ES2247409T3 - Sistema de desconexion de emergencia para consumidores alimentados por induccion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo, que puede disponerse por el lado secundario, que recibe energía eléctrica sin contacto a través de un sistema secundario de bobinas de un bucle conector primario, caracterizado porque el dispositivo tiene un dispositivo para determinar la frecuencia de la tensión inducida en el sistema secundario de bobinas, de modo que el dispositivo, tras determinar una frecuencia f¿ que se desvía de una frecuencia f0 de resonancia, emite una señal a un dispositivo de control o regulación dispuesto posteriormente o activa o conecta directamente medios de conexión.

Description

Sistema de desconexión de emergencia para consumidores alimentados por inducción.

La presente invención se refiere a un dispositivo para la transmisión de energía sin contacto según las características del preámbulo de la reivindicación 1.

En instalaciones en las que la transmisión de energía y datos para el consumidor móvil se realiza mediante líneas de bucle, carriles conductores, líneas de arrastre, etcétera, se emplean cables, conductores o carriles conductores independientes para la transmisión de energía y de datos. Por esto es posible poner en espera al consumidor móvil mediante una señal externa de desconexión de emergencia. Mediante los conductores o carriles conductores independientes para el control del consumidor, el control puede permanecer en funcionamiento después de la desconexión de emergencia. La interrupción del accionamiento del consumidor móvil puede realizarse en este caso mediante la interrupción de la alimentación de energía del accionamiento. Sin embargo, es también posible que en una situación de desconexión de emergencia, la señal de control se suministre al consumidor a través de las líneas de datos para el control del consumidor móvil, con lo cual el control del consumidor realiza la desconexión de emergencia.

En sistemas de transmisión de energía inductivos sin contacto, tal como se conocen, por ejemplo, por el documento EP 1011187, así como el documento DE 4438286, la transmisión de energía se realiza con una frecuencia fija. En el caso de que deba realizarse una desconexión de emergencia o un paro de emergencia del consumidor móvil, esto es posible, condicionado por el sistema, solamente mediante la desconexión del conductor primario, por lo que en el consumidor móvil ya no hay energía disponible para un control o establecimiento de la comunicación, en el caso de que el consumidor no presente un acumulador de energía suficientemente grande.

El objetivo de la presente invención es perfeccionar un sistema de tipo genérico para la transmisión de energía sin contacto en el sentido de que a través del conductor primario puede transmitirse al consumidor móvil especialmente una señal de desconexión de emergencia.

Este objetivo se soluciona según la invención con un dispositivo según las características de la reivindicación 1, de modo que el dispositivo puede disponerse en el consumidor o es un componente del consumidor. Además, se reivindica una disposición de circuitos con las características de la reivindicación 7 que se ocupa en el lado primario de que la frecuencia en el bucle conductor primario pueda modificarse o ajustarse o regularse. Asimismo se reivindica un sistema para la transmisión de energía sin contacto con las características de la reivindicación 11. Otras configuraciones ventajosas del dispositivo según la invención, de la disposición de circuitos según la invención o del sistema según la invención se obtienen a través de las características de las reivindicaciones independientes referidas en cada caso a las reivindicaciones independientes 1, 7 y 11.

El concepto de invención en el que se basa la invención posibilita de manera ventajosa el controlar un consumidor, en especial móvil, alimentado de manera inductiva a través de un bucle conductor primario, especialmente desconectarlo en casos de emergencia sin que el flujo de energía se separe del bucle conductor primario para el sistema secundario de bobinas acoplado del consumidor. Esto es posible, de manera ventajosa, siempre que la frecuencia óptima f_{0} para la transmisión de energía se desajuste sólo ligeramente. En una frecuencia f que se aparta de f_{0} ya no puede transmitirse la potencia total hacia los consumidores dispuestos a lo largo del bucle conector primario, pero por regla general esta potencia todavía transmitida es suficiente de modo que los dispositivos de control y regulación de los consumidores están todavía en condiciones de funcionar o puede seguir funcionando. Los consumidores presentan un dispositivo para la determinación de la frecuencia de la tensión inducida en el sistema secundario de bobinas. No obstante, la frecuencia puede determinarse de manera alternativa por el sistema electrónico de regulación ya existente para desacoplar la energía del circuito oscilante del sistema secundario de bobinas. Eventualmente, para esto, ésta debe ampliarse o equiparse de manera correspondiente. Naturalmente, es posible desintonizar o regular no solo en una frecuencia, sino también en frecuencias f' diferentes entre sí. A cada frecuencia diferente de f_{0} puede asociarse entonces, por ejemplo, una orden que el consumidor realiza tras el reconocimiento de la frecuencia correspondiente. También es posible que una frecuencia determinada diferente de f_{0} se asocie en cada caso a un consumidor. Por esto, los consumidores individuales alimentados en común por el bucle conductor primario pueden controlarse selectivamente o, en caso de emergencia, desconectarse selectivamente. En este caso, es posible que esté prevista una frecuencia f'' en la que todos los consumidores se desconecten al mismo tiempo en caso de emergencia.

