ES2327220T3 - Procedimiento para determinar el desgaste de contactos en un aparato interruptor. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para determinar el desgaste de contactos de polos (C1, C2, C3) en un aparato interruptor que comprende uno o varios polos de potencia provistos de contactos accionados por un electroimán de accionamiento (20) cuyo movimiento entre una posición abierta y una posición cerrada es accionado por una bobina de excitación (21), determinándose el desgaste de los contactos a partir de un tiempo de recorrido (Tu) del curso de desgaste de los contactos (C1, C2, C3), caracterizado por el hecho de que el tiempo de recorrido (Tu) del curso de desgaste de los contactos es elaborado, durante un movimiento de cierre del electroimán: - midiendo al menos una señal eléctrica (Ip) representativa del estado conductor de al menos un polo de potencia (P1, P2, P3), - midiendo una corriente de excitación (Is) que circula por la bobina (21) del electroimán (20), - calculando la diferencia de tiempo entre el instante de cierre de los contactos, determinado a partir de dicha señal eléctrica (Ip), y el instante de final del movimiento de cierre del electroimán, determinado a partir de dicha corriente de excitación (Is).
Description
Procedimiento para determinar el desgaste de
contactos en un aparato interruptor.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de determinación del desgaste de contactos de polos en
un aparato interruptor de potencia dotado de uno o varios polos de
potencia, en particular en un contactor, un arrancador o
seccionador, o un contactor-disyuntor. La invención
se refiere igualmente a un aparato interruptor capaz de poner en
práctica dicho procedimiento.
Un aparato interruptor tiene, en cada polo de
potencia, contactos fijos y contactos móviles, con el fin de
conmutar una carga eléctrica a accionar. Las pastillas montadas en
estos contactos se desgastan más o menos en cada conmutación, según
la carga de corriente o de tensión. Al cabo de un número elevado de
maniobras de conmutación, este desgaste puede conducir a un fallo
del aparato interruptor cuyas consecuencias pueden ser importantes
en términos de seguridad y de disponibilidad. Para prevenir tales
consecuencias, una solución habitual consiste en cambiar
sistemáticamente bien sea los contactos, o el aparato interruptor
entero, al cabo de un número predeterminado de maniobras (por
ejemplo un millón de maniobras), sin examinar el desgaste real de
las pastillas de contacto. Esto puede por consiguiente producir
intervenciones tardías si las pastillas están ya demasiado gastadas
o prematuras si las pastillas no están aún lo suficientemente
gastadas. La capacidad para poder determinar el desgaste real de
los contactos con el fin de deducir una información que proporciona
el tiempo de duración que queda o una información que proporcione el
final del tiempo de duración de los contactos de polos aporta por
consiguiente un éxito apreciable en el caso de un aparato
interruptor que realiza un número importante de maniobras ya que
permite alertar al usuario en el momento deseado y prevenir así
averías o fallos susceptibles de producirse en una instalación de
automatismo.
En los documentos EP0878015 y EP0878016, el
tiempo de duración que queda de los contactos se determina
calculando una modificación de la presión de contacto durante una
operación de apertura de los contactos. La modificación de presión
de contacto se determina por una medición del tiempo entre el
momento inicial del movimiento de la armadura del electroimán de
accionamiento y el momento final de apertura de contacto. El momento
inicial se detecta gracias a un circuito auxiliar que analiza la
tensión en los bornes de la bobina del electroimán durante la fase
de apertura. El momento final corresponde al comienzo de la apertura
de los contactos del polo de conmutación más gastado y es detectado
conectando todas las fases con un circuito de detección y midiendo
la tensión de conmutación como variación de tensión en un punto
neutro artificial de las líneas de potencia río abajo.
Sin embargo, el hecho de que estos dispositivos
trabajen en la apertura lleva consigo la presencia de un arco
eléctrico que puede perturbar las mediciones de tensiones en los
polos. Estos dispositivos necesitan igualmente precauciones
particulares para medir la tensión de bobina, como la utilización de
un interruptor auxiliar que debe añadirse para aislar el circuito
auxiliar con relación a la alimentación de la bobina con el fin de
medir la tensión de la bobina en una resistencia de descarga.
Otro procedimiento se describe en el documento
DE 197 34 224C.
La presente invención tiene por objeto
determinar lo más sencillamente posible el desgaste de los contactos
de polos de un aparato interruptor evitando estos inconvenientes.
