ES2613382T3 - Dispositivo de conexión eléctrica - Google Patents

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ES2613382T3 ES04725651.6T ES04725651T ES2613382T3 ES 2613382 T3 ES2613382 T3 ES 2613382T3 ES 04725651 T ES04725651 T ES 04725651T ES 2613382 T3 ES2613382 T3 ES 2613382T3
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Abstract

Un dispositivo de conexión eléctrica para un cable de máquina (26), en que el dispositivo comprende: un primer conector (50, 70) que tiene un primer contacto (52), un segundo conector (10) que tiene un segundo contacto (20), en que el primer conector (50, 70) y el segundo conector (10) pueden moverse entre un estado desacoplado, en el que el primer y el segundo contacto (20, 52) están alejados uno de otro, y un estado acoplado, en el que el primer y el segundo contacto están conectados eléctricamente; y un medio director para aplicar una fuerza directora para dirigir el primer y el segundo conector (10, 50, 70) uno con relación a otro, con lo que el primer conector (50, 70) y el segundo conector (10) se mueven entre la posición desacoplada y la acoplada, en que el medio director tiene un elemento que distribuye la fuerza directora en torno a por lo menos uno de entre el primer y el segundo conector (10, 50, 70); en que cada uno de entre el primer y el segundo conector (10, 50, 70) comprende un alojamiento; en que el primer conector (50, 70) comprende una primera superficie de vía para llamas (55) y el segundo conector (10) comprende una segunda superficie de vía para llamas (56), estando dispuestas las superficies de vía para llamas (55, 56) de modo que una de las superficies de vía para llamas (55, 56) rodea la otra superficie de vía para llamas (56, 55) cuando los conectores (10, 50, 70) son movidos a la posición acoplada de modo que se define una vía para llamas entre las superficies de vía para llamas (55, 56), caracterizado porque la primera y la segunda superficie de vía para llamas están dispuestas para encajar con una tolerancia de 0,2 a 0,4 mm entre ellas, y porque el dispositivo de conexión eléctrica es adecuado para suministrar una potencia superior a 100 kW.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de conexion electrica Campo de la invencion
La presente invencion se refiere en sentido amplio a un dispositivo de conexion electrica para un cable de maquina de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. Un dispositivo de conexion asf es conocido a partir del documento GB 2 377 878 A o a partir del documento US 2002/0 192 993 A1.
A lo largo de esta memoria descriptiva, el termino “cable de maquina” se usa para cualquier cable de maquina, de enrollamiento o de arrastre que sea adecuado para suministrar energfa a maquinaria movil tal como maquinaria en la industria del petroleo o la minena. El termino “conector” se usa para cualquier enchufe, terminal, adaptador electrico, acoplador electrico o receptaculo electrico.
Antecedentes de la invencion
Se usan tfpicamente cables de maquina para proporcionar una conexion electrica para maquinas electricas moviles. Por ejemplo, en la industria de la minena o del petroleo se usa a menudo maquinaria electrica de gran tamano y cada cable de maquina puede tener que proporcionar una potencia del orden de desde unos pocos cientos de kilovatios hasta unos pocos megavatios. Tfpicamente, dicha potencia es suministrada con una tension electrica de uno o varios kilovoltios. Los cables comprenden habitualmente una pluralidad de almas y estan conectados usando conectores que incluyen conectores hembra y clavijas.
En un entorno explosivo, por ejemplo, hay que tener una precaucion particular y puede ser necesaria una via para llamas entre los dos conectores para reducir la probabilidad de explosiones. La via para llamas es formada tfpicamente entre un enchufe y un receptaculo colocando una superficie cilmdrica que rodea contactos y/o conductores electricos del enchufe dentro de una superficie cilmdrica respectiva del receptaculo. La tolerancia mecanica entre las superficies cilmdricas es pequena (tfpicamente de 0,2 a 0,4 mm). Como consecuencia de la pequena tolerancia mecanica, puede producirse una inclinacion o un agarrotamiento que haga diffcil acoplar o desacoplar el enchufe y el receptaculo.
