RELEVADOR ESTATICO DE SOBRECORRIENTE

PROYECTO DE INVESTIGACION: RELEVADORES ESTATICOS

RESPONSABLE: JOSE D. JUAREZ CERVANTES

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA Casa abierta al tiempo UNIDAD AZCAPOTZALCO División de Ciencias Básicas e Ingeniería

Depaitamento de Energía

ISBN 970-620-880-1 Junio de 1996

CONTENIDO

INTRODUCCION ........................................................................................................... 7

DISENO DEL PROTOTIPO DE SOBRECORRIENTE .................................................. 9

TRANSREACTOR ........................................................................................................................................... 10

RE;CTIFICACION ............................................................................................................................................ 10

FLTRADO ...................................................................................................................................................... 10

RETARDO DE TEMPO .................................................................................................................................. 14

CURVA DE E S P U E S I A DEL RELEVADOR ............................................................................................... 15

ETAPA DE DECISION DE LA UNIDAD DE TIEMPO .................................................................................. 16

SEÑALIZACION DE LA UNIDAD DE TIEMPO ............................................................................................ 18

UNIDAD INSTANTANEA ............................................................................................................................. 19

DETECTOR DE NIVEL DE UNIDAD INSTANTÁNEA ................................................................................. 19

ETAPA DE DECISION DE LA UNIDAD INSTANTANEA ............................................................................ 20

ETAPA DE VlSUALIZACION DEL RELEVADUR ........................................................................................ 21

ACTUADOR U ORGAN0 DE SALADA .......................................................................................................... 22

MANUAL DE OPERAClON DEL RELEVADOR ........................................................... 25

CURVAS DE OPERACION DEL ELEVADOR ............................................................................................. 27

CONCLUSIONES .............................................................................................. 28

BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................................. 29

3

Fotografía del prototipo del relevador.

5

INTRODUCCION

El desarrollo del prototipo de RELEVADOR ESTATlCO DE SOBRECORRIENTE tiene

-Sentar las bases para el diseño y fabricación de relevadores de protección en México. -Formar especialistas en este campo entre los alumnos de ingeniería eléctrica de la UAM. -Contribuir con relevadores sencillos en el proceso de enseñanza aprendizaje. -Facilitar la asimilación de las nuevas tecnologías en el campo de los relevadores estáticos

varios objetivos entre los que se encuentran:

por parte de 10s egresados de la carrera de ingeniería eléctrica.

Los relevadores son dispositivos de gran importancia dentro de los sistemas de potencia y de distribución de energía eléctrica, ya que en base a ellos se realizan las diversas protecciones. La protección es una forma de automatización que se encarga de vigilar continuamente el estado del sistema eléctrico y actúa cuando se presentan fallas y regínienes anormales. Sin la protección con relevadores no es posible el funcionamiento confiable de los sistemas eléctricos de potencia y de distribución.

Desde hace más de 30 años aparecieron los primeros relevadores de estado sólido que se pensaba entonces, desplazarían rápidamente a los relevadores electromecánicos, sin embargo esto no ocumó así por varios motivos:

-Los relevadores electromecánicos son conñables y cumplen bien su cometido en los sistemas de potencia.

-El personal de operación prefiere lo conocido y se resiste a los cambios. -Falta de capacitación para asimilar la tecnología de los relevadores estáticos. -A pesar de que el costo de fabricación de los relevadores estáticos es mucho mas bajo

que el de los electromecánicos, el precio de venta de los mismos es tan elevado o más que el de éstos.

Los relevadores de sobrecorriente 5061 son de aplicación masiva en los sistemas de distribución de energía eléctrica y hasta niveles de voltaje de 115 KV. También se utilizan comúnmente en las plantas industriales de importancia como en refinerías, industria química, industria metalúrgica, etc El número de fabricantes a nivel mundiai es relativamente reducido y algunas veces se fabrican por medio de licencias. El problema principal que se presenta es que el producto debe tener la más aka confiabilidad y además se debe lograr la credibilidad por parte del usuario. Esto requiere de una gran campaña de largo plazo aún cuando ya se tuviera un prototipo de la máxima calidad. Por lo anterior la conclusión es que se está al inicio del camino para algunos objetivos.

