Dispositivo de transformación para regular automáticamente la tensión de una alimentación trifásica.

Un dispositivo de transformación configurado para ajustar automáticamente la tensión de una alimentación eléctricatrifásica que comprende:

tres terminales de entrada (Rin, Sin, Tin);

tres terminales de salida (Rout, Sout, Tout);

un transformador trifásico conectado en estrella

un grupo de conmutación (21R-24R, 21S-24S, 21T-24T),

caracterizado por

un circuito de conmutación de conmutadores (8), en el que;

tres terminales de entrada (Rin, Sin, Tin) están respectivamente conectados a tres líneas principales de laalimentación eléctrica trifásica;

los tres terminales de salida (Rout, Sout, Tout) están conectados a una instalación de carga;

el transformador trifásico conectado en estrella comprende un núcleo (5), un circuito bobinado de fase R, uncircuito bobinado de fase S, y un un circuito bobinado de fase T.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un aparato transformador que ajusta automáticamente la tensión de suministro eléctrico trifásico entregada a un sitio de consumo de energía a un rango objetivo de tensión inferior a su tensión nominal y suministra a equipos de carga y, en concreto a tal aparato de transformación trifásico que tiene una conexión en estrella como su configuración básica.

TÉCNICA ANTERIOR

En, por ejemplo, hoteles, supermercados, fábricas, etc, los equipos de iluminación, equipos de aire acondicionado, equipos de potencia, o similares consumen una gran cantidad de energía eléctrica. Recientemente, esos consumidores generales de energía han reconocido firmemente la necesidad de medidas de ahorro energético, y diversas medidas se han propuesto y se están poniendo en práctica.

Una de las medidas de ahorro de energía adoptables por los consumidores de energía en general es un esquema conocido donde el sistema receptor de electricidad que conduce el suministro comercial de energía a los equipos de interior se proporciona con el aparato de transformación divulgado en la patente japonesa Nº 2750275 o Nº 3372178, que ajusta automáticamente la tensión del suministro comercial de energía a una tensión de voltaje inferior en varios puntos porcentuales a su tensión nominal y suministra a los equipos de carga.

En las áreas que son inferiores en estabilidad de instalaciones de generación de energía e instalaciones de distribución de energía, la tensión de alimentación a los puntos de recepción de consumidores de energía no es estable y, a menudo fluctúa en un rango de tensión ligeramente superior a la tensión nominal. En tal situación, suministrar alimentación eléctrica cuyo voltaje se ajusta automáticamente mediante un aparato de transformación a una tensión inferior en varios puntos porcentuales a la tensión nominal a los equipos de carga, el consumo de energía por el equipo de carga se reduce considerablemente, lo que produce un efecto de ahorro de energía especialmente grande.

DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN

[Problemas a resolver por la invención]

El aparato de transformación divulgado en la antes citada patente japonesa Nº 3372178 ajusta automáticamente la tensión de alimentación eléctrica trifásica a un intervalo objetivo de tensión inferior a la tensión nominal y suministra al equipo de carga. Sin embargo, la configuración del bobinado del transformador utilizado en este aparato de transformación no está en conexión en estrella, sino en una configuración especial, donde se combinan los flujos de corriente y magnéticos de cada fase con los de las otras fases, y por lo tanto es muy difícil diseñar su circuito bobinado y circuito magnético a fin de lograr las características deseadas.

El aparato de transformación convencional anterior se configura para cambiar su característica de transformación conmutando on/off (encendido / apagado) una pluralidad de conmutadores que conectan las diferentes fases en combinación, y por lo tanto el conmutador necesita conmutarse on/off en un momento en el que la tensión entre extremos opuestos del conmutador (tensión entre las diferentes fases) se convierte en cero. Por ello, un circuito de control de conmutación de ello es complicado, y por lo tanto es difícil asegurar la estabilidad y la fiabilidad de las temporizaciones de la operación de conmutación.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de transformación con un transformador trifásico de conexión en estrella como su configuración básica, que ajusta automáticamente la tensión de alimentación eléctrica trifásica a un valor dentro de un rango objetivo de tensión inferior a la tensión nominal y suministra al equipo de carga.

