ES2321998B1 - Dispositivo electronico para proveer la alimentacion electrica e insensibilizar de las perturbaciones de la red electrica a los electroimanes en general y en especial a los de los contactores electromagneticos. - Google Patents
Dispositivo electronico para proveer la alimentacion electrica e insensibilizar de las perturbaciones de la red electrica a los electroimanes en general y en especial a los de los contactores electromagneticos. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo electrónico para proveer la
alimentación eléctrica e insensibilizar de las perturbaciones de la
red eléctrica a los electroimanes en general y en especial a los de
los contactores electromagnéticos. Comprende un circuito de
conversión y excitación que realiza la conversión de corriente
alterna a corriente continua y de diversos reguladores de tensión
que proveen, automáticamente mediante un circuito de control y
mantenimiento, las tensiones adecuadas en cada momento según el
estado de funcionamiento del electroimán. Dispone, además, de un
circuito de inmunidad, incluyendo un condensador de almacenamiento
de energía, y de un circuito de parada. Cuando aparece una
perturbación, la bobina del electroimán se alimenta a través del
circuito de inmunidad, asegurando su funcionamiento durante el
tiempo que ésta perdure. El dispositivo insensibiliza al
electroimán de perturbaciones de la red como caídas de tensión,
huecos de tensión y cortes breves y no presenta ningún retardoen su
parada voluntaria.
Description
Dispositivo electrónico para proveer la
alimentación eléctrica e insensibilizar de las perturbaciones de la
red eléctrica a los electroimanes en general y en especial a los de
los contactores electromagnéticos.
La invención se refiere a un dispositivo
electrónico que tiene como misión proveer la alimentación eléctrica
e insensibilizar o inmunizar de las perturbaciones de la red
eléctrica a los electroimanes en general y en especial a los de los
contactores electromagnéticos. Se entenderá por insensibilizar o
inmunizar a que se asegura el funcionamiento del electroimán
mientras dura la perturbación. El dispositivo se refiere al campo de
la técnica de los aparatos o componentes del sistema eléctrico de
potencia y más específicamente a las técnicas y métodos para
mitigar los efectos de las perturbaciones de la red eléctrica,
especialmente las caídas de tensión, los huecos de tensión y
microcortes con la finalidad de garantizar el suministro y mejorar
la calidad de la energía eléctrica.
Una forma de inmunizar a un contactor de las
perturbaciones de la red es alimentar su bobina a través de una
fuente de energía eléctrica distinta de la que alimenta al circuito
que se establece al cerrarse el propio contactor.
Otra forma de conseguir que un contactor se
mantenga cerrado frente a un corte eventual de corriente es adoptar
soluciones mecánicas [1] y [2]. Éstas se basan en un enclavamiento
mecánico del propio contactor que mantiene fija la parte móvil
cuando se excita la bobina. Para desenclavarse es necesaria una
acción manual o la ayuda externa de una bobina adicional.
Son conocidos distintos sistemas de alimentación
eléctrica con conversión de corriente alterna a corriente continua
para regular la tensión aplicada a la bobina de un electroimán y en
especial a la de un contactor con el fin de conseguir que los
contactos del contactor se cierren de forma controlada reduciendo el
rebote de los contactos [3], y para energizar y desenergizar
rápidamente la bobina del contactor [4].
Se han propuesto sistemas de alimentación
eléctrica con conversión de corriente alterna continua, incluyendo
un condensador conectado en paralelo con una bobina de mantenimiento
añadida al contactor, con la finalidad de proveer un ligero retardo
en la separación de los contactos ante eventuales fallos de
potencia de la red [5].
Se ha descrito un método y un aparato [6] para
mejorar las características de los dispositivos con solenoide de
corriente alterna durante los fallos en la calidad del suministro.
El aparato se configura para superponer una componente de corriente
continua a la señal de corriente alterna proporcionada por la
fuente de corriente alterna y dar a la salida, como mínimo parte de
la señal de corriente alterna modificada por la componente continua
a través de la bobina. El aparato protege al contactor de los
huecos de tensión pero no de los cortes breves o microcortes.
Se ha propuesto un sistema de alimentación
eléctrica [7] que puede facilitar a un electroimán hacer frente a
las perturbaciones de la red eléctrica. El sistema alimenta la
bobina de un contactor a través de un rectificador y de un
troceador, convertidor de corriente continua a corriente continua.
