WO2015140359A1 - Sistemas y métodos para un contactor de ahorro energético - Google Patents

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electrical power
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Juan Manuel Arcas
John Francis NEWPORT
Goretti FARRÉ LOZANO
Jorge GARCÍA RODRÍGUEZ
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General Electric Company
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Definitions

  • the field of the invention generally relates to electrical contactors and more specifically to the control of the operation of electrical contactors.
  • the electrical contactors are switched to control the distribution of electrical power between a power source and at least one load.
  • the contactors include at least one power contact (that is, a switch) that can be selectively opened or closed to interrupt or feed electrical power flowing from the power source to the load.
  • the load can be, for example, an electric motor, a lighting device, a heating device, an appliance, or other electrically powered device.
  • At least some known contactors generally include an electromagnetic coil that, when powered, switches the position of the power contacts. To maintain this state, the electromagnetic coil must be constantly powered. As a consequence, conventional contactors typically consume relatively large amounts of electrical energy. Although at least some known contactors include mechanical devices to maintain the contactor power contacts in a closed armature position, these contactors may still need a separate control circuit to release a locked state of the mechanical devices.
  • a control circuit for an energy saving contactor that includes at least one power contact.
  • the control circuit includes a power unit, a storage circuit of energy electrically coupled with the power unit, a first transducer electrically coupled with the power unit and configured to switch the at least one power contact from an open armature position to a closed armature position, a locking system configured to maintain the at least one power contact in the closed armature position, a second transducer electrically coupled to the power unit and configured to decouple the locking system to cause the at least one power contact to switch from the closed armature position to the open armature position, and a controller configured to control the electrical power supplied from the power supply to the first and second transducers to selectively activate the first and second transducers.
  • a driver is provided.
  • the controller is for use in an energy saving contactor control circuit that includes a power unit, an energy storage circuit electrically coupled with the power unit, a first transducer configured to switch at least one power contact of an open armature position to a closed armor position, a blocking system configured to maintain the at least one power contact in the closed armor position, and a second transducer configured to decouple the blocking system to cause the at least A power contact switches from the closed armor position to the open armor position.
  • the controller is configured to compare an input voltage from a power supply with a first predetermined voltage, cause electrical power to be supplied to the first transducer when the input voltage is greater than the first predetermined voltage, compare the input voltage from of the power supply with a second predetermined voltage, and cause electric power to be supplied to the second transducer from the energy storage circuit when the input voltage is less than the second voltage default
  • a method for controlling the operation of an energy saving contactor that includes at least one power contact. The method includes comparing, using a controller, an input voltage from a power source with a first predetermined voltage, supplying, using the controller, electrical power to a first transducer when the input voltage is greater than the first predetermined voltage, wherein the electrical power is supplied to the first transducer to switch the at least one power contact from an open armature position to a closed armor position, maintain the at least one power contact in the closed armor position using a system block, compare, using the controller, the input voltage from the power supply with a second predetermined voltage, and supply, using controller, electrical power to a second transducer when the input voltage is lower than the second predetermined voltage, in which the electrical power is supplied to the second transd uctor such that the second transducer decouples the locking system to switch the at least one power contact from the closed armature position to the open armature position.
  • Figure 1 is a perspective view of an exemplary contactor.
  • Figure 2 is a schematic diagram of an exemplary contactor control circuit in a first state that can be used with the contactor shown in Figure 1.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the contactor control circuit shown in Figure 2 in a second state.
  • Figure 4 is a schematic diagram of the contactor control circuit shown in Figure 2 in a third state.
  • Figure 5 is a schematic diagram of the contactor control circuit shown in Figure 2 in a fourth state.
  • Figure 6 is a schematic diagram of the contactor control circuit shown in Figure 2 in a fifth state.
  • Figure 7 is a schematic diagram of the contactor control circuit shown in Figure 2 in a sixth state.
  • Figure 8 is a functional scheme of an exemplary implementation of the contactor control circuit shown in Figure 2.
  • Figure 9 is a flow chart of an exemplary method for controlling a contactor.
  • a contactor control circuit includes a power supply, an energy storage system coupled to the power supply, a controller, a first transducer configured to switch the at least one power contact from an open armature position to a position of closed armor, a blocking system configured to maintain the at least one power contact in the open armature position, and a second transducer configured to decouple the blocking system such that the at least one power contact switches from the Armor position closed to open armor position.
  • the controller controls the electrical power supplied to the first and second transducers to selectively activate the first and second transducers and control the operation of the contactor.
  • Figure 1 is a perspective view of an exemplary contactor 10.
  • the contactor 10 uses at least one power contact (not shown in Figure 1) to control the distribution of electrical power to at least one load.
  • the power contact not shown in Figure 1
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) Charging may include, for example, an electric motor, a lighting device, a heating device, and / or other devices that operate using electric power.
  • a controller (not shown in Figure 1) controls a position of the power contacts of the contactor 10, as described below.
  • FIG 2 is a schematic diagram of a control circuit of the exemplary contactor 100 that can be used with the contactor 10 (shown in Figure 1).
  • the control circuit of the contactor 100 includes a voltage detector 102 coupled with an alternating current (AC) power supply 104, or network.
  • the voltage detector 102 may be coupled with a direct current (DC) power supply.
  • the AC power supply 104 is external to the contactor 10 (shown in Figure 1).
  • a voltage detector 102 In the first state of the control circuit 100 (shown in Figure 2), a voltage detector 102 is used. Specifically, a controller 110 (also referred to as "management system” below) compares a voltage along of the AC power supply 104 with one or more reference voltages, and controls the operation of the contactor 100 control circuit based on the comparisons, as described below. In the exemplary embodiment, the controller 110 is implemented within the voltage detector 102. Alternatively, the controller 110 may be a different physical component, communicatively coupled with the voltage detector 102.
  • the controller 110 is implemented by a processor 116 coupled with a memory device 118 to execute instructions.
  • executable instructions are stored in the memory device 118.
  • the controller 110 can be implemented using active circuitry (e.g., buyers), passive circuitry (e.g., a resistive or capacitive splitter and rising diodes or down), and / or an integrated circuit for check the operation of the components of the control circuit of the contactor 100.
  • the controller 110 performs one or more operations described below by means of a programming processor 116.
  • the processor 116 may be programmed by encoding an operation as one or more executable instructions and providing the executable instructions in a memory device 118.
  • the processor 116 may include one or more processing units (for example, in a multi-core configuration).
  • the processor 116 can be implemented using one or more heterogeneous processor systems in which a main processor is present with secondary processors on a single chip.
  • processor 116 may be a symmetric multiprocessor system that contains multiple processors of the same type.
  • the processor 116 can be implemented using any suitable programmable circuit, including one or more systems and microcontrollers, microprocessors, reduced instruction circuit sets (RISC), application specific integrated circuits (ASIC), programmable logic circuits, door arrays programmable on-site, and any other circuit capable of executing the functions described here.
  • the processor 116 causes the controller 110 to operate one or more components of the control circuit of the contactor 100, as described below.
  • the memory device 118 is one or more devices that allows information such as executable instructions and / or other data to be stored and retrieved.
  • the memory device 118 may include one or more computer readable media, such as, without limitation, dynamic random access memories (DRAM), static random access memories (SRAM), a solid state disk, and / or a disk Lasted.
  • Memory device 118 may be configured to store, without limitation, application source code, application object code, portions of source code of interest, portions of the code of interest, configuration data, execution elements and / or any other type of data.
  • the control circuit of the contactor 100 includes an electromagnetic contactor coil 120 electrically coupled with a voltage detector 102.