7

DiseAo del prototipo de sobrecorriente.

Etapade . , Etapade , Etapa de filtrado y I medición rectificación acondicionamiento

El relevador de sobreconiente consta de una unidad de disparo instantáneo de tiempo definido y de una con retardo de tiempo, de tiempo inverso. El disefio se realizó a partir de establecer una serie de bloques con detenninadas funciones que posteriormente se integraron para formar el relevador. El diagrama de la fig. 1, muestra los bloques o etapas que dieron origen al relevador.

I 1

1 I I I - I - Detector de Retardode - Generación

4 paralaunidad nivel 1 tiempo de m 7 a

de tiempo

I 4

Detector de Etapa de Etapa de decisión señalización 1

Control de

1 Detector de Etapa de ’ Etapa de decisión

% 4

señalización * ’ nivel 3

T - Ajuste de la unidad Lectura de

ajustes

Fig. 1 .-Diagrama de bloques del relevador de sobrecorriente 50-5 1.

La señal de influencia se proporcionará ai relevador por medio de un transformador de corriente convencional con una comente secundaria de 5 A.

Como los módulos que conforman la mayor parte del relevador fiincionan con voltaje, la señal de comente se convierte en señal de voltaje por medio de un transreactor. El transreactor es una especie de transformador de medición que tiene un entrehierro, con lo cual se obtiene una característica de salida lineal, es decir el voltaje obtenido en terminales es directamente proporcional a la corriente.

9

TRANSREACTOR

El transreactor debe proporcionar un voltaje secundario no mayor de 15 V, debido ib que tal voltaje es el adecuado para los componentes electrúnicos del relevador. El transreactor proporciona 1 V de salida por cada 10 A que recibe a la entrada.

Los valores extremos proporcionados por el T.C. son:

80 A p r i m a r i o s - - - - - + 8 V secundarios 0.5 A primarios ____* 0.05 V secundarios

RECTIFICACION El esquema de rectificación requerido debe tener alta sensibilidad, ya que debe detectar

señales de voltaje de 0.05 V. El esquema del rectificador adoptado es el de la fig.2, en el que no hay caída de tensión entre diodos c0m0 ocurre con el rectiñcador de onda completa con cuatro diodos.

Fig. 2. -Esquema de rectificador de onda completa de precisión

FILTRADO

Una vez rectificada l a señal se debe filtrar para eliminar en lo posible el rizo y que se pueda manejar como corriente directa. El filtro seleccionado corresponde a los llamados filtros activos con amplificadores operacionales cuyo esquema se muestra en la fig. 3. Este filtro puede ajustarse para que deje pasar sólo las frecuencias muy bajas, dentro de ¡as cuales se encuentra la comente directa. En esta forma se eliminan los picos, ya que se encuentran en frecuencias relativamente altas.

10

Fig. 3. -Filtrado de la cantidad de entrada.

Después del filtrado se acondiciona la señal para que recobre el valor que tenía antes del filtrado. Esto se realiza por esquema de la fig. 4.

I nme4

Fig.4.-Acondicionador de la magnitud de influencia.

UNIDAD DE TIEMPO

La unidad de tiempo del relevador es la parte medular d d prototipo y resultó ser la de

a) De calibración de la corriente de disparo, (selección de la derivación o TAP). b) De calibración del tiempo de dispara. c) Detector de nivel de la unidad de tiempo. d) De retardo de tiempo. e) De generación de la curva de respuesta del relevador. f) De decisión g) De señalización de la unidad de tiempo.

mayor complicación. Por tal motivo se realizaron los módulos siguientes:

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CALLBRACIÓN DE LA CORRIENTE DE DISPARO.

