ES2261025B1 - PROTECTIVE DEVICE FOR INCREMENTAL ACTION AGAINST ELECTRIC OVERVOLTAGES. - Google Patents

Abstract

Dispositivo protector de actuación incremental contra sobretensiones eléctricas, que comprende un rectificador de corriente (1), monofásico o trifásico, una batería de condensadores (2) de alta capacidad, una unidad disipadora de energía (3), una unidad de medida y determinación de un voltaje umbral de trabajo, MDVT (4), y una fuente de alimentación (5) cargadora de la batería de condensadores (2); donde, el rectificador de corriente (1) está conectado a una red monofásica o trifásica, la batería de condensadores (2) está conectada en paralelo con la salida del rectificador de corriente (1), la unidad disipadora de energía (3) está conectada en paralelo con la batería de condensadores (2) y consta de uno o varios semiconductores (6, 7) y de una o varias resistencias eléctricas (8), la unidad MDVT (4) está interconectada entre la unidad disipadora de energía (3) y la entrada del rectificador de corriente (1), y la fuente de alimentación (5) está conectada en paralelo con la batería de condensadores (2) y con la salida del rectificador de corriente (1).Incremental actuation protective device against electrical surges, comprising a current rectifier (1), single-phase or three-phase, a capacitor bank (2) of high capacity, an energy dissipating unit (3), a unit of measurement and determination of a working threshold voltage, MDVT (4), and a power source (5) capacitor battery charger (2); where, the current rectifier (1) is connected to a single-phase or three-phase network, the capacitor bank (2) is connected in parallel with the output of the current rectifier (1), the power dissipation unit (3) is connected In parallel with the capacitor bank (2) and consists of one or several semiconductors (6, 7) and one or more electrical resistors (8), the MDVT unit (4) is interconnected between the power dissipation unit (3) and the input of the current rectifier (1), and the power supply (5) is connected in parallel with the capacitor bank (2) and with the output of the current rectifier (1).

Description

Dispositivo protector de actuación incremental contra sobretensiones eléctricas.Incremental acting protective device against electrical surges.

Campo de la invenciónField of the Invention

Esta invención concierne a un dispositivo de protección eléctrica destinado a evitar las perturbaciones producidas por la conexión de nuevos usuarios en una red de suministro eléctrico monofásica o trifásica que trabaja con unos valores de tensión de 220 o 380 voltios.This invention concerns a device of electrical protection intended to avoid disturbances produced by the connection of new users in a network of single-phase or three-phase power supply that works with some voltage values of 220 or 380 volts.

Estado de la técnica anteriorPrior art

Cuando en una red de suministro eléctrico se producen nuevas cargas de consumo por la conexión de nuevos usuarios, se originan picos de tensión muy energéticos que perturban indeseablemente las condiciones del suministro, siendo perjudiciales para los aparatos conectados como para la propia red y para el rendimiento energético.When in a power supply network produce new consumption charges by connecting new users, very energetic voltage spikes originate that undesirably disturb the supply conditions, being harmful for connected devices as for the network itself and for energy efficiency.

Para dar solución a este fenómeno son conocidos diversos dispositivos, como descargadores de gas, autoválvulas y varistores; pero todos ellos tienen la común característica de que su tensión de ruptura es demasiado alta para que puedan ofrecer protección cuando se trabaja con tensiones de 220 o 380 voltios.To solve this phenomenon they are known various devices, such as gas arresters, self-valves and varistors; but they all have the common characteristic that their breakdown voltage is too high for them to offer protection when working with voltages of 220 or 380 volts.

Explicación de la invención y ventajasExplanation of the invention and advantages

Frente a este estado de cosas, la invención que ahora nos ocupa propugna un dispositivo protector de actuación incremental que opera ante el incremento de tensión por unidad de tiempo.Faced with this state of affairs, the invention that now we are advocating a protective acting device incremental operating at the increase in voltage per unit of weather.