La sintonización o regulación de la frecuencia para el bucle conductor primario puede realizarse de manera ventajosa con medios conocidos. Por regla general, se emplea un convertidor de frecuencia controlable o regulable que genera, a partir de una tensión de red de 50 Hz, las frecuencias f_{0} necesarias, así como las frecuencias f' o f'' que se desvían de éstas.

El sistema según la invención no requiere ningún gasto técnico grande y puede realizarse sin costosos medios de comunicación adicionales.

A continuación, se explica mediante dibujos un ejemplo de posible realización de un sistema según la invención, así como de sus componentes individuales.

Los dibujos muestran:

la figura 1, un diagrama de bloques del sistema de transmisión de energía sin contacto, y

la figura 2, un diagrama de bloques de un posible consumidor con un sistema secundario de bobinas con el sistema electrónico desconectado.

La figura 1 muestra un diagrama de bloques del sistema de transmisión de energía sin contacto según la invención. Excepto los consumidores individuales o unidades 9 secundarias, todos los componentes mostrados en la figura 1 pertenecen al lado primario del sistema. El inversor 1 se compone, por regla general, de un circuito intermedio de corriente continua que se alimenta a través de un rectificador 2 de red de alimentación. La salida monofásica se conecta mediante un interruptor 3 de semiconductor de manera que en el conductor primario fluye una corriente con una frecuencia f_{0}. La frecuencia base f_{0} y la secuencia de maniobras del interruptor 3 que resulta de esto se genera mediante una unidad 4 de control y regulación en el inversor 1. El valor exacto de f_{0} se fija según el sistema y, por regla general, es de aproximadamente 20 kHz.

La unidad 4 de control y regulación tiene una entrada 8a de señales a través de la cual puede comunicarse una señal de entrada, por ejemplo, mediante un interruptor 8 de desconexión de emergencia de la unidad 4. Si se cierra, por ejemplo, el interruptor 8 de desconexión de emergencia, entonces la unidad de control y regulación activa el interruptor 3 de manera que una frecuencia f' diferente de f_{0} se sintoniza en el bucle conductor primario, con lo que los consumidores detectan el estado de desconexión de emergencia y se desconectan.

El conductor primario es considerado como un sistema que se compone de diferentes inductancias parciales 6. Con ayuda de compensaciones 7 de línea en forma de condensadores, se compensa el circuito del conductor primario o el bucle conductor primario a la frecuencia f_{0} de funcionamiento. Con ello, en el circuito oscilante puede fluir corriente suficiente para alimentar con energía las unidades secundarias o consumidores 9 a lo largo de la línea.

Las unidades secundarias 9 se componen, como se muestra en la figura 2, de bobinas 10 que también se regulan mediante una compensación secundaria en forma de condensadores 11 en la frecuencia f_{0} de funcionamiento. La energía emitida por este circuito oscilante se concentra en un sistema electrónico de regulación en niveles de corriente y tensión útiles para el consumidor final. Por regla general, se diferencia en este caso entre energía para el circuito 13 de potencia, como por ejemplo accionamientos, etcétera, y energía para el control y la comunicación 14. Para conectar y desconectar el circuito de energía se coloca en la salida de la unidad secundaria un relé 16 de potencia. El relé 16 se activa por un dispositivo 15 que controla continuamente la frecuencia de la corriente o de la tensión en el circuito oscilante secundario. Para esto, el dispositivo 15 presenta unidades de medición no mostradas en detalle. Éstas pueden realizarse en técnica digital o analógica. Por tanto, también es posible emplear, por ejemplo, circuitos oscilantes apropiados que estén sintonizados en frecuencias diferentes de f_{0}. Este dispositivo de medición, al detectar una determinada frecuencia o una desviación de frecuencia demasiado grande de la frecuencia f_{0}, genera una señal que se emplea para la activación del relé. Naturalmente es posible que esta señal, como se muestra en la figura 2, alimente también o exclusivamente a una unidad 14 de control del consumidor. En este caso puede emplearse también la unidad 14 de control para la activación del relé 16.

En el caso de que el sistema se emplee únicamente para el circuito de desconexión de emergencia, es decir, que deba transmitirse sólo una orden mediante la desintonización de frecuencia a las unidades 9 secundarias o a los consumidores, puede generarse una señal 17 de activación del dispositivo 15, para una mayor seguridad, hasta que se determine una frecuencia distinta de f_{0}. En el último caso, el relé de potencia se desconecta y el circuito 13 de potencia se separa de la alimentación de energía.

Mediante la línea 18 de control puede transmitirse el estado del relé 16 a la unidad 14 de control.

Se entiende por sí mismo que el ejemplo de realización descrito anteriormente únicamente es una realización posible del concepto de la invención. Por tanto, también es posible que los dispositivos 15 puedan reconocer varias frecuencias y emitir en cada caso una señal perteneciente a la frecuencia. Mientras que la frecuencia f_{0} base sea de 20 kHz, es posible trasmitir diferentes comandos u órdenes mediante las siguientes frecuencias f' o f'' de 19,8 kHz, 19,9 kHz, 20,1 kHz o 20,2 kHz representadas a modo de ejemplo. Con esto, el sistema puede reaccionar a las más variadas situaciones de emergencia con diferentes contramedidas especialmente escalonadas.