La comente de disparo del relevador se puede calibrar desde 0.5 A hasta 15 A, lo cual corresponde a los voltajes de 0.05 a 1.5 V CD. Cuando se supera la corriente de disparo este módulo entrega a en sus terminales una señal de 0.5 V, con lo cual el relevador dispara. La fig. 5 niuestra el circuito utilizado para la calibración de la derivación (TAP).

c3- 1 i- c___ - - -

NP \ i

: e- 3E2-2 LXLJ

Fig.5 -Módulo de calibración de la corriente de disparo

Como puede verse en la fig. 5 la calibración de la derivación (TAP) se efectúa por medio de un amplificador inversor de ganancia variable cuyo voltaje de salida es:

El potenciómetro R X i 8 - i permite calibrar al relevador para que opere en el valor deseado dentro del rango mencionado. Cuando se cumple con el valor de calibración se obtiene una señal de 0 5 V a la salida, con lo que se activa la unidad de tiempo y luego se pasa a ia etapa de decisión.

DETECTOR DE NIVEL DE UNIDAD DE TIEMPO

En este módulo se compara el voltaje que sale del módulo de calibración con el voltaje de referencia que sinre para determinar si se envía o no señal a la etapa de retardo de tiempo. La fig. 6 muestra el esquema de comparación que se diseñó. La comparación consiste en restar la señal de voltaje de calibraciin (S5) del voltaje de referencia (O 5 V), si la diferencia obtenida es negativa, el diodo D5-1 se polariza negativamente y el relevador no opera. Si la diferencia es negativa, el diferenciador da señal positiva (de 15 V) y el diodo se polariza positivamente, iniciando la operación de la etapa de retardo de tiempo.

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Ef’i-i

Fig.6.-Módulo de comparación de la unidad de tiempo.

El voltaje de referencia se obtiene de una fuente de corriente que por caída de tensibn produce el voltaje de referencia según se observa en la fig. 7

Fig. 7. -Fuente de corriente para el voltaje de referencia.

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RETARDO DE TIEMPO

El esquema para el retardo de tiempo es de gran importancia ya que es el que proporciona todas las curvas de operación del relevador, es decir los retardos que se quieran calibrar. El esquema consta de tres partes principales que son: un temporizador, un circuito de disparo y un circuito de control, tal como se muestra en la fig 8

. - - - - %-SE..

Fig.8.-Módulo de retardo de tiempo.

Cuando se alcanza el valor interno de operación de O 5 V, el circuito de comparación suministrará un voltaje de +15 V al esquema de retardo de tiempo La señal aplicada al interruptor U1-2A hace que este se cierre, con lo cual la terminal SET del flip-flop U2-2A se conecta a tierra Con esto aparece en la salida Q una señal de aproximadamente 5 V. Esta send se aplica al circuito de disparo (RC) en donde se carga el capacitor C1-2 a través de la resistencia R2-2. Con esto se produce un pulso que se invierte en la compuerta NO U7-2A y se aplica al temporizador U6-2 Como el temporizador 555 opera como monoestable, al dispararse produce un pulso de salida (S8), con un retardo que depende de los valores de R3-2, RX1-2 y C3-2 y que va de O. 15 a 2 segundos Este retardo en el pulso se utiliza para desplazar la curva en el tiempo y formar la familia de curvas de operación del relevador.

El flip-flop es un dispositivo balanceador que tiene memoria y permanece en UNO su salida Q hasta que se aplique un CERO que haga que la salida Q vuelva a CERO. Esta función la realiza el circuito de control que está compuesto por un comparador de ventana, formado por comparadores de precisión, cuyos límites superior e inferior dependen de los valores de RX5-1 y

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Rx6-1 respectivamente. Estos limites se comparan con el valor calibrado de voltaje (Vcai), de tal manera que si Vcal se encuentra entre los límites superior e inferior la salida del comparador está en estado alto (+15,V) y si está fuera de este rango se encuentra en bajo (0,V). Cuando el comparador está en estado alto, el interruptor U1-2B permanece cerrado y con esto se pone en cero la terminal del flip-flop y la salida Q regresa a cero.

