Red eléctrica de corriente continua para embarcaciones así como para instalaciones marítimas, con seguridad de desconexión incrementada.

Red eléctrica de corriente continua (1) para embarcaciones de navegación submarina o en superficie, así como para instalaciones marítimas, que presenta una seguridad de desconexión incrementada con, al menos, una fuente de corriente continua

(2), particularmente una batería y/o una instalación de pilas de combustible, al menos, un consumidor eléctrico (3), por ejemplo, un motor de accionamiento eléctrico o una red de a bordo y, al menos, un dispositivo de desconexión (4) para la desconexión de una corriente continua que fluye en la red de corriente continua (1), en donde el dispositivo de desconexión (4) presenta un interruptor de vacío (5) conectado con la red, y un dispositivo de conmutación (8 ó 9) mediante el cual se puede extinguir un arco voltaico generado durante la apertura del interruptor (5), caracterizada porque el interruptor de vacío (5) presenta un primer polo de conmutación (5a) y un segundo polo de conmutación (5b), en donde el primer polo de conmutación (5a) se encuentra conectado a una derivación de corriente (6) desde un polo positivo de la fuente de corriente continua (2) hacia el consumidor (3), y el segundo polo de conmutación (5b) se encuentra conectado con una derivación de corriente (7) desde un polo negativo de la fuente de corriente continua (2) hacia el consumidor (3), en donde ambos polos de conmutación (5a, 5b) se encuentran acoplados entre sí de manera mecánica, y en donde el dispositivo de desconexión (4) para, al menos, uno de ambos polos de conmutación (5a, 5b), presenta un dispositivo de conmutación (8 ó 9) para la extinción de un arco voltaico generado en el polo de conmutación mencionado (5a ó 5b).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/050759.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: AHLF, GERD, HARTMANN, WERNER.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CONTROL O REGULACION DE MOTORES ELECTRICOS, GENERADORES... > H02P6/00 (Disposiciones para controlar los motores sincronos u otros motores dinamoeléctricos con conmutadores electrónicos en función de la posición del rotor; Conmutadores electrónicos a este fin (control vectorial H02P 21/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > INTERRUPTORES ELECTRICOS; RELES; SELECTORES; DISPOSITIVOS... > Interruptores para alta tensión o fuertes corrientes... > H01H33/66 (Interruptores de vacío)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > BUQUES U OTRAS EMBARCACIONES FLOTANTES; SUS EQUIPOS > INSTALACIONES OFENSIVAS Y DEFENSIVAS EN LOS BUQUES;... > Embarcaciones sumergibles, p. ej. submarinos (cascos... > B63G8/08 (Propulsión (propulsión nuclear B63H 21/18; dispositivos de escape bajo el agua F01N 13/12; instalaciones o conjuntos de propulsión en sí , ver las clases correspondientes))

PDF original: ES-2527061_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Red eléctrica de corriente continua para embarcaciones así como para instalaciones marítimas, con seguridad de desconexión incrementada.

La presente invención hace referencia a una red eléctrica de corriente continua para embarcaciones, particularmente para embarcaciones de navegación submarina, así como para instalaciones marítimas, de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1. Una red eléctrica de corriente continua de esta clase se conoce, por ejemplo, a partir de la patente DE 10 2005 031 761 B3.

A partir de la patente DE 10 2005 031 761 B3 se conoce una red eléctrica de corriente continua de una embarcación, particularmente de una embarcación de navegación submarina, en la que entre una fuente de corriente continua, por ejemplo, una batería o una instalación de pilas de combustible, y un consumidor eléctrico, por ejemplo, un motor de tracción o una red de a bordo, se encuentra conectado un dispositivo de desconexión de la corriente, que comprende un disyuntor conformado como un interruptor de vacío, y un dispositivo de conmutación.

Mediante el dispositivo de conmutación se puede extinguir un arco voltaico generado durante la apertura del interruptor, por la corriente que fluye a través del interruptor. El dispositivo de conmutación somete al interruptor de vacío a una carga, directamente después de generar el arco voltaico con una corriente orientada en el sentido contrario, que compensa la corriente que fluye en el arco voltaico o que la reduce, al menos, hasta que el arco voltaico se extinga.

