ES2353239T3 - Barra de conexiã“n de interfaz plana. - Google Patents
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Abstract
Barra de conexión eléctrica (10) que comprende: - al menos dos dispositivos de interconexión (12), que comprenden cada uno de ellos un soporte de material aislante (14) susceptible de ser deformado y delimitado por dos superficies de interconexión (16, 18) opuestas sensiblemente paralelas, y un inserto de conexión conductor (24) que, integrado en el soporte aislante (14), desemboca sobre las dos superficies de interconexión (16, 18) a nivel de dos superficies de conexión planas paralelas (26, 28), siendo la altura del inserto (24), entre sus dos superficies de conexión (26, 28), inferior a la distancia entre las dos superficies de interconexión (16, 18) cuando el material aislante del soporte (14) está en reposo, y superior o igual a dicha distancia cuando el material está completamente deformado por compresión entre sus superficies de interconexión (16, 18); - una varilla conductora (34) que enlaza los insertos de conexión (24) de dos dispositivos de interconexión (12), hallándose dicha varilla conductora (34), en cuanto a sus partes terminales (38), integrada en el soporte aislante (14) de los dispositivos de interconexión (21) y, en cuanto a la parte residual (42), integrada en un revestimiento aislante (44); en la que las interfaces entre los soportes aislantes (14), los insertos conductores (24), la varilla conductora (34) y el revestimiento aislante (44) de la barra (10) son estancas.
Description
Barra de conexión con interfaz plana.
La invención concierne a la simplificación de la
conexión eléctrica mediante barras y juegos de barras. Más en
particular, la invención se refiere a una barra de conexión
apantallada cuyas interfaces de interconexión permiten un enlace
eléctrico mediante contacto entre superficies planas. La forma y el
material de las interfaces son elegidas para garantizar la
resistencia dieléctrica, especialmente para aplicaciones de alta y/o
media tensión; en particular, las interfaces son parcialmente
deformables, y el aislante de las barras se sobremoldea sobre el
núcleo conductor antes de ser recubierto preferentemente de un
apantallamiento.
En los equipos eléctricos, especialmente en las
subestaciones de transformación de media tensión MT (en ocasiones
también conocidas como de alta tensión AT), es decir, del orden de 5
a 52 kV, se tiene que interconectar eléctricamente entre sí
distintas aparamentas; lo que es más, a la vista de las elevadas
tensiones, es ventajoso aislar los enlaces y, dado el caso,
apantallarlos.
De forma particular, tal como está esquematizado
en la figura 1, cuando la corriente es polifásica, son imperativos
al menos tres enlaces sobre las aparamentas 1, puestos en serie o en
paralelo por sus bornes 2. Una opción de enlace eléctrico (no
ilustrada) concierne a la utilización de cables flexibles
interconectados sobre los aparatos 1 por mediación de conectores
rígidos sobre los bornes 2, de lo cual se da un ejemplo en el
documento WO02/0607385, con un conector de numerosos componentes.
Otra modalidad de enlace, también mencionada en este documento,
concierne a la utilización de barras rígidas 4, o semirrígidas, que
están solidarizadas entre las aparamentas 1'', 1s a nivel de bornes
de conexión 2, por ejemplo por mediación de interfaces de tipo
biconos insertados 6 (tales y como están descritos en el documento
FR2766019). Otra opción integra la interfaz de conexión a barras 8,
con la presencia de expansionadores: la interfaz de
conexión se materializa entonces en un encastre, por ejemplo tal y como está descrito en el documento EP0674375.
conexión se materializa entonces en un encastre, por ejemplo tal y como está descrito en el documento EP0674375.
El documento
EP-A-0563535 describe una barra de
conexión eléctrica que comprende: al menos dos dispositivos de
interconexión; una varilla conductora que enlaza insertos de
conexión de dos dispositivos de interconexión, hallándose dicha
varilla conductora, en cuanto a sus partes terminales, integrada en
el soporte aislante de los dispositivos de interconexión y, en
cuanto a la parte residual, integrada en un revestimiento aislante;
en la que las interfaces entre la varilla conductora y el
revestimiento aislante de la barra son estancas.
Estos tipos de dispositivos de interconexión
son, sin embargo, voluminosos, en particular en altura, con el fin
de garantizar una suficiente resistencia dieléctrica, en particular
para las aplicaciones de media tensión: tal como se recuerda en el
documento WO07/065912, la longitud de fuga tiene que ser suficiente.
Además, las interconexiones implican numerosos elementos y, por
tanto, multiplican el número de interfaces que controlar.
Más aún, los acoplamientos mediante cables
precisan de numerosas interfaces de conexión, complejas y costosas
en su implantación, en particular para asegurar una fiabilidad
adecuada para las aplicaciones de que se trata; las barras, como
consecuencia de su rigidez, no toleran desalineamiento alguno, lo
que es especialmente problemático en la multiplicación de los puntos
de conexión y en su puesta en práctica.
Entre otras ventajas, la invención está
orientada a subsanar inconvenientes de los medios de conexión
existentes y, sobre todo, a simplificar los procedimientos de
interconexión disminuyendo al propio tiempo el espacio ocupado, en
particular en altura, que de ello se deriva, especialmente para las
aplicaciones de alta (o media) tensión. El enlace eléctrico se
realiza directamente, sin pieza intermedia, entre dispositivos de
interconexión cuyas superficies activas son superponibles. A la
vista de la aplicación preferida para tensiones elevadas y del
necesario dominio del campo eléctrico, la interfaz de contacto se
realiza de tal forma que se evita la presencia de espacios
susceptibles de generar arcos eléctricos; además, la superficie es
suficientemente extensa para asegurar la resistencia
dieléctrica.
