ES2338954T3 - Dispositivo de proteccion diferencial que comprende un circuito de prueba de multiples tensiones. - Google Patents
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Abstract
Se presenta un disruptor de corriente diferencial con un circuito de prueba multitensión. El circuito de prueba tiene en serie una resistencia de prueba (R1), un botón de prueba (9) y un bobinado auxiliar (10) sobre un transformador/sumador de corriente. Un dispositivo electrónico con una característica de resistencia no lineal (11) está en paralelo con el bobinado auxiliar reduciendo la variación de la corriente de prueba a diferentes tensiones. Un condensador (C1) conectado en serie con el bobinado aux8liar permite el funcionamiento con frecuencias múltiples.
Description
Dispositivo de protección diferencial que
comprende un circuito de prueba de múltiples tensiones.
La invención se refiere a un dispositivo de
protección diferencial que comprende un transformador sumador,
conectado con medios de disparo, y un circuito de prueba que
comprende, en serie entre dos conductores de una red que se va a
proteger, una resistencia de prueba, un interruptor de prueba,
normalmente abierto, y por lo menos un arrollamiento auxiliar del
transformador sumador.
En los dispositivos de protección diferencial
que se conocen (FR1.318.856, US3.943.409), en los que el circuito
de prueba comprende, en serie, una resistencia, un botón de prueba y
un arrollamiento auxiliar, es necesario adaptar el valor de la
resistencia del circuito de prueba en función de la tensión de
alimentación del dispositivo. En la práctica, el diseño de
dispositivos de protección diferencial destinados para ser usados
con tensiones de alimentación de 127 V, 220 V y 415 V precisa por
lo menos de dos circuitos de prueba diferentes.
La patente US4.091.431 describe un circuito de
prueba que comprende, en serie, un potenciómetro y un botón de
prueba. Semejante circuito permite soslayar, en cierta medida, la
tensión, pero necesita un ajuste manual de cada dispositivo en
función de la tensión de alimentación asociada.
Se conoce otro dispositivo de protección
diferencial de múltiples tensiones por el documento
GB-A-2269064.
La invención tiene por objetivo un dispositivo
en el que el circuito de prueba es de múltiples tensiones, es
decir, funciona con fiabilidad en un campo de tensión predeterminada
relativamente amplio.
De acuerdo con la invención, este objetivo se
logra por el hecho de que el circuito de prueba comprende un
componente electrónico de característica no lineal conectado en
paralelo sobre dicho arrollamiento auxiliar.
De acuerdo con un primer desarrollo de la
invención, el circuito de prueba comprende una resistencia
adicional, constituyendo el arrollamiento auxiliar y la resistencia
adicional un circuito en serie conectado en paralelo sobre dicho
componente.
De acuerdo con un segundo desarrollo de la
invención, el circuito de prueba comprende un condensador,
constituyendo el arrollamiento auxiliar y el condensador un
circuito en serie conectado en paralelo sobre dicho componente.
Entonces, el circuito de prueba es simultáneamente de múltiples
tensiones y multifrecuencia, permitiendo así que el dispositivo de
protección diferencial sea usado en cualquier red eléctrica,
cualesquiera que sean la tensión y la frecuencia.
De acuerdo con una forma de realización
preferente, dicho componente tiene una característica
tensión/corriente tal que se cumpla la inecuación siguiente:
donde N1 es el número de espiras de
un arrollamiento primario del transformador sumador, N2 el número de
espiras del arrollamiento auxiliar, I_{T} el valor de la
corriente en el arrollamiento auxiliar E I_{\Delta N}, la
corriente diferencial nominal de
disparo.
Las ventajas y características de la invención
resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción de
formas de realización particulares, dadas a título de ejemplos no
limitativos, y representadas en los dibujos que se adjuntan, en los
que:
La figura 1 representa un dispositivo según la
técnica anterior.
La figura 2 representa una forma de realización
de un circuito de prueba de múltiples tensiones de un dispositivo
según la invención.
La figura 3 ilustra las variaciones, en función
de la tensión de alimentación del circuito de prueba, de la
relación
K = N2 \cdot IT/N1 \cdot I_{\Delta N}, en un dispositivo que comprende un circuito de prueba según la figura 2.
