ES2219253T3 - Procedimiento para la conmutacion de una carga. - Google Patents
Procedimiento para la conmutacion de una carga.Info
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Abstract
Procedimiento para la conmutación de una carga (2), a la que se puede alimentar una tensión de conmutación (U, Un, Um, Uh), caracterizado por las siguientes etapas del procedimiento: a) aplicación en forma de salto de la tensión de conmutación sobre una primera tensión predeterminada, que corresponde esencialmente a la tensión nominal (Un) de la carga (2) a conmutar, b) detección de la corriente de carga (I) durante un primer intervalo de tiempo predeterminado entre un primer instante (t1) y un segundo ins- tante (t2), c) mantenimiento constante de la primera tensión (Un) predeterminada hasta la desconexión de la tensión de conmutación en un instante de desconexión (t4) para el caso de que la corriente de carga (I) caiga o se mantenga igual en el primer intervalo de tiempo, d) elevación en forma de salto o sincronizada de la tensión de conmutación a una tensión de conmutación máxima (Um) para el caso de que la corriente de carga se eleve en el primer intervalo de tiempo, donde para el casode que durante un segundo intervalo de tiempo predeterminado, que sigue al primer intervalo de tiempo, entre el segundo instante (t2) y un tercer instante (t3) se detecte un saliente de la corriente de carga (Ss), se reduce la tensión de conmutación en forma de salto o de forma sincronizada a una tensión de mantenimiento (Uh) desde el tercer instante (t3) hasta el instante de desconexión (t4), mientras que para el caso de que no se detecte ningún saliente de la corriente de carga (Ss) durante el segundo intervalo de tiempo, se reduce la tensión de conmutación en forma de salto o de forma sincronizada a la primera tensión de conmutación (Un) desde el tercer instante (t3) hasta el instante de la desconexión (t4).
Description
Procedimiento para la conmutación de una
carga.
La invención se refiere a un procedimiento para
la conmutación de una carga, a la que se puede alimentar una
tensión de conmutación. Además, la invención se refiere a una
disposición de circuito para la realización del procedimiento.
A partir del documento DE 41 32 208 C1, que
representa el estado más próximo de la técnica, se conocen un
procedimiento y un dispositivo para asegurar un circuito de
corriente alterna. Están previstas medidas, que posibilitan la
conexión de una carga afectada por inductividad sin la aparición de
corrientes de conexión indeseablemente altas.
El documento EP 0 618 667 B1 publica un
procedimiento para el control de la corriente alterna en un circuito
de carga y un dispositivo para la realización del procedimiento. Un
programa de prueba determina el tipo de la carga conectada, de
manera que se pueden accionar semiconductores controlables con carga
inductiva en el corte de las fases y con carga capacitiva y/u
óhmica en la sección de las fases.
El documento DE 38 17 770 A1 describe una
instalación para la activación sincronizada de una válvula
electromagnética. Están previstas medidas que posibilitan un
funcionamiento efectivo de la válvula electromagnética.
Se conoce por el documento US 5938.172 un sistema
de accionamiento para una válvula de solenoide. A través del sistema
de accionamiento se pueden generar dos tipos de altas tensiones con
medios sencillos.
Por lo tanto, la presente invención tiene el
cometido de indicar un procedimiento del tipo mencionado al
principio, que posibilita una conmutación de esta carga, de una
manera independiente del tipo de la carga a conectar, ya sea una
carga óhmica, una carga de una lámpara, una carga capacitiva, una
carga inductiva con o sin partes móviles. Según la invención, el
cometido planteado se soluciona a través de un procedimiento según
la reivindicación 1. Además, en la reivindicación 4 se indica una
disposición de circuito, que es adecuada para la realización del
procedimiento.
Una configuración de la invención según las
medidas indicadas en la reivindicación 2 provoca una necesidad
reducida de energía cuando la carga inductiva está conectada con
partes móviles y, además, acelera los procesos de desconexión. La
invención se puede emplear especialmente en unidades de salida
digital para controles programables con memoria.
Con la ayuda del dibujo, en el que se ilustra un
ejemplo de realización de la invención, se explican en detalle a
continuación la invención, sus configuraciones así como sus
ventajas.
En este caso:
La figura 1 muestra una disposición de circuito
para la conexión de una carga inductiva con partes móviles.
La figura 2 muestra una representación de curvas
de la corriente y de la tensión.
La figura 3 muestra una representación de
tensiones de conexión.
La figura 4 muestra una disposición de circuito
para la conexión de varias cargas inductivas.
La figura 5 muestra una disposición de circuito
para la conexión de una carga, y
La figura 6 muestra otra representación de curvas
de la corriente y de la tensión.