Este dispositivo de la invención comprende un rectificador de corriente monofásico o trifásico, una batería de condensadores de alta capacidad, una unidad disipadora de energía, una unidad de medida y determinación de un voltaje umbral de trabajo, abreviadamente unidad MDVT, y una fuente de alimentación cargadora de la batería de condensadores; en donde, el rectificador de corriente está conectado a una red de suministro eléctrico monofásica o trifásica, la batería de condensadores está conectada en paralelo con la salida del rectificador de corriente, la unidad disipadora de energía está conectada en paralelo con la batería de condensadores y consta de uno o varios semiconductores y de una o varias resistencias eléctricas, la unidad MDVT está interconectada entre la unidad disipadora de energía y la entrada del rectificador de corriente, y la fuente de alimentación está conectada en paralelo con la batería de condensadores y con la salida del rectificador de corriente y está instalada entre esta batería de condensadores y el rectificador de corriente. En este dispositivo una ejecución preferente contempla una unidad disipadora de energía que está constituida por un transistor semiconductor, un diodo semiconductor y una resistencia eléctrica.This device of the invention comprises a single phase or three phase current rectifier, a battery of high capacity capacitors, an energy dissipating unit, a unit of measurement and determination of a threshold voltage of work, abbreviated MDVT unit, and a power supply capacitor battery charger; where, the rectifier power is connected to a power supply network single phase or three phase, the capacitor bank is connected in parallel with the output of the current rectifier, the unit power sink is connected in parallel with the battery of capacitors and consists of one or several semiconductors and one or several electrical resistors, the MDVT unit is interconnected between the power dissipator unit and the rectifier input of current, and the power supply is connected in parallel with the capacitor bank and with the output of the current rectifier and is installed between this battery of capacitors and current rectifier. On this device a preferred embodiment contemplates an energy dissipating unit which is constituted by a semiconductor transistor, a diode semiconductor and an electrical resistance.

El funcionamiento del dispositivo se explica a continuación tomando como ejemplo no limitativo la aplicación para el caso de un suministro de red monofásico de 220 voltios.The operation of the device is explained to then taking as a non-limiting example the application for the case of a 220 volt single phase network supply.

La actuación combinada del rectificador de corriente y la batería de condensadores de alta capacidad logra eliminar los picos de tensión, como se pretendía, pero ocasiona un efecto secundario denominado "ruido eléctrico" que es debido a una corriente oscilatoria perturbadora permanente que es motivada por pequeñas fluctuaciones de tensión que son inevitables.The combined performance of the rectifier current and high capacity capacitor bank achieves eliminate voltage spikes, as intended, but causes side effect called "electrical noise" which is due to a permanent disturbing oscillatory current that is motivated for small voltage fluctuations that are inevitable.

Este "ruido eléctrico" es eliminado con la incorporación de la unidad disipadora de energía eléctrica y de la unidad MDVT. La unidad MDVT actúa sobre la unidad disipadora determinando en esta última el valor umbral de tensión a partir del cual se produce la actuación operativa del dispositivo, de tal manera que para este valor el dispositivo no genera "ruido eléctrico" y se está reservando para actuar solamente con perturbaciones de sobretensión superiores a este valor umbral que está midiendo en la unidad MDVT. En cambio, cuando este valor umbral es sobrepasado ocurre que la batería de condensadores acumulan energía hasta alcanzar el valor umbral de tensión y, al propio tiempo, la unidad disipadora de energía eléctrica descarga la batería de condensadores rebajando su tensión por debajo del valor umbral; esta unidad disipadora de energía disipa también la energía de picos de tensión producidos cuando la batería de condensadores pudiera estar saturada ocasionalmente a la tensión umbral, de manera que una saturación ocasionada por una actuación previa no merma su capacidad de corrección de otras perturbaciones posteriormente producidas. La fuente de alimentación conectada en derivación o paralelo tiene la misión de situar la tensión de la batería de condensadores en el valor umbral para que no haya consumo eléctrico en ausencia de perturbaciones.This "electrical noise" is eliminated with the incorporation of the electric power dissipation unit and the MDVT unit The MDVT unit acts on the heatsink unit determining in the latter the voltage threshold value from the which is the operative performance of the device, of such so that for this value the device does not generate "noise electric "and is reserving to act only with surge disturbances greater than this threshold value that You are measuring in the MDVT unit. Instead, when this value threshold is exceeded it happens that the capacitor bank accumulate energy to reach the voltage threshold value and, at own time, the electric power dissipator unit discharges the capacitor bank by lowering its voltage below the threshold value; this energy dissipating unit also dissipates the voltage surge energy produced when the battery of capacitors may occasionally be saturated to voltage threshold, so that a saturation caused by a performance previous does not reduce its ability to correct other disturbances subsequently produced. The power supply connected in derivation or parallel has the mission of placing the tension of the capacitor bank at the threshold value so there is no electricity consumption in the absence of disturbances.

