ES2711420T3 - Configuración de circuito para un aparato doméstico y aparato doméstico con una configuración de circuito - Google Patents

Abstract

Configuración de circuito (101) para un aparato doméstico, con: - una entrada del circuito (102) con una primera y una segunda conexión de corriente alterna (103, 104), entre las que puede aplicarse una tensión eléctrica alterna (UN), - una unidad generadora de tensión continua (105) acoplada con la primera y la segunda conexión de corriente alterna (103, 104), que en la entrada del circuito (102) toma la tensión eléctrica alterna (UN) y que está diseñada para, a partir de la tensión alterna (UN), proporcionar una tensión eléctrica continua (UG) para una unidad electrónica del aparato doméstico entre una conexión de tensión continua (108) y un potencial de referencia (109) y - un conductor de protección (PE), estando acoplado el potencial de referencia (109) con el conductor de protección (PE), caracterizado porque la configuración de circuito (101) presenta un condensador (116) con una capacidad en una gama de valores de entre 10 nF y 500 nF, en particular de entre 50 nF y 200 nF, a través del cual está acoplado el potencial de referencia (109) con el interruptor de protección (PE) y porque está conectada una resistencia (117) en paralelo al condensador (116), teniendo la resistencia (117) un valor de resistencia para el que la intensidad de corriente correspondiente a una corriente (I) que fluye a través de la resistencia (117) es menor que un valor límite predeterminado, que se encuentra en particular en una gama de valores entre 3 mA y 7 mA y es en particular de 5 mA, teniendo la resistencia (117) un valor de resistencia que se encuentra en una gama de valores de 1 kOhm a 15 kOhm.

Description

CONFIGURACION DE CIRCUITO PARA UN APARATO DOMESTICO Y APARATO DOMESTICO CON

UNA CONFIGURACION DE CIRCUITO

DESCRIPCION

La invencion se refiere a una configuracion de circuito para un aparato domestico, que presenta una entrada del circuito con una primera y una segunda conexion de tension alterna, entre las cuales puede aplicarse una tension electrica alterna, por ejemplo una tension de red. La configuracion de circuito contiene tambien una unidad generadora de tension continua acoplada con la primera y la segunda conexion de tension alterna, que en la entrada del circuito realiza una toma de la tension electrica alterna y que esta disenada para proporcionar a partir de esta tension alterna una tension electrica continua, con la cual se alimenta una unidad electronica del aparato domestico, por ejemplo un equipo de control. Esta tension continua se aporta entre una conexion de tension continua y un potencial de referencia. A la configuracion de circuito pertenece tambien un conductor de proteccion. Entonces esta acoplado el potencial de referencia de la unidad electronica con el conductor de proteccion. La invencion se refiere tambien a un aparato domestico con una tal configuracion de circuito.

Segun un estado de la tecnica, esta acoplado el potencial de referencia de una unidad electronica de un aparato domestico con el llamado conductor de proteccion (PE). Asf da a conocer por ejemplo el documento WO 2009071413A1 una configuracion de circuito para operar un aparato domestico con una fuente de alimentacion conmutada y con una unidad electrica de filtro que presenta varios condensadores antiparasitarios, que esta dispuesta en el lado primario de la fuente de alimentacion conmutada.

Ademas da a conocer el documento DE 101 07469 A1 un dispositivo de desconexion de la red con un circuito de carga, que puede conectarse con una red de alimentacion y un circuito auxiliar conectado permanentemente a la red de alimentacion, en el que un conductor negativo del circuito auxiliar esta conectado a traves de una resistencia y un condensador a un contacto de proteccion.

Segun el estado de la tecnica, usualmente se conecta directamente el potencial de referencia de la unidad electronica con el interruptor de proteccion, por ejemplo con ayuda de un conductor de cortocircuito. La conexion del potencial de referencia con el conductor de proteccion tiene entonces una funcion de proteccion. Si no se conectarse la unidad electronica con el conductor de proteccion, podna establecerse ya durante el funcionamiento normal una tension indefinida entre el potencial de referencia por un lado y el conductor de proteccion - es decir, tambien la carcasa del aparato - por otro lado. Esta tension electrica aparecena debido a corrientes de fuga y capacidades parasitas entre las conexiones de red por un lado y la unidad electronica por otro lado y resultana al cargarse el condensador parasito entre la unidad electronica y la carcasa del aparato.