Para ello, la invención describe un procedimiento para determinar
el desgaste de contactos de polos en un aparato interruptor que
comprende uno o varios polos de potencia provistos de contactos
accionados por un electroimán de accionamiento cuyo movimiento entre
una posición abierta y una posición cerrada es accionado por una
bobina de excitación, determinándose el desgaste de los contactos a
partir de un tiempo de recorrido del curso de desgaste de los
contactos. Según la invención, el tiempo de recorrido del curso de
desgaste de los contactos se elabora, durante un movimiento de
cierre del electroimán, midiendo al menos una señal eléctrica
representativa del estado conductor de al menos un polo de
potencia, midiendo una corriente de excitación que pasa por la
bobina del electroimán y calculando la diferencia de tiempo entre
el instante de cierre de los contactos, determinado a partir de
dicha señal eléctrica, y el momento de final del movimiento de
cierre del electroimán, determinado a partir de dicha corriente de
excitación.
Según una característica, el momento de cierre
de los contactos está determinado por la aparición de la señal
eléctrica cuando el polo se vuelve conductor, y el final del
movimiento de cierre del electroimán determinado por la detección
de un mínimo de la corriente de excitación.
Según otra característica, el momento de cierre
de los contactos de cada polo de potencia está determinado por la
aparición de una corriente principal que circula por el polo de
potencia correspondiente del aparato interruptor. Según otra
característica, el momento de cierre de los contactos de un polo de
potencia está determinado por la aparición, río debajo de los
contactos, de una tensión fase/neutro entre el polo de potencia
correspondiente y un punto neutro. Según otra característica, el
instante de cierre de los contactos de los polos de potencia está
determinado por la aparición, río debajo de los contactos, de una
tensión fase/fase entre dos polos de potencia.
El hecho de trabajar al producirse el cierre de
los contactos, es decir al accionamiento del electroimán, y no en
la apertura de los contactos presenta ventajas. Primeramente, ello
evita las perturbaciones que se producen en la apertura,
relacionadas particularmente con el arco eléctrico de los contactos
y con el flujo magnético residual de la bobina. Eso simplifica por
consiguiente la medición de una corriente o de una tensión en los
polos del aparato para detectar el instante de cierre de los
contactos. Además, en un aparato interruptor cuya bobina es
accionada electrónicamente, la medición de la corriente de
excitación de la bobina se ha realizado ya en el momento del
cierre, durante el accionamiento del electroimán, mientras que la
misma no es forzosamente medida en la apertura. Esta medición de la
corriente de excitación puede por consiguiente fácilmente ser
utilizada para detectar además el final del movimiento de cierre
del electroimán.
El tiempo de recorrido medido del curso de
desgaste, eventualmente corregido por un coeficiente corrector,
sirve para determinar el desgaste de los contactos a partir de la
deriva de este tiempo de recorrido medido con relación a un tiempo
de recorrido inicial del curso de desgaste memorizado en medios de
memorización del aparato interruptor. El desgaste de los contactos
puede también determinarse a partir de la comparación del tiempo de
recorrido medido del curso de desgaste con un tiempo de recorrido
mínimo aceptable del curso de desgaste memorizado en medios de
memorización del aparato interruptor.
La invención describe igualmente un aparato
interruptor capaz de realizar este procedimiento. Un aparato
interruptor de este tipo comprende primeros medios de medición que
proporcionan al menos una señal primaria representativa del estado
conductor de al menos un polo de potencia, segundos medios de
medición que proporcionan una señal secundaria representativa de
una corriente de excitación que circula por la bobina del
electroimán y una unidad de tratamiento que recibe la o las señales
primarias y la señal secundaria para realizar el procedimiento. Los
primeros medios de medición están colocados en serie en líneas de
corriente del aparato interruptor, con el fin de medir las
corrientes principales que pasan por los polos de potencia.
Alternativamente, los primeros medios de medición están situados
entre líneas de corriente río abajo y un punto neutro del aparato
interruptor, con el fin de medir las tensiones fase/neutro de los
polos de potencia.
Según otra característica, el aparato
interruptor comprende medios de memorización de un tiempo de
recorrido inicial del curso de desgaste de los contactos. La unidad
de tratamiento calcula un tiempo de recorrido medido del curso de
desgaste de los contactos, y compara el indicado tiempo de recorrido
medido con el tiempo de recorrido inicial memorizado, con el fin de
determinar un tiempo de duración residual de los contactos y/o
proporcionar una información del final del tiempo de duración más
allá del cual los rendimientos del producto no están ya
garantizados.
Otras características y ventajas aparecerán en
la descripción detallada que sigue haciendo referencia a un modo de
realización dado a título de ejemplo y representado por los dibujos
adjuntos en los cuales:
- la figura 1 muestra un esquema funcional de un
aparato interruptor según la invención que comprende primeros
medios de medición de la corriente,
- la figura 2 detalla de forma simplificada el
funcionamiento de un polo de contactos en un aparato interruptor de
la figura 1,
- la figura 3 representa una serie de diagramas
que muestran la evolución de las corrientes principales y de la
corriente de excitación durante un movimiento de cierre de un
aparato interruptor de la figura 1.
