ES2785384T3

ES2785384T3 - Procedimiento para reducir la intensidad de arranque de una carga inductiva

Info

Publication number: ES2785384T3
Application number: ES14744370T
Authority: ES
Inventors: Farzad Fotrousi
Original assignee: Indra Sistemas SA
Current assignee: Indra Sistemas SA
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2020-10-06
Anticipated expiration: 2034-06-11
Also published as: US10615592B2; EP3157114B1; WO2015189437A1; US20170133838A1; EP3157114A1

Abstract

Procedimiento para reducir la corriente de arranque de una carga inductiva, en concreto un transformador, que comprende los siguientes pasos: a) conexión de una fuente de alimentación de corriente continua (4) al transformador durante un tiempo tc, para magnetizar su núcleo magnético hasta lograr su saturación, y conexión del transformador a la red eléctrica de corriente alterna mediante un interruptor electromecánico (6), en posición inicialmente abierta; b) desconexión del transformador de la fuente de alimentación de corriente continua (4), reduciéndose el flujo magnético a su valor residual; c) cierre del interruptor electromecánico (6) en un instante determinado por el ángulo de fase de la señal sinusoidal de la tensión de la red eléctrica; caracterizado por que el instante de conexión está próximo a los 3π/4 o 5π/4 radianes del paso por cero en flanco de subida de la tensión alterna de entrada, de modo que el flujo magnético correspondiente a la tensión en régimen permanente, en el instante de conexión, coincide con el flujo magnético residual que queda al haber desconectado el 15 transformador de la fuente de alimentación de corriente continua (4).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para reducir la intensidad de arranque de una carga inductiva

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento para reducir la intensidad de arranque de cargas inductivas, de especial aplicación en la supresión de la corriente de arranque durante la conexión de transformadores.

Antecedentes de la invención

Uno de los problemas habituales al poner en marcha una máquina eléctrica es que la intensidad de arranque es mucho más alta que la intensidad nominal, lo que puede ser perjudicial para la máquina y para la red eléctrica.

En el caso concreto de la conexión de transformadores, cuando un transformador recibe alimentación, pueden pro ducirse corrientes transitorias con un valor varias veces superior a su corriente nominal. La duración e intensidad de esta corriente viene determinada por aspectos constructivos del transformador, la resistencia de la línea y fundamen talmente del flujo residual del transformador y del instante de conexión.

Según el momento en que se aplique la tensión de alimentación al transformador, la onda de flujo magnético puede llegar a alcanzar un valor de cresta superior a dos veces su valor máximo en condiciones normales de funcionamien to. Esto hace que el valor del flujo magnético supere con mucho el codo de saturación de la curva característica de magnetización del transformador.

La corriente de primario necesaria para producir ese valor de flujo puede llegar a ser muchas veces superior a la corriente nominal del transformador. Se trata de la corriente de “Inrush” o corriente de arranque del transformador.

Son conocidos los problemas que estos altos niveles de corriente causan sobre la estructura física del transforma dor, hasta el punto de optar por no desenergizarlo para no someterlo al estrés causado al energizarlo de nuevo, lo que hace que el transformador esté conectado a la red eléctrica de manera permanente.

Existen diversas soluciones técnicas de procedimientos para limitar la corriente de arranque que se produce en la conexión a la red eléctrica de un transformador mediante la premagnetización del núcleo magnético del primario del transformador y el control del ángulo de fase de la tensión de la red.

El documento de patente US5216567 A describe un dispositivo limitador de la corriente de arranque de un transfor mador en el que se establecen unas condiciones magnéticas del núcleo magnético del primario determinadas y se controla el ángulo de fase de la tensión de la red. Dicho documento proporciona un dispositivo del tipo anteriormente mencionado que sin requerir intervención alguna en el diseño de la fuente de alimentación permita proporcionar la potencia total disponible, sin retardo apreciable, tras la conexión de la fuente de alimentación y suprima los picos de la corriente de arranque.