En este caso, el dispositivo de conmutación puede estar conformado de múltiples maneras. Por ejemplo, el dispositivo de conmutación presenta un circuito eléctrico de conmutación dispuesto de manera paralela al interruptor de vacío, que comprende un interruptor, así como un dispositivo de acoplamiento por carga, por ejemplo, un condensador. Mediante una unidad de control se garantiza que directamente después de la apertura del interruptor de vacío, el interruptor se active de manera que el dispositivo de acoplamiento por carga se conecte paralelo al disyuntor de vacío y polarizado en el sentido contrario, para extinguir el arco voltaico que se genera en el interruptor durante la apertura. En lugar del dispositivo de acoplamiento por carga, se puede proporcionar también un generador de carga, por ejemplo, una bobina eléctrica que es activada por la unidad de control, de manera que después de la apertura del interruptor de vacío, el generador mencionado genere una corriente de compensación que extingue el arco voltaico generado durante la apertura del interruptor de vacío.

A partir de lo anteriormente mencionado, el objeto de la presente invención consiste en perfeccionar una red de corriente continua de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1, de manera que presente una seguridad de desconexión aún mayor.

La solución del objeto mencionado se logra, conforme a la presente invención, mediante una red de corriente continua de acuerdo con la reivindicación 1. Los acondicionamientos ventajosos son objeto respectivamente de las reivindicaciones relacionadas.

Mediante la disposición de cada polo de conmutación (es decir, de una sección de conmutación) , tanto en la derivación de corriente conectada al polo positivo, así como en la conectada al polo negativo, y mediante el acoplamiento mecánico de ambos polos de conmutación, se realiza una separación simultánea de ambas derivaciones de corriente y, de esta manera, se realiza una separación simultánea a ambos lados, del consumidor y la fuente de corriente continua. De esta manera, se puede incrementar la seguridad de desconexión en la red de corriente continua. En este caso, resulta suficiente cuando el dispositivo de desconexión para, al menos, uno de ambos polos de conmutación, presenta un dispositivo de conmutación para la extinción de un arco voltaico generado en el respectivo polo de conmutación, dado que en el caso normal, mediante la desconexión de la corriente en el respectivo polo de conmutación, dicho polo permanece sin corriente por un periodo de tiempo reducido, debido al punto cero de corriente del polo de conmutación restante, de manera que el polo mencionado también presenta un punto cero de corriente, que conduce a una extinción del arco voltaico en el polo de conmutación mencionado.

Sin embargo, para un incremento adicional en la seguridad de desconexión, el dispositivo de desconexión puede presentar también para cada polo de conmutación, un dispositivo de conmutación propio de cada polo. De esta manera, se puede realizar incluso una desconexión de un contacto a tierra en dos fases en una red de corriente continua.

De manera ventajosa, el interruptor de vacío presenta un tercer polo de conmutación adicional que se encuentra acoplado mecánicamente con el primer y el segundo polo de conmutación, y que se encuentra acoplado en serie en relación con el segundo polo de conmutación, con la derivación de corriente desde el polo negativo de la fuente de corriente continua hacia el consumidor. Mediante una desconexión del consumidor de esta clase, simultánea en dos polos, es decir, una desconexión en dos derivaciones de corriente, con un único interruptor de vacío tripolar y con

una conexión en serie bipolar (es decir, dos secciones de conmutación) , en una derivación de corriente se puede lograr una seguridad de desconexión particularmente elevada mediante la redundancia en la rigidez dieléctrica.

Además, no resulta necesario que el segundo polo de conmutación y el tercer polo de conmutación, presenten respectivamente un dispositivo de conmutación propio. Resulta suficiente que el segundo polo de conmutación y el tercer polo de conmutación presenten un dispositivo de conmutación en común, es decir, que el dispositivo de conmutación se encuentra conectado de manera paralela a la conexión en serie de ambos polos de conmutación. También resulta suficiente cuando el segundo polo de conmutación presenta un dispositivo de conmutación, y el tercer polo de conmutación, por el contrario, no presenta dispositivo de conmutación alguno, es decir, que sólo un dispositivo de conmutación se encuentra conectado de manera paralela al segundo polo de conmutación. Cuando el dispositivo de conmutación mencionado extingue el arco voltaico en el segundo polo de conmutación, también se logra una interrupción del flujo de la corriente y, de esta manera, se logra una extinción del arco voltaico en el tercer polo de conmutación.

De acuerdo con un acondicionamiento particularmente ventajoso de la presente invención, la abertura de contacto en un polo de conmutación abierto asciende entre 1, 5 mm y 15 mm, preferentemente entre 2 mm y 5 mm. De esta manera, se puede lograr un campo magnético particularmente estable en el polo de conmutación y, de esta manera, se puede lograr una capacidad de desconexión particularmente óptima.

Un incremento adicional de la seguridad de desconexión, se puede lograr mediante el hecho de que una activación de un pulso de conmutación en un dispositivo de conmutación, se realiza justo cuando se presenta una abertura de contacto mínima predeterminada en el polo de conmutación (por ejemplo, una abertura de contacto mínima de 3 mm) . La seguridad mencionada se puede lograr, por ejemplo, mediante un retardo del pulso de activación del dispositivo de conmutación, mediante un periodo de tiempo que corresponde al interruptor de vacío.