Esta tension electrica puede seguir formandose debido a puntas de tension en la red electrica o tambien en la prueba de alta tension. Ciertamente esta tension no es peligrosa ni critica, porque cae inmediatamente cuando hay una carga. Pero si se sigue formando esta tension entre la unidad electronica y la carcasa del aparato, origina la misma en algun momento una descarga disruptiva en el punto mas debil entre la unidad electronica y la carcasa del aparato y la capacidad parasita se descarga bruscamente. En el punto de descarga fluyen entonces brevemente corrientes de descarga con una intensidad de corriente relativamente alta, que podna originar la destruccion de componentes electronicos, precisamente en particular de sensores y similares.

Para impedir esto se realiza por lo tanto una conexion electrica entre el potencial de referencia de la unidad electronica y el conductor de proteccion, con lo que la tension entre la unidad electronica por un lado y la carcasa del aparato por otro lado no puede sobrepasar la amplitud de la tension continua con la que se alimenta la unidad electronica. Las corrientes de fuga eventualmente existentes se descargan inmediatamente contra la carcasa del aparato y el aislamiento entre la unidad electronica y la carcasa del aparato debe estar disenado solamente para esta pequena tension. Esto es muy ventajoso especialmente cuando el espacio disponible es escaso en la zona de pantallas o tambien en zonas dificiles de aislar, como por ejemplo la zona de alta temperatura de un sensor de horno de cocina.

La problematica de las capacidades parasitas se describira ahora con referencia a las figuras 1 y 2. En la figura 1 se representa una configuracion de circuito 1 que presenta una entrada del circuito 2, que tiene una primera y una segunda conexiones de tension alterna 3, 4. La configuracion de circuito 1 presenta tambien un conductor de proteccion PE. Entre las conexiones de tension alterna 3, 4 puede aplicarse una tension alterna UN, que por ejemplo puede ser una tension de red, pero tambien una tension alterna derivada de la misma. Con la entrada del circuito 2 esta conectada una unidad generadora de tension continua 5 con un transformador, que consta de una primera bobina 6 y una segunda bobina 7. La unidad generadora de tension continua 5 proporciona a partir de la tension alterna UN una tension continua UG, precisamente entre una conexion de tension continua 8 y un potencial de referencia 9. Con la tension continua UG se alimenta una unidad electronica del aparato domestico, por ejemplo un microcontrolador y/o un procesador digital de senales y similares. La primera conexion de tension alterna 3 esta conectada por ejemplo con un conductor de fase 10 y la segunda conexion de tension alterna 4 esta conectada con un conductor neutro 11, que a su vez esta acoplado con el conductor de proteccion PE. En el ejemplo representado en la figura 1 la unidad generadora de tension continua 5 es por ejemplo una fuente de alimentacion conmutada. Tal como se indica esquematicamente en la figura 1 se forma entre ambas bobinas 6, 7 una capacidad parasita 12; tambien entre el potencial de referencia 9 por un lado y el conductor de proteccion PE o bien la carcasa del aparato por otro lado se establece una capacidad parasita 13. Se crea asf una tension UP entre el potencial de referencia 9 y el conductor de proteccion PE, que en algun momento origina una descarga disruptiva indefinida en el punto mas debil entre la unidad electronica y la carcasa del aparato, con lo que la capacidad parasita 13 se descarga bruscamente. Fluyen entonces brevemente corrientes con una gran intensidad de corriente y estas corrientes pueden originar la destruccion de componentes electronicos. Para evitar esto se une, segun el estado de la tecnica, el potencial de referencia 9 a traves de una lmea electrica 14 con el conductor de proteccion PE, tal como se representa esquematicamente en la figura 2.