Más en particular, de acuerdo con una forma de
realización preferente, la invención concierne a una barra de
conexión eléctrica apantallada que comprende una varilla conductora,
revestida de un aislante, que enlaza eléctricamente dos dispositivos
de interconexión, ventajosamente idénticos. Cada uno de los
dispositivos de interconexión comprende un soporte de material
aislante susceptible de ser deformado, en particular por
aplastamiento, que queda delimitado por dos superficies de
interconexión opuestas sensiblemente paralelas, y un inserto
conductor integrado en el soporte aislante. El inserto,
preferentemente con simetría de revolución, discurre entre dos
superficies de conexión planas paralelas que desembocan en las dos
superficies de interconexión aislantes del soporte; su longitud es
inferior a la distancia entre las dos superficies de interconexión
cuando el material aislante está en reposo y, con la interconexión,
el soporte aislante es aplastado de modo que la superficie de
conexión del inserto conductor, por cada extremo, enrasa con la
superficie de interconexión, pudiendo establecer así un contacto
entre superficies planas. El contacto sirve para la conexión
eléctrica a nivel del inserto conductor y para la estanqueidad
dieléctrica a nivel del soporte aislante.
Preferentemente, sobre la superficie externa de
la barra de conexión se halla presente un apantallamiento, a
excepción de las superficies de interconexión y de las superficies
de conexión de los dispositivos de interconexión; el apantallamiento
puede quedar limitado a los dispositivos de interconexión.
Con objeto de asegurar una correcta resistencia
dieléctrica de la barra de conexión, las interfaces entre
componentes aislantes y conductores, así como entre componentes de
igual naturaleza, están controladas, de forma particular estancas:
el soporte aislante adhiere sobre el inserto conductor, así como
sobre la parte terminal de la varilla conectada al inserto
conductor, el revestimiento aislante adhiere sobre la parte residual
de la varilla, así como sobre el soporte aislante, de modo que no
hay aire residual. Preferentemente, los componentes aislantes, por
ejemplo de elastómero de tipo EPDM o silicona, van sobremoldeados
conjuntamente sobre el conjunto de los componentes conductores,
ventajosamente también fabricados de manera unitaria. El
apantallamiento consiste entonces preferentemente en un sobremoldeo
del mismo elastómero, cargado con el fin de asegurar la conducción
eléctrica, que posee sensiblemente las mismas características de
deformación.
Para ejercer y mantener la compresión ortogonal
del dispositivo de interconexión y, por tanto, el contacto
eléctrico, se pueden prever medios de apriete. En particular, el
inserto de conexión puede estar perforado de lado a lado,
especialmente en su centro con el fin de poder insertar un medio de
tipo tornillo o espárrago.
Por otro lado, la barra puede ir asociada a un
dispositivo de obturación que viene a superponerse a una superficie
de un dispositivo de interconexión inutilizado para la interconexión
eléctrica. Este dispositivo de obturación comprende una superficie
aislante plana superponible a la superficie del soporte,
ventajosamente rígida al objeto de contribuir al aplastamiento y de
reducir al mínimo las eventuales fugas dieléctricas. Ventajosamente,
el dispositivo de obturación se utiliza para el apriete, y en
particular puede ir asociado, solidariamente o no, a un espárrago
roscado y a medios que permitan el atornillado del espárrago en el
orificio del inserto de conexión.
Preferentemente, las superficies opuestas de un
soporte de interconexión cobran la forma de discos y el inserto de
conexión va centrado en ellos. Se prefiere una simetría con relación
al plano medio de la barra.
De acuerdo con una forma de realización
preferente, la varilla de enlace es de sección oblonga, presentando
dos lados mayores paralelos a las superficies de conexión de los
insertos de los dispositivos de interconexión. Además, en una vista
normal a estas superficies de conexión, la varilla y su
revestimiento pueden presentar un perfil recto en U, con una parte
central de la varilla situada al exterior de la envolvente
delimitada por los dos dispositivos de interconexión de sus
extremos, de modo que es posible intercalar otra barra según la
invención alineando los dispositivos de interconexión e invirtiendo
la orientación de las U. De acuerdo con una primera opción, la
varilla es plana, de modo que las superficies de conexión de los
insertos de los dos dispositivos de interconexión están paralelas y
en el mismo plano; de acuerdo con una segunda opción, la varilla
presenta un escalón, o parte oblicua, de modo que las superficies de
conexión de los insertos de los dos dispositivos de interconexión se
hallan desplazadas según el eje normal a las superficies,
preferentemente con una superficie de un dispositivo de
interconexión en el mismo plano que una superficie del otro
dispositivo de interconexión, al objeto de poder apilar las barras
de conexión. Así, además, se simplifican las modificaciones en el
número de aparamentas conectadas.
La invención se refiere asimismo a un juego de
barras, en particular de tres barras, cuyos dispositivos de
interconexión son idénticos.
Otras ventajas y características resultarán más
evidentes a partir de la descripción que sigue de formas de
realización particulares de la invención, dadas a título ilustrativo
y en modo alguno limitativas, mostradas en las figuras que se
adjuntan.
La figura 1 ya descrita, esquematiza los enlaces
eléctricos entre aparatos de media tensión trifásicos, que pueden
ser sustituidos por barras de conexión según la invención.
Las figuras 2A, 2B, 2C muestran una barra según
una forma de realización preferente de la invención, así como la
conexión entre dos barras a nivel de uno de sus dispositivos de
interconexión.
La figura 3 muestra, en despiece ordenado, los
distintos componentes que pueden ser utilizados para la
interconexión eléctrica de un borne con una barra según la
invención.
Las figuras 4A y 4B representan sendas vistas
de la interconexión de tres aparatos similares al de la figura 1
mediante barras según una forma de realización de la invención.