  • the control circuit of the contactor 100 interacts with a mechanical system 121 of a convention contactor that includes an armature (not shown) that It has at least one power contact 122.
  • Each power contact 122 is a switching device that can switch between an open armature position and a closed armature position.
  • Figure 2 is a schematic diagram of the control circuit of the contactor 100 in a first state, or initial state, in which the controller 110 monitors the input voltage conditions. As shown in Figure 2, in the first state, the power contacts 122, the relay 130, and the relay 162 are in the open position. Although they are referred to herein as relays, each of the relays 130 and 162 can be any switching device (for example, a relay, a transistor, etc.) so that the control circuit of the contactor 100 functions as described herein.
  • the controller 110 uses the voltage detector 102 to compare an input voltage along an AC voltage source 104 with a predetermined first voltage, Vpick_up.
  • the value of Vpick_up can be stored, for example, in the memory device 118. If the input voltage is greater than Vpick_up, the controller 110 closes a first relay 130 electrically coupled between the voltage detector 102 and the contactor coil 120
  • Figure 3 shows the control circuit of the contactor 100 in a second state, at the moment in which the first relay 130 closes.
  • closing the first relay 130 causes the electrical energy coming from the AC voltage source 104 to activate the contactor coil 120, which in turn closes an armature of the power contacts 122 (this is, switch the power contacts 122 from the open armor position to the closed armor position), placing the control circuit of the contactor 100 in a third state.
  • the control circuit of the contactor 100 uses a coil of the electromagnetic contactor to close the armature in the exemplary embodiment, alternatively, the control circuit of the contactor 100 can use any transducer (e.g., a piezoelectric actuator) configured to close the Power contacts 122 as described here.
  • a mechanical locking mechanism 140 extends, and a slat 172 of the mechanical locking mechanism 140 engages with a pin 170, locking the mechanical locking mechanism 140 in position. That is, the switching of the power contacts 122 is synchronized with the movement of the mechanical locking mechanism 140. Accordingly, the mechanical locking mechanism 140 and the strip 172 form a self-locking locking system. Since the position of the mechanical locking mechanism 140 shown in Figure 4 maintains the power contacts 122 in the closed armature position, the coil of the contactor 120 can be deactivated once the power contacts 122 switch to the open armature position. .
  • Figure 5 is a schematic diagram of the control circuit of the contactor 100 in a fourth state, in which the first relay 130 has been reopened.
  • the first relay 130 is closed for a relatively short period of time such that the contactor coil 120 is activated to close the power contacts 122, although it does not remain activated for a period of time. dragged on.
  • the first relay 130 may be closed for approximately 200 milliseconds (ms).
  • the period before the first relay 130 reopens can be constant or variable.
  • the controller 110 can control the reopening of the first relay 130, or alternatively, the first relay 130 may incorporate a timer that causes the first relay 130 to open after a predetermined period of time.
  • the contactor coil 120 is deactivated.
  • a mechanical locking mechanism 140 keeps the power contacts 122 in the closed position. Specifically, the mechanical locking mechanism 140 engages the power contacts 122 in the closed position when the contactor coil 120 is activated, and maintains the power contacts 122 in the closed position without consuming electrical power once the contactor coil 120 It is deactivated. Without a mechanical control mechanism 140, the power contacts 122 would return to the open position once the coil of the contactor 120 was deactivated.
  • contactor control circuit 100 includes a capacitor 150
  • the control circuit of the contactor 100 may include any other type of energy storage circuit that allows the control circuit of the contactor 100 to function as described herein.
  • the energy storage circuit may include an LC circuit, an RC circuit, an RLC circuit, a spring, a pneumatic device, a hydraulic device, and / or any other component for storing and discharging electric power as described here
  • Capacitor 150 begins to charge in the first state (shown in Figure 2), and continues its charge throughout the second, third and fourth states. As power is supplied to the capacitor 150 by means of a compensation current from the AC 104 voltage source, electrical energy accumulates and is stored in the capacitor 150. The compensation load of the capacitor 150 can be continuous, or it can be periodically completed when capacitor 150 is fully charged. In one embodiment, the controller 110 controls the load of the capacitor 150.
  • Capacitor 150 is coupled in parallel with an electromagnetic blocking coil 160. As shown in Figure 3, a second relay 162 is electrically coupled between capacitor 150 and blocking coil 160. When the second relay 162 is opens, as shown in Figure 3, the capacitor stores electrical energy, and the blocking coil 160 is deactivated. When the second relay 162 closes, the blocking coil 160 is activated, as described in the following.
  • the controller 110 uses the voltage detector 102 to compare the input voltage along the AC voltage source 104 with a second predetermined voltage, Vdrop_out
  • Vdrop_out can be stored, for example, in memory device 118.
  • Vdrop_out can be the same or different from Vpick_up. If the input voltage falls below Vdrop_out, the contactor control circuit 100 opens the power contacts 122 (that is, switches the power contacts 122 from the closed armature position to the open armature position). The input voltage may fall below Vdrop_out, for example when a third relay 164 between the AC power source 104 and the voltage detector 102 is open. In the exemplary embodiment, as shown in Figure 6, the third relay 164 is external to the contactor 10 (shown in Figure 1).
  • Figure 6 shows the control circuit of the contactor 100 in a fifth subsequent state that the voltage detector 102 determines that the input voltage has fallen below Vdrop_out. Specifically, when the voltage detector 102 determines that the input voltage is less than Vdrop_out, the controller 110 closes the second relay 162, as shown in Figure 6. This causes the electrical energy stored in the capacitor 150 to discharge into the blocking coil 160, activating the blocking coil 160. The activation of the blocking coil 160 causes the mechanical blocking mechanism 140 to disengage, which in turn will open the power contacts 122.
  • the control circuit of the Contactor 100 uses an electromagnetic blocking coil in the exemplary embodiment, alternatively the control circuit of the contactor 100 can use any transducer (for example, a piezoelectric actuator) configured to decouple the blocking mechanism 140 as described below.
  • activating the blocking coil 160 causes pin 170 to be collected.
  • the fifth state shown in Figure 6 shows the moment in which the pin 170 is collected.
  • the mechanical locking mechanism 140 is pushed (for example, using a spring or other pushing device) to move in a direction D.
  • the pin 170 engages with the slat 172 defined on the mechanical locking mechanism 140, preventing the mechanical locking mechanism 140 from moving in the D direction.
  • Figure 7 shows a sixth state of the control circuit of the contactor 100.
  • the mechanical locking mechanism 140 moves in the direction D and open the power contacts 122 (that is, open the armature of the power contacts 122).
  • activating the blocking coil 160 may cause the mechanical locking mechanism 140 to disengage in any way that allows the control circuit of the contactor 100 to function as described herein. Therefore, as shown in Figure 7, in the sixth state, the power contacts 122 are in the open armature position.
  • the sixth state shown in Figure 7 is substantially similar to the first state shown in Figure 2. With the second relay 162 open, the compensation load of the capacitor 150 starts again. Accordingly, the states of the contactor control circuit 100 shown in Figs. 2-7 cover the entire operating cycle of the contactor 100 control circuit.
  • FIG 8 is a functional schematic of an exemplary implementation 500 of contactor control circuit 100 (shown in Figs. 2-7).
  • the implementation 500 includes an external AC source 502, such as the AC power source 104 (shown in Figs. 2-7), in the exemplary embodiment.
  • the implementation 500 may include a DC power supply.
  • the AC source 502 supplies an AC voltage in a range of 20 VAC to 220 VAC.
  • the AC source 502 supplies any amount of AC voltage that allows implementation 500 to function as described below.