K = N2 \cdot IT/N1 \cdot I_{\Delta N}, en un dispositivo que comprende un circuito de prueba según la figura 2.
La figura 4 representa una forma de realización
de un circuito de prueba de múltiples tensiones y multifrecuencia
de un dispositivo según la invención.
La figura 5 ilustra las variaciones, en función
de la frecuencia de la red de la relación entre la corriente de
prueba que circula por el arrollamiento auxiliar a dicha frecuencia
y la corriente de prueba a 50 Hz, en un dispositivo que comprende
un circuito de prueba según la figura 4.
\newpage
En la figura 1, un dispositivo de protección
diferencial según la técnica anterior comprende un transformador
sumador 1 que tiene un núcleo 2 en forma toro atravesado por los
conductores 3, 4 de una red de alimentación en la que está montado
el dispositivo. Cada conductor 3, 4 atraviesa directamente el
transformador o está arrollado sobre el núcleo 2 para formar un
arrollamiento primario que tiene un número N1 de espiras. El
transformador sumador 1 comprende un arrollamiento secundario 5 de
detección de la corriente diferencial, conectado a los bornes de un
relé 6.
En ausencia de defecto diferencial, las
corrientes que pasan por los conductores 3 y 4 son idénticas en
valor absoluto y de sentido contrario, de modo que la suma de los
flujos inducidos en el núcleo 2 es nula. En presencia de un defecto
diferencial, las corrientes dejan de ser iguales en valor absoluto
y, cuando la corriente diferencial excede de un valor nominal de
umbral I_{\Delta N} predeterminado, la corriente inducida en el
arrollamiento secundario 5 provoca la excitación del relé 6. Éste
provoca entonces la apertura de contactos 7 y 8, intercalados
respectivamente sobre los conductores 3 y 4.
El dispositivo según la figura 1 comprende
asimismo un circuito de prueba conectado a los conductores 3 y 4,
preferentemente por dos puntos de empalme dispuestos a cada lado del
núcleo 2. El circuito de prueba comprende, en serie, una
resistencia de prueba R1, un interruptor de prueba constituido por
un botón de prueba 9, normalmente abierto, y un arrollamiento
auxiliar 10 del transformador sumador 1.
El cierre del botón de prueba 9 provoca el paso
de una corriente de prueba I_{T} por el arrollamiento auxiliar 10
cuyo valor es función de la tensión U en los bornes del circuito de
prueba y del valor de la resistencia de prueba R1. En la forma de
realización representada, la tensión U es la tensión existente entre
los dos conductores 3 y 4 de la red.
Siendo N1 el número de espiras de uno de los
arrollamientos primarios formado por uno de los conductores 3 y 4
(N1 = 1 en la figura 1), I_{\Delta N} la corriente diferencial
nominal de disparo, N2 el número de espiras del arrollamiento
auxiliar 10 e I_{T}, la corriente de prueba que circula por el
arrollamiento auxiliar (I_{T} = U/R1), las normas imponen que el
producto N2 \cdot I_{T} no rebase 2,5 N1 \cdot I_{\Delta
N}.
Por otro lado, para que el circuito de prueba
provoque el disparo del dispositivo en el momento del cierre del
botón de prueba, es necesario que N2 \cdot I_{T} sea por lo
menos igual a N1 \cdot I_{\Delta N}.
Para una tensión U predeterminada, la
resistencia de prueba R1 tiene que ser dimensionada de manera que se
cumpla la inecuación:
Esta condición limita el campo de tensión
utilizable con un único valor de resistencia. En la práctica, el
diseño de dispositivos destinados para su utilización con tensiones
de 127 V, 220 V y 415 V precisa de dos resistencias diferentes.
Por otra parte, si existe una corriente de falta
y si esta corriente está en oposición de fase con la creada por el
circuito de prueba, hay un riesgo de falta de disparo si el valor de
la resistencia R1 es tal que N2 \cdot I_{T} = N1 \cdot
I_{\Delta N}. Para evitar este problema, sería necesario de forma
idónea que:
Sin embargo, ello limitaría aún más el campo de
tensión utilizable para un mismo valor de resistencia y
multiplicaría el número de circuitos de prueba diferentes
necesarios para un determinado margen de tensión.