Es conocido en la tecnica anterior tener una disposicion de trinquete y ranura en un lado del enchufe y el receptaculo que pueda ser usada para dirigir el enchufe y el receptaculo a unirse para acoplar clavijas y conectores hembra y las superficies que forman la via para llamas.
Sumario de la invencion
La presente invencion proporciona un dispositivo de conexion electrica para un cable de maquina que comprende las caractensticas de la reivindicacion 1.
En la tecnica anterior, la disposicion de trinquete y ranura aplica una fuerza directora solo en un punto particular. En consecuencia, puede producirse un bloqueo, inclinacion o agarrotamiento mecanico entre los conectores, especialmente de las superficies, metalicas y que encajan estrechamente, de la via para llamas, y a menudo son necesarias grandes fuerzas para conectar los conectores y encajar las superficies de la via para llamas. En la practica, estas grandes fuerzas pueden incluso doblar uno de los cuerpos metalicos de los conectores. En la presente invencion, sin embargo, la fuerza directora esta distribuida en torno a por lo menos una seccion del primer y/o el segundo conector, y la probabilidad de bloqueo, inclinacion o agarrotamiento entre el primer y el segundo conector por lo tanto es reducida o incluso anulada.
El medio director tiene tfpicamente una primera parte directora asociada al primer conector y una segunda parte directora asociada al segundo conector. La primera parte directora y la segunda parte directora pueden estar dispuestas de modo que la fuerza directora este distribuida de forma sustancialmente uniforme en torno al primer y/o al segundo conector. La primera parte directora comprende tfpicamente un elemento a modo de anillo y el segundo conector comprende tfpicamente una superficie de acoplamiento que se extiende al menos en parte en torno al segundo conector. La superficie de acoplamiento rodea tfpicamente de forma completa el segundo conector y el elemento a modo de anillo rodea tfpicamente durante el uso totalmente la superficie de acoplamiento. El elemento a modo de anillo y la superficie de acoplamiento estan dispuestos tfpicamente para acoplarse entre sf y para distribuir la fuerza directora de forma sustancialmente uniforme en torno a por lo menos uno de entre el primer y el segundo conector. Alternativamente, el medio director puede estar dispuesto para distribuir la fuerza directora en posiciones discretas que rodean al menos en parte por lo menos uno de entre el primer y el segundo conector.
La primera parte directora y la segunda parte directora estan dispuestas tfpicamente de modo que el primer y el segundo conector pueden ser dirigidos uno con relacion a otro a lo largo de una trayectoria sustancialmente lineal.
La disposicion de engranaje del medio director puede comprender un medio director roscado y una seccion roscada. La primera parte directora del medio director puede ser el medio director roscado y la segunda parte directora puede ser la seccion roscada.
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La seccion roscada de la disposicion de engranaje forma tipicamente la superficie de acoplamiento. La seccion roscada forma tipicamente una parte de la superficie exterior del segundo conector. La seccion roscada de la disposicion de engranaje puede comprender un surco helicoidal que esta situado de tal modo que un eje imaginario en torno al cual esta orientado el surco helicoidal es sustancialmente paralelo al movimiento del primer conector y del segundo conector uno con respecto a otro.
Por ejemplo, el elemento a modo de anillo puede ser una rueda dentada del medio director roscado y el medio director roscado puede comprender ademas un arbol dentado. La rueda dentada tiene tfpicamente una superficie periferica interior dentada y una superficie periferica exterior dentada. La disposicion de engranaje puede estar dispuesta de modo que el arbol dentado se acopla a la superficie dentada periferica exterior de la rueda dentada a modo de anillo. La superficie dentada periferica interior de la rueda dentada a modo de anillo esta dispuesta tfpicamente para acoplarse al surco helicoidal. El arbol dentado puede ser rotatorio, pero tfpicamente esta capturado en su posicion relativa al primer conector. La disposicion de engranaje puede estar dispuesta de forma que un movimiento rotatorio del arbol dentado es convertido por la rueda dentada en un movimiento de traslacion relativo de los conectores.