Los componentes esenciales de la disposición de
circuito según la figura 1 son una unidad de sensor 1, que está
prevista para la detección de la modificación de la corriente de
carga 11, un conmutador controlable 3 en forma de un conmutador
MOSFET y una unidad de generación de la tensión 4. A la unidad de
generación de la tensión 4 se puede alimentar una tensión continua
de alimentación 5, a partir de la cual la unidad de generación de
la tensión 4 genera tensiones de conmutación en función de una
señal de control 6 generada por la unidad de sensor 1 y alimentada a
la unidad de generación de la tensión 4. En un ejemplo de
realización práctico de la invención están previstas dos tensiones
de conmutación, una tensión máxima de 48 DVC y una tensión de
retención de 16 DVC, que son generadas a partir de una tensión de
alimentación de 24 DVC.
Una señal de control 9 puede ser alimentada al
conmutador 3 controlable a través de una salida de control 7 de un
control programable con memoria y a través de medios 8 de
separación del potencial, donde una señal de control 9 activada
cierra el conmutador 3. Esto provoca que se alimente una tensión de
conmutación 10 a la carga y la corriente de carga 11 fluya a través
de la carga 2 sobre una conexión a masa M. Otros componentes de la
disposición de circuito como la bobina de almacenamiento 12, el
miembro de borrado 13 y la instalación de protección contra la
sobretensión 14 no tienen importancia para la invención y, por lo
tanto, no deben explicarse en este caso en detalle.
Para la ilustración de la invención, se remite a
la figura 2, en la que se representan las curvas de la corriente y
de la tensión.
En un instante t0 se alimenta a la carga 2
(figura 1) una tensión máxima en forma de salto Um, que
corresponde, por ejemplo, al doble de la tensión nominal de la
carga. Esta tensión máxima Um provoca una subida rápida de la
corriente de carga I. Durante un intervalo de tiempo entre el
instante T0 y un instante T1, la unidad de sensor 1 detecta un
saliente de la corriente Ss en la curva de la corriente de carga,
que es provocada, por ejemplo, a través del movimiento de un
inducido y a través de la modificación del flujo provocada de esta
manera. La unidad de sensor 1 activa a continuación la señal de
control 6, con lo que la unidad de generación de la tensión 4 reduce
en el instante T1 la tensión de conmutación desde la tensión máxima
Um en forma de salto a una tensión de mantenimiento Uh, que es, en
un ejemplo de realización práctica de la invención, dos tercios de
la tensión nominal de carga Un. A través de la tensión de
conmutación elevada Um entre los instantes t0 y T1 y la tensión de
conmutación reducida Uh a partir del instante T1 se provoca, por
una parte, una conmutación rápida de la carga inductiva 2 y se
reduce, por otra parte, la necesidad de energía durante la carga 2
conmutada, fluyendo a partir de un instante T2 en el estado
estabilizado una corriente de mantenimiento lh a través de la carga
2.
En lugar de reducir la tensión de conmutación
después de la detección del saliente de la corriente Ss a la
tensión de mantenimiento Uh, se puede proceder también de tal forma
que se reduce la tensión de conmutación después de la expiración de
un intervalo de tiempo predefinido. El intervalo de tiempo es
seleccionado de acuerdo con las indicaciones técnicas contenidas en
las hojas de datos de la carga inductiva a conmutar, de tal forma
que el saliente de la corriente Ss aparece dentro de este intervalo
de tiempo predeterminado. La disposición de circuito según la
figura 1 se puede modificar en este caso en el sentido de que en
lugar de la unidad de sensor 1 se puede prever una unidad de
supervisión del intervalo de tiempo. Puede suceder que, por
ejemplo, un inducido no se pueda mover en una bobina, puesto que el
movimiento está bloqueado en virtud de una interferencia. En este
caso, no se produce ningún saliente de la corriente y para impedir
que la tensión máxima se aplique constante en la bobina y se dañe
de esta manera la bobina, es ventajoso reducir la tensión máxima a
la tensión de mantenimiento después de la expiración de un
intervalo de tiempo predeterminado.
A continuación se hace referencia a la figura 3,
en la que se representan tensiones de conmutación. En este caso, la
figura 3a muestra una tensión de conmutación en forma de una
tensión continua, siendo la tensión máxima Um el doble de la tensión
nominal de la carga Un y siendo la tensión de mantenimiento Uh dos
tercios de esta tensión nominal de la carga Un. Una tensión
continua de este tipo con amplitud variable genera la unidad de
generación de la tensión 4 (figura 1), que varía la tensión de
conmutación en función de la señal de control 6.