Por otro lado se equipan los aparatos domesticos cada vez mas con los llamados interruptores de proteccion por corriente de defecto (interruptores FI), que en el caso de un defecto de aislamiento deben desconectar los aparatos electricos. Se ha comprobado al respecto que la funcionalidad de tales interruptores FI puede verse influida negativamente en determinadas circunstancias por corrientes continuas. Este es precisamente el caso cuando la corriente total de defecto ya no presenta ningun paso por cero o bien cuando la corriente continua de defecto pura (corriente de defecto de corriente continua) sobrepasa un determinado valor lfmite critico. Este valor lfmite se encuentra por lo general en unos 5 mA. Si falla ahora el aislamiento entre el conductor neutro 11 y la conexion de corriente continua 8, tal como se muestra esquematicamente en representacion abstracta en la figura 3, ello puede provocar entonces -en particular en sistemas en los que la unidad electronica esta conectada con el interruptor de proteccion PE - corrientes de fuga. Por lo tanto, debido a una descarga disruptiva entre el conductor neutro 11 y la tension continua UG de la unidad electronica, aparecen corrientes de fuga de corriente continua I. Por el contrario un fallo del aislamiento entre el conductor de fase 10 y la unidad electronica origina normalmente corrientes de fuga esencialmente con forma de corriente alterna. Los puntos de peligro potencial son entonces sobre todo los reles y otros lugares en los que estan dispuestas las conexiones de tension alterna 3, 4 o bien el conductor neutro 11 y el conductor de fase 10 por un lado y la unidad electronica por otro lado, relativamente proximos entre sf.

La situacion se agrava tambien debido a que en aparatos con enchufe que disponen de un conector de red normal, no se diferencia entre conductor de fase y conductor neutro. Por lo tanto, en cuanto al aislamiento deben considerarse entonces ambas conexiones de tension alterna 3, 4.

Cuando falla al aislamiento entre el conductor neutro 11 y la unidad electronica, fluyen en consecuencia corrientes de fuga I a traves del conductor neutro 11, tal como se representa esquematicamente en la figura 3. Al ser estas corrientes de fuga corrientes continuas, puede verse influido negativamente el funcionamiento del interruptor FI cuando la intensidad de la corriente sobrepase el citado valor lfmite. La solucion usual a este problema consiste en la utilizacion de reles, que presentan entre la bobina magnetica y el elemento de contacto, en lugar del aislamiento basico que usualmente es suficiente, un aislamiento reforzado. No obstante, esta solucion implica tambien algunos inconvenientes. Por un lado precisan tales componentes de un espacio constructivo relativamente grande; por otro lado, los mismos son tambien relativamente costosos. Una exigencia especial consiste en que en el caso de un fallo de aislamiento han de evitarse corrientes de fuga con forma de corriente continua en magnitudes cnticas para el interruptor FI y a la vez deben mantenerse las ventajas de la electronica con puesta la tierra, es decir, por ejemplo la posibilidad de utilizar un interruptor capacitivo.

Es objetivo de la invencion mostrar una solucion para, en una configuracion de circuito del tipo generico citado al principio, en la que el potencial de referencia de la unidad electronica esta acoplado con el interruptor de proteccion, poder garantizar el funcionamiento correcto de un interruptor FI sin un gran coste.

Este objetivo se logra de acuerdo con la invencion mediante una configuracion de circuito, asf como mediante un aparato domestico con las caractensticas de acuerdo con las correspondientes reivindicaciones independientes. Ventajosas formas de realizacion de la invencion son objeto de las reivindicaciones dependientes, de la descripcion y de las figuras.

Una configuracion de circuito de acuerdo con la invencion para un aparato domestico presenta una entrada del circuito con una primera y una segunda conexion de corriente alterna, entre las que puede aplicarse una tension electrica alterna. Se dispone de una unidad generadora de tension continua acoplada con la primera y la segunda conexion de corriente alterna, que en la entrada del circuito toma la tension electrica alterna y a partir de la tension alterna proporciona una tension electrica continua para una unidad electronica del aparato domestico entre una conexion de tension continua y un potencial de referencia. La configuracion de circuito presenta un condensador, a traves del cual esta acoplado el potencial de referencia con un interruptor de proteccion.

