ES2221552B1 - Dispositivo de proteccion contra cortocircuitos y sobreintensidades. - Google Patents
Dispositivo de proteccion contra cortocircuitos y sobreintensidades.Info
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Abstract
Dispositivo de protección contra cortocircuitos y sobreintensidades. Aplicable en circuitos eléctricos controlados convencionalmente por un interruptor de control de potencia (ICP) (16). Comprende, en serie entre el ICP y la instalación a proteger, un transistor IGBT (1), entre cuyo emisor (2) y cuyo colector (3) hay un circuito amortiguador capacitivo (4), y cuyo colector o emisor están en serie con una impedancia resistiva sensora (5) de corriente, comprendiendo, en doble paralelo entre esta última y el colector del IGBT, un circuito electrónico de control (6) del IGBT, que, cuando detecta que se ha superado un cierto umbral de corriente, desactiva el IGBT antes de que se produzca el disparo del ICP, desactivando la conducción del IGBT. Comprende un rectificador de corriente AC-DC (10) en paralelo con la alimentación de la instalación eléctrica (19) cuya salida en corriente continua,(13, 13'') está a su vez conectada en paralelo entre el emisor y el colector del IGBT.
Description
Dispositivo de protección contra cortocircuitos y
sobreintensidades.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para la protección contra cortocircuitos y sobre intensidades en
circuitos eléctricos y electrónicos, que son controlados
convencionalmente por un interruptor de control de potencia aguas
arriba de la instalación a proteger.
Convencionalmente, para la protección contra
cortocircuitos y sobre intensidades o sobre tensiones en las
instalaciones eléctricas domésticas, se dispone, aguas arriba de la
sección en derivación a proteger, un interruptor de control de
potencia (ICP), que también puede ser magnetotérmico (ICPM), y que
han venido a reemplazar a los tradicionales fusibles.
Estos interruptores ICP constan de un interruptor
mecánico y un devanado que "mide" la corriente, el cual,
cuando se verifica un aumento de corriente por encima de un nivel
predeterminado, provoca la apertura mecánica del interruptor, y el
consiguiente cese del suministro a la zona protegida o cuyo consumo
de potencia se prende limitar.
Estos interruptores actúan protegiendo contra
cortocircuitos y contra consumos de potencia en exceso de una
potencia predeterminada.
En el primer supuesto, cuando en la instalación
eléctrica se produce un cortocircuito debido a un equipo eléctrico
en mal estado, se verifica un chispazo bastante peligroso, tanto
por el peligro de incendio, como por el riesgo de dañar la toma de
corriente donde se está conectado el equipo que ha producido el
defecto. Además, se provoca el "apagón" general de toda la
instalación alimentada por el ICP.
En el caso de un exceso de potencia, ésta se
traduce en un aumento de la corriente en el devanado, en ocasiones
notable, lo cual causa la apertura del ICP.
En cualquier caso, como se quiera que la acción
del interruptor no deja de ser mecánica, el tiempo de apertura de
los bornes es lo suficientemente largo para impedir que en los
mismos se presente un arco de cortocircuito, arco que provoca su
desgaste progresivo y la necesidad de su substitución en unas
cuantas maniobras, lo que en ocasiones puede ser muy gravoso desde
el punto de vista económico.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo para la protección contra
cortocircuitos y sobre intensidades que aporte una solución
completa a los anteriores inconvenientes.
A tal fin, el objeto de la presente invención es
un dispositivo de protección contra cortocircuitos y sobre
intensidades en circuitos eléctricos y electrónicos, de nuevo
concepto y funcionalidad, que es aplicable al tipo de circuitos
indicados más arriba y que en su esencia se caracteriza porque
comprende, en serie entre el interruptor de control de potencia y la
instalación a proteger, un transistor bipolar de puerta aislada
(IGBT), entre cuyo emisor y cuyo colector hay dispuesto un circuito
amortiguador capacitivo de potencia, y cuyo colector o emisor están
conectados en serie con una impedancia resistiva sensora de
corriente, comprendiendo, en doble paralelo entre esta última y el
colector del IGBT, un circuito electrónico de control del IGBT, que,
cuando detecta que se ha superado un cierto umbral de corriente,
desactiva el IGBT antes de que se produzca el disparo del ICP,
desactivando la conducción del IGBT.
