Dispositivo de inversión de fases con anillos de contacto.

Dispositivo (100) de inversión de fase que comprende:

- un primer y un segundo borne (106i) de entrada ;

- un primer y un segundo borne (108i) de salida ;

caracterizado porque comprende:

- un conjunto de inversión que comprende unos anillos (110) conductores comprendiendo cada uno unas láminas (116) de contacto flexibles en su cara (114) interna y unos medios para conectar entre sí de dos en dos los anillos (110) conductores, siendo dichos medios (120) móviles en traslación en el interior de los anillos (110) para alternar las conexiones entre los anillos (110);

- unos conductores (140) que conectan cada uno de los bornes (106, 108) con un anillo (110);

- unos medios (132) de accionamiento para realizar la traslación de los medios (120) que conectan los anillos (110) conductores;

- permitiendo dichos medios (132) de accionamiento la alternancia entre la conexión de los primeros y de los segundos bornes (106i, 108i) y la conexión de los primeros bornes (106i) con los segundos bornes (108i).

Dispositivo de inversión de fases con anillos de contacto Campo técnico La invención se refiere a un dispositivo que permite la inversión del sentido de la marcha de un motor eléctrico trifásico invirtiendo la conexión entre dos fases. De manera más general, la invención se refiere a un dispositivo mecánico de inversión de la conexión entre pares de conductores.

Estado de la técnica Para cumplir con sus límites operativos, los motores van asociados a sistemas de protección que permiten, por ejemplo, aislar el motor de la red accionando un elemento de desconexión en caso de detección de un cortocircuito o de una sobrecarga. De este modo se han desarrollado fusibles, disyuntores, relés de sobrecarga, o aparatos que ofrecen conjuntamente varios tipos de protección, para asociarse a los arranques de los motores.

Por otra parte, en un motor eléctrico trifásico, el sentido de rotación del motor está determinado por la secuencia de las fases de la fuente de alimentación eléctrica. Ahora bien, en algunas aplicaciones, el motor debe poder funcionar en los dos sentidos, por ejemplo para una compuerta o una bomba, un transportador o un ascensor, u otra máquinaherramienta. Para conseguir el sentido deseado de arranque del motor, se han diseñado dispositivos con el fin de invertir la conexión entre dos de las fases, manteniéndose la tercera sin cambios.

De este modo, una solución es la integración de la función de inversión en el dispositivo de conmutación o de protección: se asocian dos contactores/disyuntores convencionales por medio de un enclavamiento mecánico que los bloquea a ambos con el fin de que se impida la activación simultánea de los dos contactores: véase, por ejemplo, el documento FR 2 756 412. Sin embargo, esta solución precisa un número importante de piezas, con la duplicación de los dispositivos de desconexión y sistema de bloqueo.

Para la mayoría de los usos, se conserva el dispositivo de desconexión que garantiza el arranque y la protección del motor, simplemente asociado aguas abajo a un dispositivo inversor de fases (véase por ejemplo, el documento FR 2 586 325) ; por tanto es importante que el dispositivo de inversión no impida el arranque después de la activación de los medios de desconexión y corrección del fallo. En referencia a la figura 1, el circuito 1 de alimentación trifásica L1, L2, L3 del motor 2, que está provisto en el marco ilustrado de un dispositivo 4 de desconexión aguas arriba, comprende tres bornes 6 de conexión en los que se conectan tres bornes 8 del motor 2 que alimentan cada una de las fases T1, T2, T3. Para permitir una inversión del sentido de rotación del motor 2, un dispositivo 10 inversor se conecta a los bornes 6, 8 de cada línea, y comprende unos contactos 12, 14 con desconexión doble o simple que permiten, en función de su posición, cruzar dos de las tres fases L1, L2 y T1, T2, conservándose una de las fases L3-T3.

Para impedir la inversión de las fases en carga, el inversor 10 comprende habitualmente unos contactos auxiliares 16 controlados por el dispositivo 4 de desconexión presente aguas arriba y cuya posición permite o no el control 18 de la inversión de fase, es decir del movimiento de los contactos 12, 14.