Una barra de conexión 10 según la invención se
puede utilizar para enlazar entre sí los bornes de conexión de
varios aparatos eléctricos 1; está especialmente adaptada para las
aparamentas ilustradas en la figura 1, en las que se enlazan dos
bornes 2 para poner los aparatos en serie o en paralelo. Aun sin
estar descrito, una barra 10 según la invención podría comprender,
como la barra 8 ilustrada, una pluralidad de dispositivos de
interconexión 12, por ejemplo tres. Sin embargo, a la vista de la
sencillez de conexión de las barras 10, 10' según la invención y
para beneficiar totalmente de las tolerancias en el alineamiento así
como de la reducción del número de referencias industriales, una
barra 10 según la invención preferentemente tan sólo está dotada de
dispositivos de interconexión 12 en sus dos extremos; la presencia
de un tercer dispositivo de interconexión corresponde a un enlace de
dos barras 10, 10', mediante simple superposición, tal y como se
ilustra en la figura 2A.
De acuerdo con la invención, un dispositivo de
interconexión 12 comprende principalmente un soporte de material
aislante 14. Si bien puede ser de cualquier forma (sin perjuicio de
cuanto más adelante se explica acerca del tamaño y la resistencia
dieléctrica), el soporte aislante 14 comprende dos superficies
opuestas 16, 18, destinadas a la interconexión, que son
sensiblemente planas y paralelas entre sí; se prefiere que las
superficies de interconexión 16, 18 sean circulares, forma mejor
adaptada para manejar los distintos fenómenos dieléctricos y
optimizar la orientación de los apilamientos. Igualmente, es
ventajoso que las dos superficies opuestas 16, 18 de un soporte
aislante 14 sean superponibles de modo que la barra 10 pueda ser
utilizada sin orientación preferente; de cualquier modo, se prefiere
que la barra 10 sea simétrica, con todos sus dispositivos de
interconexión 12 idénticos, estando sus superficies de interconexión
16, 18 paralelas entre sí.
El soporte aislante 14, a excepción de las
superficies de interconexión 16, 18, está revestido ventajosamente
sobre su superficie externa de una capa conductora o semiconductora
20. El espesor es suficiente para asegurar un apantallamiento
electrostático del conjunto: la contención del campo eléctrico en el
interior del soporte aislante 14 permite aumentar la compacidad de
las interconexiones efectuadas mediante una barra 10, según la
invención, dotada de tal dispositivo 12; puede ser deseable proceder
a una vuelta de apantallamiento sobre la periferia de la superficie
aislante de interconexión 16, 18, con el fin de asegurar una
continuidad de apantallamiento en el momento del contacto con otra
superficie similar 16'.
El dispositivo de interconexión 12 comprende
además un inserto de conexión 24 de gran conductividad eléctrica,
por lo común de cobre o de aluminio, que atraviesa por su espesor al
dispositivo de interconexión 12, entre dos superficies de conexión
26, 28 planas y paralelas que son accesibles por cada lado del
soporte aislante 14. Ventajosamente, el inserto de conexión 24 queda
centrado en el seno del soporte aislante 14 y con simetría de
revolución, con el fin de dominar lo mejor posible los esfuerzos
dieléctricos.
Para optimizar la resistencia dieléctrica, el
inserto de conexión 24 va integrado en el soporte aislante 14 y, en
particular, el material aislante va sobremoldeado sobre el inserto
24 de modo que la interfaz entre los dos componentes 14, 24 esté
dominada y exenta de espacios vacíos (o llenos de aire). Por las
mismas razones, es ventajoso que el inserto de conexión 24 comprenda
un abultamiento en el seno del soporte aislante 14, siendo así su
diámetro central superior al diámetro de las superficies de conexión
26, 28, a cuyo nivel el material aislante forma un cuello, o un
gollete, 30 alrededor del inserto: el inserto conductor 24 está, en
cierto modo, encapsulado, "embebido", en el material aislante
14.
El tamaño del soporte aislante 14, así como el
espesor del gollete 30, depende del tamaño del inserto conductor 24,
determinado a su vez por el nivel de la corriente que por él circula
y de los esfuerzos electromecánicos. Según el espacio disponible,
cabe la posibilidad de que el soporte 14 tenga una forma cilíndrica,
por ejemplo de revolución pero, para disminuir la cantidad de
material y la ocupación de espacio, se puede formar una garganta
entre las dos superficies de interconexión 16, 18. Para facilitar la
superposición, la puesta en contacto y/o el alineamiento, un
dispositivo de interconexión 12 puede comprender medios de guiado
periférico 32, por ejemplo un reborde formado por el apantallamiento
20.
Los dispositivos de interconexión 12 de una
misma barra 10 van unidos entre sí mediante una varilla de gran
conductividad eléctrica 34 conectada, y preferentemente unitaria,
con el inserto de conexión 24. La varilla 34, de cobre o de
aluminio, se dimensiona en función de la corriente circulante por
ella y es ventajosamente "rígida", es decir, incompresible; sin
embargo, para asegurar una cierta flexibilidad correspondiente a una
tolerancia en el posicionamiento relativo de los dispositivos de
interconexión 12 en el sentido de la conexión (ortogonal a las
superficies de interconexión 16 y de conexión 26), preferentemente,
la sección de la varilla 34 es "achatada", de forma oblonga,
tal y como se ilustra en la figura 2C; en particular, la varilla 34
es una superficie aplanada, preferentemente de cantos redondos: los
lados mayores 36 de la superficie aplanada están sensiblemente
paralelos a las superficies de interconexión 16, 18, de manera que
pueda tolerar una ligera desviación al alineamiento de las
superficies de conexión 26, 28 en su plano. Esta forma es
especialmente ventajosa debido al hecho de que además disminuye los
esfuerzos electrodinámicos sobre la varilla de cobre 34.
