ES2320062A1 - Electronic relay of protection against permanent over-tensions. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Relé electrónico de protección contra sobre-tensiones permanentes.Electronic protection relay permanent overvoltages.
La invención se refiere, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, a un relé electrónico de protección contra sobre-tensiones permanentes que aporta a la función a que se destina una serie de ventajas y características, aparte de otras inherentes a su organización y constitución, que se describirán en detalle más adelante, y que suponen una innovadora alternativa y/o mejora a lo ya conocido en este campo.The invention relates, as expressed by the set forth herein, to an electronic relay for protection against permanent overvoltages which contributes to the function to which a series of advantages are destined and characteristics, apart from others inherent to your organization and constitution, which will be described in detail below, and that they represent an innovative alternative and / or improvement to what is already known in this field.
De forma más concreta, el objeto de la invención consiste en un relé electrónico que protege a cualquier instalación eléctrica contra aumentos de tensión que podrían dañar los aparatos eléctricos conectados a ella, tratándose concretamente de un relé electrónico que presenta de forma caracterizadora e innovadora aislamiento galvánico y alta rigidez dieléctrica, constituyéndose como un dispositivo que provoca la desconexión del interruptor diferencial, por desequilibrio del mismo o bien desconectando el interruptor general automático (AG) mediante bobina de disparo, cuando detecta que la tensión de alimentación se eleva por encima del 13% nominal.More specifically, the object of the invention consists of an electronic relay that protects any electrical installation against voltage increases that could damage the electrical appliances connected to it, being treated specifically of an electronic relay that characteristically presents Innovative galvanic isolation and high dielectric strength, becoming a device that causes the disconnection of the differential switch, due to its imbalance or by switching off the automatic main switch (AG) by trigger coil, when it detects that the supply voltage rises above 13% nominal.
El campo de aplicación de la presente invención es el de la industria dedicada a la fabricación de dispositivos eléctricos.The field of application of the present invention It is the industry dedicated to the manufacture of devices electric
En la actualidad, y como referencia al estado de la técnica, debe mencionarse que existen en el mercado dispositivos de protección contra sobre-tensiones permanentes pero que presentan serias limitaciones.At present, and as a reference to the state of the technique, it should be mentioned that they exist in the market surge protection devices permanent but with serious limitations.
Así, algunos de ellos son de protección de sobre-tensiones permanentes e instantáneas, ambas protecciones integradas en un mismo equipo.Thus, some of them are protective of permanent and instantaneous overvoltages, both protections integrated in the same team.
Las protecciones contra sobre-tensiones instantáneas se basan en componentes que disminuyen su resistencia interna al someterlo a una tensión elevada, llamados varistores o descargadores.The protections against instantaneous overvoltages are based on components that decrease its internal resistance when subjected to a high voltage, called varistors or arresters.
Éstos responden a gran velocidad, cortocircuitándose y derivando los impulsos de alto voltaje a tierra antes de que se dañe ningún receptor.These respond at great speed, short-circuiting and deriving high voltage pulses to ground before any receiver is damaged.
Estos protectores se deben conectar aguas arriba del interruptor diferencial para que no lo disparen en caso de un pico instantáneo de tensión que se irá a tierra sin necesidad de cortar la corriente general de la instalación.These protectors must connect waters above the differential switch so they don't fire it in case of an instantaneous peak voltage that will go to ground without needing to cut the general current of the installation.
Si se incorpora en el mismo protector de sobre-tensiones permanentes que se conecta agua abajo, pueden provocar el disparo del interruptor diferencial sin necesidad, dejando desconectado permanentemente congeladores, alarmas, etc.If incorporated in the same protector of permanent overvoltages that connect water below, they can cause the trip of the differential switch without need, leaving freezers permanently disconnected, alarms, etc.
En otros dispositivos de protección existentes en la actualidad, el elemento de desequilibrio es un componente electrónico, tipo "Triac", "Thiristor" o "Transistor", que no tiene una rigidez dieléctrica adecuada para comunicar entrada y salida de un diferencial, ya que con el diferencial desconectado, podrá creer el usuario que no hay corriente en la instalación y no será realmente así, pudiendo tener consecuencias fatales.In other protection devices currently in existence, the imbalance element is an electronic component, type " Triac ", " Thiristor " or " Transistor ", which does not have a suitable dielectric strength to communicate input and output of a differential, since With the differential disconnected, the user may believe that there is no current in the installation and it will not really be so, and may have fatal consequences.