  • the AC source 502 is coupled to a power unit 504.
  • the power unit 504 feeds one or more components of the implementation 500.
  • the power unit 504 can be, for example, a linear regulator or voltage switch.
  • the power unit 504 is coupled with a first switch 510, such as a first relay 130 (shown in Figures 2-7), and an energy storage circuit 512, such as the capacitor 150 (shown in Figs. 2-7).
  • the energy storage circuit 512 may alternatively include an LC circuit, an RC circuit, an RLC circuit, a spring, a pneumatic device, a hydraulic device, and / or any other component for storing and discharging energy electric as described here.
  • the first switch 510 is coupled between the power unit 504 and a first coil 520 (that is, a first transducer), such as the contactor coil 120 (shown in Figs. 2-7). Accordingly, the first switch 510 controls whether electrical power is supplied to the first coil 520.
  • the first switch 510 can be any switching device (eg, relay, transistor, etc.) that allows the implementation 500 to function as described. here.
  • a second switch 530 such as a second relay 162 (shown in Figs. 2-7), is coupled between the energy storage circuit 512 and a second coil 540 (ie, a second transducer), such as the coil lock 160 (shown in Figs. 2-7). Therefore, the Second switch 530 controls whether electrical power is discharged from the energy storage circuit 512 in the second coil 540.
  • the second switch 530 can be any switching device (eg, relay, transistor, etc.) that allows the implementation 500 to function. As described here.
  • a control device 550 such as the controller 110 (shown in Figs. 2-7), is communicatively coupled with the power unit 504, the first switch 510, and the second switch 530.
  • the control device 550 monitors conditions of input voltage, and controls the operation of the first switch 510 and the second switch 530 based on these conditions, as described above with reference to figs. 2-7.
  • the control device 550 also controls the power unit 504.
  • the implementation 500 includes a test switch 560 in the exemplary embodiment.
  • Test switch 560 allows a user to selectively check implementation 500. Specifically, test switch 560 allows a user to control whether AC source 502 supplies power to power unit 504. By manipulating test switch 560, the The user can observe the operation of the control device 550, the first switch 510, and the second switch 530 to determine if these components are functioning properly.
  • test switch 560 is a mechanical switch.
  • test switch 560 may be implemented using passive and / or active circuitry.
  • FIG 9 is a flow chart of an exemplary method 600 for controlling an energy saving contactor, such as contactor 10 (shown in Figure 1).
  • Method 600 includes comparing 602 an input voltage of a power source, such as the AC source 502 (shown in Figure 8) with a first predetermined voltage.
  • the input voltage is compared 602 with the first predetermined voltage using a management system (for example, a controller), such as control device 550 (shown in Figure 8).
  • a management system for example, a controller
  • electrical power 604 is supplied to a first transducer, such as the first coil 520 (shown in Figure 8).
  • Electrical power 604 of the first transducer is supplied such that the first transducer switches at least one power contact, such as power contacts 122 (shown in Figs. 2-7) from an open armature position to a position of closed armor
  • a locking system such as mechanical locking mechanism 140 (shown in Figs. 2-7) maintains 606 the at least one power contact in the closed armature position.
  • the management system compares 608 the input voltage of the power supply with a second predetermined voltage.
  • electrical power 610 is supplied to a second transducer, such as the second coil 540 (shown in Figure 8).
  • a capacitor such as capacitor 150 (shown in Figs. 2-7) can be charged for a period of time, and then discharged to supply power to the second transducer.
  • the electrical power is supplied 610 to the second transducer such that the second transducer decouples the locking system, which in turn switches at least one power contact from the closed armature position to the open armature position.
  • control circuit of the contactor 100 includes a communication interface.
  • the communication interface facilitates communication between the control circuit of the contactor 100 and one or more remote devices using a connection wireless, a cable connection, a fiber optic connection, and / or other suitable connections.
  • the communication interface may include, for example, a wired network adapter, a wireless network adapter, a radio frequency (RF) adapter, and / or a mobile telecommunications adapter.
  • RF radio frequency
  • one or more of the components of the control circuit of the contactor 100 may be encapsulated in a protective housing.
  • the housing may be hermetically sealed to facilitate the prevention of damage to the components of the control circuit of the contactor 100 due to environmental conditions that may interfere with the operation of the device, such as pressure, vibration, and / or humidity.
  • the housing may include an insulating liquid such as a fluorocarbon-based fluid, and / or a thermally charged material.
  • one or more coating materials may be applied to the housing to facilitate better protection against magnetic fields, electric fields, and / or ionizing radiation.
  • the electrical components in the control circuit of the contactor 100 can be selected to facilitate improved performance.
  • the systems and methods described herein facilitate the use of a relatively small power to maintain an armature in a closed position.
  • a contactor coil To close the armature of at least one power contact, power is supplied to a contactor coil for a relatively short period of time (that is, for at least enough time to block the system). Once the period of time expires, the contactor coil is deactivated, and the at least one power contact is maintained in a closed armature position by means of a self-locking locking system, which does not consume electrical power.
  • the only components of the contactor control circuit described here that consume power are a voltage detector and a capacitor, as well as any power consumed by a management system (for example, a controller).
  • the contactor control circuit described here can facilitate keeping the power contacts in a closed armor position using less than 1.0 VA.
  • the contactor control circuit described here integrates a controller, a contactor coil, a blocking coil, and a mechanical lock in the same circuit. Therefore, at least some of the components in a contactor control circuit can be combined in an external auxiliary module that can be used to reset existing contactors relatively quickly and easily to include energy saving advantages.
  • the system described here can be implemented within the geometry of a conventional contactor housing, or alternatively it can be implemented by adding an external auxiliary module.

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Abstract

Se proporciona un circuito de control para un contactor de ahorro energético que incluye al menos un contacto de potencia. El circuito de control incluye una unidad de alimentación, un circuito de almacenamiento de energía acoplado con la unidad de alimentación, un primer transductor acoplado con la unidad de alimentación y configurado para conmutar el al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada, un sistema de bloqueo configurado para mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada, un segundo transductor acoplado con la unidad de alimentación y configurado para desacoplar el sistema de bloqueo para causar que el al menos un contacto de potencia conmute de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta, y un controlador configurado para controlar la energía eléctrica suministrada de la fuente de alimentación a los transductores primero y segundo para activar selectivamente los transductores primero y segundo en base a estados de tensión de entrada monitorizados.

Description

DESCRIPCION
SISTEMAS Y MÉTODOS PARA UN CONTACTOR DE AHORRO ENERGÉTICO
ANTECEDENTES
El campo de la invención se refiere generalmente a contactores eléctricos y más concretamente al control del funcionamiento de contactores eléctricos.
Los contactores eléctricos se conmutan para controlar la distribución de potencia eléctrica entre una fuente de alimentación y al menos una carga. Los contactores incluyen al menos un contacto de potencia (esto es, un conmutador) que puede ser abierto o cerrado selectivamente para interrumpir o alimentar potencia eléctrica que fluye desde la fuente de alimentación a la carga. La carga puede ser, por ejemplo, un motor eléctrico, un dispositivo de iluminación, un dispositivo de calentamiento, un electrodoméstico, u otro dispositivo alimentado eléctricamente.
Al menos algunos contactores conocidos incluyen generalmente una bobina electromagnética que cuando se alimenta conmuta la posición de los contactos de potencia. Para mantener este estado, la bobina electromagnética debe estar alimentada constantemente. Como consecuencia, los contactores convencionales típicamente consumen cantidades relativamente grandes de energía eléctrica. Aunque al menos algunos contactores conocidos incluyen dispositivos mecánicos para mantener los contactos de potencia del contactor en una posición de armadura cerrada, estos contactores pueden necesitar aún así un circuito de control separado para liberar un estado bloqueado de los dispositivos mecánicos.