Uno de entre el primer y el segundo conector puede tener un surco alargado tal como un chavetero en su superficie periferica exterior, que esta orientado a lo largo del eje imaginario. En este caso, el otro conector puede tener una proyeccion tal como una chaveta que esta dispuesta para deslizarse dentro del surco alargado. El surco alargado y la proyeccion pueden estar dispuestos de modo que, durante el uso, se evita una rotacion del primer conector con relacion al segundo conector.
El primer contacto puede ser una clavija y el segundo contacto puede ser un conector hembra. Alternativamente, el primer contacto puede ser un conector hembra y el segundo contacto puede ser una clavija. La clavija puede ser tambien una de una pluralidad de clavijas y el conector hembra puede ser uno de una pluralidad de conectores hembra.
El dispositivo de conexion electrica es tfpicamente adecuado para el suministro de una potencia superior a 100 kW.
La invencion se entendera mas completamente a partir de la siguiente descripcion de realizaciones espedficas de la invencion. La descripcion esta realizada con referencia a los dibujos adjuntos.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 muestra una representacion esquematicamente (parcialmente en corte transversal) de un conector de acuerdo con una realizacion espedfica de la invencion,
la figura 2 muestra una representacion esquematica en corte transversal de un conector de acuerdo con otra realizacion espedfica de la invencion,
la figura 3 muestra una representacion esquematica en corte transversal de un conector de acuerdo con una realizacion adicional espedfica de la invencion, y
la figura 4 muestra (a), (b) vistas en perspectiva de ruedas dentadas, (c) una representacion en corte transversal de un arbol dentado y (d) una vista en perspectiva del arbol dentado de acuerdo con realizaciones de la invencion.
Descripcion detallada de realizaciones especificas de la invencion
Con referencia a las figuras 1 a 4, se describe ahora un dispositivo de conexion electrica de acuerdo con realizaciones especificas de la invencion. En esta realizacion, el dispositivo de conexion electrica comprende el conector 10 y el conector 50 o el conector 10 y el conector 70.
En esta realizacion, los componentes de los conectores 10, 50 y 70 estan dimensionados y estructurados de tal modo que el dispositivo de conexion electrica es adecuado para suministrar unos pocos cientos de kW o unos pocos MW de potencia. El conector 10 esta dispuesto para la conexion a un cable de maquina de multiples almas tal como un cable trifasico que tiene tres almas de multiples torones. El conector 50 es un receptaculo adosado (dispositivo de acoplamiento restringido) dispuesto para conectar dos de los conectores 10. El conector 70 es un receptaculo para conectar el conector 10 a una maquina electrica.
El conector 10 es un enchufe que comprende un cuerpo aislante 11 que tiene una forma sustancialmente cilmdrica y una cubierta exterior 12 compuesta de material metalico y/o material polimerico aislante. El conector 10 tiene una cara extrema 13 que tiene tres aberturas (solo dos se muestran en la figura 1) que estan definidas por tuercas tales como las tuercas 14 y 16. Desde cada abertura, un manguito aislante 18 se proyecta hacia dentro. La clavija 20 esta conectada a un casquillo 22 que esta conectado a un alma 24 individual de un cable de maquina de multiples almas 26. Un alma 28 adicional del cable de maquina de multiples almas es mostrada tambien (no conectada).
La cubierta exterior 12 comprende un surco helicoidal 34. Las figuras 1 a 4 tambien muestran una rueda dentada a modo de anillo 36 y un arbol dentado 38. La superficie dentada interior 40 de la rueda dentada 36 esta dispuesta
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para acoplamiento (engrane) con el surco helicoidal 34 y la superficie dentada exterior 42 esta dispuesta para acoplamiento (engrane) con el arbol dentado 38.