- La figura 4 detalla una alternativa de la
figura 1 con primeros medios de medición de tensión.
Una aparato eléctrico interruptor, por ejemplo
del tipo contactor, contactor-disyuntor o arrancador
(seccionador), comprende uno o varios polos de potencia. En el
ejemplo de la figura 1, el aparato interruptor comprende tres polos
de potencia P1, P2, P3.
El aparato interruptor comprende líneas de
corriente río arriba (líneas de fuente), que establecen la
continuidad eléctrica entre la red de alimentación eléctrica y los
polos P1, P2, P3, y líneas de corriente río abajo L1, L2, L3
(líneas de carga) que establecen la continuidad eléctrica entre los
polos del aparato interruptor y una carga eléctrica, generalmente
un motor eléctrico M, que se desea accionar y/o proteger gracias al
aparato interruptor. Las líneas de corriente río arriba se conectan
o desconectan de las líneas de corriente río abajo mediante
contactos de polos C1, C2, C3. De forma conocida, los contactos C1,
C2, C3 comprenden contactos móviles dispuestos sobre un puente
móvil 28 y contactos fijos. El puente móvil 28 es accionado por un
electroimán de accionamiento 20 y por un muelle de presión de
contacto 25. El electroimán de accionamiento 20 comprende una
culata fija, una armadura móvil 23, un muelle de retroceso 26 y una
bobina de excitación 21. El movimiento de cierre de la armadura
móvil 23 del electroimán 20 es generado por el paso de una corriente
de excitación Is en la bobina de excitación 21. Preferentemente la
bobina de excitación 21 es alimentada por una tensión de excitación
continua.
En el modo de realización detallado en la figura
2, se ha representado un aparato interruptor de polos ruptores,
pero se podría completamente considerar igualmente que el aparato
fuese de polos contactores. El funcionamiento de un aparato de
polos ruptores es el siguiente: cuando ninguna corriente de
excitación Is circula por la bobina 21 del electroimán, el muelle
de retroceso 26 provoca la separación entre la armadura móvil 23 y
la culata fija del electroimán. La armadura móvil 23 coopera
mecánicamente con una conexión mecánica 22 no detallada aquí (tal
como un pulsador) con el fin de actuar sobre el puente móvil 28,
produciendo así la apertura de los contactos por separación de los
contactos móviles con los contactos fijos. El muelle de retroceso 26
debe para ello tener una fuerza superior a la del muelle de presión
de contacto 25. La aparición de una corriente de excitación Is en
la bobina de excitación 21 provoca el desplazamiento inverso de la
armadura móvil 23 hacia la culata fija del electroimán 20,
liberando así el puente móvil 28. La fuerza de cierre de los
contactos está entonces asegurada por el muelle de presión de
contacto 25 que se apoya sobre el puente móvil 28 para aplicar los
contactos móviles contra los contactos fijos. Un aparato de polos
ruptores presenta particularmente la ventaja de disminuir los
riesgos de rebote al final del movimiento de cierre de los contactos
ya que como el punte móvil 28 se desolidariza de la armadura móvil
23 del electroimán en ese momento, se disminuye así generalmente la
inercia del puente móvil en movimiento.
En un aparato interruptor de polos ruptores, es
posible concebir mediante construcción un espesor de las pastillas
de contactos suficiente de tal forma que el final del tiempo de
duración del producto no sea la consecuencia de un espesor
demasiado bajo de las patillas, sino por un curso de desgaste
restante de los contactos demasiado bajo. En efecto, cuando este
curso de desgaste se vuelve nulo, eso significa que, cuando la
armadura móvil 23 ha acabado su movimiento de cierre, el pulsador
22 permanece aún en contacto con el puente móvil 28 lo cual
obstaculiza la fuerza de presión que debe ejercer el muelle 25 para
aplicar los contactos móviles contra los contactos fijos. La
presión de contacto al no ser ya suficiente, ya no es posible en
estas condiciones garantizar el buen funcionamiento del aparato
interruptor. Así, el desgaste de los contactos puede depender no
del espesor que queda de las patillas, sino del curso de desgaste
restante de los contactos.
