ES2198880T3 - Disposicion de un equipo de proteccion. - Google Patents

Abstract

Equipo (1) para el análisis de las corrientes de fuga a tierra que se producen en una instalación eléctrica con un módulo de captación de corriente (10) y un módulo de análisis de corriente (11); dicho equipo (1) genera una señal eléctrica cuando se producen las corrientes de fuga a tierra que efectúa la apertura de los contactos de interrupción (20) o el bloqueo de los elementos de contacto mediante semiconductores (D1-D6) de un aparato de conexión (2) antepuesto en la instalación, estando dispuesto el equipo (1) en una carcasa separada del aparato de conexión (2), caracterizado porque en el equipo (1) se ha dispuesto una primera bobina (6¿) de un transmisor (T6) previsto para la transmisión de la señal eléctrica del equipo (1) al aparato de conexión (2).

Description

Disposición de un equipo de protección.

La invención se refiere, por un lado, a un equipo para el análisis de las corrientes de fuga a tierra que aparecen en una instalación eléctrica con un módulo de captación de corriente y un módulo de análisis de corriente; dicho equipo produce una señal eléctrica cuando aparecen las corrientes de fuga a tierra que efectúa la apertura de los contactos de interrupción o el bloqueo de los elementos de conmutación mediante semiconductores de un aparato de conexión antepuesto a la instalación, estando dispuesto el equipo en una carcasa separada del aparato de conexión; y, por otro lado, a un aparato de conexión que comprende contactos de interrupción, como por ejemplo un dispositivo de protección FI, un interruptor automático, un protector, un desconectador para el circuito de potencia, o que comprende elementos de conmutación mediante semiconductores.

Las corrientes de fuga a tierra pueden presentar esencialmente las mismas formas de curva que las corrientes bajo carga de los consumidores de una instalación eléctrica. Esto concierne, junto a las corrientes alternas puras, también a las corrientes continuas pulsantes que dentro de cada periodo de frecuencia de red se ponen a cero o casi a cero durante al menos un semiperiodo y las corrientes continuas de fuga planas o similares con una ondulación residual reducida. Estos dos últimos tipos se producen en los consumidores que contienen dispositivos de contacto con rectificadores.

Ya se conocen dispositivos de protección FI sensibles a las corrientes pulsantes que pueden captar al mismo tiempo las corrientes alternas de fuga y las corrientes continuas de fuga pulsantes con un único dispositivo de protección de corriente diferencial residual que, no obstante, no son apropiados para las corrientes continuas de fuga planas.

Para detectar, a pesar de todo, estas corrientes continuas de fuga se ha propuesto ampliar un dispositivo de protección FI sensible a las corrientes pulsantes con un segundo dispositivo de protección de corriente diferencial residual que responda exclusivamente a las corrientes continuas de fuga. Los circuitos secundarios de ambos dispositivos de protección de corriente diferencial residual actúan sobre un aparato de contacto común a través de un cierre de interruptor. Todos los módulos mencionados del dispositivo sensible a todas las corrientes que se ha creado mediante este complemento se han alojado en una carcasa común.

Al fabricar una instalación se empleará, por regla general y siempre que las características de los consumidores lo permitan, la versión sencilla, que es la más económica, del dispositivo de protección FI sensible a las corrientes pulsantes. Si debido a una ampliación posterior de la instalación, se hace necesario el uso de un dispositivo de protección FI sensible a todas las corrientes, entonces se tendrá que sustituir el dispositivo de protección FI sensible a las corrientes pulsantes, que todavía estará en perfecto estado de funcionamiento, por uno sensible a todas las corrientes.

Sería deseable que tanto la parte de captación de corrientes de fuga sensible a las corrientes alternas y pulsantes, que es necesaria de todos modos en toda instalación, como el aparato de contacto del dispositivo de protección FI se mantengan separados de los módulos para captación de otros tipos de corrientes de fuga.

Una forma de realización de este tipo ya se puede encontrar en el estado conocido de la técnica. En ella ya se ha previsto, por un lado, un dispositivo de protección FI completo, es decir equipado con un dispositivo de protección de corriente diferencial residual, un cierre de interruptor y un aparato de contacto y, por otro lado, un módulo adicional que comprende únicamente un dispositivo de protección de corriente diferencial residual. El dispositivo de protección FI y el módulo adicional presentan unas carcasas separadas, de manera que cada elemento se puede intercambiar independientemente del otro.

El accionamiento del cierre del interruptor se efectúa electromagnéticamente, es decir mediante el envío de una señal eléctrica correspondiente a una bobina con inducido móvil. Para que tanto el dispositivo de protección FI como el módulo adicional puedan actuar del mismo modo sobre el cierre del interruptor, la bobina mencionada está compuesta de dos arrollamientos aislados eléctricamente entre sí, estando conectado el primero al circuito secundario del dispositivo de protección de corriente diferencial residual FI y el segundo al circuito secundario del dispositivo de protección de corriente diferencial residual adicional.