La solución consiste en un condensador conectado por un lado en paralelo a un transformador y conectado por otro lado en serie con un interruptor de corriente alterna, una resistencia de carga y un rectificador. Cuando un circuito de reconocimiento de desconexión de la red (accidental o voluntaria) detecta la desconexión de la red se produce el disparo del interruptor de corriente alterna iniciando transcurridos varios milisegundos la descarga del condensador hacia el núcleo magnético del primario del transformador.

La descarga del condensador establece unas condiciones determinadas y conocidas de magnetización del núcleo magnético del primario del transformador por lo que el transformador puede conectarse a la red en un ángulo de fase preseleccionable entre 90° y 0° antes de un paso por cero de la tensión de la red, es decir, entre 90° y 180° en el vientre negativo o positivo de la señal sinusoidal. Con ello se logra limitar la corriente de arranque al valor de co rriente de carga antes del paso por cero de la tensión de la red.

No obstante, el dispositivo descrito en este documento está conectado al primario mediante una electrónica de po tencia incapaz de soportar tensiones elevadas, lo que hace que no sea de aplicación a alta tensión. Se limita la co rriente de arranque pero no se suprime y la premagnetización del núcleo magnético del primario del transformador se realiza mediante la descarga de un condensador.

El documento de patente US5642025 A describe un procedimiento y un aparato para la reducción de la corriente de arranque de un transformador trifásico conectado a una carga rotativa en el que se establecen unas condiciones magnéticas de cada rama del núcleo magnético del primario determinadas y se controla el ángulo de fase de la tensión de la red. Dicho documento proporciona un procedimiento y un aparato del tipo anteriormente mencionado mediante el cual una carga rotativa pueda ser conectada incluso en el caso de condiciones de carga variables con una corriente de arranque considerablemente reducida, preferiblemente prácticamente despreciable.

La solución aportada consiste en crear un patrón de magnetización de las ramas del núcleo magnético del primario que permita conocer en cada instante las condiciones magnéticas de cada rama, con lo que puede conectarse en el momento oportuno, evitando así un exceso de corriente de arranque.

El aparato descrito cuenta con servocomponentes, conectados a un control que tiene un control de secuencia y un control de ángulo de fase, que pueden ser controlados de manera que puedan realizarse diferentes ángulos de co rriente y secuencias de conexión. Los servocomponentes son triacs, tiristores o una combinación de interruptores electromecánicos e interruptores semiconductores.

En el caso de la combinación de interruptores electromecánicos e interruptores semiconductores, cuando el trans formador está conectado completamente a la red, los interruptores semiconductores se puentean mediante contactos mecánicos.

Este documento describe el uso de interruptores electromecánicos en combinación con interruptores semiconducto res, puenteándose los interruptores semiconductores cuando el transformador está conectado completamente a la red. Dichos interruptores semiconductores son incapaces de soportar tensiones elevadas por lo que no son de apli cación en alta tensión.

El documento de patente US 2013/0175879 A1 describe un sistema para reducir la intensidad de arranque en un transformador trifásico utilitario mediante la energización del transformador por una tensión trifásica aplicada que utiliza un circuito de preflujo para establecer niveles de flujo residual en los segmentos centrales de los devanados primarios del transformador que están cerca del futuro niveles de flujo establecidos en los segmentos centrales por la tensión aplicada. El circuito de preflujo incluye un condensador de preflujo que, después de cargarse a un nivel de tensión predeterminado, se descarga en serie a través de dos de los devanados primarios para establecer los nive les de flujo predeterminados en los segmentos centrales de los dos devanados, y un nivel de flujo reducido en el segmento central del devanado primario restante. El transformador se energiza en el instante de tensión de fase pico con referencia positiva al tercer devanado primario, de modo que el flujo prospectivo y residual se acerque a un nivel casi igual en los tres segmentos del núcleo y se reduzca la intensidad de arranque. El método puede aplicarse a los devanados secundarios o terciarios en lugar de a los devanados primarios. Además, un método alternativo permite la aplicación del circuito de preflujo a un conjunto de devanados de transformador conectado en triángulo.

El documento de patente US2710356 describe un dispositivo para limitar la intensidad del primario al introducir in tensidad en un transformador.