La transformación de la tensión de alimentación alterna de la red, a la tensión continua y de bajo voltaje que alimenta la electrónica de control se hace basándose en divisores de tensión, condensadores y diodos, sin transformador de aislamiento galvánico.The transformation of the supply voltage alternating from the network, to the continuous and low voltage voltage that feeds the control electronics is made based on dividers from voltage, capacitors and diodes, without isolation transformer galvanic.
Estos elementos, conectados permanentemente, consumen una energía, como mínimo de 7 vatios, lo que supone al año 61 Kw. y que en veinte millones de viviendas son más de 1.3 Mega vatios.These elements, permanently connected, consume an energy of at least 7 watts, which is a year 61 Kw. and that in twenty million homes are more than 1.3 Mega watts
A veces, el interruptor diferencial, puede no disparar, por mal conexionado o defecto de él mismo, en cuyo caso el dispositivo se mantendrá conectado cuando aparezca una sobre tensión, los protectores de sobre tensiones existentes, no están preparados para soportar el doble de la tensión de alimentación durante largo tiempo.Sometimes the differential switch may not shoot, for bad connection or defect of himself, in which case the device will remain connected when an envelope appears voltage, existing surge protectors, are not prepared to withstand twice the supply voltage for a long time.
Finalmente, cabe señalar, que otra de las limitaciones a tener en cuenta de algunos de estos dispositivos, es el tamaño, que ocupa demasiado espacio para permitir ser insertado en una caja de acometida existente y casi completa.Finally, it should be noted that another of the limitations to consider some of these devices, is the size, which occupies too much space to allow insertion in an existing and almost complete supply box.
Cabe mencionar, por otra parte, que el peticionario desconoce la existencia de un relé electrónico de protección contra sobre-tensiones permanentes que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que preconiza la presente invención, la cual tiene por objeto solventar los inconvenientes anteriormente mencionados que presentan los sistemas conocidos actualmente para el mismo fin.It is worth mentioning, on the other hand, that the petitioner is unaware of the existence of an electronic relay of permanent overvoltage protection that present technical, structural and constitutive similar to those advocated by the present invention, which aims to solve the problems above mentioned that present the systems currently known for The same end.
Así, el relé electrónico de protección contra sobre-tensiones permanentes que la invención propone, constituye por sí solo una evidente novedad dentro de su campo de aplicación, ya que tiene la ventaja de no tener las limitaciones descritas en el apartado anterior, manteniendo su función de proteger la instalación contra las posibles sobre-tensiones permanentes.Thus, the electronic protection relay against permanent overvoltages than the invention proposes, constitutes by itself an obvious novelty within its field of application, since it has the advantage of not having the limitations described in the previous section, maintaining its function of protecting the installation against possible permanent overvoltages.
De forma concreta, tal como se ha mencionado, se trata de un dispositivo que provoca la desconexión del interruptor diferencial, por desequilibrio del mismo o bien desconectando el interruptor general automático (AG) mediante bobina de disparo, cuando detecta que la tensión de alimentación se eleva por encima del 13% de la nominal.Specifically, as mentioned, it is a device that causes the disconnection of the differential switch, due to its imbalance or by switching off the automatic main switch (AG) by trigger coil, when it detects that the supply voltage is rises above 13% of the nominal.
Dado que su instalación lógica es en el armario modular de la acometida a la instalación, donde están los magneto-térmicos y los diferenciales, se ha diseñado especialmente pequeño para que ocupe el mínimo espacio, siendo un módulo de 18 mm de ancho.Since its logical installation is in the closet modular from the connection to the installation, where are the magneto-thermal and differential, it has designed especially small to occupy the minimum space, being a module of 18 mm wide.
El relé de la invención deberá estar conectado permanentemente, por lo que se ha diseñado ventajosamente con un consumo de energía especialmente bajo, 1/3 de lo que consumen otros.The relay of the invention must be connected permanently, so it has been advantageously designed with a especially low energy consumption, 1/3 of what they consume others.
