Relé de ruptura.

Circuito de relé de ruptura, en especial para seccionar un punto de estrella de un motor eléctrico multifásico,

quecomprende

una carga (2, 23) para hacer funcionar, a través de varias líneas de alimentación (3, 4; 21, 22), un relé de rupturaelectrónico (5; 26) con uno o varios transistores de conmutación, para configurar un nodo eléctrico (K) de la carga (2,23) o seccionar el mismo;

un circuito de control (6; 27, 28, 29) que proporciona una señal de conmutación (S) para activar el relé de ruptura (5,26), en donde la apertura o el cierre del relé de ruptura electrónico se señaliza en función de un estado eléctricosobre al menos una de las diferentes líneas de alimentación (3, 4; 21, 22), y el circuito de control (6; 27, 28, 29) estáunido a las líneas de alimentación (3, 4; 21, 22) y está configurado para, en función de los recorridos o de losestados de las tensiones de activación aplicadas a las líneas de alimentación (3, 4; 21, 22), generar la señal deconmutación (S), en donde la carga puede hacerse funcionar a través de varias tensiones de activación con nivelesvariables en el tiempo, en donde el circuito de control (6; 27, 28, 29) está configurado para formar el nodo (K) conayuda del relé de ruptura (26), si una diferencia de tensión entre las tensiones de activación presenta un nivelvariable en el tiempo, y para seccionar el nodo (K) con ayuda del relé de ruptura si una diferencia de tensión entrelas tensiones de activación presenta un nivel constante, y en donde el relé de ruptura electrónico (26) estáconfigurado con uno o varios transistores de conmutación (U4, U5), en especial con MOSFETs o IGBTs, en dondeconexiones de fuente de los transistores de conmutación (U4, U5) están unidas al nodo (K), caracterizado porque elcircuito de control (27, 28, 29) presenta un circuito de aportación (27), para proporcionar la señal de conmutación (S)para cerrar los transistores de conmutación, de tal modo que se configure el nodo (K),

en donde el circuito de aportación (27) presenta una bomba de carga (27), para proporcionar la señal deconmutación (S) en forma de una tensión de control para cerrar los transistores de conmutación, de tal modo que seconfigure el nodo (K),

en donde la bomba de carga proporciona la tensión de control que es adecuada para, en el caso de aplicarse aconexiones de compuerta de los transistores de conmutación (U4, U5), proporcionar una tensión de compuertafuenteque garantice, con cada potencial de nodo que se produzca durante el funcionamiento de la carga, un cierreseguro de los transistores de conmutación (U4, U5).

Relé de ruptura

Campo técnico

La invención se refiere a relés de ruptura electrónicos

Estado de la técnica

Para conmutar corrientes elevadas en sistemas eléctricos se utilizan habitualmente relés. Recientemente se están sustituyendo con ello de forma creciente relés mecánicos por relés electrónicos. Los relés electrónicos comprenden conmutadores semiconductores, como por ejemplo MOSFETs, IGBTs, etc., que pueden activarse casi sin potencia y que presentan una potencia disipada reducida. Los relés electrónicos tienen la ventaja de que presentan un menor tamaño y son más fiables que los relés mecánicos.

Aparte de la separación de una carga eléctrica respecto a la tensión de alimentación puede ser necesario, en especial en el caso de presentarse cargas inductivas, seccionar nodos adicionales dentro o fuera de la carga a conmutar, para evitar efectos negativos a causa de corrientes inducidas en las cargas. Por ejemplo se producen en un motor eléctrico multifásico, como por ejemplo en un motor síncrono multifásico de excitación permanente, corrientes de fase inducidas en el caso de excitación independiente que, a pesar de tensiones de alimentación no aplicadas, después de una desconexión pueden conducir a un par de frenado del motor eléctrico. Si un motor eléctrico de este tipo se utiliza por ejemplo en el sistema de dirección de un vehículo de motor esto puede conducir, en el caso de una avería del motor eléctrico, a una limitación de la capacidad de conducción y por medio de esto a un riesgo para el conductor. Por ello en el caso de motores eléctricos, cuyos conductores de fase están conectados entre sí en una conexión en estrella, el nodo común de la conexión en estrella está dotado de un relé electrónico, que puede abrirse mediante una señal de control apropiada, de tal modo que los conductores de fase del motor eléctrico se separan unos de otros.

Del documento WO 03/099 632 A1 se conoce un motor conmutable electrónicamente, que puede activarse mediante un circuito de inversor. Las bobinas de motor están conectadas entre sí en una conexión en estrella, en donde el punto estrella está configurado con conmutadores MOSFET, de tal modo que el punto de estrella puede seccionarse. En el caso de un fallo durante el funcionamiento del motor está previsto seccionar el punto de estrella mediante la apertura de los conmutadores MOSFET.