La figura 3b muestra una forma de realización
sincronizada, consiguiendo a partir de un instante T3 la porción
continua de la tensión de retención de dos tercios de la tensión
nominal de la carga a través de una tensión alterna con amplitud y
frecuencia de reloj correspondientes.
Una tensión continua pulsátil de este tipo con
amplitud constante y relación variable entre impulso y pausa
(relación de exploración) se puede emplear de una manera ventajosa
como tensión de conmutación en una disposición de circuito
representada en la figura 4 para la conmutación de varias cargas
inductivas con partes móviles. Para mayor simplicidad se muestra en
la figura 4 la activación de un solo canal de salida. Las partes
iguales en las figuras 4 y 1 están provistas con los mismos signos
de referencia.
Una unidad de generación de la tensión 4' conecta
adicionalmente la tensión máxima Um (figura 3b) a través del
conmutador controlable 3 y a través de una unidad de sensor 1' de
la carga inductiva 2. Para el caso de que la unidad de sensor 1'
detecte un saliente de la corriente y/o haya expirado un intervalo
de tiempo predeterminado, la unidad de sensor 1' agrega para un
miembro de enlace-Y 16 una señal de impulso - pausa
6', con lo que el conmutador controlable 3 conecta o desconecta la
tensión máxima Um de acuerdo con la relación entre impulso y pausa
(relación de exploración). Esta conexión o desconexión de la
tensión máxima Um según la relación de exploración predeterminada a
través de la unidad de sensor genera una porción continua a partir
del instante T3 (figura 3b), que corresponde a la tensión de
mantenimiento Uh (figura 3a).
Una disposición de circuito para la conmutación
de una carga, independientemente del tipo de la carga a conmutar, ya
sea una carga óhmica, una carga capacitiva, una carga inductiva con
o sin partes móviles, se representa de forma simplificada en la
figura 5. Las partes iguales en las figuras 1 y 5 están provistas
con los mismos signos de referencia. A diferencia de la disposición
de circuito según la figura 1, la disposición de circuito según la
figura 5 presenta un generador de tiempo 15, que está previsto para
la previsión de intervalos de tiempo de evaluación. Un primer
intervalo de tiempo de evaluación está previsto para detectar si la
carga a conmutar es una carga inductiva u otra carga, por ejemplo
una carga óhmica, capacitiva o carga de la lámpara. En el caso de
que se detecte una carga inductiva, está previsto un segundo
intervalo de tiempo, en el que se puede detectar si la carga
inductiva es una carga inductiva con o sin partes móviles. El
comienzo respectivo y el final respectivo de los intervalos de
tiempo está indicado por el generador de tiempo 15 de la unidad de
generación de la tensión 4, que alimenta tensiones de conmutación
correspondientes en estos intervalos de tiempo, en función de la
señal de control 6 de la carga 2 a través del conmutador 3, como se
muestra a continuación.
Para la ilustración detallada del modo de
funcionamiento y del modo de actuación de la disposición de circuito
representada en la figura 5, se remite a la figura 6, en la que se
representan las curvas de la corriente y de la tensión, estando
representadas en la figura 6a curvas de la tensión y de la
corriente de una carga óhmica, de una carga capacitiva y de una
carga de la lámpara entre un instante de conexión t1 y un instante
de desconexión t4, en la figura 6b una curva de la tensión y de la
corriente de una carga inductiva sin partes móviles entre estos
instantes y en la figura 6c una curva de la tensión y de la
corriente de una carga inductiva con partes móviles entre estos
instantes.
Se supone que en el instante t1 durante el
periodo de tiempo de un primer intervalo de tiempo de evaluación
entre el instante T1 y un instante T2 se conecta en forma de salto
una primera tensión de conmutación Un de la carga a conmutar 2, que
corresponde esencialmente a la tensión nominal de la carga 2 a
conmutar. La unidad de sensor 1 detecta, como se ha descrito, la
corriente de carga I y alimenta a la unidad de generación de la
tensión 4 una señal de control 6, que corresponde a esta corriente
de carga I. Para el caso de que la unidad de sensor 1 detecte
durante este primer intervalo de tiempo una caída de la corriente o
no detecte ninguna modificación de la corriente (figura 6a), lo que
es un indicio de que la carga 2 es una carga óhmica, una carga
capacitiva o una carga de la lámpara, la unidad de generación de la
tensión 4 de la carga 2 conmuta en adelante una primera tensión de
conmutación Un hasta el instante de desconexión t4.
