CIRCUITO DE DETECCION DE CORRIENTE RESIDUAL.

Un circuito de detección de corriente residual que comprende medios para detectar un desbalance indicativo de corriente de una corriente residual y proporcionar una salida cuya amplitud corresponda a la magnitud de la corriente residual,

caracterizado por que la salida es aplicada simultáneamente en dos canales donde el primer canal proporciona una primera señal y el segundo canal proporciona una segunda señal la cual es retrasada en tiempo con respecto a la primera señal, la salida de cada canal es aplicada a la etapa del circuido la cual produce una salida sólo cuando la primera y la segunda señales son coincidentes en su entrada

Circuito de detección de corriente residual.

Esta invención se relaciona a un circuito de detección de corriente residual para ser usado, por ejemplo, en un dispositivo de corriente residual (RCD).

El problema más común asociado con los RCDs es la molestia del disparo, y en la mayoría de los casos esto es debido al disparo del RCD en la ausencia de una corriente residual sostenida por encima de un nivel predeterminado. Como se utiliza aquí, el término "corriente residual sostenida" se refiere a cualquier corriente residual la cual continua fluyendo hasta que es interrumpida por una eliminación de potencia, mientras "una corriente no residual sostenida" se refiere a cualquier corriente la cual automáticamente cesa el flujo después de una agitación o impulso inicial. Una corriente residual no sostenida puede fluir a tierra en respuesta a sobretensiones eléctricas, conmutación de cargas reactivas o flujos de corriente momentáneos a tierra los cuales no son atribuibles a una ruptura del aislamiento y por lo tanto no sostenida. Sin embargo, en muchos casos tales corrientes serán percibidas por el RCD como una corriente residual de magnitud y duración suficientes tal que cause que el RCD se caiga.

Por razones de seguridad y protección óptimas, varios RCDs tienen una característica de tiempo/corriente inversa la cual ocasiona que el RCD se caiga rápidamente para una corriente residual de magnitud alta. Sin embargo, esta característica puede predisponer al RCD a caerse automáticamente en respuesta al flujo de corrientes residuales de una magnitud alta pero de corta duración. En el caso de sobretensiones eléctricas, el flujo de corriente resultante a la tierra puede tener una magnitud en la región de amperios, y aunque tales corrientes pueden fluir por solo un periodo de algunos microsegundos, el RCD puede caer inevitablemente, El problema de la molestia del disparo ha sido recientemente agravado por el uso de arrancadores electrónicos en luces fluorescentes donde una corriente de ignición de cientos de amperios con una duración de unos pocos milisegundos puede resultar en el flujo de corrientes de capacitancia relativamente grandes a tierra por un período similar. Los RCDs convencionales tienen una pequeña inmunidad a tales corrientes y son muy probables que molesten al caer.

Los diseñadores de RCD han tratado diversos medios para hacer sus productos inmunes a tales problemas, tal como la adición de un promedio de potencia mecánico y circuitos de retraso de tiempo. Sin embargo, la cantidad del promedio de potencia o retraso de tiempo que pueda ser adicionado a un RCD es limitado debido a un requerimiento para caer dentro de un límite de tiempo especificado para diferentes magnitudes de corrientes de falla. Típicamente, un RCD de tipo general de 30 mA que cumple con el estándar del producto RCD IEC61008 tendrá que caer dentro de 300 mS para una corriente residual de 30 mA y dentro de 40 mS para una corriente residual de 150 mA o mayor. Este tipo de respuesta a corrientes residuales de alta magnitud proporciona la característica de tiempo/corriente inverso. Un promedio de potencia excesivo o retraso de tiempo hará imposible al RCD reunir el requerimiento de 40 mS, así es limitada la efectividad de tales mejoras.

Además, el uso de un circuito electrónico para lograr un retraso de tiempo a menudo resulta en el almacenamiento de carga en componentes reactivos los cuales pueden tener un efecto de estiramiento de la duración de la señal como se ven por el circuito electrónico. En efecto, debido a la gran magnitud de la corriente residual, el efecto de resultante del almacenamiento acumulativo en componentes reactivos ocasionará al RCD percibir un flujo de corriente residual de un periodo sustancialmente más largo que el actual periodo de flujo de corriente residual.