Para la invención no es relevante si el circuito secundario está realizado como circuito oscilante paralelo o en serie. En principio, la invención puede emplearse para todos los sistemas conocidos de transmisión de energía sin contacto.

Claims (13)

1. Dispositivo, que puede disponerse por el lado secundario, que recibe energía eléctrica sin contacto a través de un sistema secundario de bobinas de un bucle conector primario, caracterizado porque el dispositivo tiene un dispositivo para determinar la frecuencia de la tensión inducida en el sistema secundario de bobinas, de modo que el dispositivo, tras determinar una frecuencia f' que se desvía de una frecuencia f_{0} de resonancia, emite una señal a un dispositivo de control o regulación dispuesto posteriormente o activa o conecta directamente medios de conexión.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo tiene un sistema electrónico de regulación que desacopla energía eléctrica para un consumidor a partir del sistema secundario de bobinas, de modo que la conexión eléctrica entre el sistema electrónico de regulación y el consumidor se interrumpe tras determinar una frecuencia determinada, especialmente la frecuencia f'.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de control o regulación o el dispositivo para determinar la frecuencia activan los medios de conexión para interrumpir la alimentación de energía del consumidor.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el dispositivo para determinar la frecuencia es un componente del sistema electrónico de regulación.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el dispositivo forma parte especialmente de un consumidor móvil o se forma a través de éste mismo.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque diferentes frecuencias están asociadas o pueden asociarse a órdenes diferentes, de modo que según la frecuencia determinada el dispositivo o un sistema electrónico conectado posteriormente realiza la orden correspondiente.

7. Disposición de circuitos, que puede disponerse por el lado primario, para generar una corriente constante con una frecuencia f o una tensión constante con una frecuencia f para un bucle conductor primario de un sistema para la transmisión de energía sin contacto que presenta un rendimiento óptimo en una frecuencia f_{0}, de modo que la frecuencia f puede variar, caracterizada porque la disposición de circuitos tiene una entrada para un señal de entrada, especialmente para una señal de desconexión de emergencia, y porque, en función de la señal de entrada, la disposición de circuitos genera una frecuencia f' diferente a la frecuencia f_{0} o la frecuencia f_{0} y se alimenta al bucle conductor primario.

8. Disposición de circuitos según la reivindicación 7, caracterizada porque, al presentarse una señal de desconexión de emergencia, la disposición de circuitos genera una frecuencia distinta de la frecuencia f_{0}.

9. Disposición de circuitos según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizada porque la disposición de circuitos presenta un rectificador de frecuencia o lo activa.

10. Disposición de circuitos según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque a varias señales E_{1}, E_{2}, ..., E_{n} de entrada diferentes están asociadas diferentes frecuencias f_{1}, f_{2}, ..., f_{n} que se sintonizan o se regulan por la disposición de circuitos al presentarse la señal correspondiente.

11. Sistema para la transmisión de energía sin contacto de un lado primario a al menos un consumidor dispuesto en el lado secundario, de modo que cada consumidor tiene un sistema secundario de bobinas acoplado inductivamente con un bucle conductor primario del lado primario, y el lado primario tiene una disposición de circuitos para generar una corriente constante con una frecuencia f o una tensión constante con una frecuencia f, de modo que el bucle conductor primario y el sistema secundario de bobinas están sintonizados a una frecuencia f_{0} o pueden sintonizarse entre sí mediante un dispositivo, de modo que la disposición de circuitos presenta un dispositivo para sintonizar la frecuencia f, caracterizado porque la disposición de circuitos del lado primario tiene una entrada de señal para una señal, especialmente para una señal de desconexión de emergencia, y porque al presentarse una señal, la disposición de circuitos genera una frecuencia f' diferente de la frecuencia f_{0} y se alimenta al bucle conductor primario, y el consumidor presenta un dispositivo para determinar la frecuencia (f_{0}, f') de la tensión inducida en el sistema secundario de bobinas, de modo que el mismo dispositivo, en función de la frecuencia determinada, activa medios de conexión eléctricos o puede controlar un dispositivo de control y/o regulación del consumidor a través de la frecuencia f sintonizada.

12. Sistema según la reivindicación 11, caracterizado porque el sistema secundario de bobinas del consumidor está conectado a un sistema electrónico de regulación para desacoplar la energía eléctrica, de modo que el sistema electrónico de regulación determina la frecuencia de la tensión inducida ininterrumpidamente o en intervalos de tiempo determinados previamente o que pueden determinarse previamente en el sistema secundario de bobinas.

13. Sistema según una de las reivindicaciones 11 a 12, caracterizado porque las frecuencias diferentes de f_{0} se encuentran en un intervalo de frecuencia en el que se transmite todavía energía suficiente, de manera que el dispositivo para determinar la frecuencia y/o un sistema electrónico de control o regulación conectado posteriormente de un consumidor está todavía en condiciones de funcionamiento.