Circuito de control de un actuador electromagnético para un interruptor en vacío.

Circuito actuador magnético para la conexión o la desconexión de un aparellaje de alta tensión por botella de vacío, comprendiendo el circuito actuador al menos un imán permanente y al menos una bobina

(3) montada en serie con un conmutador (4) a transistor que recibe en un borne de control una primera señal de control que pone al conmutador a transistor en un estado conductor o en un estado bloqueado, caracterizado porque comprende un primer conmutador electromecánico (EM1) montado en serie con el conmutador a transistor y controlado por una segunda señal de control que pone al primer conmutador electromecánico en un estado conductor o un estado bloqueado, encontrándose el primer conmutador electromecánico y el conmutador a transistor, por defecto, en un estado bloqueado antes de cualquier conexión o cualquier desconexión del aparellaje de alta tensión por botella de vacío, la segunda señal de control:

a) poniendo al conmutador electromecánico en un estado conductor en un instante que precede a la aplicación de la primera señal de control que pone al conmutador a transistor en un estado conductor; y

b) restableciendo el conmutador electromecánico a un estado bloqueado en cuanto se devuelve al conmutador a transistor al estado bloqueado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/052949.

Solicitante: Schneider Electric Energy France.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 35, rue Josef Monier 92500 Rueil-Malmaison FRANCIA.

Inventor/es: BONJEAN, MARC.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > IMANES; INDUCTANCIAS; TRANSFORMADORES; EMPLEO DE... > Imanes (imanes superconductores H01F 6/00) > H01F7/18 (Circuitos dispuestos para obtener las características de funcionamiento deseadas, p. ej. para un funcionamiento lento, para excitación sucesiva de arrollamientos, para excitación a gran velocidad de los arrollamientos)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Detalles de los dispositivos de conmutación no cubiertos... > H01H9/54 (Circuitos no adaptados a una aplicación particular del dispositivo de conmutación, no previstos en otro lugar)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Interruptores para alta tensión o fuertes corrientes... > H01H33/38 (utilizando un electroimán)

PDF original: ES-2526250_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Circuito de control de un actuador electromagnético para un interruptor en vacio Campo técnico v técnica anterior

La presente invención se refiere a un circuito actuador magnético de aparellaje de alta tensión que contiene al menos un imán permanente y, de manera más particular, un circuito actuador magnético de aparatos de alta tensión por botella de vacío, como se describe en el documento DE-A-19979572.

Se utiliza un actuador magnético de aparatos de alta tensión para la conexión o la desconexión de un aparato de alta tensión. La conexión del aparato de alta tensión se realiza mediante el cierre del actuador y la desconexión mediante la apertura del actuador.

Un actuador magnético comprende, por lo general, una bobina de cierre utilizada durante el cierre y una bobina de apertura utilizada durante la apertura.

Las bobinas de cierre y de apertura de los actuadores magnéticos presentan un aislamiento galvánico. A pesar de este aislamiento, perdura, entre estas bobinas, un acoplamiento magnético residual que hace que la presencia de una tensión en una bobina genere una tensión en la otra bobina. De este modo, durante el cierre de un actuador magnético, la tensión aplicada en la bobina de cierre del actuador genera una tensión en la bobina de apertura debido al acoplamiento residual entre las bobinas. En el caso de que una apertura siga rápidamente al cierre (caso, por ejemplo, del cierre sobre un cortocircuito) la tensión generada en la bobina de apertura se opone entonces a la tensión de la señal de cierre aumentando de este modo la corriente de apertura y/o el retardo de apertura.

Para los actuadores magnéticos provistos de conmutadores electromecánicos, la duración de corte de los conmutadores (duración del incremento de la corriente en la bobina, de desplazamiento de los contactos incluyendo ahí la duración del arco eléctrico) se vuelve entonces excesiva. Es la razón por la que los conmutadores a transistor han sustituido a los conmutadores electromecánicos, permitiendo los conmutadores a transistor interrumpir muy rápidamente la corriente. Sin embargo, el inconveniente principal de los conmutadores a transistor reside en la forma de avería más frecuente de estos componentes, esto es su cortocircuito. El cortocircuito de los conmutadores a transistor se puede producir en múltiples circunstancias, a saber, por ejemplo:

- una avalancha térmica de una parte del circuito de control;

- una sobretensión de origen interno, por ejemplo durante el accionamiento del aparato, o de origen externo, por ejemplo en el caso de un rayo;

- un envejecimiento prematuro;

- un nivel de perturbaciones electromagnéticas más allá de los valores especificados;

- un mal cableado en el mando y control.