Para trasmitir la señal eléctrica producida por el módulo adicional hacia el dispositivo de protección FI son necesarios unos cables que unan el arrollamiento secundario del dispositivo de protección de corriente diferencial residual adicional con el segundo arrollamiento de la bobina de accionamiento del cierre del interruptor. Estos cables se tienen que conectar o desconectar al crear la instalación, así como en cada intercambio de uno de los dos componentes, de modo que el gasto de cableado aumenta tanto en lo que se refiere al material como al tiempo de trabajo.

En el documento FR-A-2 643 195 se describe un dispositivo FI que presenta en principio los componentes habituales, como los contactos de interrupción, el dispositivo de protección de corriente diferencial residual con arrollamiento secundario y disparador electromagnético, que está unido eléctricamente al arrollamiento secundario y puede actuar mecánicamente sobre los contactos de interrupción.

La idea básica del FR-A-2 643 195 es unir un módulo electrónico unido a un sensor con este dispositivo FI; dicho módulo puede producir el desencadenamiento del dispositivo FI. Este desencadenamiento debe producirse cuando la magnitud física captada por el sensor alcanza un valor predeterminable que representa un peligro para la instalación eléctrica. En lo que se refiere al modo en que actúa el módulo sobre el dispositivo FI, se mencionan varias posibilidades:

Según la figura 1, el módulo está conectado en primer lugar a los bornes de conexión del dispositivo FI que están conectados en paralelo a la resistencia de verificación o en paralelo a la tecla de verificación. Mediante el cortocircuitado de uno de estos dos componentes, la resistencia de verificación y la tecla de verificación, se puede simular una corriente de fuga que induce una tensión en el dispositivo de protección de corriente diferencial residual y posteriormente produce el desencadenamiento del dispositivo FI.

La segunda posibilidad de actuación del módulo electrónico sobre el dispositivo FI representada en la figura 1 consiste en que dicho módulo esté unido a un segundo arrollamiento del disparador. Cuando el módulo recibe del sensor una señal de corriente de fuga, carga este arrollamiento con tensión de modo que también se produce el desencadenamiento del dispositivo.

Según la figura 2 del documento FR-A1-2 643 195, la transmisión de la señal desde el módulo electrónico al dispositivo FI se realiza a través de los cables de red:

La primera variante de este modo de transmisión prevé que el módulo esté conectado a los tres cables de red P, N y T. Éste módulo presenta dos conexiones en serie de la resistencia y el dispositivo que están unidas, por un extremo, al conductor de tierra T y, por el otro, al conductor de fase P o al conductor neutro N. Si el sensor comunica al módulo que se ha sobrepasado un valor predeterminable de la magnitud física que observa, dicho módulo cierra ambos dispositivos y produce de ese modo corrientes de fuga a tierra que son detectadas por el dispositivo FI y provocan su desencadenamiento.

Según la segunda variante, el módulo electrónico presenta un emisor de alta frecuencia que está unido a los cables de red P y N. Si el sensor suministra a este módulo una señal de corriente de fuga, el emisor envía una información codificada correspondiente a través de los cables de red P y N.

El dispositivo FI está provisto de un receptor/decodificador que recibe esa información y está unido al dispositivo FI, al igual que el módulo conforme a la figura 1, y puede producir su desencadenamiento.

Un primer objetivo de la invención es proporcionar un equipo para el análisis de las corrientes de fuga a tierra que fluyen dentro de una instalación eléctrica en el cual la señal eléctrica generada al producirse fugas se transmite sin ningún tipo de cables de unión a un aparato de conexión antepuesto a la instalación.

Otro objetivo de la invención es proporcionar un aparato de conexión con contactos de interrupción como, por ejemplo, un dispositivo de protección FI, un interruptor automático, un protector, un desconectador para el circuito de potencia, o con unos elementos de conmutación mediante semiconductores, el cual reacciona a una señal eléctrica producida por una unidad de análisis de corriente arriba descrita y procede a la desconexión de la instalación eléctrica.

Según la invención, esto se consigue instalando en el equipo una primera bobina de un transmisor previsto para la transmisión de la señal eléctrica desde el equipo al aparato de conexión.

En el aparato de conexión que le corresponde se ha dispuesto, conforme a la invención, una segunda bobina de un transmisor previsto para la transmisión de la señal eléctrica desde un equipo al aparato de conexión, presentando el aparato de conexión una carcasa separada del equipo y el equipo incluye una primera bobina del transmisor.