Según la invención, el aparato interruptor
comprende primeros medios de medición 11, 12, 13, 11' capaces de
proporcionar al menos una señal primaria que mide al menos una señal
eléctrica representativa del estado conductor de al menos un polo
de potencia P1, P2, P3. En el modo de realización de la figura 1,
los indicados primeros medios de medición comprenden sensores de
corriente 11, 12, 13 montados en serie en cada línea de corriente
río abajo L1, L2, L3 y que proporcionan cada uno una señal primaria,
respectivamente 31, 32, 33, función de una corriente principal Ip
que circula por cada polo, respectivamente P1, P2, P3 del aparato
interruptor. Habitualmente, tales sensores de corriente 11, 12, 13
se utilizan con el fin de asegurar particularmente funciones de
protección de tipo fallo térmico, fallo magnético o fallo de
cortocircuito en un contactor-disyuntor. Los
sensores de corriente 11, 12, 13 son por ejemplo sensores de
corriente de tipo Rogowski. En este caso, la señal primaria
obtenida es en realidad una imagen de la derivada de la corriente
Ip, lo cual permite disponer de una señal importante desde la
aparición de la corriente, facilitando así la detección del instante
de aparición de la corriente Ip.
En el modo de realización alternativo de la
figura 4, los primeros medios de medición 11' están situados río
abajo de los contactos C1, C2, C3, entre las líneas de corriente río
abajo L1, L2, L3 y un punto neutro N virtual del aparato
interruptor, con el fin de proporcionar señales primarias,
respectivamente 31', 32', 33', función de la tensión fase/neutro de
los diferentes polos de potencia, respectivamente P1, P2, P3. Esta
solución alternativa puede mostrarse más sencilla de realizar en
aparatos que no tengan sensores de corriente. En el ejemplo
simplificado de la figura 4, los medios de medición 11' comprenden
de forma conocida, en derivación de cada polo medido, una primera
resistencia fuerte, que permite reducir la intensidad de la
corriente, colocada en serie con una segunda resistencia de la cual
se mide la tensión en los bornes. El punto neutro N junta el
extremo de las segundas resistencias. Otros sistemas de medición de
tensión similares existen. Después de un tratamiento analógico
eventual, los medios de medición 11' generan por consiguiente
señales primarias 31', 32', 33', representativas de las tensiones
fases/neutro de los diferentes polos. En otro modo de realización
alternativa, se podría también considerar utilizar primeros medios
de medición capaces de medir una tensión fase/fase entre dos polos
de potencia.
Las señales primarias 31, 32, 33 o 31', 32', 33'
son enviadas con destino a una unidad de tratamiento 10 del aparato
interruptor. Esta unidad de tratamiento 10 está por ejemplo
implantada en un circuito integrado de tipo ASIC, montado en un
circuito impreso en el interior del aparato interruptor. La misma
puede particularmente servir para pilotar el electroimán de
accionamiento 20 así como, en el caso de un
contactor-disyuntor, para pilotar un desconectador
térmico y/o magnético.
El aparato interruptor comprende igualmente
segundos medios de medición 14 para medir la corriente de excitación
Is que circula por la bobina de excitación 21 del electroimán 20.
Como la bobina 21 es alimentada en tensión continua, los segundos
medios de medición 14 pueden estar compuestos por una resistencia
conectada en serie en el circuito de accionamiento de la bobina 21
de la cual se mide directamente la tensión en los bornes. Después
de un tratamiento analógico eventual de esta medición, los medios de
medición 14 generan por consiguiente una señal secundaria 34,
representativa de la corriente de excitación Is, que se envía a la
unidad de tratamiento 10.
En el caso de un aparato interruptor del tipo
contactor/disyuntor que tiene ya sensores de corriente 11, 12, 13
que miden corrientes principales Ip para asegurar la protección de
una carga eléctrica, estos mismos sensores de corriente pueden
entonces ser ventajosamente utilizados en el marco de la presente
invención para determinar igualmente el instante de cierre de los
contactos C1, C2, C3. Además, si dicho aparato contactor/disyuntor
comprende ya una unidad de tratamiento electrónico 10 cargada
particularmente de pilotar un electroimán de accionamiento 20, esta
unidad de tratamiento 10 tiene también una información 34
representativa de la corriente de excitación Is. Resulta entonces
fácil y económico integrar en un aparato interruptor de este tipo un
procedimiento de determinación del desgaste de los contactos tal
como se ha descrito en la invención, de forma que sea capaz de
alertar al usuario en el momento deseado y así prevenir averías o
fallos eventuales del aparato interruptor.