BREVE DESCRIPCIÓN
En un aspecto, se proporciona un circuito de control para un contactor de ahorro energético que incluye al menos un contacto de potencia. El circuito de control incluye una unidad de alimentación, un circuito de almacenamiento de energía acoplado eléctricamente con la unidad de alimentación, un primer transductor acoplado eléctricamente con la unidad de alimentación y configurado para conmutar el al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada, un sistema de bloqueo configurado para mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada, un segundo transductor acoplado eléctricamente a la unidad de alimentación y configurado para desacoplar el sistema de bloqueo para causar que el al menos un contacto de potencia conmute de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta, y un controlador configurado para controlar la potencia eléctrica suministrada de la fuente de alimentación a los transductores primero y segundo para activar selectivamente los transductores primero y segundo.
En otro aspecto, se proporciona un controlador. El controlador es para su uso en un circuito de control del contactor de ahorro energético que incluye una unidad de alimentación, un circuito de almacenamiento de energía acoplado eléctricamente con la unidad de alimentación, un primer transductor configurado para conmutar al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada, un sistema de bloqueo configurado para mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada, y un segundo transductor configurado para desacoplar el sistema de bloqueo para causar que el al menos un contacto de potencia conmute de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta. El controlador está configurado para comparar una tensión de entrada procedente de una fuente de alimentación con una primera tensión predeterminada, causar que se suministre energía eléctrica al primer transductor cuando la tensión de entrada es mayor que la primera tensión predeterminada, comparar la tensión de entrada procedente de la fuente de alimentación con una segunda tensión predeterminada, y causar que se suministre energía energía eléctrica al segundo transductor desde el circuito de almacenamiento de energía cuando la tensión de entrada es menor que la segunda tensión predeterminada .
Aún en otro aspecto, se proporciona un método para controlar el funcionamiento de un contactor de ahorro energético que incluye al menos un contacto de potencia. El método incluye comparar, utilizando un controlador, una tensión de entrada procedente de una fuente de alimentación con una primera tensión predeterminada, suministrar, utilizando el controlador, potencia eléctrica a un primer transductor cuando la tensión de entrada es mayor que la primera tensión predeterminada, en el que la potencia eléctrica se suministra al primer transductor para conmutar el al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada, mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada utilizando un sistema de bloqueo, comparar, utilizando el controlador, la tensión de entrada procedente de la fuente de alimentación con una segunda tensión predeterminada, y suministrar, usando controlador, potencia eléctrica a un segundo transductor cuando la tensión de entrada es inferior a la segunda tensión predeterminada, en el que la potencia eléctrica se suministra al segundo transductor de tal modo que el segundo transductor desacopla el sistema de bloqueo para conmutar el al menos un contacto de potencia de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista en perspectiva de un contactor ejemplar .
La figura 2 es un diagrama esquemático de un circuito de control del contactor ejemplar en un primer estado que puede ser utilizado con el contactor mostrado en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama esquemático del circuito de control del contactor mostrado en la figura 2 en un segundo estado .
La figura 4 es un diagrama esquemático del circuito de control del contactor mostrado en la figura 2 en un tercer estado . La figura 5 es un diagrama esquemático del circuito de control del contactor mostrado en la figura 2 en un cuarto estado .
La figura 6 es un diagrama esquemático del circuito de control del contactor mostrado en la figura 2 en un quinto estado .
La figura 7 es un diagrama esquemático del circuito de control del contactor mostrado en la figura 2 en un sexto estado .
La figura 8 es un esquema funcional de una implementación ejemplar del circuito de control del contactor mostrado en la figura 2.
La figura 9 es un diagrama de flujo de un método ejemplar para controlar un contactor.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
A continuación se describen modos de realización ejemplares para controlar un contactor con el fin de conseguir ahorros de energía para el contactor. Un circuito de control del contactor incluye una fuente de alimentación, un sistema de almacenamiento de energía acoplado con la fuente de alimentación, un controlador, un primer transductor configurado para conmutar el al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada, un sistema de bloqueo configurado para mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura abierta, y un segundo transductor configurado para desacoplar el sistema de bloqueo de tal modo que el al menos un contacto de potencia conmute de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta. El controlador controla la potencia eléctrica suministrada a los transductores primero y segundo para activar selectivamente los transductores primero y segundo y controlar el funcionamiento del contactor.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un contactor ejemplar 10. El contactor 10 utiliza al menos un contacto de potencia (no mostrado en la figura 1) para controlar la distribución de potencia eléctrica a al menos una carga. La
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) carga puede incluir, por ejemplo, un motor eléctrico, un dispositivo de iluminación, un dispositivo de calentamiento, y/u otros dispositivos que funcionan utilizando energía eléctrica. Un controlador (no mostrado en la figura 1) controla una posición de los contactos de potencia del contactor 10, como se describe a continuación.
La figura 2 es un diagrama esquemático de un circuito de control del contactor 100 ejemplar que puede ser utilizado con el contactor 10 (mostrado en la figura 1) . En el modo de realización ejemplar, el circuito de control del contactor 100 incluye un detector de tensión 102 acoplado con una fuente de alimentación de corriente alterna (AC) 104, o red. Alternativamente, el detector de tensión 102 puede estar acoplado con una fuente de alimentación de corriente continua (DC) . En el modo de realización ejemplar, la fuente de alimentación de AC 104 es externa al contactor 10 (mostrado en la figura 1 ) .
En el primer estado del circuito de control 100 (mostrado en la figura 2), se utiliza un detector de tensión 102. Específicamente, un controlador 110 (denominado asimismo en lo que sigue como "sistema de gestión") compara una tensión a lo largo de la fuente de alimentación de AC 104 con una o más tensiones de referencia, y controla el funcionamiento del circuito de control del contactor 100 en base a las comparaciones, como se describe a continuación. En el modo de realización ejemplar, el controlador 110 se implementa dentro del detector de tensión 102. Alternativamente, el controlador 110 puede ser un componente físico distinto, acoplado de modo comunicativo con el detector de tensión 102.
En el modo de realización ejemplar, el controlador 110 está implementado mediante un procesador 116 acoplado con un dispositivo de memoria 118 para ejecutar instrucciones. En algunos modos de realización, instrucciones ejecutables se almacenan en el dispositivo de memoria 118. Alternativamente, el controlador 110 puede ser implementado utilizando circuitería activa (por ejemplo, compradores) , circuitería pasiva (por ejemplo, un divisor resistivo o capacitivo y diodos de subida o bajada), y/o un circuito integrado para controlar el funcionamiento de los componentes del circuito de control del contactor 100.
En el modo de realización ejemplar, el controlador 110 realiza una o más operaciones descritas en lo que sigue mediante un procesador de programación 116. Por ejemplo, el procesador 116 puede ser programado codificando una operación como una o más instrucciones ejecutables y proporcionando las instrucciones ejecutables en un dispositivo de memoria 118. El procesador 116 puede incluir una o más unidades de procesamiento (por ejemplo, en una configuración de múltiples núcleos) . Además, el procesador 116 puede ser implementado utilizando uno o más sistemas de procesador heterogéneos en los cuales un procesador principal está presente con procesadores secundarios en un único chip. Como otro ejemplo ilustrativo, el procesador 116 puede ser un sistema de multiprocesador simétrico que contiene múltiples procesadores del mismo tipo. Además, el procesador 116 puede ser implementado utilizando cualquier circuito programable adecuado, incluyendo uno o más sistemas y microcontroles, microprocesadores, juegos de circuitos de instrucciones reducidos (RISC) , circuitos integrados de aplicación especifica (ASIC) , circuitos lógicos programables, matrices de puertas programables in-situ, y cualquier otro circuito capaz de ejecutar las funciones descritas aquí. En el modo de realización ejemplar, el procesador 116 causa que el controlador 110 opere uno o más componentes del circuito de control del contactor 100, como se describe en lo que sigue.