El circuito de prueba según la figura 2 permite
hacer la corriente de prueba menos dependiente de la tensión y,
consiguientemente, diseñar un circuito de prueba único, de múltiples
tensiones, es decir, utilizable de manera fiable, en un campo de
tensión ampliado.
El circuito de la figura 2 comprende un
componente electrónico de característica no lineal 11 conectado en
paralelo sobre el arrollamiento auxiliar 10. Un componente de este
tipo puede estar constituido por un diodo Zéner, un varistor, un
diodo de tipo Transil o cualquier otro componente o combinación de
componentes que tenga una característica tensión/corriente no
lineal.
Con preferencia, se conecta una resistencia
adicional R2 en serie con el arrollamiento auxiliar 10, a los
bornes del componente de característica no lineal 11. Los valores de
las resistencias R1 y R2 se eligen a fin de polarizar correctamente
el componente 11 para una corriente por lo menos igual a 2I_{\Delta
N} (para R1) y de calibrar la corriente en la bobina auxiliar 10
(para R2).
La figura 3 ilustra las variaciones de la
relación K = N2 \cdot I_{T}/N1 \cdot I_{\Delta N} en función
de la tensión U obtenida en una forma de realización de un circuito
según la figura 2. En la práctica, la utilización del componente de
característica no lineal permite obtener una relación K comprendida
entre 2 y 2,5 V, que satisface pues la inecuación (2), para
tensiones comprendidas entre 50 V y 456 V.
El circuito de prueba de múltiples tensiones de
la figura 2 permite de este modo no solamente reducir el número de
variantes del dispositivo de protección diferencial necesario, sino
también conferir fiabilidad a este dispositivo, por cuanto permite
eliminar los riesgos de falta de disparo existentes en caso de
prueba cuando N2 \cdot I_{T} = N1 \cdot I_{\Delta N}, en
presencia de un defecto diferencial.
En la forma de realización de la figura 4, el
circuito de prueba de la figura 2 se completa con la adición de un
condensador C1 en serie con el arrollamiento auxiliar 10. Cuando el
circuito de prueba comprende una resistencia adicional R2, se
conecta el condensador C1 en paralelo sobre la resistencia R2, según
se representa en la figura 4.
Semejante circuito permite hacer que la
corriente I_{T} que circula por el arrollamiento auxiliar sea
dependiente de la frecuencia. Los componentes del circuito se
dimensionan de manera que la relación entre la corriente de prueba
I_{T} y la corriente de prueba a 50 Hz (1 a 50 Hz) aumente hasta
14 a 1 KHz. La figura 5 ilustra la variación, lineal, de
I_{T}/I_{T(50 \ Hz)} en función de la frecuencia entre 50
Hz y 1 KHz obtenida con una forma de realización del circuito de
prueba según la figura 4.
Semejante circuito permite tomar en cuenta las
variaciones de la sensibilidad de los dispositivos de protección
diferencial en función de la frecuencia, con arreglo a las curvas de
seguridad. En consecuencia, el mismo circuito es utilizable para
redes de frecuencias diferentes (50 Hz, 400 Hz, 1 kHz).
En una forma de realización preferente, se
conecta un condensador adicional C2 en paralelo sobre la resistencia
de prueba R1, a fin de estabilizar la tensión en los bornes del
componente 11 cuando la corriente I_{T} aumenta con la
frecuencia.
Si bien el dispositivo representado en las
figuras es bipolar, por estar adaptado a una red monofásica 3 y 4,
la invención tiene aplicación para cualquier dispositivo de
protección diferencial, ya sea tripolar o tetrapolar. En tal caso,
se conecta el circuito de prueba, de manera convencional, entre dos
de los conductores de una red trifásica o tetrafásica. En tal caso,
el riesgo de falta de disparo si N2 \cdot I_{T} = N1 \cdot
I_{\Delta N} es aún más alto que en monofásica en ausencia del
circuito de prueba según la invención.
