Limitadores activos de subidas de corriente.

Un sistema de limitación de subidas de corriente para la reducción de la entrada de corriente eléctrica a una cargaeléctrica (120) en respuesta a la detección de una perturbación en una fuente de alimentación (110) de CA deentrada,

que comprende:

un limitador de corriente (140), que incluye una interfaz configurada para conectarse entre la fuente dealimentación (110) de CA de entrada y la carga eléctrica (120), caracterizado por

el limitador de corriente (140) que comprende una disposición en paralelo de un componente de coeficiente detemperatura negativo (535) (NTC) y un relé (555) que tiene contactos que están en la posición abierta durante elarranque de la energía suministrada a la carga eléctrica (120) y se cierran en respuesta a una señal de control(515) para acoplar la fuente de alimentación (110) de CA de entrada a la carga eléctrica (120) sin pasar por elcomponente NTC (535);

un circuito activador del relé (160) sensible a la señal de control (515) para activar el relé para colocar el relé enuna posición cerrada; y

un circuito de simulación de la carga (501, 502, 506) acoplado a la fuente de alimentación (110) de CA deentrada para simular características de la carga eléctrica (120) sobre la base de la forma de onda de la fuente dealimentación de CA (110) y para

proporcionar la señal de control (515) para mantener el relé en la posición cerrada durante el funcionamientonormal de la fuente de alimentación (110) de CA de entrada, y

terminar la señal de control (515) en respuesta a la detección de la perturbación en la fuente de alimentación(110) de CA de entrada para abrir el relé y acoplar la fuente de alimentación (110) de CA de entrada a la cargaeléctrica (120) a través del componente NTC (535), siendo el circuito de simulación de la carga (501, 502, 506)también operativo para detectar la reanudación de las condiciones normales en la fuente de alimentación (110)de CA de entrada y cerrar el relé entre la fuente de alimentación (110) de CA de entrada y la carga eléctrica(120);

mediante lo cual la corriente de entrada que resultaría de la eliminación de la perturbación se contrarrestamediante el componente NTC (535) cuando el relé está en la posición abierta.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/038471.

Solicitante: GEORGIA TECH RESEARCH CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: OFFICE OF TECHNOLOGY LICENCING, 505 TENTH STREET NW ATLANTA, GA 30332-0415 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: DIVAN,DEEPAK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02H3/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › Circuitos de protección de seguridad para desconexión automática respondiendo directamente a un cambio indeseado de las condiciones eléctricas normales de trabajo con o sin reconexión (especialmente adaptados para máquinas o aparatos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas H02H 7/00; sistemas para conmutación de la alimentación de reserva H02J 9/00).
  • H02H7/00 H02H […] › Circuitos de protección de seguridad especialmente adaptados para máquinas o aparatos eléctricos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas, y efectuando una conmutación automática en el caso de un cambio indeseable de las condiciones normales de trabajo (asociación estructural de órganos de protección con máquinas o aparatos específicos y su protección sin desconexión automática, ver la subclase correspondiente a tales máquinas o aparatos).
  • H02H9/00 H02H […] › Circuitos de protección de seguridad para limitar el exceso de corriente o de tensión sin desconexión (asociación estructural de dispositivos de protección con máquinas o aparatos específicos ver las subclases relativas a estas máquinas o aparatos).
  • H02H9/02 H02H […] › H02H 9/00 Circuitos de protección de seguridad para limitar el exceso de corriente o de tensión sin desconexión (asociación estructural de dispositivos de protección con máquinas o aparatos específicos ver las subclases relativas a estas máquinas o aparatos). › sensibles a un exceso de corriente.

PDF original: ES-2402691_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Limitadores activos de subidas de corriente Referencia cruzada a una solicitud relacionada Esta solicitud reivindica prioridad respecto a la solicitud provisional de Estados Unidos en trámite junto con la presente titulada "System and Method for Determining Power System Transmission Line Infonnation", que tiene el número de serie 60/648, 466, presentada el 31 de enero de 2005, que se incorpora en el presente documento en su totalidad por referencia.

