DETECTOR DE TENSIÓN.

Detector de tensión.

El detector de tensión de la invención,

es del tipo de los utilizados para comprobar la presencia o ausencia de tensión de servicio en instalaciones eléctricas con tensión alterna entre 1 kV y 756 kV a.c. y frecuencias de 50 Hz y/o 60 Hz, así como para verificar que la instalación está preparada para ser puesta a tierra, y se particulariza porque está constituido a partir de dos circuitos, relacionados entre sí mediante un enlace óptico, un circuito de adquisición y un circuito de acondicionamiento.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201030692.

Solicitante: SOFAMEL, S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: RUEDA BURGUEROS,EDUARD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01R15/14 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01R MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES MAGNETICAS (indicación de la sintonización de circuitos resonantes H03J 3/12). › G01R 15/00 Detalles de dispositivos para proceder a las medidas de tipos previstos en los grupos G01R 17/00 - G01R 29/00, G01R 33/00 - G01R 33/26 o G01R 35/00. › Adaptaciones que suministran un aislamiento en tensión o en corriente, p. ej. adaptaciones para las redes de alta tensión o de corriente elevada.
  • G01R15/22 G01R 15/00 […] › que utilizan dispositivos emisores de luz, p. ej. LED, optoacopladores.
  • G01R19/155 G01R […] › G01R 19/00 Disposiciones para proceder a las medidas de corrientes o tensión o para indicar su existencia o el signo (G01R 5/00 tiene prioridad; para la medida de corrientes o tensiones bioeléctricas A61B 5/04). › Indicación de la existencia de una tensión.
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DETECTOR DE TENSIÓN.

Fragmento de la descripción:

Detector de tensión.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un circuito que ha sido especialmente concebido para la detección de tensión, con o sin alimentación incorporada, aplicable a instalaciones eléctricas con tensión alterna entre 1 kV y 756 kV a.c. y frecuencias de 50 Hz y/o 60 Hz.

El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo capaz de comprobar la presencia o ausencia de tensión de servicio, así como verificar que la instalación está preparada para ser puesta a tierra.

Antecedentes de la invención

Como es sabido, en el ámbito de aplicación de la invención, el sector relativo a la generación, transformación y distribución de energía en media y alta tensión, es necesario asegurar la presencia o ausencia de tensión con indicación segura, es decir, sin ambigüedad, con el fin de poder operar sobre las líneas o elementos sin riesgo para los operarios.

La necesidad se plantea desde el momento que se quiere realizar un detector de tensión con indicación segura, en entornos con fuertes perturbaciones electromagnéticas, como por ejemplo en el caso de subestaciones eléctricas. Consecuentemente, la finalidad es detectar la ausencia o presencia de tensión para poder realizar trabajos en o sin tensión en centros de transformación y líneas aéreas con mas de 1 kV a.c.

En este sentido, en el mercado existen actualmente detectores de tipo capacitivo, es decir cuyo funcionamiento está basado en la corriente que pasa a tierra a través de un conductor, cuya tecnología se puede separar en dos grupos según su adquisición:

- Por captación de campo mediante antenas: El sistema de captación se basa en que al circular corriente por un hilo se crea una emisión de campo electromagnético y el detector capta este campo. El problema de este sistema es que existe un problema de indicación no segura. De forma más concreta, al acercar el detector a una fuente de tensión energizada, no es capaz de distinguir por donde le viene el campo y éste puede indicar presencia de tensión en un potencial de tierra o en una línea que esté desconectada tan sólo por proximidad a una fuente energizante. Así pues, en este tipo de sistemas la adquisición se hace por proximidad al campo.

- Por captación del campo mediante circuitos de medición eléctrica sin separación galvánica: El sistema de captación se basa en transformar el campo electromagnético a tensión. Su funcionamiento consiste en circuitos que miden la diferencia de potencial entre fuente de tensión y tierra. Este sistema resulta mejor que el anteriormente descrito, pero tiene el problema en que solo se diferencia el nivel de umbral (sistema todo-nada), provocando indicaciones no seguras en ciertas configuraciones, como por ejemplo configuraciones en "T", y cerca de botellas.

Otro problema común a este tipo de sistemas se produce en detecciones cuando existen fuertes perturbaciones electromagnéticas, existiendo riesgo de rotura del dispositivo al tener en la misma placa la alta y la baja tensión.

Descripción de la invención

El detector de tensión que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta en cada uno de los aspectos comentados, aunando las características óptimas de ambos sistemas de medida, proporcionando un medio de detección de tensión con indicación segura.

Para ello, el dispositivo que se preconiza lleva a cabo la medición por campo eléctrico, con la particularidad de que el enlace de la adquisición con el sistema de procesado-presentación es óptico, realizando así una separación galvánica entre los circuitos.

De forma más concreta, el dispositivo de la invención está constituido a partir de dos circuitos, relacionados entre sí mediante un enlace óptico.

Estos se materializan en un circuito de adquisición y un circuito de acondicionamiento, de manera que a partir de los mismos y en base a un sistema optoacoplado para la medición de la alta tensión que se transforma a pulsos de luz.