También la varilla de enlace conductora 34 va
integrada por sus extremos 38 en el aislante 14 del dispositivo de
interconexión 12 (figura 2B); en el resto de su longitud, la parte
residual 42 correspondiente a la longitud aparente de la varilla 34
queda revestida de un aislante 44 que asegura una suficiente
resistencia dieléctrica. Para restringir el espacio ocupado
necesario alrededor de la barra 10, se puede colocar asimismo un
apantallamiento electrostático 46 de la parte residual 42.
Preferentemente, el conjunto de los componentes aislantes 14, 44 de
la barra de conexión 10 se sobremoldea en una etapa sobre el
conjunto de los elementos conductores 24, 34; igualmente, el
apantallamiento 20, 46 es, preferentemente, unitario.
Para evitar los cebados en el momento de la
interconexión eléctrica y asegurar un contacto estanco entre los
dispositivos de interconexión 12, 12' superpuestos de las dos barras
10, 10' tal y como se ilustra en la figura 2A, el material aislante
de los soportes 14 es deformable y, en particular, su espesor se
puede disminuir mediante aplastamiento ortogonal entre las dos caras
opuestas 16, 18; se trata, por ejemplo, de un elastómero cuyas
cualidades dieléctricas son conocidas y optimizadas, en particular
en cuanto a la compacidad. De forma particular, el soporte 14 está
sobremoldeado con un polímero de
etileno-propileno-dieno o EPDM (por:
"Ethylene-Propylene Diene Monomer rubber"), o
con silicona.
La altura del inserto conductor 24, definida por
la distancia entre sus dos superficies de conexión 26, 28, es, pues,
inferior al espesor del soporte aislante 14 en reposo; una
compresión ortogonal del soporte aislante 14 puede acercar las
superficies de interconexión 16, 18 al soporte 14 para que su
distanciamiento sea igual a dicha altura: en uso, las superficies
aislantes 16, 16' están puestas en contacto, se asegura una
deformación hasta que las superficies de conexión conductoras 26,
26' del inserto 24 se hallen mutuamente en contacto, y el ensamble
se mantiene en esta posición mediante unos medios de apriete
mientras se desee la interconexión eléctrica.
Para mantener la deformación de los dos soportes
aislantes 14, 14' y, por tanto, el contacto entre las superficies de
conexión 26, 26' de los insertos 24, 24' yuxtapuestos, se realiza un
apriete. Son posibles varias opciones, por ejemplo con excrecencias
laterales dotadas de pernos externos al dispositivo de interconexión
12. Ventajosamente y tal y como se presenta en la figura 3, el
inserto de conexión 24 lleva taladrado un orificio central 48, por
ejemplo fileteado, en el que se puede colocar un medio de apriete,
de tipo perno o espárrago 50. Aun si el orificio 48 puede tolerar un
cierto juego para facilitar la colocación y la interconexión, esta
opción permite además un centrado y, por tanto, una optimización del
contacto entre los dos soportes aislantes 14, 14' y su
apantallamiento 20, 20'.
Los esfuerzos de colocación y de rozamiento son
muy limitados, habida cuenta del contacto entre superficies planas;
la utilización de grasa o de hilo de desgasificación deja así de ser
necesaria en la interconexión según la invención. Puede ser
ventajoso tener un ligero gradiente de espesor decreciente desde la
periferia hacia el centro del soporte aislante 14, al objeto de
asegurar una repartición homogénea de los esfuerzos de presión de
contacto (realizándose entonces la descarga del aire entre las
partes aislantes 26, 26' en la cavidad interna 48 del inserto 24).
Por el contrario, una de las dos superficies 26' puede presentar un
gradiente de espesor creciente desde la periferia hacia el centro
del soporte aislante 14 para, en paralelo con la compresión,
descargar asimismo hacia el exterior el aire eventualmente presente
en la superficie.
Así, en lo que respecta a una fabricación
preferente de una barra 10 según la invención, primero se realiza el
núcleo conductor (insertos + varilla) 24, 34, en cobre o en
aluminio, mediante las técnicas existentes, por ejemplo en matriz o
por moldeo. Este conjunto se sobremoldea con un aislante 14, 44 de
tipo elastómero EPDM o silicona, ventajosamente con presencia de un
agente promotor de adherencia para asegurar una interfaz cohesiva y
sin defecto entre núcleo conductor y revestimiento aislante. El
apantallamiento 20, 46 se puede realizar, por ejemplo, sobre una
superficie externa desbarbada, mediante una metalización o
preferentemente mediante un sobremoldeo con un elastómero de igual
tipo pero cargado, lo que permite conservar las mismas propiedades
de deformación en el conjunto del dispositivo de interconexión 12,
entre cuerpo aislante 14 y apantallamiento 20.
En una forma de realización preferente, una
barra de conexión 10 para bornes distantes a 350 mm que pueden
funcionar a 24 kV (y 15 kV respectivamente) y 630 A comprende dos
dispositivos de interconexión 12, cuyas superficies de interconexión
16, 18 son discos de diámetro del orden de 105 mm (y 80 mm
respectivamente), distantes, por ejemplo, a aproximadamente 40 min,
espesor del soporte aislante 14 de EPDM. El dispositivo de
interconexión 12 comprende un inserto 24 de cobre de altura similar
pero inferior a la distancia que media entre las dos superficies de
interconexión 16, 18 y sus superficies de conexión 26, 28,
correspondientes a un rebajo en las superficies de interconexión 16,
18 del soporte aislante 14, son discos de diámetro del orden de 25
mm. Así, en el momento de la conexión eléctrica, el aislante 14 se
achata en la diferencia de altura entre las superficies de conexión
y de interconexión sobre cada cara, por ejemplo del orden de dos
veces 0,5 mm. La varilla 34, de sección oblonga con los lados
menores en forma de semicírculos, está revestida del mismo aislante
44. El conjunto está apantallado 20, 46, con una vuelta de
apantallamiento de aproximadamente 0,5 mm sobre la periferia de las
superficies de interconexión 16, 18 para asegurar la continuidad de
apantallamiento.