Por otra parte, como existe la posibilidad de que no haya toma de tierra en el punto de instalación, el relé de la invención puede opcionalmente conectarse solo al interruptor diferencial, desequilibrándolo para que dispare.On the other hand, as there is the possibility of that there is no ground at the installation point, the relay the invention can optionally be connected only to the switch differential, unbalancing it to shoot.
Contemplada la posibilidad de fallo del interruptor, en cuyo caso el relé se quedaría alimentado a la sobre-tensión permanente, y contemplando la posibilidad de que el relé de la invención se conecte aguas arriba del interruptor diferencial, éste está preparado para soportar permanentemente el doble de la tensión nominal, consideraciones, estas últimas, que lo hacen diferente al resto de productos similares existentes en el mercado.Considered the possibility of failure of the switch, in which case the relay would be fed to the permanent overvoltage, and contemplating the possibility of the relay of the invention being connected upstream of the differential switch, it is ready to support permanently double the nominal voltage, considerations, the latter, which make it different from other products similar existing in the market.
De forma resumida, por tanto, la invención preconiza un nuevo relé de protección contra sobre-tensiones permanentes con aislamiento galvánico (4 Kv) y alta rigidez dieléctrica (2 Kv), ya que de forma caracterizadora está fabricado independientemente de la protección contra transitorios que podrían disparar el diferencial sin necesidad, que se puede conectar en la acometida de cualquier instalación monofásica a dicho interruptor diferencial con o sin toma de tierra, que tiene un consumo permanente de sólo 1.3 vatios y capacidad de funcionar permanentemente al doble de su tensión nominal, que es capaz de dar la orden de disparo al diferencial en menos de 5 segundos, incorporando un piloto intermitente indicador de la existencia de tensión, un piloto indicador de disparo de relé, un pulsador de prueba para verificar el buen funcionamiento del relé y el interruptor diferencial, que usa como elemento de salida o de disparo del interruptor diferencial un relé electro mecánico con rigidez dieléctrica mejor que 2 KV, y finalmente que provoca disparo en su caso una corriente alterna de componente fundamental idéntica a la de la red.In summary, therefore, the invention advocates a new protection relay against permanent overvoltages with insulation galvanic (4 Kv) and high dielectric strength (2 Kv), since characterizer is manufactured independently of the protection against transients that could trigger the differential without need, which can be connected in the rush of any single-phase installation to said differential switch with or without grounding, which has a permanent consumption of only 1.3 watts and ability to function permanently at twice its voltage nominal, which is capable of giving the trip order to the differential in less than 5 seconds, incorporating an indicator flashing indicator of the existence of voltage, a pilot indicator of firing of relay, a test button to verify proper operation of the relay and the differential switch, which it uses as an element of output or trip of the differential switch an electro relay mechanical with dielectric strength better than 2 KV, and finally that triggers an alternating current of component if necessary fundamental identical to that of the network.
El nuevo relé electrónico de protección contra sobre-tensiones permanentes representa, por consiguiente, una estructura innovadora de características estructurales y constitutivas desconocidas hasta ahora para tal fin, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.The new electronic relay for protection against permanent overvoltages represents, by consequently, an innovative structure of features structural and constitutive unknown so far for such end, reasons that together with its practical utility, endow it with sufficient basis to obtain the privilege of exclusivity that is requested.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, is attached herein descriptive, as an integral part of it, of a game of planes, in which with an illustrative and non-limiting nature, represented the following:
La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización del relé electrónico de protección contra sobre-tensiones permanentes según la invención, en la que se aprecia su configuración externa.Figure number 1.- Shows a view in perspective of an embodiment of the electronic relay of permanent overvoltage protection according to the invention, in which its external configuration is appreciated.
Las figuras número 2 y 3.- Muestran sendas vistas en alzado frontal y lateral respectivamente del relé representado en la figura 1.Figures number 2 and 3.- Show paths front and side elevation views respectively of the relay represented in figure 1.
La figura número 4.- Muestra un esquema de la fuente de alimentación que incorpora el dispositivo.Figure number 4.- Shows a diagram of the power supply that incorporates the device.