Mediante el citado troceador, la tensión en la bobina del contactor
se mantiene constante incluso ante importantes caídas de tensión.
El dispositivo dispone de un condensador para almacenamiento de
energía. Cuando acontece un hueco de tensión o un corte breve la
bobina del contactor se alimenta a través del condensador asegurando
el funcionamiento del contactor. El dispositivo presenta un retardo
en la operación del contactor, para abrirlo inmediatamente ha de
disponerse de un botón de paro de emergencia.
Aunque se han hecho importantes aportaciones a
la alimentación eléctrica de las bobinas de los electroimanes de
los contactores electromagnéticos, asegurando el mantenimiento de
sus contactos cerrados incluso transcurrido un tiempo después de
aparecer ciertas perturbaciones de la red. Es necesario, aún,
disponer de un sistema de alimentación compatible con los distintos
modos de funcionamiento de un contactor, generalizable a los
distintos tipos de contactores, adaptable a todos los contactores
comerciales que no altere, en absoluto, el funcionamiento del
contactor y los proteja, insensibilizándolos o inmunizándoles en
cierto grado, de las perturbaciones de la red.
1. Contactor Siemens
3TH4454-0Z
2. Ortiz Jiménez, Miguel. "Dispositivo
mecánico selector y de retención de un contactor para mantener su
posición de cierre". Solicitud de Patente ES 2109860 Al.
16/01/98.
3. Wieloch, Christopher J.
"Soft-closure electrical contactor". US Patent
5406440. April 11, 1995.
4. Hansen, James E.; Heinz,
Jerome G. "Energizing and quick deenergizing circuit for
electromagnetic contactors or the like". US Patent 4274122. June
16, 1981.
5. Loring, Dennis J.
"Magnetically operated AC switching device with delay
on-dropout". US Patent 4544987. October 1,
1985.
6. Turner, Allen E. "Method and
apparatus to improve the performance of AC solenoid devices during
lapses in power quality". US Patent 5734543. March 31, 1998.
7. Kelley, Arthur; Ledford, Jim;
Vassalli, Luca; Cavaroc, John. "Power supply systems and methods
that can enable an electromagnetic device to ridethrough variations
in a supply voltage". US Patent 6847515. January 25, 2005.
El contactor electromagnético es un aparato
electromecánico de conexión, con dos estados: cerrado y abierto,
controlado mediante un electroimán. Cuando la bobina del electroimán
se conecta a una determinada tensión, circulará por ésta una
corriente eléctrica que generará un flujo magnético que producirá
una fuerza de atracción sobre la parte móvil del electroimán que
vencerá la acción de un resorte, cerrando los contactos principales
o polos. Cuando se interrumpe la alimentación de la bobina el
electroimán se desmagnetiza y los polos se abren por la acción del
resorte. La bobina se alimenta, por lo general, de la misma fuente
de energía eléctrica que lo hace el circuito que se establece al
cerrarse el contactor. La bobina puede alimentarse con corriente
alterna o corriente continua. En los contactores cuya bobina se
alimenta con corriente alterna, la corriente al empezar a cerrarse
los polos, corriente de llamada, alcanza un valor muy elevado. Esto
es debido a que la reluctancia del circuito magnético es muy alta,
como consecuencia de presentar un entrehierro de grandes
dimensiones, en estas circunstancias la resistencia de la bobina es
la única causa limitadora del valor de la corriente Cuando
efectivamente se cierra el contactor, el entrehierro final es muy
pequeño, con lo cual la reluctancia del circuito magnético es muy
reducida y por tanto la impedancia muy elevada, limitando la
corriente, corriente de mantenimiento, a un valor muy bajo. En los
contactores cuya bobina se alimenta con corriente continua, la
corriente esta limitada, en todo momento, únicamente por la
resistencia. Esta corriente es excesiva para la función de mantener
los polos cerrados por tanto se suele disponer, para reducirla, de
una resistencia adicional en serie que se conecta a través de los
contactos auxiliares cuando el contactor termina de cerrarse.
Las perturbaciones de la red eléctrica afectan
al funcionamiento de las cargas en general y son percibidos por el
usuario final como una seria disminución de la calidad del servicio
eléctrico. En especial en el sector industrial pueden ocasionar
importantes pérdidas en los procesos de producción continuos. Los
contactores son dispositivos ampliamente utilizados en los procesos
industriales sobre todo en el control y maniobra de motores
eléctricos. Los contactores se ven muy afectados por las
perturbaciones de la red especialmente por las caídas de tensión,
los huecos de tensión y los cortes breves o microcortes.
