Sistema para controlar, proteger y monitorizar el estado de motores de refrigeración forzada para transformadores de potencia y similares.

Un sistema para controlar, proteger y monitorizar el estado de motores (1) adecuado para la refrigeración forzada de transformadores de potencia,

en el que cada uno de dichos motores (1) comprende un módulo electrónico (2) instalado en una caja (3) de conexiones del motor respectivo (1), estando interconectados dichos módulos electrónicos (2) por una red de comunicaciones con un sistema (4) de ordenador, en el que dicho módulo electrónico (2) contiene un módulo de medición (M) de la tensión y la corriente en una CPU microcontrolada para medir la corriente consumida por el motor (1) por medio de circuitos electrónicos situados en el módulo (2) que digitaliza esta información de consumo de corriente, estandocaracterizadodicho sistema porque dicha CPU microcontrolada tiene un soporte lógico específico para llevar a cabo digitalmente una función de regulación automática de protección térmica que comprende la regulación de la corriente nominal del motor (1) para la protección térmica en un intervalo de valores que permite a ese mismo módulo electrónico (2) ser aplicado en motores (1) con diferentes corrientes nominales, comprendiendo dicha función de regulación automática de protección térmica:

- una etapa de aprendizaje en la que un sistema de control (5) y protección del módulo electrónico (2) se conectará al motor (1) y usará el módulo de mediciones (M) de tensión y de corriente para realizar las mediciones de la corriente consumida por el motor (1) durante un tiempo predeterminado de aprendizaje, que puede ser alterado por el usuario, y

- una regulación automática de la corriente de activación de protección térmica determinada añadiendo conjuntamente un margen predeterminado de tolerancia, que puede ser alterado por el usuario, y que es un porcentaje de la corriente medida, al valor máximo de la corriente medida durante el período de aprendizaje.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/BR2006/000167.

Solicitante: SANTOS, EDUARDO PEDROSA.

Nacionalidad solicitante: Brasil.

Dirección: PRAÇA CLAUDINO ALVES, 141 - CENTRO CEP-12940-800 ATIBAIA - SP BRASIL.

Inventor/es: Santos,Eduardo Pedrosa.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H02H7/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › Circuitos de protección de seguridad especialmente adaptados para máquinas o aparatos eléctricos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas, y efectuando una conmutación automática en el caso de un cambio indeseable de las condiciones normales de trabajo (asociación estructural de órganos de protección con máquinas o aparatos específicos y su protección sin desconexión automática, ver la subclase correspondiente a tales máquinas o aparatos).
  • H02H7/04 H02H […] › H02H 7/00 Circuitos de protección de seguridad especialmente adaptados para máquinas o aparatos eléctricos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas, y efectuando una conmutación automática en el caso de un cambio indeseable de las condiciones normales de trabajo (asociación estructural de órganos de protección con máquinas o aparatos específicos y su protección sin desconexión automática, ver la subclase correspondiente a tales máquinas o aparatos). › para transformadores.

PDF original: ES-2377830_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema para controlar, proteger y monitorizar el estado de motores de refrigeración forzada para transformadores de potencia y similares.

Breve presentación

La solicitud de patente de la presente invención es para un innovador "Sistema para controlar, proteger y monitorizar el estado de motores de refrigeración forzada para transformadores de potencia y similares", particularmente para un sistema para controlar, proteger y monitorizar motores de transformadores de potencia y similares capaces de convertir un motor convencional en un motor "inteligente", sistema que se basa en un módulo electrónico instalado directamente sobre el o los motores de tal forma que se integre en dichos motor o motores funciones requeridas para controlar (encendido-apagado), la protección y la monitorización de los mismos, de forma que estén interconectados por medio de una red de comunicaciones con un sistema de ordenador o un sistema de control digital, permitiendo el control remoto del o los motores y preservando el o los motores contra daños generales, como la sobrecarga y otros, sin usar ningún elemento externo, como relés, automáticos, interruptores, etc., que necesitan un panel de control.