Para garantizar el paso de la corriente nominal del arranque de motor y la resistencia a los golpes y vibraciones, los contactos 12, 14 del dispositivo 10 de inversión pueden estar provistos de pastillas de plata, y están tradicionalmente unidos mediante muelles. Más aun, como las corrientes de alta intensidad, y en particular las corrientes de cortocircuito, tienen tendencia a separar los polos que unen las líneas de alimentación L y de transmisión T, para garantizar el funcionamiento en cortocircuito, los contactos 12, 14 también están provistos de un dispositivo electromagnético que, bajo el efecto del paso de la corriente de cortocircuito, provoca un aumento de la presión en los contactos de inversión de fases: véase, por ejemplo, el documento FR 2 795 226. De este modo, esta arquitectura precisa un gran número de piezas y conlleva, de hecho, un elevado coste de producción.

Exposición de la invención Entre otras ventajas, la invención pretende optimizar el diseño de dispositivos inversores de fase y, en particular, disminuir el número de piezas con el fin de reducir su coste. A pesar de esta simplificación en el diseño, la invención pretende conservar la resistencia del inversor a los cortocircuitos de 10 kA, e incluso de 50 kA, y en particular soportar pasos de corriente de cortocircuito durante 2, 5 ms.

De este modo, un dispositivo inversor de acuerdo con la invención comprende al menos dos bornes de entrada y dos bornes de salida que están conectados a un conjunto de inversión; pueden estar presentes un tercer borne de entrada y un tercer borne de salida conectados de forma fija mediante un conductor.

El conjunto de inversión comprende unos anillos múltiples contactos diseñados para conectarse a los bornes de entrada y de salida. Un anillo de múltiples contactos utilizado en un conjunto de inversión para un dispositivo de acuerdo con la invención comprende un anillo anular con una superficie interna y una superficie externa que puede estar conectada a un circuito eléctrico. La superficie interna del anillo está provista de láminas o de otros elementos

flexibles solicitados hacia el centro del anillo de tal modo que garanticen un contacto con una varilla que atraviesa el anillo. Por otra parte, la conducción eléctrica está garantizada entre las láminas y la superficie externa y, de preferencia, el anillo es conductor.

El conjunto de inversión comprende, además, unos medios que permiten conectar eléctrica y alternativamente los anillos de dos en dos; dichos medios son móviles en traslación y están adaptados para solicitar las láminas internas de los anillos.

De acuerdo con una primera forma de realización, el conjunto de inversión comprende un árbol móvil entre un grupo de cinco anillos de múltiples contactos separados entre sí por una distancia sustancialmente igual, siendo dicha distancia de separación superior o igual al espesor de un anillo considerado a lo largo de su eje y respetando las distancias de aislamiento. El árbol es aislante en sus extremos, y comprende dos partes conductoras separadas por una parte aislante, siendo la longitud de las partes conductoras superior o igual a la distancia que separa las láminas de dos anillos, y siendo la suma de las longitudes de una parte conductora y de la parte aislante sustancialmente igual a la distancia que separa tres anillos. El árbol está, por otra parte, adaptado para poder desplazarse fácilmente entre los anillos conservando al mismo tiempo un contacto entre su superficie externa y las láminas de los anillos.

De acuerdo con una segunda forma de realización, el conjunto de inversión comprende dos árboles móviles cada uno entre un grupo de tres anillos de múltiples contactos, separados entre sí para cada grupo por una distancia sustancialmente igual. Los árboles son aislantes en sus extremos, y comprenden una parte conductora cuya longitud es sustancialmente idéntica a la distancia que separa dos anillos del grupo en el que está situado el árbol; de manera ventajosa, las partes conductoras de los dos árboles y las distancias que separan los anillos de cada grupo son idénticas. Por otra parte, los árboles están adaptados para poder desplazarse fácilmente entre los anillos conservando al mismo tiempo un contacto entre su superficie externa y las láminas de los anillos.

De manera ventajosa, los anillos de los conjuntos de inversión son idénticos entre sí, y las partes conductoras de los árboles están formadas por un revestimiento, por ejemplo de cobre o de bronce, de un árbol aislante que puede ser de politetrafluoroetileno para minimizar las fricciones; de preferencia, la superficie externa del árbol es sustancialmente plana.

El movimiento de cada árbol entre los anillos es de traslación, y el conjunto de inversión está acoplado a unos medios de accionamiento, por ejemplo un cilindro, lo que permite que cada árbol adopte una primera posición y una segunda posición separada de la primera mediante una traslación equivalente a la distancia de separación entre dos anillos del grupo en el que está situado, y la alternancia de la conexión entre bornes de entrada y de salida.