Un inconveniente de los sistemas de la técnica anterior es que no sirven para alta tensión, ya que están conectados al primario mediante una electrónica de potencia que no soporta tensiones elevadas.

Por tanto, sería deseable obtener un procedimiento que limite o suprima la corriente de arranque durante la conexión de la carga en alta tensión.

Sumario de la invención

El sistema de la presente invención permite conseguir el objetivo anteriormente señalado y solventar los problemas existentes en el estado de la técnica.

La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de las figuras

Fig. 1: muestra un esquema de conexión y control para alimentar un transformador monofásico suprimiendo la corriente de arranque de acuerdo con la invención.

Fig. 2: representa un gráfico con la tensión alterna de alimentación de la Fig. 1, el flujo magnético residual y el flujo magnético correspondiente a la tensión, y la activación del relé de potencia en 3n/4.

Fig. 3: muestra un esquema alternativo de conexión y control para alimentar un transformador monofásico suprimiendo la corriente de arranque de acuerdo con la invención.

Fig. 4: muestra otro esquema alternativo de conexión y control para alimentar un transformador monofásico suprimiendo la corriente de arranque de acuerdo con la invención.

Fig. 5: muestra un esquema de conexión y control para alimentar un transformador trifásico con el primario conectado en estrella suprimiendo la corriente de arranque de acuerdo con la invención.

Fig. 6: muestra los flujos magnéticos en el transformador trifásico en estrella.

Fig. 7: muestra un gráfico con la tensión alterna de alimentación entre las fases A y B de la Fig. 5 (V^ab), el flujo magnético residual, el flujo magnético en la columna A causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna B causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna C causado por la tensión V^ab, y la activación de los relés de potencia de fase A y fase B en 3n/4.

Fig. 8: muestra un gráfico con la tensión alterna de alimentación entre las fases A y B de la Fig. 5 (V^ab), el flujo magnético residual, el flujo magnético en la columna A causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna B causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna C causado por la tensión V^ab, y la activación de los relés de potencia de fase A y fase B en 5n/4.

Fig. 9: muestra muestra las tensiones V^a, V^by V^cdel sistema trifásico equilibrado y la tensión V^ab. Se representan también los flujos 0 ^a, 0 ^by 0 ^ccorrespondientes a cada una de las tensiones de fase, y se indica la activación del relé de potencia de la fase C.

Fig. 10: muestra un esquema de conexión y control para alimentar un transformador trifásico con el primario conectado en triángulo suprimiendo la corriente de arranque de acuerdo con la invención.

Fig. 11: muestra los flujos magnéticos en el transformador trifásico en triángulo.

Fig. 12: muestra un gráfico con la tensión alterna de alimentación entre las fases A y B de la Fig. 10 (V^ab), el flujo magnético residual, el flujo magnético en la columna A causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna B causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna C causado por la tensión V^ab, y la activación de los relés de potencia de fase A y fase B en 3n/4.

Fig. 13: muestra un gráfico con la tensión alterna de alimentación entre las fases A y B de la Fig. 10 (V^ab), el flujo magnético residual, el flujo magnético en la columna A causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna B causado por la tensión V^ab, el flujo magnético en la columna C causado por la tensión V^ab, y la activación de los relés de potencia de fase A y fase B en 5n/4.

Fig. 14: muestra la tensión V^ab, y las tensiones V^bcy V^caque aparecen en el transformador de la Fig. 10 al activar el relé de potencia de la fase C. Se representan también los flujos magnéticos 0 ^ab, 0 ^bcy 0 ^cacorrespondientes a las tensiones entre fases.

Descripción detallada de la invención

Las referencias de las figuras se corresponden con los siguientes elementos:

1. - Alimentación monofásica de entrada.

2. - T ransformador de medida.

3. - Sistema de control para transformador monofásico.

4. - Alimentación de corriente continua.

5.- Controlador de fase.

6. - Interruptor de potencia.

7. - Conmutador de corriente continua.

8. - Transformador monofásico.

9. - Relé estándar.

10.- Relé de conmutación de 2 posiciones.

12. - Alimentación trifásica de entrada.

13. - Relé de potencia fase A.

