DISPOSITIVO DE CORRIENTE RESIDUAL.

Esta invención se refiere a dispositivos de corriente residual. 2. TÉCNICA ANTERIOR Los dispositivos de corriente residual (RCD, residual current device) detectan corrientes de fallo a tierra, que se conocen asimismo como corrientes residuales. El principio de funcionamiento de los RCD se conoce muy bien. Los RCD pueden agruparse en dos categorías generales: los de tipo independiente de la tensión (VI, voltage independent) y los de tipo dependiente de la tensión (VD, voltage dependent). Los de tipo VI utilizan la corriente residual detectada, como la fuente de energía que les hace funcionar. Los de tipo VD utilizan el suministro de la red, como la fuente de energía que les hace funcionar. Los de tipo VI se denominan habitualmente de tipo electromecánico, y los RCD VD se denominan usualmente de tipo electrónico. Los RCD pueden dividirse asimismo en otras dos categorías: aquellos que se bloquean mecánica o magnéticamente (ML, magnetically latched) para posibilitar que se cierren y se mantengan cerrados (estos incluyen los de tipo VD y VI), y aquellos que se bloquean eléctricamente (EL, electrically latched) y que necesitan el suministro de la red para posibilitar que se cierren y permanezcan cerrados. Lo de tipo EL pueden subdividirse además entre los que se abren automáticamente en respuesta a pérdidas de suministro y permanecen abiertos al restablecimiento del suministro (por comodidad, denominados en este caso ELRO (electrically latched remains open, bloqueado eléctricamente permanece abierto)), y los que se abren automáticamente en respuesta a la pérdida de suministro pero vuelven a cerrarse automáticamente al restablecimiento del suministro (por comodidad, denominados en este caso ELAR (electrically latched auto recloses, bloqueados eléctricamente vuelven a cerrarse automáticamente)) Estos cuatro tipos de RCD se resumen como sigue VIML (voltage independent mechanically latching) bloqueo mecánico independiente de la tensión VDML (voltage dependent mechanically latching) bloqueo mecánico dependiente de la tensión VD-ELRO (voltage dependent electrically latching - remains open) bloqueo eléctrico dependiente de la tensión-permanece abierto VD-ELAR (voltage dependent electrically latching - auto recloses) bloqueo eléctrico dependiente de la tensión vuelve a cerrarse automáticamente. Todos estos RCD tienen ventajas y desventajas que los usuarios pueden tomar en consideración cuando seleccionan un RCD para una aplicación concreta. Por ejemplo, el de tipo VI puede funcionar hasta virtualmente cero voltios, pero puede ser inhabilitado bajo una condición de doble fallo de neutro a tierra. El VDLM utiliza circuitería electrónica para proporcionar un funcionamiento mejorado, tal como la detección de corrientes de fallo de DC intermitente, pero puede ser inhabitado en el caso de pérdidas de suministro neutro cuando se utiliza en un suministro monofásico. Debe observarse que los riesgos involucrados en los dos casos anteriores se consideran generalmente muy bajos, y no han impedido el uso extensivo de dichos RCD en todo el mundo. El ELRO utiliza, asimismo, circuitería electrónica para proporcionar un rendimiento mejorado, y puede proteger los motores para impedir que se quemen bajo condiciones de baja tensión de suministro, auto-desconectándose bajo estas condiciones. Sin embargo, los dispositivos ELRO tienen que volver a cerrarse manualmente al restablecimiento del suministro, lo que puede ser un inconveniente. El ELAR utiliza circuitería electrónica para proporcionar un funcionamiento mejorado, y puede proteger los motores impidiendo que se quemen bajo condiciones de baja tensión de suministro, auto-desconectándose bajo estas condiciones, y asimismo se vuelve a cerrar al restablecimiento del suministro. A partir de lo anterior, el ELAR parecería ser el RCD ideal. Desgraciadamente, hasta la fecha, la necesidad de habilitar dichos RCD para que se abran automáticamente a la pérdida de suministro y vuelvan a cerrarse automáticamente al restablecimiento del suministro, ha requerido componentes y circuitería electrónica muy 2   sofisticados y aparatosos para proporcionar esta funcionalidad. Estos problemas se ven seriamente agravados por el requisito adicional para estos RCD, de permanecer abiertos después de abrirse en respuesta a una corriente residual, incluso si el suministro de la red es retirado temporalmente y restablecido después de dicha apertura. La figura 1 es un ejemplo de un simple RCD ELAR. En la figura 1, un suministro de la red de AC es alimentado a una carga L a través de dos contactos SW1 de un relé RLA, pasando los conductores activo y neutro L, N a través de un transformador de corriente CT (current transformer), de camino hacia la carga. La salida del CT es alimentada a un circuito integrado (IC, integrated circuit) RCD 10. La función del CT y el IC 10 es detectar un desequilibrio de corriente en el suministro de AC a la carga, indicativo de una corriente residual y, cuando se detecta dicho desequilibrio, proporcionar una tensión de salida elevada en la línea 12, suficiente para conectar un rectificador controlado de silicio SCR1. La construcción y el funcionamiento de dichos componentes son bien conocidos. El IC 10 puede ser del tipo WA050, suministrado por Western Automation Research & Development, y descrito en la patente de EE. UU. número 7068047. El RCD es alimentado desde la red a través de un rectificador de puente X1. El IC 10 es suministrado con corriente a través de la resistencia R2. Un solenoide SOL, un condensador C1 y el relé RLA están conectados en paralelo al rectificador de puente X1 a través de una resistencia R1. El SCR1, que normalmente se mantiene en un estado de no conducción mediante una baja tensión en la línea 12 desde el IC 10, está conectado en serie con el solenoide SOL. Los contactos SW1 del relé están normalmente abiertos. En la figura 2 se muestra un ejemplo de un relé RLA adecuado. El RLA comprende un