ES2651392T3

ES2651392T3 - Supervisor de la resistencia de puesta a tierra del neutro

Info

Publication number: ES2651392T3
Application number: ES13775142.6T
Authority: ES
Inventors: Michael P. Vangool; Geoffrey J. Baker
Original assignee: Littelfuse Inc
Current assignee: Littelfuse Inc
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2033-04-11
Also published as: WO2013155356A1; EP2837076A1; EP2837076A4; AU2013245827B2; US9797939B2; EP2837076B1; AU2013245827A1; CA2868291A1; US20150048840A1; CA2868291C

Abstract

Un aparato (200) que comprende: un componente de puesta a tierra del neutro (210) que comprende una primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) y una segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214); un conductor neutro (220) conectado a la tierra (230) a través de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (224); un circuito rectificador (240) que comprende un primer rectificador (242) y un segundo rectificador (244), acoplado el circuito rectificador (240) a la primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) y a la tierra (230); y un circuito de supervisión (250) que comprende un circuito lógico (252), una resistencia del circuito de supervisión (254) y una fuente de tensión (256), acoplado el circuito de supervisión (250) al circuito rectificador (240) y a la tierra (230), en donde el circuito lógico (252) mide la corriente que pasa a través de la resistencia del circuito de supervisión (254) y calcula un valor de resistencia de la segunda primera resistencia de puesta a tierra del neutro (214) en base a la medida de la corriente que pasa a través de la resistencia del circuito de supervisión (254) y los valores de resistencia conocidos de la primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) y la resistencia del circuito de supervisión (254), en donde el circuito lógico (252) determina una condición de fallo por circuito abierto de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) en base al valor de resistencia calculado de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) y la medida de la corriente que pasa a través de la resistencia del circuito de supervisión (254).

Description

DESCRIPCION

Supervisor de la resistencia de puesta a tierra del neutro Antecedentes de la invencion Campo de la invencion

Las formas de realizacion de la presente descripcion se refieren en general a un aparato para conectar un conductor neutro de un circuito electrico a tierra a traves de un componente de puesta a tierra del neutro y para supervisar el 5 componente de puesta a tierra del neutro. Mas particularmente, la presente descripcion se refiere a un aparato mejorado que funciona para detectar estados de circuito abierto y estados de cortocircuito en el componente de puesta a tierra del neutro.

Descripcion de la tecnica relacionada

Una amplia variedad de circuitos electricos comprende conductores de neutro, que portan corriente en funcionamiento normal pero que estan conectados a tierra. La conexion a tierra es deseable para evitar la 10 acumulacion de tensiones transitorias peligrosas entre el neutro y la tierra que puedan ser peligrosas para los operadores del equipo que aloja los circuitos. Sin embargo, conectar los conductores de neutro a tierra sin resistencia intermedia puede permitir una circulacion de corriente excesiva entre el neutro y la tierra, lo que puede provocar danos a los componentes del circuito. Por lo tanto, algunos sistemas conectan el conductor neutro a tierra a traves de una resistencia de puesta a tierra del neutro (NGR), cuya resistencia se selecciona para limitar la 15 corriente a tierra a niveles seguros en caso de una falla a tierra.

Una NGR puede fallar de al menos dos formas. La NGR puede entrar en una condicion de fallo por circuito abierto, en la que la conexion entre el neutro y la tierra se rompe. Alternativamente, la NGR puede entrar en una condicion de fallo por cortocircuito, en la que la NGR no proporciona resistencia y por lo tanto el conductor neutro puede estar en cortocircuito con la tierra. Segun se indico anteriormente, puede no ser deseable no tener conexion entre el 20 neutro y la tierra y tambien puede no ser deseable conectar el neutro a la tierra sin una resistencia intermedia. Como tal, puede ser deseable supervisar una NGR, con el fin de detectar la ocurrencia de las condiciones de fallo por circuito abierto y las condiciones de fallo por cortocircuito. Sin embargo, los sistemas normales no son capaces de detectar de manera fiable las condiciones de fallo por cortocircuito en las NGR. Por consiguiente, existe una necesidad de una solucion de puesta a tierra del neutro que se pueda supervisar para detectar tanto las condiciones 25 de fallo por circuito abierto como por cortocircuito.

Los documentos US 4 551 811 y US 4 642 554 describen disposiciones de deteccion de puesta a tierra convencionales.

Compendio de la invencion

Por consiguiente, existe una necesidad de un dispositivo de supervision de la NGR que pueda identificar tanto las condiciones de fallo por circuito abierto como de fallo por cortocircuito. Las formas de realizacion de ejemplo de la 30 presente descripcion se dirigen a aparatos para supervisar una NGR.