En las figuras, el circuito de prueba comprende
un único arrollamiento auxiliar (10). Éste puede comprender, de
manera conocida (EP-A-367690),
varios arrollamientos auxiliares. En tal caso, se puede disponer un
componente no lineal en paralelo sobre cada arrollamiento
auxiliar.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante no tiene otro propósito que servir de ayuda al lector y
no forma parte del documento de Patente Europea. A pesar de la gran
atención dedicada a su confección, no puede descartarse la
presencia de errores u omisiones, en cuyo caso la OEP declina toda
responsabilidad.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet FR 1318856 [0002]
- \bullet GB 2269064 A [0004]
- \bullet US 3943409 A [0002]
- \bullet EP 367690 A [0032]
\bullet US 4091431 A [0003]
Claims (9)
1. Dispositivo de protección diferencial que
comprende un transformador sumador (1), conectado con medios de
disparo (6), y un circuito de prueba que comprende, en serie entre
dos conductores (3, 4) de una red que se va a proteger, una
resistencia de prueba (R1), un interruptor de prueba (9),
normalmente abierto, y por lo menos un arrollamiento auxiliar (10)
del transformador sumador (1), dispositivo caracterizado
porque el circuito de prueba comprende un componente electrónico de
característica no lineal (11) conectado en paralelo sobre dicho
arrollamiento auxiliar (10).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho componente comprende un diodo
Zéner.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho componente comprende un
varistor.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho componente comprende un diodo de
tipo Transil.
5. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el circuito de
prueba comprende una resistencia adicional (R2), constituyendo el
arrollamiento auxiliar (10) y la resistencia adicional (R2) un
circuito en serie conectado en paralelo sobre dicho componente
(11).
6. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el circuito de
prueba comprende un condensador (C1), constituyendo el
arrollamiento auxiliar (10) y el condensador (C1) un circuito en
serie conectado en paralelo sobre dicho componente (11).
7. Dispositivo según la reivindicación 6,
caracterizado porque el circuito de prueba comprende una
resistencia adicional (R2) conectada en paralelo sobre el
condensador (C1).
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque el circuito de prueba comprende un
condensador adicional (C2) conectado en paralelo sobre la
resistencia de prueba (R1).
9. Dispositivo según una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho
componente (11) tiene una característica tensión/corriente tal que
se cumpla la inecuación siguiente:
donde N1 es el número de espiras de
un arrollamiento primario del transformador sumador (11), N2 el
número de espiras del arrollamiento auxiliar (10), I_{T} el valor
de la corriente de prueba en el arrollamiento auxiliar e I_{\Delta
N}, la corriente diferencial nominal de
disparo.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9813880A FR2785462B1 (fr) | 1998-10-30 | 1998-10-30 | Dispositif de protection differentielle comportant un circuit test multitension |
| FR9813880 | 1998-10-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2338954T3 true ES2338954T3 (es) | 2010-05-13 |
Family
ID=9532358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES99410125T Expired - Lifetime ES2338954T3 (es) | 1998-10-30 | 1999-10-05 | Dispositivo de proteccion diferencial que comprende un circuito de prueba de multiples tensiones. |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0998003B1 (es) |
| DE (1) | DE69942081D1 (es) |
| ES (1) | ES2338954T3 (es) |
| FR (1) | FR2785462B1 (es) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2658958A1 (de) * | 1976-12-24 | 1978-06-29 | Hartmann & Braun Ag | Schaltungsanordnung zur dehnung des anfangsbereiches eines messwerkes |
| CA2093061C (en) * | 1992-07-22 | 2005-02-15 | Raymond H. Legatti | Leakage current protection device adapted to a wide variety of domestic and international applications |
-
1998
- 1998-10-30 FR FR9813880A patent/FR2785462B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-10-05 DE DE69942081T patent/DE69942081D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-05 ES ES99410125T patent/ES2338954T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-05 EP EP19990410125 patent/EP0998003B1/fr not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69942081D1 (de) | 2010-04-15 |
| FR2785462A1 (fr) | 2000-05-05 |
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