Los huecos de tensión son momentáneas
disminuciones de la tensión en una o más fases de una duración
comprendida entre 10 ms y varios segundos que acontecen
frecuentemente. Los cortes breves o microcortes son cortes de
suministro que se prolongan hasta 0.4 s.
En las líneas de producción los huecos de
tensión de corta duración, los más habituales, tienen poco efecto
sobre a los motores eléctricos, como consecuencia de su momento de
inercia, sin embargo pueden provocar la apertura del contactor y en
consecuencia desconectar, indeseadamente, el motor, lo que, a su
vez, puede acarrear la interrupción de todo el proceso productivo.
Es necesario encontrar una solución que evite la apertura indeseada
de los polos del contactor ante una perturbación de corta duración
que pueda ser soportable para los motores.
El dispositivo electrónico que se preconiza se
ha concebido para mantener cerrados los polos del contactor durante
un tiempo superior a la duración de ciertas perturbaciones de la
red. El dispositivo no causa alteraciones en el funcionamiento del
contactor electromagnético. El dispositivo es aplicable a cualquier
tipo de contactor electromagnético y actúa sobre la bobina del
electroimán o solenoide del contactor alimentándola a diferentes
tensiones según las distintas circunstancias de funcionamiento.
Estas tensiones no dependen directamente de la tensión de
alimentación del circuito que se establece, cuando se cierra el
contactor, entre sus polos y un receptor. El dispositivo es también
aplicable a otros dispositivos con electroimán que deseen
insensibilizarse contra perturbaciones de la red.
Figura 1. Conexión del dispositivo electrónico a
la bobina del electroimán.
Entrada c.a.: Bornes alimentación de la red
eléctrica.
Salida c.c.: Bornes positivo y negativo de la
bobina del contactor
Parada: c.a. maniobra externa de parada con
corriente alterna; - + maniobra externa de parada con corriente
continua (24 V)
NC1, NC2, NC2 puentes de conexión para las
distintas tensiones de alimentación del dispositivo
Figura 2. Conexiones del dispositivo electrónico
a la bobina de un electroimán con parada en c.c. y en c.a.
Figura 3. Diagrama general de bloques con
indicación de los distintos circuitos que componen el dispositivo
electrónico.
Figura 4. Circuito completo del dispositivo
electrónico.
Figura 5. Detalle del circuito de control,
mostrando las conexiones internas de los circuitos integrados IC1 e
IC2.
Figura 6. Muestra de los distintos estados de
funcionamiento del contactor electromagnético, incluyendo respuesta
a una perturbación, estando alimentado a través del dispositivo
electrónico. Tensión de corriente continua del contactor (salida del
dispositivo/bornes bobina del contactor) con detalle de la tensión
de mantenimiento (24 V) y de excitación (120 V), Canal 1, y tensión
de corriente continua (15 V) en los contactos principales del
contactor, polos, Canal 2.
Canal 1: 2 V/div, 2 s/div, sonda x 10
Canal 2: 2 V/div, 2 s/div, sonda x 10
Figura 7. Reacción frente a una perturbación
estando el contactor previamente alimentado a través del
dispositivo electrónico a la tensión de mantenimiento. Tensión de
corriente continua del contactor (salida del dispositivo/bornes
bobina del contactor) con detalle de la tensión de mantenimiento
(24 V) y de excitación (120 V), Canal 1, y tensión de corriente
continua (15 V) en los contactos del contactor, Canal 2.
Canal 1: 2 V/div, 1 s/div, sonda x 10
Canal 2: 2 V/div, 1 s/div, sonda x 10
Figura 8. Respuesta frente a sucesivos huecos de
tensión. Tensión de la alimentación general de corriente alterna
(230 V, 50 Hz), Canal 1, y tensión de corriente continua (15 V) en
los contactos del contactor, Canal 2.
Canal 1: 10 V/div, 4 s/div, sonda x 10
Canal 2: 500 mV/div, 4 s/div, sonda x 10
Figura 9. Respuesta resultado de la actuación
del dispositivo electrónico ante un hueco de tensión que ha
superado el tiempo de inmunidad del dispositivo (aproximadamente 16
s), abriéndose los contactos.
