
apertura de una parte del circuito de una instalación
eléctrica,
caracterizado por comportar:
- medios de ralentización de la extinción de la
energía magnética, almacenada en la bobina en caso de falta de
tensión de alimentación o de bajada de la misma, y
- medios de mando de la alimentación de la
bobina del contactor, que presentan medios de determinación del
valor de corriente que permite cerrar un contacto principal o
mantener un contacto principal cerrado, y medios que permiten
mantener este valor medio de la corriente de alimentación de la
bobina al valor determinado,
estando conectado cada uno de los contactos
principales en paralelo con medios de alimentación de la punta de
corriente, que presenta un contacto temporal y por lo menos una
resistencia.
El control de la alimentación de la bobina
permite soportar variaciones de tensión muy importantes debidas a
las perturbaciones de la red de alimentación, por el hecho de que
la alimentación se puede hacer para un campo de tensión grande, con
una relación que puede alcanzar 2,5.
Esto permite, como consecuencia, perturbaciones
de la red del tipo de deformación de la forma de onda
sinusoidal.
Referente a las faltas de tensión y caídas de la
misma, la ralentización de la extinción de la energía magnética
almacenada en la bobina permite conservar el cierre del contactor
en caso de microcortes o bajadas de tensión, efectuando la
eliminación de las crestas de tensión para evitar las
sobretensiones provocadas por el corte del mando del contactor.
Estas disposiciones permiten paliar los fallos
de la red de alimentación y que el contactor pueda permanecer
cerrado de cara a fallos de tensión y bajadas de la misma,
netamente más elevadas en amplitud y en duración que los
contactores tradicionales, y por lo tanto permiten satisfacer las
exigencias de mantenimiento en las caídas de tensión y fallos de la
misma, que se presentan, en especial, en las instalaciones
eólicas.
La utilización de resistencias y contactos
temporales permite cerrar el circuito, en primer lugar, en una
parte que presenta resistencias, con la finalidad de limitar la
punta o máximo de corriente. A continuación, estas resistencias son
retiradas del circuito para evitar el calentamiento de las
resistencias y la pérdida de energía.
De manera ventajosa, los medios de control
presentan igualmente medios de rectificación dispuestos para
alimentar la bobina en corriente continua, tanto si la tensión de
alimentación de los medios de control es alterna como continua.
Estas disposiciones son ventajosas puesto que,
en el caso de un contactor alimentado por corriente alterna, el
esfuerzo de mantenimiento del electroimán en posición cerrada se
debilita para cada alternancia.
Con una alimentación de corriente continua de la
bobina, la estabilización del cierre del contacto es más rápida,
disminuyendo de esta manera los rebotes, permaneciendo la fuerza de
mantenimiento sensiblemente constante.
Estas disposiciones permiten por lo tanto un
mejor mantenimiento del contactor a las solicitaciones de choques
y de vibraciones.
De manera ventajosa, los medios de control están
dispuestos para alimentar la bobina en el umbral mínimo de llamada
en la fase de llamada.
Según una forma de realización, los medios de
control están dispuestos para alimentar la bobina al umbral mínimo
de mantenimiento cuando tiene lugar la fase de mantenimiento.
De manera ventajosa, los medios de control
presentan un dispositivo del tipo seccionador, reductor de
tensión.
La presente invención tiene igualmente por
objetivo una instalación eléctrica, que presenta:
- como mínimo dos condensadores,
- como mínimo dos contactores según una de las
reivindicaciones 1 a 5, permitiendo cerrar o abrir la parte de
circuito eléctrico que conecta un condensador a la red de
distribución,
- medios de control del cierre o de la apertura
de un segundo contactor cuando el primer contactor está cerrado o
abierto, respectivamente.
Las disposiciones de alimentación de la bobina
en corriente continua y de limitación de la corriente en la bobina
permiten una mejor resistencia a las solicitaciones producidas por
choques y vibraciones.
Esto disminuye muy significativamente el riesgo
de nueva apertura de los contactos, en especial en la aplicación
de tipo "en cascada", sobre los condensadores.
Estas disposiciones permiten satisfacer las
exigencias de conmutación en baterías de componentes de
almacenamiento de energía de varias gradaciones, demostrándose esta
aplicación como una de las más exigentes.
Según una forma de realización, la fuente de
alimentación es una red interna de una instalación eólica.
De todos modos, la invención se comprenderá con
facilidad con ayuda de la descripción siguiente, haciendo
referencia al dibujo esquemático adjunto, que representa, a título
de ejemplo no limitativo, una forma de realización de un
dispositivo según la invención.
La figura 1 es una vista esquemática de un
ejemplo de instalación según la invención, en una disposición
llamada en cascada.
La figura 2 es una vista esquemática de los
medios de control de la alimentación de la bobina de un contactor
de la instalación de la figura 1.
