ES2618551T3 - Unidad de alimentación de corriente y de control, particularmente para motores eléctricos sumergidos - Google Patents

Unidad de alimentación de corriente y de control, particularmente para motores eléctricos sumergidos Download PDF

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Abstract

Una unidad de alimentación de corriente y de control (1), particularmente para motores eléctricos sumergidos, que comprende una cubierta (2) que puede estar conectada conjuntamente al motor (100) de una bomba eléctrica sumergida, formando dicha cubierta una cámara hermética (7) que contiene al menos una alimentación electrónica (50) de corriente que puede estar conectada a dicho motor, comprendiendo dicha unidad de alimentación de corriente y de control además un medio (10) de intercambio térmico, en estado líquido, que es adecuado para transferir a dicha cubierta el calor generado por dicha alimentación electrónica de corriente, llenando por completo dicho medio de intercambio térmico en estado líquido el espacio vacío dentro de dicha cámara hermética, caracterizada por que dicha unidad de alimentación de corriente y de control comprende medios compensadores de expansión para compensar la expansión de dicho refrigerante dieléctrico, en donde dichos medios compensadores de expansión comprenden al menos un miembro elásticamente compresible (20, 200, 2000) que está insertado dentro de dicha cámara hermética (7).

Description

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DESCRIPCION
Unidad de alimentacion de corriente y de control, particularmente para motores electricos sumergidos
La presente invencion se refiere a una unidad de alimentacion de corriente y de control, particularmente para motores electricos sumergidos.
Como se sabe, con el fin de reducir residuos y mejorar la eficacia de extraccion, a los motores electricos con los que estan equipadas bombas sumergidas cada vez mas a menudo se les dota de alimentaciones electronicas de corriente que permiten mejorar su gestion.
Las alimentaciones electronicas de corriente estan constituidas generalmente por convertidores estaticos de frecuencia y por dispositivos de control que permiten gestionar automaticamente el funcionamiento de la bomba en relacion con los requisitos. En particular, permiten modular la velocidad de la bomba en funcion de la demanda de agua, lo que permite un significativo ahorro de energfa y reduce considerablemente el esfuerzo de la bomba, con la consiguiente prolongacion de su vida util.
Para hacer compactos tales motores electricos sumergidos y reducir los problemas de compatibilidad electromagnetica, generalmente se coloca la alimentacion electronica de corriente lo mas cerca posible del motor electrico e incluso, en algunos modelos comercialmente disponibles, se incorpora en una unica camisa metalica que incluye a ambos.
Para facilitar el enfriamiento de la alimentacion electronica de corriente, dentro de la camisa existen disipadores de calor particulares cuya forma es sustancialmente complementaria a la forma de la superficie interna de la cubierta.
Estos disipadores de calor son esencialmente miembros metalicos extruidos que estan unidos a los componentes electronicos que son susceptibles de calentarse y al mismo tiempo se apoyan contra la pared interna de la camisa.
Aunque es comun utilizar esta construccion, se puede no obstante mejorarla.
De hecho, se debe tener en cuenta que el contacto entre el disipador de calor y la superficie interna de la camisa ciertamente puede no ser perfecto, y tal contacto imperfecto afecta a la capacidad para disipar calor.
Asimismo, con un disipador de calor tradicional no es posible atender de forma simultanea a todos los componentes electronicos que estan sometidos a un aumento de temperatura durante el funcionamiento.
Debe tenerse en cuenta ademas que, en funcion de sus caractensticas, los motores electricos sumergidos tienen distintas dimensiones. En consecuencia, es necesario proporcionar disipadores de calor con los tamanos mas dispares: una circunstancia que es costosa tanto en terminos de aumento de las dificultades constructivas y en terminos de incremento de costes.
El documento GB-A-2199203 describe un convertidor estatico de frecuencia que tiene una carcasa resistente a la presion, que esta parcialmente llena de un material de relleno que actua como conductor termico para transferir calor desde el circuito del convertidor a la carcasa.
El objetivo de la invencion es resolver los problemas anteriormente descritos, proporcionando una unidad de alimentacion de corriente y de control, particularmente para motores electricos sumergidos, que sea capaz de disipar de manera optima el calor generado en su interior.
Dentro del alcance del objetivo antes descrito, un objeto particular de la invencion es proporcionar una unidad de alimentacion de corriente y de control que utilice un medio disipador de calor que sea universalmente adecuado para cualquier modelo de motor electrico sumergido.
Otro objeto de la invencion es proporcionar una unidad de alimentacion de corriente y de control que posea un medio disipador de calor que sea facil de instalar y particularmente eficaz.
Otro objeto de la invencion es proporcionar una unidad de alimentacion de corriente y de control que posea un medio disipador que resulte ventajoso desde un punto de vista puramente economico.
Este objetivo, estos objetos y otros que se haran mas evidentes a continuacion se consiguen mediante una unidad de alimentacion de corriente y de control, particularmente para motores electricos sumergidos, segun las reivindicaciones adjuntas.
Otras caractensticas y ventajas se haran mas evidentes a partir de la descripcion de realizaciones preferidas, pero no exclusivas, de una unidad de alimentacion de corriente y de control segun la invencion, ilustradas a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en donde:
la Figura 1 es una vista esquematica parcialmente en seccion de una unidad de alimentacion de corriente y de control segun la invencion;
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la Figura 2 es otra vista esquematica y parcialmente en seccion de la unidad de alimentacion de corriente y de control de la Figura precedente;
la Figura 3 es una vista esquematica y parcialmente en seccion de una realizacion adicional de una unidad de alimentacion de corriente y de control segun la invencion;
la Figura 4 es una vista esquematica y parcialmente en seccion de otra realizacion mas de una unidad de alimentacion de corriente y de control segun la invencion.
Con referencia a las Figuras citadas, se designa en general con el numero de referencia 1 una unidad de alimentacion de corriente y de control, particularmente para motores electricos sumergidos.
La unidad 1 de alimentacion de corriente y de control incluye una cubierta 2, preferiblemente hecha de metal resistente a la corrosion, que puede estar conectada conjuntamente al motor 100 de una bomba electrica sumergida.
En un caso espedfico, la cubierta 2 esta constituida por un cuerpo sustancialmente cilmdrico que esta cerrado en un extremo por un tapon hermetico extrafble 3.
En el extremo libre de la cubierta 2 existe, por el contrario, un borde 4 de fijacion que esta configurado de manera que puede acoplarse axialmente en la parte inferior 102 del motor 100 hasta que hace tope contra la camisa 101 del mismo.
La cubierta 2 esta asociada con el motor 100 por un medio de cierre que esta constituido por una pluralidad de orificios pasantes 5, que estan formados en el borde 4 de fijacion, y por una pluralidad de miembros roscados 6, que se insertan dentro de los mismos.
Los miembros roscados 6, por ejemplo constituidos por simples tornillos, engranan roscas hembra 103 correspondientes formadas en la parte inferior 102.
La cubierta 2, al acoplarse a la parte inferior 102, forma una camara hermetica 7. Una alimentacion electronica 50 de corriente esta alojada dentro de la camara hermetica 7, y esta conectada al motor 100.
Segun la invencion, la unidad 1 de alimentacion de corriente y de control incluye un medio 10 de intercambio termico, en estado lfquido, que llena por completo el espacio vado dentro de la camara hermetica 7 y esta adaptado para transferir el calor generado por la alimentacion electronica 50 de corriente a la cubierta 2.
La cubierta 2, que durante el uso de la bomba electrica sumergida esta completamente sumergida en el lfquido a aspirar, disipa el calor de forma continua.
El medio lfquido 10 de intercambio termico esta constituido por un bano de refrigerante dielectrico, en particular aceite para uso alimentario, que esta insertado dentro de la camara hermetica 7 de manera que toca al mismo tiempo tanto la superficie externa de la alimentacion electronica 50 de corriente como la superficie interna de la camara hermetica 7.
Para garantizar el correcto funcionamiento de la unidad 1 de alimentacion de corriente y de control, se utiliza un refrigerante dielectrico sustancialmente seco, es decir, libre de humedad.
Para excluir la presencia de aire, se inyecta el lfquido en la camara hermetica 7 despues de haber creado vado en su interior.
Preferiblemente, la alimentacion electronica 50 de corriente esta dotada de componentes electronicos hermeticos, que son en sf conocidos, y de los cuales algunos tambien estan equipados con disipadores de calor con aletas, no mostrados en las Figuras adjuntas.
Los disipadores de calor facilitan la refrigeracion de los componentes electronicos, facilitando el intercambio termico con el refrigerante dielectrico.
En general, la alimentacion electronica 50 de corriente incluye al menos un convertidor estatico de frecuencia, que modula la velocidad del motor 100, y un adecuado sistema logico de control, que acciona el conjunto.
La alimentacion electronica 50 de corriente y el motor 100 estan cableados a traves de un medio de conexion, por ejemplo una clavija sellada 70, o mediante grnas de cable hermeticas, que no se muestran en las Figuras.
En la camara hermetica 7, la alimentacion electronica 50 de corriente descansa en un soporte aislante 55, que simplemente la soporta y la mantiene suspendida correctamente en el medio 10 de intercambio termico, en estado lfquido.
La unidad 1 de alimentacion de corriente y de control incluye tambien un medio compensador de expansion para compensar la expansion del refrigerante dielectrico. El medio compensador de expansion permite, en caso necesario, alcanzar temperaturas de funcionamiento muy elevadas al absorber elasticamente los incrementos de
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volumen del Ifquido que llena la camara hermetica 7.
El medio compensador de expansion comprende un miembro elasticamente compresible 20, que se inserta dentro de la camara hermetica 7. Este miembro puede estar constituido, por ejemplo, por un cuerpo que tiene una estructura monolftica y esta hecho de caucho de celda cerrada.
Segun una realizacion adicional de la invencion, ilustrada en la Figura 3, el medio compensador de expansion esta constituido por una pluralidad de miembros elasticamente compresibles 200, que estan dispuestos al azar en la camara hermetica 7.
Segun otra realizacion adicional mas de la invencion, ilustrada en la Figura 4, el medio compensador de expansion esta constituido por una pluralidad de burbujas 2000 de gas inerte que estan dispersas en el seno del medio lfquido 10 de intercambio termico.
Segun otro ejemplo mas, que no forma parte de la invencion reivindicada y no se muestra en las Figuras adjuntas, se sustituye al menos una parte de una de las paredes de la camara hermetica 7 por una membrana elasticamente deformable.