Dibujos y referenciasDrawings and references

Para comprender mejor la naturaleza del presente invento, en el dibujo adjunto representamos una forma preferente de realización industrial, la cual tiene carácter de ejemplo meramente ilustrativo y no limitativo.To better understand the nature of the present  invention, in the attached drawing we represent a preferred form of industrial realization, which is exemplary merely illustrative and not limiting.

La figura 1 es un esquema eléctrico correspondiente a una ejecución del dispositivo de la invención para una red de suministro eléctrico monofásica.Figure 1 is an electrical scheme corresponding to an embodiment of the device of the invention for a single phase power supply network.

En esta figura están indicadas las referencias siguientes:References are indicated in this figure following:

1.-one.-

Rectificador de corriente eléctricaCurrent rectifier electric

2.-2.-

Batería de condensadores de alta capacidadHigh capacitor bank capacity

3.-3.-

Unidad disipadora de energía eléctricaPower dissipation unit electric

4.-4.-

Unidad MDVT, de medida y determinación del voltaje umbral de trabajoMDVT unit of measurement and determination of working threshold voltage

5.-5.-

Fuente de alimentaciónPower supply

6.-6.-

Transistor semiconductorSemiconductor transistor

7.-7.-

Diodo semiconductorSemiconductor diode

8.-8.-

Resistencia eléctricaElectric resistance

Exposición de una realización preferenteExhibition of a preferred embodiment

Con relación a la figura y referencias más arriba indicadas, se ilustra en la representación gráfica adjunta una constitución preferente de la invención, concerniente a un dispositivo protector de actuación incremental contra sobretensiones eléctricas que opera ante el incremento de tensión por unidad de tiempo.Regarding the figure and more references above, illustrated in the attached graphic representation a preferred constitution of the invention, concerning a incremental acting protective device against electrical surges that operate when the voltage increases per unit of time.

Según ilustra la figura 1 el dispositivo protector propugnado comprende un rectificador de corriente (1) monofásico o trifásico, una batería de condensadores (2) de alta capacidad, una unidad disipadora de energía (3), una unidad de medida y determinación de un voltaje umbral de trabajo, abreviadamente unidad MDVT (4), y una fuente de alimentación (5) cargadora de la batería de condensadores (2); en donde, el rectificador de corriente (1) está conectado a una red de suministro eléctrico monofásica o trifásica, la batería de condensadores (2) está conectada en paralelo con la salida del rectificador de corriente (1), la unidad disipadora de energía (3) está conectada en paralelo con la batería de condensadores (2) y consta de uno o varios semiconductores (6, 7) y de una o varias resistencias eléctricas (8), la unidad MDVT (4) está interconectada entre la unidad disipadora de energía (3) y la entrada del rectificador de corriente (1), y la fuente de alimentación (5) está conectada en paralelo con la batería de condensadores (2) y con la salida del rectificador de corriente (1) y está instalada entre esta batería de condensadores (2) y el rectificador de corriente (1). Como también se muestra en esta figura 1, una ejecución preferente de la unidad disipadora de energía (3) está constituida por un transistor semiconductor (6), un diodo semiconductor (7) y una resistencia eléctrica (8).As illustrated in figure 1 the device advocated protector comprises a current rectifier (1) single phase or three phase, a capacitor bank (2) high capacity, an energy dissipating unit (3), a unit of measurement and determination of a working threshold voltage, Abbreviated MDVT unit (4), and a power supply (5) capacitor battery charger (2); where, the current rectifier (1) is connected to a network of single-phase or three-phase power supply, the battery of capacitors (2) is connected in parallel with the output of the power rectifier (1), the power dissipator unit (3) it is connected in parallel with the capacitor bank (2) and It consists of one or more semiconductors (6, 7) and one or more electrical resistors (8), the MDVT unit (4) is interconnected between the power dissipation unit (3) and the input of the current rectifier (1), and the power supply (5) is connected in parallel with the capacitor bank (2) and with the output of the current rectifier (1) and is installed between this capacitor bank (2) and the current rectifier (one). As also shown in this figure 1, an execution preferred of the energy dissipating unit (3) is constituted by a semiconductor transistor (6), a semiconductor diode (7) and an electrical resistor (8).