Según otra característica de la presente
invención, el dispositivo comprende también una fuente de
alimentación del circuito electrónico de control del IGBT, estando
dicha fuente de alimentación aislada galvánicamente mediante
optoacopladores del circuito electrónico de control.
De acuerdo con otra característica el dispositivo
de la invención comprende un conjunto de rearme en caso de disparo,
con una salida de indicación de la desactivación del IGBT, aislado
galvánicamente del mismo mediante optoacopladores.
Preferiblemente, se dispone un rectificador de
corriente AC-DC en paralelo con la alimentación de
la instalación eléctrica, cuando ésta es en corriente alterna,
cuya salida en corriente continua está a su vez conectada en
paralelo entre el emisor y el colector del IGBT.
Como es sabido, el IGBT es un transistor de
potencia que trabaja bajo tensión con tiempos de conmutación muy
cortos y que posee mucha capacidad de disipación. Además, el
transistor IGBT, principalmente por ser de tipo bipolar, tiene la
capacidad de poder ser controlado digitalmente por un
microprocesador.
La energía producida por el arco voltaico va a
almacenarse al amortiguador capacitivo, gracias a la alta impedancia
relativa de éste, el cual se descarga lentamente a través del IGBT,
el cual actúa así a modo de un clásico "fusible",
consiguiéndose de esta suerte que no aparezca el indeseable arco en
los bornes del elemento de protección electromecánico de la
instalación, ya sea un ICPM o un diferencial, y permitiendo
prolongar notablemente la vida útil del mismo.
A continuación se hace una descripción detallada
de una forma de realización preferida, aunque no exclusiva, del
dispositivo de la presente invención. Para mejor comprensión de la
descripción, ésta se acompaña de unos dibujos, dados meramente a
título de ejemplo no limitativo, en los cuales:
la Fig. 1 es una representación esquemática de un
dispositivo para la protección contra cortocircuitos y sobre
intensidades según la presente invención.
En dichos dibujos puede verse que el dispositivo
de protección contra corto-circuitos y sobre
intensidades en circuitos eléctricos y electrónicos, aplicable al
tipo de instalaciones de baja tensión, en particular domésticas, que
son controladas convencionalmente por un interruptor de control de
potencia (ICP) 16 aguas arriba de la instalación 11 a proteger.
La instalación 19 comprende un elemento a
proteger 11, que puede ser un aparato doméstico convencional, en
serie con un interruptor de control de potencia, o ICP, 16, en
conexión en paralelo, por ejemplo, con el neutro 15 y una fase 14
de la red eléctrica, o bien entre dos fases de esta última.
El dispositivo de protección según la invención
está tiene dos conjuntos de conexiones 17 y 18: una primera
conexión 17 con la instalación 19, para paralelo con la misma, y
una segunda conexión a una fuente de alimentación 7, la cual se
conecta asimismo en paralelo con la instalación eléctrica 19
protegida.
El dispositivo de la invención está compuesto
fundamentalmente por un rectificador 10 que convierte la corriente
alterna en continua, la cual, una vez rectificada, es hecha pasar
por un transistor de potencia bipolar de puerta aislada (IGBT) 1,
el cual interrumpirá el paso de corriente a la instalación
eléctrica 19 a que se aplica en caso de disparo.
El transistor IGBT 1 puede ser de tipo
convencional, estando dotado de una emisor 2, un colector 3 y una
puerta o base 12, o por su circuito equivalente.
Una resistencia de corriente 5, conectada entre
el colector 3 o el emisor 2 y la salida en corriente continua 13,
13' del rectificador 10, capta la resistencia que pasa a través de
la misma.