En las realizaciones mostradas en las Figuras 3 y 4, los componentes que corresponden a los ya descritos con referencia a la realizacion mostrada en las Figuras 1 y 2 han sido designados con los mismos numeros de referencia.
En la unidad 1 de alimentacion de corriente y de control, el calor generado por la alimentacion electronica 50 de corriente se disipa exclusivamente a traves del medio lfquido 10 de intercambio termico. El medio lfquido 10 de intercambio termico se utiliza como unico medio para el intercambio termico con la cubierta 2 y para enfriar la alimentacion electronica 50 de corriente debido a los movimientos convectivos que generan una circulacion continua.
Se ha encontrado en la practica que la unidad de alimentacion de corriente y de control, particularmente para motores electricos sumergidos, segun la invencion, alcanza plenamente el objetivo y los objetos pretendidos, ya que garantiza la posibilidad de disipar de una manera optima el calor generado por la alimentacion electronica de corriente.
En particular, la unidad de alimentacion de corriente y de control utiliza medios de disipacion de calor que son universalmente adecuados para cualquier tipo de motor electrico sumergido y resultan particularmente ventajosos economicamente.
En la practica, los materiales utilizados, siempre que sean compatibles con el uso espedfico, asf como las formas y dimensiones contingentes, pueden ser cualesquiera de acuerdo con los requisitos y el estado de la tecnica.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Una unidad de alimentacion de corriente y de control (1), particularmente para motores electricos sumergidos, que comprende una cubierta (2) que puede estar conectada conjuntamente al motor (100) de una bomba electrica sumergida, formando dicha cubierta una camara hermetica (7) que contiene al menos una alimentacion electronica (50) de corriente que puede estar conectada a dicho motor, comprendiendo dicha unidad de alimentacion de corriente y de control ademas un medio (10) de intercambio termico, en estado lfquido, que es adecuado para transferir a dicha cubierta el calor generado por dicha alimentacion electronica de corriente, llenando por completo dicho medio de intercambio termico en estado lfquido el espacio vado dentro de dicha camara hermetica,
    caracterizada por que dicha unidad de alimentacion de corriente y de control comprende medios compensadores de expansion para compensar la expansion de dicho refrigerante dielectrico, en donde dichos medios compensadores de expansion comprenden al menos un miembro elasticamente compresible (20, 200, 2000) que esta insertado dentro de dicha camara hermetica (7).
  2. 2. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun la reivindicacion 1, caracterizada por que dicho medio (10) de intercambio termico en estado lfquido comprende un bano de refrigerante dielectrico lfquido que toca al mismo tiempo la superficie externa de dicha alimentacion electronica de corriente y la superficie interna de dicha camara hermetica.
  3. 3. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun la reivindicacion 2, caracterizada por que dicho refrigerante dielectrico comprende aceite para uso alimentario, estando dicho aceite sustancialmente seco.
  4. 4. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada por que dichos medios compensadores de expansion comprenden una pluralidad de burbujas (2000) de gas inerte dispersas en el seno de dicho refrigerante dielectrico.
  5. 5. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que comprende un soporte aislante (55) que es adecuado para soportar dicha alimentacion electronica (50) de corriente dentro de dicha camara hermetica.
  6. 6. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que dicha alimentacion electronica de corriente comprende (50) una pluralidad de componentes electronicos hermeticos.
  7. 7. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que dicha alimentacion electronica (50) de corriente comprende una pluralidad de disipadores de calor que estan unidos a dichos componentes electronicos.
  8. 8. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que dicha alimentacion electronica (50) de corriente comprende al menos un convertidor estatico de frecuencia que es adecuado para modular la velocidad de dicho motor.
  9. 9. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que dicha alimentacion electronica (50) de corriente comprende una unidad logica de control.
  10. 10. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que comprende un medio de conexion adecuado para conectar dicha alimentacion electronica (50) de corriente a dicho motor (100).
  11. 11. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun la reivindicacion 10, caracterizada por que dicho medio de conexion comprende al menos una clavija sellada (70).
  12. 12. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun la reivindicacion 10, caracterizada por que dicho medio de conexion comprende al menos un paso de cable hermetico.
  13. 13. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun una o mas de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que dicha cubierta (2) comprende un borde (4) de fijacion que puede acoplarse a una camisa mediante un medio de cierre.
  14. 14. La unidad de alimentacion de corriente y de control segun la reivindicacion 13, caracterizada por que dicho medio de cierre comprende al menos un orificio pasante (5) que esta formado en dicho borde de fijacion y un primer miembro roscado (6) que esta dispuesto dentro del mismo, engranando dicho primer miembro roscado una rosca hembra correspondiente que esta formada en la parte inferior de dicho motor.
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