El efecto correspondiente a la invencion se logra por lo tanto realizando el acoplamiento o la union entre el potencial de referencia de la unidad electronica por un lado y el interruptor de proteccion por otro lado a traves de un componente electronico concreto, precisamente a traves de un condensador. De esta manera se logra que a partir de este condensador, asf como a partir de la capacidad parasita (12 en las figuras 1 a 3), se forme un divisor de tension capacitivo. Dimensionando correspondientemente el condensador, cuida el divisor de tension de que una gran parte de la tension electrica se genere en la capacidad parasita y entre la unidad electronica y el interruptor de proteccion solo pueda establecerse por lo tanto una tension muy pequena. Con un reducido coste tecnico puede garantizarse asf el funcionamiento correcto de un interruptor FI y la configuracion de circuito puede realizarse ahorrando espacio y con costes reducidos. Ademas, mediante la utilizacion de un condensador la union entre el potencial de referencia y el interruptor de proteccion tiene para altas frecuencias un ohmiaje tan bajo que no se ve afectado negativamente el funcionamiento de los interruptores capacitivos (sensores de contacto o sistemas de radio) utilizados en el aparato domestico.

El aparato domestico puede ser un aparato para cocinar alimentos, en particular un horno de cocina o una placa de cocina, o un aparato para cuidar piezas de ropa, por ejemplo una maquina lavadora, una secadora de ropa o una lavadora/secadora, pero tambien puede ser una maquina lavavajillas. No obstante, tambien puede ser un pequeno aparato domestico, como por ejemplo una maquina automatica de cafe o tambien un robot de cocina.

Resulta especialmente ventajoso que el condensador este dimensionado tal que su capacidad sea mayor que la capacidad parasita entre el lado de entrada (bobina 6 en las figuras 1 y 3) y un lado de salida (bobina 7) de la unidad generadora de tension continua. Entonces queda asegurado que una gran parte de la tension electrica cae en esta capacidad parasita, mientras que en el condensador puede caer solamente una tension inferior.

Con preferencia la relacion entre la capacidad del condensador y la capacidad parasita es mayor que 10 y en particular mayor que 20. Esta relacion puede encontrarse por ejemplo en una gama de valores de entre 20 y 40. Precisamente entonces es la amplitud de la tension que cae en la capacidad parasita (12 en las figuras 1 a 3) tambien correspondientemente mayor que la amplitud de la tension en el condensador.

La capacidad del condensador se encuentra en una gama de valores de 10 nF a 500 nF, en particular de 50 nF a 200 nF. Por un lado no se influye asf negativamente sobre el funcionamiento de interruptores capacitivos y por otro lado no se perjudica asf el funcionamiento correcto de los interruptores FI.

En paralelo al condensador esta conectada una resistencia. Utilizando un tal componente electronico se evita que el condensador pueda cargarse con tension continua. La amplitud de la tension aplicada al condensador se reduce asf a un mmimo.

Esta previsto que la resistencia presente un valor de resistencia para el que la intensidad de corriente correspondiente a una corriente que fluye a traves de la resistencia - teniendo en cuenta la amplitud de la tension continua entre la conexion de tension continua y el potencial de referencia - es menor que un valor lfmite predeterminado. Este valor lfmite se encuentra en particular en una gama de valores entre 3 mA y 7 mA y es por ejemplo de 5 mA o de 6 mA. Asf esta dimensionada la resistencia tan grande que para la maxima tension continua que se presente en la unidad electronica no puede fluir ninguna corriente continua perjudicial para el interruptor FI. Por ejemplo para una tension continua de la unidad electronica de 24 V y una corriente de defecto de corriente continua maxima admisible de 5 mA, se utiliza la resistencia con al menos 5 kOhm.

Para muchos modulos resulta asf una conexion en paralelo de un condensador con una capacidad de 100 nF, asf como una resistencia con un valor de resistencia de 10 kOhm. La resistencia presenta por lo tanto, dicho en terminos generales, un valor de resistencia que se encuentra en una gama de valores de 1 kOhm a 15 kOhm. En funcion de la amplitud de la tension continua entre la conexion de tension continua y el potencial de referencia, puede asf lograrse en cada momento que la intensidad de la corriente correspondiente a la corriente que fluye a traves de la resistencia no sobrepase el valor lfmite prescrito. Un aparato domestico de acuerdo con la invencion incluye una configuracion de circuito de acuerdo con la invencion. Las formas de realizacion preferidas presentadas con referencia a la configuracion de circuito de acuerdo con la invencion, asf como sus ventajas, rigen correspondientemente para el aparato domestico de acuerdo con la invencion.