Según una forma de realización, representada en
la figura 1, una instalación eléctrica es alimentada, como mínimo,
para su circuito de control, por una fuente de alimentación (2)
sometida a perturbaciones.
En particular, en esta forma de realización,
esta fuente de alimentación procede de una red interna en una
instalación eólica no representada.
La instalación presenta una serie de componentes
para almacenamiento de energía eléctrica, constituidos por los
condensadores (3). Estos condensadores almacenan la energía
producida por la instalación eólica y son susceptibles de restituir
la energía almacenada hacia una red de distribución (4), a la que
están conectados en paralelo, con la finalidad de aumentar el
coseno \varphi.
Para controlar la distribución de la energía
almacenada en los condensadores (3) hacia la red de distribución
(4), cerrando o abriendo una parte de circuito eléctrico (5) que
conecta los condensadores a la red, las instalación comprende, en
cada una de las partes de circuito (5), un contactor (6).
Un contacto principal (7) del contactor permite
realizar el cierre y la apertura de la parte de circuito eléctrico
(5).
El contactor (6) comprende la bobina de control
(8), cuya alimentación está asegurada por la fuente de
alimentación (2).
La alimentación de la bobina está controlada por
medios de control (9) de la alimentación de la bobina, dispuestos
para alimentar la bobina, entre los bornes (C) y (D), en corriente
continua.
Estos medios de control (9) están dispuestos
para alimentar la bobina al umbral mínimo de llamada cuando tiene
lugar la fase de llamada.
Tal como se ha representado en la figura 2, los
medios de control (9) presentan un componente de filtrado (F) y un
componente rectificador (R) permitiendo transformar la tensión
alterna en tensión continua. En particular, el componente
rectificador (R) puede presentar un puente de diodos.
La bobina (8) del contactor, destinada a estar
conectada entre los puntos (C) y (D), está alimentada por un
dispositivo seccionador reductor de voltaje, constituido por un
transistor de potencia (TR), que funciona en sistema "todo o
nada", controlado por una señal de modulación de gran amplitud
"PWM" (pulse width modulation) generada por un dispositivo de
control constituido por un microcontrolador (\muC), o cualquier
otro circuito lógico o de control específico. La frecuencia de esta
señal es fija y la relación cíclica, es decir, la relación de
tiempo de conducción y el período de la señal, se ajusta por el
microcontrolador (\muC).
La bobina (8) está conectada en (C) y (D) en
serie al transistor de potencia (TR), y a una resistencia (R1)
utilizada para la medición de la corriente.
El microcontrolador (\muC) es alimentado por
un componente de alimentación (UR) que suministra la tensión
controlada.
El microcontrolador (\muC) recibe como
entrada:
- una señal de medición ce la tensión en los
bornes de la resistencia (R1), que es una medición de la corriente
en la bobina, y
- una señal proporcional a la tensión de
alimentación del contactor, facilitada por un divisor de tensión,
formado por dos resistencias (R2) y (R3).
Según el funcionamiento de un seccionador
reductor de voltaje, la tensión media en los bornes de la bobina
del contactor es el producto de la relación cíclica por la tensión
de la fuente.
La adaptación de la relación cíclica del
dispositivo seccionador reductor de voltaje en función del nivel de
tensión de entrada permite alimentar la bobina con una tensión de
corriente media constante, determinada para cualquier valor de
alimentación del contactor. Este valor puede ser fijado en un
umbral mínimo de llamada durante la fase de llamada y en un umbral
mínimo de mantenimiento durante la fase de mantenimiento.
El umbral mínimo de llamada es el nivel mínimo
de corriente en los bornes de la bobina (8) que es suficiente para
provocar el cierre del circuito magnético. Con este nivel de
corriente, la carrera de los contactos móviles presenta una
dinámica suficiente para cerrar el circuito eléctrico de potencia
en buenas condiciones, definidas por las exigencias de las
normas.
El umbral mínimo de mantenimiento es el nivel de
corriente justo suficiente para mantener el electroimán cerrado,
teniendo en cuenta las posiciones de montaje del contactor, su
resistencia a los choques de vibraciones y el número de contactos
auxiliares asociados, es decir, cargas mecánicas.
Los dos valores antes indicados pueden ser
determinados por medio de cálculo.
Estos medios de control (9) permiten paliar las
perturbaciones de la tensión de alimentación, y aseguran la llamada
o el mantenimiento mientras esta tensión no disminuya de manera
duradera por debajo de la tensión mínima de mantenimiento o de
llamada.
Los medios de control permiten igualmente evitar
que una perturbación que aumenta la tensión provoque un choque
violento en el cierre del contacto.
Los medios de control (9) pueden estar alojados
en el interior o en el exterior de la caja del contactor (6).