La figura 1 representa, a título de ejemplo, un circuito actuador magnético a transistores por botella de vacío con bobina de cierre de la técnica anterior.

El circuito actuador comprende un circuito de alimentación A formado, por ejemplo, por un cargador 1 y un condensador 2 montado en paralelo con el cargador 1, una bobina 3, un conmutador 4 a transistor, un circuito 5 de control del conmutador 4 a transistor y un imán permanente (no representado en la figura). El imán permanente permite bloquear el núcleo del actuador en la posición que corresponde al estado cerrado de las botellas de vacío en ausencia de corriente en la o las bobinas del actuador. La bobina 3 y el conmutador 4 a transistor se montan en serie y forman, entre unos bornes P1 y P2, un conjunto montado en paralelo con el circuito de alimentación A. El conmutador 4 a transistor es, por ejemplo, un transistor que recibe en su base la señal de control de conmutación proporcionada por el circuito 5. El aparato controlado al cierre por el circuito actuador se conecta entre los bornes P1 y P2 (este dispositivo no se representa en la figura). Para un circuito actuador de ese tipo, sea cual sea la señal de control aplicada en la base del transistor, el cortocircuito accidental del transistor provoca el paso de una corriente permanente en la bobina 3, dicha corriente induce una fuerza de algunos cientos a algunos miles de néwtones. Esta fuerza provoca un desplazamiento de los contactos de la botella de vacío de unos milímetros. Este desplazamiento, aunque parcial en el caso de que no haya contacto físico, no es aceptable. La invención prevé unos medios capaces de suprimir este inconveniente.

Exposición de la invención

En efecto, la invención se refiere a un circuito actuador magnético de aparellaje de alta tensión por botella de vacío que comprende al menos un imán permanente y al menos una bobina montada en serie con un conmutador a transistor que recibe en un borne de control una primera señal de control que pone al conmutador a transistor en un estado conductor o en un estado bloqueado, caracterizado porque comprende un primer conmutador electromecánico montado en serie con el conmutador a transistor y la bobina, recibiendo el primer conmutador electromecánico en un borne de control una segunda señal de control que pone al primer conmutador electromecánico en un estado conductor o un estado bloqueado, encontrándose el primer conmutador electromecánico y el conmutador a transistor, por defecto, en un estado bloqueado de tal modo que la segunda

señal de control:

a) pone al conmutador electromecánico en un estado conductor en un Instante que precede a la aplicación de la primera señal de control que coloca al conmutador a transistor en un estado conductor; y

b) restablece conmutador electromecánico a un estado bloqueado en cuanto se devuelve al conmutador a transistor al estado bloqueado.

Según una característica adicional de la invención, un segundo conmutador electromecánico está mecánicamente conetado al primer conmutador electromecánico de tal modo que es el mismo control el que controla al primer conmutador electromecánico y al segundo conmutador electromecánico, teniendo el segundo conmutador electromecánico un primer borne conectado a una tensión de detección y un segundo borne conectado a un circuito de detección de tensión.

Según otra característica adicional más de la invención:

- un tercer conmutador electromecánico está montado en señe entre un primer borne de salida de un circuito conmutador que proporciona la primera señal de control y el borne de control del conmutador a transistor; y

- un conmutador electromecánico que pertenece a un circuito de enclavamiento o de disparo que controla el circuito de control se conecta mecánicamente al tercer conmutador electromecánico, de tal modo que la misma señal de control controla el tercer conmutador electromecánico y el conmutador electromecánico que pertenece al circuito de disparo.

Según también otra característica adicional de la invención, se coloca un circuito de conformación de señal en serie entre el tercer conmutador electromecánico y la entrada de control del conmutador a transistor con el fin de prolongar la duración de la señal de control que se aplica en la entrada de control del conmutador a transistor.