Para el caso de que la unidad de sensor 1 detecte
una subida de la corriente (figuras 6b, 6c), lo que indica una
carga inductiva, la unidad de generación de la tensión 4 eleva en
primer lugar en forma de salto o sincroniza la tensión de
conmutación a una tensión de conmutación máxima Um, con lo que se
provoca una conmutación rápida de la carga inductiva. Para reconocer
si la carga inductiva es una carga inductiva con partes móviles o
una carga inductiva con partes móviles, es necesario que durante un
segundo intervalo de tiempo predeterminado, que sigue al primer
intervalo de tiempo, entre el instante t2 y un tercer instante t3,
la unidad de sensor 1 detecte, además, la corriente de carga. Para
el caso de que durante este segundo intervalo de tiempo entre el
instante t2 y el instante t3 no se detecte ningún caliente de la
corriente de carga, lo que es un indicio de que la carga 2 es una
carga inductiva sin partes móviles (figura 6b), la unidad de
generación de la tensión 4, en virtud de la señal de control 6
generada a través de la unidad de sensor 1, reduce en forma de
salto a partir del instante t3 hasta el instante de desconexión t4 o
sincroniza la tensión de conmutación a la primera tensión de
conmutación Un.
En cambio, para el caso de que la unidad de
sensor 1 detecte un saliente de la corriente de carga (figura 6c),
lo que indica una carga inductiva con partes móviles, la unidad de
generación de la tensión 4 reduce a partir del tercer instante t3
hasta el instante de desconexión t4 la tensión de conmutación en
forma de salto o la sincroniza a una tensión de retención Uh, que
es menor que la tensión nominal de la carga Un, con lo que se
reduce el consumo de energía.
Claims (6)
1. Procedimiento para la conmutación de una carga
(2), a la que se puede alimentar una tensión de conmutación (U, Un,
Um, Uh), caracterizado por las siguientes etapas del
procedimiento:
- a)
- aplicación en forma de salto de la tensión de conmutación sobre una primera tensión predeterminada, que corresponde esencialmente a la tensión nominal (Un) de la carga (2) a conmutar,
- b)
- detección de la corriente de carga (I) durante un primer intervalo de tiempo predeterminado entre un primer instante (t1) y un segundo instante (t2),
- c)
- mantenimiento constante de la primera tensión (Un) predeterminada hasta la desconexión de la tensión de conmutación en un instante de desconexión (t4) para el caso de que la corriente de carga (I) caiga o se mantenga igual en el primer intervalo de tiem-po,
- d)
- elevación en forma de salto o sincronizada de la tensión de conmutación a una tensión de conmutación máxima (Um) para el caso de que la corriente de carga se eleve en el primer intervalo de tiempo, donde para el caso de que durante un segundo intervalo de tiempo predeterminado, que sigue al primer intervalo de tiempo, entre el segundo instante (t2) y un tercer instante (t3) se detecte un saliente de la corriente de carga (Ss), se reduce la tensión de conmutación en forma de salto o de forma sincronizada a una tensión de mantenimiento (Uh) desde el tercer instante (t3) hasta el instante de desconexión (t4), mientras que para el caso de que no se detecte ningún saliente de la corriente de carga (Ss) durante el segundo intervalo de tiempo, se reduce la tensión de conmutación en forma de salto o de forma sincronizada a la primera tensión de conmutación (Un) desde el tercer instante (t3) hasta el instante de la desconexión (t4).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la tensión de mantenimiento (Uh) es
menor que la tensión nominal de la carga (Un).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la tensión de conmutación es una
tensión continua con amplitud variable o una tensión continua
pulsátil con amplitud constante y relación variable entre el impulso
y la pausa (relación de exploración).
4. Disposición de circuito para la realización
del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3,
- -
- estando previstos medios (1) para la detección del saliente de la corriente de carga (Ss) y medios para la previsión de un intervalo de tiempo,
- -
- estando conectados estos medios (1) en serie con la carga (2) y con un conmutador controlable (3), caracterizada porque estos medios (1) están conectados con medios de generación de la tensión (4), que generan una tensión de conmutación (Un, Um, Uh), que se puede alimentar a la carga (2) a través del conmutador controlable (3), estando previsto un generador de tiempo (15), que predetermina para los medios de generación de la tensión (4), durante cuánto tiempo deben alimentarse a la carga (2) las tensiones de conmutación (Un, Um, Uh) respectivas.
5. Unidad de salida digital para un control
programable con memoria con una disposición de circuito según la
reivindicación 4, pudiendo alimentarse una señal de control (6) al
conmutador controlable (3) a través de una CPU del control
programable con memoria.
6. Unidad de salida digital según la
reivindicación 5 con varios canales de salida, pudiendo conectarse
en cada canal
- -
- una carga (2) a través de un conmutador controlable (3) y
- -
- medios (1) para la detección de los salientes de la corriente de la carga (Ss).
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