Conmutación de relé: funcionamiento del probador AT

Técnicas de conmutación de relés: la matriz de relés de 20 nodos

El Voltech AT5600 utiliza una matriz de relés de 20 nodos, que termina en pares de sondas de resorte, para permitir conectar accesorios estándar a la unidad.
Cada par de sondas de resorte (un nodo) se conecta a cuatro relés de alto voltaje, configurados para medición Kelvin completa (4 cables).
Dos de estos relés, 'Fuente alta' y 'Fuente baja' (el par de "alimentación"), se energizan para suministrar la fuente de voltaje/corriente al componente bajo prueba.
Los dos relés restantes, 'Measure Hi' y 'Measure Lo' (el par "detección"), se energizan para encaminar la fuente de voltaje/corriente al circuito de medición.
Esta configuración se muestra a continuación, en la Figura 1, para uno de los nodos conectados a un extremo del devanado de un transformador bajo prueba.

Figura 1

Este tipo de disposición de relés Kelvin para cada uno de los 20 nodos está completamente controlado por el AT5600 y es programable a través del software AT Editor suministrado.
No existen limitaciones en cuanto a qué nodo se utiliza para qué devanado del transformador.

Figura 2
La imagen de la derecha es una captura de pantalla del software AT Editor.
Es una representación gráfica de la matriz de relés de 20 nodos real en el propio probador AT.
Cada nodo numerado (1-20) representa el esquema de cuatro relés que se muestra en la Figura 1 anterior.
Hay cuatro relés por nodo y 20 nodos, con un total de 80 relés.

Optimización de la confiabilidad del relé

A menudo se supone que los relés son una alternativa inferior a los interruptores de estado sólido como dispositivo de conmutación. Sin embargo, los relés ofrecen los medios para contener miles de voltios cuando están abiertos, y todavía proporcionan unas pocas decenas de miliohmios de resistencia de contacto cuando están cerrados, características que no puede proporcionar ningún dispositivo de estado sólido ni ahora ni en el futuro. futuro previsible.
La razón principal por la que los relés se consideran componentes inferiores es que se supone que no son confiables.
Sin embargo, la vida mecánica de un relé supera las 100.000.000 de operaciones, suficiente para durar más de diez años en una aplicación de prueba de transformadores de uso intensivo, siempre que se utilice la técnica adecuada para conmutar el relé. Voltech ha desarrollado esta técnica.

Para maximizar la vida útil de los relés, las fuentes de voltaje y corriente del AT3600 se apagan antes de abrir y cerrar los 80 relés de alto voltaje.
Al comienzo de cualquier prueba, los relés se cierran antes de que aumente el voltaje.
Al final de una prueba, el AT3600 verifica la corriente a través de los relés y, si todavía fluye corriente, el AT3600 esperará hasta que haya disminuido a cero antes de abrir los relés.
Esta técnica se conoce como conmutación en frío y minimiza cualquier formación de arco en los contactos del relé, asegurando que los contactos sufran la mínima degradación y maximizando así la vida útil de los relés y del propio AT3600.

La importancia de medir la corriente para la conmutación en frío se ilustra en la Figura 3 a continuación.

Si los relés se abren un tiempo fijo después de cortar el suministro, entonces tendría que ser mucho tiempo para hacer frente al componente en el peor de los casos, perdiendo innecesariamente tiempo de prueba para la mayoría de los componentes.
Por otro lado, si el tiempo elegido es demasiado corto, los relés estarán sujetos a corrientes de corte, provocando arcos y degradando su vida útil.

La mayoría de las soluciones de prueba de transformadores que utilizan una matriz externa simplemente utilizan un tiempo fijo para determinar cuándo abrir los relés, con el consiguiente riesgo de formación de arcos y degradación del relé.
En su serie de productos AT, Voltech maximiza la velocidad y la confiabilidad mediante el uso de una matriz integrada con fuente y medida, un método de descarga activa para forzar la caída de la corriente lo más rápido posible y midiendo cuando la corriente cae a cero antes de abrirse.
La acción de apertura y cierre de los relés es extremadamente rápida (aproximadamente tres milisegundos de tiempo de cierre y un milisegundo de tiempo de liberación).

Para mantener la precisión operativa del AT3600, se ha incorporado al AT5600 una rutina de autoprueba muy completa.
La secuencia de autoprueba la inicia el usuario una vez completada la secuencia de encendido. La autoprueba ha sido diseñada para probar completamente el rango de operación del producto, incluida la resistencia de contacto de sus 40 relés de fuente y 40 de medida.
La resistencia de contacto puede aumentar después de muchos meses de uso debido a impurezas de moléculas gruesas que migran a la superficie de contacto.
Si se detecta una resistencia de contacto mayor que un valor determinado en un contacto de relé, se implementa automáticamente un proceso de limpieza electrónico único hasta que el contacto de relé alcanza su valor bajo original. Esta acción maximiza aún más el ciclo de vida de los relés.

Conclusiones

Cada uno de los 80 relés del AT3600 tiene un tiempo medio entre fallas (MTBF) promedio probado en campo de más de 100 000 000 de operaciones, una clasificación de separación de alto voltaje de 10 kV CC o CA máxima y una corriente de conmutación de hasta 3 Amperios CC o CA pico.
Combinando esto con la secuencia de autoprueba incorporada, las velocidades de conmutación de los relés, el sistema de medición Kelvin, los métodos de conmutación reales y el exclusivo proceso de limpieza de relés electrónicos del AT3600, lo convierten en uno de los métodos más precisos y confiables de fijación y prueba de transformadores disponibles en un instrumento.

Aviso

La disposición de múltiples relés, fuentes de señal y circuitos de medición utilizados en los probadores de la serie Voltech AT está protegida por las siguientes patentes:
EE.UU.: US5500598 ; Reino Unido: 2261957B ; Europa: 0621953B .