La figura 2 muestra un receptaculo 50 que comprende una cubierta exterior 51. La cubierta exterior 51 situa el arbol dentado 38 y la rueda dentada 36 de modo que la rueda dentada 36 puede rotar en torno a un eje central longitudinal imaginario del receptaculo 50 y el arbol dentado 38 puede rotar en torno a una direccion perpendicular a ese eje. El receptaculo 50 tambien comprende conectores hembra 52 dispuestos para el acoplamiento con clavijas tales como la clavija 20 mostrada en la figura 1. Los pares de conectores hembra 52 estan conectados electricamente y mantenidos en su posicion por el cuerpo aislante 53. El cuerpo aislante 53 tambien comprende conexiones a tierra 54.
El receptaculo 70 mostrado en la figura 3 esta relacionado con el mostrado en la figura 2, pero en este caso comprende casquillos 52a, cada uno dispuesto para recibir un conductor electrico (no mostrado) que durante el uso estan guiados hacia dentro del alojamiento de la maquina electrica (no mostrado). La brida 72 esta dispuesta para conexion mecanica al alojamiento de la maquina electrica.
Cuando el enchufe 10 esta acoplado a receptaculos 50 o 70, una via para llamas esta definida entre la superficie 55 (veanse las figuras 2 o 3) y la superficie 56 (vease la figura 1). Las superficies 55 y 56 estan conformadas de modo que la tolerancia mecanica entre las superficies encajadas es del orden de 0,2 a 0,4 mm. En este ejemplo espedfico, la superficie 55 tiene un diametro de 92,3 a 92,4 mm y la superficie 56 tiene un diametro de 92,0 a 92,1 mm. Las superficies 55 y 56 son metalicas y estan dispuestas de modo que, si se produce una llama electrica con los conectores 10 y 50 o 10 y 70 conectados, el material gaseoso puede escapar a lo largo de una via para llamas estrecha definida entre las superficies 55 y 56 para liberar presion de los conectores 10 y 50 o 10 y 70 conectados. Sin embargo, debido a las estrechas tolerancias y a la naturaleza metalica de las superficies de via para llamas 55 y 56, el material gaseoso es enfriado cuando escapa por las superficies de via para llamas, de modo que se reduce la probabilidad de una explosion. En esta realizacion, las superficies 55 y 56 tienen una longitud del orden de 100 mm.
La figura 4 (b) muestra una rueda dentada 36 en mayor detalle. La figura 4 (a) una rueda dentada 60 de acuerdo con una variacion de esta realizacion. En este caso, la rueda dentada comprende una seccion dentada interior para el acoplamiento con el surco helicoidal 34 y la periferia exterior tiene un numero de rebajos 42a para la recepcion de una palanca (no mostrada). La palanca puede ser usada para girar la rueda dentada 60. En este caso, no se requiere ningun arbol dentado tal como el arbol dentado 38 o la superficie dentada 42.
La rueda dentada 36 y el arbol dentado 38 forman un engranaje de tornillo sin fin, y un movimiento rotatorio del arbol 38 es convertido en un movimiento rotatorio de la rueda dentada 36. El movimiento rotatorio de la rueda dentada 36 es convertido en un movimiento lineal del receptaculo 50 con relacion al enchufe 10, con lo que clavijas tales como la clavija 20 y conectores hembra 52 asf como las superficies metalicas de via para llamas 55 y 56 se mueven entre un estado desacoplado y uno acoplado.
En esta realizacion, el enchufe 10 tiene tambien un chavetero 62 longitudinal en forma de un surco que se extiende en la cubierta exterior 12 a traves de la ranura helicoidal 34 en una direccion paralela al eje imaginario en torno al que esta enrollado el surco helicoidal 34. Los receptaculos 50 y 70 tienen una chaveta 64 en forma de una proyeccion que esta dispuesta para deslizarse en el chavetero 62. El chavetero 62 y la chaveta 64 evitan por lo tanto una rotacion del enchufe 10 con relacion al receptaculo 50 o 70. El chavetero 62 y la chaveta 64 pueden estar situados en los conectores 10 y 50 o 70 respectivamente de tal modo que solo pueden ser conectados conectores de un tipo predeterminado. Por ejemplo, conectores para aplicaciones respectivas pueden tener chaveteros y chavetas en posiciones respectivas en los conectores de modo que las chavetas y los chaveteros solo permiten la conexion de los conectores respectivos. Ademas, cada conector puede tener mas de una chaveta o chavetero.
