ES2671397T3 - Dispositivo para conducir corriente continua eléctrica - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) para conducir corriente continua eléctrica, que comprende al menos una barra colectora (3) y al menos un elemento de borde (5) eléctricamente conductor, dispuesto sobre una superficie exterior lateral (7) de la barra colectora (3), que se extiende a lo largo de la barra colectora (3), está conectado de forma eléctricamente conductora a la barra colectora (3) y presenta una menor conductividad eléctrica que la barra colectora (3), caracterizado por al menos dos elementos de borde (5), que están dispuestos sobre unas superficies exteriores laterales (7) enfrentadas de una barra colectora (3).
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo para conducir corriente continua eléctrica
La invención hace referencia a un dispositivo para conducir corriente continua eléctrica con al menos una barra colectora.
Por barra colectora se entiende aquí un conductor eléctrico para distribuir energía eléctrica. Las barras colectoras se fabrican normalmente con cobre o aluminio y se construyen no aisladas eléctricamente.
El documento US 3829707 describe una barra colectora con las características del preámbulo de la reivindicación 1. El objeto de la invención consiste en exponer un dispositivo mejorado para conducir corriente continua eléctrica con al menos una barra colectora, que sea adecuado en particular para limitar corrientes de cortocircuito eléctricas.
Este objeto es resuelto conforme a la invención mediante las características de la reivindicación 1.
Unas conformaciones ventajosas de la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.
Los elementos de borde se usan a este respecto para suprimir las partes de la corriente que varían a altas frecuencias. Para ello la invención aprovecha el efecto pelicular (del inglés skin) en los conductores eléctricos, mediante el cual las corrientes eléctricas que varían a altas frecuencias dentro de un conductor son conducidas presumiblemente cerca de las superficies exteriores del conductor. Mediante la disposición conforme a la invención de elementos de borde sobre las superficies exteriores de las barras colectoras se conducen por ello las corrientes eléctricas que varían a altas frecuencias hasta los elementos de borde y allí, a causa de la menor conductividad eléctrica de los elementos de borde con relación a las barras colectoras, se suprimen. Este efecto hace posible ventajosamente en particular la supresión de partes de las corrientes de cortocircuito eléctricas con intensidades de corriente que varían a altas frecuencias, que se producen normalmente en disposiciones de circuitos de corriente continua. La invención hace posible de este modo una reducción sencilla y económica de unas corrientes de cortocircuito eléctricas en las barras colectoras de corriente continua. La invención prevé al menos dos elementos de borde, que están dispuestos sobre superficies exteriores laterales opuestas de una barra colectora.
De este modo puede aprovecharse mejor el efecto pelicular y pueden reducirse ventajosamente todavía más las corrientes de cortocircuito eléctricas.
Otra conformación de la invención prevé varias barras colectoras de tipo apilamiento, dispuestas unas junto a las otras.
Esta conformación hace posible aprovechar, además del efecto pelicular, también el efecto de proximidad (del inglés proximity), para desplazar corrientes eléctricas que varían a altas frecuencias en elementos de borde. Por efecto de proximidad se entiende a este respecto un desplazamiento de corriente entre dos conductores eléctricos adyacentes bajo la influencia de corrientes alternas.
En la conformación antes citada de la invención se extiende de forma preferida al menos un elemento de borde por varias barras colectoras de tipo apilamiento dispuestas unas junto a las otras, en donde el mismo está dispuesto sobre unas superficies exteriores laterales de estas barras colectoras y está conectado a estas barras colectoras, respectivamente de forma eléctricamente conductora.
Esto simplifica la construcción del dispositivo conforme a la invención, ya que puede usarse un elemento de borde para varias barras colectoras y de este modo no es necesario equipar por separado con unos elementos de borde las barras colectoras individuales.
Otra conformación de la invención prevé al menos una barra colectora de cobre o aluminio.
El cobre y el aluminio son particularmente apropiados como materiales para barras colectoras a causa de su elevada conductividad eléctrica.