Campo técnico

La presente divulgación se refiere, en general, a la limitación de subidas de corriente y, más particularmente, las realizaciones de la presente divulgación están relacionadas con la limitación activa de subidas de corriente producidas por perturbaciones de suministro de energía durante el funcionamiento de carga.

Antecedentes Existen muchas aplicaciones en las que es necesario proteger los equipos eléctricos de subidas de energía y transitorios de alta energía que podrían dañar o afectar negativamente al funcionamiento de dicho equipo. Las subidas de tensión son comúnmente percibidas como la causa más común de daños a equipos eléctricos durante el funcionamiento. Las subidas de tensión, tales como las producidas por la caída de rayos, puede causar que fluyan grandes corrientes que dan como resultado daños en el equipo en funcionamiento. Los equipos eléctricos que utilizan electrónica, tales como un rectificador de extremo delantero, son particularmente susceptibles a los daños. Como resultado, se utilizan comúnmente supresores de subidas de tensión transitorias (TVSS) para fijar el nivel de tensión y absorber la energía asociada a un transitorio. Sin embargo, el análisis sugiere fuertemente que hay una probabilidad bastante alta de que el equipo sea también dañado por las subidas de corriente que se producen al final de las caídas de tensión. Además, estudios industriales han indicado que las caídas de tensión son mucho más probables que se produzcan que las subidas de tensión. Aunque los dispositivos TVSS limitan la tensión aplicada al equipo, no limitan las subidas de corriente experimentadas por el equipo eléctrico al final de los transitorios de las caídas de tensión.

También se experimentan altas corrientes de entrada comúnmente durante el arranque del equipo eléctrico de los circuitos de limitación de la corriente de entrada, incluyendo un termistor o resistencia de coeficiente de temperatura negativa (NTC) conectado entre una fuente de alimentación y una carga protegida y un conmutador de derivación en paralelo con el termistor NTC, a menudo se utilizan para mitigar las subidas de corriente vistas mediante la carga durante el arranque. Un termistor NTC es un componente con una resistencia que disminuye a medida que aumenta su temperatura. Durante el arranque, la temperatura del termistor NTC es fría y su resistencia es alta. Cuando el funcionamiento continúa, la temperatura aumenta y la resistencia del termistor NTC disminuye, lo que permite más corriente durante el funcionamiento normal. Una vez que el equipo ha completado su arranque o ha transcurrido un tiempo predeterminado, el conmutador de derivación se cierra para quitar la resistencia entre la fuente de alimentación y la carga eléctrica. El circuito limitador de corriente permanece deshabilitado hasta que el equipo se desactiva y el conmutador de derivación se vuelve a abrir. Aunque los circuitos limitadores de corriente de entrada limitan las subidas de corriente durante el arranque, estos circuitos limitadores de corriente de entrada no proporcionan protección contra transitorios eléctricos durante el funcionamiento normal del equipo eléctrico Un circuito de limitación de corriente alterna que incluye un limitador de corriente, un sensor de perturbación y un activador se conoce a partir de la patente de Estados Unidos Nº US 4.924.342.

Un sistema de protección de sobrecorriente se conoce a partir de la patente de Estados Unidos Nº US 5.689.395.

Sumario Estos inconvenientes se superan mediante un sistema y un procedimiento de limitación de subidas de corriente de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4.

Descritas brevemente, las realizaciones de esta divulgación, entre otras, incluyen limitadores activos de subidas de corriente y procedimientos de uso. Un sistema a modo de ejemplo, entre otros, comprende un limitador de corriente, que incluye una interfaz configurada para conectarse entre una fuente de alimentación y una carga; un sensor de perturbaciones, configurado para monitorizar la fuente de alimentación para una perturbación durante el funcionamiento de la carga; y un activador, configurado para recibir una señal de control desde el sensor de perturbaciones y para activar el limitador de corriente basado en la señal de control.