Breve historia

Los transformadores de potencia y los autotransformadores se usan típicamente en sistemas de transmisión y distribución de energía eléctrica para transferir energía, y su función es alterar el nivel de tensión de salida en relación con la entrada. En este proceso ocurren pérdidas internas en los transformadores que causan, entre otros inconvenientes, aumentos de temperatura en los devanados, el núcleo y el medio aislante, normalmente algún tipo de aceite.

En la práctica, tales aumentos de temperatura son factores limitantes para obtener la máxima potencia que podría ser transformada teóricamente por el equipo, en vista de las temperaturas límite soportadas por los materiales usados normalmente. En consecuencia, los transformadores de potencia deben ser equipados con dispositivos para disipar el calor generado internamente al medio circundante, aumentando así el límite máximo de potencia que podría ser transformada.

Estos dispositivos de refrigeración pueden ser clasificados según lo siguiente:

• Refrigeración natural, normalmente basada en un radiador, en el que el intercambio de calor está basado en la convección natural entre el aceite contenido en el transformador y el aire exterior.

• Refrigeración forzada, en la que el intercambio de calor se optimiza por medio de la circulación de fluidos refrigerantes (aceite, aire y otros) usando motores eléctricos que activan ventiladores y/o bombas.

El número de motores usado varía según el proyecto de transformador y puede variar de uno a docenas de motores.

Estado de la técnica

En los sistemas existentes de refrigeración de transformadores la protección se lleva a cabo por medio de un dispositivo de protección térmica para cada motor, que puede ser, por ejemplo, un relé térmico o un automático magneto-térmico específico para proteger motores cuyo elemento térmico puede ser regulado.

Este tipo de protección convencional tiene las siguientes particularidades:

• Una relación directamente proporcional entre el número de motores usado y el número de dispositivos de protección térmica, que demanda paneles de control adecuados al número de dispositivos; es decir, cuanto mayor es este número, mayor es el panel,

- y, en consecuencia, elevándose los costes de producción y dificultando la estandarización del proyecto de control para transformadores con cantidades diferentes de motores de enfriamiento.

• Tales dispositivos de protección térmica para motores tienen una regulación para la corriente activa por encima de la cual el motor debería ser desconectado. Debido al hecho de que tales dispositivos son elementos electromecánicos cuyo principio de funcionamiento se basa en la desviación de hojas bimetálicas en las que el intervalo de regulación de la corriente es estrecho, lo que hace obligatoria la existencia de diversas opciones de regulación de la corriente que han de ser elegidas según la corriente nominal del motor usado. Además de las dificultades logísticas y del consiguiente aumento de coste, la probabilidad de mantenimiento, tal como la mencionada en lo que antecede, daña la estandarización del proyecto de control para transformadores con motores con diferentes corrientes nominales.

Como con los sistemas de protección antes mencionados, los sistemas de control de motores se llevan a cabo por medio de relés de potencia, que no son más que dispositivos electromagnéticos responsables de establecer e interrumpir la entrada a los motores. Este tipo de control tiene las siguientes particularidades:

• Una relación directamente proporcional entre el número de motores y el número de relés usados, requiriéndose paneles apropiado para recibir el número de relés. Además de costos mayores, este hecho hace difícil estandarizar el proyecto de control para transformadores con diferentes números de motores, y, asimismo, vuelve al sistema más susceptible de mantenimiento.

• La activación de los motores de refrigeración normalmente se lleva a cabo automáticamente por medio de dispositivos que miden las temperaturas en el transformador equipados con contactos de salida que alimentan la bobina de los relés tras alcanzar las temperaturas predeterminadas. Por razones de simplificación del proyecto de control, los motores son generalmente agrupados en dos grupos de refrigeración activados a temperaturas diferentes.