Haciendo referencia a la figura 3, el
procedimiento que se utiliza en la unidad de tratamiento 10 se basa
en el principio siguiente:
Al producirse una orden de accionamiento 50 de
cierre de los contactos, la corriente de excitación Is,
esquematizada por la curva 51, enviada a la bobina 21 del
electroimán 20 comienza a aumentar. Durante esta fase de despegue,
la armadura móvil 23 del electroimán 20 permanece aún inmóvil y la
corriente de excitación Is aumenta, según una curva sustancialmente
asintótica.
Llegado a un momento A, la bobina de excitación
21 ha almacenado suficientes amperios-vueltas para
provocar el arranque del movimiento de cierre de la armadura móvil
23. A partir de este instante, el entrehierro del electroimán 20
disminuirá progresivamente, lo cual provocará una variación de la
reluctancia del circuito magnético compuesto por la culata fija y
la armadura móvil 23 del electroimán 20. Esta variación de la
reluctancia produce la caída de la corriente de excitación Is. Esta
caída de la corriente de excitación Is se continua hasta un
instante C que corresponde al final del recorrido de la armadura
móvil 23, es decir al final del movimiento de cierre del
electroimán 20. Más allá del instante C, el entrehierro y por
consiguiente la reluctancia del electroimán no varían ya y la
corriente de excitación Is comienza de nuevo a aumentar como se ha
indicado en la curva 51.
Paralelamente, a partir del instante A, el
movimiento de la armadura móvil libera progresivamente el puente
móvil 28 y éste es entonces accionado por el muelle de presión de
contactos 25. El puente móvil 28 se pone entonces en movimiento
hasta un instante B donde los contactos móviles de cada polo de
potencia se aplicarán contra los contactos fijos correspondientes,
provocando el estado conductor del polo. A partir de este instante
B, una corriente principal Ip medida por los diferentes sensores de
corriente 11, 12, 13 aparecerá, tal y como se ha esquematizado por
la curva 52. En el caso en que cada polo comprenda dos contactos
fijos y dos contactos móviles, como en la figura 2, el instante B
corresponde ventajosamente al cierre de los dos pares de contactos
fijos/móviles, lo cual permite detectar el mayor desgaste de las
pastillas de los dos pares de contactos de un mismo polo. En el
modo de realización alternativa de la figura 4, el instante B puede
ser determinado en cada polo por la aparición, río abajo de los
contactos, de una tensión fase/neutro medida por los primeros
medios de medición 11' entre un polo y el neutro virtual N. De igual
modo, el instante B podría también ser detectado con una medición
de tensión fase/fase entre dos polos del aparato, río abajo de los
contactos.
Así, la unidad de tratamiento 10 es capaz de
detectar el final del movimiento de cierre del electroimán,
correspondiente al instante C, detectando la aparición de un mínimo
de la corriente de excitación Is, representado por un punto de
rebotadura en la curva Is de la figura 3, a partir de la señal
secundaria 34 recibida. Por otra parte, la unidad de tratamiento 10
es también capaz de detectar el instante de cierre de los contactos,
correspondiente al instante B, detectando la aparición de señales
eléctricas representativas del estado conductor de los polos (es
decir bien sea corriente principal Ip, o tensión fase/neutro, o
tensión fase/fase) a partir de o de las señales primarias 31, 32,
33 o 31', 32', 33'. Comparando las variaciones del o de las señales
eléctricas y de la corriente de excitación Is en función del
tiempo, la unidad de tratamiento 10 se encuentra en condiciones de
determinar el tiempo de recorrido del curso de desgaste de los
contactos.
En efecto, el tiempo T1 entre el instante A y
el instante C corresponde al tiempo de duración del movimiento de
cierre de la armadura móvil 23 del electroimán. El tiempo T2 entre
el instante A y el instante B corresponde al tiempo de duración del
movimiento de cierre del puente móvil 28. La diferencia entre T1 y
T2, denominada Tu, corresponde al tiempo de recorrido necesario
para realizar el curso de desgaste de los contactos (llamado
también curso de aplastamiento de los contactos), entre el instante
B y el instante C, esquematizado en el diagrama 53. Es evidente que
cuanto más usadas están las pastillas de los contactos fijas y/o
móviles, más importante es el tiempo T2, y por consiguiente más
bajo es el tiempo Tu.
Para evitar eventuales imprecisiones puntuales
en las mediciones y el cálculo del tiempo Tu, un filtrado o un
alisado puede fácilmente ser realizado por la unidad de tratamiento
10 particularmente solo teniendo en cuenta los valores medios
calculados a partir de una pluralidad de mediciones realizadas sobre
un número determinado de ciclos de cierre del electroimán, por
ejemplo del orden de algunas decenas de ciclos.
Indistintamente, la información relativa al
desgaste de los contactos puede comprender una información del
tiempo de duración que queda de los contactos, expresado en
porcentaje, en grados de desgaste, etc..., y/o una información de
alerta que indique el final del tiempo de duración de los contactos
del aparato interruptor.