Otras caractensticas de la invencion resultan de las reivindicaciones, de las figuras y de la descripcion de las figuras. Todas las caractensticas y combinaciones de caractensticas citadas en la descripcion anterior, asf como las caractensticas y combinaciones de caractensticas citadas a continuacion en la descripcion de las figuras y/o solo mostradas en las figuras, pueden utilizarse no solo en la combinacion indicada en cada caso, sino tambien en otras combinaciones, pero tambien aisladamente.

La invencion se describira ahora mas en detalle en base a un ejemplo de realizacion preferido, al igual que tambien con referencia a los dibujos adjuntos.

Se muestra en:

figuras 1 a 3 en representacion esquematica, configuraciones de circuito segun el estado de la tecnica y figura 4 en representacion esquematica y abstracta, una configuracion de circuito de acuerdo con una forma de realizacion de la invencion.

Una configuracion de circuito 101 representada en la figura 4 segun una forma de realizacion de la invencion, presenta una entrada del circuito 102, que presenta una primera conexion de tension alterna 103, asf como una segunda conexion de tension alterna 104. Entre las conexiones de tension alterna 103, 104 puede aplicarse una tension electrica alterna UN, que es una tension de red o bien una tension alterna derivada de la misma. La primera conexion de tension alterna 103 esta conectada por ejemplo con un conductor de fase 110, mientras que la segunda conexion de tension alterna 104 esta conectada con un conductor neutro 111. Ademas se proporciona un conductor de proteccion PE.

Con la entrada del circuito 102 esta acoplada una unidad generadora de tension continua 105, que en el ejemplo de realizacion es una fuente de alimentacion conmutada con un transformador. La unidad generadora de tension continua 105 presenta en el lado de entrada una bobina primaria 106 y en el lado de salida una bobina secundaria 107. Las bobinas 106, 107 son partes integrantes del transformador que sirve para generar una tension continua UG, precisamente a partir de la tension alterna UN. La tension continua UG se genera entre una conexion de tension continua 108 por un lado y un potencial de referencia 109 por otro lado. Bajo una tension continua se entiende aqu al menos una tension rectificada y dado el caso tambien alisada con ayuda de un condensador.

Con la tension continua UG se alimenta una unidad electronica (no representada), que por ejemplo puede incluir una unidad de control del aparato domestico. Esta puede contener a su vez un microcontrolador y/o un procesador de senales digital y/o una memoria.

El lado de salida (bobina secundaria 107) esta separado galvanicamente o aislado del lado de entrada (bobina primaria 106) en el ejemplo de realizacion. Asf esta tambien separado el potencial de referencia 109 o bien la conexion de tension continua 108 galvanicamente del conductor neutro 111 y del conductor de fase 110.

Para evitar por un lado que se forme una tension demasiado alta entre el potencial de referencia 109 y el conductor de proteccion PE (carcasa del aparato) y por otro lado lograr que tampoco fluya ninguna corriente de descarga I demasiado grande entre el conductor neutro 111 y la unidad electronica, presenta la configuracion de circuito 101 un circuito en paralelo 115 formado por un condensador 116 y una resistencia 117 conectada en paralelo al mismo. A traves del circuito en paralelo 115 esta acoplado el potencial de referencia 109 con el conductor de proteccion PE. Esto significa que el potencial de referencia 109 esta conectado electricamente a traves del condensador 116, asf como en paralelo al mismo tambien a traves de la resistencia 117, con el conductor de proteccion PE.

El valor de la capacidad del condensador 116 se determina en funcion de una capacidad parasita 112 entre ambas bobinas 106, 107 (es decir, entre conexion de red y electronica) y debe ser aproximadamente entre 20 y 40 veces el valor de la capacidad parasita 112. De ello resulta un divisor de tension capacitivo, que esta compuesto por el condensador 116 por una parte y la capacidad parasita 112 por otra parte y que se ocupa de que la mayor parte de la tension caiga en la capacidad parasita 112 y entre la unidad electronica y el conductor de proteccion PE solo pueda formarse una tension reducida. Para evitar que se cargue el condensador 116 con tension continua, se utiliza la citada resistencia 117 en paralelo con el condensador 116. Esta resistencia 117 se elige al menos tan grande que para la maxima tension continua UG que se presente en la unidad electronica, no puede fluir ninguna corriente continua I perjudicial para el interruptor FI. Para una tension continua UG de por ejemplo 24 V y una corriente continua de defecto admisible de unos 5 mA, puede presentar la resistencia 117 un valor de resistencia de unos 5 kOhm.

