Dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable.

1. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable de acuerdo a un ejemplo de realización de la presente invención,

que comprende:

Un dispositivo trifásico autotransformador en el que intervienen múltiples devanados conectados en zig-zag, caracterizado porque tales devanados (16, 17, 18; 19, 20, 21; 22, 23, 24; 25, 26, 27; 28, 29, 30; 31, 32, 33; 34, 35, 36; 37, 38, 39; 40, 41, 42) están dispuestos concéntricamente, con 2 cruzamientos con los devanados de las diferentes fases sobre un único núcleo trifásico e invirtiendo al menos dos veces el sentido de cada devanado.

Un voltímetro (1) que detecta la tensión de entrada al dispositivo y que incorpora un microcontrolador que analiza la tensión detectada y es programable con los rangos de tensión deseados para dar orden de conexión de cada devanado.

Al menos seis fusibles (4.1, 4.2, 4.3; 8.1, 8.2, 8.3) que protegen el dispositivo contra un exceso de corriente.

Al menos seis relés de estado sólido (3.1, 3.2, 3.3; 7.1, 7.2, 7.3) colocados a la entrada de los devanados.

Al menos tres relés de estado sólido (9.1, 9.2, 9.3) colocados a la salida del voltímetro (1) donde el relé 9.1 accionará los devanados que producen una caída de tensión del 4%, el relé 9.2 accionará los devanados que producen una caída de tensión del 2% y el relé 9.3 accionará la entrada del bypass (5) que puenteando los devanados no producirá caída de tensión.

Un bypass (5) que puentea los devanados y conecta con el devanado 0% en caso de que la tensión de entrada sea inferior a la programada por el usuario.

2. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable según la reivindicación 1, caracterizado porque los seis relés de estado sólido (3.1, 3.2, 3.3; 7.1, 7.2, 7.3) que accionan el contacto correspondiente sin paso por cero y están alimentados por una fuente de alimentación de 24V (6).

3. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable según la reivindicación 1 en el que el relé 9.1 acciona el devanado correspondiente al TAP 4%, que el relé 9.2 acciona el devanado correspondiente al TAP 2% y que el relé 9.3 da paso al bypass (5) que conecta el TAP 0% y que el accionamiento de cada relé depende de la tensión de entrada detectada por el voltímetro (1).

4. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque admite ser ajustado por el usuario, a efectos de seleccionar la tensión a la que los relés de estado sólido (3.1, 3.2, 3.3; 7.1, 7.2, 7.3) conectan cada bobinado.

Objeto de l. Invención La presente Invención se refiere a un dispos~lvo de ahorro de electricidad mediante múHiples bobinas de inducción con dispositivo de conlrol de ajuste de tensión yprogramable, que aporta importantes novedades y ventajas con respecto a los dispositivos equiparables existentes en el estado actual de la técnica.

Más concretamente la Invención se refiere a un dispositivo compuesto por un dispositivo trWásico de reducción del consumo de energla eléctrica en el que intervienen múltiples devanados en capas atternas, dispuestos concéntrieamente a diferentes alturas en los que es invertida la dirección de cada devanado secuencialmente sobre un único núcleo trifásico,

incorporando el dispos~ivo un conjunlo de conlrol formado por un dispos~ivo de vottlmetro,

unas serie de relés de estado sólido programables mediante los que se conecta cada devanado dependiendo de la tensión de entrada.

El campo de aplicaCión de la invención se encuadra en el sector técnico eléctrico, de los transformadores y autotransformadores eléctricos y de la eficiencia energética.

Antecedent•• y Sumlrio d. la Invención los transformadores actuales suelen tener un bobinado de entrada y un bobinado de salida mediante los que se realiza un aumento o una disminución de tensión dependiendo de la relación de transformación, según se requiera. Los autotransformadores poseen un único devanado establecido en diferentes porciones en serie, con una o más tomas intermedias en relación con las porciones definidas, con los que se logra igualmente un aumento o una disminución de la tensión requeridos. Los equipos transformadores conectados en zigzag

existentes en el estado de la técnica suelen cruzar una fase con otra, sin embargo la antigua tecnologla suele producir una calda de tensión del 4, 5% en la salida a la carga, siendo

sistemas estáticos, pasivos de trabajo lineal.