Con este modo de construcción, la transmisión de la señal eléctrica es independiente de los cables de conexión de red, con lo que siguen funcionando sin problema incluso después de la rotura de los cables de conexión de red usados según la primera variante.

En ambas posibilidades de realización mencionadas según la invención se puede prever que el módulo de análisis de corriente presente un módulo electrónico controlado mediante un programa que comprenda, por ejemplo, un microprocesador, un microcontrolador, un procesador de señal digital o similares.

De este modo, se pueden modificar de manera sencilla las características de la disposición del equipo de protección según la invención, es decir, los datos eléctricos, como la forma de la curva, la frecuencia, la amplitud de la corrientes de fuga con las que ha de producirse un desencadenamiento del dispositivo. Además de lo anterior, en comparación con los dispositivos de protección de corriente diferencial residual usados hasta ahora para el análisis de corriente, también se pueden realizar análisis de la corriente de fuga que necesiten de cálculos matemáticos complejos.

En la variante de la invención se puede prever que el módulo de análisis de corriente presente un controlador de interfaz o un controlador de línea común.

Esto permite que el equipo de análisis de corriente según la invención pueda permanecer instalado en la instalación durante su reprogramación, es decir durante la modificación de sus características de reacción, y asimismo que no se tengan que reemplazar ninguno de los elementos de almacenamiento del programa y puedan también permanecer en el equipo durante la reprogramación.

Otra característica de la invención puede ser que el módulo de análisis de corriente presente una conexión de excitación para el controlador de aparatos indicadores como, por ejemplo, un PC, una bocina, una lámpara o similares.

De este modo, se puede indicar de modo sencillo el estado erróneo de la instalación que se detecte.

Por otro lado, se puede prever que el módulo de captación de corriente esté formado por una resistencia de derivación conectada al conductor de protección.

De este modo, se consigue una estructura muy sencilla y fiable del módulo de captación de corriente que, no obstante, representa de modo muy exacto las corrientes de fuga a tierra.

Como alternativa a lo anterior se puede prever que el módulo de captación de corriente esté formado por un transformador de corriente de compensación.

Al contrario que en la primera variante, el conductor de protección puede permanecer sin ninguna carga.

A continuación, se describirá con mayor detalle la invención con ayuda de los dibujos adjuntos que representan ejemplos de realización preferidos. Las figuras siguientes muestran:

Fig. 1 un diagrama de bloque de las conexiones de una disposición del equipo con un equipo de análisis de corriente según la invención y un aparato de conexión según la invención;

Fig. 2 el diagrama de bloque de las conexiones según la figura 1 con un equipo según la invención que simula un estado erróneo de la instalación;

Fig. 3 el diagrama de bloque de las conexiones según la figura 1 con un equipo según la invención que produce señales de controlador eléctricas moduladas a la frecuencia de red y una primera posibilidad de realización del módulo para la captación y la conversión de la señal eléctrica en la apertura de los contactos de interrupción;

Fig. 4 un aparato de conexión configurado como un dispositivo de protección FI con una segunda posibilidad de realización del módulo para la captación y la conversión de la señal eléctrica en la apertura de los contactos de interrupción;

Fig. 5 una primera posibilidad de realización de un aparato de conexión configurado como un dispositivo con semiconductores;

Figs. 5a,b los diagramas de conexión del IC LM 1893, con el cual, por ejemplo, se pueden realizar las conexiones de controlador 30, 31;

Figs. 6 a 8 otras posibilidades de realización del dispositivo con semiconductores;

Figs. 6a a 8a los diagramas de conexión de unas realizaciones posibles de las conexiones de controlador 32 de las figuras 6 a 8;

Fig. 9 el diagrama de bloque de las conexiones según la figura 1 cuando se realiza la transmisión transformada de la señal que efectúa el desencadenamiento del aparato de conexión;

Fig. 10 un diagrama de bloque de las conexiones del equipo de análisis de corriente y el aparato de conexión según la forma de realización conforme a la figura 9;

Fig. 11 otra variante del aparato de conexión según la figura 10 y

Fig. 12 un diagrama de bloque de las conexiones de un dispositivo de protección de corriente diferencial residual de compensación utilizable como módulo de captación de corriente.

La invención se basa en la idea, como mejor se observa en la figura 1, de mantener un aparato de conexión 2, que lleva a cabo la separación de la instalación eléctrica pospuesta al mismo con respecto a la red cuando se produce una corriente de fuga a tierra en dicha instalación, separado de un equipo 1 para el análisis de las corrientes de fuga a tierra que se producen en esa instalación. Este equipo 1 comprende un módulo de captación de corrientes de fuga 10 como dispositivo de protección FI, así como un módulo de análisis de corriente 11 pospuesto al mismo.