Otro sistema a modo de ejemplo, entre otros, comprende medios para limitar la corriente suministrada a una carga desde una fuente de alimentación; medios para detectar una perturbación en el suministro de energía durante el funcionamiento de la carga; y medios para activar los medios para limitar la corriente a la carga cuando se detecta una perturbación.

También se proporcionan procedimientos de uso. Un procedimiento a modo de ejemplo, entre otros, comprende monitorizar una condición de una fuente de alimentación durante el funcionamiento de una carga conectada a la fuente de alimentación; determinar si la condición cae fuera de un límite aceptable; y activar un dispositivo de limitación de corriente cuando la condición monitorizada cae fuera de los límites aceptables.

Otras estructuras, sistemas, procedimientos, características y ventajas serán, o se harán, evidentes para un experto en la materia tras el examen de los siguientes dibujos y de la descripción detallada. Se pretende que todas estas estructuras, sistemas, procedimientos, características y ventajas adicionales que se incluyen dentro de esta descripción, estén dentro del alcance de la presente divulgación, y se protejan mediante las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos Muchos aspectos de la divulgación pueden entenderse mejor con referencia a los siguientes dibujos. Los componentes en los dibujos no están necesariamente a escala, colocándose el énfasis en su lugar en la ilustración clara de los principios de la presente divulgación. Además, en los dibujos, números de referencia similares designan partes correspondientes a lo largo de las distintas vistas.

La figura 1 ilustra un limitador activo de subidas de corriente.

La figura 2 es una realización alternativa del limitador activo de subidas de corriente que utiliza un microcontrolador y conmutadores semiconductores.

La figura 3 es una realización alternativa del limitador activo de subidas de corriente que utiliza un microcontrolador y un relé electromecánico.

La figura 4 es una realización alternativa del limitador activo de subidas de corriente que utiliza un detector de tensión y un relé electromecánico.

La figura 5 es una realización alternativa del limitador activo de subidas de corriente que utiliza un optoacoplador y un relé electromecánico.

La figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra una realización de un algoritmo de detección rápida para el limitador activo de subidas de corriente.

Descripción detallada Se ha demostrado que las caídas de tensión se producen con cierta frecuencia en los entornos industriales. Los estudios indican que las caídas de tensión son de 100 a 1000 veces más probables que se produzcan que las subidas de tensión. Los datos y los análisis sugieren una alta probabilidad de que el equipo operativo pueda dañarse por una subida de corriente que se produce al final de la caída de tensión. El punto más vulnerable del equipo típico es el final de las caídas de corta duración, cuando los circuitos de limitación de entrada normalmente están deshabilitados. La subida de corriente puede tener clasificaciones I2T excesivamente altas debido a que el circuito de limitación de entrada normal (termistor o resistencia NTC + conmutador de derivación) está desactivado. La subida de tensión provoca daños en el equipo, así como la degradación de componentes que conducen a una corta vida del equipo y fallos prematuros del equipo. Los equipos industriales, comerciales y residenciales que están potencialmente sujetos al problema incluyen, aunque sin limitación, ordenadores personales, servidores, televisores, amplificadores estéreo, hornos de microondas, PLCs, robots, unidades de máquinas, equipos médicos, etc.

A continuación se describen realizaciones de limitadores activos de subidas de corriente . Se debe enfatizar que las realizaciones descritas son simplemente posibles ejemplos de implementaciones, y se exponen para la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de limitación de subidas de corriente para la reducción de la entrada de corriente eléctrica a una carga eléctrica (120) en respuesta a la detección de una perturbación en una fuente de alimentación (110) de CA de entrada, que comprende:

un limitador de corriente (140) , que incluye una interfaz configurada para conectarse entre la fuente de alimentación (110) de CA de entrada y la carga eléctrica (120) , caracterizado por el limitador de corriente (140) que comprende una disposición en paralelo de un componente de coeficiente de temperatura negativo (535) (NTC) y un relé (555) que tiene contactos que están en la posición abierta durante el arranque de la energía suministrada a la carga eléctrica (120) y se cierran en respuesta a una señal de control