Más específica y brevemente, los sistemas convencionales usados para controlar y proteger estos motores de refrigeración deberían ser instalados en un panel de control debidamente fijado al tanque del transformador que ha de refrigerarse, y su protección térmica realizada por medio de dispositivos electromecánicos activados por hojas bimetálicas instaladas en los paneles antes mencionados, con la necesidad de diversos intervalos de regulación de la corriente que deberían ser realizados manualmente por un profesional cualificado que base los mismos en la corriente nominal de cada motor, generalmente enunciada en su placa de identificación. Esta tarea es llevada a cabo sin ningún problema cuando se trata de solo algunos motores; sin embargo, cuando se trata de docenas de motores, se vuelve difícil y lenta, con la posibilidad de que ocurra un error humano, dado que se trata de una tarea repetitiva y manual.

En los sistemas convencionales para el control y la protección de motores de refrigeración en transformadores de potencia y similares es necesario usar dispositivos de protección en los motores contra baja carga y sobrecarga, además de protecciones contra falta de fase y desequilibrio de tensión entre fases, esto obviamente cuando se abordan motores, de entrada trifásica, protección que desconecta los motores cuando ocurre uno de los eventos recién mencionados, evitando que se quemen. También se usan dispositivos de protección que emiten una alarma en caso de inversión de fase que evitan que los motores giren en la dirección indebida, lo que dañará una refrigeración adecuada del transformador. Tales dispositivos de protección consisten en relés específicos para estas funciones, también instalados dentro de la refrigeración del transformador. Tales dispositivos de protección consisten en relés específicos para estas funciones, también instalados dentro del panel de control del transformador, lo que añade costes y ocupa espacio y, debido al mayor número de componentes, se vuelve más susceptible de defectos y mantenimiento.

En los sistemas convencionales también existe la necesidad de usar una logística basada en relés (contactores) electromecánicos que controlen los motores. Como ya se ha mencionado, en los sistemas convencionales, para simplificar esta logística en el proyecto de control, los motores se agrupan entre sí, generalmente en dos grupos de refrigeración activados por (dos) temperaturas diferentes.

El documento FR-A-2 841 398 versa acerca de una unidad combinada de control y protección para un motor eléctrico, que incluye el contenido del preámbulo de la reivindicación 1.

El documento US-A-5 726 911 se ocupa de un monitor de un motor eléctrico que también incluye las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Ninguno de dichos documentos de patente describe la realización de una función de regulación automática de protección... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema para controlar, proteger y monitorizar el estado de motores (1) adecuado para la refrigeración forzada de transformadores de potencia, en el que cada uno de dichos motores (1) comprende un módulo electrónico (2) instalado en una caja (3) de conexiones del motor respectivo (1), estando interconectados dichos módulos electrónicos (2) por una red de comunicaciones con un sistema (4) de ordenador, en el que dicho módulo electrónico (2) contiene un módulo de medición (M) de la tensión y la corriente en una CPU microcontrolada para medir la corriente consumida por el motor (1) por medio de circuitos electrónicos situados en el módulo (2) que digitaliza esta información de consumo de corriente, estando caracterizado dicho sistema porque dicha CPU microcontrolada tiene un soporte lógico específico para llevar a cabo digitalmente una función de regulación automática de protección térmica que comprende la regulación de la corriente nominal del motor (1) para la protección térmica en un intervalo de valores que permite a ese mismo módulo electrónico (2) ser aplicado en motores (1) con diferentes corrientes nominales, comprendiendo dicha función de regulación automática de protección térmica:

- una etapa de aprendizaje en la que un sistema de control (5) y protección del módulo electrónico (2) se conectará al motor (1) y usará el módulo de mediciones (M) de tensión y de corriente para realizar las mediciones de la corriente consumida por el motor (1) durante un tiempo predeterminado de aprendizaje, que puede ser alterado por el usuario, y

- una regulación automática de la corriente de activación de protección térmica determinada añadiendo conjuntamente un margen predeterminado de tolerancia, que puede ser alterado por el usuario, y que es un porcentaje de la corriente medida, al valor máximo de la corriente medida durante el período de aprendizaje.