En el modo de realización ejemplar, el dispositivo de memoria 118 es uno o más dispositivos que permite que información tal como instrucciones ejecutables y/u otros datos sean almacenados y recuperados. El dispositivo de memoria 118 puede incluir uno o más medios legibles por ordenador, tales como, sin limitación, memorias dinámicas de acceso aleatorio (DRAM) , memorias estáticas de acceso aleatorio (SRAM) , un disco de estado sólido, y/o un disco duro. El dispositivo de memoria 118 puede estar configurado para almacenar, sin limitación, código fuente de aplicación, código objeto de aplicación, porciones de código fuente de interés, porciones del código objeto de interés, datos de configuración, elementos de ejecución y/o cualquier otro tipo de datos.
El circuito de control del contactor 100 incluye una bobina de contactor electromagnética 120 acoplada eléctricamente con un detector de tensión 102. El circuito de control del contactor 100 interacciona con un sistema mecánico 121 de un contactor de convención que incluye una armadura (no mostrada) que tiene al menos un contacto de potencia 122. Cada contacto de potencia 122 es un dispositivo de conmutación que puede conmutar entre una posición de armadura abierta y una posición de armadura cerrada. La figura 2 es un diagrama esquemático del circuito de control del contactor 100 en un primer estado, o estado inicial, en el que el controlador 110 monitoriza las condiciones de tensión de entrada. Como se muestra en la figura 2, en el primer estado, los contactos de potencia 122, el relé 130, y el relé 162 están en la posición abierta. Aunque se denominan aquí como relés, cada uno de los relés 130 y 162 puede ser cualquier dispositivo de conmutación (por ejemplo, un relé, un transistor, etc.) para que el circuito de control del contactor 100 funcione como se describe aquí.
En el primer estado, el controlador 110 utiliza el detector de tensión 102 para comparar una tensión de entrada a lo largo de una fuente de tensión de AC 104 con una primera tensión predeterminada, Vpick_up. El valor de Vpick_up puede ser almacenado, por ejemplo, en el dispositivo de memoria 118. Si la tensión de entrada es mayor que Vpick_up, el controlador 110 cierra un primer relé 130 acoplado eléctricamente entre el detector de tensión 102 y la bobina del contactor 120. La figura 3 muestra el circuito de control del contactor 100 en un segundo estado, en el instante en el que el primer relé 130 se cierra.
Como se muestra en la figura 4, cerrar el primer relé 130 causa que la energía eléctrica procedente de la fuente de tensión de AC 104 active la bobina del contactor 120, lo que a su vez cierra una armadura de los contactos de potencia 122 (esto es, conmuta los contactos de potencia 122 de la posición de armadura abierta a la posición de armadura cerrada) , situando el circuito de control del contactor 100 en un tercer estado. Aunque el circuito de control del contactor 100 utiliza una bobina del contactor electromagnética para cerrar la armadura en el modo de realización ejemplar, alternativamente, el circuito de control del contactor 100 puede utilizar cualquier transductor (por ejemplo, un actuador piezoeléctrico) configurado para cerrar los contactos de potencia 122 como se describe aquí. Notablemente, cuando la armadura se cierra, un mecanismo de bloqueo mecánico 140 se extiende, y un listón 172 del mecanismo de bloqueo mecánico 140 se acopla con un pasador 170, bloqueando el mecanismo de bloqueo mecánico 140 en posición. Esto es, la conmutación de los contactos de potencia 122 está sincronizada con el movimiento del mecanismo de bloqueo mecánico 140. Por consiguiente, el mecanismo de bloqueo mecánico 140 y el listón 172 forman un sistema de bloqueo autoblocante . Como la posición del mecanismo de bloqueo mecánico 140 mostrada en la figura 4 mantiene los contactos de potencia 122 en la posición de armadura cerrada, la bobina del contactor 120 puede ser desactivada una vez que los contactos de potencia 122 conmutan a la posición de armadura abierta.
La figura 5 es un diagrama esquemático del circuito de control del contactor 100 en un cuarto estado, en el cual el primer relé 130 se ha reabierto. Específicamente, en el modo de realización ejemplar, el primer relé 130 se cierra durante un periodo de tiempo relativamente corto de tal modo que la bobina del contactor 120 se activa para cerrar los contactos de potencia 122, aunque no permanece activada durante un periodo de tiempo prolongado. Por ejemplo, el primer relé 130 puede estar cerrado durante aproximadamente 200 milisegundos (ms) . Notablemente, el período antes de que el primer relé 130 vuelva a abrirse puede ser constante o variable. El controlador 110 puede controlar la reapertura del primer relé 130, o alternativamente, el primer relé 130 puede incorporar un temporizador que provoque que el primer relé 130 se abra tras un periodo de tiempo predeterminado. Esto facilita minimizar el consumo de potencia por el circuito de control del contactor 100, como se describe a continuación. Una vez que el primer relé 130 se ha reabierto (por ejemplo, tras aproximadamente 200 ms) , la bobina del contactor 120 se desactiva. Con la bobina del contactor 120 desactivada, en el segundo estado, un mecanismo de bloqueo mecánico 140 mantiene los contactos de potencia 122 en la posición cerrada. Específicamente, el mecanismo de bloqueo mecánico 140 engancha los contactos de potencia 122 en la posición cerrada cuando la bobina del contactor 120 se activa, y mantiene los contactos de potencia 122 en la posición cerrada sin consumir potencia eléctrica una vez que la bobina del contactor 120 es desactivada. Sin un mecanismo de control mecánico 140, los contactos de potencia 122 volverían a la posición abierta una vez que la bobina del contactor 120 fuera desactivada.
En el cuarto estado mostrado en la figura 5, la potencia eléctrica procedente de la fuente de tensión de AC 104 se suministra a un condensador 150 que está acoplado eléctricamente con un detector de tensión 102. Aunque circuito de control del contactor 100 incluye un condensador 150 en el modo de realización ejemplar, alternativamente el circuito de control del contactor 100 puede incluir cualquier otro tipo de circuito de almacenamiento de energía que permita que el circuito de control del contactor 100 funcione como se describe aquí. Por ejemplo, en lugar del condensador 150, el circuito de almacenamiento de energía puede incluir un circuito LC, un circuito RC, un circuito RLC, un muelle, un dispositivo neumático, un dispositivo hidráulico, y/o cualquier otro componente para almacenar y descargar energía eléctrica como se describe aquí
El condensador 150 comienza a cargarse en el primer estado (mostrado en la figura 2), y continúa su carga a lo largo de los estados segundo, tercero y cuarto. A medida que se suministra potencia al condensador 150 mediante una corriente de compensación procedente de la fuente de tensión de AC 104, se acumula energía eléctrica y se almacena en el condensador 150. La carga de compensación del condensador 150 puede ser continua, o puede ser completada periódicamente cuando el condensador 150 está completamente cargado. En un modo de realización, el controlador 110 controla la carga del condensador 150. El condensador 150 está acoplado en paralelo con una bobina de bloqueo electromagnética 160. Como se muestra en la figura 3, un segundo relé 162 está acoplado eléctricamente entre el condensador 150 y la bobina de bloqueo 160. Cuando el segundo relé 162 se abre, como se muestra en la figura 3, el condensador almacena energía eléctrica, y la bobina de bloqueo 160 se desactiva. Cuando el segundo relé 162 se cierra, la bobina de bloqueo 160 se activa, como se describe en lo que sigue.