El equipo 1 y el aparato de conexión 2 mantienen entre sí una conexión de modo que se permita que cuando el equipo 1 reconozca una corriente de fuga a tierra excesivamente alta, éste realice la apertura de los contactos de interrupción 20 del aparato de conexión 2.

La ventaja de una estructura modular de este tipo para una disposición de un equipo de protección frente a las corrientes de fuga consiste en que sus reacciones, que están determinadas por el equipo 1, sólo se pueden modificar mediante la sustitución o la modificación de este equipo 1.

Las posibilidades de actuación indicadas simbólicamente con la línea a trazos 3 del equipo 1 sobre el aparato de conexión 2 están formadas por una señal eléctrica producida por el equipo 1 y transmisibles al aparato de conexión 2, que efectúa la apertura de los contactos de interrupción 20 del aparato de conexión 2 antepuesto a la instalación, o bien realiza el bloqueo de los elementos de conexión mediante semiconductores D1-D6 si el aparato de conexión 2 está formado por un dispositivo con semiconductores 24, lo cual se describirá con mayor detalle más adelante.

Como medios de transmisión para la señal se usan, según una primera posibilidad de realización según la invención, los cables de conexión a red 4 que pasan a través de los dos componentes equipo 1 y aparato de conexión 2, para lo cual se ha provisto al equipo 1 de un módulo 5 para el acoplamiento de la señal eléctrica a los cables de conexión a red 4.

En lo que se refiere al tipo de señal eléctrica, se han previsto dos variantes:

Según la primera variante, representada en la figura 2, la señal eléctrica simula una corriente de fuga a tierra. El aparato de conexión 2 tiene que estar formado por un dispositivo de protección FI 21 que reacciona a este estado erróneo simulado de la instalación con una separación de la misma con respecto de la red. El módulo 5 para el acoplamiento de esta señal eléctrica a los cables de conexión a red 4 comprende una resistencia 6 correspondiente de baja resistencia y un dispositivo 19 que puede ser accionado por el módulo de análisis 11. A través de este dispositivo 19 se une la resistencia 6 al conductor de fase L1 y al conductor de protección PE, siendo el resultado, por supuesto, el mismo si la resistencia 6 se une a uno de los otros dos conductores de fase L2 o L3 y al conductor de protección PE.

La segunda variante, representada en la figura 3, prevé que la señal eléctrica sea una señal de potencia relativamente escasa que posea una frecuencia distinta de la frecuencia de red que se adapte a la tensión de red mediante el módulo 5 configurado como dispositivo de modulación.

El aparato de conexión 2 antepuesto no tiene por qué ser un dispositivo de protección FI, sino que también puede estar formado por un interruptor automático 22, contactores 23, por un dispositivo con semiconductores 24, un desconectador para circuito de potencia 29 o similares. El aparato de conexión 2 está provisto, según la invención, de un módulo 7 para la captación y la conversión de la señal eléctrica adaptada a la tensión de red en la apertura de los contactos de interrupción 20. En la misma figura 3 se ha representado un módulo 7 de este tipo junto a un aparato de conexión 2 configurado como contactor 23. Dicho módulo se compone básicamente de un receptor 70 que carga la bobina 25 del contactor 23 con tensión de red a través de un contacto de conexión 71.

En otros tipos de aparatos de conexión 2, la realización concreta de este módulo 7 debe adecuarse a la manera conocida por los especialistas, aunque en lo que se refiere a su función sea idéntico al módulo 7 representado en la figura 3. Con un dispositivo de protección FI 21 o un interruptor automático 22, se puede sustituir la bobina 25 que se muestra en la figura 3 por una bobina 25' que actúe sobre el percutor 27 junto a la bobina 26 de desencadenamiento principal que acciona el cierre del interruptor 28 (véase la figura 4). La bobina 26 de desencadenamiento principal se conecta al cable que se ha de controlar, como es habitual en el dispositivo de protección FI 21, con el arrollamiento secundario del dispositivo de protección de corriente diferencial residual o el desconectador para circuito de potencia 22, lo cual, en aras de la claridad, no se ha representado de forma explícita en la figura 4.

Con un desconectador para circuito de potencia 29, la conexión se realiza manualmente o accionada por motor, tensándose en ambos casos un acumulador de fuerza elástica que tensa previamente los contactos de interrupción 20 en la dirección de su posición de apertura. Tan pronto como los contactos de interrupción 20 alcanzan su posición cerrada se bloquea el acumulador de fuerza elástica. La desconexión se realiza desbloqueando el acumulador de fuerza elástica que, debido a su tensión previa, abre los contactos de interrupción 20. Dicho desbloqueo se puede efectuar manualmente o mediante un disparador de corriente de trabajo, que cuando se usa un desconectador para circuito de potencia 29 como aparato de conexión 2 según la invención, está incorporado en un módulo 7 configurado de modo correspondiente, más o menos según la figura 3.