CURVA DE RESPUESTA DEL RELEVADOR

Este móduio se encarga de generar la curva de operación del relevador, se basa en el circuito RC mostrado eii la fig.9.

Fig.9.-Circuito de generación de la curva de operación del relevador.

El puIso producido por la etapa de retardo de tiempo (S8) entra a dos comparadores, el primero es el U4-1B, que lo recibe en su terminal no inversora (+) y en la terminal inversora se aplica un voltaje de 1 V CD por medio del prefijador ("preset") RX7-1. Coino la magnitud del pulso es aproximadamente 5 V, la salida del comparador es el voltaje de saturación positivo de +15 V. Este voltaje se mantendrá durante la permanencia del pulso alto y en ese lapso el diodo D6-1 entrará en conducción aplicándose el voltaje de saturación d control del interruptor US-1 A, con lo cual se cierra y pone en corto al capacitor C10-I que se descarga a través del circuito en corto.

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Al segundo comparador CI4-1C se le aplica et pulso proveniente de l a etapa de retardo de tiempo en la tenninal inversora (-) y en la terminal no inversora (+) se aplica un voltaje de 1V CD, producido por RX8-l. En esta forma, al término del estado alto del pulso de retardo de tiempo la terminal no inversora del comparador tendrá un potencial mayor que la terminal inversora, por lo tanto conmutarit ai voltaje de saturación positivo (+15 V) propiciando que el diodo D7-1 se polarice positivo y que aplique su señal al control del interruptor US-IB, el cual se cierra y permite que el capacitor se cargue a través de RX19-1 y R25-1. Las resistencias mencionadas y el capacitor C10-1 forman el circuito RC que genera la curva característica.

El voltaje de carga del capacitor se toma de las resistencias RX19-I y R25-1 a través del seguidor de voltaje IJ4-1D como se muestra en la fig.9. Para comparar la curva generada con la señal interna del relevador se le suma un voltaje igual al de disparo de la unidad de tiempo (0.5 V, S6) por medio del amplificador sumador inversor US- 1 A, con ganancia unitaria. Con esto la curva obtenida resulta invertida, por lo que se usa el amplificador US-1B para obtener la curva definitiva.

ETAPA DE DECISION DE CA UNIDAD DE TIEMPO

En esta etapa se decide el instante en que debe disparar el relevador. Está formada por un esquema de Comparación y un circuito de control que se muestran en las fig. 1 O y 1 1

............ J . . . . . ~ ....... íti

................... - -

Fig. 10 -Bloque de comparación de la unidad de tiempo.

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El circuito de comparación tiene un amplificador operacional funcionando como restador U5-1C y un detector de cruce por cero con histéresis formado por el amplificador U6-1A. El comparador U5-1C recibe la señal interna de calibración y la compara con la señal que viene de la formación de la curva característica. La señai de salida del comparador es negativa mientras sea mayor la magnitud de entrada inversora (curva característica), cuando la magnitud de calibración es mayor, la señal de salida se hace positiva y proporcional a la diferencia de las magnitudes.

Fig. 1 1 .-Esquema de cot-:ol de la e.apa de decisión.

La diferencia de voltaje de la salida del restador pasa al cornparador no inversor con histéresis Uó- 1 A que tiene por objeto eliminar el ruido por medio de la histéresis. Para cualquier magnitud de voltaje positivo en la entrada se entregará a la salda el voltaje de alimentación del comparador, io mismo sucede con los valores negativos El diodo D8-1 permite que pasen sólo las señales positivas.

El circuito de control evita los posibles disparos en fdso ya que toma como referencia la señai de Calibración de la unidad de retardo de tiempo. De acuerdo a la fig. 11, la señal (S5) de calibración pasa por el comparador de ventana formado por UC3-1 y UC4-I. El comparador envía una señai de estado alto cuando el valor del voltaje (S4) se encuentra entre el límite inferior y superior del rango cercano al valor de disparo que da la ventana. Este estado alto pone un UNO lógico en la salida Q del flip-flop JK U2-2B por medio del interruptor U1-2D. Si el valor de la cantidad de influencia interna sigue aumentando hasta el valor de puesta en operación de la unidad de tiempo, la etapa de retardo da una señai de estado alto, la que llega al interruptor U1 -2C y con

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esto se pone un CERO lógico a la entrada “reset” del US-”LB, el cual conmuta s u salida Q de UNO a CERO lógico.