Una forma de realizacion de la invencion define un aparato de acuerdo con la materia de estudio de la reivindicacion 1. Ademas, en la reivindicacion independiente 14 se define un metodo para supervisar una resistencia de puesta a tierra del neutro de acuerdo con la invencion. Mas formas de realizacion se definen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripcion de los dibujos

35 La Fig. 1 ilustra un aparato convencional para supervisar una NGR.

La Fig. 2 ilustra un aparato para supervisar una NGR basado en al menos algunas formas de realizacion de la presente descripcion.

Descripcion de las formas de realizacion

La presente invencion se describira ahora mas completamente a continuacion en la presente memoria con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran las formas de realizacion preferidas de la invencion. Sin 40 embargo, esta invencion puede realizarse de muchas formas diferentes y no debe interpretarse como limitada a las formas de realizacion descritas en la presente memoria. Mas bien, estas formas de realizacion se proporcionan de manera que esta descripcion sea minuciosa y completa, y transmita completamente el alcance de la invencion a los expertos en la tecnica. En los dibujos, numeros similares se refieren a elementos similares en todas partes.

La Fig. 1 ilustra un aparato convencional 100 para supervisar una NGR. Segun se representa, el aparato 100 incluye 45 una NGR 102 y circuitena para supervisar la NGR 102. Un conductor neutro 110 se conecta a la tierra 120 a traves de la NGR 102. Una fuente de tension 130 se conecta en serie con una resistencia de deteccion 104, la NGR 102 y

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una resistencia logica 106. En funcionamiento normal, la corriente suministrada por la fuente de tension 130 pasa a traves de la resistencia de deteccion 104, la NGR 102 y la resistencia logica 106. El circuito logico 108 mide la corriente que pasa a traves de la resistencia logica 106 y calcula la resistencia de la NGR 102 en base a esta medida y sobre la base de las resistencias conocidas de la resistencia de deteccion 104 y la resistencia logica 106. Una condicion de fallo por circuito abierto puede corresponder a que la NGR 102 se convierta en el equivalente, en esencia, de un interruptor abierto. Como tal, la NGR 102 no dejad pasar, en esencia, corriente y, por lo tanto, la corriente tampoco pasad, en esencia, a traves de la resistencia logica 106. En tal supuesto, el circuito logico 108 puede calcular un valor de resistencia extremadamente grande o infinito de la NGR 102 en base a esta corriente, en esencia, nula y puede detectar la condicion de fallo por circuito abierto sobre esta base.

Por el contrario, una condicion de fallo por cortocircuito puede corresponder a que la NGR 102 se convierta en el equivalente, en esencia, de un interruptor cerrado. Como tal, la resistencia de la resistencia de deteccion 104 y la resistencia logica 106 determinan, en esencia, la corriente que pasa a traves de la resistencia de deteccion 104, la NGR 102 y la resistencia logica 106. Sin embargo, la resolucion de las capacidades de deteccion del circuito logico 108 puede ser demasiado basta para detectar los diferenciales de corriente por debajo de un cierto umbral y el diferencial de corriente provocado por la condicion de fallo por cortocircuito puede no exceder este umbral. Por ejemplo, el circuito logico 108 solo puede detectar diferenciales de corriente del 2,5% o mayores. Como tal, en algunos casos (por ejemplo, cuando una condicion de fallo por cortocircuito no provoca que la corriente aumente por encima del 2,5% de la normal) el circuito logico 108 puede no poder diferenciar entre el funcionamiento normal y la condicion de fallo por cortocircuito.

Como ejemplo particularmente ilustrativo, la Fig. 1 representa la resistencia de NGR 102 como de 7,9 Q, que es relativamente pequena comparada con aquellas de la resistencia de deteccion 104 (es decir, 20 kQ) y la resistencia logica 106 (es decir, 1 kQ), y, por lo tanto, la corriente que pasa a traves de la resistencia logica 106 durante una condicion de fallo por cortocircuito es solo ligeramente superior de lo que sed en funcionamiento normal. Dado que la resistencia de la resistencia de deteccion 104 es de 20 kQ, un cambio del 2,5% en la corriente corresponded a un cambio en la resistencia de al menos 500 Q. Bajo dichas circunstancias, dado que la NGR 102 tiene una resistencia de solo 7,9 Q, el circuito logico 106 puede ser incapaz de diferenciar entre el funcionamiento normal y la condicion de fallo por cortocircuito y por lo tanto puede no detectar una condicion de fallo por cortocircuito de la NGR 102.

