DISPOSITIVO DE ALIMENTACION DE ENERGIA PARA UNIDADES ELECTRONICAS PROTEGIDAS CONTRA EXPLOSION.

Dispositivo para la alimentación de energía con una fuente de alimentación de la red (9),

una pluralidad de unidades funcionales protegidas contra explosión, que representan en cada caso un módulo (5), y un soporte de módulo (4), en el que el soporte de módulo (4) presenta una pluralidad de conexiones de enchufe (14, 15, 16), sobre las que se puede enchufar en cada caso un módulo (5) configurado como elemento de enchufe y se puede extraer de nuevo libre de chispas o esencialmente libre de chispas, en el que la tensión de alimentación suministrada por la fuente de alimentación de la red (9) es transmitida desde la fuente de alimentación de la red (9) sobre el soporte de módulo (4) y desde el soporte de módulo (4) sobre el módulo, caracterizado porque la tensión de funcionamiento es una tensión alterna y el desacoplamiento de energía desde el soporte de módulo (4) en el módulo (5) se realiza de forma estrangulada por vía inductiva (33, 34, 35) o por vía capacitiva (23, 24, 19), en el que a cada módulo (5) está asociada individualmente una limitación de potencia en forma de una resistencia ciega en el circuito de corriente alterna

Dispositivo de alimentación de energía para unidades funcionales electrónicas protegidas contra explosión.

La invención se refiere a un dispositivo para la alimentación de energía para unidades funcionales protegidas contra explosión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Tales dispositivos para la alimentación de energía de una pluralidad de unidades funcionales electrónicas, que se pueden enchufar sobre un soporte común, en una zona amenazada de explosión, se conocen en el estado de la técnica. Los unidades funcionales que forman módulos pueden ser enchufados sobre regletas de enchufe de una pletina de soporte. A través de las regletas de enchufe se cierran los contactos de las líneas de datos y los contactos de la línea de alimentación de energía. Tales dispositivos, utilizados en la alimentación de energía de buses de campo, sirven también para la conversión de señales entre actuadores o sensores, que están dispuestos en una zona amenazada de explosión, y que reciben y emiten especialmente señales analógicas a través de una línea de señales, y un ordenador de mando que recibe y emite especialmente datos digitales a través de una línea de datos. Hacia el dispositivo conducen una pluralidad de líneas de señales, que están conectadas en cada caso con un actuador o sensor. Los actuadores o bien sensores se encuentran en la zona amenazada de explosión y están equipados de forma correspondiente, para poder ser utilizados allí.

Si el dispositivo se encuentra igualmente en la zona protegida contra explosión, la problemática de la alimentación de energía de las unidades funcionales que representan módulos consiste en que en el caso de separación de la unidad funcional desde la alimentación de energía no se pueden producir chispas. En el dispositivo conocido en el estado de la técnica, la energía a transmitir es transmitida como corriente continua y se reduce a través de resistencias a una medida tal que no se producen chispas en el caso de apertura de la línea de alimentación. En este dispositivo es un inconveniente, por una parte, el calor que se producen en las resistencias y, por otra parte, la posibilidad limitada de alimentar desde una fuente de alimentación de la red una pluralidad de módulos con una tensión de servicio.

Por lo tanto, la invención tiene el cometido de configurar el dispositivo descrito al principio para un funcionamiento más seguro.

El cometido se soluciona a través de la invención indicada en las reivindicaciones, porque se basa en que la tensión de servicio es una tensión alterna. El desacoplamiento de la energía desde el soporte de módulo en los módulos se realiza de forma estrangulada por vía inductiva o por vía capacitiva. El estrangulador utilizado para ello está asociado individualmente a cada módulo y, en concreto, en forma de una resistencia ciega en el circuito de corriente alterna. El estrangulador está configurado con preferencia por un condensador o bien por una bobina. La capacidad del condensador o bien la inductividad de la bobina están adaptadas en este caso a la frecuencia de partida de la tensión alterna a desacoplar, de tal manera que resulta una resistencia ciega adecuada. Las resistencias ciegas adecuadas pueden estar en el intervalo entre 1 y 1000 ohmios. Como capacidades se contemplan con preferencia valores entre 1 nF y 10 nF. Como bobinas de estrangulamiento se utilizan con preferencia bobinas desde 1 µH hasta 10 µH. La tensión de salida tiene con preferencia una frecuencia entre 200 y 300 kHz. Los miembros de estrangulamiento pueden estar conectados en las dos líneas de alimentación de energía, así por ejemplo el estrangulador puede estar constituido por dos condensadores o dos bobinas.