El amplificador U3-2B suma la señal de salida Q del flip-flop IJ2-2B con la que procede del retardo de tiempo, manteniendo un estado alto a su salida desde que el flip-flop le envía la señal, hasta que la etapa del retardo de tiempo tome un estado bajo Durante el tiempo en que la salida del sumador U3-2B tiene estado alto, la señal pasa al amplificador inversor U3-2C en donde se invierte y luego pasa a los comparadores U3-2D y U4-SA, estos se encargan de abrir y cerrar las compuertas US 1 - 1 C y US 1 - 1 D

Estas compuertas interrumpen la señal que va a la Etapa de Decisión durante el tiempo en que el sumador U3-2B tenga estado alto Ai pasar ai estado bajo el sumador U3-2B dichas compuertas mandan la señal a la Etapa de Decisión Esto significa que mientras no aparezca la curva característica del relevador no hay comparación y

m

j t v 5dt-

J:tt

- , r e f 1: __ - f’- ----A L5

s a t el relevador no puede disparar. i

t- i d ~

v o

Fig. 12.-Histéresis de voltaje.

SEÑALIZACION DE LA UNIDAD DE TIEMPO

Este módulo indica por medio de una señal luminosa si la unidad de tiempo dei relevador ha disparado. El circuito utilizado para este fin se muestra en la fig. 13 y está formado por un diodo de protección D9-1, un flip-flop JK 74LS76, un intemptor MC4066, un resistor limitador de corriente R34- 1 y un diodo emisor de luz (LED) DE 1 - 1.

1: c3-1 I ? , - I 3 -- ---+ __ - >- .

c L

Fig 13 -Circuito de señalización de la unidad de retardo de tiempo

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Cuando opera el relevador, la etapa de decisión aplica una señal de estado alto (fi 5V) al control del interruptor U9-1A del CI MC4066 causando el cierre de este. Con este cierre se coloca un cero en la terminal SET (2) del flip-flop JK U10-1A del CI 74LS76, que a su vez establece un estado alto (+5 V) en su salida Q. Esta señal alimenta al LED, el cual se iIumina al disparar el relevador.

UNIDAD INSTANTANEA

La unidad instantánea resulta más sencilla que la de retardo de tiempo porque su objetivo es producir disparo instantáneo, es decir se eliminan las curvas de operación y todos los esquemas correspondientes a crear los retardos. La unidad instantánea consta se los siguientes módulos:

Detector de nivel Módulo de decisión Señalización

DETECTOR DE NIVEL DE UNiDAD INSTANTÁNEA

El objetivo de este bloque es el de establecer la diferencia entre la cantidad de entrada y el voltaje de referencia al cual se caiibra la unidad instantánea y entregarla a su salida. El esquema del detector utilizado es el de la fig. 14.

, - - =a--- . .*.....-

Fig 14.-Esquema de comparación de la unidad instantánea

L a señal de voltaje de la red obtenida a través del transreactor, rectificador, filtrado y acondicionado llega al detector de nivel a través de un amplificador inversor de ganancia unitaria. El voltaje de salida de este, llega ai diferenciador en donde se le resta el voltaje de referencia que

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e5 al cual se calibró la unidad instantanea Este volraje tiene un rango de 2 a 8 iJ correspondiente al rango de 20 a 80 A de calibración de la unidad instantánea. El voltaje se obtiene por medio del divisor de voltaje formado por Rx15-1, Rx20-1 y R~16-1 Como la señal entregada por el acondicionamiento ea negativa, se utiliza el amplificador inversor U6-1 B con ganancia unitaria para hacerla positiva y aplicaría al restador de voltaje U6-1C.