Además de los medios de control (9) de la
alimentación de la bobina, que permiten paliar las caídas de
tensión, el contactor presenta medios de ralentización de la
extinción de la energía de la bobina, en caso de falta de tensión,
comprendiendo un diodo de rueda libre (12) dispuesto en paralelo
con respecto a la bobina del contactor.
Además, cada uno de los contactos principales
(7) de cada uno de los contactores está conectado en paralelo con
medios de alimentación de la punta de corriente, presentando un
contacto temporal (13) y resistencias (14), cuyo contacto temporal
(13) está conectado en paralelo al contacto principal (7).
El funcionamiento de este contacto temporal (13)
es el siguiente. Cuando tiene lugar la fase de llamada, este
contacto es cerrado antes que el contacto principal (7). De esta
manera, el circuito está cerrado sobre las resistencias (14). A
continuación, cuando el contacto principal (7) es cerrado, el
contacto temporal (14) es abierto.
En la forma de realización representada en la
figura 1, la disposición de los contactores es de tipo
"cascada". Cada contactor está asociado a medios de control de
un segundo contactor para cerrar o abrir éste cuando un primer
contactor es cerrado o abierto, respectivamente. Estos medios de
control están constituidos por un contacto auxiliar (15), dispuesto
sobre una parte de circuito eléctrico que conecta la bobina del
segundo contactor (7) a la fuente de alimentación (2).
De este modo, es suficiente cerrar el circuito
de alimentación del primer contactor (7) mediante un interruptor
(16) para que el conjunto de los contactores se cierre. Un mismo
mecanismo permite abrir el conjunto de los contactores (7) cuando
el primero está abierto.
Un piloto luminoso (17) puede estar conectado en
serie a una parte de circuito cerrado con un último contacto
auxiliar (15) del último contactor de la cascada, encendiéndose
dicho piloto cuando el último contactor es alimentado, indicando el
piloto de este modo que el conjunto de los contactores está
cerrado.
Se debe observar que la instalación formada de
esta manera comprende un conjunto de tramos sensiblemente
idénticos (T) que presentan un condensador, un contactor con medios
de control de alimentación de la bobina y un diodo de rueda libre, y
comportando el dispositivo el contacto auxiliar.
Con respecto a los fallos de tensión, las
pruebas realizadas sobre este tipo de contactor demuestran igual
nivel de inmunidad con respecto a los dos fenómenos siguientes:
- alta impedancia: correspondiente a una
apertura breve de la tensión de alimentación,
- baja impedancia: que corresponde a un
cortocircuito breve de los bornes de alimentación de la bobina.
En los dos casos el resultado es el mismo: el
contactor no se vuelve a abrir para duraciones de varias decenas de
ms, mientras que un contactor electromecánico tradicional se vuelve
a abrir con una duración aproximada de 10 ms.
Las ventajas del contactor no están limitadas a
las instalaciones eólicas, puesto que existen otras aplicaciones
en las que las perturbaciones de la red de control son elevadas.
Por ejemplo, los encendidos de los grandes invernaderos,
alimentados por paneles solares, pueden presentar este tipo de
perturbaciones.
Es evidente que la invención no se limita a la
forma de utilización preferente que se ha descrito, a título de
ejemplo no limitativo, por el contrario, comprende todas las
variantes.
Claims (5)
1. Contactor (6) que comprende un circuito de
control, cuya alimentación está sometida a perturbaciones
eléctricas, y como mínimo un contacto principal (7) destinado a
controlar el cierre y la apertura de una parte de un circuito de
una instalación eléctrica,
caracterizado por comportar:
- medios de ralentización de la extinción (12)
de la energía magnética, almacenada en la bobina en caso de falta
de tensión de alimentación o de bajada de la misma, y
- medios de control de mando (9) de la
alimentación de la bobina (8) del contactor (6), presentando medios
para la determinación de un valor de corriente que permite cerrar
un contacto principal (7) o mantener un contacto principal (7)
cerrado, y medios que permiten mantener este valor medio de la
corriente de alimentación de la bobina (8) al valor
determinado;
estando conectado cada contacto principal (7) en
paralelo con medios de limitación de la punta de corriente,
presentando un contacto temporal (13) y por lo menos una
resistencia (14).
2. Contactor (6), según la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de control presentan
igualmente medios de rectificado (R) dispuestos para alimentar la
bobina (8) en corriente continua, tanto si la tensión de
alimentación de los medios de control (9) es alterna o
continua.
3. Contactor (6), según una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque los medios de
control (9) están dispuestos para alimentar la bobina (8) en el
umbral mínimo de llamada cuando tiene lugar la fase de llamada.
4. Contactor (6), según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de
control (9) están dispuestos para alimentar la bobina (8) al umbral
mínimo de mantenimiento cuando tiene lugar la fase de
mantenimiento.
5. Contactor (6), según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los medios de
control (9) presentan un dispositivo de tipo seccionador reductor
de voltaje.
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