Tensión de la alimentación general de corriente
alterna (230 V, 50 Hz), Canal 1, y tensión de corriente continua
(15 V), Canal 2, en los contactos del contactor frente a un hueco
severo de 24,5 s de duración.
Canal 1: 10 V/div, 4 s/div, sonda x 10
Canal 2: 500 mV/div, 4 s/div, sonda x 10
Figura 10. Respuesta a la orden de parada.
Cuando el control recibe la orden de parada se desexcita la bobina
del contactor y los contactos se abren. Tensión de mantenimiento en
la bobina del contactor (24 V), Canal 1, y tensión de corriente
continua (15 V) en los contactos del contactor, Canal 2.
Canal 1: 10 V/div, 200 ms/div, sonda x 1
Canal 2: 10 V/div, 200 ms/div, sonda x 1
\vskip1.000000\baselineskip
El dispositivo electrónico se conectará a la
bobina del electroimán de un contactor electromagnético en la
manera en que se muestra en la Figura 1. Según la tensión de
excitación de la bobina de alimentación, antes de poner en marcha el
circuito, han de efectuarse las configuraciones de los puentes de
conexión NC1, NC2, NC3, de la siguiente forma:
- -
- Para 230 y 120 V c.a., puentes NC1, NC2, NC3 todos conectados (ON).
- -
- Para 42 V c.c., puentes NC1 (OFF), NC2 (ON), NC3 (ON/OFF)
- -
- Para 24 V c.c., puentes NC 1 (OFF), NC2 (ON), NC3 (ON)
- -
- Para 12 V c.c., puentes NC1, NC2, NC3 todos desconectados (OFF)
En la Figura 2 se muestran las conexiones a la
bobina de un electroimán para la parada en c.c. y en c.a.
El dispositivo electrónico se ha realizando,
utilizando componentes fácilmente disponibles en el mercado, y con
la pretensión de conseguir: funcionalidad, simplicidad, pequeñas
dimensiones así como un coste y un consumo lo más reducidos
posible.
El dispositivo electrónico esta compuesto por
los circuitos, mostrados en forma de diagramas de bloques en la
figura 3, circuitos que se detallan a continuación:
- Circuito de Conversión: Adapta la
tensión de alimentación de la red proporcionando los diferentes
niveles de tensión con los que ha de trabajar el resto del circuito.
Se trata de un circuito de potencia compuesto por rectificadores,
convertidores de corriente alterna a corriente continua,
estabilizadores de tensión, filtros y protecciones.
- Circuito de Excitación: Se encarga de
excitar al contactor y cerrar sus circuitos eléctricos y
magnéticos. Estableciendo la corriente de llamada. Lo componen dos
niveles de tensión de 120 y 56 V, proporcionados por dos
estabilizadores del circuito de conversión.
- Circuito de Control y Mantenimiento: Es
el circuito que controla todo el sistema, gobierna todas las
conmutaciones y permanece alerta ante cualquier perturbación.
Además, se encarga de proporcionar la tensión necesaria, 24 V, a la
bobina del electroimán del contactor para que circule a través de
ella la corriente de mantenimiento nominal. Lo componen dos
subcircuitos independientes, con dos circuitos integrados IC1
(NE5532P) y IC2 (HEF4001BP) junto a una serie de componentes
pasivos.
- Circuito de Inmunidad: Este circuito
dota a la bobina del electroimán del contactor, en caso de
perturbación, del nivel correspondiente de tensión que necesita para
que circule la corriente de mantenimiento y permanezcan cerrados
los polos del contactor. Está compuesto básicamente por un
condensador de gran capacidad CX1 que está alimentado por el
circuito de potencia.
- Circuito de Parada: Este circuito
desexcita la bobina del electroimán del contactor abriendo, éste,
sus polos cuando sea requerido. Está compuesto por un sencillo
circuito rectificador, estabilizador e interruptor estático que
descargará el condensador de inmunidad en colaboración con el
circuito de control.
En la figura 4 se muestra el circuito eléctrico
completo del dispositivo electrónico, mientras que en la figura 5
se detalla el circuito de control y mantenimiento mostrando las
conexiones internas de los circuitos integrados IC1 e IC2. Estas
figuras son la base para entender las explicaciones que siguen
referidas al funcionamiento del dispositivo electrónico,
distinguiendo claramente los apartados de: secuencia y trabajo
nominal, secuencia y reacción ante perturbación y parada voluntaria
del contactor.
