SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS PARA UN ELEVADOR ELECTROMAGNÉTICO.
Un método de protección contra condiciones de sobrecarga de corriente asociadas con un sistema de elevador electromagnético,
que comprende: detectar una condición de sobrecarga de corriente asociada con un sistema de elevador electromagnético; y proporcionar una señal de comando a un accionador (119) asociado con el sistema de elevador electromagnético, en respuesta a la condición de sobrecarga detectada; caracterizado porque la señal de comando provoca que el accionador limite la potencia mecánica proporcionada a un generador (113) asociado con el sistema de elevador electromagnético.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/001634.
Solicitante: CATERPILLAR INC..
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 100 N.E. ADAMS STREET PEORIA IL 61629-6490 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: ZHANG,XiaojunC/O CATERPILLAR INC, COOPER,Timothy L. C/O CATERPILLAR INC, PORTSCHELLER,James I.C/O CATERPILLAR INC, MOSAM,Naga Raja R.C/O CATERPILLAR INC, FERGUSON,JR.,Michael L.C/O CATERPILLAR INC.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 7 de Febrero de 2008.
Clasificación PCT:
- B66C1/08 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B66 ELEVACION; LEVANTAMIENTO; REMOLCADO. › B66C GRUAS Y PUENTES-GRUA; ELEMENTOS O DISPOSITIVOS DE TOMA DE CARGA PARA GRUAS, PUENTES GRUA, CABRESTANTES, CABRIAS O POLIPASTOS (mecanismos de enroscadura de cuerda, de cable o de cadena, dispositivos de frenado o de parada de su uso B66D; adaptados especialmente para los reactores nucleares G21). › B66C 1/00 Elementos o dispositivos de toma de carga fijados a los mecanismos de subida, bajada o arrastre de las grúas o adaptados para ser utilizados con estos mecanismos y transmitir los esfuerzos a los objetos o grupos de objetos (medios para unir cables o cuerdas F16G 11/00). › Circuitos con este fin (para electroimanes en general H01F 7/18).
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia.
PDF original: ES-2369165_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Sistema de protección contra sobrecargas para un elevador electromagnético Campo Técnico La presente exposición se refiere a un método y un sistema electrónico de protección contra sobrecargas, para equipamiento que utiliza elevadores electromagnéticos, de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 7, respectivamente. El documento JP 2002-211 813 da a conocer un método y un sistema semejantes.
Antecedentes Los elevadores electromagnéticos se utilizan en varias aplicaciones industriales y comerciales, tal como las que requieren elevar y transportar grandes objetos metálicos. Habitualmente, estos electroimanes funcionan con un generador de CC. Un motor impulsa el generador de CC, que produce una corriente magnetizante en las bobinas del dispositivo electromagnético. La corriente induce un fuerte campo magnético en el frontal del dispositivo electromagnético, que puede utilizarse para elevar y transportar materiales metálicos o magnéticos. En entornos de trabajo que requieren la elevación y el transporte de cargas pesadas, los elevadores electromagnéticos pueden requerir una corriente sustancialmente grande, que sea suficiente para inducir un campo magnético lo suficientemente fuerte para proporcionar la capacidad elevadora requerida.
Los elevadores electromagnéticos pueden ser utilizados en entornos severos (por ejemplo desguaces, astilleros o instalaciones de residuos) y/o pueden estar sometidos a una exposición prolongada a los elementos. Por consiguiente, los elevadores electromagnéticos, y los componentes y sistemas asociados con estos, pueden ser particularmente vulnerables a daños y desgaste. Por ejemplo, en máquinas de manipulación de material utilizadas en los desguaces, la corriente producida por un generador de a bordo puede ser conducida por un cable eléctrico a lo largo de la pluma de la máquina manipuladora de material, hasta el electroimán acoplado al extremo de la pluma. Si el cable electromagnético resulta dañado, cortado o cortocircuitado, una condición resultante de sobrecarga de corriente puede dañar potencialmente el grupo generador, el electroimán o el equipamiento de control electrónico.
Adicionalmente, los elevadores electromagnéticos incluyen habitualmente uno o varios conmutadores controlados por el operario, que interrumpen el flujo de corriente a través del electroimán, lo que provoca que el campo magnético se debilite rápidamente, liberando de ese modo los objetos sujetos por el campo magnético. Debido al elevado flujo de corriente necesario para excitar el electroimán, el funcionamiento de estos conmutadores puede producir arcos eléctricos que pueden conducir a un desgaste prematuro de los contactos de los conmutadores y/o de de los conductores asociados al electroimán lo cual, con el tiempo, puede tener como resultado condiciones de sobrecarga de corriente en el interior del sistema electromagnético.