Otra conformación de la invención prevé al menos un elemento de borde de hierro o de acero, en particular de un acero inoxidable.
El hierro y el acero, en particular el acero inoxidable, son particularmente apropiados como materiales para elementos de borde a causa de su reducida conductividad eléctrica.
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Otra conformación de la invención prevé al menos una barra colectora configurada en forma de cinta o placa.
Las barras colectoras configuradas en forma de cinta o placa hacen posible ventajosamente una buena evacuación de calor desde las barras colectoras.
La invención prevé en particular la utilización de un dispositivo conforme a la invención para limitar las corrientes de cortocircuito eléctricas en una disposición de circuitos eléctricos, en donde al menos una barra colectora del dispositivo se conecta eléctricamente a un polo de una fuente eléctrica de tensión continua.
Esta utilización aprovecha ventajosamente la reducción antes citada de corrientes de cortocircuito eléctricas de un dispositivo conforme a la invención.
Las particularidades, características y ventajas antes descritas de esta invención así como el modo en el que se consiguen pueden entenderse de forma más clara y precisa con relación a la siguiente descripción de unos ejemplos de realización, que se describen con más detalle con relación a los dibujos. A este respecto muestran:
la fig. 1 un desarrollo normal de una corriente de cortocircuito en una disposición de circuitos de corriente continua, y
la fig. 2 una exposición en sección transversal de un dispositivo conforme a la invención para conducir una corriente continua eléctrica.
La fig. 1 muestra un desarrollo normal l(t) de una corriente de cortocircuito l en una disposición de circuitos de corriente continua en función de un tiempo t. La intensidad de la corriente de la corriente de cortocircuito l varía a altas frecuencias en un valor medio que se reduce con el tiempo. Las variaciones a altas frecuencias de la corriente de cortocircuito l pueden estar causados e influenciados a este respecto por diferentes elementos constructivos eléctricos de una disposición de circuitos de corriente continua, por ejemplo por rectificadores o condensadores.
La figura 2 muestra una exposición en sección transversal de un dispositivo 1 conforme a la invención para conducir una corriente continua eléctrica. El dispositivo 1 comprende dos barras colectoras 3 y dos elementos de borde 5.
Las dos barras colectoras 3 son del mismo tipo y están construidas respectivamente en forma de cinta con una superficie de sección transversal rectangular, y está fabricadas por ejemplo con cobre o aluminio. Las dos barras colectoras 3 están dispuestas una junto a la otra en forma de apilamiento y están distancias una respecto a la otra y mutuamente en paralelo.
Los dos elementos de borde 5 son del mismo tipo y están construidas respectivamente en forma de placa con una superficie de sección transversal rectangular, y están fabricadas por ejemplo con hierro o acero, en particular con un acero inoxidable.
Cada elemento de borde 5 hace contacto con las dos barras colectoras 3, en donde los elementos de borde 5 están dispuestos en los lados enfrentados de las barras colectoras 3. A este respecto cada elemento de borde 5 hace contacto plano con una superficie exterior lateral 7 de cada barra colectora 3 y está conectado de forma eléctricamente conductora, a través de estas superficies exteriores laterales 7, a las dos barras colectoras 3. Los dos elementos de borde 5 se extienden en cada caso ortogonalmente respecto al plano del dibujo de la figura 2 por toda la longitud de las barras colectoras 3.
Los elementos de borde 5 están por ejemplo distanciados entre ellos mediante las barras colectoras 3 diez veces más de lo que lo están las barras colectoras 3 entre ellas. Los grosores de las barras colectoras 3 y de los elementos de borde 5 se corresponden por ejemplo respectivamente aproximadamente con la separación entre las barras colectoras 3. Por ejemplo los grosores de las barras colectoras 3 y de los elementos de borde 5 y la separación de las dos barras colectoras 3 entre ellas son respectivamente de unos 10 mm y la separación de los elementos de borde 5 entre ellos es de unos 100 mm. A este respecto por grosor de una barra colectora 3 o de un elemento de borde 5 se entiende respectivamente la longitud de uno de los lados más cortos del contorno rectangular de la superficie de sección transversal de la barra colectora 3 o del elemento de borde 5.