Para elaborar una información del tiempo de
duración residual de los contactos, la unidad de tratamiento 10
compara el tiempo de recorrido medido Tu del curso de desgaste de
los contactos con un tiempo de recorrido inicial Ti correspondiente
a un curso de desgaste inicial de los contactos (llamado también
curso de aplastamiento en estado nuevo) y vigila la evolución con
el tiempo de la diferencia entre Tu y Ti. Este tiempo de recorrido
inicial Ti corresponde a un valor de contrastado, determinado para
un tipo de electroimán dado.
Para elaborar una información de alerta de final
del tiempo de duración de los contactos, la unidad de tratamiento
10 compara el tiempo de recorrido medido Tu del curso de desgaste de
los contactos con un tiempo de recorrido mínimo Tmini
correspondiente a un curso mínimo de desgaste de los contactos
aceptable por debajo del cual ya no es posible garantizar los
rendimientos esperados del aparato interruptor. Este tiempo de
recorrido mínimo Tmini está igualmente determinado para un tipo de
electroimán dado.
El aparato interruptor presenta entonces medios
de memorización internos 15 conectados con la unidad de tratamiento
10 y capaces de memorizar este valor inicial Ti y/o este valor
mínimo Tmini. Los medios de memorización 15 están constituidos por
ejemplo por una memoria no volátil de tipo EEPROM o memoria Flash.
Ventajosamente, por razones de coste y de voluminosidad, la unidad
de tratamiento 10 y los medios de memorización 15 están implantados
en un mismo circuito integrado del aparato interruptor. El valor
inicial Ti se almacena en los medios de memorización 15 bien sea
con un valor predeterminado en la fabricación del aparato
interruptor, o con una primera medición de Tu realizada en primeras
operaciones de conmutación del aparato interruptor.
Para comparar Tu con Ti y/o Tmini, conviene
plantear una hipótesis sobre la velocidad real de la parte móvil 23
del electroimán durante el recorrido de cierre de los contactos. En
efecto Ti y Tmini han sido determinados por ejemplo a partir de una
velocidad nominal de la parte móvil 23 del electroimán, y ésta
velocidad nominal no es forzosamente idéntica a la velocidad real
que ha servido para determinar Tu.
En una primera variante simplificada, se
considera que la velocidad de desplazamiento de la armadura móvil
23 permanece sustancialmente constante para un tipo de electroimán
dado de un calibre dado. En este caso, vigilando la deriva de la
distancia existente entre el tiempo de recorrido medido Tu y el
tiempo de recorrido inicial Ti, la unidad de tratamiento 10 es
fácilmente capaz de calcular el tiempo de duración que queda de los
contactos. De igual modo, la unidad de tratamiento 10 es fácilmente
capaz de proporcionar una información de final del tiempo de
duración de los contactos, cuando Tu se vuelve inferior a Tmini, sin
necesitar corrección sobre la medición de Tu.
En una segunda variante, se considera que los
velocidad de desplazamiento de la armadura móvil 23 depende no
solamente del tipo de electroimán sino igualmente de la tensión de
alimentación de la bobina de excitación (o cuando menos de la
tensión de alimentación media vista por la bobina en el caso de un
accionamiento por corte). En efecto, cuanto más elevada es la
tensión de alimentación, más importante podrá ser la velocidad real
de desplazamiento de la armadura móvil 23 durante le movimiento de
cierre. En este caso, el aparato interruptor dispone de medios para
medir esta tensión de alimentación. Estos medios están conectados
con la unidad de tratamiento 10, permitiendo a ésta asignar al
tiempo de recorrido medido Tu un coeficiente corrector que toma en
cuenta las variaciones de la velocidad, antes de realizar una
comparación con Ti y/o Tmini, con el fin de obtener una mejor
precisión en la elaboración de la información relativa al desgaste
de los contactos.
En una tercera variante, se considera que la
velocidad de desplazamiento de la armadura móvil 23 depende además
de otros parámetros, tales como la temperatura de funcionamiento del
aparato. Es conveniente sin embargo no penalizar el procedimiento
con cálculos que se volverían demasiado complejos. Es por lo que, en
este caso, para estimar más precisamente la velocidad de
desplazamiento de la armadura móvil 23, la unidad de tratamiento
calcula un tiempo de duración de la fase de despegue T3 (ver figura
3) que corresponde al tiempo transcurrido entre un instante O de
aparición de una corriente Is en la bobina y el instante determinado
por el máximo de la corriente Is, en el comienzo del arranque del
movimiento de la armadura móvil 23. Este tiempo de duración T3 al
ser igualmente función de la temperatura de funcionamiento del
aparato y de la tensión de alimentación de la bobina, se puede
entonces realizar una correlación simple entre la variación del
tiempo de duración T3 y la variación de la velocidad de la armadura
móvil. Comparando el tiempo de duración T3 medido con un tiempo de
duración de referencia memorizado, se puede asignar un coeficiente
corrector al tiempo de recorrido medido Tu, tomando en cuenta las
variaciones de la velocidad, con el fin de obtener una mejor
precisión en la elaboración de la información relativa al desgaste
de los contactos.