La GB-A-2.318.002 divulga un circuito de detección de corriente residual que comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Es un objeto de la presente invención proporcionar un circuito de detección de corriente residual mejorado para uso, por ejemplo, en un RCD, en el cual estos problemas son superados o sustancialmente reducidos.

En consecuencia, la invención proporciona un circuito de corriente residual que comprende medios para detección un desbalance de corriente indicativo de corriente residual y proporcionando una salida cuya amplitud corresponda a la magnitud de corriente residual, la salida es aplicada simultáneamente a dos canales donde el primer canal proporciona una primera señal y el segundo canal proporciona una segunda señal la cual es el tiempo de retraso con respecto a la primera señal, la salida de cada canal es aplicada a la etapa del circuito el cual produce una salida sólo cuando la primera y la segunda señales son coincidentes en su entrada.

Una realización preferida de la invención proporciona un circuito de corriente residual que comprende medios para detectar un desbalance de corriente indicativa de corriente residual y que proporciona una salida cuya amplitud corresponda a la magnitud de la corriente residual, la salida es aplicada simultáneamente a dos canales donde el primer canal incluye medios para proporcionar una primera señal donde la amplitud de la salida excede un primer nivel, y donde el segundo canal incluye un capacitor el cual adquiere una carga correspondiente a la amplitud de la salida y medios para proporcionar una segunda señal en respuesta al voltaje del capacitor excediendo un segundo nivel, el circuito además incluye medios para proporcionar una señal de salida solo cuando la primera señal es coincidente con la segunda señal.

El primer y el segundo nivel pueden ser los mismos o diferentes. También, de acuerdo al contexto, una señal puede ser proporcionada por cualquier estado distinguible de un dispositivo; por ejemplo, una carga en el nivel de voltaje o la ausencia de un voltaje donde previamente existía uno.

Las realizaciones de la invención serán ahora descritas, a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, donde:

1. La Fig. 1 es un diagrama de un circuito de un arte anterior de un circuito de detección de corriente residual en un RCD; y

2. Las Figs. 2 a 6 son realizaciones de circuitos de detección de corriente residual de acuerdo a la invención.

Una fuga de corriente (residual) de tierra es convencionalmente detectada utilizando un transformador de corriente (CT) rodeando los conductores principales. La corriente residual vista por el CT puede ser una onda completa, o una onda parcial en forma de DC pulsante la cual puede fluir por un corto periodo durante la mitad de los ciclos positivo o negativo del suministro principal AC cuando la potencia es controlada por rectificadores o tiristores, etc. Las corrientes DC pulsantes pueden ser peligrosas como corrientes de onda completas, y aunque éstas puedan fluir por sólo un corto periodo de tiempo durante mitades de ciclo alternativas, sería importante para el circuito RCD detectar tales corrientes residuales. Como una corriente residual de onda completa puede ser considerada ser continua donde una corriente residual pulsante DC puede ser considerada a ser periódico debido a periodo de tiempo relativamente largo de no conducción entre pulsos.

La figura 1 muestra un circuito de detección de corriente residual básico el cual es accionado de un voltaje DC o AC rectificado. De forma convencional, una red eléctrica viva AC y conductores neutrales conectados a una carga pasan a través del transformador de corriente CT y cualquier corriente residual en estos conductores, la cual es indicativa de una corriente de falla de tierra, es detectada por el CT para producir un voltaje de salida en proporción a la magnitud de la corriente residual. Los diodos D1 y D2 restringidos al voltaje de salida del CT a límites positivos y negativos para prevenir al circuito electrónico de ser dañado por una excursión de voltaje excesivo y el resistor R1 y el capacitor C1 filtran las frecuencias altas del voltaje de salida del CT. Después de limitar y filtrar, el voltaje de salida del CT es aplicado a un amplificador A1 cuya ganancia es establecida por el R2 y el R3. La salida del A1 es alimentada a una etapa rectificadora de onda completa FWR para convertir el voltaje AC a un voltaje unipolar. Así, para cualquier corriente residual la salida del FWR es una serie de pulsos de voltaje de polaridad positiva al doble de la frecuencia de las redes eléctricas, por ejemplo 100 Hz en el caso de redes eléctricas de 50 z, y teniendo una amplitud correspondiente a la magnitud de la corriente residual.