En la figura 5, que muestra únicamente el módulo 5 para el acoplamiento de la señal eléctrica en los cables de conexión a red 4, así como un aparato de conexión 2 configurado como dispositivo con semiconductores 24, se puede apreciar la estructura del módulo 5 configurado como un dispositivo modulador y del receptor 70. Ambos muestran respectivamente un transmisor T1, T2 para el acoplamiento o para el desacoplamiento de la señal a los o de los cables de conexión a red 4. A las bobinas del lado de red de estos transmisores T1, T2 se han conectado respectivamente unos condensadores C para el bloqueo de la tensión de red en serie. El módulo 30 del lado del dispositivo de análisis o el módulo 31 del lado del dispositivo están formados por unos IC especiales provistos de las conexiones exteriores correspondientes o por ASIC específicos del cliente.

Como se desprende de la figura 5, la tarea del módulo 30 consiste en convertir la señal que viene del módulo de análisis 11; la tarea del módulo 31 consiste en convertir la señal desacoplada mediante el transformador en una señal apropiada para el accionamiento del dispositivo 71.

De acuerdo con estos requerimientos y las características de la señal suministrada por el módulo de análisis 11 o la señal de control del dispositivo habrá que configurar dichos módulos 30, 31 de la manera conocida por el especialista.

Como ejemplos de IC con los que se pueden realizar los módulos 30, 31 se pueden citar el LM 1893 (véanse las figuras 5a, b) y el LM 2893 de National Semiconductor o bien los elementos ST7537 y ST7536 de SGS-Thomson que realizan funciones parecidas. Cada uno de los cuatro IC citados se puede emplear para cada uno de los módulos 30 y 31, siendo favorable realizar ambos módulos 30,31 con uno solo de los tipos de IC. Por otro lado, también es posible formar los módulos 30,31 mediante ASIC que, en lo que se refiere a su función, son similares a los cuatro IC mencionados.

Por otro lado, en la figura 5 se puede apreciar una primera posibilidad de configuración del dispositivo con semiconductores 24. En cada uno de los cables de conexión a red que hay que conectar se han conectado dos tiristores D1, D2 conectados en antiparalelo, de los cuales el primero conduce durante la semionda positiva y el segundo durante la semionda negativa de la tensión de red. El control de estos tiristores D1, D2 se realiza mediante un dispositivo de control 32 bien conocido que gobierna los tiristores con separación de potencial mediante los transmisores T3, T4 o mediante un relé semiconductor 33 (véase la figura 6). Como se muestra en la figura 6a, lo más sencillo es que el dispositivo de control 32 esté configurado en este contexto como una resistencia. Otra posibilidad consiste en configurar el dispositivo de control 32 como una fuente de corriente.

Otras dos variantes de dispositivos semiconductores 24 se muestran en las figuras 7, 8. En la figura 7 se ha conectado un IGBT D3 en la diagonal de puente de un rectificador de montaje en puente D4, de modo que se puede conectar corriente alterna con el IGBT D3 bipolar. En la figura 8, dos MOSFET D5, D6 conectados opuestos en serie desempeñan las funciones de un dispositivo de corriente alterna. En ambos casos, el control de los elementos de conexión mediante semiconductores respectivos D3, D5, D6 se realiza una vez más mediante los dispositivos de control 32 por medio del transmisor T5. Los dispositivos de control 32 pueden estar formados en este caso, por ejemplo, por unos osciladores de bloqueo representados en detalle en las figuras 7a, 8a.

El módulo 5 representado en la figura 5 y el receptor 70 permanecen sin cambios, independientemente de la forma de realización del dispositivo mediante semiconductores 24, razón por la cual hemos prescindido de representarlo nuevamente en las figuras 6, 7, 8. Aunque no se han representado para favorecer una mejor visión del conjunto, en todas las formas de realización siguen presentes los elementos de conexión mediante semiconductores D1-D6 y su control ya mostrados en cada uno de los cables de conexión a red 4 que haya que conectar.

El receptor 70 actúa en todas las formas de realización de las figuras 5 a 8, como se ha representado explícitamente en la figura 5, sobre el dispositivo de control 32 y hace que este ponga los elementos de conexión mediante semiconductores D1-D6 de su posición de bloqueo cuando detecta una señal de desencadenamiento adaptada a la tensión de red por el módulo 5.