S 10 En instalaciones eléctricas de baja tensión, es. muy normal medir en ocasiones tensiones de entrada más bajas de lo esperado, debido principalmente a la calidad del suministro eléctrico, al consumo mayor de corriente por parte de los usuarios a determinadas horas, o a otras razones. Por lo tanto, al poner un sistema de autotransformador en zigzag a la entrada, con una reducción de la tensión de al menos un 4%, la tensión de salida que alimenta la carga resulta demasiado baja y es por esto que algunas cargas críticas del consumidor de electricidad no funcionan correctamente en los. momentos de menor tensión. Se conocen en el estado actual de la técnica diversas realizaciones de sistemas y dispositivos destinados a regular ycontrolar las desviacion"s de tensión en instalaciones trifásicas. A titulo de ejemplo ilustrativo se pueden mencionar, ell'ltre otros, los siguientes documentos:

15 El documento de Patente KR-202006002l627, referida a un Transformador del Tipo de Ahorro de Energía (en inglés, ·Power Saving Type Transformer") , consiste en un transformador con bobinas que se cruzan unu vez en modo zigzag. Se trata de un sistema que es estático y está ideado para la reducción de las pérdidas en vaclo principalmente.

20 25 El documento de Patente ES-2:395064 T3, describe un "Dispositivo de Transformación para Regular Automáticamente la Tensión de una Alimentación Trifásican • El dispositivo desarrolla un dispositivo que ajU!!!ita automáticamente la tensión de suministro trifásico suministrada a un sftio de consumo de energla, a un rango objetivo de tensión inferior a su tensión nominal y que alimenta equipos de carga, cuyo transformador trifásico está conectado en estrella y con un conjunto de conmutadores que incluyen tiristores conectados en paralelo y en direcciones opuestas entre si El dispositivo sólo trabaja con la tensión.

30 El documento de Patente Internaciional núm. W020l3099448 Al describe un "Regulador Automático de Voltaje" mediante el que se aumenta o reduce la tensión y funciona con múltiples contactos a la salida.

El documento de Patente KR-2009OC) 89235 (A) describe un Regulador Automático de Tensión (en su denominación inglesa, "Automatic Voltage Regulator') , destinado a controlar el nivel de tensión de salida con la utilización de transformadores toroidales.

El documento de Patente ES-2:395061 13, describe un "Dispos~ivo de Transformación para Regular Automáticament, e la Tensión de una Alimentación Trifásica". La invención desarrolla un dispositivo que ajusta automáticamente la tensión de suministro trifásico suministrada a un sitio de consumo de energla, a un rango objetivo de tensión inferior a su tensión nominal y que alimenta a la carga. U~liza un transfonnador trifásico conectado

,

en estrella que incorpora diferentes devanados por cada fase con un conjunto de conmutadores que incluyen tiristores conectados en paralelo y en direcciones opuestas entre si, detecta la tensión a la salida y da orden nnediante su microordenador de poner o quitar cada devanado en virtud de la comparación del patrón pre-programado, para lo que los tlristores conectarán o desconectarán cada de, vanado produciendo caldas de tensión desde el 0% al 6%. El dispositivo sólo trabaja con la tensión. Este dispositivo y su configuración difieren mucho de la presente invención, en primer lugar la disposición de los devanados es diferente, ya que los mismos están dispuest~~ en serie sin inversión del sentido del mismo, en segundo lugar el dispositivo utiliza tiristores colocados en sentido contrario. Por otro lado el sistema de control que realizan se basa en un sistema de bucle cerrado de control con realimentación en el que la medición se realiul a la salida del transformador.

La solicitud Internacional núm. Vlf020131089448 A1 describe un "Regulador

Automático de Voltaje" incorpora un sistema de transtonnación para regular la tensión de entrada y que incluye una pluralidad de lel1!~Oetas a la salida que perm~en la salida de diferentes tensiones de acuerdo al número de espiras seleccionadas por las lengOetas y una unidad de conmutación con diferentes conectlores que conectan el número de lengUatas en función a la tensión preseleccionada por el usuario.

El modelo de utilidad No. KR-20200:!OO18363 control automático de potencia para instalaciones monofásicas. La técnica utilizada se basa en la acción de inducción mutua mediante la conexión cruzada de los devanadlos del autotransformador toroidal, en el que se invierte el sentido de cada devanado produciendo compensación entre ellos por inducción mutua. El sistema reduce la tensión en la entrada y a la salida hacia la carga. La lecnologla únicamente reduce la tensión de forma lineal, adolece de cualquier ajuste de la tensión de salida en respuesta a la tensión de entrada o de cualquier otro parámetro, por lo tanto no es aplicable en todas las situaciones.