Al aplicar tensión, el sistema se reinicia,
poniéndose en funcionamiento de forma automática. Cada circuito se
alimentará a través de su convertidor c.a./c.c. correspondiente.
Tras estabilizarse todas las tensiones en todos los circuitos,
acontece en primer lugar, la excitación del contactor. La
intensidad de llamada (ILL) se consigue alimentándolo con una
tensión de 120 V ó 56 V a través del contacto NC
(41-47) del relé Kon. La tensión de excitación se
habrá seleccionado previamente mediante las configuraciones de los
puentes NC 1, NC2 y NC3 antes de poner en marcha el circuito. El
led verde DLV se ilumina indicando, mientras el circuito esté
alimentado, la puesta en marcha del dispositivo electrónico. A su
vez, el comparador IC1 comprueba que sea correcto el nivel de
tensión de la alimentación: la tensión de alimentación es igual o
mayor que la tensión de referencia que se le ha fijado (+5,1 V). La
tensión que alcanzará siempre será de un valor 2.4 V inferior a la
de alimentación, debido al diodo zener desequilibrador DZ6. A
partir de ahora, IC 1 estará en constante estado de vigilancia ante
cualquier tipo de anomalía o perturbación, comparando constantemente
las tensiones de alimentación con la preestablecida como mínima o
de referencia. Al comprobar que todo está correcto, inmediatamente
comienza a cargarse el condensador C6 a través de R6. Las entradas
de la puerta NOR IV quedan sometidas, durante algunas décimas de
segundo, a un nivel de potencial inferior a la mitad de su tensión
de alimentación, o sea, aproximadamente 5,75 V. Esto tendrá como
consecuencia la aparición de un breve impulso positivo en la salida
de esta puerta NOR. Las puertas NOR I y II constituyen una báscula
R-S. Si se examinan las reglas de funcionamiento de
una puerta NOR, se verificará fácilmente que cualquier impulso
positivo:
- -
- En la entrada A, tiene como consecuencia el paso de la salida de la puerta J al estado alto (+11,5 V), gracias a la conexión B-D.
- -
- En la entrada F, tiene como consecuencia el paso de la salida de la misma puerta al estado bajo (0). V
Así, la aplicación de tensión se traducirá por
una carga de la báscula R-S, cuya salida presenta
entonces un estado alto permanente. A continuación, se establece una
corriente base-emisor limitada por R11, en el
transistor Q5, que se satura enseguida. El led rojo DLR, montado en
el circuito de colector, en serie con R12, se ilumina. Nos advierte
que el sistema está en la fase de excitación y el consiguiente
peligro ante cualquier tipo de contacto, ya que la bobina del
contactor está sometida a una tensión elevada (120/56 V). Mientras
tanto, por otro lado, el circuito formado por P1, C5 y DZ5 se está
activando mediante la carga del citado condensador. Estos tres
elementos forman un sencillo temporizador electrónico a la conexión;
que se activó en el momento en que comenzó la alimentación del
circuito. Una vez la carga del condensador, a través de P1, llega al
potencial de conducción del diodo zener DZ5, más concretamente 15
V, suministra un estado alto a la entrada 5 del comparador IC1 que
inmediatamente, tras comprobar que es mayor a su tensión de
referencia (+2,7 V), proporciona un estado alto a la entrada F de
la báscula R-S, la cuál queda sometida al mismo
estado alto. La salida de la báscula pasa seguidamente al estado
bajo. El transistor Q5 se bloquea y el led rojo DLR se apaga. Pero
la puerta NOR III invierte el nivel lógico que suministra la salida
de la báscula. A su salida se obtiene entonces un estado alto, lo
que tiene como consecuencia la saturación del transistor Q6 y la
excitación del relé Kon. La excitación o activación de Kon provoca
el cambio de estado de sus contactos. La rápida actuación del
cambio de posición de sus contactos no es percibida por el contactor
que no se inmuta. Esta conmutación ha efectuado un cambio general
en el contactor, ya que ha pasado de tener, entre los bornes de la
bobina, la tensión de excitación e intensidad de llamada a estar
sometido a la tensión e intensidad de mantenimiento (I_{mt}). La
tensión ahora es de 24 V y la (I_{mt}) es inversamente
proporcional a la resistencia de la bobina del contactor. La parte
del bus de c.c. de 120 V ha quedado derivada hacia el led amarillo
DLA que se ilumina, nos indica la disponibilidad correcta de la
parte de potencia de 120/56 V y nos advierte que el contactor está
en la fase de mantenimiento. El condensador CX1, se ha ido cargando
normalmente y está preparado ante cualquier necesidad de inmunidad.