En las disposiciones de circuitos de corriente continua se utilizan por ejemplo dos dispositivos 1 representados en la figura 2, en donde las barras colectoras 3 de uno de estos dispositivos 1 se conectan eléctricamente a un polo de una fuente eléctrica de tensión continua y las barras colectoras 3 del otro dispositivo 1 al otro polo de la fuente eléctrica de tensión continua.
Mediante el efecto pelicular y el efecto de proximidad se conducen las corrientes eléctricas que varían a altas frecuencias desde las barras colectoras 3 hasta los elementos de borde 5 y se suprimen mediante la alta resistencia eléctrica de los elementos de borde 5. Las simulaciones han demostrado que de este modo la resistencia eléctrica de un dispositivo 1 representado en la figura 2 para corrientes eléctricas que varían a altas frecuencias aumenta en
un múltiplo con relación a la resistencia eléctrica de las barras colectoras 3, por ejemplo en un factor 39 para frecuencias de variaciones de corriente de 1.000 Hz, si se utilizan unas barras colectoras 3 de cobre con una superficie de sección transversal de 2.000 mm2 y unos elementos de borde 5 de hierro. En el caso de una corriente de cortocircuito l con una intensidad de pulso de 220 kA, esto conduce a una caída de tensión de unos 75 V/m a lo 5 largo de un dispositivo 1. Si se utiliza un acero inoxidable en lugar de hierro como material de los elementos de borde 5 pueden aumentarse todavía más la resistencia eléctrica de un dispositivo 1 para variaciones de corriente a altas frecuencias y la caída de tensión a lo largo del dispositivo 1.
Si bien la invención se ha ilustrado y descrito con más precisión en detalle mediante unos ejemplos de realización preferidos, la invención no está limitada por los ejemplos descritos y el técnico puede deducir de ellos otras 10 variaciones, sin abandonar el ámbito de protección de la invención.
Claims (8)
- 510152025REIVINDICACIONES1. Dispositivo (1) para conducir corriente continua eléctrica, que comprende al menos una barra colectora (3) y al menos un elemento de borde (5) eléctricamente conductor, dispuesto sobre una superficie exterior lateral (7) de la barra colectora (3), que se extiende a lo largo de la barra colectora (3), está conectado de forma eléctricamente conductora a la barra colectora (3) y presenta una menor conductividad eléctrica que la barra colectora (3), caracterizado por al menos dos elementos de borde (5), que están dispuestos sobre unas superficies exteriores laterales (7) enfrentadas de una barra colectora (3).
- 2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, caracterizado por varias barras colectoras (3) de tipo apilamiento, dispuestas unas junto a las otras.
- 3. Dispositivo (1) según la reivindicación 2, caracterizado por al menos un elemento de borde (5), que se extiende por varias barras colectoras (3) de tipo apilamiento dispuestas unas junto a las otras, en donde el mismo está dispuesto sobre unas superficies exteriores laterales (7) de estas barras colectoras (3) y está conectado a estas barras colectoras (3), respectivamente de forma eléctricamente conductora.
- 4. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por al menos una barra colectora (3) de cobre o aluminio.
- 5. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por al menos un elemento de borde (5) de hierro o de acero
- 6. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por al menos un elemento de borde (5) de acero inoxidable.
- 7. Dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por al menos una barra colectora (3) configurada en forma de cinta o placa.
- 8. Utilización de un dispositivo (1) según una de las reivindicaciones anteriores para limitar corrientes de cortocircuito eléctricas (l) en una disposición de circuitos eléctricos, en donde al menos una barra colectora (3) del dispositivo (1) se conecta eléctricamente a un polo de una fuente eléctrica de tensión continua.
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