14. - Relé de potencia fase B.

15. - Relé de potencia fase C.

16.- T ransformador trifásico con primario en estrella.

17. - Sistema de control para transformador trifásico.

18. - Transformador trifásico con primario en triángulo.

La figura 1 muestra el esquema de conexión y control para alimentar un transformador monofásico 8 suprimiendo la corriente de arranque.

El sistema de control 3 requiere disponer de una muestra de la tensión alterna de entrada, acceder al solenoide de activación del interruptor de potencia 6 y una vía de conexión con el primario del transformador 8 que se va a energizar.

Para saturar el núcleo del transformador 8 se debe energizar éste durante un semi-ciclo de la tensión máxima de entrada. Para un transformador diseñado para trabajar con una señal sinusoidal del tipo: v(t)=^ ^{- V e f}* sen(wt) serían necesarios \ - ^Vef* T/tt [Voltios*Segundo], (resultado de integrar v(t) entre 0 y T/2), donde T representa el periodo de la señal. Esta cantidad habría que incrementarla en un 20% aproximadamente ya que los transformado res suelen diseñarse para que su tensión máxima de trabajo sea alrededor de un 20% superior a su tensión nominal.

El sistema de control 3 propuesto, manteniendo abierto el interruptor de potencia 6, aplicará una corriente continua al primario del transformador 8 durante un tiempo te de manera que se entregue la cantidad de Voltios* Segundo necesaria, es decir:

/^tt.

Por ejemplo, para un transformador de tensión nominal 230V a 50Hz serían necesarios 2,48V de DC para saturarlo en 1 Seg.

De esta forma se consigue la saturación del núcleo del transformador 8. Cuando cesa el pulso aplicado, al cortar la aplicación de corriente continua, el flujo se reducirá a su valor residual o remanente positivo.

Se aplicará ahora la tensión alterna de alimentación de manera que haya continuidad de flujo, es decir, se aplicará en el instante en el que el flujo correspondiente a la tensión en régimen permanente coincide con el flujo residual.

Habiendo alimentado en DC el primario del transformador 8 como se indica en la figura 1, es decir con positivo co nectado a la línea identificada como “Phase” y negativo conectado a la línea identificada como “N” (Neutro), en cada ciclo de la tensión alterna de alimentación habrá dos instantes (ver figura 2) en los que se conseguirá la continuidad de flujo indicada, los cuales estarán próximos a los 3n/4 y 5n/4 radianes del paso por cero en flanco de subida de la tensión de “Phase” de entrada. Activando la alimentación de corriente alterna en cualquiera de estos puntos se re duce de manera óptima la corriente de arranque, llegando incluso a su anulación.

Para cada modelo de transformador habrá que encontrar, en la práctica, el instante óptimo de activación. Utilizando directamente cualquiera de los valores de fase indicados: 3n/4 ó 5n/4, se obtendrá, en cualquier caso, una importan te reducción de la corriente de arranque.

Se debe conocer el retardo de activación del interruptor de potencia 6 para activar su solenoide con el adelanto necesario, de modo que el cierre se produzca en el instante adecuado.

La figura 3 muestra una opción alternativa de la configuración de la figura 1 en la cual, utilizando un relé de conmu tación 10 de dos posiciones, se asegura mecánicamente que la tensión de la línea no esté presente en el sistema de control 3 cuando el transformador 8 se encuentre alimentado.

La figura 4 muestra otra opción alternativa consiste en realizar la conexión de DC para la inyección de corriente de saturación a través del secundario del transformador 8 en lugar de utilizar el primario.

En cuanto a la aplicación a transformadores trifásicos, hay que distinguir entre transformadores trifásicos con prima rio conectado en estrella y transformadores trifásicos con primario conectado en triángulo.

La figura 5 muestra el esquema de conexión y control para suprimir la corriente de arranque al alimentar un trans formador trifásico 16 con el primario conectado en estrella.

El sistema de control 17 para transformador trifásico 16 requiere disponer de una muestra de la tensión de entrada entre dos fases (A y B por ejemplo) considerando una rotación de fases A-B-C. Requiere también el acceso a los tres solenoides de activación de los interruptores de potencia 13, 14, 15 y una vía de conexión con el primario del transformador 16 que se va a energizar.