El sistema permanecerá, indefinidamente, en este estado, hasta que
no se le ordene parar o aparezca alguna perturbación en la red de
alimentación. La figura 6 muestra los distintos estados de
funcionamiento del contactor electromagnético, incluyendo respuesta
a una perturbación.
Las perturbaciones más importantes ante las que
puede actuar y corregir este prototipo son huecos de tensión,
microcortes y caídas de tensión. Ante el resto de perturbaciones,
como las sobretensiones, armónicos, etc., está protegido por
diversos elementos que lo inmunizan y en un principio no le
afectarán. Las características del sistema o circuito tienden a un
comportamiento básicamente de mantenimiento continuo de la
alimentación a la bobina del contactor. Como ejemplo de
comportamiento ante una perturbación, siendo extensible para todos
los posibles casos, se explicará la reacción en el peor de los casos
o más desfavorable: microcorte o hueco de tensión severo. Tomaremos
inicialmente el circuito en condiciones nominales de trabajo:
valores nominales de alimentación del circuito y del contactor. Si
de repente se produce un microcorte o hueco de tensión severo en la
red, no existiendo alimentación en el circuito durante un
determinado tiempo (del orden de varios segundos), el circuito
reaccionará de la siguiente manera:
Al iniciarse la perturbación el contactor no
sufre ningún cambio debido a que al trabajar a tensiones reducidas
minimiza los efectos de los instantes iniciales. Cuando el
comparador IC1 detecta en sus entradas 5 y, principalmente, 3 una
disminución brusca de la tensión por debajo de la tensión de
referencia; instantáneamente reacciona y pone sus salidas en un
estado bajo (0 V). El control IC2, al detectar en sus entradas las
señales que le envía el comparador, cambia el estado de la báscula
R-S y automáticamente varia sus estados de las
salidas, invirtiéndolas. En consecuencia al producirse la inversión
de las salidas de IC2, se bloquea el transistor Q6 que a su vez
desexcita el relé Kon, volviendo sus contactos a la posición de
reposo. El transistor Q5 se satura y se ilumina el led rojo DLR. El
cambio de los contactos de Kon causa que el bus de c.c. se cierre
por el circuito de 120/56 V. Como no hay alimentación, no existirá
la tensión de 120 V, entra en acción el condensador de inmunidad
CX1. Comenzando a descargarse, únicamente, a través de la bobina
del contactor (si previamente no había otra configuración de los
puentes NC1, NC2, NC3). Esta descarga es suficiente para suministrar
a la bobina del contactor su intensidad de mantenimiento. Como las
conmutaciones y cambio de estado son ultrarrápidas, la bobina del
contactor nunca estará sin tensión y permanecerá inmune a las
perturbaciones, aunque en última instancia dependerá de la duración
de la descarga de CX1. El tiempo de inmunidad dependerá de la
constante de tiempo \tau = R\cdotC, siendo R, la
resistencia de la bobina del contactor y C, la capacidad de CX1.
Cuando la alimentación de red se ha recuperado y se normalizan los
valores, el circuito reaccionará y trabajará nominalmente,
asumiendo los estados estándares de trabajo, siguiendo la secuencia
explicada en el apartado anterior. Si en la configuración de los
puentes se ha elegido deshabilitar el pin NC3, se conseguirá
alargar el tiempo de descargar de CX1 porque entra en acción R18, y
por consiguiente se alargará la inmunidad del contactor. Pero sólo
se deben utilizar en los casos ya mencionados, si no el resultado
puede ser contrario al esperado. Cuando la perturbación resultante
sea una caída de tensión, el contactor se alimentará directamente
del bus de c.c. con el nivel de 120 V, ya que el control habrá
reaccionado desexcitando el relé Kon. Ante este tipo de anomalías
de la red el sistema es muy tolerante gracias a que trabaja con
tensiones muy reducidas que apenas se ven afectadas por la
reducción de la tensión de alimentación. Las figura 7 muestra la
reacción a una perturbación estando el contactor electromagnético
previamente alimentado a través del dispositivo electrónico a la
tensión de mantenimiento. En la figura 8 se observa la actuación del
dispositivo electrónico frente a sucesivos huecos mientras que en
la figura 9 se ve la actuación del dispositivo electrónico ante un
hueco de tensión que ha superado el tiempo de inmunidad del
dispositivo electrónico.