Del documento EP 1104080A2 se conoce un circuito de motor con un motor asíncrono, que se hace funcionar en una conexión en esterella. La unión al punto de estrella del motor eléctrico se cierra o abre mediante un conmutador de potencia electrónico. Un sistema electrónico de control influye en una unidad de activación, con la que puede activarse el conmutador de potencia electrónico. Una instalación de medición alimenta al sistema electrónico de control informaciones o señales sobre las tensiones y/o posiciones de fase de las fases de red.

El documento US 5, 670, 858 hace patente un aparato de control para hacer funcionar un motor de inducción de corriente alterna, en donde para conectar y desconectar la tensión de alimentación en el motor eléctrico está previsto un triac, que se conecta a una de las líneas de alimentación en función de la detección de una sobrecorriente.

Manifiesto de la invención La tarea de la invención consiste en poner a disposición una activación mejorada de un relé electrónico, en especial para seccionar un nodo en el caso de una carga inductiva, que asimismo pueda implementarse de forma sencilla.

Esta tarea es resuelta mediante el sistema de relé de ruptura según la reivindicación 1.

En las reivindicaciones subordinadas se indican otras configuraciones ventajosas de la invención.

Conforme a un primer aspecto está previsto el circuito de relé de ruptura, en especial para seccionar un punto de estrella de un motor eléctrico multifásico. El circuito de relé de ruptura comprende una carga para hacer funcionar, a través de varias líneas de alimentación, un relé de ruptura electrónico con uno o varios transistores de conmutación, para configurar un nodo eléctrico K de la carga o seccionar el mismo, así como un circuito de control para activar el relé de ruptura en función de un estado eléctrico sobre al menos una de las diferentes líneas de alimentación.

El sistema de relé de ruptura de este tipo hace posible de forma sencilla, en el caso de desconectar una carga, seccionar otro nodo mediante un relé de ruptura sin que esto tenga que señalizarse mediante una señal de control proporcionada adicionalmente. De este modo el relé de ruptura electrónico está integrado, junto con su activación,

conjuntamente con la carga correspondiente. Asimismo puede señalizarse de forma sencilla la apertura del relé de ruptura, por medio de que se aplique un determinado recorrido de señal sobre las líneas de alimentación. En especial se señala la apertura del relé de ruptura mediante una desconexión de las tensiones de activación para la carga.

Asimismo puede hacerse funcionar la carga a través de varias tensiones de activación con niveles variables en el tiempo, en donde el circuito de control está configurado para formar el nodo con ayuda del relé de ruptura, si una diferencia de tensión entre las tensiones de activación presenta un nivel variable en el tiempo, y para seccionar el nodo con ayuda del relé de ruptura si una diferencia de tensión entre las tensiones de activación presenta un nivel constante.

El relé de ruptura electrónico está configurado con uno o varios transistores de conmutación, en especial con MOSFETs o IGBTs, y en donde el circuito de control presenta conforme a la invención un circuito de aportación, para proporcionar una magnitud de control para cerrar los transistores de conmutación, de tal modo que se configure el nodo.

El circuito de aportación presenta una bomba de carga, para proporcionar una tensión de control para cerrar los transistores de conmutación, de tal modo que se configure el nodo.

Conexiones de fuente de los transistores de conmutación están unidas a los nodos, en donde la bomba de carga proporciona una tensión de control que es adecuada para, en el caso de aplicarse a conexiones de compuerta de los transistores de conmutación, proporcionar una tensión de compuerta-fuente que garantice, con cada potencial de nodo que se produzca durante el funcionamiento de la carga, un cierre seguro de los transistores de conmutación.

En un perfeccionamiento de la invención la carga puede presentar una inductividad, en donde el circuito de control presenta una unidad de activación para, en el caso de producirse una tensión de inducción en la inductividad, en el estado de desconexión de carga impedir una aplicación de la magnitud de control al relé de ruptura eléctrico, en donde conexiones de compuerta y conexiones de fuente de los transistores de conmutación están acopladas a través de una resistencia eléctrica, de tal modo que en el caso de una magnitud de control no aplicada las conexiones de compuerta reciben el potencial de nodo y, mediante los 0 voltios resultantes como tensión de compuerta-fuente, los transistores de conmutación se abren de forma fiable.

Conforme a otra forma de ejecución está previsto un paso bajo entre el circuito de aportación y el relé de ruptura, para filtrar la magnitud de control por paso bajo.

En especial el nodo puede estar previsto de forma flotante.

