CONTACTOR ELÉCTRICO Y PROCEDIMIENTO DE CONTROL DE CIERRE DE CONTACTOR ASOCIADO.

Contactor eléctrico y procedimiento de control de cierre de contactor asociado Antecedentes de la invención La presente descripción se refiere, en general, a contactores eléctricos y, en particular, al control de su acción de cierre. Los contactores para aplicaciones en motores, iluminación y uso general se diseñan habitualmente con uno o más contactos de potencia que cambian de estado activando y desactivando una bobina de excitación. Los contactores pueden configurarse con un único polo o con una pluralidad de polos y pueden incluir contactos que están normalmente abiertos así como normalmente cerrados. En un contactor que emplea contactos normalmente abiertos, la excitación de la bobina provoca el cierre de los contactos. La naturaleza de una aplicación de contactor tiende a dar como resultado decenas de millares o incluso millones de operaciones de cierre y apertura a lo largo de la vida útil del contactor. En este sentido, se presta atención a los atributos mecánicos del contactor que permiten su condición de funcionamiento. En caso de que el contactor se abra y se cierre en un circuito eléctrico excitado, los contactos no sólo experimentan una carga mecánica, sino también una carga eléctrica, que se manifiesta en la formación de un arco eléctrico. Durante el cierre de un contactor normalmente abierto, la dinámica de la acción de cierre tiende a derivar en un rebote de contacto en el punto de cierre, que bajo condiciones de carga puede dar como resultado el trazado y la extinción de múltiples arcos eléctricos, que a su vez tienden a aumentar el grado de desgaste en los contactos y reducir la expectativa de tiempo de vida útil de los contactos. Aunque los contactores actuales pueden mostrarse adecuados para los propósitos para los que se han previsto, persiste en la técnica la necesidad de un contactor eléctrico que ofrezca una reducción en el desgaste de los contactos y un aumento en la vida útil del contactor. El documento WO-A-00/45403 da a conocer un sistema para controlar la fuerza o el movimiento de un accionador electromagnético para conseguir un control de posición continuo. El sistema proporciona, entre otras cosas, levitación magnética y aterrizaje suave de un elemento en movimiento. Se calculan la posición y el flujo y los usan para controlar una excitación de corriente o de voltaje. El documento DE-A-10544207 se dirige a controlar un accionador aplicando una corriente de bobina en respuesta a una corriente y un voltaje en la bobina. La corriente de bobina se controla como una función de la posición y velocidad del accionador. El documento US-A-2002/186915 da a conocer cómo se determinan unas condiciones determinadas de un dispositivo de conmutación de potencia analizando la impedancia de una bobina de accionador. Breve descripción de la invención La presente invención trata de un contactor tal como se define en la reivindicación 1 que tiene un circuito de conducción desmontable, un accionador, una armadura magnética y estator y un controlador, en el que el accionador está en conexión mecánica con el circuito de conducción desmontable, y el estator magnético y la armadura magnética están dispuestos entre sí en conexión por campo de inducción, y con una bobina de excitación que responde a una corriente de bobina que sirve para generar un campo de inducción magnética dirigido a través del estator y la armadura. El controlador tiene un circuito de procesamiento diseñado para controlar la corriente de bobina en respuesta a la corriente y al voltaje en la bobina, de tal modo que la corriente de bobina se controla en respuesta a la posición y velocidad de cierre del circuito de conducción desmontable antes de que el circuito de conducción desmontable se cierre durante a movimiento de estado abierto a cerrado. La presente invención también trata de un procedimiento tal como se define en la reivindicación 11 para controlar la acción de cierre de un contactor del tipo descrito anteriormente. Se calculan los valores iniciales de inductancia y resistencia de la bobina; se calcula una inductancia instantánea de la bobina de contactor; se calcula una posición instantánea de la armadura en relación con el estator en respuesta a la inductancia instantánea calculada de la bobina; se calcula una velocidad instantánea del armazón en relación con el estator, y se calcula una corriente de bobina en respuesta a la velocidad instantánea y posición de la armadura, de tal modo que la velocidad instantánea de la armadura tiende hacia una característica de velocidad objetivo. Breve descripción de los dibujos ES 2 366 189 T3 Con referencia a los dibujos a modo de ejemplo, en los que elementos similares se enumeran de forma similar en las figures adjuntas: La figura 1 representa un contactor a modo de ejemplo en una perspectiva isométrica detallada para su uso de acuerdo con las realizaciones de la invención. La figura 2 representa una vista isométrica parcial de algunos de los componentes ilustrados en la figura 1. La figura 3 representa una perspectiva lateral parcial de algunos de los componentes ilustrados en la figura 2. 