Para asegurar el aislamiento de la superficie 18
del dispositivo de interconexión 12 que queda libre (opuesta en el
cuadro ilustrado a la superficie 16 de conexión eléctrica), sobre
esta superficie libre 18 se posiciona un dispositivo de obturación
52; este dispositivo 52 puede asegurar además la compresión y la
retención en posición apretada del ensamble. El dispositivo de
obturación 52 comprende de forma particular una superficie plana de
tamaño al menos igual a la superficie de interconexión 18 a la se
destina; preferentemente, se trata de una tapa aislante cuya forma
está optimizada para la resistencia dieléctrica, que puede estar
revestida, por ejemplo, de una metalización de apantallamiento
electrostático, preferentemente acomodado para una continuidad de
apantallamiento con el dispositivo de interconexión 12. Se prefiere,
para asegurar una estanqueidad y una máxima protección contra los
cebados, que el material del dispositivo de obturación 52 sea no
deformable, por ejemplo un material termoendurecible de tipo
termoplástico o epoxi o poliéster.
Preferentemente, el dispositivo de obturación
52, para asegurar la deformación del soporte 14 del dispositivo de
interconexión 12 que protege, y para mantener este estado, puede ir
asociado a una varilla roscada cooperante con el orificio 48 del
inserto de conexión 24. En particular, se coloca, en el centro de la
tapa 52, un inserto rígido 54 dotado de un orificio roscado 58, por
ejemplo sobremoldeado de manera cohesiva; el orificio 58 está
adaptado para cooperar con el espárrago de apriete 50, que puede ir
en aquél montado con carácter imperdible, atravesando el orificio 48
del inserto 24: el mismo elemento 50 permite así el apriete de la
tapa 52 sobre el dispositivo de interconexión 12. Como en el
presente caso no es cuestión de realizar la conexión eléctrica, el
inserto 54 puede ser de cualquier forma y/o de material diferente de
tipo acero; éste es preferentemente metálico, con el fin de asegurar
una función de deflector dieléctrico y una cualidad de anclaje
óptima para la solidez del apriete; puede llevar asociada una
arandela elástica 60, dado el caso también montada con carácter
imperdible.
De acuerdo con la utilización, es posible
modificar la tapa de obturación y de apriete 52, en particular en
caso de que estén previstos cables de toma de corriente: en lugar de
la tapa descrita, se puede colocar una interfaz 62 en formato
estándar cónico (por ejemplo de tipo C según la norma NFC33051 u
otra): véase el esquema en punteado de la figura 4A.
Preferentemente, para la forma de realización
preferente ilustrada y presentada anteriormente, los medios de
apriete 50 no solicitan directamente a los dispositivos de
interconexión 12 de las barras 10: el espárrago 50 es de diámetro
inferior al diámetro del orificio 48 de los insertos 24, que no está
fileteado, lo que permite ofrecer una tolerancia de posicionamiento
de los equipos 1 unidos entre sí; su longitud depende del número de
dispositivos de interconexión 12, 12' superpuestos, así como de la
longitud de los orificios de anclaje 58 de los dispositivos de
obturación 52 que lo rodean. Por otro lado, la tapa 52 comprende
ventajosamente unos medios de atornillado, por ejemplo una
excrecencia 64 de seis caras susceptible de cooperar con una llave
que permite el giro del conjunto tapa 52/arandela 60/espárrago 50
para ejercer la compresión de los soportes aislantes 14 dispositivos
de interconexión 12.
Se puede prever un dispositivo de obturación 52
a cada lado del ensamble de dispositivos de interconexión
superpuestos 12, 12' si es cuestión, por ejemplo, de alargar la
barra de conexión 10 o de preensamblar una conexión en "Y", en
te o en cruz mediante un conjunto de barras. Sin embargo, en la
mayoría de los casos, el dispositivo de interconexión 12 de una
barra 10 según la invención está destinado a conectarse sobre un
borne de una aparamenta eléctrica 1. A los efectos de sencillez de
ensamble, se prefiere que las dos caras opuestas I6, 18 de los
dispositivos de interconexión 12 de las barras 10 según la invención
sean idénticas: se hace manifiesto, por tanto, que la conexión sobre
un borne de una aparamenta eléctrica 1 se realiza asimismo por
contacto y compresión, es decir, de forma diferente de la técnica
anterior. Es posible colocar un adaptador que incorpore una interfaz
plana y una interfaz cónica sobre un borne de tipo existente.
Sin embargo, es ventajoso que la interconexión
eléctrica con un borne de una barra 10 según la invención se haga
también directamente, por contacto y compresión, con modificación
adaptada de los bornes de las aparamentas eléctricas 1 y, en
particular, "achatamiento". En la forma de realización
preferente ilustrada en las figuras 2 y 3, el borne 66 comprende, de
manera similar al dispositivo de interconexión 12, una superficie de
contacto 68 superponible a la superficie 18 del soporte 14 del
dispositivo de interconexión 12 de la barra 10, y sobre la que
desemboca un inserto de conexión 70, preferentemente dotado de un
orificio roscado 72 correspondiente al orificio roscado 58 del
dispositivo de obturación 52. El borne 66 se compone principalmente
de un material aislante sobremoldeado sobre el inserto 70 y
presenta, ventajosamente, un hueco deflector bajo la superficie de
contacto 68 que optimiza las características dieléctricas; también
el inserto 70 comprende ventajosamente un abultamiento bajo la
superficie de contacto aislante 68 para optimizar las propiedades
dieléctricas. Al igual que para la tapa 52, el material es
preferentemente no deformable, de tipo termoendurecido o
termoplástico; el borne 66 también puede estar apantallado,
preferentemente por un revestimiento de metalización, con una
eventual continuidad de apantallamiento asegurada mediante una
vuelta metálica periférica sobre la superficie de contacto 68. De
acuerdo con la utilización del borne 66, el inserto 70 se prolonga
por la aparamenta 1 como es habitual hacia el sistema de
alimentación.