La inductancia total de un circuito eléctrico de conmutación de un dispositivo de conmutación, asciende preferentemente a 0, 5 μH como máximo. Mediante una conformación de esta clase de baja inductancia, se puede lograr un incremento de la corriente (dI/dt) particularmente rápido.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Red eléctrica de corriente continua (1) para embarcaciones de navegación submarina o en superficie, así como para instalaciones marítimas, que presenta una seguridad de desconexión incrementada con, al menos, una fuente de corriente continua (2) , particularmente una batería y/o una instalación de pilas de combustible, al menos, un consumidor eléctrico (3) , por ejemplo, un motor de accionamiento eléctrico o una red de a bordo y, al menos, un dispositivo de desconexión (4) para la desconexión de una corriente continua que fluye en la red de corriente continua (1) , en donde el dispositivo de desconexión (4) presenta un interruptor de vacío (5) conectado con la red, y un dispositivo de conmutación (8 ó 9) mediante el cual se puede extinguir un arco voltaico generado durante la apertura del interruptor (5) , caracterizada porque el interruptor de vacío (5) presenta un primer polo de conmutación (5a) y un segundo polo de conmutación (5b) , en donde el primer polo de conmutación (5a) se encuentra conectado a una derivación de corriente (6) desde un polo positivo de la fuente de corriente continua (2) hacia el consumidor (3) , y el segundo polo de conmutación (5b) se encuentra conectado con una derivación de corriente (7) desde un polo negativo de la fuente de corriente continua (2) hacia el consumidor (3) , en donde ambos polos de conmutación (5a, 5b) se encuentran acoplados entre sí de manera mecánica, y en donde el dispositivo de desconexión (4) para, al menos, uno de ambos polos de conmutación (5a, 5b) , presenta un dispositivo de conmutación (8 ó 9) para la extinción de un arco voltaico generado en el polo de conmutación mencionado (5a ó 5b) .

2. Red de corriente continua (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de desconexión (4) presenta para cada polo de conmutación (5a, 5b) , un dispositivo de conmutación (8 ó 9) propio para cada polo.

3. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el interruptor de vacío (5) presenta un tercer polo de conmutación adicional (5c) que se encuentra acoplado mecánicamente con el primer y el segundo polo de conmutación (5a, 5b) , y que se encuentra acoplado en serie en relación con el segundo polo de conmutación (5b) , con una derivación de corriente (8) desde el polo negativo de la fuente de corriente continua (2) hacia el consumidor (3) .

4. Red de corriente continua (1) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el segundo polo de conmutación (5b) y el tercer polo de conmutación (5c) presentan un dispositivo de conmutación (9) en común.

5. Red de corriente continua (1) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque el segundo polo de conmutación presenta un dispositivo de conmutación, y el tercer polo de conmutación no presenta dispositivo de conmutación alguno.

6. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la abertura de contacto en un polo de conmutación abierto (5a, 5b, 5c) asciende entre 1, 5 mm y 15 mm, preferentemente entre 2 mm y 5 mm.

7. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una activación de un pulso de conmutación en el dispositivo de conmutación (8, 9) de un polo de conmutación (5a, 5b, 5c) se realiza justo cuando se presenta una abertura de contacto mínima predeterminada en el polo de conmutación (5a, 5b, 5c) .

8. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque un circuito eléctrico de conmutación (10) de un dispositivo de conmutación (8, 9) , presenta una inductancia total de 0, 5 μH como máximo.

9. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque una activación de un pulso de conmutación en el dispositivo de conmutación (8, 9) se realiza justo después del transcurso de un tiempo de duración mínimo del arco voltaico.

10. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo de desconexión (4) presenta elementos de RC y/o varistores conectados de manera paralela a un polo de conmutación (5a, 5b, 5c) , para la limitación de tensiones de recuperación transitorias en el polo de conmutación (5a, 5b, 5c) .

11. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo de desconexión (4) presenta un dispositivo (19) para la medición de parámetros de activación en la red de corriente continua (1) , y para la generación de un pulso de activación para un mecanismo de apertura mecánico

(21) del interruptor de vacío (5) , así como para el dispositivo de conmutación (8, 9) a partir de uno o una pluralidad de los parámetros de activación mencionados.

12. Red de corriente continua (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el dispositivo de desconexión (4) presenta, al menos, un disparador de sobrecorriente para el interruptor de vacío (5) .