ES2226215T3 - Herramienta electrica con sistema de sensores de corriente de escape. - Google Patents

Abstract

LA DISPOSICION DE CIRCUITO PARA LOS SENSORES DE CORRIENTE DE DERIVACION DE UNA CORRIENTE ELECTRICA DE ESTE TIPO ABARCA UN CIRCUITO DISTRIBUIDOR DE TENSION CON RESISTENCIAS OHMICAS ALTAS, QUE POR UN LADO ESTA UNIDO CON CADA UNO DE LOS POLOS QUE SE CONECTAN EN EL LADO DE LA RED Y POR OTRO LADO A TRAVES DE UNA CONDUCCION CON EL SOPORTE DE HERRAMIENTA O LA HERRAMIENTA. A TRAVES DE ESTA CONDUCCION AFLUYE EN LA COLOCACION DE LA HERRAMIENTA SOBRE UN OBJETO CONECTADO A TIERRA UNA CORRIENTE DE DERIVACION, A TRAVES DE LA CUAL SE BLOQUEA UN INTERRUPTOR ELECTRONICO QUE SE ENCUENTRA EN SERIE CON EL MOTOR ELECTRICO. PARA ELEVAR CON CORRIENTE CONTINUA LA RESISTENCIA AISLANTE A SER MEDIDA, SE DISPONE UN CONDENSADOR EN LA CONDUCCION ENTRE EL SOPORTE DE HERRAMIENTA O LA HERRAMIENTA Y EL CIRCUITO DISTRIBUIDOR DE TENSION.

Description

Herramienta eléctrica con sistema de sensores de corriente de escape.

La invención se refiere a una herramienta eléctrica con un circuito de protección correspondiente al tipo descrito con más detalle con las características genéricas de la reivindicación 1.

Una herramienta eléctrica de este tipo se conoce de la patente alemana DE 38 13 811 C2. En este caso se introduce en la línea que lleva desde el soporte de la herramienta o bien desde la herramienta al circuito divisor de tensión únicamente una resistencia de alto valor óhmico, que es necesaria como la denominada resistencia de aislamiento, para separar las partes conductoras eléctricamente que se pueden tocar de la herramienta eléctrica lo suficiente de los polos que están unidos con la red de suministro. En la práctica se ha mostrado que, por un lado, conjuntamente con las resistencias de elevado valor óhmico en el circuito divisor de tensión, esta resistencia de elevado valor óhmico en su línea de unión con el soporte de la herramienta o con la herramienta es ciertamente suficiente para un funcionamiento sin peligros, si bien no siempre se pueden cumplir las condiciones de prueba descritas.

En concreto, las condiciones de prueba para las herramientas eléctricas manuales, por ejemplo del documento EN 50144-1, prescriben que la resistencia de aislamiento entre cada polo que se pueda conectar con la red de suministro y las piezas conductoras eléctricamente que se pueden tocar de la máquina, es decir, también el soporte de la herramienta o la herramienta, ha de tener un valor de por lo menos siete M ohmios, y se ha de medir por medio de tensión continua. Con ello, la resistencia de aislamiento que se ha de medir de esta manera está en un orden de magnitud con el que no siempre se puede cumplir debido a las corrientes de fugas inevitables en la medida de corriente continua. En este caso hay que tener en cuenta que la resistencia total que se produce entre el soporte de la herramienta y la herramienta y los polos que se han de unir con la red de suministro ha de estar procurada siempre de tal manera que al poner a tierra la herramienta fluya una corriente de escape suficiente y se pueda registrar. En caso contrario no se puede efectuar una desconexión segura del motor eléctrico de la máquina. Esto, sin embargo, es importante, si en el caso de la herramienta eléctrica se trata, por ejemplo, de una herramienta de taladrar manual con la que se taladra por equivocación una línea eléctrica, un tubo de metal, como una tubería de agua, un hierro de armadura o similar, y gracias a una desconexión inmediata de la máquina se han de evitar
daños.

Así pues, la invención se basa en el objetivo de crear una máquina eléctrica de tipo genérico con la que se dé sin más la prueba de seguridad de la resistencia de aislamiento.

Este objetivo se consigue en el caso de una herramienta eléctrica de tipo genérico por medio de las características de la reivindicación 1.