Esta actuación se puede llevar a cabo indirectamente, como se representa mediante las líneas prolongadas, mediante el dispositivo 71. El dispositivo de control 32 reconoce el accionamiento del dispositivo 71 y reacciona a ello haciendo que los elementos de conexión mediante semiconductores D1-D6 pasen a su estado de bloqueo. Por otro lado, el receptor 71, como se representa mediante las líneas de trazos, también puede estar unido directamente al dispositivo de control 32, haciendo que se transmita a través de esta unión una señal correspondiente que haga que el dispositivo de control 32 también realice el bloqueo de los elementos de conexión mediante semiconductores D1-D6.

Como alternativa a la transmisión de la señal eléctrica que efectúa la apertura de los contactos de conexión 20 o el bloqueo de los elementos de conexión mediante semiconductores D1-D6 de la unidad de análisis de corriente 1 al aparato de conexión 2 a través de los cables de conexión a la red 4, se ha previsto, conforme a la invención, transmitir dicha señal a través de un transformador.

El esquema de circuitos de una disposición de un equipo de protección según la invención configurado conforme a dicho principio se ha reproducido en la figura 9. Este corresponde al de la figura 3, aunque se ha eliminado el módulo de acoplamiento 5. Para la realización de la transmisión mediante transformador de la señal eléctrica se ha previsto un transmisor T6, cuya primera bobina T6' se ha dispuesto en el equipo 1 y cuya segunda bobina T6'' se ha colocado en el aparato de conexión 2. La primera bobina T6' está unida al módulo de análisis 11 a través de un módulo 38; dicho módulo 38, al igual que el módulo 30 de la figura 5, tiene la misión de transformar la señal suministrada por el módulo de análisis 11 en una señal transformable y está configurado para responder a este requerimiento.

En el caso más sencillo, este módulo 38 está formado por un oscilador de bloqueo, tal y como se le ha representado en las figuras 7a, 8a.

Como se indica en la figura 10, el equipo 1 y el aparato de conexión 2 tienen que estar colocados próximos el uno del otro dentro del armario de distribución. "Próximo" debe entenderse aquí como una distancia espacial tan corta como para que se dé un acoplamiento magnético suficiente de ambas bobinas T6' y T6'' para efectuar una transmisión mediante transformación.

En las figuras 9 y 10 se ha representado como ejemplo de un aparato de conexión 2 un dispositivo de protección FI 21 al cual se le transmite la señal de desencadenamiento mediante transformación. En esta variante, la misma señal recibida se envía a una bobina de relé 34 cuyo contacto de conexión 35 une el conductor de fase L1 antes del dispositivo de protección FI 21 al conductor neutro N después del dispositivo de protección FI 21 a través de una resistencia 36 y, de ese modo, produce una corriente de fuga que provoca al desencadenamiento. Si la energía de la señal transmitida no fuese suficiente para excitar la bobina de relé 34 se puede anteponer a la misma un dispositivo de amplificación correspondiente. Cuando se abren los contactos de conexión 20 se abre un contacto adicional 37 que está colocado en serie con el contacto de conexión 35 del relé para evitar un retardo de la tensión.

Con el fin de conseguir una mejor visión de conjunto, se han representado separados el dispositivo de protección FI 21 y la segunda bobina T6'', así como el módulo de desencadenamiento que contiene la bobina de relé 34, el contacto de relé 35 y la resistencia 36, pero en la práctica será conveniente integrar este módulo de desencadenamiento en la carcasa del dispositivo de protección FI 21.

En la figura 11 se ha representado una realización ligeramente distinta del módulo de desencadenamiento conforme a la figura 10. La bobina de relé 34 y el contacto de relé 35 se han reemplazado aquí por dos MOSFET conectados opuestos en serie con su dispositivo de control correspondiente.

En lugar de la creación ya representada de una corriente de fuga, se puede conseguir el desencadenamiento del dispositivo de protección FI 21 también mediante una transmisión mediante transformación de la señal de desencadenamiento, de forma análoga a la figura 4, mediante una bobina que se accione por la señal de desencadenamiento y actúe adicionalmente sobre el percutor de desencadenamiento 27 del dispositivo de protección FI 21.

Además de lo anterior, también es posible usar, en vez del dispositivo de protección FI 21, cualquier otro tipo de aparato de conexión 2, como un interruptor automático 22, un contactor 23, un dispositivo mediante semiconductores 24, un desconectador para circuito de potencia 29 o similares. Las medidas de construcción necesarias que proporcionan a la señal de desencadenamiento una posibilidad de actuación que lleve a la apertura de los contactos de conexión 20 o al bloqueo de los elementos de conexión mediante semiconductores D1-D6 son las mismas que las descritas durante la explicación de la primera posibilidad de realización de la invención (transmisión de la señal de desencadenamiento a través de los cables de conexión a red 4)

La estructura del equipo 1 es, como ya se ha mencionado, parecida a la de un dispositivo de protección FI habitual y comprende, además del módulo 5 según la invención para el acoplamiento de la señal eléctrica a los cables de conexión a red 4 o la primera bobina de transmisión T6', el módulo de captación de corriente 10 y el módulo de análisis 11.