En el circuito de adquisición, se define un rectificador de media onda, al que están asociadas una serie de resistencias y un condensador, para establecer la constante de tiempo tau, contando con dos puntos de test, contando con una pareja de tubos de descarga de gas los cuales, una vez llegada a la tensión de ruptura del primero se provoca un pulso sobre el segundo, de manera que éste un instante después cortocircuitará a masa, impulso con el que se polariza un diodo led, que constituye el medio de enlace óptico con el circuito de acondicionamiento.

Por su parte, el circuito de acondicionamiento está constituido a partir de un fototransistor sintonizado para la longitud de onda del diodo del circuito de adquisición, transformando los impulsos de luz visible o infrarroja a pulsos eléctricos, que a través de un circuito de acondicionamiento de niveles llegan a un microcontrolador encargado de medir dichos niveles de tensión, habiéndose previsto la inclusión de un módulo de regulación de consumo en orden a minimizar el mismo, circuito que se complementa con un estabilizador de tensión.

Mediante el dispositivo descrito se consigue discriminar el nivel de tensión que hay en el circuito de adquisición y sin conexión eléctrica, es decir, separación galvánica. Con esta estructuración se consigue obtener un indicador seguro con un fuerte rechazo a posibles perturbaciones eléctrico-magnéticas.

Adicionalmente, cabe destacar el hecho de que al tener separados la adquisición del procesado-indicación, estando éstos conectados mediante fibra óptica, se podrían hacer enlaces de considerable longitud con repetidores, dejando el circuito de adquisición en el punto a medir y obtener la indicación fuera de campos electromagnéticos, preservando a 1 operario también de éstos.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra un diagrama general de bloques de los circuitos principales que participan en un detector de tensión realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La figura 2.- Muestra un esquema eléctrico del circuito de adquisición.

La figura 3.- Muestra un esquema eléctrico del circuito de acondicionamiento.

Realización preferente de la invención

A la vista de las figuras reseñadas, y en especial de la figura 1, puede observarse como el detector de tensión de la invención está constituido a partir de dos circuitos electrónicos, un circuito de adquisición (1), y un circuito de acondicionamiento (2), entre los que se establece un enlace óptico (3).

Tal y como se puede observar en la figura 2, el circuito de adquisición contiene un primer punto de test (5) encargado de conectarse al punto o línea de alta tensión, conjunto tras el que se establecen una pareja de diodos (6-6') en funciones de rectificadores de media onda encargados de marcar la constante de tiempo tau conjuntamente con un condensador (7). Paralelamente a dicho condensador (7) se establece una resistencia (8) en serie con una resistencia variable (9), de manera que al aumentar el valor de la resistencia variable (9) se aumentará tau, y se tardará menos en cargar el condensador (7), generándose más impulsos de luz a través de un diodo led (10) en funciones de emisor para una misma tensión de entrada, mientras que por el contrario, si se disminuye el valor de la resistencia variable (9) se disminuye tau, y el condensador (2) tardará más en cargar, provocando menos pulsos para la misma tensión de entrada.

Entre el citado diodo led (10) y la resistencia variable (9) se establecen dos tubos de descarga de gas (11-12), uno de los cuales se conecta al segundo punto de test (13), en funciones de masa flotante, encargada de conectarse a la jaula de Faraday, de manera que una vez se llegue a la tensión de ruptura del tubo de descarga de gas (11), éste se cortocircuitará provocando un pulso sobre el segundo tubo de descarga de gas (12), el cual un instante después cortocircuitará a masa. Con dicho impulso se polarizará el diodo led...

 


Reivindicaciones:

1. Detector de tensión, del tipo de los utilizados para comprobar la presencia o ausencia de tensión de servicio en instalaciones eléctricas con tensión alterna entre 1 kV y 756 kV a.c. y frecuencias de 50 Hz y/o 60 Hz, así como para verificar que la instalación está preparada para ser puesta a tierra, caracterizado porque está constituido a partir de dos circuitos, relacionados entre sí mediante un enlace óptico, un circuito de adquisición y un circuito de acondicionamiento, habiéndose previsto que en el circuito de adquisición, se define un rectificador de media onda, al que están asociadas una serie de resistencias y un condensador, para establecer la constante de tiempo tau, contando con dos puntos de test, una pareja de tubos de descarga de gas dimensionados de manera que una vez llegada a la tensión de ruptura del primero se provoque un pulso sobre el segundo, de modo que éste un instante después cortocircuite a masa, impulso con el que se polariza un diodo led, que constituye el medio de enlace óptico con el circuito de acondicionamiento, mientras que el circuito de acondicionamiento está constituido a partir de un fototransistor sintonizado para la longitud de onda del diodo del circuito de adquisición, incluyendo medios para la transformación de los impulsos de luz visible o infrarroja a pulsos eléctricos, que a través de un circuito de acondicionamiento de niveles son conducidos a un microcontrolador encargado de obtener de forma segura los niveles de tensión, circuito que se complementa con un módulo de regulación de consumo y un estabilizador de tensión.

2. Detector de tensión, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el circuito de adquisición se comunica con el circuito de acondicionamiento mediante fibra óptica.


 

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