De este modo, en la primera forma de realización, los medios de accionamiento arrastran al árbol desde una primera posición en la que su primera parte conductora conecta un primer anillo de extremo con un segundo anillo adyacente, hasta una segunda posición en la que su primera parte conductora conecta el segundo anillo adyacente con el anillo central... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (100) de inversión de fase que comprende:

- un primer y un segundo borne (106i) de entrada ; -un primer y un segundo borne (108i) de salida ;

caracterizado porque comprende:

- un conjunto de inversión que comprende unos anillos (110) conductores comprendiendo cada uno unas láminas (116) de contacto flexibles en su cara (114) interna y unos medios para conectar entre sí de dos en dos los anillos (110) conductores, siendo dichos medios (120) móviles en traslación en el interior de los anillos (110) para alternar las conexiones entre los anillos (110) ; -unos conductores (140) que conectan cada uno de los bornes (106, 108) con un anillo (110) ; -unos medios (132) de accionamiento para realizar la traslación de los medios (120) que conectan los anillos (110) conductores; -permitiendo dichos medios (132) de accionamiento la alternancia entre la conexión de los primeros y de los segundos bornes (106i, 108i) y la conexión de los primeros bornes (106i) con los segundos bornes (108i) .

2. Dispositivo (100) de inversión de fase de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el conjunto de inversión comprende:

- un árbol (120) que comprende dos partes (122) conductoras con una longitud (1) sustancialmente idéntica separadas por una parte (124) aislante; -cinco anillos (110) conductores situados alrededor del árbol (120) y adaptados para que el árbol (120) sea móvil en traslación con las láminas (116) en contacto con la superficie externa del árbol (120) ; -un elemento (126) conductor que conecta los dos anillos (1101, 1105) de extremo; y en el que: -los conductores (140) conectan dos anillos (110i, 110i+1) adyacentes alternativamente con un borne (106) de entrada y un borne (108) de salida; -permitiendo los medios (132) de accionamiento que el árbol (120) adopte una primera posición en la que la primera parte (1221) conductora del árbol (120) conecta un primer anillo (1101) de extremo y el segundo anillo (1102) adyacente, y una segunda posición en la que la primera parte (1221) conductora conecta dicho segundo anillo (1102) adyacente y el anillo (1103) central.

3. Dispositivo (100) de inversión de fase de acuerdo con la reivindicación 1 en el que el conjunto de inversión comprende:

- un primer y un segundo árbol (120â?, 120â?â?) aislantes que comprenden cada uno una parte (122â?, 122â?â?) conductora; -un primer y un segundo grupo de tres anillos (110â?, 110â?â?) conductores, estando los anillos (110â?) del primer, respectivamente del segundo, grupo situados alrededor del primero, respectivamente del segundo, árbol (120â?) de tal modo que el árbol (120â?) sea móvil en traslación con las láminas (116) en contacto con la superficie externa del árbol (120â?) , estando además los anillos (110â?) del primer, respectivamente del segundo, grupo separados entre sí por una distancia (d) sustancialmente igual a la longitud (1) de la parte (122â?, 122â?â?) conductora del primer, respectivamente segundo, árbol (120â?, 120â?â?) ; -dos elementos (126â?) conductores que conectan los anillos de extremo de cada grupo entre sí;

y en el que:

- los conductores conectan los primeros bornes (1061, 1081) con dos anillos (110â?i, 110â?i+1) adyacentes del primer grupo y los segundos bornes (1062, 1082) con dos anillos (110â?â?i, 110â?â?i+1) adyacentes del segundo grupo; -los medios (132) de accionamiento permiten que los árboles (120â?, 120â?â?) adopten una primera posición en la que la parte (122â?) conductora de cada árbol (120â?) conecta un anillo de extremo y el anillo central, y una segunda posición en la que la parte conductora conecta el otro anillo de extremo y el anillo central.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3 en el que los dos árboles (120â?, 120â?â?) son paralelos y sus partes (122â?, 122â?â?) conductoras tienen la misma longitud (1) .

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 en el que los anillos (110) son idénticos entre sí.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 en el que el árbol (120) es aislante y comprende dos anillos de revestimiento que forman las partes (122) conductoras.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 en el que los conductores (140) que conectan los bornes (106, 108) con los anillos (110) son al menos parcialmente flexibles.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende, además, un tercer borne (1063) de entrada y un tercer borne (1064) de salida conectados entre sí mediante un conductor (138) .

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 que comprende, además, unos medios (142) de control de los medios (132) de accionamiento.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 que comprende, además, unos sensores (156)

(160) que permiten determinar la posición del árbol (120) .