ETAPA DE DECISION DE LA UNIDAD INSTANTANW

La etapa de decisión de la unidad instantánea registra magnitudes negativas y positivas a su entrada y entrega un voltaje alto (+15 V) a la salida, cuando la señal de entrada cruza por cero hacia valores positivos. La etapa está formada por un amplificador operacional usado como detector de pase por cero, según lo muestra la fig. 15

Fig. 15.-Etapa de decisión de la unidad instantánea.

Con la señal S11 negativa la salida del detector de cruce da señal alta neg8tiva con lo cual el diodo no conduce, en cambio con SI 1 positiva la señal del detector es positiva y el diodo conduce, dando la señal para el disparo

SEÑALIZACION DE LA UNXDAD NSTANTÁNEA

D 1 3 - 1 .._-.- La señalización en la unidad instantánea se efectúa en la misma forma que para la unidad de tiempo, con el esquema de la fig. 16

.Z 4-z , -----~+:~~i~~-~,.

Fig Icí.-Esquema de señalización de la unidad instantánea

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ETAPA DE VISUALtZACION DEL RELEVADOR

Este módulo permite ver los valores a los cuales se encuentra calibrado el relevador, tanto en corriente de disparo como en retardo derivación y disco (TAP y DIAL). Consta básicamente de un convertidor analógico a digital (AD) y tres exhibidores de siete segmentos de visualización (display). Para realizar esta función se optó por utilizar el convertidor A/D ICL7107 que no necesita decodificadores externos y puede mostrar tres dígitos, siendo sencillo, versátil y preciso. El esquema de visualización completo consta de una etapa de acondicionamiento (fig. 17) y el convertidor (fig. 18).

* U4-28

6 - R TL-0334

SL 4

PL

CCWJbiERT I @ O R

............................

@Sil-F

ES1-E

-L -.

UPR - - - -

Fig. 17.-Esquema de acondicionamiento de señales.

Las señdes que se leen en el dispositivo de visualización (display) de derivación (TAP), disco (DIAL) y derivación de Ia unidad instantánea, llegan al convertidor a través de amplificadores inversores (fig. 17), los cuales acondicionan el voltaje por visualizar y por medio de los selectores BS2-C, BS3-A y BSI-F se aplican una a la vez al convertidor. Las señales son generadas por los divisores de voltaje que se muestran en la fig. 17.

E1 convertidor (fig. 18), requiere de un ajuste o referencia para desplegar las señales a una escala adecuada (ajuste interno). Dicho ajuste se realiza por medio del prefijador (preset) de referencia aXl4-2, para obtener una lectura que corresponda realmente a la señal de entrada. La referencia del convertidor s e estableció en un V, de tal manera que para 2 V se tenga escala completa (1-100 y 2-200 respectivamente), ver fig.18. Los valores de los parámetros del convertidor se proponen por el fabricante.

Como el convertidor está ajustado a una escala de 1:100, cuando se introduzca 1 V ai convertidor, se tendrá una lectura de 100 en el dispositivo de visualización (display) y con 0.006 V, el display muestra 0.6 V.

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Fig. 18 .-Circuito de visualización del relevador estático de sobrecorriente. 4

Para generar el rango de voltajes de 0.006 V a 0.1 V se emplea el divisor de tensión formado por las resistencias Rx10-2, Rxl l-2 y Rx12-2 (fig. 17) La resistencia Rxll-2 es la misma utilizada en la etapa de retardo de tiempo Rxl-2 de 20 KR, la conmutación de un módulo a otro se realiza por medio de los interruptores DSl-B y BSI-E.