Con carácter general, la conexión entre dos
bornes 66 por una barra 10 según la invención se realiza,
simplemente, mediante posicionamiento de los dispositivos de
interconexión 12 sobre los bornes 66 con, en particular en defecto
de medios de guiado 32, un eventual deslizamiento para el centrado,
y apriete mediante un dispositivo de obturación 52 con el espárrago
50 que pasa por el orificio 48 y se ancla en el orificio roscado 72:
por tanto, se simplifica el procedimiento, con posibilidad además de
juego lateral. Además, para el caso en el que las varillas de enlace
34, 34' de las barras 10, 10' son planas y presentan una cierta
flexibilidad, se permite un juego en el sentido de apriete (es
decir, en la altura relativa de los bornes 66 de las aparamentas
eléctricas 1).
Esta flexibilidad puede ser insuficiente, en
particular en la conexión de varios módulos y la superposición de
las barras, y una barra acodada puede revelarse como una opción
interesante: de hecho, la primera barra 10 de la figura 2A está
necesariamente desplazada en sentido ortogonal a la superficie de
interconexión 18 con relación a la segunda barra 10', debido a que
sus dispositivos de interconexión 12, 12' están superpuestos: entre
los dispositivos de interconexión primero y último 12, 12' de las
dos barras 10, 10', está presente una desviación del espesor del
dispositivo de interconexión 12. Desde luego, es posible modificar
los bornes de las aparamentas alargándolos (véase el borne 66' de la
figura 4A), para permitir realzar un enlace independiente; sin
embargo, esta solución es de implantación gravosa e inmovilizada. De
acuerdo con una opción de la invención, se prevén unas lengüetas 76
realzadoras de bornes 66: éstas se corresponden sensiblemente con
los dispositivos de interconexión 12, sin prolongación mediante una
varilla de enlace 34: véase la figura 3.
De acuerdo con otra opción preferente de la
invención, determinadas barras de conexión 10 son tales que los dos
dispositivos de interconexión se hallan en el mismo plano (figura 2)
y otras barras de conexión 80 comprenden una varilla 34 que presenta
un escalón 82, es decir, una parte inclinada con relación al plano
definido por las superficies de conexión 26 (figura 4A). Para
solventar el problema ilustrado en la figura 2A, el escalón 82 de la
varilla de enlace 34, en sentido ortogonal a las superficies de
interconexión 16, 18, se corresponde con el espesor del inserto de
conexión 24; la longitud del escalón 82 en el sentido longitudinal
de la varilla 34 está optimizada para la continuidad eléctrica, la
conducción, ... Preferentemente, la parte 82 inclinada con relación
a las superficies de contacto 16, 18 se halla centrada sobre la
varilla de enlace 34 y su longitud puede ser, por ejemplo, del orden
de la mitad de la distancia que media entre dos insertos de conexión
24: en la forma de realización preferente anterior, se tiene por
tanto una varilla 34 que presenta dos partes terminales 84 paralelas
al primer dispositivo de interconexión 12 y unidas por una parte
inclinada 82.
Por otro lado, especialmente para las
aparamentas modulares, es posible, en virtud del sistema según la
invención, reducir al mínimo el espacio general ocupado por la
interconexión. En efecto, mientras que las anteriores soluciones
dictaban un desplazamiento entre bornes 2 para posicionar las barras
4, 8, en virtud de la planicidad de la conexión según la invención,
es posible manejar distintas orientaciones relativas de las barras
10 y, en particular, proceder a interconexiones en paralelo sobre
bornes 66, 66' alineados de aparamentas 1 conformes a la figura
1.
De forma particular, tal y como se ilustra en
las figuras 4, configurando las barras de conexión 10, 80 de manera
estandarizada, es posible imbricar los dispositivos de interconexión
12 y, en el caso ilustrado, proceder a tres conexiones de tres
bornes alineados: la varilla de enlace 34 entre dispositivos de
interconexión 12 de una forma de realización preferente de una barra
10, 80 según la invención está curvada para formar una U que permite
la colocación, entre sus dos extremos, de un dispositivo de
interconexión 12 de otra barra 10, 80. Tal y como se ilustra en las
figuras 2B y 4B, la varilla 10 comprende así una parte central 86
entre las dos partes terminales 38 unidas a los insertos 24 de los
dispositivos de interconexión 12. La parte central 86 de la varilla
34 se halla, vista según la normal a las superficies de
interconexión 16, 18, externa a la envolvente definida por los dos
dispositivos de interconexión 12 de sus extremos, de modo que se
puede colocar otra barra de conexión 10 según la invención, de
manera simétrica, y cruzar a la primera.
Esta forma de realización preferente permite así
un espacio ocupado restringido. De forma particular, para la
conexión ilustrada en las figuras 4A y 4B, el espacio ocupado en
anchura y, en el plano (x, y), por las superficies de interconexión
16 puede ser inferior a dos veces el espacio ocupado por los propios
bornes 66; además, el espacio ocupado en altura z, entre la
superficie superior del borne 66 y el punto extremo de un
dispositivo de obturación 52 cuando se superponen dos barras 10,
10', puede ser inferior a 200 mm.
Por otro lado, tal y como queda precisado
anteriormente, el posicionamiento de los bornes 66 que han de
interconectarse se puede desplazar de la ubicación ideal con una
mayor tolerancia. En la misma forma de realización, se tolera un
juego al menos igual a \pm 1,5 mm en el sentido de la anchura x
para cada dispositivo de interconexión 12, esto es, un defecto de
posicionamiento de 3 mm con relación a la recta ideal de
interconexión ilustrada en la figura 4B; la propia varilla 34, en
virtud de su curvatura 86, permite una diferencia de longitud x de
conexión sensiblemente equivalente. Además, en virtud de la forma
plana de la varilla 34 y del sobremoldeo de elastómero "hecho
adherente", se tolera un defecto de posicionamiento en altura z
entre dos polos de dos celdas que han de conectarse.