Por otro lado forma también parte del lestado de la técnica la DIlema "Plnol, ES 2 268 952 A1 "Regulador de tensión monofá"ico para corriente atterna perfeccionado". La invención se refiere a un regulador de tensión monofésico para corriente aHerna del tipo de los llamados transformadores variables o autcJtransformadores, para el que su inventor eligió una regulación chopper para regular la tensión de salida, compuesta por varios IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) conectados en paralelo, cuya función es trocear la senal altema de entrada al nivel de tensión necesaria para después ser fittrada con la ayuda de un filtro montado en serie y alimentar a la cargla. Este regulador alcanza hasta una potencia limite de salida de regulador de unos 5kw apr1ºximadamente. En esta invención la tensión de referencia se fija previamente en una entrada externa.

La Patente americana US 8.436.602 B2 es un circuito compensador de tensión que está ideado para elevar la salida de voltaje AC en respuesta a una fuente de tensión en AC más baja. El sistema se compone de un autottransformador que incorpora tres devanados en serie con diferentes taps de salida. El conjunto contiene a su vez un sistema de control que contiene un generador de tensión de reterenlOia y un detector de tensión real, mediante un comparador de la diferencia de la tensión activaré un solenoide que accionará un conmutador que en caso de tensión muy baja conectará los devanados para elevar la tensión a la tensión de referencia. Esta invención tiene aplicacionos para diferentes tensiones y su funcionalidad es para elevar la tensión de salida cuando la , onlrada es muy baja o bien dejarla en la misma magnitud si la tensión es la deseada. Su aplicación según el dOaJmento de patente mencionado es para la alimentación a vehfaJlos recreacionales del tipo de las autc:H:aravanas. El sistema de transformación es con...

1. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable de acuerdo a un ejemplo de realización de la presente invención, que comprende:

Un dispositivo trifásico autotransformador en el que intervienen múltiples devanados conectados en zig-zag, caracterizado porque tales devanados (16, 17, 18; 19, 20, 21; 22, 23, 24; 25, 26, 27; 28, 29, 30; 31, 32, 33; 34, 35, 36; 37, 38, 39; 40, 41, 42) están dispuestos concéntricamente, con 2 cruzamientos con los devanados de las diferentes fases sobre un único núcleo trifásico e invirtiendo al menos dos veces el sentido de cada devanado.

Un voltímetro (1) que detecta la tensión de entrada al dispositivo y que incorpora un microcontrolador que analiza la tensión detectada y es programable con los rangos de tensión deseados para dar orden de conexión de cada devanado.

Al menos seis fusibles (4.1, 4.2, 4.3; 8.1, 8.2, 8.3) que protegen el dispositivo contra un exceso de corriente.

Al menos seis relés de estado sólido (3.1, 3.2, 3.3; 7.1, 7.2, 7.3) colocados a la entrada de los devanados.

Al menos tres relés de estado sólido (9.1, 9.2, 9.3) colocados a la salida del voltímetro (1) donde el relé 9.1 accionará los devanados que producen una caída de tensión del 4%, el relé 9.2 accionará los devanados que producen una caída de tensión del 2% y el relé 9.3 accionará la entrada del bypass (5) que puenteando los devanados no producirá caída de tensión.

Un bypass (5) que puentea los devanados y conecta con el devanado 0% en caso de que la tensión de entrada sea inferior a la programada por el usuario.

2. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable según la reivindicación 1, caracterizado porque los seis relés de estado sólido (3.1, 3.2, 3.3; 7.1, 7.2, 7.3) que accionan el contacto correspondiente sin paso por cero y están alimentados por una fuente de alimentación de 24V (6).

3. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable según la reivindicación 1 en el que el relé 9.1 acciona el devanado correspondiente al TAP 4%, que el relé 9.2 acciona el devanado correspondiente al TAP 2% y que el relé 9.3 da paso al bypass (5) que conecta el TAP 0% y que el accionamiento de cada relé depende de la tensión de entrada detectada por el voltímetro (1).

4. Un dispositivo de ahorro de energía eléctrica mediante autotransformador de bobinas conectadas en zig-zag con control de ajuste de tensión y programable según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque admite ser ajustado por el usuario, a efectos de seleccionar la tensión a la que los relés de estado sólido (3.1, 3.2, 3.3; 7.1, 7.2, 7.3) conectan cada bobinado.