Conforme a otro aspecto se conoce un procedimiento para controlar un relé de ruptura electrónico, en especial para seccionar un punto de estrella de un motor eléctrico multifásico. El procedimiento comprende los pasos del funcionamiento de una carga a través de varias líneas de alimentación y de la configuración o del seccionado de un nodo eléctrico K de la carga, en función de un estado eléctrico sobre al menos una o varias de las líneas de alimentación.

Descripción breve de los dibujos A continuación se explican con más detalle formas de ejecución preferidas de la invención, con base en los dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra una representación esquemática de un sistema de relé de ruptura;

La figura 2 muestra una representación detallada de un sistema de relé de ruptura en ejecución analógica, conforme a una forma de ejecución de la invención.

Descripción detallada de las formas de ejecución La figura 1 muestra una representación esquemática de un sistema de relé de ruptura. El sistema 1 representado comprende una carga eléctrica 2, que se alimenta con energía eléctrica a través de dos líneas de alimentación 3, 4, es decir, a la que se aplica a través de dos líneas de alimentación... [Seguir leyendo]

1. Circuito de relé de ruptura, en especial para seccionar un punto de estrella de un motor eléctrico multifásico, que comprende una carga (2, 23) para hacer funcionar, a través de varias líneas de alimentación (3, 4; 21, 22) , un relé de ruptura electrónico (5; 26) con uno o varios transistores de conmutación, para configurar un nodo eléctrico (K) de la carga (2, 23) o seccionar el mismo;

un circuito de control (6; 27, 28, 29) que proporciona una señal de conmutación (S) para activar el relé de ruptura (5, 26) , en donde la apertura o el cierre del relé de ruptura electrónico se señaliza en función de un estado eléctrico sobre al menos una de las diferentes líneas de alimentación (3, 4; 21, 22) , y el circuito de control (6; 27, 28, 29) está unido a las líneas de alimentación (3, 4; 21, 22) y está configurado para, en función de los recorridos o de los estados de las tensiones de activación aplicadas a las líneas de alimentación (3, 4; 21, 22) , generar la señal de conmutación (S) , en donde la carga puede hacerse funcionar a través de varias tensiones de activación con niveles variables en el tiempo, en donde el circuito de control (6; 27, 28, 29) está configurado para formar el nodo (K) con ayuda del relé de ruptura (26) , si una diferencia de tensión entre las tensiones de activación presenta un nivel variable en el tiempo, y para seccionar el nodo (K) con ayuda del relé de ruptura si una diferencia de tensión entre las tensiones de activación presenta un nivel constante, y en donde el relé de ruptura electrónico (26) está configurado con uno o varios transistores de conmutación (U4, U5) , en especial con MOSFETs o IGBTs, en donde conexiones de fuente de los transistores de conmutación (U4, U5) están unidas al nodo (K) , caracterizado porque el circuito de control (27, 28, 29) presenta un circuito de aportación (27) , para proporcionar la señal de conmutación (S) para cerrar los transistores de conmutación, de tal modo que se configure el nodo (K) ,

en donde el circuito de aportación (27) presenta una bomba de carga (27) , para proporcionar la señal de conmutación (S) en forma de una tensión de control para cerrar los transistores de conmutación, de tal modo que se configure el nodo (K) ,

en donde la bomba de carga proporciona la tensión de control que es adecuada para, en el caso de aplicarse a conexiones de compuerta de los transistores de conmutación (U4, U5) , proporcionar una tensión de compuertafuente que garantice, con cada potencial de nodo que se produzca durante el funcionamiento de la carga, un cierre seguro de los transistores de conmutación (U4, U5) .

2. Circuito de relé de ruptura según la reivindicación 1, en donde la carga presenta una inductividad, en donde el circuito de control (27, 28, 29) presenta una unidad de activación (28) para, en el caso de producirse una tensión de inducción en la inductividad, en el estado de desconexión de la carga (23) impedir una aplicación de la magnitud de control al relé de ruptura eléctrico (26) , en donde conexiones de compuerta y conexiones de fuente de los transistores de conmutación están acopladas a través de una resistencia eléctrica, de tal modo que en el caso de una magnitud de control no aplicada las conexiones de compuerta reciben el potencial de nodo y, mediante los 0 voltios resultantes como tensión de compuerta-fuente, los transistores de conmutación se abren de forma fiable.

3. Circuito de relé de ruptura según una de las reivindicaciones 1 a 2, en donde está previsto un paso bajo (29) entre el circuito de aportación y el relé de ruptura (26) , para filtrar la magnitud de control por paso bajo.

4. Circuito de relé de ruptura según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el nodo (K) está previsto de forma flotante.