Para este tipo de ensamble modular 1, 1', 1'',
es posible además, en virtud de las barras de conexión 10, 80 según
la invención, modificar el número de módulos de manera tardía, en
particular permitir una sencilla ampliación 1s del mismo; más
generalmente, se simplifica cualquier modificación en las
organizaciones de conexiones. De forma particular, la inclusión de
una celda 1s en un cuadro eléctrico para aumentar la potencia
consiste simplemente en: retirar tres tapas 52 de una celda
terminal, insertar tres barras de conexión 10, 80, con acoplamiento
eventual de una lengüeta/disco realzador 76 sobre un borne 66 y
después atornillar de nuevo las tres tapas 52 desatornilladas, así
como tres tapas sobre los dispositivos de interconexión 12 colocadas
sobre los bornes 66 de la nueva celda terminal; ya no es necesario
cambiar totalmente las barras 8 o prever bornes adicionales 2s para
eventuales conexiones. Cabe asimismo la posibilidad de modificar las
tapas 52 para sustituirlas, de ser necesario, por tomas de cables
62.
Así, en el sistema según la invención, escasas
piezas desempeñan las funciones principales de interconexión: el
contacto y el enlace eléctrico se realizan mediante la retirada del
inserto conductor 24 respecto al elastómero 14 sobre la superficie
16 que se encarga de la deformación de dicho elastómero antes de la
puesta en contacto eléctrico; la estanqueidad de las interfaces se
maneja mediante la deformación elástica y la adherencia del
sobremoldeo de elastómero aislante que garantiza simultáneamente el
aislamiento dieléctrico de la barra 34 y de los insertos de conexión
24; el apriete se asegura mediante un simple atornillado; el dominio
de los esfuerzos dieléctricos se asegura mediante un diseño adaptado
de los distintos componentes e interfaces, en particular su forma,
naturaleza y posicionamiento con un encapsulado 30 de los
conductores de conexión 14, 34 en el aislante 12, 42 y un eventual
apantallamiento electrostático 20, 46 que contribuye a la robustez
del sistema.
Una modificación del tipo anteriormente descrito
se puede introducir asimismo en otros componentes de una conexión
eléctrica, por ejemplo con el fin de ser conectados a un borne 66
"aplanado" y/o una barra 10 según la invención, en particular
con un dispositivo de obturación 52. De forma particular, es posible
adaptar los elementos de empalme cónicos de cables
"achatándolos". Así, un elemento de empalme plano comprende una
parte de interconexión similar al dispositivo de interconexión 12 o
a una lengüeta realzadora 76 tales como se han descrito
anteriormente, en los que el inserto conductor 24 se prolonga
lateralmente en un dispositivo de acoplamiento de un cable a su vez
también encapsulado en el mismo material compresible 14 para formar
una parte de acoplamiento. La parte de acoplamiento, eventualmente
apantallada, forma entonces un manguito, que desemboca por un
orificio de paso, que sobremoldeado alrededor del dispositivo de
acoplamiento de forma tubular, puede aceptar un extremo de cable de
tipo terminal. Así, para ser interconectado, se dota al cable, por
un extremo, de un elemento de conexión de tipo terminal y, después,
se inserta a la fuerza en el manguito de material compresible hasta
el acoplamiento entre el elemento de conexión y el dispositivo de
acoplamiento, y al objeto de asegurar una interfaz estanca a nivel
del orificio del manguito y a nivel del inserto 24. El empalme así
formado se puede colocar a continuación sobre un borne 66, otro
empalme y/o un dispositivo de interconexión 12 de una barra 10 según
la invención, con compresión ortogonal de su superficie de
interconexión hasta que su inserto esté en contacto con el otro
inserto que ha de unirse.
La barra de conexión 10, 10', 80 según la
invención permite, entre otras ventajas:
- eliminar numerosas piezas antes indispensables
para las interconexiones tales como los manguitos intermedios y, por
tanto, reducir los costes como también los riesgos de olvidar
piezas;
- simplificar y, por tanto, aumentar la
fiabilidad de colocación;
- ganar tiempo en las interconexiones, en
particular en virtud de una conexión por simple contacto y un cómodo
apriete, con descarga del aire en la interfaz sin ayuda ni
lubrificación, en virtud de una óptima compresión plana y ya no
cónica;
- eliminar los riesgos de cebado, incluso en
presencia de puntos triples, debido a la presencia de deflectores de
esfuerzos dieléctricos;
- reducir el tiempo de instalación en virtud de
una mejor gestión de los defectos de alineamiento entre los
componentes que se van a conectar. De forma particular, es posible
facultar dos grados de libertad en el ensamble, debido a la
utilización de interfaces planas no cónicas y al eventual
deslizamiento de un enlace sobre otro; un tercer grado de libertad
parcial, mediante la utilización de una barra metálica de forma
plana y un aislante flexible solidarizado, permite ajustes en altura
así como ligeros defectos de ángulo de las palas de conexión a la
salida de una aparamenta;
- reducir el espacio ocupado, en particular la
altura de conexión, de modo que es posible superponer "sin
límites" las barras de conexión debido a la disminución del
número de interfaces;
- aumentar la compacidad de las aparamentas,
dado que a partir de ahora se permite el alineamiento de los polos
para la conexión de celdas;
- adaptarse a numerosas configuraciones pese a
un número de componentes reducido;
- permitir proceder rápidamente a modificaciones
o ampliaciones de configuraciones de cuadros.