El sistema de control 17 propuesto, manteniendo abiertos los tres interruptores de potencia 13, 14, 15, aplicará una corriente continua entre las fases A y B del primario del transformador 16, de valor I^kdurante un tiempo to, tal como se ha descrito para el transformador monofásico 8.

De esta forma se crea un flujo de saturación en las columnas de los devanados A y B del núcleo del transformador 16.

En la figura 6 se observan estas corrientes de valor I^ky los flujos magnéticos en el transformador trifásico 16 en estrella.

El sistema de control 17 inyecta una corriente continua entre las fases A y B, manteniendo desconectado el devana do de la fase C. Las corrientes I^ae I^bserán iguales, de sentido contrario y de valor I^k. Por lo tanto: 0 ^a= 0 ^by 0 o = 0. Cuando cese el pulso aplicado, al cortar la aplicación de corriente continua, el flujo se reducirá a su valor residual o remanente.

Tras cortar el pulso de corriente continua, se aplicará la tensión alterna de alimentación de manera que haya conti nuidad de flujo, es decir que el flujo residual coincida con el flujo correspondiente a la tensión aplicada en régimen permanente.

En la figura 7 se representa la tensión entre fases A y B (V^ab=V^a-V^b) y los flujos en las columnas A, B y C cuando únicamente está aplicada esta tensión, es decir antes de aplicar la tensión de fase V^c. Se representa como: 0 ^a-^abel flujo en la columna A causado por la tensión V^ab, 0 ^b-^abel flujo en la columna B causado por la tensión V^aby 0 ^c-^abel flujo en la columna C causado por la misma la tensión V^ab. Éste último es nulo.

En esta figura se muestran también los flujos residuales en las columnas A, B y C, identificados como 0 ^r-^a, 0 ^r-^by 0 ^r-^c.

Habiendo aplicado una tensión continua entre las fases A y B del primario del transformador 16 como se muestra en la figura 5, es decir con positivo conectado a la línea identificada como fase “A” y negativo conectado a la línea iden tificada como fase “B”, en cada ciclo de la tensión entre fases V^a-V^bhabrá dos instantes en los cuales el flujo 0 ^a-^ab, en régimen permanente, corta a la línea que representa el flujo residual 0 ^r-^a, Uno de estos instantes (91) situado en torno al valor de desfasaje 9=3n/4 y otro (92) en torno a 9=5n/4. La misma descripción es aplicable al flujo 0 ^b-^aby el flujo residual 0 ^r-^b. Si se aplica la tensión entre fases V^aben cualquiera de estos puntos no se producirá discontinui dad de flujo y por lo tanto no habrá corriente de arranque.

La figura 8 muestra la activación de la tensión entre fases V^aben el instante correspondiente al valor de desfasaje 92.

Para completar la alimentación del transformador trifásico 16 conectado en estrella tenemos que activar la tensión de fase C, cerrando el interruptor de potencia 15 de esta fase sin que se produzca discontinuidad de flujo en el nú cleo del transformador 16.

La figura 9 muestra las tensiones V^aV^by V^cdel sistema trifásico equilibrado y la tensión V^abque hasta ahora está aplicada en el transformador. Se representan también los flujos 0 ^a, 0 ^by 0o correspondientes a cada una de las tensiones de fase.

Se aplicará la tensión V^cen el instante correspondiente al desfasaje 93 indicado en la figura 9. Este instante corres ponde con un paso por cero subiendo de la tensión V^ab.

Para evitar que se produzca discontinuidad de flujo, en el instante elegido de activación de la fase V^ese debe cum plir que los flujos en las tres columnas del transformador antes de activar V^ecoincidan con los que corresponden en régimen permanente, después de activar Vc. Es decir, los valores de flujo en las columnas A y B en el instante 9³en la figura 8 deben coincidir con los valores de flujo en las columnas A y B en el instante 9³en la figura 9. Y el flujo en la columna C debe mantenerse nulo.