Un método utilizado para mitigar los efectos de las condiciones de sobrecarga de corriente en los sistemas de elevador electromagnético involucra la utilización de un fusible en el circuito electromagnético. Cuando el nivel de corriente en el circuito electromagnético excede la corriente nominal para el fusible, el fusible abre el circuito, impidiendo de ese modo el flujo de corriente en el interior del circuito. Si bien esto puede resultar útil para deshabitar el circuito de accionamiento electromagnético cuando se excede un umbral mínimo de corriente, puede conducir a tiempos de parada del equipamiento innecesarios y a costos de reparación incrementados.
Además, en ciertas situaciones puede ser ventajoso permitir el funcionamiento provisional del elevador electromagnético a niveles máximos que pueden exceder la corriente nominal del fusible, durante períodos de tiempo muy cortos. Por ejemplo, elevando y transportando cargas extremadamente grandes donde puede ser necesaria una capacidad de peso extra, puede ser ventajoso incrementar temporalmente la corriente de salida del generador para proporcionar un aumento de potencia al electroimán. Sin embargo, si el aumento de potencia requiere un incremento de corriente por encima de la corriente nominal del fusible, el operador puede arriesgarse a hacer saltar el fusible e inhabilitar la máquina. Por lo tanto, para proporcionar una protección contra corrientes de sobrecarga, sin inhabilitar innecesariamente la máquina, puede ser necesario un sistema de protección contra sobrecargas capaz de discriminar entre fallos eléctricos y picos de corriente temporales, deliberados.
El sistema de protección contra sobrecargas para elevadores electromagnéticos dado a conocer el presente documento está dirigido a la superación de uno o varios de los problemas expuestos anteriormente.
Resumen de la Invención Según un aspecto, la presente exposición está dirigida a un método para proteger contra condiciones de sobrecarga de corriente, asociado con un sistema de elevador electromagnético. El método puede incluir recibir datos de corriente desde un dispositivo de monitorización de la corriente asociado con el sistema de elevador electromagnético, y determinar un nivel de corriente en función de los datos de corriente recogidos. El método puede incluir asimismo identificar una zona de sobrecarga predeterminada correspondiente al nivel de corriente, si el nivel de corriente excede un umbral de corriente de sobrecarga. Se monitoriza el tiempo en el que el nivel de corriente está dentro de la zona de sobrecarga predeterminada, y puede proporcionarse una señal de comando a un accionador asociado con el sistema de elevador electromagnético, si el tiempo durante el cual el nivel de corriente está dentro de la zona de sobrecarga predeterminada excede un límite de tiempo predeterminado. La señal de comando puede provocar que el accionador limite sustancialmente la potencia mecánica proporcionada a un generador asociado con el sistema de elevador electromagnético.
De acuerdo con otro aspecto, la presente exposición está dirigida a un sistema de protección contra sobrecargas para un dispositivo electromagnético. El sistema puede comprender un electroimán, un generador acoplado eléctricamente al electroimán y configurado para excitar el electroimán, y un accionador configurado para acoplar selectivamente al generador una fuente de potencia mecánica. El sistema puede incluir, asimismo, un controlador configurado para recibir datos indicativos del flujo de corriente asociado con el generador, y determinar un nivel de corriente en base a los datos de corriente recogidos. El controlador puede asimismo identificar una zona de sobrecarga predeterminada correspondiente al nivel de corriente, si el nivel de corriente excede un umbral de corriente de sobrecarga. El controlador puede monitorizar además el tiempo en que el nivel de corriente está dentro de la zona de sobrecarga predeterminada, y proporcionar al accionador una señal de comando de interrupción, si el tiempo durante el cual el nivel de corriente está dentro de la zona de sobrecarga predeterminada excede un límite de tiempo predeterminado. La señal de comando provoca que el accionador limite sustancialmente la potencia mecánica proporcionada a un generador asociado con el sistema de elevador electromagnético.