[Medio para resolver los problemas]

Un aparato de transformación de acuerdo con la presente invención se caracteriza por los siguientes elementos (1) a (22) :

(1) ser un aparato de transformación configurado para ajustar automáticamente la tensión de alimentación trifásica que comprende tres terminales de entrada (Rin, Sin, Tin) , tres terminales de salida (Rout, Sout, Tout) , un transformador trifásico de conexión en estrella, un grupo de conmutación, y un circuito de conmutación de conmutadores;

(2) los tres terminales de entrada (Rin, Sin, Tin) estando respectivamente conectados a tres líneas principales de la alimentación trifásica;

(3) los tres terminales de salida (Rout, Sout, Tout) estando conectados a una instalación de carga;

(4) el transformador trifásico de conexión en estrella comprendiendo un núcleo, un circuito bobinado de fase R, un circuito bobinado de fase S, y un circuito bobinado de fase T;

(5) en el circuito bobinado de fase R, un bobinado principal de fase R, un primer bobinado auxiliar de fase R, un primer conmutador de fase R, un segundo bobinado auxiliar de fase R, y un tercer bobinado auxiliar de fase R que están conectados en serie en ese orden entre el terminal de entrada Rin y un punto neutro O, el terminal de salida Rout estando conectado al otro extremo del bobinado principal de fase R;

(6) un segundo conmutador de fase R del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del primer bobinado auxiliar de fase R y el primer conmutador de fase R;

(7) un tercer conmutador de fase R del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del primer bobinado auxiliar de fase R, el primer conmutador de fase R y el segundo bobinado auxiliar de fase R;

(8) un cuarto conmutador de fase R del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del segundo bobinado auxiliar de fase R y el tercer bobinado auxiliar de fase R;

(9) en el circuito bobinado de fase S, un bobinado principal de fase S, un primer bobinado auxiliar de fase S, un primer conmutador de fase S, un segundo bobinado auxiliar de fase S, y un tercer bobinado auxiliar de fase S que están conectados en serie en ese orden entre el terminal de entrada Sin y el punto neutro O, el terminal de salida Sout estando conectado al otro extremo del bobinado principal de fase S;

(10) un segundo conmutador de fase S del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del primer bobinado auxiliar de fase S y el primer conmutador de fase S;

(11) un tercer conmutador de fase S del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del primer bobinado auxiliar de fase S, el primer conmutador de fase S y el segundo bobinado auxiliar de fase S;

(12) un cuarto conmutador de fase S del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del segundo bobinado auxiliar de fase S y el tercer bobinado auxiliar de fase S;

(13) en el circuito bobinado de fase T, un bobinado principal de fase T, un primer bobinado auxiliar de fase T, un primer conmutador de fase T, un segundo bobinado auxiliar de fase T, y un tercer bobinado auxiliar de fase T que están conectados en serie en ese orden entre el terminal de entrada Tin y el punto neutro O, el terminal de salida Tout estando conectado al otro extremo del bobinado principal de fase T;

(14) un segundo conmutador de fase T del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del primer bobinado auxiliar de fase T y el primer conmutador de fase T;

(15) un tercer conmutador de fase T del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del primer bobinado auxiliar de fase T, el primer conmutador de fase T y el segundo bobinado auxiliar de fase T;

(16) un cuarto conmutador de fase T del grupo de conmutación que está conectado en paralelo con un circuito en serie del segundo bobinado auxiliar de fase T y el tercer bobinado auxiliar de fase T;

(17) el circuito de conmutación de conmutadores configurado para controlar los conmutadores en base a los niveles de tensión de los terminales de salida (Rout, Sout, Tout) o los terminales de entrada (Rin, Sin, Tin) con el fin de conmutar entre modos primero a cuarto de una forma alternativa;

(18) en el primer modo, el primer conmutador de cada fase estando en ON, y los conmutadores segundo, tercero y cuarto de cada fase estando en OFF;

(19) en el segundo modo, el segundo conmutador de cada fase estando en ON, y los conmutadores primero, tercero y cuarto de cada fase estando en OFF;

(20) en el tercer modo, el tercer conmutador de cada fase estando en ON, y los conmutadores primero, segundo y cuarto de cada fase estando en OFF;

(21) en el cuarto modo, el cuarto conmutador de cada... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de transformación configurado para ajustar automáticamente la tensión de una alimentación eléctrica trifásica que comprende:

tres terminales de entrada (Rin, Sin, Tin) ;

tres terminales de salida (Rout, Sout, Tout) ;

un transformador trifásico conectado en estrella un grupo de conmutación (21R-24R.

21. 24S.

21. 24T) ,

caracterizado por

un circuito de conmutación de conmutadores (8) , en el que;

tres terminales de entrada (Rin, Sin, Tin) están respectivamente conectados a tres líneas principales de la alimentación eléctrica trifásica;

los tres terminales de salida (Rout, Sout, Tout) están conectados a una instalación de carga;

el transformador trifásico conectado en estrella comprende un núcleo (5) , un circuito bobinado de fase R, un circuito bobinado de fase S, y un un circuito bobinado de fase T;

en el circuito bobinado de fase R, un bobinado principal de fase R (10R) , un primer bobinado auxiliar de fase R (11R) , un primer conmutador de fase R (21R) , un segundo bobinado auxiliar de fase R (12R) , y un tercer bobinado auxiliar de fase R (13R) están conectados en serie en ese orden entre el terminal de entrada Rin y un punto neutro O, el terminal de salida Rout estando conectado al otro extremo del bobinado principal de fase R (10R) ;