Al activar la tensión Ve (en 93) el transformador 16 toma las tensiones y flujos representados en la figura 9.

Antes de aplicar la tensión Ve, la amplitud de la tensión en el devanado de la columna A es la mitad de la tensión entre fases V^aby está en fase con ella. Tras aplicar Ve, la tensión en el devanado de la columna A aumenta su am plitud en un factor 2A y su fase se retrasa ^tt/6.

El flujo en la columna A evoluciona de la misma forma que la tensión en ese devanado, en el punto 2 de la figura 8, antes de aplicar la tensión Ve, el valor del flujo es 0 ^a-^ab= -|0^a-^ab|. En el punto 2 de la figura 9, después de activar Vc, el flujo en la columna A (0a) aumenta su amplitud en un factor 2A 3 y retrasa ^tt/6 respecto a 0 a-ab, tomando el valor:

0 ^a= 2A 3 * (-|0A-^ab|) * ^{c o s}(-^tt/6) =

El mismo valor de flujo que antes de aplicar Ve.

Lo mismo ocurre en el punto 1 con respecto a 0 ^b-^aby 0 ^b. En este caso 0 ^bva adelantado n/6 respecto a 0 ^b-^ab.

Por último, como 9³corresponde con un instante en el que la tensión de fase V^epasa por un máximo, el flujo en la columna del devanado e será nulo en 9³, coincidiendo con el valor de flujo que antes de ese instante hay en esta columna.

De manera que coinciden los valores de flujo antes y después de 9³. Aplicando la tensión de fase V^een 9³no hay discontinuidad de flujos en el núcleo del transformador 16, eliminando así la corriente de aranque.

eomo se ha visto anteriormente, aplicando las tensiones de fase V^a, V^by Ve en los puntos indicados se reduce de manera óptima la corriente de arranque de un transformador trifásico 16 con primario conectado en estrella, llegando incluso a su anulación.

Para cada modelo de transformador habrá que encontrar, en la práctica, el instante óptimo de activación. No obstan te, utilizando los valores de desfasaje: 9¹=3n/4 o 9²=5n/4 para V^a-V^b, y el correspondiente 9³para V^ese obtendrá, en cualquier caso, una importante reducción de la corriente de arranque.

La figura 10 muestra el esquema de conexión y control para suprimir la corriente de arranque al alimentar un trans formador trifásico 18 con el primario conectado en triángulo.

Igual que para el transformador trifásico 16 conectado en estrella, el sistema de control 17 para transformador trifási co conectado en triángulo requiere disponer de una muestra de la tensión de entrada entre dos fases, el acceso a los tres solenoides de activación de los interruptores de potencia 13, 14, 15 y una vía de conexión con el primario del transformador 18 que se va a energizar.

El sistema de control 17 propuesto, manteniendo abiertos los tres interruptores de potencia 13, 14, 15, aplicará un pulso de corriente continua entre las fases A y B del primario del transformador 18, de valor I^kdurante un tiempo tC, tal como se ha descrito para el transformador monofásico 8. La fase C se mantiene desconectada.

En este caso, la corriente I^kcirculará por los devanados A, B y C como se indica en la figura 11, siendo I1 la corriente que circula por el devanado A e I2 la que circula por los devanados B y C.

Considerando que los tres devanados tengan una impedancia similar, se cumplirá que I1 = 2*12 y el flujo 0 ^acreado en la columna A tendrá un valor aproximadamente doble que 0 ^by 0 ^c. Cuando cese el pulso de DC aplicado, el flujo en el núcleo del transformador 18 se reducirá a su valor residual.

En la figura 12 se representa la tensión entre fases A y B (V^ab=V^a-V^b) y los flujos en las columnas A, B y C cuando únicamente está aplicada esta tensión, es decir antes de aplicar la tensión de fase V^c. Se representa como 0 ^a-^abel flujo en la columna A causado por la tensión V^ab. Los flujos debidos a la tensión V^aben las columnas B y C son iguales y se representan como 0 ^b-^aby 0 ^c-^ab. Se muestran también en esta figura los valores de flujo residual en las columnas A, B y C identificados como 0 ^r-^a, 0 ^r-^by 0 ^r-^c.