Las unidades funcionales y el soporte o bien la fuente de tensión de servicio y el soporte pueden presentar, respectivamente, un núcleo y una parte que presenta un arrollamiento de un transmisor inductivo separable. En particular, la pieza de transmisión asociada al soporte o bien está conectada regulada por corriente en serie o está conectada mecánicamente en serie preconectada individualmente o bien está conectada eléctricamente en paralelo. Con una alimentación de energía común se alimentan con energía una pluralidad de unidades funcionales, de manera que las unidades funcionales individuales son enchufadas o son retiradas de forma discrecional durante el funcionamiento de las restantes unidades funcionales. En el caso de las bobinas conectadas en serie de las piezas del transmisor, la inductividad modificada durante el enchufe o bien durante la extracción es compensada a través de una regulación de la corriente, que compensa la elevación o la reducción de la resistencia ciega.

Si se conectan las bobinas de las piezas del transmisor en paralelo, entonces delante de cada bobina está dispuesto un conmutador. Con esta disposición de circuito se puede activar o desactivar individualmente cada bobina individual. Con preferencia, la disposición de circuito se realiza a través de la conexión o la retirada de la unidad funcional. El elemento conectado delante de la bobina puede estar configurado como conmutador magnético (contacto Reed). En este caso, la tarjeta de enchufe lleva un imán que, cuando la tarjeta está enchufada, activa el conmutador Reed, de manera que la bobina primaria del transmisor es alimentada con corriente. Pero también está previsto que el elemento antepuesto esté configurado por un estrangulador. Éste puede modificar su resistencia ciega durante la inserción de la tarjeta. A tal fin, especialmente el núcleo del estrangulador está configurado a partir de un material que puede ser llevado a saturación magnética. La tarjeta lleva entonces un imán que está colocado en la proximidad del estrangulador y que lleva al núcleo a saturación. Además, puede estar previsto que el núcleo del estrangulador configure un intersticio. En este intersticio se introduce una bobina durante la inserción de la tarjeta, que está cortocircuitada. Esta bobina puede estar configurada como bobina plana.

En una variante preferida de la invención, está previsto que la alimentación de la tensión de servicio esté constituida por dos fuentes de tensión alterna, que están separadas galvánicamente. Los lados primarios de los transmisores poseen entonces dos bobinas primarias, estando conectada cada bobina primaria con una fuente de corriente alterna. En el caso de fallo de una fuente de alimentación de la red, toda la potencia puede ser suministrada a través de la otra fuente de alimentación de la red. En un primer tipo de funcionamiento está previsto que el control de la potencia de las dos fuentes de alimentación de la red se realice a través de las posición de las fases de las dos tensiones alternas. En un segundo tipo de funcionamiento, el control de la potencia de las dos fuentes de alimentación de la red se realiza, en fases rígidas, a través de la adición de las tensiones primarias. El control de la potencia de las dos fuentes de alimentación de la red se puede realizar a través de la posición de las fases de las dos tensiones alternas. Las dos tensiones primarias se pueden sumar. Las amplitudes de las dos tensiones primarias pueden ser de la misma magnitud. Pero las amplitudes de las dos tensiones primarias se pueden restar también parcialmente. En el caso de que una fuente de alimentación de la red suministre, por error, toda la potencia, la otra puede compensar la potencia excesiva a través de la sustracción de las tensiones primarias. El incremento de la potencia se puede realizar también a través de una combinación de ambos tipos de funcionamiento, siendo variadas tanto la amplitud como también la fase.

La tensión primaria aplicada puede ser sinusoidal. De la misma manera está previsto un funcionamiento con tensiones triangulares o trapezoidales o rectangulares. Los impulsos individuales pueden presentar intersticios de exploración o bien pueden presentar relaciones de impulso/pausa variables. En el caso de varios abollamientos primarios, la forma de las curvas de las tensiones primarias puede ser también diferente. Sobre el lado secundario pueden estar previstas una o varias bobinas secundarias. Si se accionan las bobinas primarias en serie, entonces está previsto que fluya una corriente mínima al menos a través de una bobina secundaria.

En este caso, está previsto que el soporte del módulo esté alimentado con una tensión alterna como tensión de servicio y que la conexión de la tensión de servicio se pueda esenciar esencialmente libre de chispas. Debido a esta configuración, los módulos individuales se pueden separar también en la zona amenazada de explosión...