La Fig. 2 ilustra un aparato 200 para supervisar una NGR basado en al menos algunas formas de realizacion de la presente descripcion. El aparato 200 comprende un componente de puesta a tierra del neutro 210 y circuited para supervisar el componente de puesta a tierra del neutro 210. El componente de puesta a tierra del neutro 210 comprende las NGR paralelas 212 y 214. Un conductor neutro 220 se conecta a la tierra 230 a traves de la NGR 214. Un circuito rectificador 240 que comprende los rectificadores 242 y 244 (por ejemplo, diodos o similares) se acopla a la NGR 212 y a la tierra 230. Un circuito de supervision 250 que comprende un circuito logico 252, una resistencia logica 254 y una fuente de tension 256 acoplada al circuito rectificador 240 y a la tierra 230. El circuito rectificador 240 funciona para restringir la tension durante una falla a tierra, tal que la corriente se comparta entre la NGR 212 y la NGR 214. La restriccion de la tension proporcionada por el circuito rectificador 240 tambien puede proporcionar proteccion para los componentes del circuito de supervision 250 del dano provocado por las fallas a tierra.

En funcionamiento normal, la corriente suministrada por la fuente de tension 256 (o un circuito de suministro de energfa) pasa a traves de la resistencia logica 254, la NGR 212 y la NGR 214. El circuito logico 252 mide la corriente que pasa a traves de la resistencia logica 254 y calcula la resistencia de la NGR 214 en base a esta medida y a las resistencias conocidas de la NGR 212 y la resistencia logica 254. Una condicion de fallo por circuito abierto puede corresponder a que la NGR 214 se convierta en el equivalente, en esencia, de un interruptor abierto. Como tal, la NGR 214 no dejad pasar, en esencia, corriente y, por lo tanto, la corriente tampoco pasad, en esencia, a traves de la resistencia logica 254. El circuito logico 252 puede calcular un valor de resistencia extremadamente grande o infinito de la NGR 214 en base a esta corriente, en esencia, nula y puede detectar la condicion de fallo por circuito abierto sobre esta base. Una condicion de fallo por cortocircuito puede corresponder a que la NGR 214 se convierta en el equivalente, en esencia, de un interruptor cerrado. Como tal, la resistencia de la resistencia de la NGR 212 y la resistencia logica 254 determinan, en esencia, la corriente que pasa a traves de la resistencia logica 254, la NGR 212 y la NGR 214. En algunos ejemplos, la resistencia de la NGR 212 puede ser igual a la de la NGR 214 y mayor que la de la resistencia logica 254 y por lo tanto la corriente que pasa a traves de la resistencia logica 254 durante una condicion de fallo por cortocircuito puede ser, en esencia, mayor de lo que sed en funcionamiento normal. Dado que la corriente que pasa a traves de la resistencia logica 254 puede ser considerablemente mayor, el diferencial de corriente puede estar por encima del umbral del circuito logico 252.

Por ejemplo, en una forma de realizacion, las resistencias de la NGR 212 y la NGR 214 pueden ser cada una de 960 Q, la resistencia de la resistencia logica 254 puede ser de 1 Q y un umbral del diferencial de corriente del 2,5% del circuito logico 252 puede corresponder a un cambio en la resistencia del 2,5% de 960 Q o 24 Q. Bajo dichas circunstancias, dado que la NGR 214 tiene una resistencia de 960 Q, el circuito logico 252 puede ser capaz de diferenciar entre el funcionamiento normal y las condiciones de fallo por cortocircuito, asf como entre el funcionamiento normal y las condiciones de fallo por circuito abierto. Como tal, el circuito logico 252 puede ser capaz de detectar tanto las condiciones de fallo por circuito abierto como por cortocircuito.

Aunque la presente invencion se ha descrito con referencia a determinadas formas de realizacion, son posibles numerosas modificaciones, alteraciones y cambios en las formas de realizacion descritas sin apartarse del alcance de la presente invencion, segun se define en las reivindicaciones adjuntas. Por consiguiente, se pretende que la presente invencion no se limite a las formas de realizacion descritas, sino que tenga el alcance completo definido por 5 el lenguaje de las siguientes reivindicaciones.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un aparato (200) que comprende:

un componente de puesta a tierra del neutro (210) que comprende una primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) y una segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214);

un conductor neutro (220) conectado a la tierra (230) a traves de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (224);

un circuito rectificador (240) que comprende un primer rectificador (242) y un segundo rectificador (244), acoplado el circuito rectificador (240) a la primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) y a la tierra (230); y

un circuito de supervision (250) que comprende un circuito logico (252), una resistencia del circuito de supervision (254) y una fuente de tension (256), acoplado el circuito de supervision (250) al circuito rectificador (240) y a la tierra (230),