Habiendo aplicado una tensión continua entre las fases A y B del primario del transformador 18 según la figura 10, es decir con positivo conectado a la línea identificada como fase “A” y negativo conectado a la línea identificada como fase “B”, en cada ciclo de la tensión entre fases V^a-V^bhabrá dos instantes en los cuales el flujo 0 ^a-^ab, en ré gimen permanente, corta a la línea que representa el flujo residual 0 ^r-^a, Uno de estos instantes (91) situado en torno al valor de desfasaje 9=3n/4 (figura 12) y otro (92) en torno a 9=5n/4 (figura 13). Si se aplica la tensión entre fases V^aben cualquiera de estos puntos no se producirá discontinuidad de flujo y por lo tanto no habrá corriente de arran que.

La figura 13 muestra la aplicación de la tensión entre fases V^abactivando los interruptores de potencia 13, 14 de las fases A y B en 92.

Desde el momento en que se aplica la tensión entre fases V^ab, el flujo circulante por la columna del devanado A circulará también por las columnas de los devanados B y C, en sentido contrario y siendo |0^b-^ab|=|0^c-^ab|= 1/2|0^a-^ab|.

Al cerrar el interruptor de potencia 15 de la fase C aparecen en el transformador 18 las tensiones entre fases V^bcy V^ca, a las que les corresponden los flujos 0 ^bcy 0 ^carespectivamente, como se muestra en la figura 14. En el caso de transformador trifásico 18 conectado en triángulo, el cierre del interruptor de potencia 15 de la fase C no produce variación en la tensión aplicada al devanado de la columna A.

En concreto, cerrando el interruptor de potencia 15 de la fase C en un paso por cero subiendo de la tensión V^ab(93 en las figuras) el flujo en la columna del devanado A no variará (ya que no variará la tensión en ese devanado) de modo que el flujo 0 ^a-^abantes de aplicar V^c(punto 2 en la figura 12 y en la figura 13) coincidirá con el flujo en régi men permanente 0 ^abtras aplicar V^c(punto 2 en la figura 14).

Por otro lado, en régimen permanente, los pasos por cero de la tensión entre fases V^abcorresponden con máximos o mínimos de flujo 0 ^aby por lo tanto con instantes en los que 0 ^bcy 0 ^cason iguales, de valor / 0 ^aby de sentido contrario.

En 93, los flujos 0 ^b-^aby 0 ^c-^abcirculantes por las columnas B y C antes de cierre del interruptor de potencia 15 de fase C (de valor / 0 ^a-^aby sentido contrario a 0 ^a-^ab) identificados con el punto 1 en la figura 12 y en la figura 13, serán también iguales a los correspondientes al régimen permanente en ese punto (0 ^bcy 0 ^caen el punto 1 de la figura 14), consiguiendo por lo tanto continuidad de flujo y suprimiendo así la corriente de arranque.

Es importante hacer notar que el procedimiento de la invención emplea únicamente interruptores electromecánicos, y no componentes de electrónica de potencia, lo que permite que aguanten la conexión a redes de alta tensión. Asimismo, con este procedimiento se puede eliminar al 100% el problema de la intensidad de arranque y sus picos.

Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones siguientes.

Claims

REIVINDICACIONES

1 Procedimiento para reducir o eliminar la intensidad de arranque de una carga inductiva, en concreto un transformador monofásico (8), cuando es conectado a la red eléctrica de alterna mediante un interruptor electromecánico (6), que comprende los siguientes pasos:

a) conexión de una fuente de alimentación de corriente continua (4) a dicho transformador monofásico (8) durante un tiempo determinado t^c, tiempo necesario para magnetizar su núcleo magnético hasta lograr su saturación;

b) transcurrido dicho tiempo t^c, dicha fuente de alimentación de corriente continua (4) queda desconectada del transformador monofásico (8) reduciéndose el flujo magnético a su valor residual;

c) cierre del interruptor electromecánico (6) en un instante determinado por el ángulo de fase de la señal sinusoidal de la tensión de la red eléctrica;