(515) para acoplar la fuente de alimentación (110) de CA de entrada a la carga eléctrica (120) sin pasar por el componente NTC (535) ; un circuito activador del relé (160) sensible a la señal de control (515) para activar el relé para colocar el relé en una posición cerrada; y un circuito de simulación de la carga (501, 502, 506) acoplado a la fuente de alimentación (110) de CA de entrada para simular características de la carga eléctrica (120) sobre la base de la forma de onda de la fuente de alimentación de CA (110) y para proporcionar la señal de control (515) para mantener el relé en la posición cerrada durante el funcionamiento normal de la fuente de alimentación (110) de CA de entrada, y terminar la señal de control (515) en respuesta a la detección de la perturbación en la fuente de alimentación

(110) de CA de entrada para abrir el relé y acoplar la fuente de alimentación (110) de CA de entrada a la carga eléctrica (120) a través del componente NTC (535) , siendo el circuito de simulación de la carga (501, 502, 506) también operativo para detectar la reanudación de las condiciones normales en la fuente de alimentación (110) de CA de entrada y cerrar el relé entre la fuente de alimentación (110) de CA de entrada y la carga eléctrica (120) ; mediante lo cual la corriente de entrada que resultaría de la eliminación de la perturbación se contrarresta mediante el componente NTC (535) cuando el relé está en la posición abierta.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que un disyuntor del circuito se dispara para desactivar la carga eléctrica (120) cuando la perturbación continúa más allá de un período predeterminado.

3. El sistema de la reivindicación 1, en el que la perturbación es una caída de tensión.

4. Un procedimiento para reducir la entrada de corriente eléctrica a una carga eléctrica (120) en respuesta a la detección de una perturbación en una fuente de alimentación (110) de CA de entrada mediante un limitador de corriente (140) que incluye una interfaz configurada para conectarse entre la fuente de alimentación (110) de CA de entrada y la carga eléctrica (120) , que comprende:

acoplar la fuente de alimentación (110) de CA de entrada a la carga eléctrica (120) y derivar el componente NTC

(535) mediante el limitador de corriente (140) que comprende una disposición en paralelo de un componente de coeficiente de temperatura negativo (NTC) (535) y un relé (555) que tiene contactos que están en la posición abierta durante el arranque de la energía suministrada a la carga eléctrica (120) y cerrados en respuesta a una señal de control (515) ; activar el relé para colocar el relé en una posición cerrada mediante un circuito activador (160) del relé sensible a la señal de control (515) ; y simular las características de la carga eléctrica (120) en base a la forma de onda de la fuente de alimentación de CA (110) mediante un circuito de simulación de la carga (501, 502, 506) acoplado a la fuente de alimentación

(110) de CA de entrada para proporcionar la señal de control (515) para mantener el relé en la posición cerrada durante el funcionamiento normal de la fuente de alimentación (110) de CA de entrada, y terminar la señal de control (515) en respuesta a la detección de la perturbación en la fuente de alimentación

(110) de CA de entrada para abrir el relé y acoplar la fuente de alimentación (110) de CA de entrada a la carga eléctrica (120) a través del componente NTC (535) , siendo el circuito de simulación de la carga (501, 502, 506) operativo también para detectar la reanudación de las condiciones normales en la fuente de alimentación (110) de CA de entrada y cerrar el relé entre la fuente de alimentación (110) de CA de entrada y la carga eléctrica (120) ; mediante lo cual la corriente de entrada que resultaría de la eliminación de la perturbación se contrarresta mediante el componente NTC (535) cuando el relé está en la posición abierta.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el límite aceptable se determina basándose en las variaciones de la condición monitorizada durante el funcionamiento de la carga eléctrica (120) .

6. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que el limitador de corriente (140) se desactiva cuando la condición monitorizada cae dentro de límites aceptables.


 

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