La figura número 5.- Muestra un esquema del piloto de vigilancia.Figure number 5.- Shows a diagram of the surveillance pilot
La figura número 6.- Muestra un esquema de la medición de tensión.Figure number 6.- Shows a diagram of the voltage measurement
La figura número 7.- Muestra un esquema del comparador.Figure number 7.- Shows a diagram of the comparator
La figura número 8.- Muestra un esquema del disparador del relé.Figure number 8.- Shows a diagram of the relay trigger.
La figura número 9.- Muestra un esquema del contacto y resistencia de disparo.Figure number 9.- Shows a diagram of the contact and trip resistance.
Las figuras número 10 a 12.- Muestran, respectivamente en sendos diagramas, dos posibles alternativas de instalación del dispositivo de la invención en dos ejemplos de desequilibrio del diferencial.Figures number 10 to 12.- Show, respectively in two diagrams, two possible alternatives of installation of the device of the invention in two examples of differential imbalance.
La figura número 13.- Muestra, igualmente en un diagrama, un ejemplo de instalación del dispositivo en caso de existir toma de tierra.Figure number 13.- Shows, also in a diagram, an example of device installation in case of Exist grounding.
A la vista de las mencionadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente del relé electrónico de protección contra sobre-tensiones permanentes que comprende las partes que se indican y describirán a continuación.In view of the aforementioned figures and of according to the numbering adopted, you can see in them a preferred embodiment of the electronic relay of permanent overvoltage protection that includes the parts indicated and will describe continuation.
Así, tal como se aprecia en las figuras 1 a 3, el relé en cuestión está constituido esencialmente por un cuerpo o carcasa exterior (1) que comprende adecuadamente dispuestos en su interior los elementos que permiten su funcionamiento, de los que exteriormente se aprecia la existencia de sendos bornes (N) y (L) de conexión, un piloto verde (2) de vigilancia, un piloto rojo (3) de fallo de red o de sistema, un pulsador test (4) de prueba, y bornes (5) para la borna de disparo (TRIP).Thus, as seen in Figures 1 to 3, the relay in question consists essentially of a body or outer shell (1) comprising suitably arranged in its inside the elements that allow its operation, of which Externally, the existence of two terminals (N) and (L) can be seen connection, a green pilot (2) surveillance, a red pilot (3) of network or system failure, a test button (4) test, and terminals (5) for trip terminal (TRIP).
Tal como se observa en el esquema de la figura 4, el relé consta de una fuente de alimentación compuesta por un transformador, preferentemente de 4Kv. de aislamiento galvánico (TF1), especialmente diseñado para esta aplicación, un circuito rectificador (D1) y un regulador de tensión (IC1) que se encarga de mantener estable la alimentación del circuito electrónico.As seen in the scheme in the figure 4, the relay consists of a power supply consisting of a transformer, preferably 4Kv. galvanic isolation (TF1), specially designed for this application, a circuit rectifier (D1) and a voltage regulator (IC1) that is responsible for keep the electronic circuit power stable.
En la figura 5, se puede apreciar como un circuito de intermitencia realiza el encendido del piloto de vigilancia (2), lo que hace que el consumo disminuya al no estar permanentemente iluminado el indicador de tensión presente.In figure 5, it can be seen as a flashing circuit lights the pilot surveillance (2), which causes consumption to decrease as it is not the voltage indicator is permanently lit.
La medición de la sobre-tensión, tal como se observa en la figura 6, se realiza mediante un circuito divisor-rectificador (R9, R14 y D4) que a su vez aplica a un circuito RC de retardo (R15 y C8), cuya misión es evitar que pequeñas fluctuaciones, que pudieran ocasionarse en la red, disparen el relé.The overvoltage measurement, as seen in figure 6, it is done by a circuit divider-rectifier (R9, R14 and D4) which in turn applies to a delay RC circuit (R15 and C8), whose mission is prevent small fluctuations that could occur in the network, trip the relay.
Un pulsador test (4) sirve para simular una sobre-tensión de valor suficiente para disparar el relé.A test button (4) is used to simulate a overvoltage of sufficient value to trigger the relay.