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1. Un circuito de detección de corriente residual que comprende medios para detectar un desbalance indicativo de corriente de una corriente residual y proporcionar una salida cuya amplitud corresponda a la magnitud de la corriente residual, caracterizado por que la salida es aplicada simultáneamente en dos canales donde el primer canal proporciona una primera señal y el segundo canal proporciona una segunda señal la cual es retrasada en tiempo con respecto a la primera señal, la salida de cada canal es aplicada a la etapa del circuido la cual produce una salida sólo cuando la primera y la segunda señales son coincidentes en su entrada.

2. Un circuito de detección de corriente residual de acuerdo a la reivindicación 1 que comprende medios para detectar un desbalance indicativo de corriente de una corriente residual y proporciona una salida cuya amplitud corresponda a la magnitud de la corriente residual, la salida es aplicada simultáneamente a dos canales donde el primer canal incluye medios para proporcionar una primera señal donde la amplitud de la salida excede un primer nivel, y donde el segundo nivel incluye un capacitor el cual adquiere una carga correspondiente a la amplitud de la salida y medios para proporcionar una segunda señal en respuesta al voltaje en el capacitor excediendo un segundo nivel, incluyendo el circuito además medios para proporcionar una señal de salida solo cuando la primera señal es coincidente con la segunda señal.

3. Un circuito de detección de corriente residual como se reivindicó en la reivindicación 2, donde la salida de la detección y proporción de medio es un voltaje, donde el primer canal conecta el voltaje de salida a un primer terminal de entrada de un puerto AND, la primera entrada de terminal tiene un primer umbral que define dicho nivel mediante el cual la señal es producida a dicho puerto AND cuando el voltaje de salida es producido en dicho puerto AND cuando el voltaje excede el primer umbral, y donde el segundo canal conecta el voltaje del capacitor a un segundo terminal de entrada de un puerto AND, la segunda entrada terminal tiene un segundo umbral que define dicho segundo nivel donde la segunda señal es producida en dicho puerto AND cuando el voltaje del capacitor excede el segundo umbral, la señal de salida es producida por el puerto AND hasta que coincidan la primera y la segunda señales.

4. Un circuito de detección de corriente residual como se reivindicó en la reivindicación 2, donde la salida de la detección y la proporción de medios es un voltaje, donde el primer canal incluye un primer comparador para comparar el voltaje de salida con un primer voltaje de referencia y proporcionando dicha primera señal como una salida cuando el voltaje de salida exceda el primer voltaje de referencia, y donde el segundo canal incluya un segundo comparador para comparar el voltaje del capacitor con un segundo voltaje de referencia y proporcionando una señal de salida cuando el voltaje del capacitor exceda el segundo voltaje de referencia, dicha segunda señal ya sea constituyéndose por, o ser derivada de, la segunda señal de salida del comparador.

5. Un circuito de detección de corriente residual como se reivindicó en la reivindicación 4, donde el segundo canal además incluye una fuente de corriente el cual se carga hasta un segundo capacitor sobre la ocurrencia de un segundo comparador para comparar el segundo voltaje del capacitor con un tercer voltaje de referencia y proporcionar una señal de salida cuando el segundo voltaje del capacitor exceda el tercer voltaje de referencia.

6. Un circuito de detección de corriente residual como se reivindicó en la reivindicación 5, donde el segundo canal incluye un cuarto comparador para comparar el voltaje del capacitor con un cuarto voltaje de referencia mayor que el segundo voltaje de referencia y proporcionar y proporcionando una señal de referencia cuando el voltaje del capacitor exceda el cuarto voltaje de referencia, donde el segundo canal además incluye una segunda fuente de corriente la cual ayuda a la primera fuente de corriente a cargarse hasta el segundo capacitor sobre la ocurrencia de un cuarto comparador de señal de salida.

7. Un circuito de detección de corriente residual como se reivindicó en la reivindicación 5 o 6, que incluye además medios para ajustar la(s) magnitud(es) de la(s) corriente(s) suministradas por la(s) fuente(s) de corriente.

8. Un circuito de detección de corriente residual como se reivindicó en la reivindicación 5, 6 o 7, donde el tercer comparador de voltaje de salida constituye dicha segunda señal.

9. Un circuito de detección de corriente residual como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, donde los medios para proporcionar la señal de salida sólo cuando la primera señal es coincidente con la segunda señal comprende un dispositivo de conmutación el cual aplica una restricción deshabilitada a la salida del primer comparador excepto durante la ocurrencia de la segunda señal.