Para la invención es fundamental que el condensador añadido en la línea entre el soporte de la herramienta o la herramienta y el circuito divisor de tensión represente para la corriente continua una resistencia de elevado valor óhmico. El dieléctrico de este condensador ha de ser elegido, correspondientemente, con un elevado valor óhmico. Para la corriente continua, el condensador mencionado representa una resistencia mucho menor, con lo que para la función de sensor que se pretende al conectar a tierra este soporte de la herramienta o la herramienta puede fluir una corriente de escape suficientemente grande, por medio de la cual se conforma la señal de desconexión que se ha de suministrar al dispositivo de control. La resistencia a la corriente alterna del condensador se puede determinar, sin más, de tal manera que no se influya negativamente en la seguridad de funcionamiento de la herramienta eléctrica.

La diferencia fundamental entre la solución propuesta por la invención y la solución según el documento US-A-5,016,135 viene dada por el hecho de que la/s capacidad/es en serie no está/n dispuestas en las líneas de fase o bien en la alimentación, sino en la derivación a masa o al potencial cercano a tierra a través del soporte de la herramienta o de la herramien-
ta.

A partir de las reivindicaciones subordinadas se desprenden características de configuración ventajosas de la invención.

La invención se explica a continuación con más detalle a partir del dibujo de un ejemplo de realización. El dibujo muestra en una representación esquemática el esquema de conexiones de una herramienta eléctrica que está equipada con el circuito de protección para desconectar el motor de accionamiento eléctrico de la máquina en caso de puesta a tierra del soporte de la máquina o de la máquina.

En particular, en el dibujo se reconoce un motor de corriente alterna de una fase 1 de una herramienta de taladrar eléctrica manual, en cuyo caso se trata de una herramienta eléctrica especialmente corriente. El motor 1 está unido mecánicamente a través de un engranaje no representado con más detalle y un eje 2 con un soporte de la herramienta 3, como un portabrocas. En el soporte de la herramienta 3 está sujeta una herramienta de taladrar 4, y se entiende que el eje 2, el soporte de la herramienta 3 y la herramienta de taladrar 4 están hechas de metal y son conductores eléctricos, correspondientemente.

Antes del motor 1 está conectado un interruptor 5 eléctrico, en concreto un tiristor bidireccional de corriente alterna, en el que la puerta del interruptor 5 eléctrico está conectada con un dispositivo de control 6. Por lo demás, el interruptor 5, de la misma manera que la conexión del motor 1 desacoplada de éste, está conectado con bornes de polo 12 y 13, a los que se conectan de modo arbitrariamente intercambiable los conductores de fase no puestos a tierra, por un lado, y los conductores de derivación a tierra y los conductores centrales de una red de de tensión alterna puesta a tierra, por otro lado.

Dos resistencias 7 y 8 de elevado valor óhmico se encuentran dispuestas en serie simétricamente entre los dos bornes de polo 12 y 13, cuya unión 14 con un punto nodal 17 está unida por medio de una línea 18 eléctricamente con el soporte de la herramienta 3, la herramienta de taladrar 4 o el árbol de accionamiento 2. El potencial en el punto nodal 17 está en el centro entre los potenciales diferenciales de los bornes de polo 12 y 13, ya que las resistencias 7 y 8 de alto valor óhmico son igual de grandes, y en relación con ellas, los componentes eléctricos que están en serie con ellas son despreciables por lo que a su resistencia se refiere. De esta manera, las resistencias 7 y 8 representan un circuito divisor de tensión, que está construido fundamentalmente de modo simétrico respecto a los dos polos 12 y 13.

Una de las resistencias 7 de alto valor óhmico de este circuito divisor de tensión está unida con el borne del polo 12 correspondiente por medio de un diodo y una resistencia 9. La resistencia 9 es una resistencia de medida, y es despreciablemente pequeña respecto a la resistencia de elevado valor óhmico. Entre la resistencia 9 y la resistencia 7 de elevado valor óhmico se encuentra un punto de unión 16 que está unido con una entrada de control del dispositivo de control 6. A través de esta entrada de control se puede solicitar el dispositivo de control 6 con una señal de bloqueo o de disparo, como consecuencia de lo cual se interrumpe el paso a través del interruptor eléctrico, y con ello el motor 1 se queda sin corriente. El diodo 10 sirve para evitar cortocircuitos indeseados a través de la entrada de control del dispositivo de control 6.