Cuando sea requerida la desexcitación
(parada/abertura/caída) del contactor, se realizará a través de la
maniobra externa de paro marcha. Siendo necesario tan sólo un
pequeño impulso en la entrada de este circuito, no es necesario
alimentarlo constantemente. Este impulso se ha de suministrar
únicamente en el momento exacto que se desee la parada, no puede
existir, en ningún caso, la alimentación simultánea de los
subcircuitos de potencia-control y parada. Como ya
se ha comentado anteriormente, se dispone de dos posibilidades para
alimentar el subcircuito de parada: bien en c.a. ó bien en c.c.,
pero, nunca los dos a la vez.
Al recibir un impulso de tensión en cualquiera
de sus dos entradas de alimentación, se transforma instantáneamente
en +11 V c.c. filtrados, generando un pulso de corriente en la
puerta del tiristor TT1. Suponiendo que el sistema ya no está
alimentado, y que el contactor únicamente se podría mantener por la
descarga de CX1, TT1 comienza a conducir, porque se cumplen todas
las condiciones que debe verificar un tiristor para hacerlo: pulso
de corriente positivo en la puerta y polarización directa entre
ánodo-cátodo (TT1 estará polarizado directamente
siempre, ya que tendrá constantemente +56 V en el ánodo,
provenientes del condensador de inmunidad CX1). El tiristor
conducirá indefinidamente con un solo pulso, mientras tenga una
tensión más positiva en el ánodo que en el cátodo. Al conducir TT1,
excita al relé Koff que está montado en el circuito de ánodo, en
serie con R17. Al excitarse Koff, cambia de posición sus contactos
y deriva el bus de c.c. hacia RDX, para que se pueda descargar
rápidamente el condensador CX1. En el mismo instante, caerá (se
desexcitará) el relé Kon y el contactor (volverá a su posición de
reposo) abrirá sus contactos, se apagarán los leds LDA y LDV, y el
sistema parcialmente pasará a reposo (inactividad) sin alimentación.
No obstante, TT1 continuará conduciendo ya que se autoalimenta con
la descarga de CX1. Poco después, entre 1 y 2 s, el condensador CX1
se habrá descargado completamente. Al no cumplirse ya las
condiciones de conducción, porque no estará sometido bajo ningún
potencial, el tiristor TT1 también dejará de conducir. El relé Koff
se habrá desexcitado un momento antes, debido a que la tensión entre
sus bornes no era suficiente, volviendo sus contactos a la posición
de reposo, en ese preciso instante, el subcircuito de parada estará
en un estado de reposo y espera, completándose el estado de
inactividad de todo el dispositivo electrónico, figura 10. Es
conveniente añadir que R17 cumple una importante misión, ya que
provoca una caída de tensión que protege y suministra la tensión
necesaria a la bobina de Koff.
Hasta aquí se ha descrito y explicado el
funcionamiento de un circuito eléctrico que se corresponde con la
forma de realización preferida de la invención, es evidente para
todos los entendidos en la materia, que ciertas modificaciones y
cambios pueden ser realizados sin menoscabo del espíritu y alcance
de los conceptos de la invención indicados en las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (9)
1. Dispositivo electrónico para proveer la
alimentación eléctrica e insensibilizar de las perturbaciones de la
red eléctrica a los electroimanes del tipo que integra, para
proveer dicha alimentación eléctrica, al menos un convertidor de
corriente alterna a corriente continua, o convertidor CA/CC, con
una entrada conectada a una fuente de tensión alterna, y previsto
para alimentar, a través de una correspondiente salida, a la bobina
de un electroimán, y para insensibilizar de las perturbaciones de la
red eléctrica un circuito de inmunidad, que incluye un condensador
de almacenamiento de energía, previsto para alimentar a la bobina
de dicho electroimán con la tensión continua almacenada en el
mismo, estando dicho dispositivo caracterizado porque
comprende:
- dicho convertidor CA/CC, que es un primer
convertidor previsto para suministrar una tensión de excitación a
dicha bobina del electroimán;
- un segundo convertidor CA/CC previsto para
suministrar una tensión de mantenimiento a dicha bobina del
electroimán, inferior a dicha tensión de excitación; y
- un circuito de control previsto para
controlar, de manera automática, la conexión de la salida de uno u
otro de dichos convertidores CA/CC con dicha bobina, cuando la
tensión alterna generada por dicha fuente de tensión alterna se
encuentra dentro de unas condiciones nominales.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho circuito de control está previsto
para conectar la salida de dicho primer convertidor CA/CC con la
bobina durante una fase inicial de excitación, de duración
determinada, y para conectar la salida de dicho segundo convertidor
CA/CC con la bobina durante una fase de mantenimiento consecutiva a
dicha fase inicial.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque dicho circuito de control comprende un
temporizador (P1, C5, DZ5) que determina dicha duración
determinada, y que se inicializa al iniciarse la alimentación del
dispositivo desde dicha fuente de tensión alterna.
4. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque dicho circuito de control está previsto
además para controlar la conexión de la salida de dicho circuito de
inmunidad con dicha bobina, cuando la tensión alterna generada por
dicha fuente de tensión alterna sufre una perturbación que hace
disminuir temporalmente su valor por debajo de los nominales.
5. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende
además un circuito de parada previsto para, en respuesta a la
recepción de una señal de paro, al menos desconectar a dicha bobina
de la alimentación recibida.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho circuito de parada está previsto
para, al producirse dicha desconexión, conectar a la salida de dicho
circuito de inmunidad con una resistencia de descarga (RDX), para
descargar la energía acumulada en dicho condensador de
almacenamiento de energía (CX1), cuando el circuito de inmunidad
era el que se encontraba conectado a la bobina inmediatamente antes
de que se accionase dicho dispositivo de paro.
7. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho primer convertidor CA/CC
comprende al menos dos salidas para suministrar dos
correspondientes niveles de tensión diferentes entre sí, siendo
dichas dos salidas seleccionables en función del nivel de tensión
de alimentación requerido por la bobina.
8. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
circuito de control está asociado con un relé (Kon) para llevar a
cabo dicho control de dichas conexiones con la bobina del
electroimán.
9. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está
previsto para alimentar eléctricamente la bobina del electroimán de
un contactor electromagnético de corriente continua o de corriente
alterna, estando dicho primer convertidor CA/CC configurado para
suministrar suficiente corriente como para que circule la
intensidad de llamada entre los polos de dicho contactor cuando
éstos empiezan a cerrarse, y estando dicho segundo convertidor
CA/CC configurado para suministrar suficiente corriente como para
que circule la intensidad de mantenimiento entre los polos de dicho
contactor necesaria cuando el contactor está cerrado.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601804A ES2321998B1 (es) | 2006-06-30 | 2006-06-30 | Dispositivo electronico para proveer la alimentacion electrica e insensibilizar de las perturbaciones de la red electrica a los electroimanes en general y en especial a los de los contactores electromagneticos. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601804A ES2321998B1 (es) | 2006-06-30 | 2006-06-30 | Dispositivo electronico para proveer la alimentacion electrica e insensibilizar de las perturbaciones de la red electrica a los electroimanes en general y en especial a los de los contactores electromagneticos. |
Publications (2)
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|---|---|
| ES2321998A1 ES2321998A1 (es) | 2009-06-15 |
| ES2321998B1 true ES2321998B1 (es) | 2010-03-04 |
Family
ID=40739871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200601804A Active ES2321998B1 (es) | 2006-06-30 | 2006-06-30 | Dispositivo electronico para proveer la alimentacion electrica e insensibilizar de las perturbaciones de la red electrica a los electroimanes en general y en especial a los de los contactores electromagneticos. |
Country Status (1)
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|---|---|
| ES (1) | ES2321998B1 (es) |
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| DE10022722C5 (de) * | 2000-05-10 | 2008-07-10 | Pilz Gmbh & Co. Kg | Sicherheitsschaltgerät zum sicheren Ein- und Ausschalten eines elektrischen Verbrauchers |
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-
2006
- 2006-06-30 ES ES200601804A patent/ES2321998B1/es active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2321998A1 (es) | 2009-06-15 |
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