Con el circuito de control del contactor 100 en el cuarto estado mostrado en la figura 5, el controlador 110 utiliza el detector de tensión 102 para comparar la tensión de entrada a lo largo de la fuente de tensión de AC 104 con una segunda tensión predeterminada, Vdrop_out . El valor de Vdrop_out puede ser almacenado, por ejemplo, en el dispositivo de memoria 118. Vdrop_out puede ser igual o distinto de Vpick_up. Si la tensión de entrada cae por debajo de Vdrop_out, el circuito de control del contactor 100 abre los contactos de potencia 122 (esto es, conmuta los contactos de potencia 122 de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta) . La tensión de entrada puede caer por debajo de Vdrop_out, por ejemplo cuando un tercer relé 164 entre la fuente de alimentación de AC 104 y el detector de tensión 102 está abierto. En el modo de realización ejemplar, como se muestra en la figura 6, el tercer relé 164 es externo al contactor 10 (mostrado en la figura 1) .
La figura 6 muestra el circuito de control del contactor 100 en un quinto estado subsiguiente a que el detector de tensión 102 determine que la tensión de entrada ha caído por debajo de Vdrop_out . Específicamente, cuando el detector de tensión 102 determina que la tensión de entrada es inferior a Vdrop_out, el controlador 110 cierra el segundo relé 162, como se muestra en la figura 6. Esto causa que la energía eléctrica almacenada en el condensador 150 se descargue en la bobina de bloqueo 160, activando la bobina de bloqueo 160. La activación de la bobina de bloqueo 160 causa que el mecanismo de bloqueo mecánico 140 se desacople, lo cual a su vez abrirá los contactos de potencia 122. Aunque el circuito de control del contactor 100 utiliza una bobina de bloqueo electromagnética en el modo de realización ejemplar, alternativamente el circuito de control del contactor 100 puede utilizar cualquier transductor (por ejemplo, un actuador piezoeléctrico) configurado para desacoplar el mecanismo de bloqueo 140 como se describe a continuación.
En el modo de realización ejemplar, activar la bobina de bloqueo 160 causa que el pasador 170 se recoja. El quinto estado mostrado en la figura 6 muestra el instante en el que el pasador 170 se recoge. El mecanismo de bloqueo mecánico 140 es empujado (por ejemplo, utilizando un muelle u otro dispositivo de empuje) para moverse en una dirección D. Sin embargo, en el cuarto estado (mostrado en la figura 5) , el pasador 170 se acopla con el listón 172 definido sobre el mecanismo de bloqueo mecánico 140, evitando que el mecanismo de bloqueo mecánico 140 se mueva en la dirección D.
La figura 7 muestra un sexto estado del circuito de control del contactor 100. Como se muestra en la figura 7, una vez que el pasador 170 se recoge y se desacopla del listón 172, el mecanismo de bloqueo mecánico 140 se mueve en la dirección D y abre los contactos de potencia 122 (esto es, abre la armadura de los contactos de potencia 122) . Alternativamente, activar la bobina de bloqueo 160 puede causar el desacoplamiento del mecanismo de bloqueo mecánico 140 de cualquier modo que permita que el circuito de control del contactor 100 funcione como se describe aquí. Por consiguiente, como se muestra en la figura 7, en el sexto estado, los contactos de potencia 122 están en la posición de armadura abierta. Notablemente, el sexto estado mostrado en la figura 7 es sustancialmente similar al primer estado mostrado en la figura 2. Con el segundo relé 162 abierto, la carga de compensación del condensador 150 recomienza. Por consiguiente, los estados del circuito de control del contactor 100 mostrados en las figs. 2-7 cubren todo el ciclo de funcionamiento del circuito de control del contactor 100.
La figura 8 es un esquema funcional de una implementación ejemplar 500 de circuito de control del contactor 100 (mostrado en las figs. 2-7) . La implementación 500 incluye una fuente de AC externa 502, tal como la fuente de alimentación de AC 104 (mostrada en las figs . 2-7), en el modo de realización ejemplar. Alternativamente, la implementación 500 puede incluir una fuente de alimentación de DC . En el modo de realización ejemplar, la fuente de AC 502 suministra una tensión de AC en un intervalo de 20 VAC a 220 VAC . Alternativamente, la fuente de AC 502 suministra cualquier cantidad de tensión de AC que permita que la implementación 500 funcione como se describe a continuación. La fuente de AC 502 está acoplada a una unidad de alimentación 504. La unidad de alimentación 504 alimenta uno o más componentes de la implementación 500. La unidad de alimentación 504 puede ser, por ejemplo, un regulador lineal o conmutador en tensión.
Como se muestra en la figura 1, la unidad de alimentación 504 está acoplada con un primer conmutador 510, tal como un primer relé 130 (mostrado en las figs. 2-7) , y un circuito de almacenamiento de energía 512, tal como el condensador 150 (mostrado en las figs. 2-7) . En lugar del condensador 150, el circuito de almacenamiento de energía 512 puede incluir alternativamente un circuito LC, un circuito RC, un circuito RLC, un muelle, un dispositivo neumático, un dispositivo hidráulico, y/o cualquier otro componente para almacenar y descargar energía eléctrica como se describe aquí. El primer conmutador 510 está acoplado entre la unidad de alimentación 504 y una primera bobina 520 (esto es, un primer transductor), tal como la bobina del contactor 120 (mostrada en las figs. 2-7) . Por consiguiente, el primer conmutador 510 controla si se suministra energía eléctrica a la primera bobina 520. El primer conmutador 510 puede ser cualquier dispositivo de conmutación (por ejemplo, relé, transistor, etc.) que permita que la implementación 500 funcione como se describe aquí.
Un segundo conmutador 530, tal como un segundo relé 162 (mostrado en las figs. 2-7), está acoplado entre el circuito de almacenamiento de energía 512 y una segunda bobina 540 (esto es, un segundo transductor) , tal como la bobina de bloqueo 160 (mostrada en las figs. 2-7) . Por consiguiente, el segundo conmutador 530 controla si se descarga energía eléctrica del circuito de almacenamiento de energía 512 en la segunda bobina 540. El segundo conmutador 530 puede ser cualquier dispositivo de conmutación (por ejemplo, relé, transistor, etc.) que permite que la implementación 500 funcione como se describe aquí.
Un dispositivo de control 550, tal como el controlador 110 (mostrado en las figs . 2-7), está acoplado comunicativamente con la unidad de alimentación 504, el primer conmutador 510, y el segundo conmutador 530. El dispositivo de control 550 monitoriza condiciones de tensión de entrada, y controla el funcionamiento del primer conmutador 510 y del segundo conmutador 530 en base a estas condiciones, como se describe anteriormente con referencia a las figs. 2-7. En el modo de realización ejemplar, el dispositivo de control 550 controla asimismo la unidad de alimentación 504.
La implementación 500 incluye un conmutador de prueba 560 en el modo de realización ejemplar. El conmutador de prueba 560 permite que un usuario compruebe selectivamente la implementación 500. Específicamente, el conmutador de prueba 560 permite que un usuario controle si la fuente de AC 502 suministra potencia a la unidad de alimentación 504. Manipulando el conmutador de prueba 560, el usuario puede observar el funcionamiento del dispositivo de control 550, el primer conmutador 510, y el segundo conmutador 530 para determinar si estos componentes están funcionando adecuadamente. En el modo de realización ejemplar, el conmutador de prueba 560 es un conmutador mecánico. Alternativamente, el conmutador de prueba 560 puede estar implementado utilizando circuitería pasiva y/o activa.