El aparato interruptor comprende además medios
de conmutación 18 que permiten conectarlo a un bus de comunicación
B, tal como una conexión en serie, un bus de terreno, una red local,
una red global (de tipo Intranet o Internet) u otra. Estos medios
de comunicación 18 están conectados con la unidad de tratamiento 10
con el fin de que una información relativa al desgaste de los
contacto de polos calculada por la unidad de tratamiento 10 pueda
ser transmitida al bus de comunicación B. El aparato interruptor
comprende también medios de señalización 17 conectados con la
unidad de tratamiento 10. Estos medios de señalización 17, tales
como una mini pantalla o uno o varios indicadores luminosos en el
frente delantero del aparato interruptor, permiten a un operario
situado cerca del aparato interruptor visualizar una información
relativa al desgaste de los contactos de polos calculada por la
unidad de tratamiento 10.
Por otro lado, en el caso en que la unidad de
tratamiento 10 esté encargada de pilotar el electroimán de
accionamiento 20 por medio de una orden de accionamiento, la unidad
de tratamiento 10 es capaz de someter esta orden de accionamiento a
una información de final del tiempo de duración de los contactos de
polos, con el fin de poder bloquear cualquier posibilidad de
accionamiento de cierre de los polos de potencia del aparato
interruptor en caso de desgaste de los contactos demasiado
importante, puesto que ya no se estaría entonces en posición de
garantizar los rendimientos anunciados del aparato interruptor. Se
asegura así una función suplementaria de seguridad muy apreciable,
ya que el aparato interruptor puede auto-bloquearse
en caso de riesgo de disfuncionamiento.
En un modo de realización preferido, el aparato
interruptor presenta un sensor de corriente 11, 12, 13 para cada
uno de sus polos P1, P2, P3 de potencia. La unidad de tratamiento 10
recibe entonces tantas señales primarias 31, 32, 33 como polos y
por consiguiente es capaz de detectar por separado el desgaste de
los contactos en cada polo de potencia. En este caso, el desgaste
de los contactos del aparato interruptor se calculará polo por
polo, o tomando el polo de potencia cuyos contactos están más
gastados.
En otro modo de realización, el aparato
interruptor no tiene un sensor de corriente 11, 12, 13 en cada polo
P1, P2, P3 de potencia, pero tiene por ejemplo un sensor de
corriente únicamente para un solo polo. La unidad de tratamiento 10
recibe entonces una sola señal primaria y solo es capaz de detectar
realmente el desgaste de los contactos de este polo de potencia. En
este caso, el desgaste del conjunto de los contactos del aparato
interruptor se determinará a partir de esta única medición para un
polo, sin tener en cuenta eventuales disparidades entre los
desgastes de los diferentes polos.
Claims (17)
1. Procedimiento para determinar el desgaste de
contactos de polos (C1, C2, C3) en un aparato interruptor que
comprende uno o varios polos de potencia provistos de contactos
accionados por un electroimán de accionamiento (20) cuyo movimiento
entre una posición abierta y una posición cerrada es accionado por
una bobina de excitación (21), determinándose el desgaste de los
contactos a partir de un tiempo de recorrido (Tu) del curso de
desgaste de los contactos (C1, C2, C3), caracterizado por el
hecho de que el tiempo de recorrido (Tu) del curso de desgaste de
los contactos es elaborado, durante un movimiento de cierre del
electroimán:
- \bullet
- midiendo al menos una señal eléctrica (Ip) representativa del estado conductor de al menos un polo de potencia (P1, P2, P3),
- \bullet
- midiendo una corriente de excitación (Is) que circula por la bobina (21) del electroimán (20),
- \bullet
- calculando la diferencia de tiempo entre el instante de cierre de los contactos, determinado a partir de dicha señal eléctrica (Ip), y el instante de final del movimiento de cierre del electroimán, determinado a partir de dicha corriente de excitación (Is).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el instante de final del
movimiento de cierre del electroimán se determina por la detección
de un mínimo de dicha corriente de excitación (Is).