Aunque el dispositivo es aplicable para redes de suministro eléctrico monofásicas y trifásicas, para 220 y 380 voltios, en la explicación que sigue se considera, de modo no limitativo, el caso de una corriente suministrada monofásica de 220 voltios. Mediante la unidad MDVT (4) se calibra la unidad disipadora de energía (3) para un valor umbral de tensión convenientemente superior a 220 voltios, por ejemplo (220\surd 2 + 10) voltios; la corriente rectificada que sale del rectificador (1) va acumulando energía en la batería de condensadores (2) de alta capacidad, por ejemplo 33.000 microfaradios, tendiendo a que sea alcanzada la tensión umbral de (220\surd 2 + 10) voltios. La unidad disipadora de energía (3) se encarga de descargar la energía acumulada en la batería de condensadores (2) para que ésta esté en condiciones de absorber perturbaciones de picos de tensión y para disipar estos picos en el caso de que por alguna perturbación anterior la batería de condensadores (2) estuviera temporalmente saturada para la tensión umbral establecida. Para que en ausencia de perturbaciones no exista consumo de energía la fuente de alimentación (5) se encarga de mantener la tensión umbral de (220\surd 2 + 10) voltios en la batería de condensadores (2).Although the device is applicable for networks of  single-phase and three-phase power supply, for 220 and 380 volts, in the explanation that follows it is considered, so not limiting, the case of a single-phase supplied current of 220 volts The unit is calibrated using the MDVT unit (4) power sink (3) for a voltage threshold value conveniently greater than 220 volts, for example (220 \ surd 2 + 10) volts; the rectified current coming out of the rectifier (1) accumulates energy in the capacitor bank (2) of high capacity, for example 33,000 microfarads, tending to the threshold voltage of (220 \ surd 2 + 10) volts is reached. The power dissipation unit (3) is responsible for discharging the energy accumulated in the capacitor bank (2) so that it is in conditions of absorbing disturbances of voltage spikes and for dissipate these peaks in the event that due to some disturbance previous the capacitor bank (2) was temporarily saturated for the set threshold voltage. So that in absence of disturbances there is no energy consumption the source of power (5) is responsible for maintaining the threshold voltage of (220 2 2 + 10) volts in the capacitor bank (2).

Claims (2)

1. Dispositivo protector de actuación incremental contra sobretensiones eléctricas, caracterizado porque comprende un rectificador de corriente (1), monofásico o trifásico, una batería de condensadores (2) de alta capacidad, una unidad disipadora de energía (3), una unidad de medida y determinación de un voltaje umbral de trabajo, abreviadamente unidad MDVT (4), y una fuente de alimentación (5) cargadora de la batería de condensadores (2); en donde, el rectificador de corriente (1) está conectado a una red de suministro eléctrico monofásica o trifásica, la batería de condensadores (2) está conectada en paralelo con la salida del rectificador de corriente (1), la unidad disipadora de energía (3) está conectada en paralelo con la batería de condensadores (2) y consta de uno o varios semiconductores (6, 7) y de una o varias resistencias eléctricas (8), la unidad MDVT (4) está interconectada entre la unidad disipadora de energía (3) y la entrada del rectificador de corriente (1), y la fuente de alimentación (5) está conectada en paralelo con la batería de condensadores (2) y con la salida del rectificador de corriente (1) y está instalada entre esta batería de condensadores (2) y el rectificador de corriente (1).1. Incremental actuation protective device against electrical surges, characterized in that it comprises a current rectifier (1), single-phase or three-phase, a high capacity capacitor bank (2), an energy dissipating unit (3), a measuring unit and determination of a working threshold voltage, abbreviated MDVT unit (4), and a power source (5) capacitor battery charger (2); where, the current rectifier (1) is connected to a single-phase or three-phase power supply network, the capacitor bank (2) is connected in parallel with the output of the current rectifier (1), the power dissipation unit ( 3) It is connected in parallel with the capacitor bank (2) and consists of one or more semiconductors (6, 7) and one or several electrical resistors (8), the MDVT unit (4) is interconnected between the dissipating unit of power (3) and the input of the current rectifier (1), and the power supply (5) is connected in parallel with the capacitor bank (2) and with the output of the current rectifier (1) and is installed between this capacitor bank (2) and the current rectifier (1). 2. Dispositivo protector de actuación incremental contra sobretensiones eléctricas, de acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque la unidad disipadora de energía (3) está constituida por un transistor semiconductor (6), un diodo semiconductor (7) y una resistencia eléctrica (8).2. Protective device for incremental actuation against electrical surges, according to the preceding claim, characterized in that the energy dissipating unit (3) is constituted by a semiconductor transistor (6), a semiconductor diode (7) and an electrical resistance (8 ).