La figura 9 es un diagrama de flujo de un método ejemplar 600 para controlar un contactor de ahorro energético, tal como el contactor 10 (mostrado en la figura 1) . El método 600 incluye comparar 602 una tensión de entrada de una fuente de alimentación, tal como la fuente de AC 502 (mostrada en la figura 8) con una primera tensión predeterminada. La tensión de entrada se compara 602 con la primera tensión predeterminada utilizando un sistema de gestión (por ejemplo, un controlador) , tal como el dispositivo de control 550 (mostrado en la figura 8) . Cuando la tensión de entrada es superior a la primera tensión predeterminada, utilizando el sistema de gestión se suministra potencia eléctrica 604 a un primer transductor, tal como la primera bobina 520 (mostrado en la figura 8) . Se suministra potencia eléctrica 604 del primer transductor de tal modo que el primer transductor conmute al menos un contacto de potencia, tal como los contactos de potencia 122 (mostrados en las figs. 2-7) de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada .
Un sistema de bloqueo, tal como el mecanismo de bloqueo mecánico 140 (mostrado en las figs. 2-7) mantiene 606 el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada. Con los contactos de potencia en la posición de armadura cerrada, el sistema de gestión compara 608 la tensión de entrada de la fuente de alimentación con una segunda tensión predeterminada. Cuando la tensión de entrada es inferior a la segunda tensión predeterminada, utilizando el sistema de gestión se suministra potencia eléctrica 610 a un segundo transductor, tal como la segunda bobina 540 (mostrada en la figura 8) . Por ejemplo, un condensador tal como el condensador 150 (mostrado en las figs. 2-7) se puede cargar durante un periodo de tiempo, y descargar a continuación para suministrar potencia al segundo transductor. La potencia eléctrica se suministra 610 al segundo transductor de tal modo que el segundo transductor desacopla el sistema de bloqueo, lo cual a su vez conmuta al menos un contacto de potencia de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta .
Variaciones y/o modificaciones adicionales del circuito de control del contactor 100 entran dentro del ámbito y espíritu de la descripción. Por ejemplo, en algunos modos de realización, el circuito de control del contactor 100, y más concretamente el controlador 110, incluye un interfaz de comunicación. El interfaz de comunicación facilita la comunicación entre el circuito de control del contactor 100 y uno o más dispositivos remotos utilizando una conexión inalámbrica, una conexión por cable, una conexión de fibra óptica, y/u otras conexiones adecuadas. Para comunicar con dispositivos remotos, el interfaz de comunicación pueden incluir, por ejemplo, un adaptador de red por cable, un adaptador de red inalámbrico, un adaptador de radiofrecuencia (RF) , y/o un adaptador de telecomunicaciones móviles. Además, en algunos modos de realización, uno o más de los componentes del circuito de control del contactor 100 pueden estar encapsulados en un alojamiento protector. El alojamiento puede estar sellado herméticamente para facilitar la prevención de daños a los componentes del circuito de control del contactor 100 debido a condiciones medioambientales que puedan interferir con el funcionamiento del dispositivo, tales como presión, vibración, y/o humedad. En algunos modos de realización, para ayudar con la transferencia de calor, el alojamiento puede incluir un liquido aislante tal como un fluido con base fluorocarbonada, y/o un material cargado térmicamente. Además, se puede aplicar uno o más materiales de recubrimiento al alojamiento para facilitar una mejor protección frente a campos magnéticos, campos eléctricos, y/o radiación ionizante. Además, los componentes eléctricos en el circuito de control del contactor 100 pueden ser seleccionados para facilitar un rendimiento mejorado.
En comparación con al menos algunos contactores conocidos, los sistemas y métodos descritos aquí facilitan el uso de una potencia relativamente pequeña para mantener una armadura en una posición cerrada. Para cerrar la armadura de al menos un contacto de potencia, se suministra potencia a una bobina del contactor durante un periodo de tiempo relativamente corto (esto es, al menos durante tiempo suficiente para bloquear el sistema) . Una vez que expira el periodo de tiempo, la bobina del contactor se desactiva, y el al menos un contacto de potencia se mantiene en una posición de armaduras cerrada mediante un sistema de bloqueo autoblocante, que no consume energía eléctrica. Durante este estado sostenido, los únicos componentes del circuito de control del contactor descritos aquí que consumen potencia son un detector de tensión y un condensador, así como cualquier potencia consumida por un sistema de gestión (por ejemplo, un controlador) . Por consiguiente, aunque al menos algunos contactores conocidos requieren más de 8,0 voltios-amperios (VA) para mantener los contactos de potencia en una posición de armadura cerrada, el circuito de control del contactor descrito aquí puede facilitar mantener los contactos de potencia en una posición de armadura cerrada utilizando menos de 1,0 VA. Además, el circuito de control del contactor descrito aquí integra un controlador, una bobina del contactor, una bobina de bloqueo, y un bloqueo mecánico en el mismo circuito. Por consiguiente, al menos algunos de los componentes en un circuito de control del contactor puede ser combinados en un módulo auxiliar externo que puede ser utilizado para reajustar contactores existentes de modo relativamente rápido y fácil para incluir ventajas de ahorro energético. Como tal, el sistema descrito aquí puede ser implementado dentro de la geometría de un alojamiento de contactor convencional, o alternativamente puede ser implementado añadiendo un módulo auxiliar externo.
Modos de realización ejemplares de sistemas y métodos para controlar un contactor se describen anteriormente en detalle. Los sistemas y métodos no están limitados a los modos de realización específicos descritos, sino que antes bien componentes del sistema y/u operaciones de los métodos pueden ser utilizados independiente y separadamente de otros componentes y/u operaciones descritos aquí. Además, los componentes y/u operaciones descritos pueden estar definidos asimismo en, o utilizados en combinación con, otros sistemas, métodos, y/o dispositivos, y no están limitados a su práctica tan sólo con los sistemas descritos aquí.
El orden de ejecución o realización de las operaciones en los modos de realización de la invención ilustrados y descritos aquí no es esencial, a menos que se especifique de otro modo. Esto es, las operaciones pueden ser realizadas en cualquier orden, a menos que se especifique de otro modo, y los modos de realización de la invención pueden incluir más o menos operaciones de las descritas aquí. Por ejemplo, se contempla que ejecutar o realizar una operación concreta antes, a la vez de, o tras otra operación esté dentro del ámbito de aspectos de la invención.
Aunque características específicas de diversos modos de realización de la invención pueden ser mostradas en algunos dibujos y no en otros, esto es tan sólo por conveniencia. De acuerdo con los principios de la invención, cualquier característica de un dibujo puede ser referenciada y/o reivindicada en combinación con cualquier característica de cualquier otro dibujo.