ACTUADOR U ORGAN0 DE SALIDA

El actuador se encarga de suministrar la potencia requerida por el relevador auxiliar que es el que da finalmente la señal de disparo al interruptor de potencia en los esquemas de protección. El actuador se compone esencialmente de un SCR que hace las veces de interruptor (fig 19). La señal proveniente de la etapa de decisihn de las unidades de tiempo e instantánea (S 1 O y S 12), se aplica al actuador a travks de la resistencia RF1-3 por medio del optoacoplador ISO1-3 del CI MOC-3011 La resistencia RF1-3 sirve para limitar la corriente de la etapa de decisión hasta un valor que permita encender el LED. La luz emitida por el LED incide en el FOTOTRIAC y esto origina una corriente que se aplica a la compuerta de SCR QS1-3 a través de la resistencia RF4-3 Esta resistencia además de limitar la corriente a los valores deseados, establece un voltaje adecuado para la compuerta Ai aplicarse el voltaje a la compuerta del SCR se provoca el disparo (conducción) de este y por lo tanto el disparo del relevador auxiliar

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;-

3F4-3 -\, \ -- ?f-

Fig. 19.-Circuito del actuador u órgano de salida del relevador de sobrecorriente.

El circuito RC en paralelo con el SCR tiene por objeto protegerlo contra elevaciones de voltaje.

ALIMENTACION

Los circuitos integrados requieren de fuentes de alimentación para su correcto hncionamiento, en particular para este relevador se establecieron cuatro fuentes de alimentación con los siguientes voltajes: +5 V, +-15 V, -5 V y -1 5 V en CD segiln se ilustra en la fig.20.

Fig 20.-Fuentes de alimentación.

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. .. . ... .

.. .. . ~

DIAGRAMA ESQUEMATICO

La figura 2 I iniiestra la integración de todas las partes descritas del relevador.

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MANUAL DE OPERAClON DEL RELEVADOR

FUNCIONAMIENTO

Para alimentar a las unidades de tiempo e instantánea es necesario alimentar ai relevador con las siguientes cantidades (fig. 22):

AR Alimentación de 120 V en CA, 0.3 A, 40 W. ETC Señal de corriente de 0.5 a 80 A, CA. ERA Relevador auxiliar de 120 V CD hasta 300 W máximo ARA Alimentación de 120 V CD, 6 A máximo, 360 W

D

El? 1

RSI

BS 1

RELEVADOR DE SOBAPECORRIENTE 50 -

--

L D 1

PA 1

PA2

LD4

ETC

AHA

---

2 0 - 8 0 AMP.

Fig. 22. -Carátula del relevador de sobrecomente

INT Interruptor de encendido, debe estar en “OF” cuando el relevador no se usa, en “ON” cuando está en servicio.

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BRZ modo que esten listas para el disparo D LD3 LD4 LDl y LD2 Indicadores de calibración de derivación (TAP)

Al encender el relevador debe presionarse este botón para restablecer las unidades, 62

Dispositivo de visualización (display) para la lectura de los ajustes. Indicador de disparo de la unidad instantánea Indicador de disparo de la unidad de tiempo

AJUSTES

Los ajustes requeridos por el relevador son las derivaciones para la unidad de tiempo e instantánea y el DISCO (DIAL,) para la unidad de tiempo. Los ajustes para la unidad de tiempo son:

Derivación (TAP) 0.5 a 15 A DISCO (DIAL) 0.6 a 10 (posición) Para la unidad instantánea: Derivacion (TAP) 20 a 80 A

Procedimiento para el ajuste de tiempo. 1.-Se oprime el b o t h BS1 (SELECTOR) de la fig. 22. Ningún otro botón debe estar

2 -Se gira la perilla de ajuste PA1 hasta encontrar el ajuste del disco (DIAL) deseado Al

3.-Una vez concluida la calibración se presiona nuevamente BSl para que vuelva a SU

presionado entretanto. BS 1 permite visualizar la calibración del disco (DIAL).

girar en sentido horario el valor del disco (DIAL) disminuye

posición inicial (fuera).