carrete 14 con una bobina (no mostrada) enrollada en torno al mismo. Una pieza 16 de polo ferromagnético se extiende a través del carrete, estando situada la parte superior de la pieza de polo debajo de un elemento ferromagnético 18 fijado en el interior de un portacontactos móvil 20. El portacontactos 20 y los contactos móviles 22 están forzados mediante un resorte 26 hacia una posición abierta alejada de los contactos fijos 24, de manera que existe una separación de aire sustancial entre la pieza de polo 16 y el elemento ferromagnético 18. La bobina tiene un número de vueltas relativamente grande en su bobinado, con objeto de maximizar los amperiosvuelta que proporcionan energía electromagnética. Antes de la aplicación de energía al RCD, el relé RLA es desexcitado y sus contactos 22, 24 son abiertos, de manera que el suministro de la red es desconectado de la carga L (los contactos móvil y fijo 22, 24 constituyen los contactos SW1 de la figura 1). Cuando se aplica energía al RCD, inicialmente la corriente a través de R1 fluirá principalmente a C1 para cargarlo. Cuando C1 adquiere carga, se desviará más corriente R1 a la bobina del RLA para establecer un campo electromagnético que se concentrará en la pieza de polo 16 y, de ese modo, proporcionará una fuerza de atracción sobre el elemento ferromagnético 18. A cierto umbral de amperios-vuelta conocido como los amperios-vuelta de cierre, la fuerza de empuje del resorte 26 será superada por la atracción magnética entre la pieza de polo 16 y el elemento ferromagnético 18, y el portacontactos 20 se desplazará automáticamente hacia la pieza de polo 16, con el resultado de que los contactos SW1 se cerrarán y, de ese modo, proporcionarán energía a la carga. A continuación, C1 mantendrá con corriente la bobina del RLA durante las depresiones de baja tensión del suministro de red rectificado. Un diodo Zener ZD1 fija la tensión en el condensador C1 a un nivel seguro para el condensador y la bobina del relé. En el caso de una reducción suficiente en el nivel de tensión de la red de alimentación, la corriente a través de la bobina del RLA será insuficiente para mantener el portacontactos 20 en la posición cerrada, y el portacontactos y los contactos SW1 volverán automáticamente a la posición abierta. Si, a continuación, la tensión de la red se incrementa hasta un nivel lo suficientemente elevado como para alcanzar o superar los amperios-vuelta de cierre, el relé RLA volverá a ser excitado y sus contactos SW1 se volverán a cerrar automáticamente como antes. La bobina del RLA tendrá un número de vueltas relativamente grande para permitir que alcance el número de amperios-vuelta necesario para provocar el cierre automático de los contactos SW1. Esto tiene como resultado que la bobina del RLA tiene una impedancia relativamente elevada, habitualmente de unos pocos cientos de ohmios. Por contraste, el solenoide SOL tendrá... [Seguir leyendo]

un circuito (10) para detectar un desequilibrio de corriente en un suministro de AC (L, N) a una carga (L), indicativo de una corriente residual, y proporcionar una salida correspondiente, un relé (RLA) con contactos (SW1) en el suministro de AC a la carga, los contactos del relé cerrándose automáticamente cuando pasa a través del relé una corriente mayor que una corriente de cierre predeterminada, y manteniéndose cerrados con el paso a través del relé de una corriente de mantenimiento menor que la corriente de cierre, los contactos del relé abriéndose automáticamente si la corriente a través del relé cae por debajo de la corriente de mantenimiento, y como mínimo, otro contacto (SW3) en serie con el relé, el otro contacto abriéndose en respuesta a una salida del circuito (10) de detección de desequilibrios de corriente, para interrumpir el flujo de corriente a través del relé y, de ese modo, desconectar la carga caracterizado por un dispositivo (C1) de almacenamiento de carga conectado al suministro de AC en paralelo con el relé de manera que, tras la aplicación de energía desde el suministro de AC, fluye corriente al dispositivo de almacenamiento de carga para cargar éste último, y un conmutador electrónico (SCR2) en serie con el relé, siendo conectado el conmutador cuando la tensión en el dispositivo de almacenamiento de carga excede un umbral predeterminado para, de ese modo, permitir la descarga del dispositivo de almacenamiento de carga a través del relé, con objeto de proporcionar una corriente que excede la corriente de cierre, proporcionando a continuación el suministro de AC una corriente de mantenimiento para el relé, por lo menos cuando el suministro está a una cierta tensión mínima. 2. Un dispositivo de corriente residual acorde con la reivindicación 1, que comprende un relé de imán permanente (PMR) que es excitado en respuesta a una salida procedente del circuito de detección de desequilibrios de corriente, para abrir el otro contacto. 3. Un dispositivo de corriente residual acorde con la reivindicación 2, en el que el relé de imán permanente está conectado al suministro en paralelo con el primer relé y tiene otro conmutador electrónico (SCR1) en serie con éste, que es activado mediante la salida (12) procedente del circuito de detección de desequilibrios de corriente, para excitar el relé de imán permanente. 4. El dispositivo de corriente residual acorde con la reivindicación 3, en el que el relé de imán permanente es excitado directamente por la salida (12) del circuito de detección de desequilibrios de corriente. 5. Un dispositivo de corriente residual acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer conmutador electrónico (SCR2) es conectado cuando la tensión en el dispositivo (C1) de almacenamiento de carga excede la tensión de ruptura de un medio disparador conectado entre el dispositivo de almacenamiento de carga y el conmutador. 6. Un dispositivo de corriente residual acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primer conmutador electrónico es un SCR. 7   8   9     11