La tensión generada por el circuito divisor es aplicada al comparador (figura 7) que teniendo una tensión de referencia fija y estabilizada mediante regulador de tensión (IC3), compara ambas tensiones y dispara su salida cuando la tensión medida es en secundario del transformador es superior a la tensión estable de referencia.The voltage generated by the dividing circuit is applied to the comparator (figure 7) that having a voltage of fixed and stabilized reference via voltage regulator (IC3), Compare both voltages and trigger their output when the voltage measurement is secondary of the transformer is higher than the voltage stable reference.
Una vez comparada y suponiendo el caso de disparo por sobre-tensión, la salida del comparador controla un relé (RL1) mediante un filtro (RC) en serie (R8, C7, R16 y T1), para disparar el relé solamente 0,5 segundos, tiempo más que suficiente para provocar el disparo diferencial, tal como se aprecia en el esquema de la figura 8.Once compared and assuming the case of over-voltage trip, comparator output controls a relay (RL1) using a series filter (RC) (R8, C7, R16 and T1), to trip the relay only 0.5 seconds, more time enough to cause differential firing, as appreciate in the scheme of figure 8.
El contacto de este reté, con una rigidez dieléctrica superior a 2 KV y en serie con una resistencia de potencia (figura 9), se utiliza para provocar el desequilibrio del diferencial detrás del diferencial o desequilibrarlo uniendo la fase de entrada con el neutro de salida o la fase de salida con el neutro de entrada, con una corriente en todos los casos de 50 mA (a una tensión mínima de 50 V).The contact of this relay, with a rigidity dielectric exceeding 2 KV and in series with a resistance of power (figure 9), is used to cause the imbalance of the differential behind the differential or unbalance it by joining the input phase with the output neutral or the output phase with the input neutral, with a current in all cases of 50 mA (a a minimum voltage of 50 V).
Este contacto electromecánico, asegura que no haya tensión en la salida del interruptor diferencial si estuviera desconectado.This electromechanical contact ensures that no there is voltage at the output of the differential switch if it were disconnected.
Las figuras 10 y 11 muestran dos ejemplos de instalación del dispositivo de la invención en caso de no existir toma de tierra en la acometida.Figures 10 and 11 show two examples of installation of the device of the invention if it does not exist ground connection.
En el primer caso, tal como se aprecia en la figura 10, dos bornes (L) y (N) se conectan a la fase y al neutro respectivamente, aguas arriba del diferencial (6) y un tercero (5) que se conecta aguas abajo del mismo.In the first case, as seen in the Figure 10, two terminals (L) and (N) are connected to the phase and to the neutral respectively, upstream of the differential (6) and a third (5) which connects downstream of it.
Otra forma de conexionado, representada en el diagrama de la figura 11, el relé (1) se instala con sus bornes de fase (L) y neutro (N) conectados aguas abajo del diferencial (6) y el tercer borne (5) en la toma de neutro aguas arriba del mismo.Another form of connection, represented in the diagram of figure 11, the relay (1) is installed with its terminals phase (L) and neutral (N) connected downstream of the differential (6) and the third terminal (5) in the neutral socket upstream of the same.
Si se dispone de toma de tierra, se pueden conectar los dos bornes (L) y (N) a fase y neutro en la salida del diferencial (6) y el tercer borne (5) a tierra, tal como se ha representado en la figura 13.If grounding is available, it can be connect the two terminals (L) and (N) to phase and neutral at the output of the differential (6) and the third terminal (5) to ground, as it has been represented in figure 13.
Acoplando una bobina de disparo (7) al interruptor general automático (AG), se puede realizar la desconexión de éste, conectando los dos bornes (L) y (N) a fase y neutro respectivamente en las salidas del interruptor general automático (AG) y el tercer borne (5) a la bobina de disparo, tal y como se muestra en la figura 12.Attaching a trip coil (7) to general automatic switch (AG), the disconnecting it, connecting the two terminals (L) and (N) to phase and neutral respectively at the outputs of the main switch automatic (AG) and the third terminal (5) to the trip coil, as and as shown in figure 12.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se hace constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.Describe sufficiently the nature of the The present invention, as well as how to implement it, is it states that, within its essentiality, it may be taken to the practice in other embodiments that differ in detail from the one indicated by way of example, and which will reach also the protection that is collected as long as it is not altered, change or modify its fundamental principle.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090518 Kind code of ref document: A1 |
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FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2320062B1 Country of ref document: ES |
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FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180912 |