El módulo de captación de corriente 10 puede estar formado, en el caso más sencillo, por una resistencia de derivación conectada al conductor de protección PE. La tensión que recae sobre ella proporciona una imagen exacta de la corriente de fuga. Otra posibilidad de realización es, por supuesto, el dispositivo de protección de corriente diferencial residual conocido en el dispositivo de protección FI o un dispositivo de protección de corriente diferencial residual de compensación 40, como se ha representado en la figura 11.

Este dispositivo de protección de corriente diferencial residual de compensación 40 comprende un núcleo de hierro 41 con un entrehierro 42; a través de dicho núcleo de hierro 41 se conducen todos los cables de conexión a red 4. En dicho entrehierro 42 se ha colocado un elemento de efecto Hall 43 que está cargado con una corriente suministrada por una de las fuentes de tensión 44, 45. Cuando se produce una corriente de fuga a tierra se produce en el núcleo de hierro 41 un campo magnético que produce en los electrodos 46, 47 del elemento de efecto Hall 43 una tensión proporcional a su intensidad. Esta tensión se conduce a un amplificador 48 cuya salida está unida a una bobina 49 arrollada alrededor del núcleo de hierro 41. Con ello, a través de la bobina 49 se hace pasar una corriente de tal intensidad que el campo magnético producido por la misma en el núcleo de hierro 41 anula la magnetización producida por la corriente de fuga. Esta corriente de compensación representa por lo tanto una imagen de la corriente de fuga presente en ese momento y se conduce al módulo de análisis 11 a través del dispositivo de medición de corriente 50, que en el caso más sencillo puede estar formado de nuevo por una resistencia de derivación.

El módulo de análisis 11 está formado, según la invención, por un módulo electrónico controlado por programa que comprende, por ejemplo, un microprocesador, un microcontrolador, un procesador de señal digital o similares. Los módulos de análisis 11 programables de este tipo pueden evaluar las corrientes de fuga a tierra que captan considerando al mismo tiempo multitud de parámetros diferentes. Es posible imaginar, por ejemplo, los siguientes tipos de corrientes de fuga detectables de este modo:

corrientes alternas de fuga con la frecuencia de red o con una frecuencia diferente de la frecuencia de red que pueden ser producidas por los consumidores de corriente alterna habituales;

corrientes continuas de fuga pulsantes y planas que provienen de consumidores con dispositivos de rectificación y

corrientes alternas y corrientes continuas pulsantes con semiondas cortadas que pueden ser producidas por consumidores con controles de corte de fase.

Mediante la programación correspondiente del módulo de análisis 11 según la invención se pueden predeterminar tanto las formas de curva como la intensidad de la corriente de fuga a partir de la cual se debe producir un desencadenamiento. La verificación (realizada por el software) de las corrientes de fuga a tierra con diferentes formas de curva se ha representado simbólicamente en las figuras 2, 3 mediante la conexión en paralelo de varios bloques funcionales

\hbox{F1-Fn;}

la posibilidad de predeterminar por separado una amplitud para cada tipo de corriente de fuga a partir de la cual se debe producir un desencadenamiento se ha representado mediante los dispositivos de valores límite (realizados asimismo mediante el software) pospuestos a los bloques de función.

Como el análisis de las corrientes de fuga a tierra se realiza a través de dispositivos que trabajan digitalmente, es necesario digitalizar la señal de corriente de fuga a tierra analógica que suministra el módulo de captación de corrientes de fuga 10. Siempre que no sea posible realizar esta conversión con el mismo módulo de análisis 11 se tiene que conectar un dispositivo de preparación de señal 18 separado entre el módulo de captación 10 y el módulo de análisis 11. Junto a o en vez de la digitalización, este dispositivo 18 también puede llevar a cabo las adaptaciones necesarias de la señal de la corriente de fuga a tierra como, por ejemplo, su ampliación, debilitación, filtrado o similares.

La señal de desencadenamiento generada por los bloques de función F1-Fn y los dispositivos de valores límite se puede trasmitir sin retraso o con el retraso que se desee al módulo 5 para el acoplamiento de la señal a los cables de conexión a red o a la primera bobina de transmisión T6', lo cual se ha simbolizado en el dibujo mediante el bloque de "características" y que en la práctica puede ser realizado por el software.

De este modo, un equipo 1 según la invención lleva a cabo una evaluación mucho más detallada de las corrientes de fuga a tierra que aparecen en la instalación que el dispositivo de protección FI habitual. Un modo de aplicación preferido especialmente del equipo según la invención para el análisis de las corrientes de la instalación consiste, por lo tanto, en combinarlo con un dispositivo de protección FI 21 habitual y, de este modo, ampliar su intervalo de reacción.