La invención, si bien ha sido descrita con
referencia a barras de conexión de celdas de media tensión, no queda
limitada a éstas: la invención puede hallar aplicación en otros
sistemas.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante no tiene otro propósito que servir de ayuda al lector y
no forma parte del documento de Patente Europea. A pesar de la gran
atención dedicada a su confección, no puede descartarse la presencia
de errores u omisiones, en cuyo caso la OEP declina toda
responsabilidad.
- \bullet WO 020607385 A [0003]
- \bullet EP 0563535 A [0004]
- \bullet FR 2766019 [0003]
- \bullet WO 07065912 A [0005]
\bullet EP 0674375 A [0003]
Claims (16)
1. Barra de conexión eléctrica (10) que
comprende:
- al menos dos dispositivos de interconexión
(12), que comprenden cada uno de ellos un soporte de material
aislante (14) susceptible de ser deformado y delimitado por dos
superficies de interconexión (16, 18) opuestas sensiblemente
paralelas, y un inserto de conexión conductor (24) que, integrado en
el soporte aislante (14), desemboca sobre las dos superficies de
interconexión (16, 18) a nivel de dos superficies de conexión planas
paralelas (26, 28), siendo la altura del inserto (24), entre sus dos
superficies de conexión (26, 28), inferior a la distancia entre las
dos superficies de interconexión (16, 18) cuando el material
aislante del soporte (14) está en reposo, y superior o igual a dicha
distancia cuando el material está completamente deformado por
compresión entre sus superficies de interconexión
(16, 18);
(16, 18);
- una varilla conductora (34) que enlaza los
insertos de conexión (24) de dos dispositivos de interconexión (12),
hallándose dicha varilla conductora (34), en cuanto a sus partes
terminales (38), integrada en el soporte aislante (14) de los
dispositivos de interconexión (21) y, en cuanto a la parte residual
(42), integrada en un revestimiento aislante (44);
en la que las interfaces entre los soportes
aislantes (14), los insertos conductores (24), la varilla conductora
(34) y el revestimiento aislante (44) de la barra (10) son
estancas.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Barra según la reivindicación 1, en la que la
varilla de enlace (34) es unitaria con los insertos de conexión (24)
y los soportes aislantes (14) son unitarios con el revestimiento
(44) de la varilla de enlace (34).
3. Barra según la reivindicación 2, en la que el
material aislante (14, 44) es un elastómero sobremoldeado sobre los
elementos conductores (24, 34).
4. Barra según la reivindicación 3, que
comprende además, sobre una parte al menos de la superficie externa
de la barra (10), un sobremoldeo del elastómero cargado para ser
conductor (20, 46) que sirve de apantallamiento electrostático.
5. Barra según una de las reivindicaciones 1 a
3, que comprende además un apantallamiento electrostático (20, 46)
sobre la superficie externa de la barra de conexión (10), a
excepción de las superficies de interconexión (16, 18) y de las
superficies de conexión (26, 28) de los dispositivos de
interconexión (12).
6. Barra según una de las reivindicaciones 1 a
5, en la que las dos superficies opuestas de interconexión (16, 18)
y las dos superficies de conexión (26, 28) de al menos un
dispositivo de interconexión (12) cobran la forma de discos
concéntricos, preferentemente superponibles.
7. Barra según una de las reivindicaciones 1 a
6, en la que el soporte aislante (14) de los dispositivos de
interconexión (12) forma un cuello (30) a nivel de los extremos (26,
28) del inserto de conexión (24), de modo que dicho inserto (24)
queda encapsulado en el material aislante.
8. Barra (10) según una de las reivindicaciones
1 a 7, en la que las superficies de conexión (26, 28) de los
insertos (24) de los dos dispositivos de interconexión (12) están
paralelas y en el mismo plano.
9. Barra (80) según una de las reivindicaciones
1 a 7, en la que las superficies de conexión (26, 28) de los
insertos (24) de los dos dispositivos de interconexión (12) están
paralelas y desplazadas entre los dos dispositivos de interconexión
(12) según el eje normal a dichas superficies (26, 28),
comprendiendo la varilla de enlace (34) un escalón (82).
10. Barra según una de las reivindicaciones 1 a
9, en la que la varilla de enlace (34) es una superficie aplanada
cuyas dos superficies mayores (36) están sensiblemente paralelas a
las superficies de conexión (26, 28) de los insertos (24) de los
dispositivos de interconexión (12).
11. Barra según una de las reivindicaciones 1 a
10, en la que la varilla de enlace (34) tiene forma de U con una
parte central (86) entre sus partes terminales (38) de modo que, en
una vista normal a las superficies de conexión (26, 28), la parte
central (86) de la varilla (34) está al exterior de la envolvente
delimitada por los dos dispositivos de interconexión (12).
12. Barra según una de las reivindicaciones 1 a
11, que comprende además unos medios de apriete (48, 50) de los
dispositivos de interconexión (12) en dirección ortogonal a las
superficies de conexión (26, 28).
13. Barra según la reivindicación 12, en la que
los medios de apriete de al menos un dispositivo de interconexión
(12) comprenden un orificio (48) en el seno del inserto de conexión
(24).
\newpage
14. Barra según una de las reivindicaciones 12 ó
13, que comprende además un dispositivo de obturación (52) para un
dispositivo de interconexión (12), comprendiendo el dispositivo de
obturación (52) una superficie plana aislante superponible sobre la
superficie (18) del soporte (14) a la que está destinado.
15. Barra según la reivindicación 14, en la que
el dispositivo de obturación (52) está dotado de un inserto (54) que
comprende un orificio fileteado (58), el inserto de conexión (24)
del dispositivo de interconexión asociado (12) comprende un orificio
(48), estando asociada dicha barra a un espárrago (50) cooperante
con dichos orificios (58, 48) par asegurar el apriete.
16. Juego que comprende varias barras según una
de las reivindicaciones 1 a 15, en el que todos los dispositivos de
interconexión (12, 12') son superponibles.
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