Aunque la invencion ha sido descrita con referencia a ejemplos particulares, aquellas personas con experiencia en la tecnica apreciaran que la invencion puede ser realizada de muchas otras formas. Por ejemplo, el dispositivo puede comprender un enchufe y un receptaculo, y una pluralidad de disposiciones directoras espaciadas sustancialmente de modo uniforme pueden rodear el enchufe o el receptaculo. En este caso, las disposiciones directoras pueden estar dispuestas para aplicar fuerzas directoras en posiciones espaciadas. Igualmente, la rueda dentada a modo de anillo puede tener una seccion dentada en una de sus superficies laterales, dispuesta para el acoplamiento con un arbol dentado tal como el arbol 38. Ademas, se entendera que el dispositivo no esta limitado a que un conector sea un enchufe y el otro conector sea un receptaculo. Por ejemplo, ambos conectores pueden ser enchufes apropiados o uno de ellos puede ser un terminal.

Claims (26)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de conexion electrica para un cable de maquina (26), en que el dispositivo comprende:
    un primer conector (50, 70) que tiene un primer contacto (52),
    un segundo conector (10) que tiene un segundo contacto (20), en que el primer conector (50, 70) y el segundo conector (10) pueden moverse entre un estado desacoplado, en el que el primer y el segundo contacto (20, 52) estan alejados uno de otro, y un estado acoplado, en el que el primer y el segundo contacto estan conectados electricamente; y
    un medio director para aplicar una fuerza directora para dirigir el primer y el segundo conector (10, 50, 70) uno con relacion a otro, con lo que el primer conector (50, 70) y el segundo conector (10) se mueven entre la posicion desacoplada y la acoplada, en que el medio director tiene un elemento que distribuye la fuerza directora en torno a por lo menos uno de entre el primer y el segundo conector (10, 50, 70);
    en que cada uno de entre el primer y el segundo conector (10, 50, 70) comprende un alojamiento;
    en que el primer conector (50, 70) comprende una primera superficie de via para llamas (55) y el segundo conector (10) comprende una segunda superficie de via para llamas (56), estando dispuestas las superficies de via para llamas (55, 56) de modo que una de las superficies de via para llamas (55, 56) rodea la otra superficie de via para llamas (56, 55) cuando los conectores (10, 50, 70) son movidos a la posicion acoplada de modo que se define una via para llamas entre las superficies de via para llamas (55, 56),
    caracterizado porque la primera y la segunda superficie de via para llamas estan dispuestas para encajar con una tolerancia de 0,2 a 0,4 mm entre ellas, y porque el dispositivo de conexion electrica es adecuado para suministrar una potencia superior a 100 kW.
  2. 2. El dispositivo de conexion electrica de la reivindicacion 1, en que el medio director comprende una disposicion de engranaje que comprende una seccion roscada y un medio director roscado, y en que el medio director roscado comprende una rueda dentada a modo de anillo (36) que puede ser movida por un arbol dentado (38).
  3. 3. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 1, en que el medio director tiene una primera parte directora asociada al primer conector (50, 70) y una segunda parte directora asociada al segundo conector (10).
  4. 4. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 3, en que la primera parte directora y la segunda parte directora estan dispuestas de modo que la fuerza directora esta distribuida de forma sustancialmente uniforme en torno a por lo menos uno de entre el primer y el segundo conector (10, 50, 70) y en que la primera parte directora comprende un elemento a modo de anillo (36).
  5. 5. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 4, en que el segundo conector (10) comprende una superficie de acoplamiento (34) que se extiende al menos en parte en torno al segundo conector (10).
  6. 6. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 5, en que la superficie de acoplamiento (34) rodea completamente el segundo conector (10) y el elemento a modo de anillo (36) del primer conector (50, 70) rodea completamente la superficie de acoplamiento (34).
  7. 7. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 6, en que el elemento a modo de anillo (36) y la superficie de acoplamiento (34) estan dispuestas para acoplarse entre sf y para distribuir la fuerza directora de forma sustancialmente uniforme en torno a por lo menos uno de entre el primer y el segundo conector (10, 50, 70).