2 Las figuras 4A y B representan un diagrama de flujo a modo de ejemplo del proceso para poner en práctica las realizaciones de la invención. Las figuras 5 y 7 representan datos empíricos a modo de ejemplo de un modelo de contactor que funciona en ausencia de las realizaciones de la invención. Las figuras 6 y 8 representan datos empíricos a modo de ejemplo de un modelo de contactor que funciona de acuerdo con las realizaciones de la invención. Descripción de realizaciones de la invención ES 2 366 189 T3 Una realización de la invención presenta un controlador para un contactor eléctrico que controla la corriente dirigida a la bobina de contactor, de tal modo que la velocidad de cierre de la armadura en relación con el estator se mantiene dentro de límites predeterminados antes del cierre, reduciendo por tanto el rebote de contacto en el momento del cierre. Por consiguiente, en caso de que el contactor se conecte a una carga de intensidad, es posible una menor erosión por contacto en el circuito de conducción desmontable del contactor. La figura 1 es un ejemplo de funcionamiento de un contactor 100 que tiene una sección 101 más baja, una sección 102 media y una cubierta 103. Dentro del contactor 100, hay un circuito 105 de conducción desmontable, un accionador 110 en contacto mecánico con el circuito 105 de conducción desmontable, un estator 115 magnético, una armadura 120 magnética, una bobina 125 de excitación y un controlador 130, que pueden apreciarse mejor a la vista de la figura 2. La bobina 125 de excitación responde a una corriente de bobina que proviene de los conductores 135, que sirve para generar un campo de inducción magnética dirigido a través del estator 115 y la armadura 120 a través de un entrehierro 140; esto ubica el estator 115 y la armadura 120 en conexión entre sí por campo de inducción. La armadura 120 y el accionador 110 se acoplan por medio de un puente 145 (se aprecia mejor a la vista de la figura 3), de tal modo que el accionador 110 y la armadura 120 ascienden y descienden juntos cuando la armadura 120 se desplaza bajo la influencia del campo de inducción magnética anteriormente mencionado para aumentar y disminuir el entrehierro 140. El circuito 105 de conducción desmontable incluye un conector 150 de línea, un conector 155 de carga y un brazo 160 de contacto. Un par de contactos 165 en cada extremo del brazo 160 de contacto hace posible crear y romper (abrir y cerrar) el circuito 105 de conducción desmontable repetidamente, si el contactor 100 se encuentra sometido a una carga eléctrica o no. El accionador 110 se acopla mecánicamente al brazo 160 de contacto por medio de los resortes 170 de contacto y el brazo 175 de guía, que se acopla con el brazo 160 de contacto por medio de un pasador 180. Una superficie 185 de captura en el brazo 160 de contacto ofrece un medio de distribución de la fuerza de contacto durante la acción de cierre. Las flechas 215 ilustradas en la figura 3 representan el movimiento relativo de los diferentes componentes del contactor 100 a medida que la armadura 120 desciende. Durante una acción de cierre por medio de una corriente de bobina que proviene del controlador 130, que se discutirá en mayor detalle a continuación, la armadura 120 cierra el entrehierro 140, debido a que la atrae el estator 115 bajo la influencia del campo de inducción magnética anteriormente mencionado, y el accionador 110 y el brazo 160 de contacto se mueven al unísono hacia el conector de línea y los conectores 150, 155 de carga hasta que los pares de contactos 165 se tocan. En el momento del cierre de los contactos 165, el accionador 110 se sobreexcita ligeramente para comprimir los resortes 170 de contacto, proporcionando por tanto una fuerza de contacto... [Seguir leyendo]

un accionador (110) en conexión mecánica con el circuito (105) de conducción desmontable, un estator (115) magnético y una armadura (120) magnética dispuestos en conexión por campo de inducción entre sí y con una bobina (125) de excitación que responde a una corriente de bobina que sirve para generar un campo de inducción magnética dirigido a través del estator (115) y la armadura (120); caracterizado porque el contactor comprende además: un controlador (130) que tiene un circuito (200) de procesamiento diseñado para determinar si la inductancia instantánea de la bobina es menor que un umbral máximo indicativo de si la armadura está próxima a cerrarse y si la inductancia instantánea de la bobina es menor que el umbral máximo: controlar la corriente de bobina en respuesta a la corriente y al voltaje en la bobina (125), de tal modo que la corriente de bobina se controla en respuesta a la posición y velocidad de cierre del circuito (105) de conducción desmontable antes de que el circuito de conducción desmontable se cierre durante un movimiento de apertura a cierre y si la inductancia instantánea de la bobina es igual a o más alta que el umbral máximo: calcular una carga de trabajo de corriente de bobina de tal modo que la corriente de bobina se reduce a una corriente suficiente para mantener el circuito (105) de conducción desmontable cerrado durante un estado estacionario cerrado. 2. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para controlar la corriente de bobina en respuesta al voltaje y a la corriente de bobina e independiente de cualquier sensor auxiliar. 3. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para calcular la posición de la armadura (120) en relación con el estator (115) en respuesta a la corriente y al voltaje en la bobina (125). 4. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 3, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para calcular la velocidad de la armadura (120) en relación con el estator (115) en respuesta a la corriente y al voltaje en la bobina (125). 5. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 4, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para calcular la aceleración de la armadura (120) en relación con el estator (115) en respuesta a la corriente y al voltaje en la bobina (125). 6. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 4, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para comparar la velocidad calculada de la armadura (120) con una característica de velocidad objetivo. 7. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 6, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para ajustar la corriente de bobina en respuesta a la velocidad calculada de la armadura y la característica de velocidad objetivo de la armadura, de tal modo que la velocidad de cierre de la armadura (120) se sitúa más próxima a la característica de velocidad objetivo. 8. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 7, en el que: el circuito (105) de conducción desmontable comprende un par de contactos (165) eléctricos; la corriente de bobina ajustada produce una velocidad de cierre de la armadura (120) en el momento del cierre de los contactos (165) que es menor que la velocidad de cierre que existiría en ausencia de la corriente de bobina ajustada; la velocidad de cierre reducida de la armadura (120) en el momento del cierre de los contactos (165) 8 ES 2 366 189 T3 produce un rebote de contacto que es menor en el momento del cierre, en comparación con lo que sería en ausencia de la corriente de bobina ajustada. 9. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para calcular la resistencia de la bobina y la inductancia de la bobina en respuesta al voltaje y a la corriente de bobina. 10. Un contactor de acuerdo con la reivindicación 9, en el que: el circuito (200) de procesamiento se diseña, además, para calcular la posición de la armadura (120) en relación con el estator (115) en respuesta a la inductancia de la bobina calculada. 11. Un procedimiento para controlar la acción de cierre del contactor de reivindicación 1, en el que el procedimiento comprende: calcular los valores de inductancia y resistencia iniciales de la bobina; calcular una inductancia instantánea de la bobina del contactor (100); caracterizado porque el procedimiento comprende además: determinar si la inductancia instantánea de la bobina es menor que un umbral máximo indicativo de si la armadura está próxima a cerrarse y si la inductancia instantánea de la bobina es menor que el umbral máximo: calcular una posición instantánea de la armadura (120) en relación con el estator (115) en respuesta a la inductancia instantánea calculada de la bobina; calcular una velocidad instantánea de la bobina (120) en relación con el estator (115); calcular una corriente de bobina en respuesta a la velocidad instantánea y posición de la armadura (120), de tal modo que la velocidad instantánea de la armadura (120) tiende hacia la característica de velocidad objetivo, y si la inductancia instantánea de la bobina es igual a o más alta que el umbral máximo: calcular una carga de trabajo de corriente de bobina de tal modo que la corriente de bobina se reduce a una corriente suficiente para mantener el circuito (105) de conducción desmontable cerrado durante un estado estacionario cerrado. 12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que calcular una corriente de bobina comprende: calcular una corriente de bobina que se ajusta de un primer valor a un segundo valor más bajo, dando el segundo valor como resultado un rebote de contacto en el circuito (105) de conducción desmontable durante un movimiento de apertura a cierre menor de lo que se produciría con el primer valor. 13. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que calcular una inductancia instantánea de la bobina comprende: muestrear un voltaje y corriente de bobina instantáneos; calcular un voltaje inductivo instantáneo en respuesta a la caída de voltaje de bobina instantáneo y el voltaje resistivo instantáneo a través de la bobina (125); y calcular una inductancia instantánea de la bobina en respuesta a una integración de un muestreo del voltaje inductivo instantáneo. 14. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además: calcular una resistencia inicial de la bobina y una inductancia de la bobina inicial del contactor (100). 15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, que comprende además: muestrear un voltaje y corriente de bobina instantáneos y calcular una carga de trabajo de la corriente de bobina en respuesta a la resistencia inicial de la bobina y la inductancia de la bobina inicial que indican un contactor abierto (100) en ausencia de anomalía en la bobina. 9 ES 2 366 189 T3 ES 2 366 189 T3 11 ES 2 366 189 T3 12 ES 2 366 189 T3 13 ES 2 366 189 T3 14 ES 2 366 189 T3 ES 2 366 189 T3 16 ES 2 366 189 T3 17