Al dispositivo de control 6 está conectado un dispositivo indicador 15, en cuyo caso se puede tratar de un dispositivo indicador óptico o acústico, en caso necesario, el dispositivo también puede estar diseñado para la entrega tanto de una señal óptica como de una señal acústica. El dispositivo indicador 15 reacciona de modo continuado en caso de error, y la pieza del circuito prevista para ello está diseñada preferentemente de tal manera que después de un caso de error, el indicador ha de ser inicializado antes de poner de nuevo en funcionamiento la herramienta eléctri-
ca.

En un funcionamiento sin errores de la herramienta eléctrica, en el punto nodal 17 del circuito divisor de tensión está el potencial medio entre los bornes de polo 12 y 13. Correspondientemente a la menor caída de tensión en la resistencia de medida 9, en la toma 16 se pone un potencial de referencia con el que no se activa la función de desconexión del dispositivo de control 6. En el caso de que, durante el trabajo, la herramienta de taladrar 4 dé con un cuerpo conductor eléctricamente que tiene el potencial de tierra o un potencial cercano a tierra, entonces, en el punto nodal 17 del circuito divisor de tensión, y con ello también en la toma 16, se produce un desplazamiento del potencial al potencial de tierra, gracias a lo cual, como consecuencia de una comparación con el potencial de referencia en el dispositivo de control 6 se dispara el bloqueo para el interruptor 5 electrónico. También ocurre lo mismo cuando se taladra con la herramienta de taladrar 4 una fase no puesta a tierra de una línea eléctrica, en cuyo caso el desplazamiento de potencial tiene lugar en la dirección opuesta, gracias a lo cual, de la misma manera, como consecuencia de la comparación con el potencial de referencia se bloquea en el dispositivo de control 6 el paso del interruptor 5 electrónico.

El circuito de protección también reacciona de la misma manera cuando una de las dos resistencias 7 ó 8 de alto valor óhmico está defectuosa. Adicionalmente, en la línea 18 al árbol de accionamiento 2 se añade otra resistencia 11 de alto valor óhmico que sirve para una mayor protección del operario al tocar la herramienta de taladrar 4, el soporte de la herramienta 3 o cualquier otra pieza de metal que se pueda tocar en la herramienta eléctrica para que, en caso de error, sólo se derive una corriente de escape insignificante por el cuerpo del operario.

A pesar de estas medidas, existe el problema de que, incluso en el caso de un dimensionado correcto de las resistencias 7, 8 y 11 de alto valor óhmico, que esté ajustado a la conformación de la señal de disparo para el dispositivo de control 6, no se puede cumplir con la resistencia de aislamiento requerida que se ha de medir respectivamente entre uno de los dos polos 12 ó 13 y las piezas de metal que se pueden tocar en el exterior de la herramienta eléctrica, como el soporte de la herramienta 3. Esto es debido, por un lado, al método de prueba, que se ha de llevar a cabo con corriente continua, y a la resistencia de aislamiento requerida, que ha de ser mayor que 7 M ohmios. Debido a ello se añade en la línea 18 que está entre la resistencia 11 y el nodo 17 del circuito divisor de tensión un condensador 19 que tiene un dieléctrico de un elevado valor óhmico y que, por un lado, en la medida con corriente continua garantiza la resistencia de aislamiento de alto valor óhmico suficiente, mientras que, por otro lado, en el funcionamiento con corriente alterna de la máquina tiene una resistencia reducida para el registro de la corriente de escape, para que la puesta a tierra de la herramienta 4 o del soporte de la herramienta 3 genere de un modo seguro la señal de disparo para el dispositivo de bloqueo 6 para el bloqueo del interruptor 5 electrónico. Fundamentalmente, las resistencias 7 y 8 se podrían diseñar incluso con un valor óhmico tan alto, y la resistencia de corriente continua y de corriente alterna del condensador 19 se podría elegir con un valor tan elevado que incluso en el caso de prescindir de la resistencia 11 de elevado valor óhmico en la línea 18, el operario no estaría en peligro al tocar el soporte de la herramienta y la herramienta 4, incluso en caso de
error.