En especial, esto es interesante cuando se añaden consumidores a la instalación pospuesta al dispositivo de protección FI 21 que pueden producir tipos de corriente de fuga a tierra que no pueda captar el dispositivo de protección FI 21. Mediante la programación correspondiente del módulo de análisis 11 se pueden adaptar las reacciones del equipo 1 según la invención y con ello el momento de desencadenamiento del dispositivo de protección FI 21 de manera exacta a las formas de corriente de fuga a tierra producidas por los consumidores que se le han añadido. Cuando se instalen otros complementos a la instalación con unos consumidores de otro tipo no es necesario llevar a cabo ninguna otra modificación estructural de los equipos de protección sino, simplemente, adaptar la programación del módulo de análisis 11.

Para realizar la programación del módulo de análisis 11 se puede prever el desmontaje de la memoria de programa correspondiente (ROM, EPROM) del equipo 1, programarla en los elementos correspondientes y volver a instalarla en el equipo 1.

No obstante, resulta más conveniente equipar al módulo de análisis 11 del equipo 1 según la invención, tal y como se representa en los dibujos, con un controlador de interfaz o un controlador de línea común 12. Esto permite conectar el equipo 1 a un aparato de programación, de modo que se pueda realizar la programación sin ningún montaje o desmontaje de componentes del módulo de análisis 11. El tipo de interfaz o línea común usado se puede elegir, en principio, libremente; por supuesto, se prefieren los tipos estándar como el RS232, el RS485, el bus IEC o similares.

Junto a la realización de la programación de la unidad de análisis 11, a través de esta interfaz o de este bus 16 también se puede trasmitir la señal eléctrica que produce el desencadenamiento del aparato de conexión 2. De este modo se puede comunicar la existencia del estado erróneo en la instalación, por ejemplo, a los indicadores como el PC 13, la bocina 14 o la lámpara 15.

Junto a la transmisión de la señal a través del sistema de interfaz o de bus 16 también se puede prever, como se ha representado en los dibujos, una conexión de excitación 17 separada del sistema de interfaz o de bus 16 que transmita la señal de disparo a los indicadores de estado erróneo ya mencionados, como el PC 13, la bocina 14 o la lámpara 15.

Claims (7)

1. Equipo (1) para el análisis de las corrientes de fuga a tierra que se producen en una instalación eléctrica con un módulo de captación de corriente (10) y un módulo de análisis de corriente (11); dicho equipo (1) genera una señal eléctrica cuando se producen las corrientes de fuga a tierra que efectúa la apertura de los contactos de interrupción (20) o el bloqueo de los elementos de contacto mediante semiconductores (D1-D6) de un aparato de conexión (2) antepuesto en la instalación, estando dispuesto el equipo (1) en una carcasa separada del aparato de conexión (2), caracterizado porque en el equipo (1) se ha dispuesto una primera bobina (6') de un transmisor (T6) previsto para la transmisión de la señal eléctrica del equipo (1) al aparato de conexión (2).

2. Aparato de conexión (2) que comprende unos contactos de interrupción (20) como, por ejemplo, un dispositivo de protección FI (21), un interruptor automático (22), un contactor (23), un desconectador para circuito de potencia (29) o que comprende unos elementos de conexión mediante semiconductores (D1-D6), caracterizado porque en el aparato de conexión (2) se ha dispuesto una segunda bobina (6'') de un transmisor (T6) previsto para la transmisión de la señal eléctrica de un equipo (1) al aparato de conexión (2), en el que el aparato de conexión (2) presenta una carcasa separada del equipo (1) y dicho equipo (1) contiene una primera bobina (6') del transmisor (T6).

3. Equipo (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de análisis de corriente (11) presenta un módulo electrónico controlado por programa que comprende, por ejemplo, un microprocesador, un microcontrolador, un procesador de señal digital o similares.

4. Equipo (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque el módulo de análisis de corriente (11) presenta un controlador de interfaz o un controlador del bus (12).

5. Equipo (1) según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el módulo de análisis de corriente (11) presenta una conexión de excitación (17) para el control de los aparatos indicadores como, por ejemplo, un PC (13), una bocina (14), una lámpara (15) o similares.

6. Equipo (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 3 a 5, caracterizado porque el módulo de captación de corriente (10) está formado por una resistencia de derivación conectada al conductor de protección (PE).

7. Equipo (1) según una de las reivindicaciones 1 ó 3 a 5, caracterizado porque el módulo de captación de corriente (10) está formado por un convertidor de corriente de compensación (40).