2. Un sistema según la reivindicación 1, estando configurado dicho sistema para usar las mediciones realizadas por dicho módulo de mediciones (M) para funciones de monitorización y autodiagnosis (10) y para monitorizar el estado del motor (1).

3. Un sistema según la reivindicación 2 en el que dicha monitorización del estado del motor (1) se lleva a cabo calculando el par mecánico desarrollado por el motor (1), que ya está en marcha o durante su arranque, a partir de la potencia eléctrica activa consumida y de la rotación de motor, medida por un sensor (R) de rotación, externo o parte del sistema, o teniendo en cuenta la rotación nominal del motor, y de la potencia calculada a partir de las mediciones de tensión de entrada y de la corriente eléctrica consumida.

4. Un sistema según la reivindicación 3, teniendo el sistema una función de determinación automática de alarma de par elevado y reducido y/o una función de determinación automática de alarma de par de arranque reducido que comprenden:

- una fase de aprendizaje en la que el sistema de protección y control (5) del módulo electrónico (2), considerando que tanto el motor (1) como su carga mecánica se encuentren en buen estado de funcionamiento, calcularán:

- el par dinámico de trabajo del motor (1) durante un tiempo predeterminado de aprendizaje, que puede ser alterado por el usuario, hallando así los valores mínimo, medio y máximo del par motor, y/o

- el par de arranque del motor (1) durante un número predeterminado de arranques, que puede ser alterado por el usuario, determinando así los valores mínimo, medio y máximo del par de arranque del motor;

- una determinación automática de un valor de alarma (8) por par elevado y/o por par de arranque elevado, llevada a cabo sumando entre sí un porcentaje de margen predeterminado de tolerancia y, respectivamente, el valor máximo del par dinámico de trabajo y/o el valor máximo del par de arranque, medidos en el período de aprendizaje; y

- una determinación automática de un valor de alarma (8) por par reducido y/o por par de arranque reducido, llevada a cabo restando un porcentaje de margen predeterminado de tolerancia, respectivamente, del valor mínimo del par dinámico de trabajo y/o el valor mínimo del par de arranque, medidos en el período de aprendizaje.

5. Un sistema según la reivindicación 4, teniendo el sistema una función de determinación automática de alarma de tendencia del par, llevada a cabo calculando la tendencia de la evolución, ya sea creciente o decreciente, del par desarrollado por el motor (1) después de funcionar mucho tiempo, emitiendo una alarma (8) en el caso de que la tendencia calculada alcance los valores máximo y mínimo, respectivamente, programados por el operador.

6. Un sistema según la reivindicación 4 que comprende medios para hacer que dichos valores (8) de alarma por el par elevado o reducido obtenido por regulación automática sean consultados y alterados manualmente por el operador, y regulaciones realizadas nuevamente en cualquier momento por el sistema cuando lo solicite el operador.

7. Un sistema según la reivindicación 1 en el que dicho sistema de control (5) y protección de dicho módulo electrónico (2) comprende un acelerómetro incorporado (13) que puede medir aceleraciones en los ejes ortogonales debidos a vibraciones del motor (1), y una función de monitorización del estado llevado a cabo midiendo vibraciones y emitiendo alarmas (8) cuando dicho acelerómetro (13) detecta vibraciones excesivas.

8. Un sistema según la reivindicación 1 en el que dicho sistema de control (5) y protección de dicho módulo electrónico (2) puede ser aplicado, aparte de a transformadores de potencia, a otro equipo que use motores eléctricos (1) para fines de refrigeración o para cualquier otra función.

9. Un sistema según la reivindicación 1 en el que dicho módulo de medición (M) de la tensión y la corriente está configurado para medir la tensión en cada fase de entrada del motor y llevar a cabo, a partir de las medidas tomadas, funciones de protección contra baja carga, sobrecarga, falta de fase, desequilibrio de tensión entre fases e inversiones de fases, desconectando el motor (1) en el caso de la incidencia de cualquiera de estas condiciones y señalando (10) la incidencia para que el operador tome todas las medidas necesarias.