Esta descripción escrita utiliza ejemplos para describir la invención incluyendo el mejor modo, y permite asimismo que cualquier persona experta la técnica practique la invención, incluyendo la fabricación y uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier método incorporado. El ámbito patentable de la invención está definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se le ocurran a los expertos en la técnica. Tales otros ejemplos pretenden estar dentro del ámbito de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias no sustanciales respecto al lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un circuito de control para un contactor de ahorro energético que incluye al menos un contacto de potencia, comprendiendo dicho circuito de control:
una unidad de alimentación;
un circuito de almacenamiento de energía acoplado eléctricamente con dicha unidad de alimentación;
un primer transductor acoplado eléctricamente con dicha unidad de alimentación y configurado para conmutar el al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada;
un sistema de bloqueo configurado para mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada;
un segundo transductor acoplado eléctricamente con dicha unidad de alimentación y configurado para desacoplar dicho sistema de bloqueo con el fin de causar que al menos un contacto de potencia conmute de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta; y
un controlador configurado para controlar la potencia eléctrica suministrada por dicha fuente de alimentación a dichos transductores primero y segundo para activar selectivamente dichos transductores primero y segundo.
2. Un circuito de control de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un conmutador acoplado eléctricamente entre dicha unidad de alimentación y dicho primer transductor, en el que dicho controlador está acoplado de modo comunicativo con dicho conmutador y configurado para accionar dicho conmutador para controlar la potencia eléctrica suministrada a dicho primer transductor.
3. Un circuito de control de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un conmutador acoplado eléctricamente entre dicho circuito de almacenamiento de energía y dicho segundo transductor, en el que dicho controlador está acoplado de modo comunicativo con dicho conmutador y configurado para accionar dicho conmutador para controlar la potencia eléctrica suministrada a dicho segundo transductor de tal modo que cuando dicho conmutador se cierra, dicho segundo transductor utiliza la energía almacenada en dicho circuito de almacenamiento de energía para desacoplar dicho sistema de bloqueo.
4. Un circuito de control de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho circuito de almacenamiento de energía comprende un condensador configurado para cargarse y descargarse subsiguientemente para suministrar potencia a dicho segundo transductor, y en el que dicho circuito de control está configurado de tal modo que, cuando el contactor de ahorro energético está en un modo de ahorro de energía, dicho controlador es alimentado, dicho condensador recibe una carga de compensación, y dicho primer transductor no está alimentado .
5. Un circuito de control de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un conmutador de prueba que permite que un usuario compruebe selectivamente el funcionamiento de dicho circuito de control.
6. Un circuito de control de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho sistema de bloqueo comprenden un bloqueo mecánico autoblocante configurado para mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada, de tal modo que se evite en la necesidad de alimentar constantemente dicho primer transductor y tal que dicho primer transductor no consuma potencia mientras dicho bloqueo mecánico autoblocante mantiene el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada.
7. Un circuito de control de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, para controlar la potencia eléctrica suministrada a dichos transductores primero y segundo, dicho controlador está configurado para:
comparar una tensión de entrada de una fuente de alimentación con una primera tensión predeterminada;
causar que se suministre potencia eléctrica a dicho primer transductor cuando la tensión de entrada es mayor que la primera tensión predeterminada;
comparar la tensión de entrada de la fuente de alimentación con una segunda tensión predeterminada; y causar que se suministre potencia eléctrica a dicho segundo transductor cuando la tensión de entrada es inferior a la segunda tensión predeterminada.
8. Un controlador para su uso en un circuito de control de un contactor de ahorro energético que incluye una unidad de alimentación, un circuito de almacenamiento de energía acoplado eléctricamente con la unidad de alimentación, un primer transductor configurado para conmutar el al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada, un sistema de bloqueo configurado para mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada, y un segundo transductor configurado para desacoplar el sistema de bloqueo para causar que el al menos un contacto de potencia conmute de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta, configurado dicho controlador para:
comparar una tensión de entrada de una fuente de alimentación con una primera tensión predeterminada;
causar el suministro de potencia eléctrica al primer transductor cuando la tensión de entrada es mayor que la primera tensión predeterminada;
comparar la tensión de entrada de la fuente de alimentación con una segunda tensión predeterminada; y
causar el suministro de potencia eléctrica al segundo transductor desde el circuito de almacenamiento de energía cuando la tensión de entrada es inferior a la segunda tensión predeterminada .
9. Un controlador de acuerdo con la reivindicación 8, en el que para causar que se suministre potencia eléctrica al primer transductor dicho controlador se configura para cerrar un conmutador acoplado eléctricamente entre la fuente de alimentación y el primer transductor.
10. Un controlador de acuerdo con la reivindicación 8, en el que para causar que se suministre potencia eléctrica al segundo transductor dicho controlador está configurado para cerrar un interruptor acoplado eléctricamente entre el circuito de almacenamiento de energía y el segundo transductor, de tal modo que el segundo transductor utiliza la energía almacenada en el circuito de almacenamiento de energía para desacoplar el sistema de bloqueo.
11. Un controlador de acuerdo con la reivindicación 8, en el que para causar que se suministre potencia eléctrica al primer transductor dicho controlador está configurado para causar que se suministre potencia eléctrica a una bobina electromagnética .
12. Un controlador de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho controlador comprende un interfaz de comunicación para facilitar las comunicaciones con al menos un dispositivo remoto.
13. Un controlador de acuerdo con la reivindicación 8, en el que dicho controlador está configurado para causar que se suministre potencia eléctrica al primer transductor durante un tiempo suficiente para conmutar el al menos un contacto de potencia a la posición de armadura cerrada.
14. Un método para controlar el funcionamiento de un contactor de ahorro energético que incluye al menos un contacto de potencia, comprendiendo dicho método:
comparar, utilizando un controlador, una tensión de entrada de una fuente de alimentación con una primera tensión predeterminada;
suministrar, utilizando el controlador, potencia eléctrica a un primer transductor cuando la tensión de entrada es mayor que la primera tensión predeterminada, en el que se suministra potencia eléctrica al primer transductor para conmutar el al menos un contacto de potencia de una posición de armadura abierta a una posición de armadura cerrada;
mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada utilizando un sistema de bloqueo; comparar, utilizando el controlador, la tensión de entrada de la fuente de alimentación con una segunda tensión predeterminada; y
suministrar, utilizando el controlador, potencia eléctrica a un segundo transductor cuando la tensión de entrada es inferior a la segunda tensión predeterminada, en el que se suministra potencia eléctrica al segundo transductor de tal modo que el segundo transductor desacople el sistema de bloqueo para conmutar el al menos un contacto de potencia de la posición de armadura cerrada a la posición de armadura abierta .
15. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que suministrar potencia eléctrica al primer transductor comprende cerrar un conmutador acoplado eléctricamente entre una unidad de alimentación y el primer transductor.
16. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que suministrar potencia eléctrica al segundo transductor comprende cerrar un conmutador acoplado eléctricamente entre un circuito de almacenamiento de energía y el segundo transductor de tal modo que el segundo transductor utiliza la energía almacenada en el circuito de almacenamiento de energía para desacoplar el sistema de bloqueo.
17. Un método de acuerdo con la reivindicación 16, en el que cerrar un conmutador comprende cerrar un conmutador acoplado entre un condensador y el segundo transductor.
18. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada utilizando un sistema de bloqueo comprenden mantener el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada utilizando un bloqueo mecánico autoblocante tal que se evita una necesidad de alimentar constantemente el primer transductor y tal que el primer transductor no consume potencia mientras que el bloqueo mecánico autoblocante mantiene el al menos un contacto de potencia en la posición de armadura cerrada.
19. Un método de acuerdo con la reivindicación 14, en el que suministrar potencia eléctrica al segundo transductor comprende suministrar potencia eléctrica a una bobina electromagnética .
20. Un método de acuerdo con la reivindicación 16, en el que suministrar potencia eléctrica al primer transductor comprende suministrar potencia eléctrica al primer transductor durante un período de tiempo lo suficientemente largo para conmutar el al menos un contacto de potencia a la posición de armadura cerrada.
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