  8. 8. El dispositivo de conexion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en que la primera parte directora y la segunda parte directora estan dispuestas de modo que los conectores (10, 50, 70) pueden ser dirigidos uno con relacion a otro a lo largo de una trayectoria sustancialmente lineal.
  9. 9. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 3, en que la disposicion de engranaje comprende un medio director roscado y una seccion roscada y en que la primera parte directora es un medio director roscado y la segunda parte directora es una seccion roscada.
  10. 10. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 9, cuando esta depende de la reivindicacion 5, en que la seccion roscada de la disposicion de engranaje forma la superficie de acoplamiento (34).
  11. 11. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 10, en que la seccion roscada de la disposicion de engranaje forma una parte de la superficie exterior (33) del segundo conector (10).
  12. 12. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 11, en que la seccion roscada de la disposicion de engranaje comprende un surco helicoidal (34) que rodea el segundo conector (10) y esta situado de modo que un
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    eje imaginario, en torno al cual esta enrollado el surco helicoidal (34), es sustancialmente paralelo al movimiento del primer contacto (52) y del segundo contacto (20) uno con relacion al otro.
  13. 13. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 12, en que el elemento a modo de anillo (36) es una rueda dentada (36) del medio director roscado y el medio director roscado comprende un arbol dentado (38).
  14. 14. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 13, en que la rueda dentada (36) de la disposicion de engranaje tiene una superficie periferica interior dentada (40) y una superficie periferica exterior dentada (42).
  15. 15. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 14, en que la disposicion de engranaje esta dispuesta de modo que el arbol dentado (38) se acopla a la superficie dentada periferica exterior (42) de la rueda dentada a modo de anillo (36).
  16. 16. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 15, en que la rueda dentada a modo de anillo (36) tiene una seccion dentada en una de sus superficies laterales, dispuesta para el acoplamiento con el arbol dentado (38).
  17. 17. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 12, en que la rueda dentada a modo de anillo (36) comprende una seccion dentada interior (40) para el acoplamiento con el surco helicoidal (34) y la periferia exterior de la rueda dentada a modo de anillo (36) tiene un numero de rebajos (42a) para la recepcion de una palanca.
  18. 18. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 14 o 15, en que la superficie dentada periferica interior (40) de la rueda dentada a modo de anillo (36) esta dispuesta para acoplarse al surco helicoidal (34).
  19. 19. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 18, en que el arbol dentado (38) de la disposicion de engranaje es rotatorio, pero esta capturado en su posicion relativa al primer conector (50, 70).
  20. 20. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 18 o 19, en que la disposicion de engranaje esta dispuesta de modo que un movimiento rotatorio del arbol dentado (38) es convertido por la rueda dentada (36) en un movimiento de traslacion relativo de los conectores (10, 50, 70).
  21. 21. El dispositivo de conexion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en que uno de entre el primer y el segundo conector (10) tiene un surco alargado (62) en su superficie periferica exterior (56) y esta orientado a lo largo del eje imaginario, y el conector exterior (50, 70) tiene una proyeccion (64) que esta dispuesta para deslizarse dentro del surco alargado (62).
  22. 22. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 21, en que el surco alargado (62) y la proyeccion (64) estan dispuestos de modo que, durante el uso, se evita una rotacion del primer conector (50, 70) con relacion al segundo conector (10).
  23. 23. El dispositivo de conexion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en que el primer contacto (52) es una clavija y el segundo contacto (20) es un conector hembra.
  24. 24. El dispositivo de conexion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, en que el primer contacto (52) es un conector hembra (52) y el segundo conector (20) es una clavija (20).
  25. 25. El dispositivo de conexion electrica segun la reivindicacion 23 o 24, en que el conector hembra (52) es uno de una pluralidad de conectores hembra (52) y la clavija (20) es una de la pluralidad de clavijas (20).
  26. 26. El dispositivo de conexion electrica segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, que es adecuado para el suministro de mas de 1 MW.
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