en donde el circuito logico (252) mide la corriente que pasa a traves de la resistencia del circuito de supervision (254) y calcula un valor de resistencia de la segunda primera resistencia de puesta a tierra del neutro (214) en base a la medida de la corriente que pasa a traves de la resistencia del circuito de

supervision (254) y los valores de resistencia conocidos de la primera resistencia de puesta a tierra del

neutro (212) y la resistencia del circuito de supervision (254), en donde el circuito logico (252) determina una condicion de fallo por circuito abierto de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) en base al valor de resistencia calculado de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) y la medida de la corriente que pasa a traves de la resistencia del circuito de supervision (254).
2. El aparato (200) de la reivindicacion 1, en donde en funcionamiento normal, la corriente suministrada por la fuente de tension (256) pasa a traves de la resistencia del circuito de supervision (254), la primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) y la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214).
3. El aparato (200) de la reivindicacion 1, en donde el circuito logico (252) determina una condicion de fallo por circuito abierto de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) en base a calcular un valor de resistencia relativamente grande o infinito de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214).
4. El aparato (200) de la reivindicacion 3, en donde la corriente medida que pasa a traves de la resistencia del

circuito de supervision (254) es, en esencia, nula para una condicion de fallo por circuito abierto de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214).
5. El aparato (200) de la reivindicacion 1, en donde el circuito logico (252) determina una condicion de fallo por cortocircuito de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) en base a que la medida de la corriente que pasa a traves de la resistencia del circuito de supervision (254) esta por encima de un umbral del circuito logico (252).
6. El aparato (200) de la reivindicacion 5, en donde el valor de resistencia calculado de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) corresponde a un equivalente, en esencia, de un interruptor cerrado durante una condicion de fallo por cortocircuito.
7. El aparato (200) de la reivindicacion 1, en donde el circuito logico (252) se acopla en paralelo a traves de la resistencia del circuito de supervision (254).
8. El aparato (200) de la reivindicacion 7, en donde el circuito logico (252) y la resistencia del circuito de supervision (254) se acoplan al primer rectificador (242) y al segundo rectificador (244).
9. El aparato (200) de la reivindicacion 8, en donde el primer rectificador (242) y el segundo rectificador (244) se acoplan a la primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212).
10. El aparato (200) de la reivindicacion 1, en donde el primer rectificador (242) y el segundo rectificador (244) son cada uno diodos.
11. El aparato (200) de la reivindicacion 10, en donde el anodo del primer diodo rectificador (242) se conecta electricamente al catodo del segundo diodo rectificador (244) y el catodo del primer diodo rectificador (242) se conecta electricamente al anodo del segundo diodo rectificador (244).
12. El aparato (200) de la reivindicacion 1, en donde la primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) y la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214) tienen, en esencia, la misma resistencia.

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13. El aparato (200) de la reivindicacion 1, en donde la resistencia del circuito de supervision (254) tiene considerablemente menos resistencia que tanto la primera resistencia de puesta a tierra del neutro (212) como la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro (214).
14. Un metodo para supervisar una primera resistencia de puesta a tierra del neutro, que comprende:

medir la corriente que circula a traves de una resistencia del circuito de supervision, en donde la resistencia del circuito de supervision se conecta electricamente en serie con una fuente de tension y una segunda resistencia de puesta a tierra del neutro; estando la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro conectada electricamente en paralelo con la primera resistencia de puesta a tierra del neutro, estando la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro conectada electricamente en serie con un circuito rectificador, estando el circuito rectificador conectado electricamente en paralelo con la fuente de tension y la resistencia del circuito de supervision;

determinar una resistencia de la primera resistencia de puesta a tierra del neutro en base a la corriente medida y una resistencia conocida de la segunda resistencia de puesta a tierra del neutro y la resistencia de circuito de supervision; y

determinar si la primera resistencia de puesta a tierra del neutro ha experimentado una condicion de fallo por circuito abierto o por cortocircuito en base a la resistencia determinada de la primera resistencia de puesta a tierra del neutro y la corriente medida que circula a traves de una resistencia del circuito de supervision.
15. El metodo de la reivindicacion 14, en donde un aumento de la corriente medida que circula a traves de la resistencia del circuito de supervision por encima de un umbral identifica una condicion de fallo por cortocircuito de la primera resistencia de puesta a tierra del neutro y una resistencia determinada relativamente grande o infinita de la primera resistencia de puesta a tierra del neutro identifica una condicion de fallo por circuito abierto de la primera resistencia de puesta a tierra del neutro.