El diodo 10 es conductor en la dirección hacia el circuito divisor de tensión, y está dispuesto correspondientemente con su cátodo en la resistencia de medida 9. Entre la resistencia de medida 9 y el diodo 10 se encuentra la toma 16 en la que se registra la señal de disparo para el dispositivo de control 6 a partir de un desplazamiento de potencia. La ramificación al ánodo del diodo 10 está unida por medio de un diodo 20 con un borne del polo 12, en la que el ánodo de este diodo 20 está en contacto con el borne del polo 12. Gracias a ello, en caso de un cortocircuito en la región del circuito divisor de tensión se crea una derivación adicional que puede ser usada así mismo para conformar la señal de disparo para el dispositivo de disparo 6 para el bloqueo del interruptor 5.

Dado el caso, puede ser necesario desconectar el sistema de sensores de corrientes de escape. Esto es el caso cuando se han de llevar a cabo trabajos de taladrado en piezas de trabajo puestas a tierra. Esto sucede en construcciones en las que se han de realizar taladros en vigas de acero puestas a tierra. Para ello está previsto un botón 21 que se puede accionar en el exterior de la herramienta eléctrica, que está unido con el dispositivo de control 6, para poder así accionar un basculador en su interior. Este basculador está equipado con una memoria de pulsación, para que al pulsar brevemente una vez el botón 21 se desconecte la función del sensor, y para la activación de la función del sensor se pueda volver a pulsar el botón 21. La función de sensor activada o desactivada se puede mostrar por medio de medios de señalización adecuados en la máquina, como diodos luminiscentes. Adicionalmente, la parte del circuito asignada al botón 21 está conformada de tal manera que cada vez que se produzca de nuevo una conexión a la red, la función del sensor esté activada. En este aspecto, así pues, la función del sensor sólo se puede desconectar en la máquina cuando ésta esté lista para el funcionamiento, lo cual requiere un accionamiento intencionado del botón 21.

Claims (5)

1. Herramienta eléctrica con un motor (1) que ha de ser alimentado desde una red de corriente alterna puesta a tierra y que se ha de conectar a ella con dos polos, que está en serie con un interruptor (5) electrónico controlado por un dispositivo de control (6), y que está unido mecánicamente con una herramienta sujeta en un soporte de herramienta (3), en la que el soporte de la herramienta o la herramienta están unidos eléctricamente con un circuito de protección, a través del que fluye una corriente de escape cuando la herramienta se encuentra con un objeto puesto a tierra, y que bloquea el paso a través de un interruptor (5) electrónico al producirse esta corriente de escape por el dispositivo de control, para lo cual, para el registro de la corriente de escape, el soporte de la herramienta o la herramienta están unidos por medio de una línea que lleva a un circuito divisor de tensión con resistencias (7, 8) con un elevado valor óhmico con cada uno de los polos (12, 13) que se han de conectar a la parte de la red, y en el circuito divisor de tensión se toma como señal de disparo para el dispositivo de control (6) un desplazamiento de potencial que se ocasiona al producirse la corriente de escape, caracterizada porque en la línea (18) entre el soporte de la herramienta (3) o la herramienta (4) y el circuito divisor de tensión está dispuesto un condensador (19).

2. Herramienta eléctrica según la reivindicación 1, caracterizada porque antes del condensador (19) está conectada una resistencia (11) de elevado valor óhmico en la línea (18).

3. Herramienta eléctrica según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el condensador (19) está unido a través de una resistencia (7, 8) de elevado valor óhmico con cada polo (12, 13), y en una de estas dos ramas está dispuesta una resistencia de medida (9) de reducido valor óhmico y la toma (16) para el registro del desplazamiento de potencial.

4. Herramienta eléctrica según la reivindicación 3, caracterizada porque la resistencia de medida (9) está unida directamente con el polo (12) correspondiente y con la resistencia (7) dispuesta en serie de elevado valor óhmico a través de un diodo (10) que conduce en la dirección hacia el circuito divisor de tensión, en la que la toma (16) está situada hacia el dispositivo de control (6) entre la resistencia de medida (9) y este diodo (10).

5. Herramienta eléctrica según la reivindicación 4, caracterizada porque, de modo paralelo respecto a la resistencia de medida (9 y al diodo (10) está dispuesto otro diodo (20) unido con su ánodo con el polo (12) correspondiente.