DISPOSITIVO PARA REGULAR LA TENSION ELECTRICA.

Dispositivo para regular la tensión eléctrica en la red de suministro eléctrico con un transformador de regulación,

en el que el transformador de regulación de cada fase tiene un devanado principal y un devanado de regulación independiente que está provisto de derivaciones y en el que las derivaciones individuales pueden estar eléctricamente acopladas por elementos de conmutación, y que pueden conectarse con un derivador de corriente, caracterizado porque el devanado (3) de regulación tiene tres derivaciones (A1... A3), porque la primera y la tercera derivaciones (A1 y A3) están dispuestas, cada una de ellas, en un respectivo extremo del devanado (3) de regulación, y la segunda derivación (A2) está dispuesta exactamente en el centro del devanado (3) de regulación, porque el extremo del devanado principal (1) están conectado con la segunda derivación (A2), porque el devanado (3) de regulación está dimensionado de manera que la longitud del devanado entre la primera y segunda derivaciones (A1 y A2) y también entre la segunda y tercera derivaciones (A2 y A3), es de un X% de la longitud del devanado principal (1), en el que X es un número natural, porque la primera derivación (A1) está eléctricamente conectada con la entrada de un primer elemento (V1, Th1) de conmutación, la segunda derivación (A2) con la entrada de un segundo elemento (V2, Th2) de conmutación y la tercera derivación (A3) con la entrada de un tercer elemento (V3, Th3) de conmutación, porque la salida del primer elemento (V1, Th1) de conmutación y la salida del segundo elemento (V2, Th2) de conmutación están conectadas, cada una de ellas, con el respectivo extremo de uno de los dos extremos de un devanado (4) de una reactancia, porque la salida del tercer elemento (V3, Th3) de conmutación está eléctricamente conectado con la salida del primer elemento (V1, Th1) de conmutación, porque un elemento adicional (V4, Th4) de conmutación está dispuesto en paralelo con el devanado (4) de la reactancia y porque exactamente el centro del devanado (4) de la reactancia conduce al derivador de corriente

Dispositivo para regular la tensión eléctrica.

La invención está relacionada con un dispositivo para regular la tensión eléctrica en la red del suministro eléctrico.

En el caso de los extendidos sistemas centrales de suministro eléctrico de hoy día, la regulación de la tensión se lleva a cabo normalmente por medio de transformadores de regulación en las conexiones del suministro eléctrico central de los respectivos suministros eléctricos de alta tensión o media tensión. Para este fin, los devanados de regulación de los respectivos transformadores de regulación están provistos de derivaciones en los devanados; se puede llevar a cabo una conmutación ininterrumpida entre derivaciones contiguas con carga de los devanados, por medio de conmutadores de derivaciones.

Los conmutadores de derivaciones adecuados para ese fin pueden ser divididos básicamente en dos clases: los del tipo de interruptores de resistencia de acción rápida, en los cuales hay presentes resistencias óhmicas de conmutación, que solamente se cargan transitoriamente, para limitar la corriente del circuito que fluye durante la conmutación y que, consecuentemente, producen una rápida conmutación entre las derivaciones de los devanados, y los del tipo de conmutadores reactivos, en los cuales se disponen impedancias inductivas de conmutación, por lo que también es posible una conmutación lenta y continua.

Sin embargo, en el caso de la regulación de tensión descrita en el campo del suministro eléctrico de alta tensión o media tensión, no es posible realizar fácilmente en los sistemas de suministro de energía descentralizados, la regulación en transformadores de distribución.

Los denominados "reguladores de tensión" han sido utilizados, particularmente en Estados Unidos, para esta regulación (en proximidad al consumidor) de la baja tensión en suministros eléctricos descentralizados. La mayoría de los "reguladores de tensión" normales actuales son monofásicos, tienen impedancias inductivas de conmutación, denominadas también reactancias o devanados de reactancia, y permiten una regulación de tensión en 32 pasos, cada uno del 5/8%, es decir, en la gama de +/- 10%.