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el instante de cierre de
los contactos (C1, C2, C3) se determina por la aparición de dicha
señal eléctrica (Ip).
4. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el instante de cierre de
los contactos (C1, C2, C3) de cada polo se determina por la
aparición de una corriente principal (Ip) que circula por cada polo
de potencia (P1, P2, P3) del aparato interruptor.
5. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el instante de cierre de
los contactos (C1, C2, C3) de cada polo se determina por la
aparición, río abajo de los contactos, de una tensión fase/neutro
entre cada polo de potencia (P1, P2, P3) y un punto neutro (N).
6. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el instante de cierre de
los contactos de los polos (C1, C2, C3) se determina por la
aparición, río abajo de los contactos, de una tensión fase/fase
entre dos polos de potencia (P1, P2, P3).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el
desgaste de los contacto se determina a partir de la evolución del
tiempo de recorrido medido (Tu) del curso de desgaste de los
contactos con relación a un tiempo de recorrido inicial (Ti) del
curso de desgaste de los contactos memorizado en medios de
memorización (15) del aparato interruptor.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que el
desgaste de los contactos se determina a partir de la comparación
del tiempo de recorrido medido (Tu) del curso de desgaste de los
contactos con un tiempo de recorrido mínimo (Tmini) aceptable del
curso de desgaste de los contactos memorizado en medios de
memorización (15) del aparato interruptor.
9. Aparato interruptor que comprende uno o
varios polos de potencia (P1, P2, P3) dotados de contactos (C1, C2,
C3) que son accionados por un electroimán de accionamiento (20) cuyo
movimiento es accionado por una bobina de excitación (21),
caracterizado por el hecho de que el aparato interruptor
comprende:
- \bullet
- primeros medios de medición (11, 12, 13, 11') que proporcionan al menos una señal primaria (31, 32, 33, 31', 32', 33') representativa del estado conductor de al menos un polo de potencia (P1, P2, P3),
- \bullet
- segundos medios de medición (14) que proporcionan una señal secundaria (34) representativa de una corriente de excitación (Is) que circula por la bobina (21) del electroimán (20),
- \bullet
- una unidad de tratamiento (10) capaz de recibir la o las señales primarias (31, 32, 33, 31', 32', 33') y la señal secundaria (34), que permite realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores.
10. Aparato interruptor según la reivindicación
9, caracterizado por el hecho de que los primeros medios de
medición (11, 12, 13) están colocados en serie en líneas de
corriente (L1, L2, L3) del aparato interruptor, con el fin de medir
las corrientes principales (Ip) que circulan por los polos de
potencia (P1, P2, P3).
11. Aparato interruptor según la reivindicación
9, caracterizado por el hecho de que los primeros medios de
medición (11') están colocados entre líneas de corriente río abajo
(L1, L2, L3) y un punto neutro (N) del aparato interruptor, con el
fin de medir las tensiones fase/neutro de los polos de potencia (P1,
P2, P3).
12. Aparato interruptor según la reivindicación
10 u 11, caracterizado por el hecho de que comprende medios
de memorización (15) capaces de memorizar un tiempo de recorrido
inicial (Ti) del curso de desgaste de los contacto.
13. Aparato interruptor según la reivindicación
12, caracterizado por el hecho de que la unidad de
tratamiento (10) calcula un tiempo de recorrido medido (Tu) del
curso de desgaste de los contactos (C1, C2, C3), y compara el
indicado tiempo medido (Tu) con el tiempo de recorrido inicial (Ti)
memorizado, para determinar una información relacionada con el
desgaste de los contactos de polos.
14. Aparato interruptor según la reivindicación
13, caracterizado por el hecho de que la unidad de
tratamiento (10) y los medios de memorización (15) están
implantados en un circuito integrado del aparato interruptor.
15. Aparato interruptor según la reivindicación
13, caracterizado por el hecho de que comprende medios de
comunicación (18) conectados con la unidad de tratamiento (10) que
permiten transmitir a un bus de comunicación (B) una información
relacionada con el desgaste de los contactos de polos.
16. Aparato interruptor según la reivindicación
13, caracterizado por el hecho de que comprende medios de
señalización (17) conectados con la unidad de tratamiento (10) que
permiten visualizar una información relativa al desgaste de los
contactos de polos.
17. Aparato interruptor según la reivindicación
13, en el cual la unidad de tratamiento (10) proporciona un orden
de accionamiento al electroimán (20), caracterizado por el
hecho de que la unidad de tratamiento (10) es capaz de someter la
orden de accionamiento del electroimán (20) a una información
relacionada con el desgaste de los contactos de polos.
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