Utilizando la conexion en paralelo 115 se logra por un lado que entre la unidad electronica y el interruptor de proteccion PE no pueda formarse una tension continua demasiado grande, que a continuacion cae bruscamente y con ello podna danar determinados componentes del aparato domestico. Por otro lado se evita tambien que entre el conductor neutro 111 y la unidad electronica pueda fluir ninguna corriente continua que pueda perjudicar la funcionalidad del interruptor FI. La intensidad de corriente correspondiente a la corriente I es precisamente tan baja que no se influye negativamente sobre la funcionalidad del interruptor FI. La ventaja de la invencion reside asf en que los conceptos existentes pueden seguirse utilizando sin grandes sobrecostes. Especialmente en sistemas con una pluralidad de reles los costes debidos a los componentes adicionales son bastante inferiores a los costes que se producen para reles mejorados con un aislamiento reforzado entre bobina y elemento de contacto. Mediante la utilizacion del condensador 116 resulta ser la conexion en paralelo 115, incluso para frecuencias mas altas, de un ohmiaje tan bajo que los sistemas de contacto y de radio existentes siguen funcionando correctamente.

Por razones de seguridad puede estar compuesto el circuito en paralelo 115 tambien por circuitos en serie y en paralelo de varios condensadores y resistencias.

Lista de referencias

1. Configuracion de circuito

2. entrada del circuito

3. 4 conexion de tension alterna

5 unidad generadora de tension continua

6, 7 bobinas

8 conexion de corriente continua

9 potencial de referencia

10 conductor de fase

11 conductor neutro

12, 13 capacidad parasita

14 lmea electrica

101 configuracion de circuito

102 entrada del circuito

103, 104 conexiones de tension alterna

105 unidad generadora de tension continua

106, 107 bobina primaria, bobina secundaria

108 conexion de tension continua

109 potencial de referencia

110 conductor de fase

111 conductor neutro

112 capacidad parasita

115 conexion en paralelo

116 condensador

117 resistencia

PE conductor de proteccion

UG tension continua

UN tension alterna

UP tension

I corrientes de fuga

Claims (2)

REIVINDICACIONES

1. Configuracion de circuito (101) para un aparato domestico, con:

- una entrada del circuito (102) con una primera y una segunda conexion de corriente alterna (103, 104), entre las que puede aplicarse una tension electrica alterna (UN),

- una unidad generadora de tension continua (105) acoplada con la primera y la segunda conexion de corriente alterna (103, 104), que en la entrada del circuito (102) toma la tension electrica alterna (UN) y que esta disenada para, a partir de la tension alterna (UN), proporcionar una tension electrica continua (UG) para una unidad electronica del aparato domestico entre una conexion de tension continua (108) y un potencial de referencia (109) y

- un conductor de proteccion (PE), estando acoplado el potencial de referencia (109) con el conductor de proteccion (PE),

caracterizado porque la configuracion de circuito (101) presenta un condensador (116) con una capacidad en una gama de valores de entre 10 nF y 500 nF, en particular de entre 50 nF y 200 nF, a traves del cual esta acoplado el potencial de referencia (109) con el interruptor de proteccion (PE) y porque esta conectada una resistencia (117) en paralelo al condensador (116), teniendo la resistencia (117) un valor de resistencia para el que la intensidad de corriente correspondiente a una corriente (I) que fluye a traves de la resistencia (117) es menor que un valor lfmite predeterminado, que se encuentra en particular en una gama de valores entre 3 mA y 7 mA y es en particular de 5 mA, teniendo la resistencia (117) un valor de resistencia que se encuentra en una gama de valores de 1 kOhm a 15 kOhm.

2. Aparato domestico con una configuracion de circuito (101) de acuerdo con la reivindicacion 1.