1. Dispositivo para la alimentación de energía con una fuente de alimentación de la red (9), una pluralidad de unidades funcionales protegidas contra explosión, que representan en cada caso un módulo (5), y un soporte de módulo (4), en el que el soporte de módulo (4) presenta una pluralidad de conexiones de enchufe (14, 15, 16), sobre las que se puede enchufar en cada caso un módulo (5) configurado como elemento de enchufe y se puede extraer de nuevo libre de chispas o esencialmente libre de chispas, en el que la tensión de alimentación suministrada por la fuente de alimentación de la red (9) es transmitida desde la fuente de alimentación de la red (9) sobre el soporte de módulo (4) y desde el soporte de módulo (4) sobre el módulo, caracterizado porque la tensión de funcionamiento es una tensión alterna y el desacoplamiento de energía desde el soporte de módulo (4) en el módulo (5) se realiza de forma estrangulada por vía inductiva (33, 34, 35) o por vía capacitiva (23, 24, 19), en el que a cada módulo (5) está asociada individualmente una limitación de potencia en forma de una resistencia ciega en el circuito de corriente alterna.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la resistencia ciega está entre 1 y 1000 ohmios.

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión de funcionamiento es una frecuencia entre 200 y 300 kHz.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una inductividad de desacoplamiento tiene un valor entre 1 y 10 µH.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una capacidad de desacoplamiento tiene un valor entre 1 y 10 nF.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por miembros de estrangulamiento conectados, respectivamente, en una de las dos líneas de alimentación de energía, en forma de una bobina o de un condensador.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el módulo (5) y el soporte (4) o la fuente de alimentación de la red (9) y el soporte (4) presentan, respectivamente, una parte (11, 15) de un transmisor inductivo separable.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque las partes (15) de los transmisores, asociadas al soporte (4) o bien están conectadas reguladas por corriente en serie o están conectadas en paralelo preconectadas individualmente.

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque un elemento (37), conectado delante de cada bobina (20) conectada en serie de una parte del transmisor (15), está influenciado en la actuación a través de la conexión de la unidad funcional (5).

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque las bobinas (20) conectadas eléctricamente en paralelo están preconectadas con un conmutador magnético (contacto Reed), que se cierra durante la inserción de la unidad funcional asociada.

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque delante de las bobinas (20) está conectado, respectivamente, un estrangulador.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque un núcleo (39) de los estranguladores (33, 37, 44) está formado por un material que puede ser impulsado a saturación por un campo magnético y la unidad funcional (5) lleva un imán (40).

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un núcleo (39) de los estranguladores (33, 37, 44) presenta un intersticio para la inserción de una bobina (41) cortocircuitada de la unidad funcional (5).

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la bobina (41) está configurada como bobina plana.

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una fuente de tensión de funcionamiento, que está constituida por dos fuentes de alimentación de la red (9), en el que cada fuente de alimentación de la red alimenta a una bobina primaria de cada parte del transmisor asociada al soporte de módulo.

16. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque las fuentes de alimentación de la red (9) están controladas por potencia, en el que el control de la potencia se realiza a través de la posición de las fases de las dos tensiones alternas.

17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque las fuentes de alimentación de la red (9) están controladas por potencia, en el que el control de la potencia se realiza a través de la adición o la sustracción de amplitudes de las dos tensiones alternas.

18. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 17, caracterizado porque una de las partes del transmisor presenta un arrollamiento y un núcleo en el intersticio y la otra parte del transmisor presenta una bobina que se puede insertar en el intersticio.

19. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 18, caracterizado porque la conexión de la tensión de funcionamiento (11, 15) está formada por un transmisor inductivo separable.

20. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 19, caracterizado porque el transmisor separable presenta una primera mitad de núcleo (18) conectada fijamente con el soporte de módulo (4) y que recibe un arrollamiento primario (20) y una segunda mitad de módulo (17) conectada fijamente con el módulo (5) y que presenta un arrollamiento secundario (19).

21. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque el arrollamiento primario está constituido por dos semi-arrollamientos (20'), en el que los semi-arrollamientos (20') de cada una de las mitades de núcleo primario (18) adyacentes entre sí en forma de serie están conectados individualmente en serie y los semi-arrollamientos (20') de las últimas mitades de núcleo primario (18) de la serie están conectados entre sí.

22. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 20 ó 21, caracterizado porque los arrollamientos secundarios configuran una pluralidad de arrollamientos individuales (19') separados galvánicamente.

23. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 20 a 22, caracterizado porque la tensión primaria es aproximadamente 1 voltio y la tensión secundaria es aproximadamente 30 voltios.

24. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión alterna es una tensión de alta frecuencia con preferencia entre 200 y 300 kHz.

25. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la resistencia ciega se encuentra en el circuito de corriente del arrollamiento secundario (19).

26. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión alterna de funcionamiento se obtiene a partir de una tensión continua.

27. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las dos líneas de alimentación de la tensión presentan, respectivamente, un condensador (23, 24) o un estrangulador (44) para la limitación de la potencia.

28. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los módulos (5) son soportes de circuitos eléctricos.

29. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión de funcionamiento es rectificada sobre los módulos.

30. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la conexión de la tensión de funcionamiento entre la fuente de alimentación de la red (9), que acondiciona la tensión de funcionamiento, y el módulo (5) se realiza a través de contactos conductores de electricidad separables y delante de los contactos del lado de la fuente de alimentación de la red está conectado un estrangulador (37).

31. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 30, caracterizado porque los estranguladores (37) que están saciados en cada caso a un puesto de enchufe del módulo se asientan sobre la pletina de soporte de módulo y están configurados como bobinas planas.

32. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizado porque la bobina (38) está configurada por una banda de conductores totalmente aislada de una pletina de varias capas.

33. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizado porque la bobina (38) respectiva está asociada esencialmente sólo a los dos brazos exteriores de un núcleo de bobina (39) especialmente en forma de E, cuyos brazos atraviesan orificios (45) de la pletina, en el que los núcleos de bobina (39) dispuestos en una serie pueden ser recubiertos y retenidos por un listón (49) en forma de U.

34. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 33, caracterizado porque una de las dos mitades del núcleo (39) está conectada con adhesivo (51) con la pletina y los dos núcleos están retenidos, respectivamente, por un listón (49), que están conectados entre sí por medio de un elemento de unión (50) que atraviesa la pletina.

35. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los parámetros de los estranguladores (37), por ejemplo, material del núcleo, diámetro de las bobinas y número de espiras están seleccionados para que la permeabilidad se mantenga esencialmente a temperatura constante sobre toda la activación de la alimentación de la tensión de funcionamiento.

36. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la acción de los estranguladores (53), que sirven pata la limitación de la potencia, es proporcionada por un transmisor (54, 56, 56') con un flujo magnético secundario.

37. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 36, caracterizado porque la inductividad de dispersión del transmisor (53) es al menos del 4 al 10% de la inductividad total.

38. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo (55) del transmisor (53) está constituido por dos semi-núcleos en U extendidos alargados.

39. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado por los brazos (55'), que conectan entre sí los dos brazos del núcleo (55'') que presentan arrollamientos (54 y 56) separados en el espacio, del núcleo esencialmente en forma de anillo rectangular.

40. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 39, caracterizado porque las bobinas (54 y 56) son bobinas planas que se solapan, dado el caso, parcialmente.

41. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la tensión de funcionamiento suministrada por dos fuentes de alimentación de la red (9) es alimentada al soporte (4) por la vía de un transmisor (59, 57) separable, respectivamente, en el que la bobina secundaria (57) del transmisor está asociada al soporte (4) y la bobina primaria (59) está asociada a la pletina de la red, en el que la bobina secundaria (57) está conectada en el circuito secundario solamente cuando la fuente de alimentación de la red está enchufada y está suministrando tensión.

42. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por un relé (61) alimentado con corriente por un transformador auxiliar conectado en el circuito primario de la fuente de alimentación de la red (9) para la conexión de una bobina secundaria (57) de un transmisor (57, 59) de la fuente de alimentación de la red (9).

43. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque varios arrollamientos secundarios (57) de fuentes de alimentación de la red (9) asociadas en cada caso están conectadas en paralelo sobre el soporte (4).

44. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 43, caracterizado porque los arrollamientos secundarios (57) de fuentes de alimentación de la red (9) asociadas en cada caso están conectados en serie sobre el soporte (4).

45. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el estrangulamiento (44) está asociado a un Terminal de conexión dispuesto en la zona protegida contra explosión para al menos un aparato de campo (3).

46. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 44, caracterizado porque el estrangulamiento (44) está asociado a una caja de conexiones (2) dispuesta en la zona no explosiva.