10. Un sistema según la reivindicación 1 en el que dicho sistema de control (5) está configurado para llevar a cabo una función de control de la conexión/desconexión del motor a través de una comunicación (9) en serie, usando únicamente un par de cables que simplemente conectan entre sí los puertos de comunicación de todos los módulos electrónicos (2) de los motores (2) en paralelo, y crear dicha red de comunicación de datos a través de la cual los motores (1) pueden ser controlados de forma remota.

11. Un sistema según la reivindicación 10 en el que dicho módulo electrónico (2) está configurado para recibir, a través de dicha red de comunicaciones, instrucciones para conectar/desconectar el motor (1) y para enviar una señal (10) de autodiagnosis, alarmas (8) y estado (6) del motor por medio de una comunicación (7) de interfaz usando como medio de transmisión de datos su propia línea de entrada (TC) al motor y creando por tal medio dicha red de comunicación de datos a través de la cual los motores (1) pueden ser controlados de forma remota para arrancarlos o detenerlos individualmente.


 

Patentes similares o relacionadas:

Nodo de red para una red eléctrica, transformador de regulación para un nodo de red y procedimiento para operar un nodo de red, del 11 de Abril de 2018, de MASCHINENFABRIK REINHAUSEN GMBH: Nodo de red para una red eléctrica , en particular para una subestación o una estación de red local, que comprende: - un transformador […]

Dispositivo protector y procedimiento para la monitorización de la temperatura de un aparato, del 15 de Noviembre de 2017, de SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT: Dispositivo protector para la monitorización de la temperatura (T) de un aparato , particularmente para la monitorización de la temperatura […]

Sistema para monitorizar el nivel de aceite y detectar fugas en transformadores de energía, reactores, transformadores de corriente y potencial, aisladores de alta tensión y similares, del 26 de Julio de 2017, de SANTOS, EDUARDO PEDROSA: Sistema para monitorizar el nivel de aceite y detectar fugas de aceite en un recipiente lleno de aceite de equipo de energía eléctrica, […]

Relé y método de protección de transformador, y sistema de protección de transformador que tiene los mismos, del 22 de Junio de 2016, de LSIS Co., Ltd: Relé de protección de transformador para proteger un transformador en un sistema en el que el transformador que comprende un puerto primario […]

Protección de sobrecarga de un dispositivo de reducción de voltaje, del 6 de Enero de 2016, de Southern Fox Investments Limited: Un sistema para reducir el voltaje de un suministro eléctrico de CA a una carga para el propósito de eficiencia de energía, el sistema comprende: a) un transformador […]

Disyuntor para transformadores de distribución con líquido dieléctrico, del 11 de Marzo de 2015, de ABB TECHNOLOGY AG: Un disyuntor para transformadores de distribución con líquido dieléctrico, que comprende fusibles limitadores de corriente , situados en la cuba del transformador […]

Dispositivo de protección contra los efectos de defectos de aislamiento en un aparato eléctrico polifásico alimentado por una red eléctrica, del 25 de Febrero de 2015, de TRANSFIX: Procedimiento de protección de un aparato eléctrico , en particular un transformador eléctrico polifásico , conectado en serie […]

SISTEMA DE PROTECCIÓN DE UN TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN TRIFÁSICO CON AISLAMIENTO EN UN DIELÉCTRICO LÍQUIDO QUE CONSTA DE UN MICROSECCIONADOR, del 18 de Octubre de 2011, de AREVA T&D SAS: Un sistema de protección de un transformador de distribución trifásico sumergido en un dieléctrico líquido contenido en una cuba , en el […]

Otras patentes de SANTOS, EDUARDO PEDROSA

 

Otras patentes de la CIP H02H7/04