Entre el emisor 2 y el colector 3 del IGBT 1 hay
conectado un amortiguador capacitivo de potencia 4 y, conectado con
éste en el extremo del colector 3 y doblemente en paralelo con la
resistencia 5 y ésta y la base 12 del IGBT 1 se encuentra un
circuito electrónico de control 6, o lógica de control, del IGBT,
que, cuando detecta que se ha superado un cierto umbral de
corriente, desactiva el IGBT 1, el cual se dispara antes de que se
produzca el disparo del ICP 16, desactivando consiguientemente la
conducción del IGBT 1 y la alimentación a la instalación eléctrica
19 protegida.
La lógica de control 6 está conectada a una
fuente de alimentación 7, aislada galvánicamente mediante
optoacopladores 8 del circuito electrónico de control 6, así como a
un grupo de rearme 8 en caso de disparo, con una salida de
indicación del disparo del IGBT 1, aislado asimismo galvánicamente
mediante optoacopladores 9.
Los inventores han ensayado el dispositivo objeto
de la presente para alimentaciones eléctricas en corriente continua
o alterna hasta 250 V, para corrientes de disparo de 20 A para
corriente alterna y de 30 A para corriente continua. La tensión
auxiliar de la fuente de alimentación 7 está preferentemente
comprendida entre 15 y 33 V DC.
Claims (4)
1. Dispositivo de protección contra
cortocircuitos y sobre intensidades en circuitos eléctricos y
electrónicos, que son controlados convencionalmente por un
interruptor de control de potencia (ICP) (16) aguas arriba de la
instalación a proteger, caracterizado porque comprende, en
serie entre el interruptor de control de potencia y la instalación
a proteger, un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) (1),
entre cuyo emisor (2) y cuyo colector (3) hay dispuesto un circuito
amortiguador capacitivo de potencia (4), y cuyo colector o emisor
están conectados en serie con una impedancia resistiva sensora (5)
de corriente, comprendiendo, en doble paralelo entre esta última y
el colector (3) del IGBT (1), un circuito electrónico de control
(6) del IGBT, que, cuando detecta que se ha superado un cierto
umbral de corriente, desactiva el IGBT antes de que se produzca el
disparo del ICP (16), desactivando la conducción del IGBT.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende una fuente de alimentación
(7) del circuito electrónico de control (6) del IGBT (1),estando
dicha fuente de alimentación aislada galvánicamente mediante
optoacopladores (8) del circuito electrónico de control (6).
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende un conjunto de rearme (8) en
caso de disparo, con una salida de indicación de la desactivación
del IGBT, aislado galvánicamente del mismo mediante optoacopladores
(9).
4. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
un rectificador de corriente AC-DC (10) en paralelo
con la alimentación de la instalación eléctrica (19), cuando ésta es
en corriente alterna, cuya salida en corriente continua (13, 13')
está a su vez conectada en paralelo entre el emisor (2) y el
colector (3) del IGBT (1).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200300505A ES2221552B1 (es) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Dispositivo de proteccion contra cortocircuitos y sobreintensidades. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200300505A ES2221552B1 (es) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Dispositivo de proteccion contra cortocircuitos y sobreintensidades. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2221552A1 ES2221552A1 (es) | 2004-12-16 |
| ES2221552B1 true ES2221552B1 (es) | 2006-02-16 |
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| ES200300505A Expired - Fee Related ES2221552B1 (es) | 2003-03-03 | 2003-03-03 | Dispositivo de proteccion contra cortocircuitos y sobreintensidades. |
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|---|---|
| ES (1) | ES2221552B1 (es) |
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| EP0507907B1 (en) * | 1990-09-18 | 1999-01-13 | Rodime PLC | Digital servo control system for use in disk drives |
| ES2107336B1 (es) * | 1994-07-05 | 1998-07-01 | Univ Catalunya Politecnica | Dispositivo electronico de proteccion previa de corto circuito o de sobrecarga en lineas electricas. |
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2003
- 2003-03-03 ES ES200300505A patent/ES2221552B1/es not_active Expired - Fee Related
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| ES2221552A1 (es) | 2004-12-16 |
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