un segundo conmutador de fase R (22R) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del primer bobinado auxiliar de fase R (11R) y el primer conmutador de fase R (21R) ;

un tercer conmutador de fase R (23R) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del primer bobinado auxiliar de fase R (11R) , el primer conmutador de fase R (21R) , y el segundo bobinado auxiliar de fase R (12R) ;

un cuarto conmutador de fase R (24R) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del segundo bobinado auxiliar de fase R (12R) y el tercer bobinado auxiliar de fase R (13R)

en el circuito bobinado de fase S, un bobinado principal de fase S (10S) , un primer bobinado auxiliar de fase S (11S) , un primer conmutador de fase S (21S) , un segundo bobinado auxiliar de fase S (12S) , y un tercer bobinado auxiliar de fase S (13S) están conectados en serie en ese orden entre el terminal de entrada Sin y el punto neutro O, el terminal de salida Sout estando conectado al otro extremo del bobinado principal de fase S (10S) ;

un segundo conmutador de fase S (22S) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del primer bobinado auxiliar de fase S (11S) y el primer conmutador de fase S (21S) ;

un tercer conmutador de fase S (23S) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del primer bobinado auxiliar de fase S (11S) , el primer conmutador de fase S (21S) , y el segundo bobinado auxiliar de fase S (12S) ;

un cuarto conmutador de fase S (24S) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del segundo bobinado auxiliar de fase S (12S) y el tercer bobinado auxiliar de fase S (13S) ;

en el circuito bobinado de fase T, un bobinado principal de fase T (10T) , un primer bobinado auxiliar de fase S (11T) , un primer conmutador de fase T (21T) , un segundo bobinado auxiliar de fase S (12T) , y un tercer bobinado auxiliar de fase T (13T) están conectados en serie en ese orden entre el terminal de entrada Tin y el punto neutro O. El terminal de salida Tout está conectado al otro extremo del bobinado principal de fase T (10T) ;

un segundo conmutador de fase T (22T) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del primer bobinado auxiliar de fase T (11T) y el primer conmutador de fase T (21T) ;

un tercer conmutador de fase T (23T) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del primer bobinado auxiliar de fase T (11T) , el primer conmutador de fase T 21T, y el segundo bobinado auxiliar de fase T (12T) ;

un cuarto conmutador de fase T (24T) del grupo de conmutación está conectado en paralelo con un circuito serie del segundo bobinado auxiliar de fase T (12T) y el tercer bobinado auxiliar de fase T (13T) :

el circuito de conmutación de conmutadores (8) está configurado pra controlar los conmutadores en base a los niveles de tensión de los terminales de salida (Rout, Sout, Tout) o los terminales de entrada (Rin, Sin, Tin) a fin 5 de conmutar entre los modos primero a cuarto en una forma alternativa de manera que;

en el primer modo, el primer conmutador (21R, 21S, 21T) de cada fase está en ON, y el segundo (22R, 22S, 22T) , tercero (23R, 23S, 23T) y cuarto (24R, 24S, 24T) conmutadores de cada fase están en OFF;

en el segundo modo, el segundo conmutador (22R, 22S, 22T) de cada fase está en ON, y el primero (21R, 21S, 21T) , tercero (23R, 23S, 23T) y cuarto (24R, 24S, 24T) conmutadores de cada fase están en OFF;

en el tercer modo, el tercer conmutador (23R, 23S, 23T) de cada fase está en ON, y el primero (21R, 21S, 21T) , segundo (22R, 22S, 22T) y cuarto (24R, 24S, 24T) conmutadores de cada fase están en OFF.

en el cuarto modo, el cuarto conmutador (24R, 24S, 24T) de cada fase está en ON, y el primer (21R, 21S, 21T) , segundo (22R, 22S, 22T) , y tercer (23R, 23S, 23T) , conmutador de cada fase están en OFF; y

el circuito de conmutación de conmutadores (8) está configurado para conmutar on/off los conmutadores de 15 cada fase con una temporización para conmutar los modos cuando el valor instantáneo de tensión de la fase se hace cero.

2. El dispositivo de transformación según la reivindicación 1, en el que cada uno de los conmutadores (21R-24R, 21S24S.

21. 24T) incluye tiristores (51, 52) conectados en paralelo en direcciones opuestas entre sí, y el circuito de conmutación de conmutadores (8) comprende un detector de tensión (54, 55) configurado para detectar la tensión compuertacátodo de cada uno de los tiristores y apaga un tiristor encendiendo otro tiristor en respuesta a una temporización de que se ha detectado que su tensión compuerta-cátodo se acaba de hacer cero mediante el detector de tensión del tiristor a encender.