Otra forma de estos "reguladores de tensión" es la del tipo "Auto-Booster" (Auto-Elevadores) (Marca Registrada). Estos aparatos son sustancialmente de una construcción más sencilla y permiten la regulación ascendente en 4 pasos, cada uno de 2% o 1%, es decir, en total +10% o +6%.

Otra solución a la regulación de la tensión, llevada a cabo en la proximidad del consumidor, en el campo de baja tensión, está descrita en el documento WO 01/33308 y WO 03/044611. Estas dos solicitudes están basadas en la idea general de proporcionar un transformador de regulación solamente con unas pocas derivaciones. Los devanados componentes individuales son seleccionados cíclicamente por medio de un conmutador inversor, donde el transformador de regulación ha de tener una impedancia de fuga de tal dimensión que la corriente del circuito, en el caso de un cortocircuito en derivaciones contiguas de los devanados componentes (que tiene lugar transitoriamente al conmutar en condiciones de carga) ha de ser limitada al orden de magnitud de la corriente nominal. Las resistencias típicas de conmutación de los conmutadores clásicos de las derivaciones pueden ser eliminadas de esta manera. En esta configuración, que ha de ser adecuada no solamente para la construcción de transformadores de regulación como auto-transformador, sino también como transformador de devanados independientes, son posibles numerosos modos de realización diferentes del conmutador inversor. Por tanto, se propone utilizar como conmutador inversor un conmutador inversor de carga, que es carente de contactos de resistencias y que tiene exclusivamente contactos principales, de un conmutador de derivación. De acuerdo con otras propuestas, el conmutador inversor será construido como un interruptor selectivo de leva de múltiples etapas, formado también a partir de una cadena de relés o contactores o consistente exclusivamente en una cadena de interruptores electrónicos, particularmente interruptores de tiristores. El número de elementos de conmutación requeridos del conmutador inversor corresponde entonces al número de posibles ajustes.

Es desventajoso en este estado de la técnica conocido, que al menos en el caso del transformador de devanados independientes, debe haber presentes un devanado principal y un devanado de regulación independientes. Con el fin de excitar la inductancia de fuga de cada paso, con una dimensión tal que la corriente escalonada de cortocircuito alcance solamente la dimensión de la corriente nominal, se requiere un canal corto de fuga. A partir de eso resulta un devanado de regulación independiente y corto que aumenta la anchura y profundidad del transformador. Este gasto en los costes del transformador excede en muchos casos de la ventaja debida a las resistencias de conmutación omitidas. Más aún, el método de regulación se hace difícil; la configuración conocida es particularmente inadecuada para circuitos en paralelo.

Es objeto de la invención indicar un dispositivo sencillo y económico para regular la tensión eléctrica en transformadores de distribución y reguladores de tensión, con tan pocos elementos de conmutación como sea posible.

El objeto se consigue con el dispositivo cuyas características están en la primera reivindicación. Las reivindicaciones dependientes están relacionadas a desarrollos particularmente ventajosos de la invención.

El dispositivo de acuerdo con la invención está previsto preferiblemente para transformadores de regulación o de distribución, con una pequeña gama reguladora, por ejemplo de +/- 5% en pasos de 2,5%, en total, por ejemplo, 5 pasos. El dispositivo de acuerdo con la invención es adecuado no solamente para transformadores de aceite, sino también para transformadores secos. La ventaja particular del mismo consiste en que solamente se requiere un agrandamiento mínimo de las dimensiones del respectivo transformador de distribución y se ofrece un alto nivel de capacidad de servicio y de funcionamiento. Esto es debido al hecho de que el dispositivo de acuerdo con la invención se concibe como un aparato de conmutación que efectúa la dispensación con selectores que se desplazan mecánicamente o selectores de carga de un conmutador de derivación con carga. Más aún, el dispositivo de acuerdo con la invención tiene un grado de complejidad pequeño, en particular tiene solamente unos pocos componentes y elementos de conmutación. Por ejemplo, solamente se requieren cuatro elementos de conmutación para un modo de realización con cinco pasos de selección de tensión, como se explica con más detalles a continuación. Estos elementos de conmutación pueden ser construidos, con una ventaja particular, como una pareja de tiristores en antiparalelo, o también como células de conmutación en vacío.