De acuerdo con otro aspecto no reivindicado, la presente exposición está dirigida a un sistema de protección contra sobrecargas para un dispositivo electromagnético que comprende un electroimán, un generador acoplado eléctricamente al electroimán y configurado para excitar el electroimán, y un motor acoplado operativamente al generador y configurado para proporcionar una salida de potencia. El sistema puede incluir asimismo un accionador asociado con el motor y configurado para acoplar selectivamente al generador la salida de potencia del motor, un dispositivo de monitorización para reunir datos indicativos del flujo de corriente asociado con el generador, y un controlador configurado para determinar un nivel de corriente en función de los datos de corriente recogidos. Asimismo, el controlador puede identificar una zona de sobrecarga predeterminada correspondiente al nivel de corriente, si el nivel de corriente excede un umbral de corriente de sobrecarga, y monitorizar el tiempo durante el que el nivel de corriente está dentro de la zona de sobrecarga predeterminada. El controlador puede proporcionar además al accionador una señal de comando de interrupción, si el tiempo durante el cual el nivel de corriente está dentro de la zona de sobrecarga predeterminada excede un límite de tiempo predeterminado. La señal de comando de interrupción provoca que el accionador desacople la salida de potencia del motor respecto... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un método de protección contra condiciones de sobrecarga de corriente asociadas con un sistema de elevador electromagnético, que comprende:
detectar una condición de sobrecarga de corriente asociada con un sistema de elevador electromagnético; y proporcionar una señal de comando a un accionador (119) asociado con el sistema de elevador electromagnético, en respuesta a la condición de sobrecarga detectada;
caracterizado porque la señal de comando provoca que el accionador limite la potencia mecánica proporcionada a un generador (113) asociado con el sistema de elevador electromagnético.
2. El método según la reivindicación 1, en el que el accionador incluye un dispositivo mecánico configurado para interrumpir selectivamente una salida de potencia mecánica proporcionada al generador mediante una fuente de potencia (118) .
3. El método según la reivindicación 2, en el que la fuente de potencia incluye una bomba hidráulica (118a) acoplada operativamente a un generador y el accionador incluye una válvula configurada para controlar el flujo de fluido entre la bomba hidráulica y el generador, en donde la señal de comando está configurada para desacoplar la bomba hidráulica respecto del generador cerrando la válvula.
4. El método según la reivindicación 3, en el que la señal de comando está configurada además para hacer funcionar un conmutador electrónico (116) , en donde el conmutador electrónico está configurado para acoplar selectivamente un bobinado de derivación (115) del generador a una fuente de alimentación (114) .
5. El método según la reivindicación 1, en el que la detección de una condición de sobrecarga de corriente asociada con un sistema de elevador electromagnético incluye:
recibir datos de corriente desde un dispositivo de monitorización (121) asociado con un sistema de elevador electromagnético;
determinar un nivel de corriente en función de los datos de corriente reunidos;
identificar una zona de sobrecarga predeterminada correspondiente al nivel de corriente, si el nivel de corriente excede un umbral de corriente de sobrecarga; y monitorizar el tiempo durante el cual el nivel de corriente está dentro de la zona de sobrecarga predeterminada.
6. El método según la reivindicación 5, que incluye además proporcionar una señal de aviso si el nivel de corriente excede el umbral de corriente de sobrecarga.
7. Un sistema (110) de protección contra sobrecargas para un dispositivo electromagnético, que comprende: un electroimán (111) ; un generador (113) acoplado eléctricamente electroimán y configurado para excitar el electroimán; un accionador (119) configurado para acoplar selectivamente una fuente de potencia mecánica (118) al
generador;
un controlador (121) , configurado para: detectar una condición de sobrecarga de corriente asociada con el electroimán; y proporcionar al accionador una señal de comando de interrupción en respuesta a la condición de sobrecarga detectada;
caracterizado porque la señal de comando provoca que el accionador limite la potencia mecánica proporcionada al generador asociado con el sistema de elevador electromagnético.
8. El sistema de protección contra sobrecargas según la reivindicación 7, que incluye además un dispositivo de monitorización (121) para reunir datos indicativos del flujo de corriente asociado con el generador, en el que el dispositivo de monitorización incluye un transductor de corriente, acoplado eléctricamente al sistema de protección contra sobrecargas y configurado además para proporcionar al controlador los datos de corriente reunidos.
9. El sistema de protección contra sobrecargas según la reivindicación 7, en el que la fuente de potencia mecánica incluye una bomba hidráulica (118a) y el accionador incluye una válvula configurada para controlar el flujo de fluido entre la bomba hidráulica y el generador.
10. El sistema de protección contra sobrecargas según la reivindicación 7, en el que la fuente de potencia mecánica incluye un motor de combustión interna y el accionador incluye un solenoide configurado para acoplar un eje del motor al generador.