Según otra característica adicional de la invención:

un cuarto conmutador electromecánico está montado en serie entre un segundo borne de salida de un circuito de control que proporciona la segunda señal de control y el borne de control del primer conmutador electromecánico; y

- un conmutador electromecánico que pertenece a un circuito de disparo que controla el circuito de control se

conecta mecánicamente al cuarto conmutador electromecánico, de tal modo que la misma señal de control

controla al cuarto conmutador electromecánico y al conmutador electromecánico que pertenece al circuito de

disparo.

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Reivindicaciones:

1. Circuito actuador magnético para la conexión o la desconexión de un aparellaje de alta tensión por botella de vacío, comprendiendo el circuito actuador al menos un Imán permanente y al menos una bobina (3) montada en serle con un conmutador (4) a transistor que recibe en un borne de control una primera señal de control que pone al conmutador a transistor en un estado conductor o en un estado bloqueado, caracterizado porque comprende un primer conmutador electromecánico (EM1) montado en señe con el conmutador a transistor y controlado por una segunda señal de control que pone al primer conmutador electromecánico en un estado conductor o un estado bloqueado, encontrándose el primer conmutador electromecánico y el conmutador a transistor, por defecto, en un estado bloqueado antes de cualquier conexión o cualquier desconexión del aparellaje de alta tensión por botella de vacío, la segunda señal de control:

a) poniendo al conmutador electromecánico en un estado conductor en un instante que precede a la aplicación de la primera señal de control que pone al conmutador a transistor en un estado conductor; y

b) restableciendo el conmutador electromecánico a un estado bloqueado en cuanto se devuelve al conmutador a transistor al estado bloqueado.

2. Circuito actuador según la reivindicación 1, en el que un segundo conmutador electromecánico (EMd) está mecánicamente conectado al primer conmutador electromecánico (EM1), de tal modo que es el mismo control el que controla el primer conmutador electromecánico (EM1) y el segundo conmutador electromecánico (EMd), teniendo el segundo conmutador electromecánico un primer borne conectado a una tensión de detección (V-i) y un segundo borne conectado a un circuito de detección de tensión.

3. Circuito actuador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que:

- un tercer conmutador electromecánico (EMa) está montado en serie entre un primer borne de salida de un circuito conmutador (5) que proporciona la primera señal de control y el borne de control del conmutador (4) a transistor; y

- un conmutador electromecánico (EMb) que pertenece a un circuito (EMb, 7, Vref) de disparo que controla el circuito (5) de control está mecánicamente conectado al tercer conmutador electromecánico (EMa), de tal modo que la misma señal de control controla el tercer conmutador electromecánico y el conmutador electromecánico (EMb) que pertenece al circuito de disparo.

4. Circuito actuador según la reivindicación 3, en el que un circuito (6) de conformación de señal está colocado en señe entre el tercer conmutador electromecánico y la entrada de control del conmutador a transistor con el fin de prolongar la duración de la señal de control que se aplica en la entrada de control del conmutador a transistor.

5. Circuito actuador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que:

- un cuarto conmutador electromecánico (EMc) está montado en serie entre un segundo borne de salida de un circuito (5) de control que proporciona la segunda señal de control y el borne de control del primer conmutador electromecánico (EM1); y

- un conmutador electromecánico (EMb) que pertenece a un circuito (EMb, 7, Vref) de disparo que controla el circuito (5) de control está mecánicamente conectado al cuarto conmutador electromecánico (EMc), de tal modo que la misma señal de control controla el cuarto conmutador electromecánico (EMc) y el conmutador electromecánico (EMb) que pertenece al circuito de disparo.

6. Circuito actuador según la reivindicación 5, en el que un circuito (6) de conformación de señal está colocado en serie entre el cuarto conmutador electromecánico y la entrada de control del primer conmutador electromecánico con el fin de prolongar la duración de la señal de control que se aplica en la entrada de control del primer conmutador electromecánico.

7. Circuito actuador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que un componente (3) montado en paralelo con la bobina (3) disipa la energía liberada durante las conmutaciones del circuito actuador magnético limitando las sobretensiones en los bornes de la bobina.

8. Circuito actuador según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende dos bobinas diferentes de las cuales una primera bobina (9) es utilizada para una conexión de un aparato de alta tensión y una segunda bobina (1) es utilizada para una desconexión del aparato de alta tensión.

9. Circuito actuador según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la bobina (2) es utilizada para una conexión o para una desconexión de un aparato de media y/o alta tensión.