Se explicará la invención con más detalle en lo que sigue, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los cuales:

La figura 1 muestra una configuración esquemática del circuito de un primer dispositivo, de acuerdo con la invención;

la figura 2 muestra una tabla de los pasos de tensión que pueden conseguirse con este dispositivo, dependiendo del ajuste de los elementos individuales de conmutación;

la figura 3 muestra los respectivos ajustes de los elementos individuales de conmutación, con estos pasos de tensión;

la figura 4 muestra un dispositivo adicional de acuerdo con la invención, para la regulación de la tensión en el lado de la carga de un regulador de tensión;

la figura 5 muestra un dispositivo adicional de acuerdo con la invención, para la regulación de la tensión en el lado primario de un regulador de tensión;

la figura 6 muestra un dispositivo adicional de acuerdo con la invención, con elementos de conmutación de construcción alternativa; y

la figura 7 muestra un dispositivo adicional de acuerdo con la invención, con una configuración de conmutación ampliada.

El primer dispositivo de acuerdo con la invención está ilustrado esquemáticamente en la figura 1. Se ilustra un devanado principal 1 de un transformador de regulación, cuyo extremo 2 del devanado es conducido al centro de un devanado independiente 3 de regulación del transformador de regulación. El devanado 3 de regulación tiene tres derivaciones independientes A1... A3. Las derivaciones A1 y A3 están dispuestas, respectivamente, en extremos opuestos del devanado 3...

1. Dispositivo para regular la tensión eléctrica en la red de suministro eléctrico con un transformador de regulación, en el que el transformador de regulación de cada fase tiene un devanado principal y un devanado de regulación independiente que está provisto de derivaciones y en el que las derivaciones individuales pueden estar eléctricamente acopladas por elementos de conmutación, y que pueden conectarse con un derivador de corriente, caracterizado porque el devanado (3) de regulación tiene tres derivaciones (A1... A3), porque la primera y la tercera derivaciones (A1 y A3) están dispuestas, cada una de ellas, en un respectivo extremo del devanado (3) de regulación, y la segunda derivación (A2) está dispuesta exactamente en el centro del devanado (3) de regulación, porque el extremo del devanado principal (1) están conectado con la segunda derivación (A2), porque el devanado (3) de regulación está dimensionado de manera que la longitud del devanado entre la primera y segunda derivaciones (A1 y A2) y también entre la segunda y tercera derivaciones (A2 y A3), es de un X% de la longitud del devanado principal (1), en el que X es un número natural, porque la primera derivación (A1) está eléctricamente conectada con la entrada de un primer elemento (V1, Th1) de conmutación, la segunda derivación (A2) con la entrada de un segundo elemento (V2, Th2) de conmutación y la tercera derivación (A3) con la entrada de un tercer elemento (V3, Th3) de conmutación, porque la salida del primer elemento (V1, Th1) de conmutación y la salida del segundo elemento (V2, Th2) de conmutación están conectadas, cada una de ellas, con el respectivo extremo de uno de los dos extremos de un devanado (4) de una reactancia, porque la salida del tercer elemento (V3, Th3) de conmutación está eléctricamente conectado con la salida del primer elemento (V1, Th1) de conmutación, porque un elemento adicional (V4, Th4) de conmutación está dispuesto en paralelo con el devanado (4) de la reactancia y porque exactamente el centro del devanado (4) de la reactancia conduce al derivador de corriente.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el valor de X es igual a 5.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se disponen interruptores (V1... V4) de vacío como elementos de conmutación.

4. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se disponen interruptores de semiconductores, particularmente interruptores (Th1... Th4) de tiristores, como elementos de conmutación.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el devanado (3) de regulación, para aumentar el número de pasos de regulación posibles, tiene una o más derivaciones adicionales (A4), cada una de ellas con un respectivo elemento adicional (V5, Th5) de conmutación, que está o están conectadas, cada una de ellas, en forma de cascada.