Procedimiento para el ajuste de la derivación (TAP) de la unidad de tiempo 1 -Se oprime el botón BS2 (SELECTOR) para poder visualizar el valor de la derivación calibrada Ningún otro botón (SELECTOR) debe estar presionado (adentro). 2 -Con la perilla de ajuste PA2 se selecciona el valor de la deiivacion (TAP) con el cual se desea que opere la unidad de tiempo 3 -La perilla de calibración PC se gira hasta que el indicador verde LD1 se encienda y se

apague el amarillo LD2, lo que indicará que la calibración e5 correcta Si el indicador verde LDI se encuentra encendido sin haber girado la perilla de calibración PC, esta se girará hasta que el indicador verde se apague y se encienda el amarillo A continuación se hace retroceder la perilla hasta que el indicador verde se encienda nuevamente.

NOTA IMPORTANTE La Calibración exacta de la derivacibn (TAP) se da cuando el indicador amarillo se apaga y se enciende el verde En el instante en que se encienda el indicador verde se dejará de girar la perilla PC Para asegurarse que la calibración es correcta se recomienda encender y apagar un par de veces 105 indicadores, quedando finalmeníe encendido el verde Finalmente se oprime nuevamente el botón BC2 (SELECTOR) para que vuelva a su posición inicial (fuera) En esta operación final se enciende nuevamente el indicador amadlo, pero esto tiene ningun significado, por io que simplemente se ignora

Procedimiento de ajuste de la derivación (TAP) de la unidad instantánea

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1 .-Se presiona el botón BS3 (SELECTOR), verificando que ningún otro (SELECTOR) se

2.-Con la perilla de ajuste PA3 se selecciona la derivación (TAP) deseada. 3.-Se presiona nuevamente el botón BS3 para que se restablezca (afuera).

encuentre presionado (dentro).

CURVAS DE OPERAClON DEL RELEVADOR La fig. 23 muestra las curvas de operación de las unidades de tiempo e instantánea. De la

unidad de tiempo se muestran sólo aigunas cutvas de diferentes discos, sin embargo dentro del rango mostrado se pueden calibrar gran número de ellas.

MUCTIPLOS DE TAP

Fig.23 .-Curvas de operación del relevador de sobrecomente.

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CONCLUSIONES

Las caratqeristicas obtenidas en este relevador son similares a las de los relevadores comerciales, ya que el error máximo en la unidad de tiempo es de 5% La unidad instantánea tiene un tiempo de disparo del orden de 0.005 segundos, lo que representa apenas 0.3 ciclos Este tiempo también es competitivo con los relevadores comerciales.

El prototipo puede mejorarse en el sentido de poder modificar el grado de inversidad de las curvas de operación, en optimizar los módulos para lograr rriayor sencillez y confíabilidad, así como incorporar nuevas funciones

NOTA: Se cuenta con la información referente a todos los detalles de diseño del relevador, sin embargo, por motivos de espacio se omitieron en este trabajo. Toda información adicional se proporcionad en el Area Eléctrica del Departamento de Energia de la UAM-A con el autor.

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1 1 .-Boylestad, Nashelsky. ELECTRONICA TEORIA DE CIRCUITOS. Edit. Prentice Hall. 12.-Dewíin. POWER SEMICONDUCTOR. Edit. John Wiley. 1 3. -Motorola. THlRYSTOR DEVICE DATA. l.l.-Mano, M. LOGICA DIGITAL Y DISENO DE COMPUTADORAS. Edit. Prentid School. 15.-Morris, R.L. y Miller J.R. DISEÑO DE CiRCUrrOS INTEGRADOS TTL. Edit. Te.uas Instrument Incorporated

MANUAL DEL RELEVADOR DE SOBRECORRENTE TIPO RACID. ASEA, 1985.

DISEÑO DE APARATOS ELECTRICOS. Edit. CECSA. 18.-Manuales de materiai electrónioo como DICOPEL y otros.

McGmw-Hill.

16. -ASEA.

1 7 . - K ~ ~ M , J.H.

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Este m a t e r i a l f u e d i c t a m i n a d o y aprobado p o r e l

C o n s e j o E d i t o r i a l d e l a D i v i s i ó n d e C i e n c i a s

B á s i c a s e I n g e n i e r í a , el 14 d e mayo d e 1996 .

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