caracterizado por que el instante de conexión está próximo a los 3n/4 o 5n/4 radianes del paso por cero en flanco de subida de la tensión alterna de entrada, de modo que el flujo magnético correspondiente a la tensión en régimen permanente, en el instante de conexión, coincide con el flujo magnético residual que queda al haber desconectado el transformador de la fuente de alimentación de corriente continua (4).
2. - Procedimiento para reducir o eliminar la intensidad de arranque de una carga inductiva, en concreto un transformador monofásico (8), según la reivindicación 1, en el que el interruptor electromecánico es un relé de conmutación (10) de dos posiciones.
3. - Procedimiento para reducir o eliminar la intensidad de arranque de una carga inductiva, en concreto un transformador monofásico (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la conexión de la fuente de alimentación de corriente continua (4) al transformador monofásico (8) se hace en el primario de éste.
4.- Procedimiento para reducir o eliminar la intensidad de arranque de una carga inductiva, en concreto un transformador monofásico (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la conexión de la fuente de alimentación de corriente continua (4) al transformador monofásico (8) se hace en el secundario del transformador monofásico (8).
5.- Procedimiento para reducir o eliminar la intensidad de arranque de una carga inductiva, en concreto un transfor mador trifásico (16) con primario conectado en estrella, cuando es conectado a la red eléctrica trifásica de alterna mediante un interruptor electromecánico (6), que comprende los siguientes pasos:

a) conexión de una fuente de alimentación de corriente continua (4) al primario de dicho transformador trifá sico (16), aplicando una corriente continua de valor Ik entre dos fases (A, B) del primario del transformador trifásico (16), manteniendo la otra fase (C) desconectada, durante un tiempo determinado t^c, tiempo necesario para magneti zar su núcleo magnético hasta lograr su saturación;

b) transcurrido dicho tiempo t^c, dicha fuente de alimentación de corriente continua (4) queda desconectada del transformador trifásico (16) reduciéndose el flujo magnético a su valor residual;

c) conexión del transformador trifásico (16) a la red eléctrica de alterna aplicando la tensión entre fases V^abmediante la activación de los correspondientes interruptores electromecánicos (13, 14) de dichas fases y aplicación posterior de la tensión de fase V^c, cerrando el interruptor electromecánico (15) de dicha fase;

caracterizado por que la aplicación de la tensión entre fases V^abse realiza en un instante próximo a los 3n/4 o 5n/4 radianes tras el paso por cero en flanco de subida de la tensión V^ab, y la posterior aplicación de la tensión de fase V^ctiene lugar en el instante correspondiente a un paso por cero en flanco de subida de la tensión V^ab.
6.- Procedimiento para reducir o eliminar la intensidad de arranque de una carga inductiva, en concreto un transfor mador trifásico (18) con primario conectado en triángulo, cuando es conectado a la red eléctrica trifásica de alterna mediante un interruptor electromecánico (6), que comprende los siguientes pasos:

a) conexión de una fuente de alimentación de corriente continua (4) al primario de dicho transformador trifásico (18), aplicando una corriente continua de valor Ik entre dos fases (A, B) del primario del transformador trifásico (18), manteniendo la otra fase (C) desconectada, durante un tiempo determinado t^c, tiempo necesario para magneti zar su núcleo magnético hasta lograr su saturación;

b) transcurrido dicho tiempo t^c, dicha fuente de alimentación de corriente continua (4) queda desconectada del transformador trifásico (18) reduciéndose el flujo magnético a su valor residual;

c) conexión del transformador trifásico (18) a la red eléctrica de alterna aplicando la tensión entre fases V^abmediante la activación de los correspondientes interruptores electromecánicos (13, 14) de dichas fases y aplicación posterior de la tensión de fase V^c, cerrando el interruptor electromecánico (15) de dicha fase;

caracterizado por que la aplicación de la tensión entre fases V^abse realiza en un instante próximo a los 3n/4 o 5n/4 radianes tras el paso por cero en flanco de subida de la tensión V^ab, y la posterior aplicación de la tensión de fase V^ctiene lugar en el instante correspondiente a un paso por cero en flanco de subida de la tensión V^ab.